高三物理一轮复习课件考情精解读知识全通关专题4曲线运动共96.pptx

目录Contents,考情精解读,考点1,考点2,考点3,A.知识全通关,B.题型全突破,考法1,考法2,考法3,考点4,考法4,C.能力大提升,模型1,模型2,模型3,模型4,考法5,考法6,考情精解读,考纲解读,命题趋势,命题规律,物理专题四曲线运动,知识体系构建,考试大纲,1,2,3,运动的合成与分解,匀速圆周运动的向心力,抛体运动,4,5,匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度,离心现象,考纲解读,命题规律,命题趋势,知识体系构建,近三年同类题型高考实况,物理专题四曲线运动,考纲解读,命题规律,继续学习,1.热点预测平抛运动规律及其研究方法、圆周运动的角速度、线速度和向心加速度仍然是高考的热点.考查题型以选择题为主,分值为6分;也有少部分计算题,分值为12分左右.2.趋势分析本专题与其他专题(如牛顿运动定律、机械能、天体运动、电场和磁场)相结合考查的可能性很大,与实际应用和生产生活、科技相联系的命题趋势较强.,命题趋势,知识体系构建,物理专题四曲线运动,考纲解读,命题规律,命题趋势,知识体系构建,返回目录,物理专题四曲线运动,知识全通关,继续学习,物理专题四曲线运动,一、物体做曲线运动的条件与轨迹分析,考点1曲线运动运动的合成与分解,二、运动的合成与分解1.合运动与分运动的关系(1)等时性:合运动和分运动经历的时间相等,即同时开始,同时进行,同时结束.(2)独立性:一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进行,不受其他运动的影响.(3)等效性:各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果.(4)同体性:合运动和它的分运动必须是对应同一个物体的运动.两个不同物体的运动是不能进行合成的.2.运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量,即位移、速度、加速度的合成与分解.由于它们都是矢量,所以合成与分解都遵循平行四边形定则.,继续学习,物理专题四曲线运动,继续学习,1.合运动是指在具体问题中物体实际所做的运动;分运动是指沿某一方向具有某一效果的运动.2.合运动与分运动必须是同一个物体实际发生的运动与其参与的分运动,而不是几个不同物体发生的不同运动.、3.对物体的实际运动进行分解时,应根据运动的实际效果分解,也可采用正交分解.,名师提醒,物理专题四曲线运动,三、合运动性质和轨迹的判断方法两个互成角度的直线运动的合运动的性质和轨迹,由两分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系共同决定.合加速度恒定:匀变速运动变化:非匀变速运动合加速度方向与合初速度方向共线:直线运动不共线:曲线运动,物理专题四曲线运动,继续学习,返回目录,四、两个直线运动的合运动性质的判断,物理专题四曲线运动,继续学习,一、平抛运动1.运动性质:加速度为重力加速度的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线.2.研究方法:平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动.3.基本规律(1)平抛运动的速度水平方向:=0竖直方向:=合速度的大小:=2+2=02+()2合速度的方向:tan=0(为合速度与水平方向之间的夹角),考点2抛体运动,物理专题四曲线运动,继续学习,(2)平抛运动的位移水平方向:=0竖直方向:=122合位移的大小:=2+2合位移的方向:tan=20(为合位移与水平方向之间的夹角)(3)平抛运动的轨迹表达式:y=202x2,说明平抛运动的轨迹是一条抛物线.4.重要结论平抛运动的速度改变量:物体在任意相等时间t内的速度改变量v=gt相同,方向恒为竖直向下,如图所示.,物理专题四曲线运动,返回目录,二、斜抛运动(以斜上抛运动为例说明,如图所示)1.运动性质:加速度为g的匀变速曲线运动,轨迹为抛物线.2.研究方法:根据运动的独立性,可以把斜抛运动看成是水平方向的匀速直线运动与竖直上抛运动的合运动.名师提醒运动的合成与分解是研究曲线运动的基本方法.根据运动的合成与分解,可以先把抛体运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动,然后研究两分运动的规律,必要时再用合成方法进行合成.,物理专题四曲线运动,一、线速度质点做匀速圆周运动时,通过的弧长l跟通过这段弧长所用时间t的比值,叫作线速度,即v=.线速度的单位是米每秒(m/s).线速度不仅有大小,也有方向.线速度的方向是指圆周上该点的切线方向.匀速圆周运动是线速度大小不变的圆周运动.二、角速度质点做圆周运动时,质点所在半径转过的角度跟所用时间t的比值,叫作角速度,用来表示,即=.角速度的单位是弧度每秒(rad/s).