高中物理--曲線運(yùn)動--高考復(fù)習(xí)教案設(shè)計(jì) (2)

1、曲線運(yùn)動兩種特殊的曲線運(yùn)動【板塊一】運(yùn)動的合成與分解【基礎(chǔ)知識】一、物體做曲線運(yùn)動的條件1. 曲線運(yùn)動是指物體運(yùn)動的軌跡為曲線；曲線運(yùn)動的速度方向是該點(diǎn)的切線方向；曲線運(yùn)動速度方向不斷變化，故曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。2. 物體做一般曲線運(yùn)動的條件：運(yùn)動物體所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直線上（即合外力或加速度與速度的方向成一個(gè)不等于零或的夾角）。說明：當(dāng)物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角為銳角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動速率將增大，當(dāng)物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動的速率將減小。3. 重點(diǎn)掌握的兩種情況：一是加速度大小、方向都不變的曲線運(yùn)動，叫勻變

2、曲線運(yùn)動，如平拋運(yùn)動；另一是加速度大小不變、方向時(shí)刻改變的曲線運(yùn)動，如勻速圓周運(yùn)動。二、運(yùn)動的合成1由已知的分運(yùn)動求其合運(yùn)動叫運(yùn)動的合成這既可能是一個(gè)實(shí)際問題，即確有一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動而存在合運(yùn)動；又可能是一種思維方法，即可以把一個(gè)較為復(fù)雜的實(shí)際運(yùn)動看成是幾個(gè)基本的運(yùn)動合成的，通過對簡單分運(yùn)動的處理，來得到對于復(fù)雜運(yùn)動所需的結(jié)果。2描述運(yùn)動的物理量如位移、速度、加速度都是矢量，運(yùn)動的合成應(yīng)遵循矢量運(yùn)算的法則：（1）如果分運(yùn)動都在同一條直線上，需選取正方向，與正方向相同的量取正，相反的量取負(fù)，矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算。（2）如果分運(yùn)動互成角度，運(yùn)動合成要遵循平行四邊形定則。3合運(yùn)動的性質(zhì)取

3、決于分運(yùn)動的情況:（1） 兩個(gè)勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動仍為勻速直線運(yùn)動。（2） 一個(gè)勻速運(yùn)動和一個(gè)勻變速運(yùn)動的合運(yùn)動是勻變速運(yùn)動，二者共線時(shí)，為勻變速直線運(yùn)動，二者不共線時(shí)，為勻變速曲線運(yùn)動。（3） 兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動為勻變速運(yùn)動，當(dāng)合運(yùn)動的初速度與合運(yùn)動的加速度共線時(shí)為勻變速直線運(yùn)動，當(dāng)合運(yùn)動的初速度與合運(yùn)動的加速度不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動。三、運(yùn)動的分解1. 已知合運(yùn)動求分運(yùn)動叫運(yùn)動的分解。2. 運(yùn)動分解也遵循矢量運(yùn)算的平行四邊形定則。3. 將速度正交分解為和是常用的處理方法。4. 速度分解的一個(gè)基本原則就是按實(shí)際效果來進(jìn)行分解，常用的思想方法有兩種：一種思想方法是先虛擬合運(yùn)動的一個(gè)位

4、移，看看這個(gè)位移產(chǎn)生了什么效果，從中找到運(yùn)動分解的辦法；另一種思想方法是先確定合運(yùn)動的速度方向（物體的實(shí)際運(yùn)動方向就是合速度的方向），然后分析由這個(gè)合速度所產(chǎn)生的實(shí)際效果，以確定兩個(gè)分速度的方向。四、合運(yùn)動與分運(yùn)動的特征：1. 等時(shí)性：合運(yùn)動所需時(shí)間和對應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動所需時(shí)間相等；2. 獨(dú)立性：一個(gè)物體可以同時(shí)參與幾個(gè)不同的分運(yùn)動，各個(gè)分運(yùn)動獨(dú)立進(jìn)行，互不影響；3. 等效性：合運(yùn)動和分運(yùn)動是等效替代關(guān)系，不能并存；4. 矢量性：加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四邊形定則；【典型例題】（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）互成角度(不為0°或180°)的

