高三一轮复习曲线运动

禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 1 页 共 8 页 高中物理复习高中物理复习 曲线运动曲线运动 班级 姓名 得分 考 纲 展 示 高 考 瞭 望 知识点要求 运动的合成和分解 抛体运动 匀速圆周运动 角速度 向心加速度 匀速圆周运动的向心力 抛 体 运 动 与 圆 周 运 动 离心现象 说明 斜抛运动只作定性要求 1 运动的合成与分解是处理曲线运动的基本方法 平抛 运动的规律及其研究思想在高考中命题率很高 这两 个考点在高考命题中多与动力学 电场等知识结合考 查 考查方式灵活多样 既有选择题 也有实验题和 计算题 题目难度以中等及中等偏上为主 2 圆周运动是高考必考内容 题型多以选择题和计算题 的形式出现 以中等以上难度为主 其中匀速圆周运 动是高考命题的热点 常以生活与科技等相关信息为 背景 与牛顿运动定律 功能关系 电磁场等知识结 合 综合考查考生提取信息处理物理问题的能力 体系构建体系构建 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 2 页 共 8 页 第一单元第一单元 曲线运动曲线运动 运动的合成与分解运动的合成与分解 知识梳理知识梳理 一 曲线运动一 曲线运动 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 切线方向 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变速运动 但是变 速运动不一定是曲线运动 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一条直线上 即加 速度方向与速度方向不在同一条直线上 典例剖析典例剖析 1 曲线运动的性质 轨迹的判断 曲线运动的性质 轨迹的判断 例 1 一带负电荷的质点 在电场力作用下沿曲线 abc 从 a 运动到 c 已知质点的速率是递减 的 关于 b 点电场强度 E 的方向 下列图示中可能正确的是 虚线是曲线在 b 点的切线 知识梳理知识梳理 二 运动的合成与分解二 运动的合成与分解 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开始 同时结束 经历的时间一定 相等 各分运动是各自独立的 不受其他分运动的影响 各分运动的叠加与合运动具有相 同的效果 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 3 页 共 8 页 2 合运动的性质是由分运动的性质决定的 2 运动的合成与分解 1 运动的合成 由几个分运动求合运动 合成的方法是平行四边形定则 2 运动的分解 已知合运动求分运动 分解时应根据运动的效果确定两分运动的方向 然后 由平行四边形定则确定大小 分解时也可按正交分解法分解 运动的分解与合成是互逆运算 典例剖析典例剖析 2 小船过河问题分析 小船过河问题分析 例 2 一条宽度为 L 的河 水流速度为 v水 已知船在静水中的速度为 v船 那么 1 怎样渡河时间最短 最短时间是多少 2 若 v船 v水 怎样渡河位移最小 最小位移是多少 3 若 v船x3 x2 E1 E2 E3 C x2 x1 x3 x2 E1 E2 E3 D x2 x1 x3 x2 E1 E2 E3 第三单元第三单元 圆圆 周周 运运 动动 一 描述圆周运动的几个物理量一 描述圆周运动的几个物理量 1 线速度 1 物理意义 描述质点沿圆周运动的快慢 2 方向 质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 7 页 共 8 页 3 大小 v s 是 t 时间内通过的弧长 s t 2 角速度 1 物理意义 描述质点绕圆心转动的快慢 2 大小 rad s 是连结质点和圆心的半径在 t 时间内转过的角度 t 3 周期 T 频率 f 做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数 叫做频率 也叫转速 4 v f T 的关系 T v 2 fr r 1 f 2 T 2 r T 二 向心力二 向心力 1 向心力的作用效果 产生向心加速度以不断改变物体的线速度方向 维持物体做圆周运动 2 向心力的来源 向心力可以是重力 弹力 摩擦力等各种力 也可以是各力的合力或某力的 分力 总之 只要达到维持物体做圆周运动效果的力 就是向心力 向心力是按力的作用效 果来命名的 对各种情况下向心力的来源应明确 如 水平圆盘上跟随圆盘一起匀速转动的 物体 如图 a 和水平地面上匀速转弯的汽车 其摩擦力是向心力 圆锥摆 如图 b 和以 规定速度转弯的火车 向心力是重力与弹力的合力 3 