曲线运动_万有引力定律_高三复习

1、高三物理第一轮总复习高三物理第一轮总复习 （2013届）届） 第四章第四章 曲线运动曲线运动 万有引力定律万有引力定律 考考 纲纲 下下 载载 内容内容要求要求 1.运动的合成与分解运动的合成与分解 2.抛体运动（说明：斜抛运动只作定性要求）抛体运动（说明：斜抛运动只作定性要求） 3.匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 4.匀速圆周运动的向心力匀速圆周运动的向心力 5.离心现象离心现象 6.万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用 7.环绕速度环绕速度 8.第二宇宙速度和第三宇宙速度第二宇宙速度和第三宇宙速度 9.经典时空观和相对时空观经典时空观和

2、相对时空观 章前考纲统览章前考纲统览 考考 纲纲 解解 读读 1.本章内容的命题率极高，特别是平抛运动的规律及本章内容的命题率极高，特别是平抛运动的规律及 其研究思想。其研究思想。 2.有关竖直平面内的圆周运动近几年的高考题也常常有关竖直平面内的圆周运动近几年的高考题也常常 涉及，且难度较大，该部分的计算题，通常是在涉及，且难度较大，该部分的计算题，通常是在 “最高点最高点”和和“最低点最低点”。 3.万有引力定律在天体中的应用。近几年高考以天体万有引力定律在天体中的应用。近几年高考以天体 问题为背景的信息给予题，备受命题者的青睐，特问题为背景的信息给予题，备受命题者的青睐，特 别是近几年中国

3、及世界上空间技术的飞速发展，另别是近几年中国及世界上空间技术的飞速发展，另 一方面还可以考查学生从材料中获取一方面还可以考查学生从材料中获取“有效信息有效信息” 的能力。的能力。 4.应用万有引力定律解决实际问题，虽然考点不多，应用万有引力定律解决实际问题，虽然考点不多， 但需要利用这个定律解决的习题题型多，综合性强，但需要利用这个定律解决的习题题型多，综合性强， 涉及到的题型以天体运动为核心，如变轨问题、能涉及到的题型以天体运动为核心，如变轨问题、能 量问题、估算天体质量或平均密度问题，核心是万量问题、估算天体质量或平均密度问题，核心是万 有引力提供向心力和常用的黄金代换：有引力提供向心力和

4、常用的黄金代换：GM=gR2。 第一课时运动的合成与分解第一课时运动的合成与分解 一、曲线运动一、曲线运动 1、曲线运动特点：做曲线运动的物体在某点的速度方、曲线运动特点：做曲线运动的物体在某点的速度方 向，沿着曲线在该点的向，沿着曲线在该点的切线切线方向，因此速度方向时刻方向，因此速度方向时刻 在改变，所以曲线运动一定是在改变，所以曲线运动一定是变速变速运动，但变速运动运动，但变速运动 不一定是曲线运动不一定是曲线运动 2、匀变速曲线运动和非匀变速曲线运动：、匀变速曲线运动和非匀变速曲线运动：加速度加速度a恒恒 定定的曲线运动为匀变速曲线运动，的曲线运动为匀变速曲线运动，加速度加速度a变化变

5、化的曲的曲 线运动为非匀变速曲线运动线运动为非匀变速曲线运动 3、物体做曲线运动和直线运动的条件：如果物体所、物体做曲线运动和直线运动的条件：如果物体所 受受合外力的方向合外力的方向和速度方向不在同一直线上和速度方向不在同一直线上(即加速度即加速度 方向和速度方向不在同一直线上方向和速度方向不在同一直线上)，则物体做曲线运，则物体做曲线运 动反之，则物体做直线运动动反之，则物体做直线运动 如果如果合外力合外力的大小和方向都是的大小和方向都是恒定恒定的，即所受的力为的，即所受的力为 恒力，物体就做匀变速曲线运动。如恒力，物体就做匀变速曲线运动。如平抛运动平抛运动。 如果合如果合外力大小恒定，方向

6、始终与速度垂直外力大小恒定，方向始终与速度垂直，物体就，物体就 做做匀速圆周运动匀速圆周运动，匀速圆周运动，匀速圆周运动 是非匀变速曲线运动。是非匀变速曲线运动。 当物体受到合外力方向与速度的夹角为当物体受到合外力方向与速度的夹角为锐角时锐角时，物体，物体 运动的运动的速率将增大速率将增大；当物体受到的合外力方向与速度的；当物体受到的合外力方向与速度的 夹角为夹角为钝角时钝角时，物体运动的，物体运动的速率将减小速率将减小. 说明：说明： 做曲线运动的物体，做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指的方向弯曲其轨迹向合外力所指的方向弯曲， 物体的轨迹一定在合外力方向和速度方向之间物体的轨迹一定在合外力

7、方向和速度方向之间若已知若已知 物体的运动轨迹，可判断出物体物体的运动轨迹，可判断出物体 所受合外力的大致方向。若已知合外所受合外力的大致方向。若已知合外 力的方向和速度的方向，可判断出物力的方向和速度的方向，可判断出物 体运动轨迹的大致方向。体运动轨迹的大致方向。 二、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、合运动与分运动 一个物体的实际运动往往参与几个运动，我们把这几一个物体的实际运动往往参与几个运动，我们把这几 个运动叫做实际运动的个运动叫做实际运动的分运动分运动，把这个实际运动叫做，把这个实际运动叫做 这几个分运动的这几个分运动的合运动合运动 2、运动的合成：已知分运