5、一個(gè)勻速直線運(yùn)動和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動( B )A一定是直線運(yùn)動 B一定是曲線運(yùn)動C可能是直線也可能是曲線運(yùn)動 D以上說法都不正確（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）某人以一定速率垂直河岸向?qū)Π队稳?，?dāng)水流運(yùn)動是勻速時(shí)，他所游過的路程、過河所用的時(shí)間與水速的關(guān)系是( C )A水速大時(shí)，路程長，時(shí)間長 B水速大時(shí)，路程長，時(shí)間短C水速大時(shí)，路程長，時(shí)間不變 D路程、時(shí)間與水速無關(guān)（2009，天津，高一期中考試）一只小船在靜水中的速度為3m/s，它要渡過一條寬度為30m的河，河水的流速為4m/s，則下列說法正確的是( CD ) A.船不能渡過河 B.船過河的速度一定為5m/sC.船運(yùn)

6、動的軌跡不可能垂直河岸 D.船過河的最短時(shí)間為10sC曲線R    D無法確定【板塊二】拋體運(yùn)動與平拋【基礎(chǔ)知識】一關(guān)于拋體運(yùn)動1.定義：物體以一定的初速度拋出，且只在重力作用下的運(yùn)動。2.運(yùn)動性質(zhì)：(1) 豎直上拋和豎直下拋運(yùn)動是直線運(yùn)動；平拋、斜拋是曲線運(yùn)動，其軌跡是拋物線；(2) 拋體運(yùn)動的加速度是重力加速度，拋體運(yùn)動是勻變速運(yùn)動；(3) 拋體運(yùn)動是一種理想化運(yùn)動：地球表面附近，重力的大小和方向認(rèn)為不變，不考慮空氣阻力，且拋出速度遠(yuǎn)小于宇宙速度。3.處理方法：是將其分解為兩個(gè)簡單的直線運(yùn)動(1) 最常用的分解方法是：水平方向上勻速直線運(yùn)動；豎直方向上自由落體運(yùn)動或豎直

7、上拋、豎直下拋運(yùn)動。(2) 在任意方向上分解：有正交分解和非正交分解兩種情況，無論怎樣分解，都必須把運(yùn)動的獨(dú)立性和力的獨(dú)立作用原理相結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)分解，即將初速度、受力情況、加速度及位移等進(jìn)行相應(yīng)分解，如圖所示。在x方向：以初速度為vx0=v0cos， 加速度為ax=gsin的勻加速直線運(yùn)動。在y方向：以初速度為vy0=v0sin， 加速度為ay=gcos的勻加速直線運(yùn)動。二平拋運(yùn)動的規(guī)律平拋運(yùn)動可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動。（從拋出點(diǎn)開始計(jì)時(shí)）1. 速度規(guī)律： VX=V0VY=gt V與水平方向的夾角tg=gt/v02. 位移規(guī)律： X=v0t (證明：軌跡

8、是一條拋物線)Y= S與水平方向的夾角tan=gt/2v0=3. 平拋運(yùn)動時(shí)間t與水平射程X 平拋運(yùn)動時(shí)間t由高度Y決定，與初速度無關(guān)；水平射程X由初速度和高度共同決定。平拋運(yùn)動中，任何兩時(shí)刻的速度變化量（方向恒定向下）三斜拋運(yùn)動的規(guī)律斜拋運(yùn)動可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動的合運(yùn)動. hvAvBABs【典型例題】（2010，天津，高考）如圖所示，在高為h的平臺邊緣水平拋出小球A，同時(shí)在水平地面上距臺面邊緣水平距離為s處豎直上拋小球B，兩球運(yùn)動軌跡在同一豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。若兩球能在空中相遇，則小球A的初速度vA應(yīng)大于_，A、B兩球初速度

