高中物理：曲線運(yùn)動章節(jié)復(fù)習(xí)學(xué)案人教版必修2

《曲線運(yùn)動》復(fù)習(xí)課學(xué)習(xí)要求：1.理清本章的知識結(jié)構(gòu)，理解曲線運(yùn)動是一種變速運(yùn)動2.會用運(yùn)動的合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動。3.會描述勻速圓周運(yùn)動。知道向心加速度。4.能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動的向心力。分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。5.關(guān)注拋體運(yùn)動和圓周運(yùn)動的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系。重點(diǎn)：運(yùn)動的合成與分解、平拋運(yùn)動及勻速圓周運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律。難點(diǎn)：運(yùn)動的合成與分解。本章所學(xué)的曲線運(yùn)動，不僅要討論曲線運(yùn)動的規(guī)律，同時(shí)要用牛頓運(yùn)動定律對有關(guān)曲線進(jìn)行分析。可以說。本章實(shí)際上是運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)知識在曲線運(yùn)動上的具體應(yīng)用，是運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)知識的進(jìn)一步拓展和延伸。第五章：進(jìn)一步學(xué)習(xí)用兩個(gè)維度的位移、速度來描述拋體運(yùn)動；用角速度、線速度、向心加速度來描述勻速圓周運(yùn)動。第一章：學(xué)習(xí)用時(shí)間、位移、速度、加速度等物理量以及參考系、坐標(biāo)系來描述直線運(yùn)動。第五章：進(jìn)一步學(xué)習(xí)用兩個(gè)維度的位移、速度來描述拋體運(yùn)動；用角速度、線速度、向心加速度來描述勻速圓周運(yùn)動。第一章：學(xué)習(xí)用時(shí)間、位移、速度、加速度等物理量以及參考系、坐標(biāo)系來描述直線運(yùn)動。 -----→第二章：學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動速度第二章：學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動速度—時(shí)間關(guān)系、位移--時(shí)間關(guān)系和速度—位移關(guān)系。第五章：分兩個(gè)維度研究拋體運(yùn)動的規(guī)律；學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動周期、半徑、角速度、線速度、向心加速度的相互關(guān)系。第五章：分兩個(gè)維度研究拋體運(yùn)動的規(guī)律；學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動周期、半徑、角速度、線速度、向心加速度的相互關(guān)系。 -----→第五章：根據(jù)力的效果學(xué)習(xí)向心力的基本知識；學(xué)習(xí)用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則分析運(yùn)動的合成和分解問題。（特例正交分解）第三章：按力的種類學(xué)習(xí)重力、彈力、摩擦力的基本知識第五章：根據(jù)力的效果學(xué)習(xí)向心力的基本知識；學(xué)習(xí)用矢量運(yùn)算的平行四邊形定則分析運(yùn)動的合成和分解問題。（特例正交分解）第三章：按力的種類學(xué)習(xí)重力、彈力、摩擦力的基本知識;學(xué)習(xí)力的合成、分解的平行四邊形定則。 -----→第五章：用牛頓第二定律分析向心力，認(rèn)識向心力和向心加速度的關(guān)系，用牛頓運(yùn)動定律解決勻速圓周運(yùn)動問題。第四章：學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律的知識，理解合力和加速度的關(guān)系，用牛頓第二定律解決勻變速直線運(yùn)動的問題。第五章：用牛頓第二定律分析向心力，認(rèn)識向心力和向心加速度的關(guān)系，用牛頓運(yùn)動定律解決勻速圓周運(yùn)動問題。第四章：學(xué)習(xí)牛頓運(yùn)動定律的知識，理解合力和加速度的關(guān)系，用牛頓第二定律解決勻變速直線運(yùn)動的問題。 -----→【本章結(jié)構(gòu)】第一節(jié)介紹了曲線的特點(diǎn)及物體做曲線的條件，第二節(jié)介紹了研究曲線運(yùn)動的基本方法――運(yùn)動的合成與分解，在此基礎(chǔ)上第三節(jié)研究了最常見的曲線運(yùn)動――平拋運(yùn)動。第四、五、六、七節(jié)內(nèi)容研究了另一種曲線運(yùn)動――勻速圓周運(yùn)動。