高中物理--曲线运动--高考复习教案设计

1 板块一板块一 运动的合成与分解运动的合成与分解 基础知识基础知识 一 物体做曲线运动的条件 1 曲线运动是指物体运动的轨迹为曲线 曲线运动的速度方向是该点的切线方向 曲 线运动速度方向不断变化 故曲线运动一定是变速运动变速运动 2 物体做一般曲线运动的条件 运动物体所受的合外力 或加速度 的方向跟它的速 度方向不在同一直线上 即合外力或加速度与速度的方向成一个不等于零或 的夹角 说明 当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时 物体做曲线运动速率将增 大 当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时 物体做曲线运动的速率将减 小 3 重点掌握的两种情况 一是加速度大小 方向都不变的曲线运动 叫匀变曲线运动 如平抛运动平抛运动 另一是加速度大小不变 方向时刻改变的曲线运动 如匀速圆周运动匀速圆周运动 曲线运动 两种特殊的曲线运动 2 二 运动的合成 1 由已知的分运动求其合运动叫运动的合成 这既可能是一个实际问题 即确有一个 物体同时参与几个分运动而存在合运动 又可能是一种思维方法 即可以把一个较为复杂 的实际运动看成是几个基本的运动合成的 通过对简单分运动的处理 来得到对于复杂运 动所需的结果 2 描述运动的物理量如位移 速度 加速度都是矢量 运动的合成应遵循矢量运算的 法则 1 如果分运动都在同一条直线上 需选取正方向 与正方向相同的量取正 相反的 量取负 矢量运算简化为代数运算 2 如果分运动互成角度 运动合成要遵循平行四边形定则 3 合运动的性质取决于分运动的情况 1 两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动 2 一个匀速运动和一个匀变速运动的合运动是匀变速运动 二者共线时 为匀变速 直线运动 二者不共线时 为匀变速曲线运动 3 两个匀变速直线运动的合运动为匀变速运动 当合运动的初速度与合运动的加速 度共线时为匀变速直线运动 当合运动的初速度与合运动的加速度不共线时为匀变速曲线 运动 三 运动的分解 1 已知合运动求分运动叫运动的分解 2 运动分解也遵循矢量运算的平行四边形定则 3 将速度正交分解为和是常用的处理方法 cos x vv sin y vv 4 速度分解的一个基本原则就是按实际效果来进行分解 常用的思想方法有两种 一 种思想方法是先虚拟合运动的一个位移 看看这个位移产生了什么效果 从中找到运动分 解的办法 另一种思想方法是先确定合运动的速度方向 物体的实际运动方向就是合速度 的方向 然后分析由这个合速度所产生的实际效果 以确定两个分速度的方向 四 合运动与分运动的特征 1 等时性 合运动所需时间和对应的每个分运动所需时间相等 2 独立性 一个物体可以同时参与几个不同的分运动 各个分运动独立进行 互不影 3 响 3 等效性 合运动和分运动是等效替代关系 不能并存 4 4 矢量性 加速度 速度 位移都是矢量 其合成和分解遵循平行四边形定则 典型例题典型例题 20102010 天津 南开区高一下期末质量检测 天津 南开区高一下期末质量检测 互成角度 不为 0 或 180 的一个匀速直线运 动和一个匀变速直线运动的合运动 B A 一定是直线运动 B 一定是曲线运动 C 可能是直线也可能是曲线运动 D 以上说法都不正确 20102010 天津 南开区高一下期末质量检测 天津 南开区高一下期末质量检测 某人以一定速率垂直河岸向对岸游去 当水 流运动是匀速时 他所游过的路程 过河所用的时间与水速的关系是 C A 水速大时 路程长 时间长 B 水速大时 路程长 时间短 C 水速大时 路程长 时间不变 D 路程 时间与水速无关 20092009 天津 高一期中考试 天津 高一期中考试 一只小船在静水中的速度为 3m s 它要渡过一条宽度为 30m 的河 河水的流速为 4m s 则下列说法正确的是 CD A 船不能渡过河 B 船过河的速度一定为 5m s C 船运动的轨迹不可能垂直河岸 D 船过河的最短时间为 10s C 曲线R D 无法确定 板块二板块二 抛体运动与平抛抛体运动与平抛 基础知识基础知识 一 关于抛体运动 1 定义 物体以一定的初速度抛出 且只在重力作用下的运动 2 运动性质 1 竖直上抛和竖直下抛运动是直线运动 平抛 斜抛是曲线运动 其轨迹是抛物线 2 抛体运动的加速度是重力加速度 抛体运动是匀变速运动 3 抛体运动是一种理想化运动 地球表面附近 重力的大小和方向认为不变 