（廣西專用）2020高考物理二輪復習 第3講 力與物體的曲線運動課件

第3講力與物體的曲線運動,-2-,知識脈絡梳理,規(guī)律方法導引,-3-,知識脈絡梳理,規(guī)律方法導引,1.知識規(guī)律(1)解決運動合成問題的四關鍵。明性質:明確合運動或分運動的運動性質。定方向:確定運動是在哪兩個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)。求結果:運用平行四邊形定則進行求解。(2)豎直平面內圓周運動的兩模型和兩點一過程。兩模型:繩模型和桿模型。兩點一過程:“兩點”指最高點和最低點,可列牛頓第二定律方程;“一過程”指從最高點到最低點,用動能定理求解。2.思想方法(1)物理思想:分解思想、臨界值思想。(2)物理方法:假設法、合成法、正交分解法。,-4-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,運動的合成與分解常以選擇題的形式考查矢量的合成與分解。例1(多選)如圖甲所示,在雜技表演中,猴子沿豎直桿向上運動,其v-t圖像如圖乙所示,人頂桿沿水平地面運動的x-t圖像如圖丙所示。若以地面為參考系,下列說法正確的是()a.猴子的運動軌跡為直線b.猴子在2s內做勻變速曲線運動c.t=0時猴子的速度大小為8m/sd.t=2s時猴子的加速度大小為4m/s2,bd,-5-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,思維導引,-6-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,解析:由題圖乙、丙看出,猴子在豎直方向做初速度vy=8m/s、加速度a=-4m/s2的勻減速直線運動,人在水平方向做速度vx=4m/s的,方向與合外力方向不在同一條直線上,故猴子做勻變速曲線運動,故選項b正確,a、c均錯誤;由題圖乙、丙可得,t=2s時,ay=-4m/s2,ax=0,則合加速度大小a合=4m/s2,故選項d正確。,-7-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,規(guī)律方法分析運動合成與分解的一般思路,-8-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,拓展訓練1如圖所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向運動,帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板為參考系(),a.帆船朝正東方向航行,速度大小為vb.帆船朝正西方向航行,速度大小為v,d,-9-,命題熱點一,命題熱點二,命題熱點三,解析:在南北方向上,帆板靜止,所以在此方向上帆船相對于帆板向北以速度v運動;在東西方向上,帆船靜止,帆板向西以速度v運動,所以在此方向上帆船相對于帆板向東以速度v運動;以帆板為參考,項d正確,選項a、b、c錯誤。,-10-,命題熱點三,命題熱點一,命題熱點二,平拋(類平拋)運動的規(guī)律?？疾槠綊佭\動的速度和位移的合成與分解。例2如圖所示,ab為半圓環(huán)acb的水平直徑,c為環(huán)上的最低點,環(huán)半徑為r。一個小球從a點以速度v0水平拋出,不計空氣阻力,則下列判斷正確的是()a.v0越大,小球落在圓環(huán)上所經歷的時間越長b.即使v0取值不同,小球掉到環(huán)上時的速度方向和水平方向之間的夾角也相同c.若v0取值適當,可以使小球垂直撞擊半圓環(huán)d.無論v0取何值,小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán),d,-11-,命題熱點三,命題熱點一,命題熱點二,思維導引,-12-,命題熱點三,命題熱點一,命題熱點二,解析:小球落在環(huán)上的最低點c時所經歷的時間最長,所以選項a錯誤。v0取值不同,小球落到環(huán)上時的速度方向和水平方向之間的夾角不相同,選項b錯誤。要使小球垂直撞擊半圓環(huán),設小球落點與圓心的連線與水平方向夾角為,根據(jù)平拋運動規(guī)律,v0t=r(1+cos),b點,這是不可能的,所以選項d正確,c錯誤。,-13-,命題熱點三,命題熱點一,命題熱點二,拓展訓練2(2018全國卷)在一斜面頂端,將甲、乙兩個小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時的速率是乙球落至斜面時速率的()a.2倍b.4倍c.6倍d.8倍,a,解析:設斜面傾角為,小球從斜面上水平拋出又落到斜面上,對于,-14-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,圓周運動問題常考查向心力的來源,勻速圓周運動的公式及其運動的對稱性和周期性。