圆周运动中向心力的分析 1 匀速圆周运动 物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力 向心力大小不变 方向始终与速度方向垂直且指向圆心 这是物体做匀速圆周运动的条件 2 变速圆周运动 在变速圆周运动中 合外力不仅大小随时间改变 其方向也不沿半径指向 圆心 合外力沿半径方向的分力 或所有外力沿半径方向的分力的矢量和 提供向心力 使物体产生向心加速度 改变速度的方向 合外力沿轨道切线方向的分力 使物体产生切 向加速度 改变速度的大小 4 圆周运动中的动力学方程 无论是匀速圆周运动 还是非匀速圆周运动 向心力和向心加速 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 8 页 共 8 页 度关系仍符合牛顿第二定律即 Fn man m m 2r 4m 2f2r m v2 r 4 2r T2 三 离心现象及其应用三 离心现象及其应用 1 定义 做匀速圆周运动的物体 在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的 情况下 就做逐渐远离圆心的运动 叫做离心运动 2 离心运动的应用和危害 利用离心运动制成离心机械 如 离心干燥器 洗衣机的脱水筒等 汽车 火车转弯处 为防止离心运动造成的危害 一是限定汽车和火车的转弯速度不能太大 二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力 3 物体做离心运动的条件 1 做圆周运动的物体 由于本身具有惯性 总是想沿着切线方向运动 只是由于向心力作用 使它不能沿切线方向飞出 而被限制着沿圆周运动 如图中 B 情形所示 2 当产生向心力的合外力消失 F 0 物体便沿所在位置的切线方向飞出去 如图中 A 所 示 3 当提供向心力的合外力不完全消失 而只是小于应当具有的向心力 F mr 2 即合外力 不足以提供所需的向心力的情况下 物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动 如图中 C 所示 典例剖析典例剖析 1 对描述匀速圆周运动的各物理量的理解 对描述匀速圆周运动的各物理量的理解 例 8 如图为某一传动带传动装置 主动轮的半径为 r1 从动轮的半径为 r2 已知主动轮做 顺时针转动 转速为 n 转动过程中传动带不打滑 下列说法正确的是 A 从动轮做顺时针转动 B 从动轮做逆时针转动 C 从动轮的转速为n D 从动轮的转速为n r1 r2 r2 r1 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 9 页 共 8 页 2 水平面内的圆周运动 水平面内的圆周运动 例 9 如图所示 质量 M 0 64kg 的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平 台上 M 用细绳通过光滑的定滑轮与质量为 m 0 3kg 的物体相连 假定 M 与轴 O 的距离 r 0 2m 与平台的最大静摩擦力为 2N 为使 m 保持静 止状态 水平转台做圆周运动的角速度 应在什么范围 g 10m s2 3 竖直面内的圆周运动 竖直面内的圆周运动 例 10 水平光滑直轨道 ab 与半径为 R 的竖直半圆形光滑轨道 bc 相切 一小球以初速度 v0沿 直轨道 ab 向右运动 如图所示 小球进入半圆形轨道后刚好能通过 c 点 然后小球做平抛运动 落在直轨道上的 d 点 则 A 小球到达 c 点的速度为 gR B 小球到达 b 点时对轨道的压力为 5mg C 小球在直轨道上的落点 d 与 b 点距离为 2R D 小球从 c 点落到 d 点所需时间为 2 R g 4 圆周运动的实际应用 圆周运动的实际应用 例 11 铁路转弯处的弯道半径 r 是由地形决定的 弯道处要求外轨比内轨高 其内外轨高度 差 h 的设计不仅与 r 有关 还取决于火车在弯道处的行驶速率 下面表格中是铁路设计人员技 术手册中弯道半径 r 及与之对应的内外轨道的高度差 h g 取 10m s2 弯道半径 r m660330220165132110 内外轨高度差 h mm50100150200250300 1 根据表中数据 试导出 h 和 r 的关系表达式 并求出当 r 440m 时 h 的设计值 2 铁路建成后 火车通过弯道时 为保证绝对安全 要求内外轨道均不向车轮施加侧向压力 又已知我国铁路内外轨的间距设计值为 L 1435mm 结合表中数据 算出我国火车的转 弯速率 v 以 km h 为单位 结果取整数 设轨道倾角 很小时 tan sin 5 圆周运动中的多解问题 圆周运动中的多解问题 例 12 如图所示 小球从光滑的圆弧轨道下滑至水平轨道末端时 光电装置被触动 控制电 