8、动求、运动的合成：已知分运动求合运动合运动的过程，叫运的过程，叫运 动的合成动的合成 3、运动的分解：已知、运动的分解：已知合运动合运动求分运动的过程，叫运求分运动的过程，叫运 动的分解动的分解 4、运算法则：运动的合成与分解包括位移、速度和、运算法则：运动的合成与分解包括位移、速度和 加速度的合成与分解，遵守加速度的合成与分解，遵守平行四边形定则平行四边形定则 v01 v02 v0 a1 a2a O 两分运动垂直时或正交分解后的合成：两分运动垂直时或正交分解后的合成： 22 xy aaa 合 22 xy vvv 合 22 xy sss 合 =0，直线运动，直线运动 0，曲线运动，曲线运动 轨

9、迹的走向？轨迹的走向？ 关于互成角度的两个初速度不为零的匀关于互成角度的两个初速度不为零的匀 变速直线运动的合运动变速直线运动的合运动,下述说法正确的是下述说法正确的是( ) A.一定是直线运动一定是直线运动 B.一定是抛物线运动一定是抛物线运动 C.可能是直线运动可能是直线运动,也可能是抛物线运动也可能是抛物线运动 D.以上说法都不对以上说法都不对 例与练例与练 C 5、合运动与分运动的特征、合运动与分运动的特征 运动的合成与分解符合平行四边形定则分运动共运动的合成与分解符合平行四边形定则分运动共 线时变成了代数相加减线时变成了代数相加减矢量性矢量性 合运动与分运动具有时间上的对应关系合运动

10、与分运动具有时间上的对应关系同时性同时性 每个分运动都是独立的，不受其他运动的影响每个分运动都是独立的，不受其他运动的影响 独立性独立性 合运动的性质是由分运动决定的合运动的性质是由分运动决定的相关性相关性 实际表现出来的运动是合运动实际表现出来的运动是合运动 速度、时间、位移、加速度要速度、时间、位移、加速度要一一对应一一对应 运动的分解要根据力的作用效果运动的分解要根据力的作用效果(或正交分解或正交分解) 注意注意: 一个速度按矢量运算法则分解为两个分速度，数量关一个速度按矢量运算法则分解为两个分速度，数量关 系上也许无误，但若与实际情况不符，则所得分速度系上也许无误，但若与实际情况不符，

11、则所得分速度 毫无物理意义。毫无物理意义。速度分解的一个基本原则就是按实际速度分解的一个基本原则就是按实际 效果来进行分解，物体的实际运动方向就是合速度的效果来进行分解，物体的实际运动方向就是合速度的 方向。方向。 只有物体的实际运动，才是能供只有物体的实际运动，才是能供 分解的分解的“合运动合运动”。 如图所示，货车正在以如图所示，货车正在以a1=0.1 m/s2的加速度启动，同时，的加速度启动，同时， 一只壁虎以一只壁虎以v2=0.2 m/s的速度在货车壁上向上匀速爬行。的速度在货车壁上向上匀速爬行。 试求：试求： (1)经过经过2 s时，地面上的人看到壁虎的速度大小和方向。时，地面上的人

12、看到壁虎的速度大小和方向。 (2)经过经过2 s时壁虎相对于地面发生的位移大小。时壁虎相对于地面发生的位移大小。 (3)在地面上观察壁虎做直线运动还是曲线运动？在地面上观察壁虎做直线运动还是曲线运动？ 答案：答案：(1)0.28 m/s，与水平方向成，与水平方向成45 (2)0.45 m (3)曲线运动曲线运动 例与练例与练 如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑水平面做如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑水平面做 曲线运动，当物体从曲线运动，当物体从A点运动到点运动到B点时，其速度方向点时，其速度方向 恰好改变恰好改变900，则物体在，则物体在A点到点到B点的运动过程中，动点的运动过程中，

13、动 能将（能将（ ） A、不断增大、不断增大 B、不断减小、不断减小 C、先减小后增大、先减小后增大 D、先增大后减小、先增大后减小 vA vB A B C 例与练例与练 如图所示，甲、乙两运动员同时从水流湍急的河流两如图所示，甲、乙两运动员同时从水流湍急的河流两 岸下水游泳，甲在乙的下游且游速大于乙，欲使两人岸下水游泳，甲在乙的下游且游速大于乙，欲使两人 尽快在河中相遇，则应选择的游泳方向是（尽快在河中相遇，则应选择的游泳方向是（ ） A、都沿虚线偏下游方向游、都沿虚线偏下游方向游 B、都沿虚线方向朝对方游、都沿虚线方向朝对方游 C、甲沿虚线方向，乙沿虚线偏上游方向游、甲沿虚线方向，乙沿虚线

14、偏上游方向游 D、乙沿虚线方向，甲沿虚线偏上游方向游、乙沿虚线方向，甲沿虚线偏上游方向游 甲甲 乙乙 B 例与练例与练 在同一个竖直面内，以相同的初速度从同一点同时向在同一个竖直面内，以相同的初速度从同一点同时向 各个方向抛出几个小球，经时间各个方向抛出几个小球，经时间t（所有的球都没有（所有的球都没有 落地），这些小球所处的位置有什么特点？落地），这些小球所处的位置有什么特点？ v0t v0t v0t v0t v0t O v0t v0t v0t v0t v0t O 2 1 2 gt 2 1 2 gt 2 1 2 gt 2 1 2 gt2 1 2 gt 例与练例与练 答案：在同一个圆周上答案：

