（广西专用）2020高考物理二轮复习 第3讲 力与物体的曲线运动课件

第3讲力与物体的曲线运动,-2-,知识脉络梳理,规律方法导引,-3-,知识脉络梳理,规律方法导引,1.知识规律(1)解决运动合成问题的四关键。明性质:明确合运动或分运动的运动性质。定方向:确定运动是在哪两个方向上的合成或分解。找已知:找出各方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。求结果:运用平行四边形定则进行求解。(2)竖直平面内圆周运动的两模型和两点一过程。两模型:绳模型和杆模型。两点一过程:“两点”指最高点和最低点,可列牛顿第二定律方程;“一过程”指从最高点到最低点,用动能定理求解。2.思想方法(1)物理思想:分解思想、临界值思想。(2)物理方法:假设法、合成法、正交分解法。,-4-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,运动的合成与分解常以选择题的形式考查矢量的合成与分解。例1(多选)如图甲所示,在杂技表演中,猴子沿竖直杆向上运动,其v-t图像如图乙所示,人顶杆沿水平地面运动的x-t图像如图丙所示。若以地面为参考系,下列说法正确的是()a.猴子的运动轨迹为直线b.猴子在2s内做匀变速曲线运动c.t=0时猴子的速度大小为8m/sd.t=2s时猴子的加速度大小为4m/s2,bd,-5-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-6-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:由题图乙、丙看出,猴子在竖直方向做初速度vy=8m/s、加速度a=-4m/s2的匀减速直线运动,人在水平方向做速度vx=4m/s的,方向与合外力方向不在同一条直线上,故猴子做匀变速曲线运动,故选项b正确,a、c均错误;由题图乙、丙可得,t=2s时,ay=-4m/s2,ax=0,则合加速度大小a合=4m/s2,故选项d正确。,-7-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法分析运动合成与分解的一般思路,-8-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练1如图所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向运动,帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板为参考系(),a.帆船朝正东方向航行,速度大小为vb.帆船朝正西方向航行,速度大小为v,d,-9-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析:在南北方向上,帆板静止,所以在此方向上帆船相对于帆板向北以速度v运动;在东西方向上,帆船静止,帆板向西以速度v运动,所以在此方向上帆船相对于帆板向东以速度v运动;以帆板为参考,项d正确,选项a、b、c错误。,-10-,命题热点三,命题热点一,命题热点二,平抛(类平抛)运动的规律常考查平抛运动的速度和位移的合成与分解。例2如图所示,ab为半圆环acb的水平直径,c为环上的最低点,环半径为r。一个小球从a点以速度v0水平抛出,不计空气阻力,则下列判断正确的是()a.v0越大,小球落在圆环上所经历的时间越长b.即使v0取值不同,小球掉到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角也相同c.若v0取值适当,可以使小球垂直撞击半圆环d.无论v0取何值,小球都不可能垂直撞击半圆环,d,-11-,命题热点三,命题热点一,命题热点二,思维导引,-12-,命题热点三,命题热点一,命题热点二,解析:小球落在环上的最低点c时所经历的时间最长,所以选项a错误。v0取值不同,小球落到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角不相同,选项b错误。要使小球垂直撞击半圆环,设小球落点与圆心的连线与水平方向夹角为,根据平抛运动规律,v0t=r(1+cos),b点,这是不可能的,所以选项d正确,c错误。,-13-,命题热点三,命题热点一,命题热点二,拓展训练2(2018全国卷)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的()a.2倍b.4倍c.6倍d.8倍,a,解析:设斜面倾角为,小球从斜面上水平抛出又落到斜面上,对于,-14-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,圆周运动问题常考查向心力的来源,匀速圆周运动的公式及其运动的对称性和周期性。例3如图所示,aob是游乐场中的滑道模型,它位于竖直平面内,由两个半径都是r的圆周连接而成,它们的圆心o1、o2与两圆弧的连接点o在同一竖直线上。o2b沿水池的水面,o2和b两点位于同一水平面上。一个质量为m的小滑块可由弧ao的任意位置从静止开始滑下,不计一切摩擦。,-15-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,(1)假设小滑块由a点静止下滑,求小滑块滑到o点时对o点的压力。(2)若小滑块能在o点脱离滑道,其落水点到o2的距离如何?(3)若小滑块从开始下滑到脱离滑道过程中,在两个圆弧上滑过的弧长相等,则小滑块开始下滑时应在圆弧ao上的何处(用该处到o1点的连线与竖直线的夹角的三角函数值表示)?思维导引,-16-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,答案:(1)3mg,方向竖直向下,解析:(1)小滑块由a点滑到o点过程,解得fo=3mg由牛顿第三定律得小滑块对o点的压力大小为3mg,方向竖直向下。,-17-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,(2)从a点下滑的滑块到o点的速度为,-18-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,(3)如图所示,设小滑块出发点为p1,离开点为p2,由题意要求o1p1、o2p2与竖直方向的夹角相等,设为,若离开滑道时的速度为v,解得cos=0.8。,-19-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,规律方法1.解决圆周运动的一般步骤(1)首先明确研究对象。(2)确定轨道所在的平面、圆心的位置、半径。