9、之比為_。（2006，天津，高考）在平坦的壘球運(yùn)動場上，擊球手揮動球棒將壘球水平擊出，壘球飛行一段時(shí)間后落地。若不計(jì)空氣阻力，則 A壘球落地時(shí)瞬間速度的大小僅由初速度決定 B壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的方向僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定 ABCDRQPavC壘球在空中運(yùn)動的水平位移僅由初速度決定 D壘球在空中運(yùn)動的時(shí)間僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定 （2009，天津，高一質(zhì)量檢測）如圖所示，紅蠟塊可以在豎直玻璃管內(nèi)的水中勻速上升，速度為v，若在紅蠟塊從A點(diǎn)開始勻速上升的同時(shí)，玻璃管從AB位置由靜止開始水平向右做勻加速直線運(yùn)動到DC位置，加速度大小為a，紅蠟塊的實(shí)際運(yùn)動軌跡可能是圖中的 ( B )A直線P B曲

10、線Q（2009，天津，高一期中考試）從距地面高為的點(diǎn)以速度平拋一物體，其水平射程為，在的正上方距地面高為2的點(diǎn)，以速度同方向平拋出另一物體，其水平射程為，兩物體在空中運(yùn)動的軌跡在同一豎直面內(nèi)，且都從同一屏的頂端擦過，求：（1）拋出時(shí)的速度和的比值。（2）屏的高度 (注意：是已知的, 是未知的) 。答案： 解： （1） ， 聯(lián)立得：(2)設(shè)點(diǎn)到屏的水平距離為，則： ， 聯(lián)立得：【板塊三】圓周運(yùn)動【基礎(chǔ)知識】一、 勻速圓周運(yùn)動1定義：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動，如果在相等時(shí)間內(nèi)通過的弧長相等，這種運(yùn)動叫做勻速圓周運(yùn)動2描述圓周運(yùn)動的物理量 (1)線速度 線速度的大?。鹤鰣A周運(yùn)動的物體，通過的弧長與所用時(shí)間的比

11、值叫線速度的大小，即線速率 線速度大小的計(jì)算公式：V=wR=2f R 線速度的方向：線速度的方向就是圓周該點(diǎn)的切線方向 注：線速度是做圓周運(yùn)動的瞬時(shí)速度，是矢量，不僅有大小，而且有方向，且方向時(shí)刻改變，故勻速l圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動 (2)角速度 定義：做勻速圓周運(yùn)動的物體其半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時(shí)間 t的比值，叫做物體的角速度 定義式：/t，描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢計(jì)算公式：w= 角速度是矢量 單位：在國際單位制中，角度用弧度(rad)表示，故角速度的單位是弧度/秒，符號為rad/s 說明：關(guān)于角速度的方向，在高中階段不做要求，但要明確在勻速圓周運(yùn)動中其角速度是恒定的 (3)周期T：做圓周運(yùn)動的物

12、體運(yùn)動一周所用的時(shí)間叫做周期 (4)頻率：周期的倒數(shù)叫頻率，表示1s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所轉(zhuǎn)過的周數(shù)頻率的單位是Hz (5)轉(zhuǎn)速：做圓周運(yùn)動的物體單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，叫轉(zhuǎn)速通常用n表示，單位是r/s 實(shí)際中所說的轉(zhuǎn)數(shù)是指做勻速圓周運(yùn)動的物體每分鐘轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用h 表示，單位是轉(zhuǎn)每分(rmin) 說明：頻率和轉(zhuǎn)速對勻速圓周運(yùn)動來說在意義上是相等的，但頻率具有更廣泛的意義，兩者的單位也不相同 (6)v、T的關(guān)系：二、 向心加速度與向心力 1.向心加速度 物理意義：描述線速度方向改變的快慢大?。篴n =2 f2 R= 方向：總是指向圓心，方向時(shí)則發(fā)生變化、說明：做圓周運(yùn)動物體的向心加速度an，在不變

