人教物理必修二課件第五章曲線運(yùn)動(dòng)本章整合5.pptx

1、本章整合,本章知識(shí)可分為三個(gè)組成部分。第一部分:曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí);第二部分:平拋運(yùn)動(dòng);第三部分:圓周運(yùn)動(dòng)。 一、曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí),二、平拋運(yùn)動(dòng),三、圓周運(yùn)動(dòng),一,二,三,四,一、運(yùn)動(dòng)的合成和分解 1.小船渡河 小船渡河時(shí),實(shí)際參與了兩個(gè)方向的分運(yùn)動(dòng),即隨水流的運(yùn)動(dòng)(水沖船的運(yùn)動(dòng))和船在靜水中的運(yùn)動(dòng),船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。 設(shè)河寬為d、水流的速度為v水(方向:沿河岸指向下游)、船在靜水中的速度為v船(方向:船頭指向)。,一,二,三,四,一,二,三,四,【例1】 如圖所示,有一只小船正在過(guò)河,河寬d=300 m,小船在靜水中的速度v1=3 m/s,水的流速v2=1 m/s。小船以

2、下列條件過(guò)河時(shí),求過(guò)河的時(shí)間。 (1)以最短的時(shí)間過(guò)河。 (2)以最短的位移過(guò)河。,一,二,三,四,答案:(1)100 s(2)106.1 s,一,二,三,四,2.關(guān)聯(lián)物體速度的分解 繩、桿等有長(zhǎng)度的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其兩端點(diǎn)的速度通常是不一樣的,但兩端點(diǎn)的速度是有聯(lián)系的,我們稱(chēng)之為“關(guān)聯(lián)”速度,解決“關(guān)聯(lián)”速度問(wèn)題的關(guān)鍵有兩點(diǎn):一是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)是合運(yùn)動(dòng),分速度的方向要按實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果確定;二是沿桿(或繩)方向的分速度大小相等。,一,二,三,四,【例2】 如圖所示,汽車(chē)甲以速度v1拉汽車(chē)乙前進(jìn),乙的速度為v2,甲、乙都在水平面上運(yùn)動(dòng),求此時(shí)兩車(chē)的速度之比v1v2。 解析:甲、乙沿繩的速度分別為

3、v1和v2cos ,兩者應(yīng)該相等,所以有v1=v2cos ,故v1v2=cos 1。 答案:cos 1,一,二,三,四,二、平拋運(yùn)動(dòng)的特征和解題方法 平拋運(yùn)動(dòng)是典型的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),它的動(dòng)力學(xué)特征是水平方向有初速度而不受外力,豎直方向只受重力而無(wú)初速度,抓住了平拋運(yùn)動(dòng)這個(gè)初始條件,也就抓住了解題關(guān)鍵?，F(xiàn)將常見(jiàn)的幾種解題方法介紹如下: 1.利用平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間特點(diǎn)解題 平拋運(yùn)動(dòng)可分解成水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng),只要拋出的時(shí)間相同,下落的高度和豎直分速度就相同。,一,二,三,四,2.利用平拋運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角解題 設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)的物體,下落高度為h,水平位移為x,速度vA與初速度v0的夾

4、角為。如圖所示。 將vA反向延長(zhǎng)與x相交于O點(diǎn),OA=d,則有 由以上結(jié)論可知,速度方向與水平方向的夾角的正切值是位移方向與水平方向夾角的正切值的兩倍,速度的反方向的延長(zhǎng)線與x軸的交點(diǎn)在 處。,一,二,三,四,3.利用平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡解題 平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線,已知拋物線上的任一段,就可以求出水平初速度和拋出點(diǎn),其他物理量也就迎刃而解了。設(shè)如圖為某段小球做平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡,在軌跡上任取兩點(diǎn)A和B,分別過(guò)A作豎直線,過(guò)B作水平線相交于C,然后過(guò)BC的中點(diǎn)作垂線交拋物線于E點(diǎn),再過(guò)E點(diǎn)作水平線交AC于F點(diǎn),小球經(jīng)過(guò)AE和EB的時(shí)間相等,設(shè)時(shí)間為T(mén)。,一,二,三,四,【例3】在離地某一高度的同一位

