新教材2024高考物理二輪專題復(fù)習(xí)第一編專題復(fù)習(xí)攻略專題一力與運(yùn)動(dòng)第3講力與曲線運(yùn)動(dòng)課件

第3講力與曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建命題分類剖析素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建命題分類剖析命題點(diǎn)一運(yùn)動(dòng)的合成與分解平拋運(yùn)動(dòng)(含類平拋)1．曲線運(yùn)動(dòng)2．特點(diǎn)(1)F合恒定：做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．(2)F合不恒定：做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．(3)速率變化情況判斷

考向1

曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)的合成與分解例1[2023·全國(guó)乙卷]小車在水平地面上沿軌道從左向右運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一直增加．如果用帶箭頭的線段表示小車在軌道上相應(yīng)位置處所受合力，下列四幅圖可能正確的是(

)答案：D解析：小車做曲線運(yùn)動(dòng)，所受合外力指向曲線的凹側(cè)，故AB錯(cuò)誤；小車沿軌道從左向右運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能一直增加，故合外力與運(yùn)動(dòng)方向夾角為銳角，C錯(cuò)誤，D正確．故選D.例2[2023·江蘇卷]達(dá)·芬奇的手稿中描述了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)：一個(gè)罐子在空中沿水平直線向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，沿途連續(xù)漏出沙子．若不計(jì)空氣阻力，則下列圖中能反映空中沙子排列的幾何圖形是(

)答案：D解析：罐子在空中沿水平直線向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間Δt內(nèi)水平方向位移增加量為aΔt2，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間Δt內(nèi)位移增加gΔt2；說(shuō)明水平方向位移增加量與豎直方向位移增加量比值一定，則連線的傾角就是一定的．故選D.考向2

平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本應(yīng)用例3[2023·浙江6月]鉛球被水平推出后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，下列關(guān)于鉛球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小a、速度大小v、動(dòng)能Ek和機(jī)械能E隨運(yùn)動(dòng)時(shí)間t的變化關(guān)系中，正確的是(

)答案：D

考向3

有約束條件的平拋運(yùn)動(dòng)例4[2023·清華大學(xué)附中開(kāi)學(xué)考試]2022年第24屆冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)在北京和張家口舉行，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一．如圖為簡(jiǎn)化的跳臺(tái)滑雪的雪道示意圖，AO為助滑道，OB為著陸坡．運(yùn)動(dòng)員從助滑道上的A點(diǎn)由靜止滑下，然后從O點(diǎn)沿水平方向飛出，最后在著陸坡上著陸．已知，A點(diǎn)與O點(diǎn)的高度差為h＝3.2m，著陸坡OB的傾角為θ＝37°，運(yùn)動(dòng)員及裝備的總質(zhì)量為m＝50kg，重力加速度為g＝10m/s2.將運(yùn)動(dòng)員和滑雪板整體看作質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)一切摩擦和空氣阻力(sin37°＝0.6；cos37°＝0.8)．求：(1)運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的速度大小v；(2)運(yùn)動(dòng)員從飛出到著陸的時(shí)間t；(3)運(yùn)動(dòng)員在坡上著落時(shí)的速度大小v1；(4)運(yùn)動(dòng)員在著落前距斜坡的最大垂直距離d.

答案：B

思維提升求解平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的技巧①把運(yùn)動(dòng)分解為相互垂直方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)研究分運(yùn)動(dòng)達(dá)到研究合運(yùn)動(dòng)的目的．②確定速度或位移與題目所給的角度之間的聯(lián)系，這往往是解決問(wèn)題的突破口．提升訓(xùn)練1.[2023·廣東廣州二模]潛艇從海水的高密度區(qū)駛?cè)氲兔芏葏^(qū)．浮力急劇減小的過(guò)程稱為“掉深”．如圖a所示，某潛艇在高密度區(qū)水平向右勻速航行，t＝0時(shí)，該潛艇開(kāi)始“掉深”，潛艇“掉深”后，其豎直方向的速度vy隨時(shí)間變化的圖像如圖b所示，水平速度vx保持不變．若以水平向右為x軸，豎直向下為y軸，則潛艇“掉深”后的0～30s內(nèi)．能大致表示其運(yùn)動(dòng)軌跡的圖形是(

