2013高考物理冲刺复习专题四曲线运动课件（可编辑）

1、2013高考物理冲刺复习专题四曲线运动课件 专题四 曲线运动1.运动的合成与分解 2.抛体运动3.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5.离心现象1.知道物体做曲线运动的条件,能确定合运动和分运动,理解合运动和分运动的等时性和等效性.2.能够运用运动的合成和分解的方法分析平抛运动.3.分清匀速圆周运动中各个参量的关系、动力学特征及向心力的来源.4.对于竖直平面的圆周运动,往往既有临界问题又有能量问题,要重点突破 运动的合成和分解【典例1】2011?江苏高考如图所示,甲、乙两同学从河中O点出发,分别沿直线游到A点和B点后,立即沿原路线返回到O点,OA、OB分别与水流

2、方向平行和垂直,且OA=OB.若水流速度不变,两人在静水中游速相等,则他们所用时间t 、t 的大甲 乙小关系为A.t t B.t t C.t t D.无法确定 甲 乙甲 乙甲 乙 【审题视角】解答本题时,应注意以下两点: 【关键点】1分析挖掘隐含条件:人在静水中的速度大于水流的速度.2分别求出t 、t ,然后比较大小甲 乙【精讲精析】设水流的速度为v ,学生在水静水中的速度为v ,由题意可知v v ,人 人 水L Lt? ,OAOBL,对甲同学 甲vv vv人 水 人 水对乙同学来说,要想垂直到达B点,其速度2Lt,方向要指向上游,如图所示,并且来回时间相等,即乙2 2vv人 水L L22 2

3、 0,则t -t 即t t ,C正确.甲 乙 甲 乙vv vv人 水 人 水答案:C【命题人揭秘】运动的合成和分解类问题的核心1物体实际完成的运动为合运动,进行运动的合成和分解时应按实际效果进行分解.2解决此类问题时,判断物体的实际运动速度的大小和方向是解题关键,而平行四边形定则是解题的基本规律.3分析平行四边形时,常利用直角三角形的几何关系,如勾股定理、正弦函数、余弦函数等 平抛运动基本规律的应用【典例2】2011?广东高考如图所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v沿垂直球网的方向击出,球刚好落在底线上.已知底线到网的距离为L、重力加速度取g.将球的运动视

4、作平抛运动,下列表述正确的是gLA.球的速度v等于2H2HB.球从击出至落地所用时间为gC.球从击球点至落地点的位移等于LD.球从击球点至落地点的位移与球的质量有关【审题视角】解答本题时注意把握以下两点:【关键点】1小球在水平方向做匀速运动;2小球在竖直方向做自由落体运动.【精讲精析】1网球落地时间和落地时球速的求解2球从击球点至落地点的位移的求解2 2由运动的合成和分解知识可知,球的总位移为 s H L ,故C、D错.答案:A、B【命题人揭秘】求解平抛运动问题的一般思路1充分利用水平方向的匀速运动规律,列出速度或位移的关系式.2平抛运动在竖直方向上为自由落体运动,同样可以列出速度或位移关系式

5、.3找出水平和竖直两个方向上的有关联系.4联立以上各式分析求解 平抛运动与斜面相结合【典例3】2010?全国卷一水平抛出的小球落到一倾角为的斜面上时,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通过的距离之比为1 1ABC.tan D.2tan?tan? 2tan ?【审题视角】解答该题应注意把握以下两点:【关键点】1小球落在斜面上时,速度方向垂直于斜面.2结合水平位移和竖直位移的求法解答.【精讲精析】如图所示,平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角,v0tan则有: 则下落高度与水平gt2y gt gt 1射程之比为: , 故只有B正确.x 2v t

6、2v 2tan0 0答案:B【命题人揭秘】平抛运动的两个重要推论1平抛运动的物体在任意时刻任意位置处,其末速度方向与水平方向的夹角 的正切值等于位移与水平方向的夹角正切值的2倍,即tan 2tan.2平抛运动的物体在任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点.这是因为:tan 2tan成立,又yy,因为tan所以tan 故速度的反向延长线一定通过xx / 2此时水平位移的中点圆周运动的运动学问题【典例4】2009?上海高考小明同学在学习了圆周运动的知识后,设计了一个课题,名称为:快速测量自行车的骑行速度.他的设想是:通过计算脚踏板转动的角速度,推算自行车的骑行速度.经过骑行,他得