不考 虑空气阻力 且抛出速度远小于宇宙速度 4 3 处理方法 是将其分解为两个简单的直线运动 1 最常用的分解方法是 水平方向上匀速直线运动 竖直方向上自由落体运动或竖 直上抛 竖直下抛运动 2 在任意方向上分解 有正交分解和非正交分解两种情况 无论怎样分解 都必须 把运动的独立性和力的独立作用原理相结合进行系统分解 即将初速度 受力情况 加速 度及位移等进行相应分解 如图所示 在 x 方向 以初速度为 vx0 v0cos 加速度为 ax gsin 的匀加速直 线运动 在 y 方向 以初速度为 vy0 v0sin 加速度为 ay gcos 的匀加速直 线运动 二 平抛运动的规律 平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动 从抛出点开始计时 1 速度规律 VX V0 VY gt V 与水平方向的夹角 tg gt v0 2 位移规律 X v0t 证明 轨迹是一条抛物线 Y S 与水平方向的夹角 tan gt 2v0 2 2 1 gt 1 tan 2 3 平抛运动时间 t 与水平射程 X 平抛运动时间平抛运动时间 t t 由高度由高度 Y Y 决定决定 与初速度无关 水平射程 X 由初速度和高度共同决定 平抛运动中 任何两时刻的速度变化量 方向恒定向下 vg t 三 斜抛运动的规律斜抛运动的规律 斜抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛或竖直下抛运动的合 运动 典型例题典型例题 20102010 天津 高考 天津 高考 如图所示 在高为 h 的平台边缘水平抛出小球 h vA vB A B s 5 A 同时在水平地面上距台面边缘水平距离为 s 处竖直上抛小球 B 两球运动轨迹在同一竖 直平面内 不计空气阻力 重力加速度为 g 若两球能在空中相遇 则小球 A 的初速度 vA 应大于 A B 两球初速度之比为 B A v v 20062006 天津 高考 天津 高考 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 垒球落地时瞬间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 20092009 天津 高一质量检测 天津 高一质量检测 如图所示 红蜡块可以在竖直玻璃管 内的水中匀速上升 速度为v 若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时 玻璃管从AB位置由静止 开始水平向右做匀加速直线运动到DC位置 加速度大小为a 红 蜡块的实际运动轨迹可能是图中的 B A 直线P B 曲线Q 20092009 天津 高一期中考试 天津 高一期中考试 从距地面高为的点以速度平抛一物体 其水平射程HA A v 为 在的正上方距地面高为 2的点 以速度同方向平抛出另一物体 其水平L2AHB B v 射程为 两物体在空中运动的轨迹在同一竖直面内 且都从同一屏的顶端擦过 求 L 1 抛出时的速度和的比值 A v B v 2 屏的高度 注意 是已知的 是未知的 hHL 答案 解 1 联立得 g H vL A 2 2 g H vL B 4 22 B A v v 2 设点到屏的水平距离为 则 Ox 联立得 g hH vx A 2 g hH vx B 22 Hh 7 6 板块三板块三 圆周运动圆周运动 基础知识基础知识 一 匀速圆周运动匀速圆周运动 1 定义 质点沿圆周运动 如果在相等时间内通过的弧长相等 这种运动叫做匀速圆周运 动 LL2 A B C D R Q P a v 6 2 描述圆周运动的物理量 1 线速度 线速度的大小 做圆周运动的物体 通过的弧长与所用时间的比值叫线速度的大小 即线速率 线速度大小的计算公式 V R 2f R t s T R 2 线速度的方向 线速度的方向就是圆周该点的切线方向 注 线速度是做圆周运动的瞬时速度 是矢量 不仅有大小 而且有方向 且方向时 刻改变 故匀速 l 圆周运动是变速运动 2 角速度 定义 做匀速圆周运动的物体其半径转过的角度 跟所用时间 t 的比值 叫做物体 的角速度 定义式 t 描述质点绕圆心转动的快慢 计算公式 f Tt 2 2 角速度是矢量 单位 在国际单位制中 角度用弧度 rad 表示 故角速度的单位是弧度 秒 符号 为 rad s 说明 关于角速度的方向 在高中阶段不做要求 但要明确在匀速圆周运动中其角 速度是恒定的 3 周期 T 做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期 