2020高中物理 第5章 章末復習課教案 2

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGE13-學必求其心得，業(yè)必貴于專精章末復習課[體系構(gòu)建]［核心速填]1．曲線運動（1）物體做曲線運動的條件：它所受的合力的方向與其速度方向不在同一條直線上．(2)速度方向：物體運動軌跡上某點的切線方向．（3)運動性質(zhì)：曲線運動的速度方向時刻在變，故曲線運動一定是變速運動．2．平拋運動(1)特點．①初速度不為零,且沿水平方向．②只受重力作用，加速度為自由落體加速度．（2）運動規(guī)律．①速度：vx＝v0，vy＝gt,合速度大小v＝eq\r（v\o\al（2,0)＋v\o\al(2,y）)，方向tanα＝eq\f(vy，v0）。②位移:x＝v0t，y＝eq\f(1,2）gt2，合位移大小s＝eq\r(x2＋y2）,方向tanβ＝eq\f（y，x）。3．圓周運動（1)幾個物理量的關系．①v＝eq\f(Δs,Δt)＝eq\f(2πr,T），ω＝eq\f（Δθ,Δt)＝eq\f(2π,T)，v＝ω·r。②T＝eq\f（2πr，v）＝eq\f（2π,ω)＝eq\f（1，f）.(2）向心加速度:a＝eq\f（v2,r）＝ω2r。（3）向心力：F＝meq\f(v2，r）＝mω2r＝mreq\f（4π2，T2)＝ma.4．豎直面內(nèi)圓周運動的輕繩模型（1）在最高點時的臨界狀態(tài)為只受重力,由mg＝meq\f（v2，r)，得v＝eq\r（gr）.(2)當v<eq\r(gr）時，物體不能達到最高點．(實際上球未到最高點就脫離了軌道)5．豎直面內(nèi)圓周運動的輕桿模型(1）該類模型中小球在最高點的臨界速度為v臨＝0.此時小球受向上的支持力N＝mg.（2）0<v<eq\r(gr)時，小球受向上的支持力且隨速度的增大而減?。?）v＝eq\r（gr)時，小球只受重力．（4）v>eq\r(gr)時，小球受向下的拉力或壓力，并且隨速度的增大而增大．小船渡河的兩類問題方式圖示說明渡河時間最短當船頭垂直河岸時，渡河時間最短，最短時間tmin＝eq\f(d，v船)渡河位移最短當v水＜v船時，如果滿足v水－v船cosθ＝0,渡河位移最短，xmin＝d當v水＞v船時，如果船頭方向(即v船方向)與合速度方向垂直，渡河位移最短,最短渡河位移為xmin＝eq\f(dv水,v船）【例1】2015年6月1日21時30分，隸屬于重慶東方輪船公司的東方之星輪船，在從南京駛往重慶途中突遇龍卷風，在長江中游湖北監(jiān)利水域沉沒，如圖所示．搜救人員駕駛快艇救人,假設江岸是平直的，江水流速為v1，快艇在靜水中的航速為v2，搜救人員開快艇從沉船上接到傷員后想在最短時間內(nèi)將人送上岸，已知沉船到岸邊的最近處O的距離為d，則快艇登陸的地點離O點的距離為（)A。eq\f（dv2,\r（v\o\al（2,2）－v\o\al(2，1)))B．0C．eq\f(dv1,v2)D．eq\f（dv2,v1)C[當船頭垂直河岸航行時，渡河時間最短,所用時間t＝eq\f(d，v2）.由于合運動和分運動具有等時性，因此被水沖下的分運動時間也為t，登陸地點離O的距離為l＝v1t＝v1·eq\f(d，v2)＝eq\f(dv1，v2）。］1．(多選)在一次抗洪搶險戰(zhàn)斗中,一位武警戰(zhàn)士駕船把群眾送到河對岸的安全地方．設河水流速為3m/s，河寬為600m，船相對靜水的速度為4m/s。則下列說法正確的是(）A．渡河的最短時間為120sB．渡河的最短時間為150sC．渡河的最短航程為600mD．渡河的最短航程為750mBC［當船速垂直于河岸時,渡河時間最短，t＝eq\f（d,v船）＝150s．當船沿垂直河岸方向行駛時即合速度垂直河岸時，航程最短為600m，故B、C正確．]平拋運動1．利用平拋運動的時間特點解題平拋運動可分解成水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，只要拋出的時間相同，下落的高度和豎直分速度就相同．2．