【红对勾】高考物理 曲线运动 平抛运动课件.ppt

1 在提倡素质教育的今天 高考把考查学生的能力放在首位 平抛运动的规律及其研究的方法 圆周运动的角速度 线速度和向心加速度是近几年高考的热点 2 与实际应用和生产生活 科技联系的命题成为一种命题趋势 特别是神舟系列飞船发射成功 探月计划已经实施 并获得了巨大成功更会结合万有引力命题 3 由于高考题目数量的限定 单一内容的命题的概率变小 联系实际综合命题出现的可能性增大 4 万有引力定律为每年高考的必考内容 由于航天技术 人造地球卫星属于现代技术发展的重要领域 有关卫星问题的考查频率会越来越大 由于计算题考查的知识点多一些 因而应引起格外的注意 在复习中 不但要掌握本章内容 而且要多与天体的运动 电场力 洛伦兹力等知识进行综合 才能开阔视野 提高综合测试和综合运用的能力 重点掌握对于复杂运动的研究方法 运动的合成与分解的方法 如平抛运动可以看成两个简单运动的合运动 带电粒子在电场中的偏转属类平抛问题 处理的思路和方法与平抛运动是相同的 它是每年高考考查的热点 应引起大家足够的重视 在处理匀速圆周运动的问题时 要区分匀速圆周运动与非匀速圆周运动的区别 同时要首先确定圆心的位置和圆轨道平面 认真分析向心力的来源 综合万有引力定律处理天体的运动和人造地球卫星的问题 学会知识的综合应用 课时1曲线运动平抛运动 知识点一曲线运动 知识回顾 1 曲线运动的特点 做曲线运动的质点在某一点的瞬时速度的方向就是通过这一点的曲线的 质点在曲线运动中的速度方向时刻在变 所以曲线运动一定是 但是变速运动不一定是曲线运动 切线方向 变速运动 2 物体做曲线运动的条件 物体所受的合外力的方向跟物体的 速度方向不在同一直线上 即加速度方向与速度方向不在同一直线上 要点深化 1 受力特点物体所受合外力与速度方向不在一条直线上 且指向轨道内侧 高中阶段所受合外力一般分为两种情况 1 合外力为恒力 与速度成某一角度 如在重力作用下的平抛运动 带电粒子垂直于电场方向进入匀强电场所做的类平抛运动等 此类问题速度的大小和方向均发生变化 2 合外力大小不变 方向改变 且合外力的方向与速度方向垂直 如匀速圆周运动等 此时速度的大小不发生变化 仅方向发生变化 2 运动学特点曲线运动一定是变速运动 因为其速度方向一定在变化 曲线运动可以是加速度恒定的匀变速运动 也可以是加速度变化的非匀变速运动 3 曲线运动的轨迹特点向受力的一侧偏 且与初速度方向相切 曲线运动的轨迹不会出现急折 只能平滑变化 轨迹总在力与速度的夹角之间 4 曲线运动的合外力方向与速度方向的关系做曲线运动的物体 其轨迹向合外力所指的一方弯曲 或合外力指向轨迹 凹 侧 若已知物体的运动轨迹 可判断出合外力的大致方向 若合外力为变力 则为变加速运动 若合外力为恒力 则为匀变速运动 若合外力为恒力且与初速度方向不在一条直线上 则物体做匀变速曲线运动 若合外力方向与速度方向夹角为 则当 为锐角时 物体做曲线运动的速率将变大 当 为钝角时 物体做曲线运动的速率将变小 当 始终为直角时 则该力只改变速度的方向而不改变速度的大小 基础自测 下列哪幅图能正确描述质点运动到p点时的速度v和加速度a的方向关系 图1 分析 速度方向一定为曲线的切线方向 加速度可以看作切向加速度与法向加速度之和 分析加速度时从法向与切向两方面入手 解析 做曲线运动的物体其速度的方向在某点切线方向上 而加速度的方向即所受合外力的方向指向曲线的凹侧 故b d错 a c选项正确 答案 ac 知识点二运动的合成与分解 知识回顾 1 分运动和合运动的关系 1 等时性 独立性 等效性各分运动与合运动总是同时 同时 经历的时间一定 各分运动是各自 不受其他分运动的影响 各分运动的叠加与合运动具有的效果 2 合运动的性质是由分运动的性质决定的 开始 结束 相等 独立的 相同 2 运动的合成与分解 1 运动的合成由几个分运动求 合成的方法是 2 运动的分解已知合运动求 分解时应根据运动的效果确定的方向 然后由平行四边形确定大小 分解时也可按正交分解法分解 运动的分解与合成是运算 合运动 平行四边形法则 分运动 两分运动 互逆 3 不在同一直线上时 按照平行四边形定则合成 如图2所示 图2 2 运动分解的方法 