4 频率 周期的倒数叫频率 表示 1s 内质点所转过的周数 频率的单位是 Hz 5 转速 做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数 叫转速 通常用 n 表示 单位是 r s 实际中所说的转数是指做匀速圆周运动的物体每分钟转过的圈数 用 h 表示 单位 是转每分 r min 说明 频率和转速对匀速圆周运动来说在意义上是相等的 但频率具有更广泛的意 义 两者的单位也不相同 6 v T 的关系 的关系 二 向心加速度与向心力向心加速度与向心力 1 向心加速度 物理意义 描述线速度方向改变的快慢 大小 an 2 f2 R v R R T R 2 2 2 2 4 4 v 方向 总是指向圆心 方向时则发生变化 说明 做圆周运动物体的向心加速度 an 在 不变的情况下 an与 r 成正比 在 v 不变的情 况下 an与 r 成反比 7 2 向心力 1 理解要点 定义 做圆周运动的物体所受的指向圆心的力 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 不改变线速度的大小 是效果力 来源 向心力是作圆周运动的物体所受外力在向心方向上的合力 匀速圆周运动的向心力 就是物体所受的合外力 大小 RfmR T mRm R v mmaF nn 22 2 2 2 2 4 4 方向 向心力总是沿半径指向圆心 大小保持不变 是变 力 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 向心力足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 右图 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 右图 b 和以规定速率转弯的火车 向心力是重力与弹力的合力 3 圆周运动中向心力分析 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 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 离心运动 1 离心现象条件分析 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 只足由于向心 力作用 使它不能沿切 线方向飞出 而被限制着沿圆周运动 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去 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 即 合外力不足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 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 说明 若合外力大于所需的向心力 物体离圆心将越来越近 即为近心运动 典型例题典型例题 20102010 天津 南开区高一下期末质量检测 天津 南开区高一下期末质量检测 甲 乙 丙三个物体 甲静止地放在北京 乙静止地放在南京 丙静止地放在广州 当它们随地球一起转动时 D 8 A 甲的角速度最大 乙的线速度最小 B 丙的角速度最小 甲的线速度最大 C 三个物体的角速度 周期和线速度都相等 D 三个物体的角速度 周期一样 丙的线速度最大 20102010 天津 南开区高一下期末质量检测 天津 南开区高一下期末质量检测 上海锦江乐园的 摩天转轮 的直径达 98 m 世界排名第五 游人乘坐时 转轮始终不停地在竖直平面内做匀速转动 每转一周 用时 25 min 每个厢轿共有 6 个座位 试判断下列说法中正确的是 A A 每时每刻 每个人受到的合力都不等于零 B 每个乘客都在做加速度为零的匀速运动 C 乘客在乘坐过程中对座位的压力始终不变 D 乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变 20092009 天津 高一质量检测 天津 高一质量检测 质量m 5t 的汽车以速率v 10m s 分别驶过一座半径R 100m 的凸形和凹形桥的中央 g 10m s2 若在凹形桥的中央 汽车对桥面的压力是 N 若汽车通过凸形桥顶端时对桥面的压力为零 此时汽车的速率是 m s 答案 源网 5 5 104 1010 20102010 天津 南开区高一下期末质量检