)答案：B解析：根據(jù)題意可知，潛艇在x軸方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，y軸方向上先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，再做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，在x軸上取幾段相鄰且距離相等的距離，則時(shí)間相等，y軸上下降的距離先增大后減?。蔬xB.2．[2023·湖南卷]如圖(a)，我國(guó)某些農(nóng)村地區(qū)人們用手拋撒谷粒進(jìn)行水稻播種．某次拋出的谷粒中有兩顆的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖(b)所示，其軌跡在同一豎直平面內(nèi)，拋出點(diǎn)均為O，且軌跡交于P點(diǎn)，拋出時(shí)谷粒1和谷粒2的初速度分別為v1和v2，其中v1方向水平，v2方向斜向上．忽略空氣阻力，關(guān)于兩谷粒在空中的運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．谷粒1的加速度小于谷粒2的加速度B．谷粒2在最高點(diǎn)的速度小于v1C．兩谷粒從O到P的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等D．兩谷粒從O到P的平均速度相等答案：B解析：拋出的兩谷粒在空中均僅受重力作用，加速度均為重力加速度，故谷粒1的加速度等于谷粒2的加速度，A錯(cuò)誤；谷粒2做斜拋運(yùn)動(dòng)，谷粒1做平拋運(yùn)動(dòng)，均從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)，故位移相同．在豎直方向上谷粒2做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，谷粒1做自由落體運(yùn)動(dòng)，豎直方向上谷粒2的自由落體運(yùn)動(dòng)位移大于谷粒1的豎直位移，故谷粒2運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，C錯(cuò)誤；谷粒2做斜拋運(yùn)動(dòng)，水平方向上為勻速直線運(yùn)動(dòng)，故運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的速度即為水平方向上的分速度．與谷粒1比較水平位移相同，但運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，故谷粒2水平方向上的速度較小即最高點(diǎn)的速度小于v1，B正確；兩谷粒從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)的位移相同，運(yùn)動(dòng)時(shí)間不同，故平均速度不相等，D錯(cuò)誤．3．[2023·福建龍巖一中模擬]如圖所示，排球比賽中，某隊(duì)員在距網(wǎng)水平距離為4.8m，距地面3.2m高處(O點(diǎn)正上方)將排球沿垂直網(wǎng)的方向以16m/s的速度水平擊出．已知網(wǎng)高2.24m，排球場(chǎng)地長(zhǎng)18m，重力加速度g取10m/s2，可將排球視為質(zhì)點(diǎn)，下列判斷正確的是(

)A．球不能過(guò)網(wǎng)B．球落在對(duì)方場(chǎng)地內(nèi)C．球落在對(duì)方場(chǎng)地底線上D．球落在對(duì)方場(chǎng)地底線之外答案：B

命題點(diǎn)二圓周運(yùn)動(dòng)1．水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的“臨界”分析(1)繩的臨界：張力FT＝0(2)接觸面滑動(dòng)臨界：F＝Ffm(3)接觸面分離臨界：FN＝02．豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)分析步驟：(1)定模型→判斷是輕桿模型還是輕繩模型(2)

(3)過(guò)程分析→應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)列方程求解

答案：A

答案：A

答案：ABC

思維提升解決平拋與圓周運(yùn)動(dòng)組合問(wèn)題的“四個(gè)關(guān)鍵”(1)運(yùn)動(dòng)階段的劃分，如例題中分成三個(gè)階段(圓周→平拋→圓周)．(2)運(yùn)動(dòng)階段的銜接，尤其注意速度方向，如例題中，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的速度．(3)兩個(gè)運(yùn)動(dòng)階段在時(shí)間和空間上的聯(lián)系．(4)對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)或類平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)組合的問(wèn)題，應(yīng)用合成與分解的思想分析，這兩種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度是解題的關(guān)鍵．