15、在同一个圆周上 解析解析：各个方向的运动都是匀速直线运动和自由落体：各个方向的运动都是匀速直线运动和自由落体 运动的合运动。运动的合运动。 三、运动合成与分解的两种模型三、运动合成与分解的两种模型 1小船过河模型分析小船过河模型分析 (1)把握三种速度：把握三种速度：v1(船在静水中的速度船在静水中的速度)、v2(水流速水流速 度度)、v合 合(船的实际速度即合速度 船的实际速度即合速度) (2)分清三种情景分清三种情景 过河时间最短：船头正对河岸如图过河时间最短：船头正对河岸如图(甲甲)所示最短时所示最短时 间为间为 (d为河宽为河宽) 过河位移最短过河位移最短(v2v1)时：合速度垂直河岸

16、，船头偏时：合速度垂直河岸，船头偏 向上游如图向上游如图(乙乙)所示此情景最短位移所示此情景最短位移sd(d为河宽为河宽) 过河时间过河时间 . min 1 d t v 1 sin dd t vv 合 过河路径最短过河路径最短(v2v1)时：合速度不可能垂直于河岸，时：合速度不可能垂直于河岸， 无法垂直渡河确定方法如下：如图无法垂直渡河确定方法如下：如图(丙丙)所示，以所示，以v2矢矢 量末端为圆心，以量末端为圆心，以v1矢量的大小为半径画弧，从矢量的大小为半径画弧，从v2矢量矢量 的始端向圆弧作切线，则合速度沿此切线方向航程最的始端向圆弧作切线，则合速度沿此切线方向航程最 短。短。 由图可知

17、：由图可知： 渡河时间：渡河时间： 最短航程：最短航程： 船漂下的最短距离：船漂下的最短距离： 1 2 sin v v 2 1 sin vd sd v 短 min21 1 (sin ) cos d svv v 1 cos d t v 小船过河，河宽为小船过河，河宽为90 m，船在静水中航行速度是，船在静水中航行速度是3 m/s， 水流速度是水流速度是4 m/s，则，则( ) A.船渡过河的最短时间为船渡过河的最短时间为30 s B.小船渡河的最短路程为小船渡河的最短路程为90 m C.船头偏向上游某一角度可使船以最短路程过河船头偏向上游某一角度可使船以最短路程过河 D.小船渡河的最短路程为小船

18、渡河的最短路程为150 m AC 例与练例与练 有一小船正在横渡一条宽为有一小船正在横渡一条宽为30 m的河流，在正对岸下的河流，在正对岸下 游游40 m处有一危险水域，假若水流速度为处有一危险水域，假若水流速度为5 m/s，为了，为了 使小船在危险水域之前到达对岸。那么，小船相对于使小船在危险水域之前到达对岸。那么，小船相对于 静水的最小速度是多少静水的最小速度是多少? 答案答案:3 m/s 例与练例与练 南风速度为南风速度为4 m/s，大河中的水流正以，大河中的水流正以3 m/s的速度向的速度向 东流动，船上的乘客看见轮船烟囱冒出的烟柱是竖直东流动，船上的乘客看见轮船烟囱冒出的烟柱是竖直

19、的，求轮船相对于水的航行速度是多大的，求轮船相对于水的航行速度是多大? 什么方向什么方向? 解析：烟柱竖直，轮船实际运动应同风速相同。解析：烟柱竖直，轮船实际运动应同风速相同。 例与练例与练 22 5/vvvm s 船水合 3 sin0.6 5 v v 水 船 0 37 答案：轮船相对于水的速度大小为答案：轮船相对于水的速度大小为5m/s，方向是北，方向是北 偏西偏西370。 v合 合 v水 水 v船 船 2“绳牵物体绳牵物体”或或“物体牵绳物体牵绳”类模型分析类模型分析 (1)合运动方向：物体实际运动的方向就是合运动的方合运动方向：物体实际运动的方向就是合运动的方 向向 (2)两个分运动的方

20、向：两个分运动的方向：绳子末端运动的效果有两个，绳子末端运动的效果有两个， 一个是沿牵引方向的平动效果，改变速度的大小；二一个是沿牵引方向的平动效果，改变速度的大小；二 是垂直于牵引方向的转动效果，改变速度的方向是垂直于牵引方向的转动效果，改变速度的方向因因 此，此类问题中两分运动的方向分别为沿绳和垂直于此，此类问题中两分运动的方向分别为沿绳和垂直于 绳的方向绳的方向 提示：提示： 解答绳、杆类问题时要注意，不可伸长的绳或解答绳、杆类问题时要注意，不可伸长的绳或 杆尽管各点的速度不同，但杆尽管各点的速度不同，但各点速度沿绳或杆方向的各点速度沿绳或杆方向的 投影相同投影相同 如图所示，在河岸上利

21、用定滑轮拉绳索使小船靠岸，如图所示，在河岸上利用定滑轮拉绳索使小船靠岸， 拉绳的速度为拉绳的速度为v，当拉船头的绳索与水平面的夹角为，当拉船头的绳索与水平面的夹角为 时，船的速度是多少？时，船的速度是多少？ cos v v 船 例与练例与练 答案：答案： 如图所示，物体如图所示，物体A和和B的质量均为的质量均为m，且分别与轻绳连，且分别与轻绳连 接跨过定滑轮接跨过定滑轮(不计绳子与滑轮，滑轮与轴之间的摩不计绳子与滑轮，滑轮与轴之间的摩 擦擦)，当用水平拉力，当用水平拉力F拉物体拉物体B沿水平向右做匀速直线沿水平向右做匀速直线 运动的过程中运动的过程中( ) A物体物体A也做匀速直线运动也做匀速