对某一确定的匀速圆周运动来说,是恒定不变的,因此匀速圆周运动也是角速度不变的圆周运动.,继续学习,考点3描述圆周运动的物理量,物理专题四曲线运动,三、周期与频率质点做匀速圆周运动,转过一周所用的时间,叫作周期,用符号T表示,单位是秒(s).周期的倒数叫作频率,用f来表示,即f=1.频率的单位是赫兹(Hz).四、转速质点做匀速圆周运动时,在单位时间内转过的圈数叫作转速,用符号n表示.转速的单位是转每秒,符号是r/s;或者转每分,符号是r/min.,继续学习,物理专题四曲线运动,继续学习,五、圆周运动各物理量间的关系1.v、T、r的关系:物体在转动一周的过程中,通过的弧长s=2r,所用时间为t=T,则v=2.2.、T的关系:物体在转动一周的过程中,转过的角度=2,所用时间为t=T,则=2.3.、n的关系:物体在1s内转过n圈,1圈转过的角度为2,则1s内转过的角度=2n,即=2n.4.v、r的关系:v=r.,物理专题四曲线运动,继续学习,六、匀速圆周运动的向心加速度1.物理意义:描述线速度方向变化快慢的物理量.2.大小:a=2=2r=422r=42f2r.3.方向:总是指向圆心,与线速度方向垂直,方向时刻在变化.名师提醒线速度和角速度都是描述物体做匀速圆周运动快慢的物理量,线速度侧重于描述物体通过弧长的快慢程度,而角速度侧重于描述物体转过圆心角的快慢程度.它们都有一定的局限性,其中任何一个物理量都无法全面准确地反映做匀速圆周运动的物体的运动状态.,物理专题四曲线运动,返回目录,七、匀速圆周运动的向心力1.作用效果:产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小,维持物体做匀速圆周运动,因此,向心力对做圆周运动的物体不做功.2.大小:F=ma=m2=m2r=m422r=42mf2r.3.方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻在改变,即向心力是一个变力.4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,或由一个力的分力提供,因此向心力的来源要根据物体受力的实际情况判定.注意：向心力并不是一种特殊性质的力,它是根据力的作用效果命名的.没有单独存在的向心力,在对物体进行受力分析时,不能额外加个向心力.,物理专题四曲线运动,继续学习,考点4离心运动向心运动,一、离心运动1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供物体做圆周运动所需的向心力的情况下,物体就会做逐渐远离圆心的运动.2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.3.受力特点:物体做离心运动并不是物体受到离心力作用,而是由于合外力不能提供足够的向心力.所谓“离心力”是根据作用效果命名的力,实际并不存在.4.运动轨迹(1)当合外力突然消失时,物体就以这一时刻的线速度沿切线方向飞出,做匀速直线运动,轨迹为直线.,物理专题四曲线运动,(2)当合外力不足以提供所需的向心力时,物体就沿切线和圆周之间的某条曲线做逐渐远离圆心的曲线运动,轨迹是曲线.二、向心运动当提供向心力的合外力大于物体做圆周运动所需的向心力,即Fmr2时,物体会逐渐向圆心靠近.名师提醒1.物体做离心运动不是物体受到所谓“离心力”作用,而是物体具有惯性的表现.2.物体做离心运动时,并不是沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大或沿切线方向飞出,返回目录,物理专题四曲线运动,题型全突破,继续学习,考法透析1小船渡河问题1.小船渡河问题的分析思路,物理专题四曲线运动,继续学习,2.小船渡河的两类问题、三种情境,物理专题四曲线运动,继续学习,【考法示例1】,考法示例1小船在200m宽的河中横渡,水流速度为2m/s,船在静水中的速度为4m/s.(1)若小船的船头始终正对对岸,它将在何时、何处到达对岸?(2)要使小船到达正对岸,应如何航行?历时多长?(3)小船渡河的最短时间为多长?(4)若水流速度是5m/s,船在静水中的速度是3m/s,则怎样渡河才能使船漂向下游的距离最短?最短距离是多少?,物理专题四曲线运动,继续学习,解析(1)小船参与了两个分运动,即船随水漂流的运动和船在静水中的运动.因为分运动之间具有独立性和等时性,故小船渡河的时间等于垂直于河岸方向的分运动的时间,即t=船=2004s=50s小船沿水流方向的位移s水=v水t=250m=100m即船将在正对岸下游100m处靠岸.(2)要使小船到达正对岸,合速度v应垂直于河岸,如图所示,则cos=水船=24=12,故=60即船的航向与上游河岸成60角,渡河时间t=2004sin60s=10033s.,物理专题四曲线运动,返回目录,(3)考虑一般情况,设船头与上游河岸成任意角,如图所示.船渡河的时间取决于垂直于河岸方向的分速度v=v船sin,故小船渡河的时间为t=船sin.当=90,即船头与河岸垂直时,渡河时间最短,最短时间为tmin=50s.