13、的情況下an與r成正比，在v不變的情況下an與r成反比2.向心力 (1)理解要點(diǎn) 定義：做圓周運(yùn)動的物體所受的指向圓心的力 作用效果：產(chǎn)生向心加速度，以不斷改變物體的線速度方向，維持物體做圓周運(yùn)動,不改變線速度的大小，是效果力 來源：向心力是作圓周運(yùn)動的物體所受外力在向心方向上的合力 勻速圓周運(yùn)動的向心力，就是物體所受的合外力 大?。?方向：向心力總是沿半徑指向圓心，大小保持不變，是變力向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力，總之，只要達(dá)到維持物體做圓周運(yùn)動效果的力，就是向心力向心力足按力的作用效果來命名的對各種情況下向心力的來源應(yīng)明確如：水平圓盤上跟隨圓盤一起

14、勻速轉(zhuǎn)動的物體(右圖(a)和水平地面上勻速轉(zhuǎn)彎的汽車，其摩擦力是向心力；圓錐擺(右圖(b)和以規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎的火車向心力是重力與彈力的合力3.圓周運(yùn)動中向心力分析 勻速圓周運(yùn)動：物體做勻速圓周運(yùn)動時(shí)受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，這是物體做勻速圓周運(yùn)動的條件 變速圓周運(yùn)動：在變速圓周運(yùn)動中，合外力不僅大小隨時(shí)間改變，其方向也不沿半徑指向圓心合外力沿半徑方向的分力(或所有外力沿半徑方向的分力的矢量和)提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向合外力沿軌道切線方向的分力，使物體產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小4. 離心運(yùn)動 (1)離心現(xiàn)象條件分析 做

15、圓周運(yùn)動的物體，由于本身具有慣性，總是想沿著切線方向運(yùn)動，只足由于向心力作用，使它不能沿切 線方向飛出，而被限制著沿圓周運(yùn)動。 當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力消失，F(xiàn)=0，物體便沿所在位置的切線方向飛去。 當(dāng)提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于應(yīng)當(dāng)具有的向心力，即合外力不足提供所需的向心力的情況下，物體沿切線與圓周之間的一條曲線運(yùn)動。 (2)離心運(yùn)動的應(yīng)用和危害 利用離心運(yùn)動制成離心機(jī)械如：離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒等 汽車、火車轉(zhuǎn)彎處，為防止離心運(yùn)動造成的危害，一是限定汽車和火車的轉(zhuǎn)彎速度不能太大；二是把路面筑成外高內(nèi)低的斜坡以增大向心力 說明：若合外力大于所需的向心力，物體離圓心將越來越近即為近

16、心運(yùn)動【典型例題】（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）甲、乙、丙三個(gè)物體，甲靜止地放在北京，乙靜止地放在南京，丙靜止地放在廣州當(dāng)它們隨地球一起轉(zhuǎn)動時(shí)( D )A甲的角速度最大，乙的線速度最小B丙的角速度最小，甲的線速度最大 C三個(gè)物體的角速度、周期和線速度都相等 D三個(gè)物體的角速度、周期一樣，丙的線速度最大（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）上海錦江樂園的“摩天轉(zhuǎn)輪”的直徑達(dá)98 m，世界排名第五。游人乘坐時(shí)，轉(zhuǎn)輪始終不停地在豎直平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)一周用時(shí)25 min，每個(gè)廂轎共有6個(gè)座位。試判斷下列說法中正確的是( A )A每時(shí)每刻，每個(gè)人受到的合力都不等于零 B每個(gè)乘客

17、都在做加速度為零的勻速運(yùn)動C乘客在乘坐過程中對座位的壓力始終不變D乘客在乘坐過程中的機(jī)械能始終保持不變（2009，天津，高一質(zhì)量檢測）質(zhì)量m=5t的汽車以速率v=10m/s分別駛過一座半徑R=100m的凸形和凹形橋的中央，g=10m/s2 ，若在凹形橋的中央，汽車對橋面的壓力是 N；若汽車通過凸形橋頂端時(shí)對橋面的壓力為零，此時(shí)汽車的速率是 m/s答案：源網(wǎng)5.5×104 、10（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動，已知它們的軌跡半徑之比為21，在相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動方向改變的角度之比為32，它們的向心加速度之比為 。答案：92（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）在高速公路的拐彎處，路面造得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時(shí)，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為，設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進(jìn)方向）摩擦力等于零，則tan= 。答案：（2010，天津，南開區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測）地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋（如圖所示