1 对运动进行分解时 要根据运动的实际效果来确定两个分运动的方向 否则分解无实际意义 也可以根据实际情况 对运动进行正交分解 2 合运动与分运动的判断 合运动就是物体相对某一参考系 如地面 所做的实际运动 即物体合运动的轨迹一定是物体实际运动的轨迹 物体相对于参考系的速度即为合速度 3 曲线运动一般可以分解成两个方向上的直线运动 通过对已知规律的直线运动的研究 可以知道曲线运动的规律 这是我们研究曲线运动的基本方法 基础自测 关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动 下列说法正确的是 a 一定是直线运动b 一定是抛物线运动c 可能是直线运动 也可能是抛物线运动d 以上说法都不对 解析 两个运动的初速度合成 加速度合成如图3所示 当a与v重合时 物体做直线运动 当a与v不重合时 物体做曲线运动 由于题目没有给出两个运动的加速度和初速度的具体数值及方向 所以 以上两种情况都有可能 故正确答案为c 答案 c 图3 知识点三平抛运动 知识回顾 1 概念 水平抛出的物体只在作用下的运动 从运动性质上看 平抛运动是加速度为重力加速度 g 的运动 轨迹是 重力 匀变速曲线 抛物线 2 规律 以抛出点为坐标原点 水平初速度v0方向为x轴正方向 竖直向下的方向为y轴正方向 建立如图4所示的坐标系 在该坐标系下 对任一时刻t 有 图4 注意 合位移方向与合速度方向不一致 把平抛运动看作两个分运动的合运动 一个是水平方向的匀速直线运动 一个是竖直方向的自由落体运动 这给我们研究平抛运动提供了有力的工具 要点深化 1 平抛运动的特点 1 平抛运动是匀变速曲线运动 故相等的时间内速度的变化量相等 由 v gt 速度的变化必沿竖直方向 如图5所示 图5 2 平抛运动的几个重要推论推论1 从抛出点开始 任意时刻速度偏向角的正切值等于位移偏向角的正切值的2倍 推论2 从抛出点开始 任意时刻速度的反向延长线与x轴的交点为此时刻对应水平位移的中点 这两个推论也可用于分析类平抛运动问题 注意 物体做平抛运动的条件 只受重力作用 初速度不为零且沿水平方向 物体受恒力作用 且初速度与恒力垂直 物体做类平抛运动 基础自测 在平坦的垒球运动场上 击球手挥动球棒将垒球水平击出 垒球飞行一段时间后落地 若不计空气阻力 则 a 垒球落地时瞬时速度的大小仅由初速度决定b 垒球落地时瞬时速度的方向仅由击球点离地面的高度决定c 垒球在空中运动的水平位移仅由初速度决定d 垒球在空中运动的时间仅由击球点离地面的高度决定 答案 d 题型一运动的合成与分解 例1 如图6所示 红蜡块能在玻璃管里的水中匀速上升 若红蜡块在a点匀速上升的同时 使玻璃管水平向右做匀加速直线运动 则红蜡块实际运动的轨迹是图中的 a 直线pb 曲线qc 曲线rd 无法确定 图6 解析 方法一受力分析红蜡块竖直方向匀速 即g f浮 所以 相当于只受玻璃管侧壁向右的弹力f 且与初速度的方向垂直 蜡块做曲线运动 f向右 曲线的曲率中心在右方 曲线向右弯曲 故为曲线q 方法二位移分析在运动中取相同 连续两段时间 竖直方向分运动匀速 位移相等 y轴上间距相等 水平方向分运动匀加速 位移逐渐变大 x轴间距变大 可以作间距相等的水平线 与图线相交 过交点作x轴的垂线 x的间距变大的是曲线q 如图7所示 图7 答案 b 题后反思 1 判定曲线轨迹可从以下三个方面入手 初始状态和受力情况 合外力指向曲率中心 可知曲线弯曲方向与合外力的关系 速度 加速度矢量分析 根据运动合成与分解的平行四边形定则 作矢量图判断 列轨迹方程 利用数形结合思想判断 2 研究曲线运动的思维过程 变式1 1 2011 潍坊模拟 河水的流速与离河岸的关系如图8甲所示 船在静水中速度与时间的关系如下图8乙所示 若要使船以最短时间渡河 则 图8 a 船渡河的最短时间是100sb 船在行驶过程中 船头始终与河岸垂直c 船在河水中航行的轨迹是一条直线d 船在河水中的最大速度是5m s 答案 abd 题型二平抛运动的分解 例2 物体做平抛运动 在它落地前的1s内它的速度与水平方向夹角由30 变成60 g 10m s2 求 1 平抛运动的初速度v0 2 平抛运动的时间 3 平抛时的高度 分析 