(4)因为v船=3m/s220330B.1102202B.12CB,又MF=4CB,故HG4CB,即140,R=r,则小球在B点对轨道的压力大小大于6mg,【考法示例11】,物理专题四曲线运动,继续学习,解析若W=0,R=r,已知小球恰好过顶点A,有mg=2,得小球到达A点时的速度vA=,再由mg2R=12m2-12m2,得小球到达B点时的速度大小vB=5,再由F-mg=2和R=r可得小球在B点处对轨道的压力大小为6mg,A错误;若W=0,R=2r,小球在A点时满足mg=2,小球上升过程由机械能守恒得12m02=3mgr+12m2,解得v0=22,B错误;若W0,R=2r,小球由A点到B点重力做功为mg3r,利用动能定理可得,小球在B点的动能为12m2=12m2+mg3r-W,在B点有F-mg=2,解得F=9mg-4,C正确;同理可知,若W0,R=r,由于阻力做功,小球到达B点的速度vB5,再由F-mg=2和R=r可知,Fv0时,外轨向内挤压轮缘,提供的侧压力与F共同充当向心力.(3)当火车的行驶速度vmg.,继续学习,模型2拱形桥模型,物理专题四曲线运动,继续学习,示例17一辆质量m=2.0t的小轿车,驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面,重力加速度g=10m/s2.(1)若桥面为凹形,汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面的压力是多大?(2)若桥面为凸形,汽车以10m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面的压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面最高点时,对桥面刚好没有压力?思路分析解答本题时可按以下思路进行:确定轨道平面,找出圆心确定向心力的来源根据牛顿第二定律列方程代入数据求解,【示例17】,物理专题四曲线运动,继续学习,解析(1)如图所示,圆弧形轨道的圆心在汽车的上方,支持力FN1与重力G=mg的合力提供汽车通过桥面最低点时的向心力,即F向=FN1-mg,由牛顿第二定律得FN1-mg=m12解得桥面的支持力大小为FN1=m12+mg=2.89104N根据牛顿第三定律可知,汽车通过桥面最低点时对桥面的压力大小为2.89104N.,物理专题四曲线运动,返回目录,(2)如图所示,圆弧形轨道的圆心在汽车的下方,重力G=mg与支持力FN2的合力提供汽车通过桥面最高点时的向心力,即F向=mg-FN2,由牛顿第二定律得mg-FN2=m22解得桥面的支持力大小为FN2=mg-m22=1.78104N根据牛顿第三定律可知,汽车通过桥面最高点时,对桥面的压力大小为1.78104N.(3)设汽车以速度vm通过凸形桥面最高点时对桥面刚好没有压力,根据牛顿第二定律有mg=mm2解得vm=30m/s故汽车以30m/s的速度通过凸形桥面最高点时,对桥面刚好没有压力.,物理专题四曲线运动,继续学习,在竖直平面内做圆周运动的物体,运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类.一是无支撑(如球与绳连接,沿内轨道的“过山车”等),称为“轻绳模型”;二是有支撑(如球与杆连接,小球在弯管内运动等),称为“轻杆模型”.两类模型对比,模型3拱形桥模型,物理专题四曲线运动,继续学习,物理专题四曲线运动,继续学习,示例18如图甲所示,轻杆一端固定在O点,另一端固定一小球,现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动.小球运动到最高点时,杆与小球间弹力大小为F,小球在最高点的速度大小为v,其F-v2图像如图乙所示.则A.小球的质量为B.当地的重力加速度大小为C.v2=c时,小球对杆的弹力方向向上D.v2=2b时,小球受到的弹力与重力大小相等,【示例18】,物理专题四曲线运动,继续学习,思路分析由于杆既可以提供支持力,又可以提供拉力,故小球通过最高点时的速度可以不同,则通过F-v2图像,可得到小球通过最高点时杆的弹力和小球速度大小的定量关系,从而找到解题的突破口.解析对小球在最高点进行受力分析,速度为零时,F-mg=0,结合图像可知a-mg=0;当F=0时,由牛顿第二定律可得mg=2,结合图像可知mg=,联立解得g=,m=,选项A正确,B错误.由图像可知bc,当v2=c时,根据牛顿第二定律有F+mg=,则杆对小球有向下的拉力,由牛顿第三定律可知,选项C正确;当v2=2b时,由牛顿第二定律可得mg+F=2,可得F=mg,选项D正确.答案ACD,物理专题四曲线运动,返回目录,方法规律,物理专题四曲线运动,继续学习,1.结构特点一根质量和伸长量可以不计的细线一端,系一个可以视为质点的摆球,摆球在水平面内做匀速圆周运动.2.受力特点摆球只受两个力作用,即竖直向下的重力mg和沿摆线方向的拉力F,这两个力的合力提供摆球做圆周运动所需的向心力,如图所示.,模型4圆锥摆模型,物理专题四曲线运动,继续学习,3.常规讨论(1)向心力和向心加速度设摆球的质量为m,摆线长为L,摆线与竖直方向的夹角为,摆球的线速度为v,角速度为,周期为T,频率为f,则有FN=F合=man=mgtan=m2sin=m