答案：D

2．[2023·全國(guó)甲卷]一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若其所受合力的大小與軌道半徑的n次方成正比，運(yùn)動(dòng)周期與軌道半徑成反比，則n等于(

)A．1

B．2

C．3

D．4答案：C

3．如圖所示，物體A、B用細(xì)線連接，在同一高度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，圓心均為點(diǎn)O.在某時(shí)刻，細(xì)線同時(shí)斷裂，兩物體做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落在水平面上的同一點(diǎn)．連接A、B的細(xì)線長(zhǎng)度分別為10l、5l，A、B圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為6l、4l，則O點(diǎn)到水平面的高度為(忽略物體的大小和細(xì)線質(zhì)量)(

)A．6l

B．10lC．12l

D．15l答案：C

考向1

衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)例1[2023·北京卷]2022年10月9日，我國(guó)綜合性太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星“夸父一號(hào)”成功發(fā)射，實(shí)現(xiàn)了對(duì)太陽(yáng)探測(cè)的跨越式突破．“夸父一號(hào)”衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距地面高度約為720km，運(yùn)行一圈所用時(shí)間約為100分鐘．如圖所示，為了隨時(shí)跟蹤和觀測(cè)太陽(yáng)的活動(dòng)，“夸父一號(hào)”在隨地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的過(guò)程中，需要其軌道平面始終與太陽(yáng)保持固定的取向，使太陽(yáng)光能照射到“夸父一號(hào)”，下列說(shuō)法正確的是(

)A．“夸父一號(hào)”的運(yùn)行軌道平面平均每天轉(zhuǎn)動(dòng)的角度約為1°B．“夸父一號(hào)”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大于7.9km/sC．“夸父一號(hào)”繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度大于地球表面的重力加速度D．由題干信息，根據(jù)開(kāi)普勒第三定律，可求出日地間平均距離答案：A

例

2[2023·湖北卷]2022年12月8日，地球恰好運(yùn)行到火星和太陽(yáng)之間，且三者幾乎排成一條直線，此現(xiàn)象被稱為“火星沖日”．火星和地球幾乎在同一平面內(nèi)沿同一方向繞太陽(yáng)做圓周運(yùn)動(dòng)，火星與地球的公轉(zhuǎn)軌道半徑之比約為3∶2，如圖所示．根據(jù)以上信息可以得出(

)A．火星與地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的周期之比約為27∶8B．當(dāng)火星與地球相距最遠(yuǎn)時(shí)，兩者的相對(duì)速度最大C．火星與地球表面的自由落體加速度大小之比約為9∶4D．下一次“火星沖日”將出現(xiàn)在2023年12月8日之前答案：B

答案：D

考向3

衛(wèi)星變軌和空間站對(duì)接問(wèn)題例4[2023·四川省宜賓市敘州區(qū)模擬]2022年11月30日，神舟十五號(hào)載人飛船與天和核心艙完成對(duì)接，如圖為對(duì)接過(guò)程的示意圖．天和核心艙做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R，運(yùn)動(dòng)周期為T，神舟十五號(hào)飛船在火箭助推下由地表加速至A點(diǎn)，在此處神舟十五號(hào)飛船與火箭分離，分離后神舟十五號(hào)飛船在萬(wàn)有引力作用下沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)與天和核心艙對(duì)接，橢圓軌道AB在B點(diǎn)與天和核心艙軌道相切，B點(diǎn)為橢圓軌道AB的遠(yuǎn)地點(diǎn)，已知引力常量為G.下列說(shuō)法正確的是(