（一）構(gòu)建知識體系１、曲線運(yùn)動：①運(yùn)動軌跡②速度方向③物體做曲線運(yùn)動的條件④曲線運(yùn)動可不可能是速度恒定的運(yùn)動？特點(diǎn)：軌跡是曲線；速度（方向：該點(diǎn)的曲線切線方向）時(shí)刻在變；條件：F合與V0不在同一條直線上（即a與v0不在同一條直線上），a≠0曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。兩個(gè)特例：①F合力大小方向恒定――勻變速曲線運(yùn)動（如平拋運(yùn)動）②F合大小恒定，方向始終與v垂直――勻速圓周運(yùn)2、運(yùn)動的合成與分解①分運(yùn)動的獨(dú)立性②運(yùn)動的等時(shí)性③速度、位移、加速度等矢量的合成遵從平行四邊形定則。注意：合運(yùn)動是物體的實(shí)際運(yùn)動。兩個(gè)做直線運(yùn)動的分運(yùn)動，它們的合運(yùn)動的軌跡是否是直線要看合初速度與合加速度的方向關(guān)系。進(jìn)行等效合成時(shí)，要尋找兩分運(yùn)動時(shí)間的聯(lián)系——等時(shí)性。這往往是分析處理曲線運(yùn)動問題的切人點(diǎn)3、平拋運(yùn)動平拋運(yùn)動具有水平初速度且只受重力作用，是勻變速曲線運(yùn)動。研究平拋運(yùn)動的方法是利用運(yùn)動的合成與分解，將復(fù)雜運(yùn)動分解成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。其運(yùn)動規(guī)律為水平方向：勻速直線運(yùn)動vx==v0x=v0tax=0豎直方向：自由落體運(yùn)動vy=gty=gt2ay=g勻變速直線運(yùn)動的一切規(guī)律在豎直方向上都成立。合運(yùn)動：a=g，，v與v0的夾角L=L與v0的夾角tanα==平拋運(yùn)動中飛行時(shí)間僅由拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)間的豎直高度決定，即與v0無關(guān)。水平射程x=v0。4、圓周運(yùn)動（1）基本物理量及公式①線速度：v=②角速度：③周期T=④線速度與角速度的關(guān)系：v=⑤向心加速度：=⑥向心力:或（2）勻速圓周運(yùn)動的特點(diǎn)：速率、角速度不變,速度、加速度、合外力大小不變，方向時(shí)刻改變，合力就是向心力，它只改變速度方向（3）變速圓周運(yùn)動：合外力一般不是向心力，它不僅要改變物體速度大小（切向分力），還要改變速度方向（向心力）。（4）生活中的圓周運(yùn)動：①火車轉(zhuǎn)彎②汽車過拱形橋③航天器中的失重現(xiàn)象④離心現(xiàn)象對勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析應(yīng)結(jié)合受力分析，找準(zhǔn)圓心位置，找出向心力,結(jié)合牛頓第二定律和向心力公式列方程求解。要注意豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動及臨界情況分析，繩類的約束條件為，桿類的約束條件為。（二）知識綜合應(yīng)用1、基礎(chǔ)知識題（1）、物體作曲線運(yùn)動，速度的大小一定會改變（）（2）、曲線運(yùn)動可以是勻變速運(yùn)動（）（3）、變速運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動（）（4）、互成角度的兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是曲線運(yùn)動（）（5）、互成角度的兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動的合運(yùn)動一定是勻變速運(yùn)動（）（6）、物體作曲線運(yùn)動時(shí)，受到的合外力可以是恒力（）（7）、物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化，物體的受力情況一定變化（）（8）平拋運(yùn)動的速度和加速度方向不斷變化（）（9）、一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，任意相等的時(shí)間內(nèi)，通過的位移相同（）（10）、速度變化的運(yùn)動必定是曲線運(yùn)動（）（11）做勻速圓周運(yùn)動的物體處于平衡狀態(tài)（）（12）做離心運(yùn)動的物體受離心力（）2、一只小船在靜水中速度為u，若水流速度為v，要使之渡過寬度為L的河，試分析為使渡河時(shí)間最短，應(yīng)如何行駛？思路點(diǎn)撥]小船渡河是一典型的運(yùn)動合成問題．小船船頭指向(即在靜水中的航向)不同，合運(yùn)動即不同．在該問題中易出現(xiàn)的一個(gè)典型錯(cuò)誤是認(rèn)為小船應(yīng)按圖5－2(A)所示，逆水向上渡河，原因是這種情況下渡河路程最短，故用時(shí)也最短．真是這樣嗎？[解題過程]依據(jù)合運(yùn)動與分運(yùn)動的等時(shí)性，設(shè)船頭斜向上游并最終垂直到達(dá)對岸所需時(shí)間為tA，則設(shè)船頭垂直河岸渡河，如圖5－2(B)所示，所需的時(shí)間為tB，則比較上面兩式易得知：tA＞tB．