5、置,有A、B兩個(gè)小球,A球以vA=3 m/s的速度水平向左拋出,同時(shí)B球以vB=4 m/s的速度水平向右拋出,試求出兩個(gè)小球的速度方向垂直時(shí),它們之間的距離為多大?(g取9.8 m/s2),一,二,三,四,解析:如圖所示,由于兩個(gè)小球是以同一高度、同一時(shí)刻拋出,它們始終在同一水平位置上,且有vAy=vBy=gt, 設(shè)vA、vB的方向和豎直方向的夾角分別為和,則vAy=vAcot ,vBy=vBcot ,+=90,vAy2=vAyvBy=vAvBcot cot =vAvB。 答案:2.47 m,一,二,三,四,三、分析圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本方法 1.分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心和

6、半徑是解題的先決條件。在分析具體問(wèn)題時(shí),首先要明確其圓周軌道在怎樣的一個(gè)平面內(nèi),確定圓心在何處,半徑是多大,這樣才能掌握做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況。 2.分析物體的受力情況,弄清向心力的來(lái)源是解題的關(guān)鍵,跟運(yùn)用牛頓第二定律解直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一樣,解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,也要先選擇研究對(duì)象,然后進(jìn)行受力分析,畫(huà)出受力示意圖,這是解題不可缺少的步驟。 3.由牛頓第二定律F=ma列方程求解相應(yīng)問(wèn)題,其中F是指指向圓心方向的合外力(向心力),a是指向心加速度,即 2 或2r或用周期T來(lái)表示的形式。,一,二,三,四,【例4】 如圖所示,兩根長(zhǎng)度相同的輕繩(圖中未畫(huà)出),連接著相同的兩個(gè)小球,讓它們穿過(guò)光滑的桿在水平面

7、內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其中O為圓心,兩段細(xì)繩在同一直線上,此時(shí),兩段繩子受到的拉力之比為多少?,一,二,三,四,解析:設(shè)每段繩子長(zhǎng)為l,對(duì)球2有F2=2ml2 對(duì)球1有F1-F2=ml2 由以上兩式得F1=3ml2 答案:32,一,二,三,四,四、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 1.水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 關(guān)于水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題,無(wú)非是臨界速度與臨界力的問(wèn)題,具體來(lái)說(shuō),主要是與繩的拉力、彈簧的拉力、接觸面的彈力和摩擦力等相關(guān)。在這類(lèi)問(wèn)題中,要特別注意分析物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源,考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài),即臨界速度、臨界角速度,然后分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn),結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí),列方

8、程求解。常見(jiàn)情況有以下幾種: (1)與繩的彈力有關(guān)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題。 (2)因靜摩擦力存在最值而產(chǎn)生的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題。 (3)受彈簧等約束的勻速圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題。 (4)與斜面有關(guān)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題。,一,二,三,四,【例5】 如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤(pán)上放有一質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),連接物體和轉(zhuǎn)軸的繩子長(zhǎng)為r,物體與轉(zhuǎn)盤(pán)間的最大靜摩擦力是其壓力的倍,轉(zhuǎn)盤(pán)的角速度由零逐漸增大,求: (1)繩子對(duì)物體的拉力為零時(shí)的最大角速度。,一,二,三,四,一,二,三,四,2.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),往往是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于物體在豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,中學(xué)階段只分

9、析通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況。 在解答豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí),對(duì)球在最高點(diǎn)的臨界情況,要注意兩類(lèi)模型的區(qū)別,繩只能提供拉力,而桿既能提供拉力又能提供支持力。,一,二,三,四,【例6】 如圖所示,有一內(nèi)壁光滑的試管裝有質(zhì)量為1 g的小球,試管的開(kāi)口端封閉后安裝在水平軸O上,轉(zhuǎn)動(dòng)軸到管底小球的距離為5 cm,讓試管在豎直平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。問(wèn): (1)轉(zhuǎn)動(dòng)軸達(dá)某一轉(zhuǎn)速時(shí),試管底部受到小球的壓力的最大值為最小值的3倍,此時(shí)角速度多大? (2)當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度=10 rad/s時(shí),管底對(duì)小球的作用力的最大值和最小值各是多少?(g取10 m/s2),一,二,三,四,解析:(1)轉(zhuǎn)至最低點(diǎn)時(shí),小球?qū)艿讐毫ψ畲?轉(zhuǎn)至最高點(diǎn)時(shí),小球?qū)艿讐毫ψ钚?最低點(diǎn)時(shí)管底對(duì)小球的支持力F1應(yīng)是最高點(diǎn)時(shí)管底對(duì)小球支持力F2的3倍,即 F1=3F2 根據(jù)牛頓第二定律有最低點(diǎn):F1-mg=mr2 最高點(diǎn):F2+mg=mr2,一,二,三,四,(2)在最高點(diǎn)時(shí),設(shè)小球不掉下來(lái)的最小角速度為0, 因?yàn)?1