7、到如下的数据:在时间t内脚踏板转动的圈数为N,那么脚踏板转动的角速度_;要推算自行车的骑行速度,还需要测量的物理量有_;自行车骑行速度的计算公式v_.【审题视角】解答本题时应注意以下两点:【关键点】1明确描述圆周运动的运动学参量之间的关系.2找出与主动轮和从动轮相关联的物理量2N;【精讲精析】依据角速度的定义式要推算自行车t t的骑行速度,由于v R,还要知道自行车后轮的半径R,又因后后轮的角速度 ,而 r r , ,联立以上后 飞轮 飞轮 2 牙盘 1 牙盘r Nr1 1vR? 2 ?R各式解得 故还需知道牙盘半径r ,飞轮半径1r tr2 2r22N答案: 自行车后轮半径R,牙盘半径r ,

8、飞轮半径r1 2trNr11R 或 2 ?Rrtr22【命题人揭秘】圆周运动的“同轴转动”和“皮带传动”1同轴转动.各点绕同一转轴做匀速圆周运动,角速度相同,因此周期也相同.由于各点半径不同,故线速度、向心加速度大小不同.2皮带传动.由于皮带不打滑,故两轮边缘各点线速度大小相等,由于各点半径不同,故角速度、周期、向心加速度等都不相同 圆周运动的动力学问题【典例5】2012?福建高考如图,置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动,当转速达到某一数值时,物块恰好滑离转台开始做平抛运动.现测得转台半径R0.5 m,离水平地面的高度H0.8 m,物块平抛落地过程水平位移的大小s0.4 m.设物块所受

9、的最大静摩擦力等于2滑动摩擦力,取重力加速度g10 m/s .求:1物块做平抛运动的初速度大小v02物块与转台间的动摩擦因数.【审题视角】解答本题时应明确以下两点:【关键点】1应理解把握好“转台边缘”与“恰好滑离”的含义.2临界问题是静摩擦力达到最大值.【精讲精析】1物块做平抛运动,竖直方向有12H gt 2水平方向有sv t0g联立两式得v s 1 m/s 02H2物块离开转台时,最大静摩擦力提供向心力,有2v0mmg R2v0联立得 0.2gR答案:11 m/s 20.2【命题人揭秘】圆周运动动力学问题的解题步骤解决圆周运动动力学问题的基本原则就是在半径方向上应用牛顿第二定律,可按以下步骤

10、进行:1分析题干给出的条件,选定研究对象.2结合题干给出的条件画受力分析图.3将物体受到的多个力合成或分解,得到物体受到的合力.4在半径方向上根据牛顿第二定律列方程圆周运动与平抛运动的结合【典例6】2010?重庆高考小明站在水平地面上,手握不可伸长的轻绳一端,绳的另一端系有质量为m的小球,甩动手腕,使球在竖直平面内做圆周运动.当球某次运动到最低点时,绳突然断掉,球飞行水平距离d后落地,如图所示.已知握绳的手离地面高度为3d,手与球之间的绳长为 d,重力加速度为g.忽略手的运动半4径和空气阻力.1求绳断时球的速度大小v 和球落地时的速度大小v1 22绳能承受的最大拉力是多大?3改变绳长,使球重复

11、上述运动,若绳仍在球运动到最低点时断掉,要使球抛出的水平距离最大,绳长应为多少?最大水平距离为多少?【审题视角】解答本题时应注意以下两点:【关键点】1明确小球参与了几个阶段的运动,各运动之间通过哪些物理量衔接.2会结合数学知识求解水平距离的最大值.【精讲精析】1设绳断后球运动时间为t,由平抛运动规律得:1 12dgt竖直方向:4 2水平方向:dv t1v2gd解得112在竖直方向上应用运动学公式v -02g dy41解得 vgdy22 2vvv故球落地时的速度大小为2 1 y5得:vgd222设绳能承受的最大拉力大小为T,这也是球受到绳的最大拉力.3球做圆周运动的半径为:R d4对小球在最低点

