高考物理第二輪復(fù)習(xí)專題三力與曲線運(yùn)動(dòng)課件新課標(biāo)人教版.ppt

2008-2009高考復(fù)習(xí),專題三: 力與曲線運(yùn)動(dòng),一.命題趨向與考點(diǎn),曲線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)的條件及其運(yùn)用歷來(lái)是高考的重點(diǎn)、難點(diǎn)和熱點(diǎn)，特別是曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法運(yùn)動(dòng)的合成與分解,運(yùn)用這一方法解決平拋運(yùn)動(dòng)在高考題目中有較多的體現(xiàn)，它不僅涉及力學(xué)中的一般的曲線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，還常常涉及帶電粒子在電磁場(chǎng)和復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題、功能問(wèn)題。平拋運(yùn)動(dòng)經(jīng)常與電場(chǎng)力、洛侖茲力聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行綜合考查。與實(shí)際應(yīng)用和與生產(chǎn)、生活、科技聯(lián)系命題已經(jīng)成為一種命題的趨向.近幾年的高考題中有運(yùn)用曲線運(yùn)動(dòng)的條件和動(dòng)力學(xué)規(guī)律進(jìn)行判斷的選擇題，也有與其他知識(shí)綜合進(jìn)行求解的解決的計(jì)算題。,一.命題趨向與考點(diǎn),1、重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)：明確平拋運(yùn)動(dòng)可以用兩個(gè)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)來(lái)等效替代，并能熟練掌握平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法(化曲為直)和規(guī)律。,2、帶電粒子在電磁場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng): 將之分解成互相垂直兩個(gè)方向的直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究,重點(diǎn)是掌握力及運(yùn)動(dòng)的合成與分解.,二.知識(shí)概要與方法,曲線運(yùn)動(dòng),1.小船渡河運(yùn)動(dòng)模型：,分運(yùn)動(dòng):即隨水流的運(yùn)動(dòng)(水沖船的運(yùn)動(dòng)) 船相對(duì)水的運(yùn)動(dòng)(即在靜水中的船的運(yùn)動(dòng)) 合運(yùn)動(dòng)：船的實(shí)際運(yùn)動(dòng) 設(shè)v水為水流速度,v船為船相對(duì)靜水速度,為v船與河岸的夾角,d為河寬. 船的實(shí)際運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)方向處理：,水流方向：速度為v水v船 cos 的 勻速直線運(yùn)動(dòng)； 垂直岸方向：速度為v船sin的 勻速直線運(yùn)動(dòng),d,V船,V船,V水,V合,S合,(1)船渡河的最短時(shí)間：,v船垂直于V水,(2)船渡河的最小位移：,v船v水,v船v水,2.跨過(guò)定滑輪的繩拉物體(或物體拉繩)運(yùn)動(dòng)的速度分解：,物體運(yùn)動(dòng)的速度為合速度v, 物體速度v在沿繩方向的分速度v1是使繩子拉長(zhǎng)或縮短的速度,另一個(gè)分速度v2是使繩子擺動(dòng)的速度,它一定和v1垂直,3. 平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:,水平方向：速度等于初速度的勻速直線運(yùn)動(dòng)(vxv0，xv0t）,豎直方向：自由落體運(yùn)動(dòng) （vygt，ygt2）,運(yùn)動(dòng)規(guī)律:,X=v0t, ygt2,方向,方向,vx=v0,vy=gt,軌跡方程:,落地時(shí)間 :,落地位移:,ag恒定，各個(gè)相等時(shí)間的速度增量vgt相等,1.運(yùn)動(dòng)的合成與分解,例1(05上海)如圖所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向運(yùn)動(dòng)的小車A，小車下裝有吊著物體B的吊鉤在小車A與物體B以相同的水平速度沿吊臂方向勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，吊鉤將物體B向上吊起，A、B之間的距離以d=H2t2(SI)(SI表示國(guó)際單位制，式中H為吊臂離地面的高度)規(guī)律變化，則物體做 (A)速度大小不變的曲線運(yùn)動(dòng) (B)速度大小增加的曲線運(yùn)動(dòng) (C)加速度大小方向均不變的曲線運(yùn)動(dòng) (D)加速度大小方向均變化的曲線運(yùn)動(dòng),B C,解析:由題意知,物體在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),在豎直方向按d=H2t2規(guī)律變化,即做勻變速加速運(yùn)動(dòng),故物體做勻變速加速曲線運(yùn)動(dòng),BC正確.,例2.如圖所示，點(diǎn)光源S到平面鏡M的距離為d。光屏AB與平面鏡的初始位置平行。當(dāng)平面鏡M繞垂直于紙面過(guò)中心O的轉(zhuǎn)軸以的角速度逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)過(guò)300時(shí)，垂直射向平面鏡的光線SO在光屏上光斑P的即時(shí)速度大小為 。,解：當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)過(guò)300時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過(guò)600角，反射光線轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的2倍，即為2。