又由于從A點(diǎn)到達(dá)對岸的所有路徑中AB最短，故[小結(jié)](1)如果物體同時(shí)參加兩個(gè)(或兩個(gè)以上)分運(yùn)動，可以使之依次參加各分運(yùn)動，最終效果相同，即物體同時(shí)參與的分運(yùn)動是相互獨(dú)立的、彼此互不干擾，稱之為運(yùn)動的獨(dú)立性原理．3、小球以15m/s的水平初速度向一傾角為37°的斜面拋出，飛行一段時(shí)間后，恰好垂直撞在斜面上.求：（1）小球在空中的飛行時(shí)間；（2）拋出點(diǎn)距落球點(diǎn)的高度.（g=10m/s解析:將球?qū)⒁竭_(dá)落地點(diǎn)時(shí)的速度分解，如圖所示由圖可知θ=37°,=90°-37°=53°（1）tan=,則t=·tan=×s=2s（2）h=gt2=×10×22m=20m【答案】（1）2s（2）20m點(diǎn)評：解平拋運(yùn)動的問題時(shí)，關(guān)鍵之一在于利用矢量分解的知識將末速度和位移正交分解，建立起各物理量之間的幾何關(guān)系，如v0與v，s與h之間的關(guān)系；關(guān)鍵之二是根據(jù)平拋規(guī)律將水平位移與豎直位移，水平速度與豎直速度通過時(shí)間聯(lián)系在一起，從而建立運(yùn)動學(xué)關(guān)系，最后將兩種關(guān)系結(jié)合起來求解4、如圖所示，半徑為R的水平圓板繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動，當(dāng)半徑OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí)，在圓板中心正上方h處以平行于OB方向水平拋出一小球，小球拋出時(shí)的速度及圓板轉(zhuǎn)動的角速度為多大時(shí)，小球與圓板只碰一次，且落點(diǎn)為B?【解析】球做平拋運(yùn)動的時(shí)間為t=球落到B點(diǎn)時(shí)水平位移為R，則球拋出時(shí)的速度為v==R要保證球落到B點(diǎn)，需在球做平拋運(yùn)動的時(shí)間內(nèi)使圓板轉(zhuǎn)動n圈（n=1，2，……），則t=n圓板轉(zhuǎn)動的角速度為ω=n=2πn=nπ（n=1，2，……）點(diǎn)評：勻速圓周運(yùn)動具有周期性，因此與圓周有關(guān)的部分題目具有多解，分析該題目要注意把解答寫全面。5、長為L的輕桿，一端固定一個(gè)小球，另一端固定在光滑的水平軸上，輕桿繞水平軸轉(zhuǎn)動，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，小球在最高點(diǎn)的速度為v,下列敘述中正確的是（BC）A．v的極小值為由零增大，向心力也逐漸增大C.當(dāng)v由逐漸增大時(shí)，桿對小球的彈力也逐漸增大D.當(dāng)v由逐漸減小時(shí)，桿對小球的彈力也逐漸增大點(diǎn)評：該題考查圓周運(yùn)動中的臨界問題，對于桿的彈力既可以是拉力也可以是支持力與重力的合力提供最高點(diǎn)的向心力，支持力大小等于重力大小時(shí)為一種臨界狀態(tài)，支持力為零僅有重力提供向心力為另一種臨界狀態(tài)。6、如圖所示，在質(zhì)量為M的電動機(jī)上，裝有質(zhì)量為m的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω，當(dāng)飛輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力剛好為零，則飛輪重心離轉(zhuǎn)軸的距離多大?在轉(zhuǎn)動過程中，電動機(jī)對地面的最大壓力多大?【解析】設(shè)偏心輪的重心距轉(zhuǎn)軸r，偏心輪等效為用一長為r的細(xì)桿固定質(zhì)量為m（輪的質(zhì)量）的質(zhì)點(diǎn)，繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動（如圖）。輪的重心在正上方時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力剛好為零，則此時(shí)偏心輪對電動機(jī)向上的作用力大小等于電動機(jī)的重力。即F=Mg ①根據(jù)牛頓第三定律，此時(shí)軸對偏心輪的作用力向下，大小為F=Mg，其向心力為F＋mg=mω2r ②由①②得偏心輪重心到轉(zhuǎn)軸的距離為：r=（M＋m）g／（mω2） ③當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，電動機(jī)對地面的壓力最大.對偏心輪有F′－mg=mω2r ④對電動機(jī)，設(shè)它所受支持力為FNFN=F′＋Mg ⑤由③、④、⑤解得FN=2（M＋m）g由牛頓第三定律得，電動機(jī)對地面的最大壓力為2（M＋m）g.【答案】（M＋m）g／（mω2）；2（M＋m）g【說明】本題的簡單解法是取電動機(jī)和偏心輪組成的系統(tǒng)為研究對象，當(dāng)偏心輪在軸正上方時(shí)，電動機(jī)對地面剛