高考物理一轮复习 第4章 曲线运动 万有引力与航天 能力课时5 平抛运动、圆周运动的临界问题课件.ppt

能力课时5平抛运动 圆周运动的临界问题 突破一平抛运动中的临界问题 1 有些题目中有 刚好 恰好 正好 等字眼 明显表明题述的过程中存在着临界点 2 若题目中有 取值范围 多长时间 多大距离 等词语 表明题述的过程中存在着 起止点 而这些起止点往往就是临界点 3 若题目中有 最大 最小 至多 至少 等字眼 表明题述的过程中存在着极值 这些极值点也往往是临界点 例1 2015 新课标全国卷 18 一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图1所示 水平台面的长和宽分别为l1和l2 中间球网高度为h 发射机安装于台面左侧边缘的中点 能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球 发射点距台面高度为3h 不计空气的作用 重力加速度大小为g 若乒乓球的发射速率v在某范围内 通过选择合适的方向 就能使乒乓球落到球网右侧台面上 则v的最大取值范围是 图1 答案d 规律总结处理平抛运动中的临界问题要抓住两点 1 找出临界状态对应的临界条件 2 要用分解速度或者分解位移的思想分析平抛运动的临界问题 变式训练 1 多选 如图2所示 水平屋顶高h 5m 围墙高h 3 2m 围墙到房子的水平距离l 3m 围墙外马路宽x 10m 为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上 小球离开屋顶时的速度v0的大小的可能值为 g取10m s2 图2a 6m sb 12m sc 4m sd 2m s 解析若v0太大 小球将落在马路外边 因此 要使小球落在马路上 v0的最大值vmax为球落在马路最右侧a点时的平抛初速度 如图所示 小球做平抛运动 设运动时间为t1 则 答案ab 突破二匀速圆周运动的临界问题 水平面内圆周运动的临界极值问题通常有两类 一类是与摩擦力有关的临界问题 一类是与弹力有关的临界问题 2 与弹力有关的临界极值问题压力 支持力的临界条件是物体间的弹力恰好为零 绳上拉力的临界条件是绳恰好拉直且其上无弹力或绳上拉力恰好为最大承受力等 例2 如图3所示 水平转台上放有质量均为m的两个小物块a b a离转轴中心的距离为l a b间用长为l的细线相连 开始时 a b与轴心在同一直线上 细线刚好被拉直 a b与水平转台间的动摩擦因数均为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 求 图3 1 当转台的角速度达到多大时细线上开始出现张力 2 当转台的角速度达到多大时a物块开始滑动 1 转台的角速度较小时 向心力由什么力来提供 静摩擦力 2 物块a b谁先达到最大静摩擦力 物块b 3 细线上何时开始出现张力 物块b达到最大静摩擦力时 4 细线上有张力时 谁提供物块a b的向心力 列出表达式 对a ffa f m 2ra 对b ffm f m 2rb 5 两物块何时开始滑动 物块a达到最大静摩擦力时开始滑动 即ffm mg 方法提炼解决此类问题的一般思路首先要考虑达到临界条件时物体所处的状态 其次分析该状态下物体的受力特点 最后结合圆周运动知识 列出相应的动力学方程综合分析 变式训练 2 多选 2014 新课标全国卷 20 如图4 两个质量均为m的小木块a和b 可视为质点 放在水平圆盘上 a与转轴oo 的距离为l b与转轴的距离为2l 木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍 重力加速度大小为g 若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动 用 表示圆盘转动的角速度 下列说法正确的是 图4 答案ac 突破三竖直平面内圆周运动的临界问题 轻绳 轻杆 模型 1 轻绳 模型和 轻杆 模型不同的原因在于 轻绳 只能对小球产生拉力 而 轻杆 既可对小球产生拉力也可对小球产生支持力 2 有关临界问题出现在变速圆周运动中 竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动 一般情况下 只讨论最高点和最低点的情况 图5 答案c 方法提炼分析竖直平面内圆周运动临界问题的思路 变式训练 3 多选 如图6所示 竖直放置的光滑圆轨道被固定在水平地面上 半径r 0 4m 最低点处有一小球 半径比r小很多 现给小球一水平向右的初速度v0 则要使小球不脱离圆轨道运动 v0应当满足 g 10m s2 图6a 2m sb 4m sc 6m sd 8m s 答案acd 图7 a 在空中做变加速曲线运动b 在水平方向做匀加速直线运动c 在网的右侧运动的时间是左侧的2倍d 击球点的高度是网高的2倍 答案c 2 如图8所示 p是水平面上的圆弧凹槽 从高台边b点以某速度v0水平飞出的小球 恰能从固定在某位置的凹槽的圆弧轨道的左端a点沿圆弧切线方向进入轨道 o是圆弧的圆心 1是oa与竖直方向的夹角 2是ba与竖直方向的夹角 则 图8 答案b 3 多选 2015 浙江理综 如图9所示为赛车场的一个水平 u 形弯道 转弯处为圆心在o点的半圆 内外半径分别为r和2r 一辆质量为m的赛车通过ab线经弯道到达a b 线 有如图所示的 三条路线 其中路线 是以o 为圆心的半圆 oo r 赛车沿圆弧路线行驶时 路面对轮胎的最大径向静摩擦力为fmax 选择路线 赛车以不打滑的最大速率通过弯道 所选路线内赛车速率不变 发动机功率足够大 则 图9 a 选择路线 赛车经过的路程最短b 选择路线 赛车的速率最小c 选择路线 赛车所用时间最短d 三条路线的圆弧上 赛车的向心加速度大小相等 答案acd 4 多选 如图10所示 在水平转台上放一个质量m 2 0kg的木块 它与台面间的最大静摩擦力ffm 6 0n 绳的