(3)在特定位置对其受力分析,明确向心力的来源。(4)结合牛顿第二定律和向心力表达式列方程。(5)根据题意写出其他辅助方程。(6)联立方程求解。,-20-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,2.竖直平面内的圆周运动在高考中常有轻绳、轻杆两种基本模型,这两种模型最高点的具体处理方法如下表所示,-21-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,拓展训练3(多选)(2019黑龙江大庆模拟)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(),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,acd,-22-,命题热点三,命题热点二,命题热点一,力方向向上;当v2b时,杆对小球弹力方向向下;所以当v2=c时,杆对小球弹力方向向下,故小球对杆的弹力方向向上,c正确。若v2=2b,则f+mg=m,解得f=a=mg,故d正确。,-23-,1,2,3,4,5,怎样得高分,1.一只小船渡河,运动轨迹如图所示。水流速度各处相同且恒定不变,方向平行于岸边;小船相对于静水分别做匀加速、匀减速、匀速直线运动,船相对于静水的初速度大小均相同,方向垂直于岸边,且船在渡河过程中船头方向始终不变。由此可以确定船()a.沿ad轨迹运动时,船相对于静水做匀减速直线运动b.沿三条不同路径渡河的时间相同c.沿ab轨迹渡河所用的时间最短d.沿ac轨迹船到达对岸的速度最小,a,-24-,1,2,3,4,5,2.(多选)(2019全国卷)如图甲,在跳台滑雪比赛中,运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。某运动员先后两次从同一跳台起跳,每次都从离开跳台开始计时,用v表示他在竖直方向的速度,其v-t图像如图乙所示,t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻。则(),怎样得高分,bd,-25-,1,2,3,4,5,a.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小b.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大c.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大d.竖直方向速度大小为v1时,第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大,怎样得高分,-26-,1,2,3,4,5,3.(2018湖北孝感模拟)质量为m的小球由轻绳a和b分别系于一轻质细杆的a点和b点,如图所示。当轻杆绕轴ab以角速度匀速转动时,绳a与水平方向成角,绳b在水平方向且长为l,小球在水平面内做匀速圆周运动,则下列说法正确的是()a.a绳的拉力随角速度的增大而增大,c.只要a、b绳夹角不变,小球的质量不变,a绳上拉力一定不变d.若b绳突然被剪断,则a绳的弹力一定发生变化,怎样得高分,c,-27-,1,2,3,4,5,力加速度g大小取10m/s2。(1)一小环套在轨道上从a点由静止滑下,当其在bc段轨道运动时,与轨道之间无相互作用力,求圆弧轨道的半径。(2)若环从b点由静止因微小扰动而开始滑下,求环到达c点时速度的水平分量的大小。,怎样得高分,-28-,1,2,3,4,5,怎样得高分,解析:(1)小环在bc段与轨道无相互作用,小环在该段以某一初速度v0做平抛运动,运动轨迹与轨道相同。由平抛运动公式有x=v0t,联立式,并代入题给条件得r=0.25m。,-29-,1,2,3,4,5,怎样得高分,(2)环由b处静止下滑过程中机械能守恒,设环下滑至c点的速度大小为v,有,环在c点速度的水平分量为vx=vcos式中,为环在c点速度的方向与水平方向的夹角,由题意知,环在c点速度的方向和(1)中环在c点速度的方向相同;而做平抛运动的环的,-30-,1,2,3,4,5,b,转动轴互相平行且在同一水平面内,轴心间的距离为s=3.2m,两圆柱体a和b均被电动机带动以6rad/s的角速度同方向转动,质量均匀分布的长木板无初速度地水平放置在a和b上,其重心恰好在b的上方。从木板开始运动计时,圆柱体转动两周,木板恰好不受摩擦力的作用,且仍沿水平方向运动。设木板与两圆柱体间的动摩擦因数相同,重力加速度g取10m/s2,取3。求:(1)圆柱体边缘上某点的向心加速度;(2)圆柱体a、b与木板间的动摩擦因数;(3)从开始运动到重心恰在a的上方所需的时间。,怎样得高分,-31-,1,2,3,4,5,怎样得高分,答案:(1)12m/s2(2)0.1(3)2.6s解析:(1)根据向心加速度的公式可知a轮=2r=12m/s2。(2)木板的速度等于圆柱体轮缘的线速度时,木板不受摩擦力,则v=r=2m/s,-32-,1,2,3,4,5,怎样得高分,(3)设木板在两圆柱体间加速过程所通过的位移为s1,则v2=2as1,因s1s,所以木板在两圆柱体间的运动先是做匀加速直线运动,后做匀速直线运动。可见,从开始运动到重心恰在a的上方所需的时间应是两部分之和。,-33-,1,2,3,4,5,怎样得高分,平抛运动和圆周运动综合问题【典例示范】下图为某游乐场内水上滑梯轨道示意图,整个轨道在同一竖直平面内,表面粗糙的ab段轨道与光滑圆弧轨道bc在b点水平相切。点a距水面的高度为h,圆弧轨道bc的半径为r,圆心o恰在水面。一质量为m的游客(视为质点)可从轨道ab的任意位置滑下,不计空气阻力。,-34-,1,2,3,4,5,怎样得高分,(1)若游客从a点由静止开始滑下,到b点时沿切线方向滑离轨道落在水面d点,od=2r,求游客滑到b点时的速度vb大小及运动过程轨道摩擦力对其所做的功wf。(2)若游客从ab段某处滑下,恰好停在b点,又因受到微小扰动,继续沿圆弧轨道滑到p点后滑离轨道,求p点离水面的高度h。(提示:在圆周运动过程中任一点,质点所受的向心力与其速率的关系为,-35-,1,2,3,4,5,怎样得高分,思维流程,-36-,1,2,3,4,5,怎样得高分,-37-,1,2,3,4,5,怎样得高分,以题说法本题考查学生对平抛运动和圆周运动规律的理解。解决此类问题应特别注意:(1)平抛运动和圆周运动的关联速度。(2)圆周运动中向心力与运动学公式的关联。(3)动能定理的灵活应用。,-38-,1,2,3,4,5,怎样得高分,针对训练如图所示,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