例3如圖所示,aob是游樂場中的滑道模型,它位于豎直平面內,由兩個半徑都是r的圓周連接而成,它們的圓心o1、o2與兩圓弧的連接點o在同一豎直線上。o2b沿水池的水面,o2和b兩點位于同一水平面上。一個質量為m的小滑塊可由弧ao的任意位置從靜止開始滑下,不計一切摩擦。,-15-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,(1)假設小滑塊由a點靜止下滑,求小滑塊滑到o點時對o點的壓力。(2)若小滑塊能在o點脫離滑道,其落水點到o2的距離如何?(3)若小滑塊從開始下滑到脫離滑道過程中,在兩個圓弧上滑過的弧長相等,則小滑塊開始下滑時應在圓弧ao上的何處(用該處到o1點的連線與豎直線的夾角的三角函數(shù)值表示)?思維導引,-16-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,答案:(1)3mg,方向豎直向下,解析:(1)小滑塊由a點滑到o點過程,解得fo=3mg由牛頓第三定律得小滑塊對o點的壓力大小為3mg,方向豎直向下。,-17-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,(2)從a點下滑的滑塊到o點的速度為,-18-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,(3)如圖所示,設小滑塊出發(fā)點為p1,離開點為p2,由題意要求o1p1、o2p2與豎直方向的夾角相等,設為,若離開滑道時的速度為v,解得cos=0.8。,-19-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,規(guī)律方法1.解決圓周運動的一般步驟(1)首先明確研究對象。(2)確定軌道所在的平面、圓心的位置、半徑。(3)在特定位置對其受力分析,明確向心力的來源。(4)結合牛頓第二定律和向心力表達式列方程。(5)根據(jù)題意寫出其他輔助方程。(6)聯(lián)立方程求解。,-20-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,2.豎直平面內的圓周運動在高考中常有輕繩、輕桿兩種基本模型,這兩種模型最高點的具體處理方法如下表所示,-21-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,拓展訓練3(多選)(2019黑龍江大慶模擬)如圖甲所示,輕桿一端固定在o點,另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內做半徑為r的圓周運動。小球運動到最高點時,桿與小球間彈力大小為f,小球在最高點的速度大小為v,其f-v2圖像如圖乙所示。則(),c.v2=c時,小球對桿的彈力方向向上d.v2=2b時,小球受到的彈力與重力大小相等,acd,-22-,命題熱點三,命題熱點二,命題熱點一,力方向向上;當v2b時,桿對小球彈力方向向下;所以當v2=c時,桿對小球彈力方向向下,故小球對桿的彈力方向向上,c正確。若v2=2b,則f+mg=m,解得f=a=mg,故d正確。,-23-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,1.一只小船渡河,運動軌跡如圖所示。水流速度各處相同且恒定不變,方向平行于岸邊;小船相對于靜水分別做勻加速、勻減速、勻速直線運動,船相對于靜水的初速度大小均相同,方向垂直于岸邊,且船在渡河過程中船頭方向始終不變。由此可以確定船()a.沿ad軌跡運動時,船相對于靜水做勻減速直線運動b.沿三條不同路徑渡河的時間相同c.沿ab軌跡渡河所用的時間最短d.沿ac軌跡船到達對岸的速度最小,a,-24-,1,2,3,4,5,2.(多選)(2019全國卷)如圖甲,在跳臺滑雪比賽中,運動員在空中滑翔時身體的姿態(tài)會影響其下落的速度和滑翔的距離。某運動員先后兩次從同一跳臺起跳,每次都從離開跳臺開始計時,用v表示他在豎直方向的速度,其v-t圖像如圖乙所示,t1和t2是他落在傾斜雪道上的時刻。則(),怎樣得高分,bd,-25-,1,2,3,4,5,a.第二次滑翔過程中在豎直方向上的位移比第一次的小b.第二次滑翔過程中在水平方向上的位移比第一次的大c.第二次滑翔過程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大d.豎直方向速度大小為v1時,第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大,怎樣得高分,-26-,1,2,3,4,5,3.(2018湖北孝感模擬)質量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質細桿的a點和b點,如圖所示。