利用平拋運動的偏轉(zhuǎn)角解題設做平拋運動的物體下落高度為h，水平位移為x時，速度vA與初速度v0的夾角為θ，由圖可得:tanθ＝eq\f(vy，vx)＝eq\f（gt,v0)＝eq\f（gt2,v0t）＝eq\f（2h，x) ①將vA反向延長與水平位移相交于O點，設A′O＝d，則有:tanθ＝eq\f（h，d）解得d＝eq\f（1，2）x，tanθ＝2eq\f（h,x）＝2tanα ②①②兩式揭示了偏轉(zhuǎn)角和其他各物理量的關系．3．利用平拋運動的軌跡解題平拋運動的軌跡是一條拋物線，已知拋物線上的任意一段，就可求出水平初速度和拋出點，其他物理量也就迎刃而解了．圖是某小球做平拋運動的一段軌跡，在軌跡上任取兩點A和B，過A點作豎直線,并與過B點作的水平線相交于C點,然后過BC的中點D作垂線交軌跡于E點,再過E點作水平線交AC于F點,小球經(jīng)過AE和EB的時間相等，設為單位時間T。由Δy＝gT2知T＝eq\r（\f（Δy,g））＝eq\r(\f(yFC－yAF，g）），v0＝eq\f(xEF,T)＝eq\r（\f(g，yFC－yAF）)·xEF.【例2】一帶有乒乓球發(fā)射機的乒乓球臺如圖所示．水平臺面的長和寬分別為L1和L2，中間球網(wǎng)高度為h。發(fā)射機安裝于臺面左側(cè)邊緣的中點，能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點距臺面高度為3h．不計空氣的作用，重力加速度大小為g。若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi)，通過選擇合適的方向,就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺面上，則v的最大取值范圍是（）A。eq\f(L1,2）eq\r(\f（g，6h))〈v〈L1eq\r(\f(g，6h)）B.eq\f(L1，4)eq\r（\f(g，h))〈v<eq\r（\f（4L\o\al（2,1)＋L\o\al(2,2）g,6h))C.eq\f(L1，2)eq\r(\f(g,6h）)〈v〈eq\f（1，2）eq\r(\f(4L\o\al(2,1）＋L\o\al（2，2）g，6h))D.eq\f(L1，4）eq\r(\f（g，h))〈v<eq\f(1,2）eq\r（\f(4L\o\al（2,1）＋L\o\al(2，2）g,6h））D［設以速率v1發(fā)射乒乓球,經(jīng)過時間t1剛好落到球網(wǎng)正中間．則豎直方向上有3h－h(huán)＝eq\f（1,2)gteq\o\al(2,1) ①水平方向上有eq\f(L1，2）＝v1t1 ②由①②兩式可得v1＝eq\f(L1，4)eq\r（\f(g,h)）設以速率v2發(fā)射乒乓球,經(jīng)過時間t2剛好落到球網(wǎng)右側(cè)臺面的兩角處,在豎直方向有3h＝eq\f(1，2）gteq\o\al（2，2) ③在水平方向有eq\r（\b\lc\（\rc\）(\a\vs4\al\co1(\f(L2,2））)2＋L\o\al（2，1))＝v2t2 ④由③④兩式可得v2＝eq\f(1,2）eq\r（\f（4L\o\al(2,1)＋L\o\al(2，2）g，6h))則v的最大取值范圍為v1＜v＜v2.故選項D正確．］［一語通關]平拋運動臨界極值問題的分析方法（1)確定研究對象的運動性質(zhì)．(2）根據(jù)題意確定臨界狀態(tài)．(3)確定臨界軌跡，畫出軌跡示意圖．（4）應用平拋運動的規(guī)律結(jié)合臨界條件列方程求解．2．如圖所示，排球場的長度為18m,其網(wǎng)的高度為2m，運動員站在離網(wǎng)3m遠的線上，正對網(wǎng)前豎直跳起把球垂直于網(wǎng)水平擊出．設擊球點的高度為2.5m,問：球被水平擊出時的速度v在什么范圍內(nèi)才能使球既不觸網(wǎng)也不出界?（g取10m/s2)［解析]如圖所示，排球恰觸網(wǎng)時其運動軌跡為Ⅰ，排球恰出界時其軌跡為Ⅱ,根據(jù)平拋物體的運動規(guī)律x＝v0t和y＝eq\f（1，2)gt2可得，當排球恰觸網(wǎng)時有x1＝3m，x1＝v1t1 ①h1＝2。