22、直线运动 B绳子拉力始终大于物体绳子拉力始终大于物体A所受的重力所受的重力 C绳子对绳子对A物体的拉力逐渐增大物体的拉力逐渐增大 D绳子对绳子对A物体的拉力逐渐减小物体的拉力逐渐减小 BD 例与练例与练 如图所示，重物如图所示，重物A、B由刚性绳拴接，跨过定滑轮处于由刚性绳拴接，跨过定滑轮处于 图中实线位置，此时绳恰好拉紧，重物静止在水平面图中实线位置，此时绳恰好拉紧，重物静止在水平面 上，用外力水平向左推上，用外力水平向左推A，当，当A的水平速度为的水平速度为vA时，如时，如 图中虚线所示，求此时图中虚线所示，求此时B的速度的速度vB=_. 0 0 30 3 60 BAA cos vvv c

23、os 例与练例与练 如图所示，套在竖直细杆上的环如图所示，套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可由跨过定滑轮的不可 伸长的轻绳与重物伸长的轻绳与重物B相连。由于相连。由于B的质量较大，故在释的质量较大，故在释 放放B后，后，A将沿杆上升，当将沿杆上升，当A球上升至与定滑轮的连线球上升至与定滑轮的连线 处于水平位置时，其上升速度处于水平位置时，其上升速度v10，若这时，若这时B的速度为的速度为 v2，则，则( ) A. v2=v1 B. v2v1 C. v20 D. v2=0 D 例与练例与练 如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提如图所示，用一根长杆和两个定滑轮的组合装置来提 升重物升

24、重物M，长杆的一端放在地上通过铰链联结形成转，长杆的一端放在地上通过铰链联结形成转 轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方轴，其端点恰好处于左侧滑轮正下方O点处，在杆的中点处，在杆的中 点点C处拴一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物处拴一细绳，绕过两个滑轮后挂上重物M，C点与点与 O点距离为点距离为l。现在杆的另一端用力使其逆时针匀速。现在杆的另一端用力使其逆时针匀速 转动，由竖直位置以角速度转动，由竖直位置以角速度缓缓转至水平位置缓缓转至水平位置(转过转过 了了90角角)，此过程中下述说法正确的是，此过程中下述说法正确的是( ) A重物重物M做匀速直线运动做匀速直线运动 B重物重物M做匀变速直线运动做匀

25、变速直线运动 C重物重物M的最大速度是的最大速度是l D重物重物M的速度先减小后增大的速度先减小后增大 C 例与练例与练 第二课时平抛运动第二课时平抛运动 一、平抛运动一、平抛运动 1、定义：将物体以一定的初速度沿、定义：将物体以一定的初速度沿水平水平方向抛出，不方向抛出，不 考虑空气阻力，物体只在考虑空气阻力，物体只在重力重力作用下所做的运动，叫作用下所做的运动，叫 做平抛运动做平抛运动 2、性质：平抛运动是加速度为重力加速度、性质：平抛运动是加速度为重力加速度(g)的的匀变速匀变速 曲线运动，轨迹是抛物线曲线运动，轨迹是抛物线 3、平抛运动的研究方法、平抛运动的研究方法 平抛运动可以分解为

26、水平方向的平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线匀速直线运动和竖直运动和竖直 方向的方向的自由落体运动自由落体运动 1、位移关系：、位移关系： 二、平抛运动的规律二、平抛运动的规律 为位移偏角为位移偏角 2、速度关系：、速度关系： 为速度偏角为速度偏角 3、平抛运动的基本特点、平抛运动的基本特点 飞行时间：飞行时间： ，取决于物体下落的高度，取决于物体下落的高度h，与初，与初 速度速度v0无关。无关。 2h t g 水平射程：水平射程： ，由平抛初速度，由平抛初速度v0和下落高和下落高 度度h共同决定。共同决定。 00 2h xv tv g 4、平抛运动速度、位移变化规律、平抛运动速度、位移变化

27、规律 平抛运动的速度变化：水平方向平抛运动的速度变化：水平方向 分速度保持分速度保持vxv0。竖直方向，加。竖直方向，加 速度恒为速度恒为g，速度，速度vygt，从抛出点，从抛出点 起，每隔起，每隔t时间的速度的矢量关系时间的速度的矢量关系 如图所示。如图所示。这一矢量关系有两个特这一矢量关系有两个特 点：点： 任意时刻的速度水平分量均等于初速度任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0 任意相等时间间隔任意相等时间间隔t内的速度改变量均竖直向下，内的速度改变量均竖直向下， 且且vvygt。因此平抛。因此平抛 运动是典型的匀变速曲线运动。运动是典型的匀变速曲线运动。 平抛运动位移变化规律平抛运动位

28、移变化规律 任意相等时间间隔内，水平位移相等，即任意相等时间间隔内，水平位移相等，即xv0t。 连续相等的时间间隔连续相等的时间间隔t内，竖直方向上的位移差内，竖直方向上的位移差 不变，即不变，即ygt 2。 三、平抛运动的推论三、平抛运动的推论 推论推论：做平抛做平抛(或类平抛或类平抛)运动的运动的 物体在任一时刻任一位置处，设其物体在任一时刻任一位置处，设其 末速度方向与水平方向的夹角为末速度方向与水平方向的夹角为， 位移与水平方向的夹角为位移与水平方向的夹角为，则，则tan 2tan . 推论推论：做平抛做平抛(或类平抛或类平抛)运动的运动的 物体，任意时刻的瞬时速度方向的物体，任意时刻