12、由牛顿第二定律得:2mv1TmgR11解得:Tmg33设绳长为 l,绳断时球的速度大小为v ,绳承受的最大拉力3不变.由牛顿第二定律得:2mv3Tmgl8解得:vg l33绳断后球做平抛运动,竖直位移为d- l,水平位移为x,时间为t ,则:112gt1竖直方向:d- l 2水平方向:xv t3 1l dl?x4解得:3d2 3xd当 l 时,x有极大值,235 11 d 2 31 2gd gd 2 mg 3d答案:2 3 2 3【阅卷人点拨】1不明确轻绳突然断开后小球做平抛运动,从而不能求出失v 、v 大小.1 2分2不明确小球经何处时,轻绳拉力最大,不能用相关规律提求出最大拉力与小球速度的

13、关系.示3列出函数表达式,不能运用极限知识确定极值.1强化平抛运动概念的理解,熟练掌握其特点、规律.备 2竖直面内的一般圆周运动是变速圆周运动,小球在最低考 点速度最大,轻绳的拉力最大,轻绳拉力大小与小球速度的指 关系可以用牛顿第二定律求得.南3注重数学知识的复习与应用,提高应用数学知识处理物理问题的能力 运动的合成与分解高考指数:1.2011?上海高考如图,人沿平直的河岸以速度v行走,且通过不可伸长的绳拖船,船沿绳的方向行进,此过程中绳始终与水面平行.当绳与河岸的夹角为,船的速率为v vA.vsin BC.vcos D.sin? cos ?【解题指南】解答本题时,应注意以下两点:1速度的分解

14、应按实际效果分解.2由平行四边形定则作图,根据几何知识求解.【解析】选C.在人拖船的过程中,人实际运动的方向为合运动的方向,把人的速度沿绳和垂直绳的方向分解,如图所示.由三角形知识可得v vcos,故C正确,A、B、D错误.船2.2010?江苏高考如图所示,一块橡皮用细线悬挂于O点,用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动,运动中始终保持悬线竖直,则橡皮运动的速度A.大小和方向均不变B.大小不变,方向改变C.大小改变,方向不变D.大小和方向均改变【解析】选A.橡皮在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向橡皮的位移始终等于水平方向的位移,根据运动的等时性可知,竖直方向运动的时间与水平方向的运动时间相同,所

15、以橡皮在竖直方向做匀速直线运动,因此橡皮的合运动仍是匀速直线运动,其速度大小和方向均不变,故A正确,B、C、D错误.3.2010?上海高考降落伞在匀速下降过程中遇到水平方向吹来的风,若风速越大,则降落伞A.下落的时间越短 B.下落的时间越长C.落地时速度越小 D.落地时速度越大【解析】选D.1降落伞下落时间的分析降落伞下落的过程,可以分解为两个分运动,一个是竖直方向的匀速直线运动,另一个是在水平风力作用下的变速运动.根据运动的独立性原理,这两个分运动是独立的,它们互不影响.下落的时间由竖直方向的分运动决定.ht,设竖直方向的速度为v ,竖直落地的高度为h,则落地时间yvy可见落地时间只与竖直方向的速度v 以及竖直落地的高度h这两y个因素有关,与水平方向风的作用无关.故A、B错误.2降落伞落地速度的分析降落伞落地时的速度是竖直速度v 与水平速度v 的合速度,根y x2 2vvv ,据矢量合成的平行四边形定则,合速度风速越x y大,则v 越大,降落伞落地时速度v也越大,故C错误,D正确.x 平抛运动高考指数:4.2012?江苏高考如图所示,相距 l的两小球A、B位于同一高度h l、h均为定值.将A向B水平抛出的同时,B自由下落.A、B与地面碰撞前后,水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反.不计空气阻力及小球与