高考物理 专题精解 3 力与曲线运动课件.ppt

2016年高考物理专题精解 3 力与曲线运动 一 平抛运动或类平抛运动1 处理方法分解为初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向的初速度为零的匀加速直线运动 2 推论 1 如图 甲 所示 物体任意时刻速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点 2 如图 乙 所示 在任意时刻任意位置处 速度方向与水平方向的夹角为 位移方向与水平方向的夹角为 则有tan 2tan 2 杆固定 物体能通过最高点的条件是v 0 3 卫星变轨 1 由低轨变高轨 需增大速度 稳定在高轨道上时速度比在低轨道小 2 由高轨变低轨 需减小速度 稳定在低轨道上时速度比在高轨道大 考点一 抛体运动的规律及应用 例题如图所示 距地面高度h 5m的平台边缘水平放置一个两轮间距为d 6m的传送带 一可视为质点的物块从光滑平台边缘以v0 5m s的初速度滑上传送带 已知物块与传送带间的动摩擦因数 0 2 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 若传送带不动 小物块离开传送带右边缘落地的水平距离 思路探究 1 小物块在传送带上做怎样的运动时 离开传送带后 小物块才有最大的水平距离 答案 小物块在传送带上一直做匀加速直线运动 离开传送带时有最大速度 平抛的水平距离也最大 答案 1 1m 2 试分析传送带的速度满足什么条件时 小物块离开传送带右边缘落地的水平距离最大 并求最大距离 答案 2 v 7m s7m 思路探究 2 若传送带逆时针转动 小物块在传送带上做怎样的运动 答案 小物块一直做匀减速直线运动 3 设传送带的速度为v 且规定传送带顺时针运动时v 为正 逆时针运动时v 为负 试分析画出小物块离开传送带右边缘落地的水平距离s与v 的变化关系图线 不需要计算过程 只需画出图线即可 答案 3 见解析图 d b 3 平抛运动与斜面组合问题 多选 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 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 abc 考点二 圆周运动的规律及应用 典例 如图所示 半径为r的半球形陶罐 固定在可以绕竖直轴旋转的水平转台上 转台转轴与过陶罐球心o的对称轴oo 重合 转台以一定角速度 匀速旋转 一质量为m的小物块落入陶罐内 经过一段时间后 小物块随陶罐一起转动且相对罐壁静止 它和o点的连线与oo 之间的夹角 为60 重力加速度大小为g 1 若 0 小物块受到的摩擦力恰好为零 求 0 思路探究 1 小物块受到的摩擦力恰好为零时 哪几个力的合力提供向心力 答案 小物块受到的重力和支持力的合力提供向心力 2 若 1 k 0 且0 k 1 求小物块受到的摩擦力的大小和方向 思路探究 2 当转台转动的角速度 0 或 0 或 0 时 物块做圆周运动需要的向心力大于 或小于 0时的向心力 物块相对陶罐有向上 或向下 运动趋势 3 若 1 k 0 用正交分解法处理小物块的受力时 竖直方向上的合力与水平方向上的合力有什么不同 答案 竖直方向上的合力为零 而水平方向上的合力不为零 提供小物块的向心力 答案 见规范解答 圆周运动综合问题的分析思路 圆周运动的综合题往往涉及多个运动过程和功能关系问题 解决此类问题应做好以下两个分析 1 临界点分析 对于物体在临界点相关的多个物理量 需要区分哪些物理量能够突变 哪些物理量不能突变 而不能突变的物理量 一般指线速度 往往是解决问题的突破口 2 运动过程分析 对于物体参与的多个运动过程 要仔细分析每个运动过程做何种运动 若为圆周运动 应明确是水平面的匀速圆周运动 还是竖直平面的变速圆周运动 机械能是否守恒 若为抛体运动 应明确是平抛运动 还是类平抛运动 垂直于初速度方向的力是哪个力 1 圆周运动与平衡知识的结合如图 一质量为m的光滑大圆环 用一细轻杆固定在竖直平面内 套在大环上质量为m的小环 可视为质点 从大环的最高处由静止滑下 重力加速度大小为g 当小环滑到大环的最低点时 大环对轻杆拉力的大小为 a mg 5mgb mg mgc mg 5mgd mg 10mg c ac 答案 1 0 8m 答案 2 5 25m s2 2 抽桌布过程中桌布的加速度大小 考点三 万有引力定律与天体运动问题 