29、的瞬时速度方向的 反向延长线一定通过此时水平位移反向延长线一定通过此时水平位移 的中点的中点 推论推论：以不同的初速度，从倾角为以不同的初速度，从倾角为的斜面上沿水的斜面上沿水 平方向抛出的物体，再次平方向抛出的物体，再次落到斜面上落到斜面上时速度与斜面的时速度与斜面的 夹角夹角相同，与初速度无关相同，与初速度无关(飞行的时间与速度有关，飞行的时间与速度有关， 速度越大，时间越长速度越大，时间越长) 如图所示，在同一竖直面内，小球如图所示，在同一竖直面内，小球a、b从高度不同的从高度不同的 两点，分别以初速度两点，分别以初速度va和和vb沿水平方向抛出，经过时沿水平方向抛出，经过时 间间ta和

30、和tb后落到与两抛出点水平距离相等的后落到与两抛出点水平距离相等的P点，若不点，若不 计空气阻力，下列关系式正确的是计空气阻力，下列关系式正确的是( ) Atatb，vavbBtatb，vavb Ctatb，vavb Dtatb，vavb 例与练例与练 A 人在距地面高人在距地面高 h、离靶面距离、离靶面距离 L处，将质量处，将质量 m 的飞镖的飞镖 以速度以速度 v0 水平投出，落在靶心正下方，如图所示只水平投出，落在靶心正下方，如图所示只 改变改变 h、L、m、v0 四个量中的一个，可使飞镖投中靶四个量中的一个，可使飞镖投中靶 心的是心的是( ) A适当减小适当减小 v0 B适当提高适当提

31、高 h C适当减小适当减小 m D适当减小适当减小 L BD 例与练例与练 一小球以初速度一小球以初速度 v0水平抛出，落地时速度为水平抛出，落地时速度为 vt，阻力，阻力 不计求：不计求： (1)小球在空中飞行时间小球在空中飞行时间 (2)抛点离落地点的高度抛点离落地点的高度 (3)水平射程水平射程 (4)小球的位移小球的位移 解：依题意作平抛的轨迹如图所示：解：依题意作平抛的轨迹如图所示： 例与练例与练 22222 0 (1)() txy vvvvgt 22 0 1 t tvv g 22 2 0 1 (2) 22 t vv Hgt g 22 0 00 (3) t v xv tvv g 22

32、2244 00 1 (4)23 2 tt sxHv vvv g 22 0/ 0 tan 2 t vvH xv 位移偏角 (2009 年福建卷年福建卷)如图如图 所示，射击枪水平放置，射击枪所示，射击枪水平放置，射击枪 与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上，枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上，枪 口与目标靶之间的距离口与目标靶之间的距离 s100 m，子弹射出的水平速，子弹射出的水平速 度度 v200 m/s，子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止，子弹从枪口射出的瞬间目标靶由静止 开始释放，不计空气阻力，取重力加速度开始释放，不计空气阻力，取重力加速度 g 为为 10 m/s2， 求

33、：求： (1)从子弹由枪口射出开始计时，经多长时间子弹击中从子弹由枪口射出开始计时，经多长时间子弹击中 目标靶？目标靶？ (2)目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离 h 为多少？为多少？ 例与练例与练 解析：解析：子弹做平抛运动，设子弹经子弹做平抛运动，设子弹经t时间击中目标靶，时间击中目标靶， 则：则： 目标靶做自由落体运动，则：目标靶做自由落体运动，则： 100 0.5 200 s tss v 22 11 10 0.51.25 22 hgtmm 如图所示如图所示,墙壁上落有两只飞镖墙壁上落有两只飞镖,它们是从同一位置水平它们是从同一位置水

34、平 射出的射出的,飞镖飞镖A与竖直墙壁成与竖直墙壁成53角角,飞镖飞镖B与竖直墙壁与竖直墙壁 成成37角角,两者相距为两者相距为d,假设飞镖的运动是平抛运动假设飞镖的运动是平抛运动,求求 射出点离墙壁的水平距离射出点离墙壁的水平距离.(sin37=0.6,cos37=0.8) 解析解析:设射出点离墙壁的水平距离为设射出点离墙壁的水平距离为x,A下下 降的高度为降的高度为h1,B下降的高度为下降的高度为h2,根据平抛根据平抛 运动规律可知运动规律可知: 而而h2-h1=d 联立解得联立解得: 24 7 d x 例与练例与练 0 1 tan37 2 x h 0 2 tan53 2 x h 。 O/

35、 在研究平抛物体的运动的实验中，某同学记录了运动在研究平抛物体的运动的实验中，某同学记录了运动 轨迹上三点轨迹上三点A、B、C，如图所示，以，如图所示，以A点为坐标原点点为坐标原点 建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，求：建立坐标系，各点坐标值已在图中标出，求： 小球平抛初速度大小；小球平抛初速度大小； 小球做平抛运动的初始位置坐标。小球做平抛运动的初始位置坐标。 A B C x/cm y/cm 1020 15 40 解析：解析：竖直方向做自由落体运动竖直方向做自由落体运动 2 sgT 2 (25 15) 10 0.1 10 s Tss g 0 0.1 /1/ 0.1 x vm sm s T