路会使转筒立刻以某一角速度匀速连续转动起来 转筒的底面半径为 R 已知轨道末端与转筒上部相平 与转筒的转轴距离为 L 且与转筒 侧壁上的小孔的高度差为 h 开始时转筒静止 且小孔正对着轨道方 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 10 页 共 8 页 向 现让一小球从圆弧轨道上的某处无初速滑下 若正好能钻入转筒的小孔 小孔比小球略大 小球视为质点 不计空气阻力 重力加速度为 g 求 1 小球从圆弧轨道上释放时的高度 H 2 转筒转动的角速度 6 圆周运动中的临界问题 圆周运动中的临界问题 例 13 如图所示 匀速转动的水平圆盘上 沿半径方向两个用细线相连 的物体 A B 的质量均为 m 它们到转动轴的距离分别为 rA 20 cm rB 30 cm A B 与盘面间的最大静摩擦力均为自身重力的 0 4 倍 试求 g 取 10 m s2 保留三位有效数字 1 当细线上开始出现张力时 圆盘的角速度 2 当 A 开始滑动时 圆盘的角速度 3 当 A 即将滑动时 烧断细线 A B 状态将如何 7 圆周运动与图象问题的结合 圆周运动与图象问题的结合 例 14 如图甲所示 在同一竖直平面内的两条正对着的相同半圆形的光滑轨道 相隔一定的 距离 虚线沿竖直方向 一小球能在其间运动 今在最高点与最低点各放一个压力传感器 测 试小球对轨道的压力 并通过计算机显示出来 当轨道距离变化时 测得两点压力差与距离 x 的图象如图乙所示 g 取 10m s2 不计空气阻力 求 1 小球的质量为多少 2 若小球在最低点 B 的速度为 20m s 为使小球能沿轨道运动 x 的最大值为多少 总结评述 随着高考改革的深入 新高考更加突出对考生应用能力及创新能力的考查 本题就 是构建了新的情景 将常见的竖直平面内的圆周变换成两正对着的相同半圆光滑轨道 同时将 环内圆周运动和机械能综合 并结合了利用传感器所得的图象 考查了识别图象 分析小球在 各位置的状态 特别是特殊点处 如最高点与最低点 等重要知识内容 在本题中既考查了中学 阶段很重要的受力分析能力 又对圆周运动的相关知识进行考查 更重要的是考查了同学们在 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审核 第 11 页 共 8 页 新情景下构建模型 从图象获取信息进行解题的能力 小综合小综合 1 2013 年上海高考 年上海高考 如图 轰炸机沿水平方向匀速飞行 到达山坡底端正上方时释放一颗 炸弹 并垂直击中山坡上的目标 A 已知 A 点高度为 h 山坡倾角为 由此可算出 ABC A 轰炸机的飞行高度 B 轰炸机的飞行速度 C 炸弹的飞行时间 D 炸弹投出时的动能 2 2012 年浙江高考 年浙江高考 由光滑细管组成的轨道如图所示 其中 AB 段和 BC 段是半径为 R 的四 分之一圆弧 轨道固定在竖直平面内 一质量为 m 的小球 从距离水平地面高为 H 的管口 D 处静止释放 最后能够从 A 端水平抛出落到地面上 下列说法正确的是 BC A 小球落到地面时相对于 A 点的水平位移值为 2 RH 2R2 B 小球落到地面时相对于 A 点的水平位移值为 2 2RH 4R2 C 小球能从细管 A 端水平抛出的条件是 H 2R D 小球能从细管 A 端水平抛出的最小高度 Hmin R 5 2 3 2013 年安徽高考 年安徽高考 由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是 0 28m3 min 水离开喷口时的速 度大小为 方向与水平面夹角为 60 在最高处正好到达着火位置 忽略空气阻16 3m s 力 则空中水柱的高度和水量分别是 重力加速度 g 取 10m s2 A 28 8m 1 12 10 2 m3 B 28 8m 0 672m 3 C 38 4m 1 29 10 2 m3 D 38 4m 0 776m 3 4 2013 年浙江高考 年浙江高考 山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤 其示意图如下 图中 A B C D 均为石头的边缘点 O 为青藤的固定点 h1 1 8m h2 4 0m x1 4 8m x2 8 0m 开始时 质量分别为 M 10kg 和 m 2kg 的大 小两 只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上 当大猴发现小猴将受到伤害时 迅速从左边石头 A 点起水平跳到中间石头 大猴抱起小猴跑到 C 点 抓住青藤下端荡到右边石头上的 D 点 此时速度恰好为零 运动过程中猴子均看成质点 空气阻力不计 重力加速度 g 10m s2 求 A 禹王学校物理复习资料 使用时间 2018 1 编制人 李明佛 审