)A．A點(diǎn)到地心的距離小于B點(diǎn)到地心的距離，飛船在A點(diǎn)的速率小于在B點(diǎn)的速率B．飛船沿橢圓軌道AB運(yùn)行的周期小于TC．飛船在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能不斷增大D．飛船運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)時(shí)其速率大于天和核心艙的速率答案：B

提升訓(xùn)練1.[2023·大連葫蘆島一模]2022年11月12日10時(shí)03分，天舟五號(hào)與空間站天和核心艙成功對(duì)接，此次發(fā)射任務(wù)從點(diǎn)火發(fā)射到完成交會(huì)對(duì)接，全程僅用2個(gè)小時(shí)，創(chuàng)世界最快交會(huì)對(duì)接紀(jì)錄，標(biāo)志著我國(guó)航天交會(huì)對(duì)接技術(shù)取得了新突破．在交會(huì)對(duì)接的最后階段，天舟五號(hào)與空間站處于同一軌道上，同向運(yùn)動(dòng)，兩者的運(yùn)行軌道均視為圓周．要使天舟五號(hào)在同一軌道上追上空間站實(shí)現(xiàn)“交會(huì)對(duì)接”，天舟五號(hào)噴射燃?xì)獾姆较蚩赡苷_的是(

)答案：A

2．[2023·湖北省部分地市1月聯(lián)合調(diào)研](多選)2022年10月，我國(guó)發(fā)射“夸父一號(hào)”太陽(yáng)探測(cè)衛(wèi)星，該衛(wèi)星采用的是距地面高度720km左右、周期約為100分鐘的太陽(yáng)同步晨昏軌道．所謂太陽(yáng)同步晨昏軌道，從宇宙中看，就是衛(wèi)星一方面圍繞地球飛行(看成勻速圓周運(yùn)動(dòng))且跟隨著地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，另一方面軌道平面一直朝向太陽(yáng)．下列說(shuō)法正確的是(

)A．“夸父一號(hào)”的發(fā)射速度大于11.2km/sB．以太陽(yáng)為參考系，“夸父一號(hào)”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．“夸父一號(hào)”繞地球運(yùn)行的角速度大于地球的自轉(zhuǎn)角速度D．“夸父一號(hào)”連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)地球赤道上同一位置正上空所用的時(shí)間間隔約為120小時(shí)答案：CD

答案：CD

素養(yǎng)培優(yōu)·情境命題生活·科技中的曲線運(yùn)動(dòng)情境1

排污管——科學(xué)思維[典例1]

[2023·北京海淀區(qū)高三上學(xué)期期中]環(huán)保人員在一次檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，有一根排污管正在沿水平方向向河道內(nèi)排出大量污水，如圖所示．水流穩(wěn)定時(shí)，環(huán)保人員測(cè)出了管口中心到河面的高度為H，噴出污水的水平射程為L(zhǎng)，管口的直徑為D(D遠(yuǎn)小于H)．設(shè)污水充滿整根管道，管口橫截面上各處水的速度相同，忽略空氣阻力，已知重力加速度為g.求：(1)污水從排污管噴出時(shí)初速度的大小v0；(2)污水落至河面時(shí)速度的大小v；(3)由管口至河面間空中污水的體積A.

答案：D

情境3

智能呼啦圈——模型建構(gòu)[典例3]智能呼啦圈輕便美觀，深受大眾喜愛(ài)，如圖甲，腰帶外側(cè)帶有軌道，將帶有滑輪的短桿穿入軌道，短桿的另一端懸掛一根帶有配重的輕繩，其簡(jiǎn)化模型如圖乙所示．可視為質(zhì)點(diǎn)的配重質(zhì)量為0.5kg，繩長(zhǎng)為0.5m，懸掛點(diǎn)P到腰帶中心點(diǎn)O的距離為0.2m．水平固定好腰帶，通過(guò)人體微小扭動(dòng)，使配重隨短桿做水平勻速圓周運(yùn)動(dòng)，繩子與豎直方向夾角為θ，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中腰帶可看作不動(dòng)，重力加速度g取10m/s2，sin