36、例与练例与练 经经B点竖直向下的速度为：点竖直向下的速度为： 2 40 10 /2/ 2 0.1 B vm sm s 下 从抛出到从抛出到B点的时间：点的时间： 在在A点之前小球已运动的时间：点之前小球已运动的时间： 由运动学公式得小球做平抛运动的初始位置坐标分别由运动学公式得小球做平抛运动的初始位置坐标分别 为：为： 2 0.2 10 B v tss g 下 / 0.1ttTsT 0 0.110 xv Tmcm 2 1 0.055 2 ygTmcm A B C x/cm y/cm 1020 15 40 (2010年全国卷年全国卷)一水平抛出的小球落到一倾角为一水平抛出的小球落到一倾角为的的

37、斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图中 虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向 通过的距离之比为通过的距离之比为( ) A. B. C. D. tan2tan 1 tan 1 2tan D 例与练例与练 (2010年北京理综卷年北京理综卷)如图所示，跳台滑雪运动员经过一如图所示，跳台滑雪运动员经过一 段加速滑行后从段加速滑行后从O点水平飞出，经点水平飞出，经3.0 s落到斜坡上的落到斜坡上的A 点。已知点。已知O点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角点是斜坡的起点，斜坡与水平面的夹角 37，运动

38、员的质量，运动员的质量m50 kg。不计空气阻力。求：。不计空气阻力。求： (取取sin3700.60，cos3700.80；g取取10 m/s2) (1)A点与点与O点的距离点的距离L； (2)运动员离开运动员离开O点时的速度大小；点时的速度大小； (3)运动员落到运动员落到A点时的动能。点时的动能。 例与练例与练 解析：解析： 竖直方向：自由落体运动竖直方向：自由落体运动 水平方向：匀速直线运动水平方向：匀速直线运动 02 1 sin37 2 Lgt 22 0 10 3 75 2sin372 0.6 gt Lmm 0 0 cos37Lv t 0 0 cos3775 0.8 /20/ 3 L

39、 vm sm s t 由机械能守恒：（取由机械能守恒：（取A点为重力势能零点）点为重力势能零点） 0 sin3745hLm 2 0 1 32500 2 kA EmghmvJ 如图所示，如图所示，A、B两小球以相同的初速度两小球以相同的初速度v0左右平抛，左右平抛， 小球均落在斜面上，不计空气阻力，两球在空中运动小球均落在斜面上，不计空气阻力，两球在空中运动 时间之比为多少？时间之比为多少？ 例与练例与练 530 370 v0v0 A B tanyx 2 0 1 tan 2 gtv t 0 2tanv t g 0 0 tan5316 tan379 A B t t 解析：解析： 如图所示，光滑斜面

40、长为如图所示，光滑斜面长为b，宽为，宽为a，倾角为，倾角为，一物块，一物块 沿斜面左上方顶点沿斜面左上方顶点P水平射入而从右下方顶点水平射入而从右下方顶点Q离开离开 斜面，求入射初速度斜面，求入射初速度 解析：物块在斜面上做类平抛运动解析：物块在斜面上做类平抛运动 / sinmgmg / singg 0 xav t / 2 1 2 ybg t 0 sin 2 g va b 例与练例与练 如图所示，一小球自平台上水平抛出，恰好无碰撞地如图所示，一小球自平台上水平抛出，恰好无碰撞地 落在邻近平台的一倾角为落在邻近平台的一倾角为530 的光滑斜面顶端，并的光滑斜面顶端，并 沿光滑斜面下滑已知斜面顶端

41、与平台的高度差沿光滑斜面下滑已知斜面顶端与平台的高度差h 0.8 m，重力加速度，重力加速度g取取10 m/s2，sin5300.8，cos530 0.6，求：，求： (1)小球水平抛出的初速度小球水平抛出的初速度v0是多少？是多少？ (2)斜面顶端与平台边缘的水平距离斜面顶端与平台边缘的水平距离x是多少？是多少？ (3)若斜面顶端高若斜面顶端高H20.8 m，则小球离开平台后经多，则小球离开平台后经多 长时间长时间t 到达斜面底端？到达斜面底端？ 例与练例与练 解析：解析：由题意可知，小球落在斜面顶端时速度方向由题意可知，小球落在斜面顶端时速度方向 平行于斜面。平行于斜面。 2 2 y vg

42、h 24/ y vghm s 0 0 tan53 y vv 0 0 3/ tan53 y v vm s 设小球从抛出到落到斜面顶端的时间为设小球从抛出到落到斜面顶端的时间为t1 1y vgt 1 0.4ts 0 1 3 0.41.2xv tmm 小球沿斜面向下做匀加速直线运动小球沿斜面向下做匀加速直线运动 02 sin538/agm s 22 0 5/ y vvvm s 2 22 0 1 sin532 H vtat 2 22 45260tt 初速度：初速度： 加速度：加速度： 由运动学公式和几何关系得：由运动学公式和几何关系得： 代入数据得：代入数据得： 解得：解得：t2=2s（舍去一项负的）

43、（舍去一项负的） 12 0.422.4tttsss 如图所示，如图所示，AB为斜面，为斜面，BC为水平面。从为水平面。从A点以水平点以水平 速度速度v 向右抛出小球时，其落点与向右抛出小球时，其落点与A点的水平距离为点的水平距离为 x1；从；从A点以水平速度点以水平速度2v 向右抛出小球时。其落点与向右抛出小球时。其落点与 A点的水平距离为点的水平距离为x2。不计空气阻力，则。不计空气阻力，则x1:x2可能为可能为 ( ) A. 1:2 B. 1:3 C. 1:4 D. 1:5 ABC 例与练例与练 v A BC 第三课时圆周运动的基本规律第三课时圆周运动的基本规律 一、描述圆周运动的物理量及