根据已知条件 需正确利用水平方向的速度不变 竖直方向速度随时间均匀增大 应画出速度的矢量关系图 然后利用平抛运动的规律求解 解析 1 假定轨迹上a b两点是落地前1s内的始 终点 画好轨迹图 如图9所示 图9 题后反思分析和研究平抛运动 重在对水平方向做匀速直线运动 竖直方向做自由落体运动规律的理解和灵活交替运用 还要充分利用平抛运动中的两个矢量三角形找各量的关系 变式2 1 2010 北京理综 如图10 跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从o点水平飞出 经3 0s落到斜坡上的a点 已知o点是斜坡的起点 斜坡与水平面的夹角为 37 运动员的质量为m 50kg 不计空气阻力 取sin37 0 60 cos37 0 80 g取10m s2 图10 求 1 a点与o点的距离l 2 运动员离开o点时的速度大小 3 运动员落到a点时的动能 答案 1 75m 2 20m s 3 32500j 题型三平抛运动中的临界问题 例3 标准排球场总长度18m 女排比赛网高2 24m 在一场校际比赛中 女排队员李芳在后排起跳强攻的位置刚好在距网3m的正上方 然而她击球速度 水平方向 无论多大 不是下网 就是出界 试分析其原因 设球被击出后做平抛运动 取g 10m s2 解析 当击球位置到球网水平距离恒定时 依平抛运动规律可知 排球被水平击出的初速度越大 越不容易触网 但若速度过大 又会击球出界 显然为使球不触网 球速必应大于某值a 而为使之不出界 球速又应小于某值b 为使之既不触网又不出界 则必须满足 b v0 a 但若按平抛规律求得结果a比b还大 物理现象怎样呢 那就是说 初速度v0如果小于a必触网 初速度v0如果大于a 则必大于b 故必出界 这就是题目中所出现的情况 而究其原因就在于击球点的高度不够 题后反思 1 本题应从哪里切入求解是难点 在此科学而严密的逻辑推理中得到充分体现 题目中问题有两个层面 下网和出界 由平抛运动规律可推知 为保证排球既不会下网 又不会出界 应满足 a v0 b 而题目中明确指出 击球速度无论多大 不是下网就是出界 这就是说按平抛规律求解出的a和b之间 不存在a b 而是b a 这就是本题的切入点 2 本题是排球场上的实际问题 能用自己的所学 去分析 研究乃至解决实际问题 是我们在学习中要培养的重要能力之一 在学习中应给予足够关注 变式3 1如图11所示 一小球从平台上水平抛出 恰好落在临近平台的一倾角为 53 的光滑斜面顶端 并刚好沿光滑斜面下滑 已知斜面顶端与平台的高度差h 0 8m g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 图11 1 小球水平抛出的初速度v0是多少 2 斜面顶端与平台边缘的水平距离x是多少 3 若斜面顶端高h 20 8m 则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端 解析 1 由题意可知 小球落到斜面上并沿斜面下滑 说明此时小球速度方向与斜面平行 否则小球会弹起 所以vy v0tan53 vy2 2gh则vy 4m s v0 3m s 图12 答案 1 3m s 2 1 2m 3 2 4s 1 2009 广东高考 船在静水中的航速为v1 水流的速度为v2 为使船行驶到河正对岸的码头 则v1相对v2的方向应为 答案 c 图13 2 质量为2kg的质点在x y平面上做曲线运动 在x方向的速度图象和y方向的位移图象如图14所示 下列说法正确的是 a 质点的初速度为5m sb 质点所受的合外力为3nc 质点初速度的方向与合外力方向垂直d 2s末质点速度大小为6m s 图14 答案 ab 3 一小船在静水中的速度为3m s 它在一条河宽150m 水流速度为4m s的河流中渡河 则 a 小船不可能到达正对岸b 小船渡河的时间不可能少于50sc 小船以最短时间渡河时 它沿水流方向的位移大小为200md 小船以最短位移渡河时 位移大小为150m 解析 小船在静水中的速度为3m s 水流速度为4m s 小船在静水中的速度小于水流速度 所以小船不能到达正对岸 其位移必大于150m a正确 d错误 当船头垂直