典例 多选 太阳系各行星几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动 当地球恰好运行到某地外行星和太阳之间 且三者几乎排成一条直线的现象 天文学称为 行星冲日 据报道 2014年各行星冲日时间分别是 1月6日木星冲日 4月9日火星冲日 5月11日土星冲日 8月29日海王星冲日 10月8日天王星冲日 已知地球及各地外行星绕太阳运动的轨道半径如下表所示 则下列判断正确的是 a 各地外行星每年都会出现冲日现象b 在2015年内一定会出现木星冲日c 天王星相邻两次冲日的时间间隔为土星的一半d 地外行星中 海王星相邻两次冲日的时间间隔最短 审题突破 答案 bd 天体运动问题的主要类型 2 卫星变轨 型 卫星速度改变时 卫星将变轨运行 当速度增大时 卫星将做离心运动 周期变长 机械能增加 速度减小时 卫星将做向心运动 周期变短 机械能减少 b 2 卫星运行的规律 多选 p1 p2为相距遥远的两颗行星 距各自表面相同高度处各有一颗卫星s1 s2做匀速圆周运动 图中纵坐标表示行星对周围空间各处物体的引力产生的加速度a 横坐标表示物体到行星中心的距离r的平方 两条曲线分别表示p1 p2周围的a与r2的反比关系 它们左端点横坐标相同 则 a p1的平均密度比p2的大b p1的 第一宇宙速度 比p2的小c s1的向心加速度比s2的大d s1的公转周期比s2的大 ac 3 人造卫星的变轨问题在 神舟十号 与 天宫一号 自动交会对接过程中 可认为 天宫一号 绕地球做匀速圆周运动 且对接轨道所处的空间存在极其稀薄的空气 则下面说法正确的是 a 如不加干预 天宫一号 的轨道高度将缓慢升高b 如不加干预 在运行一段时间后 天宫一号 的动能可能会增加c 为实现对接 两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间d 航天员在 天宫一号 中处于失重状态 说明航天员不受地球引力作用 b 解析 如不加干预 天宫一号 在原来轨道上的速度会减小 将做近心运动 天宫一号 会离开原来轨道降到低轨道上运行 故选项a错误 在 天宫一号 轨道降低过程中 线速度会增加 动能可能会增加 故选项b正确 第一宇宙速度是最大的环绕速度 在实现对接时 两者运行速度都小于第一宇宙速度 故选项c错误 航天员在 天宫一号 中虽处于失重状态 但仍受地球引力作用 故选项d错误 绳 杆 模型 1 模型特点 1 物体在竖直平面内做变速圆周运动 2 轻绳模型 在轨道最高点无支撑 轻杆模型 在轨道最高点有支撑 2 模型的临界问题该类问题并伴有 最大 最小 刚好 等词语 现对两种模型分析比较如下 3 模型的综合问题 1 该类问题往往考查圆周运动的临界和极值问题 2 该类问题往往是多过程问题 涉及加速 直线或曲线 运动 圆周运动 平抛运动等 3 解答多过程问题时 要特别注意运用有关规律建立两运动之间的联系 把转折点的速度做为分析重点 4 解答多过程问题时 平抛运动通常运用运动的合成与分解 竖直面内圆周运动通常应用动能定理 功能关系和牛顿第二定律 加速 直线或曲线 运动通常用动力学规律或动能定理来分析 4 模型综合问题的一般求解思路 1 定模型 首先判断是轻绳模型还是轻杆模型 两种模型过最高点的临界条件不同 3 研究状态 通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况 4 受力分析 对物体在最高点或最低点时进行受力分析 根据牛顿第二定律列出方程f合 f向求解 5 过程分析 应用动能定理或机械能守恒定律将初 末两个状态联系起来列方程 典例如图所示 一小物块自平台上以速度v0水平抛出 刚好落在邻近一倾角为53 的粗糙斜面ab顶端 并恰好沿该斜面下滑 已知斜面顶端与平台的高度差h 0 032m 小物块与斜面间的动摩擦因数为 0 5 a点离b点所在平面的高度h 1 2m 有一半径为r的光滑圆轨道与斜面ab在b点相切连接 已知cos53 0 6 sin53 0 8 g取10m s2 求 1 小物块水平抛出的初速度v0的大小 思路探究 1 物块抛出后恰好沿斜面下滑的含义是什么 答案 沿斜面方向的速度与水平方向的夹角为53 2 若小物块能够通过圆轨道最高点 圆轨道半径r的最大值 思路探究 2 小物块能过圆轨道最高点的条件是什么 答案 轨道对物块压力fn 0 多选 如图所示 竖直面内有个光滑的3 4圆形导轨道固定在一水平地面上 半径为r 一个质量为m的小球从距水平地