44、其相互关系一、描述圆周运动的物理量及其相互关系 定义：质点做圆周运动通过的弧长定义：质点做圆周运动通过的弧长s和所用时间和所用时间t的的 比值叫做线速度比值叫做线速度. 对于匀速圆周运动，在任意相等时间内通过的对于匀速圆周运动，在任意相等时间内通过的弧长弧长都都 相等，即线速度大小不变，方向时刻改变。相等，即线速度大小不变，方向时刻改变。 2sr v tT 物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢. 方向：某点线速度的方向即为该点的切线方向方向：某点线速度的方向即为该点的切线方向.（与（与 半径垂直）半径垂直） 大小：大小： 单位为单位为m/s. 1、线速度、线速度

45、 2、角速度、角速度 定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的 半径转过的角度半径转过的角度 跟所用时间跟所用时间t的比值，就是质点运的比值，就是质点运 动的角速度动的角速度. 大小：大小： 单位单位:rad/s. 物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢. 2 tT 对于匀速圆周运动，角速度大小不变。对于匀速圆周运动，角速度大小不变。 说明：匀速圆周运动中有两个结论：说明：匀速圆周运动中有两个结论： 同一转动圆盘同一转动圆盘(或物体或物体)上的各点上的各点角速度角速度相同相同 不打滑的不打滑的摩擦摩擦传动和传动和皮带

46、皮带( (或齿轮或齿轮) )传动的两轮边缘传动的两轮边缘 上各点上各点线速度线速度大小相等。大小相等。 如图所示的皮带传动装置，主动轮如图所示的皮带传动装置，主动轮O1上两轮的半径分上两轮的半径分 别为别为3r和和r，从动轮，从动轮O2的半径为的半径为2r，A、B、C分别为轮分别为轮 子边缘上的三点，设皮带不打滑，求子边缘上的三点，设皮带不打滑，求: (1)A、B、C三点的角速度之比三点的角速度之比A:B:C=_. (2)A、B、C三点的线速度大小之比三点的线速度大小之比vA:vB:vC=_. 2:2:1 3:1:1 例与练例与练 如图所示，甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互如图所示，甲、乙

47、、丙三个轮子依靠摩擦传动，相互 之间不打滑，其半径分别为之间不打滑，其半径分别为r1、r2、r3。若甲轮的角。若甲轮的角 速度为速度为 1，则丙轮的角速度为，则丙轮的角速度为( ) A. r1 1/r3 B. r3 1/r1 C. r3 1/r2 D. r1 1/r2 A 例与练例与练 3、周期、频率、转速、周期、频率、转速 周期：做匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时周期：做匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时 间叫做周期。用间叫做周期。用T表示，单位为表示，单位为s。 频率：做匀速圆周运动的物体在频率：做匀速圆周运动的物体在1 s内转的圈数叫做内转的圈数叫做 频率。用频率。用f表示，表示，

48、其单位为转其单位为转/秒秒(或赫兹或赫兹)，符号为，符号为 r/s(或或Hz)。 转速：工程技术中常用转速来描述转动物体上质点转速：工程技术中常用转速来描述转动物体上质点 做圆周运动的快慢。转速是指物体单位时间所转过的做圆周运动的快慢。转速是指物体单位时间所转过的 圈数，常用符号圈数，常用符号n表示，表示，转速的单位为转转速的单位为转/秒秒，符号是，符号是 r/s，或转，或转/分分(r/min)。 1 f T 2 2f T 2 r T v vr 4、向心加速度、向心加速度 定义：做圆周运动的物体，指向圆心的加速度称为定义：做圆周运动的物体，指向圆心的加速度称为 向心加速度向心加速度. 大小：大

49、小： 方向：沿半径指向圆心方向：沿半径指向圆心. 意义：向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢意义：向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢. 说明说明: 向心加速度总指向圆心，方向始终与速度方向垂直，向心加速度总指向圆心，方向始终与速度方向垂直， 故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。 向心加速度方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种向心加速度方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种 加速度变化的变加速曲线运动加速度变化的变加速曲线运动(或称非匀变速曲线运动或称非匀变速曲线运动). 22 222 2 4 4 v arrf rv rT 向心加速度不

50、一定是物体做圆周运动的实际加速度向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度。 对于对于匀速圆周运动匀速圆周运动，其所受的，其所受的合外力就是向心力合外力就是向心力，只，只 产生向心加速度，因而产生向心加速度，因而匀速圆周运动的向心加速度是匀速圆周运动的向心加速度是 其实际加速度其实际加速度。对于非匀速圆周运动，例如竖直平面。对于非匀速圆周运动，例如竖直平面 内的圆周运动。如图所示，小球的合力不指向圆心，内的圆周运动。如图所示，小球的合力不指向圆心， 因而其实际加速度也不指向圆心，此时的向心加速度因而其实际加速度也不指向圆心，此时的向心加速度 只是它的一个分加速度，其只改变速度的方向。而沿只是

51、它的一个分加速度，其只改变速度的方向。而沿 切线的分加速度只改变速度的大小。切线的分加速度只改变速度的大小。 5、向心力、向心力 定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心的合外力，定义：做圆周运动的物体受到的指向圆心的合外力， 叫向心力。叫向心力。 方向：向心力的方向沿半径指向圆心，始终和质点方向：向心力的方向沿半径指向圆心，始终和质点 运动方向垂直，即总与圆周运动的线速度方向垂直。运动方向垂直，即总与圆周运动的线速度方向垂直。 大小大小: 向心力的效果：向心力只改变线速度的方向，不改向心力的效果：向心力只改变线速度的方向，不改 变线速度的大小。变线速度的大小。 22 222 2 4 4 v Fm