5m－2m＝0.5m，h1＝eq\f(1，2）gteq\o\al(2，1） ②由①②可得v1≈9.5m/s.當排球恰出界時有：x2＝3m＋9m＝12m,x2＝v2t2 ③h2＝2。5m，h2＝eq\f（1,2)gteq\o\al（2，2） ④由③④可得v2≈17m/s.所以球既不觸網(wǎng)也不出界的水平擊出速度范圍是：9。5m/s<v<17m/s.[答案]9.5m/s<v〈17m/s圓周運動中的臨界問題1．當物體從某種特性變化為另一種特性時，發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài),通常叫作臨界狀態(tài)．出現(xiàn)臨界狀態(tài)時，既可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可理解為“恰好不出現(xiàn)”．2．確定臨界狀態(tài)的常用方法(1）極限法：把物理問題(或過程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象顯露，達到盡快求解的目的．（2）假設法：有些物理過程中沒有明顯出現(xiàn)臨界問題的線索，但在變化過程中可能出現(xiàn)臨界問題．3．臨界問題經(jīng)常出現(xiàn)在變速圓周運動中，而豎直平面內(nèi)的圓周運動是最典型的變速圓周運動．在豎直平面內(nèi)的圓周運動一般不是勻速圓周運動,但物體經(jīng)最高點或最低點時，所受的重力與其他力的合力指向圓心,提供向心力．（1）用繩子系物體或物體沿軌道內(nèi)側(cè)運動(如圖所示）．此種情況下,如果物體恰能通過最高點，即繩子的拉力或軌道對物體的支持力等于零，只有重力提供向心力,即mg＝eq\f(mv\o\al(2，0）,R），得臨界速度v0＝eq\r(gR).當物體的速度大于v0時,才能經(jīng)過最高點．(2)用桿固定物體在豎直平面內(nèi)做圓周運動．此種情況下，由于物體所受的重力可以由桿給它的向上的支持力來平衡,所以在最高點時的速度可以為零．當物體在最高點的速度v≥0時,物體就可以完成一個完整的圓周運動．【例3】如圖所示，兩繩系一質(zhì)量為m＝0。1kg的小球，上面繩長L＝2m,兩端都拉直時與軸的夾角分別為30°與45°，問球的角速度在什么范圍內(nèi)，兩繩始終伸直？[解析］兩繩都張緊時，小球受力如圖所示，當ω由0逐漸增大時，ω可能出現(xiàn)兩個臨界值．(1）BC恰好拉直，但T2仍然為零，設此時的角速度為ω1,則有Fx＝T1sin30°＝mωeq\o\al(2，1）Lsin30°Fy＝T1cos30°－mg＝0聯(lián)立解得ω1≈2。40rad/s。(2)AC由拉緊轉(zhuǎn)為恰好拉直，則T1已為零，設此時的角速度為ω2，則有Fx＝T2sin45°＝mωeq\o\al（2,2)Lsin30°Fy＝T2cos45°－mg＝0聯(lián)立解得ω2≈3.16rad/s.可見,要使兩繩始終張緊，ω必須滿足2．40rad/s≤ω≤3。16rad/s.[答案]2.40rad/s≤ω≤3。16rad/s[一語通關]常見的三種臨界問題（1）與繩的彈力有關的臨界問題：此類問題要分析出繩恰好無彈力這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度)．（2)與支持面彈力有關的臨界問題：此類問題要分析出恰好無支持力這一臨界狀態(tài)下的角速度（或線速度）．(3)因靜摩擦力而產(chǎn)生的臨界問題：此類問題要分析出靜摩擦力達到最大時這一臨界狀態(tài)下的角速度(或線速度）．3．如圖在水平圓盤上放有質(zhì)量相同的滑塊1和滑塊2，圓盤可繞垂直圓盤的中心軸OO′轉(zhuǎn)動．兩滑塊與圓盤的動摩擦因數(shù)相同均為μ,最大靜摩擦力認為等于滑動摩擦力．兩滑塊與軸O共線且滑塊1到轉(zhuǎn)軸的距離為r，滑塊2到轉(zhuǎn)軸的距離為2r，現(xiàn)將兩個滑塊用輕質(zhì)細線相連，保持細線伸直且恰無張力．當圓盤從靜止開始轉(zhuǎn)動,角速度極其緩慢地增大，針對這個過程，求解下列問題：(1)求輕繩剛有拉力時圓盤的角速度;（2)求當圓盤角速度為ω＝eq\