當輕桿繞軸ab以角速度勻速轉動時,繩a與水平方向成角,繩b在水平方向且長為l,小球在水平面內做勻速圓周運動,則下列說法正確的是()a.a繩的拉力隨角速度的增大而增大,c.只要a、b繩夾角不變,小球的質量不變,a繩上拉力一定不變d.若b繩突然被剪斷,則a繩的彈力一定發(fā)生變化,怎樣得高分,c,-27-,1,2,3,4,5,力加速度g大小取10m/s2。(1)一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下,當其在bc段軌道運動時,與軌道之間無相互作用力,求圓弧軌道的半徑。(2)若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下,求環(huán)到達c點時速度的水平分量的大小。,怎樣得高分,-28-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,解析:(1)小環(huán)在bc段與軌道無相互作用,小環(huán)在該段以某一初速度v0做平拋運動,運動軌跡與軌道相同。由平拋運動公式有x=v0t,聯(lián)立式,并代入題給條件得r=0.25m。,-29-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(2)環(huán)由b處靜止下滑過程中機械能守恒,設環(huán)下滑至c點的速度大小為v,有,環(huán)在c點速度的水平分量為vx=vcos式中,為環(huán)在c點速度的方向與水平方向的夾角,由題意知,環(huán)在c點速度的方向和(1)中環(huán)在c點速度的方向相同;而做平拋運動的環(huán)的,-30-,1,2,3,4,5,b,轉動軸互相平行且在同一水平面內,軸心間的距離為s=3.2m,兩圓柱體a和b均被電動機帶動以6rad/s的角速度同方向轉動,質量均勻分布的長木板無初速度地水平放置在a和b上,其重心恰好在b的上方。從木板開始運動計時,圓柱體轉動兩周,木板恰好不受摩擦力的作用,且仍沿水平方向運動。設木板與兩圓柱體間的動摩擦因數(shù)相同,重力加速度g取10m/s2,取3。求:(1)圓柱體邊緣上某點的向心加速度;(2)圓柱體a、b與木板間的動摩擦因數(shù);(3)從開始運動到重心恰在a的上方所需的時間。,怎樣得高分,-31-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,答案:(1)12m/s2(2)0.1(3)2.6s解析:(1)根據(jù)向心加速度的公式可知a輪=2r=12m/s2。(2)木板的速度等于圓柱體輪緣的線速度時,木板不受摩擦力,則v=r=2m/s,-32-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(3)設木板在兩圓柱體間加速過程所通過的位移為s1,則v2=2as1,因s1s,所以木板在兩圓柱體間的運動先是做勻加速直線運動,后做勻速直線運動?？梢?從開始運動到重心恰在a的上方所需的時間應是兩部分之和。,-33-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,平拋運動和圓周運動綜合問題【典例示范】下圖為某游樂場內水上滑梯軌道示意圖,整個軌道在同一豎直平面內,表面粗糙的ab段軌道與光滑圓弧軌道bc在b點水平相切。點a距水面的高度為h,圓弧軌道bc的半徑為r,圓心o恰在水面。一質量為m的游客(視為質點)可從軌道ab的任意位置滑下,不計空氣阻力。,-34-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(1)若游客從a點由靜止開始滑下,到b點時沿切線方向滑離軌道落在水面d點,od=2r,求游客滑到b點時的速度vb大小及運動過程軌道摩擦力對其所做的功wf。(2)若游客從ab段某處滑下,恰好停在b點,又因受到微小擾動,繼續(xù)沿圓弧軌道滑到p點后滑離軌道,求p點離水面的高度h。(提示:在圓周運動過程中任一點,質點所受的向心力與其速率的關系為,-35-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,思維流程,-36-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,-37-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,以題說法本題考查學生對平拋運動和圓周運動規(guī)律的理解。解決此類問題應特別注意:(1)平拋運動和圓周運動的關聯(lián)速度。(2)圓周運動中向心力與運動學公式的關聯(lián)。(3)動能定理的靈活應用。,-38-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,針對訓練如圖所示,一小物塊自平臺上以速度v0水平拋出,剛好落在鄰近一傾角為=53的粗糙斜面ab頂端,并恰好沿該斜面下滑,已知斜面頂端與平臺