52、mrmrmf rmv rT 二、离心运动和向心运动二、离心运动和向心运动 1、离心运动、离心运动 定义：做圆周运动的物体，在所受到的合外力突然定义：做圆周运动的物体，在所受到的合外力突然 消失或不足以提供圆周运动消失或不足以提供圆周运动所需向心力所需向心力的情况下，就的情况下，就 做逐渐远离圆心的运动做逐渐远离圆心的运动 本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有 沿着沿着切线方向切线方向飞出去的倾向飞出去的倾向 受力特点受力特点 当当Fm2r时，物体做时，物体做匀速圆周运动匀速圆周运动； 当当F0时，物体沿时，物体沿切线切线方向方向飞出飞出； 当

53、当Fm2r，物体逐渐向，物体逐渐向圆心圆心靠近如图所示靠近如图所示 三、圆周运动中的动力学问题分析三、圆周运动中的动力学问题分析 1、向心力的来源、向心力的来源 向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹 力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某 个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加 一个向心力。一个向心力。 2、向心力的确定、向心力的确定 (1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位 置。置。 (2)分

54、析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向 指向圆心的合力就是向心力指向圆心的合力就是向心力 3、解决圆周运动问题的主要步骤、解决圆周运动问题的主要步骤 (1)审清题意，确定研究对象；审清题意，确定研究对象； (2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、 周期、轨道平面、圆心、半径等；周期、轨道平面、圆心、半径等； (3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心 力的来源；力的来源； (4)据牛顿运动定律及向心力公式列方程；据牛顿运动定律及向心力公式列方程；

55、 (5)求解、讨论求解、讨论 甲甲 乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧秤做圆周运乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧秤做圆周运 动的溜冰表演，如图所示。已知动的溜冰表演，如图所示。已知M甲 甲=80 kg， ，M乙 乙=40 kg，两人相距，两人相距0.9 m，弹簧秤的示数为，弹簧秤的示数为96 N，下列判，下列判 断中正确的是断中正确的是( ) A. 两人的线速度相同，约为两人的线速度相同，约为40 m/s B. 两人的角速度相同，为两人的角速度相同，为2 rad/s C. 两人的运动半径相同，都是两人的运动半径相同，都是0.45 m D. 两人的运动半径不同，甲为两人的运动半径不同，甲为0.3

56、m，乙为，乙为0.6 m BD 例与练例与练 如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着如图所示，在匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放着 用细线相连的质量相等的两个物体用细线相连的质量相等的两个物体A和和B，它们与盘间，它们与盘间 的摩擦因数相同，当圆盘转动到两个物体刚好还未发生的摩擦因数相同，当圆盘转动到两个物体刚好还未发生 滑动时，烧断细线，两个物体的运动情况是滑动时，烧断细线，两个物体的运动情况是( ) A两物体沿切向方向滑动两物体沿切向方向滑动 B两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远两物体均沿半径方向滑动，离圆盘圆心越来越远 C两物体仍随圆盘一起做圆周运动，不发生滑动两物体

57、仍随圆盘一起做圆周运动，不发生滑动 D物体物体B仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体仍随圆盘一起做匀速圆周运动，物体A发生滑发生滑 动，离圆盘圆心越来越远动，离圆盘圆心越来越远 D 例与练例与练 O 如图所示，水平转盘上放一小木块，当转速为如图所示，水平转盘上放一小木块，当转速为60 r/min时，木块离轴时，木块离轴8 cm，并恰好与转盘间无相对，并恰好与转盘间无相对 滑动滑动;当转速增加到当转速增加到120 r/min时，木块应放在离轴时，木块应放在离轴 _ cm处才能刚好与转盘保持相对静止。处才能刚好与转盘保持相对静止。2 例与练例与练 如图所示，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平如图所示

58、，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平 面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和和B紧紧 贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动。 则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ) A. 球球A的线速度必定大于球的线速度必定大于球B的线速度的线速度 B. 球球A的角速度必定等于球的角速度必定等于球B的角速度的角速度 C. 球球A的运动周期必定小于球的运动周期必定小于球B的运动周期的运动周期 D. 球球A对筒壁的压力必定大于球对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力对筒壁的压力 A 例与练例与练 长为长为L

59、的细线一端拴一质量为的细线一端拴一质量为m的小球，另一端固定于的小球，另一端固定于 O点，让其在水平面内做匀速圆周运动，如图所示，点，让其在水平面内做匀速圆周运动，如图所示， 摆线摆线L与竖直方向的夹角是与竖直方向的夹角是时，求：时，求： 线的拉力线的拉力F 小球运动的线速度的大小小球运动的线速度的大小 小球运动的角速度及周期小球运动的角速度及周期 O L 例与练例与练 解析：解析： O L F mg F合 合 r tanFmg 合 cos mg F 2 tan v mgm r sinrL tansinvgL （2） （1） （3） tansin sincos gLvg rLL 2cos 2

60、L T g 车辆转弯问题分析车辆转弯问题分析 1、火车转弯问题，、火车转弯问题， 如图所示如图所示 (1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由外轨道的内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由外轨道的 弹力提供弹力提供 (2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火 车转弯所需的向心力由重力和支持力车转弯所需的向心力由重力和支持力 的合力提供，如图所示火车实际行的合力提供，如图所示火车实际行 驶速度大于设计速度时，其转弯所需驶速度大于设计速度时，其转弯所需 的向心力由重力、支持力和外轨道的的向心力由重力、支持力和外轨道的 弹力提供弹力提供 mg F N (