將P點(diǎn)速度沿OP方向和垂直于OP的方向進(jìn)行分解，可得：,Vcos600=2.op=4d,所以V=8d.,例3(05江蘇)A、B兩小球同時(shí)從距地面高為h=15m處的同一點(diǎn)拋出,初速度大小均為v0=10m/s.A球豎直向下拋出，B球水平拋出，空氣阻力不計(jì)，重力加速度取g=l0ms2求：(1)A球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落地? (2)A球落地時(shí)，A、B兩球間的距離是多少?,解:,（1）A球做豎直下拋運(yùn)動(dòng)：,將h=15m,v0=10m/s代入，可得：t=1s,（2）B球做平拋運(yùn)動(dòng)：,將v0=10m/s、t=1s代入，可得：x=10m,y=5m.,此時(shí)A球與B球的距離L為：,將x、y、h代入，得：,B,A,2.重力場(chǎng)中的平拋運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,例4、如圖在傾角為的斜面頂端A處以速度V0水平拋出一小球，落在斜面上的某一點(diǎn)B處，設(shè)空氣阻力不計(jì)，求（1）小球從A運(yùn)動(dòng)到B處所需的時(shí)間； （2）從拋出開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間小球離斜面的距離達(dá)到最大？,解：,（1）小球做平拋運(yùn)動(dòng)，同時(shí)受到斜面體的限制，設(shè)從小球從A運(yùn)動(dòng)到B處所需的時(shí)間為t,則：,水平位移為x=V0t,豎直位移為y=gt2,由數(shù)學(xué)關(guān)系得到:,（2）從拋出開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)t1時(shí)間小球離斜面的距離達(dá)到最大,當(dāng)小球的速度與斜面平行時(shí)，小球離斜面的距離達(dá)到最大。因Vy1=gt1=V0tan,所以,3.帶電粒子在電場(chǎng)中的曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,例5、圖中實(shí)線是一簇未標(biāo)明方向的由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)線，虛線是某一帶電粒子通過(guò)該電場(chǎng)區(qū)域時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡，a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動(dòng)中只受電場(chǎng)力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是（ ） 帶電粒子所帶電荷的符號(hào)； 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向； 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大； 帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)能何處較大。,解：由于不清楚電場(chǎng)線的方向，所以在只知道粒子在a、b間受力情況是不可能判斷其帶電情況的。而根據(jù)帶電粒子做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可判定，在a、b兩點(diǎn)所受到的電場(chǎng)力的方向都應(yīng)在電場(chǎng)線上并大致向左。若粒子在電場(chǎng)中從a向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，故在不間斷的電場(chǎng)力作用下，動(dòng)能不斷減小，電勢(shì)能不斷增大。故選項(xiàng)B、C、D正確。,BCD,例6.(05北京)兩塊金屬a、b平行放置,板間存在與勻強(qiáng)電場(chǎng)正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng),假設(shè)電場(chǎng)、磁場(chǎng)只存在于兩板間的空間區(qū)域.一束電子以一定的初速度v0從兩極板中間,沿垂直于電場(chǎng)、磁場(chǎng)的方向射入場(chǎng)中，無(wú)偏轉(zhuǎn)地通過(guò)場(chǎng)區(qū),如圖所示.已知板長(zhǎng)l=10cm,兩板間距d=3.0cm,兩板間電勢(shì)差U=150V,v0=2.0107m/s。求： （1）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?（2）若撤去磁場(chǎng),求電子穿過(guò)電場(chǎng)時(shí)偏離入射方向的距離，以及電子通過(guò)場(chǎng)區(qū)后動(dòng)能增加多少？ (電子所帶電荷量的大小與其質(zhì)量之比e/m=1.761011C/kg, 電子電荷量的大小e=1.601019C）,（2）設(shè)電子通過(guò)場(chǎng)區(qū)偏轉(zhuǎn)的距離為y1,解:（1）電子進(jìn)入正交的電磁場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則滿足,例7.在光滑水平面上有一質(zhì)量m=1.010-3kg，電量q=1.010-10C的帶正電小球，靜止在O點(diǎn)，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)，在該水平面內(nèi)建立直角坐標(biāo)系Oxy，如圖所示.現(xiàn)突然加一沿x軸正方向、場(chǎng)強(qiáng)大小為E=2.0106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使小球開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1.0s，所加電場(chǎng)突然變?yōu)檠貀軸正方向，場(chǎng)強(qiáng)大小仍為E=2.0106V/m的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)1.0s所加電場(chǎng)又突然變?yōu)榱硪粋€(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng).使小球在此電場(chǎng)作用下經(jīng)1.0s速度變?yōu)?.求速度為0時(shí)小球的位置.,解析:由牛頓定律可知小球的加速度 a=qE/m=0.20m/s2.,當(dāng)場(chǎng)強(qiáng)沿x軸正方向時(shí)，經(jīng)1.0s小球的速度大小為vx=at=0.201.0=0.20m/s（方向沿x軸方向）,小球沿x軸方向移動(dòng)的距離為x1=at2/2=0.10m.,在第2s內(nèi)，電場(chǎng)方向y軸正方向，x方向不再受力，所以第2s內(nèi)小球在x方向做勻速運(yùn)動(dòng)，在y方向做初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)（類似平拋運(yùn)動(dòng)）,沿y方向的距離:y=at2/2=0.10m. 沿x方向的距離:x2=vxt=0.21.0=0.20m. 第2s未在y方向分速度為: vy=at=0.201.0=0.20m/s 由上可知，此時(shí)小球運(yùn)動(dòng)方向與x軸成450角，要使小球速度變?yōu)?，則在第3s內(nèi)所加電場(chǎng)方向必須與此方向相反，即指向第三象限，與x軸成2250角. 在第3s內(nèi),設(shè)在電場(chǎng)作用下小球加速度的x分量和y方向分量分別為ax、ay,則ax=vx/t=0.2m/s2, ay=vy/t=0.20m/s2; 在第3s未，小球到達(dá)的位置坐標(biāo)為 x3=x1+x2+vxt-axt2/2=0.40m， y3=y+vyt-ayt2/2=0.20m.,4.綜合力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,例8.(03上海)質(zhì)量為m的飛機(jī)以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升,若飛機(jī)在此過(guò)程中水平速度保持不變,同時(shí)受到重力和豎直向上的恒定升力(該升力由其它力的合力提供,不含升力).今測(cè)得當(dāng)飛機(jī)在水平方向的位移為L(zhǎng)時(shí),它的上升高度為h.求:飛機(jī)受到的升力大小;從起飛到上升至h高度的過(guò)程中升力所做的功及在高度h處飛機(jī)的動(dòng)能.,解:(1)飛機(jī)水平速度不變L=v0t,y方向加速度恒定 h=at2,消去t即得,由牛頓第二定律得 Fmg+ma=,(2)升力做功W=Fh=mgh,在h處vt=at=,Ek=,例9.磁鏡是一種利用磁場(chǎng)對(duì)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行約束的一種裝置，其中磁感線的分布是兩端收縮，中間發(fā)散，如圖所示，試說(shuō)明當(dāng)帶電粒子從A處垂直紙面方向進(jìn)入磁鏡時(shí)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)情況.,帶電子粒子進(jìn)入磁場(chǎng)后受磁場(chǎng)力F，將它分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個(gè)分力Fx、Fy,Fx使粒子沿平行于中心軸線方向向中部加速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)y使粒子繞中心軸線做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)到磁鏡左端時(shí)，F(xiàn)x變?yōu)橄蛴?所以帶電粒子將在磁鏡中做螺旋式往復(fù)運(yùn)動(dòng),解析:這種磁場(chǎng)應(yīng)是以中心線為軸，將圖示平面旋轉(zhuǎn)而成的在空間分布的旋轉(zhuǎn)體，帶電粒子進(jìn)入磁鏡后應(yīng)從受力分析入手，將力和運(yùn)動(dòng)分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個(gè)方向考慮.,知識(shí)歸納,恒力作用下的曲線運(yùn)動(dòng),加速度恒定的勻變速運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線,平拋運(yùn)動(dòng) 類平拋運(yùn)動(dòng) 垂直正交恒力作用下的一般曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的分解與合成：分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的等效性、等時(shí)性和獨(dú)立性,能量觀點(diǎn),1.(05北京春季)如圖,一個(gè)盛水的容器底部有一小孔.靜止時(shí)用手指堵住小孔不讓它漏水,假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持平動(dòng),忽略空氣阻力,則 A容器自由下落時(shí)，小孔向下漏水 B將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，小孔不向下漏水 C將容器水平拋出,容器在運(yùn)動(dòng)中小孔向下漏水 D將容器斜向上拋出,容器在 運(yùn)動(dòng)中小孔不向下漏水,（ D ）,2(05天津)一帶電油滴在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖中虛線所示，電場(chǎng)方向豎直向下。若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，能量變化情況為 動(dòng)能減小 電勢(shì)能增加 動(dòng)能和電勢(shì)能之和減小 重力勢(shì)能和電勢(shì)能之和增加,(C),3.（04全國(guó)2）一水平放置的水管，距地面高h(yuǎn)l.8m，管內(nèi)橫截面積S2.0cm2。有水從管口處以不變的速度v2.0m/s源源不斷地沿水平方向射出，設(shè)出口處橫截面上各處水的速度都相同，并假設(shè)水流在空中不散開。取重力加速度g10ms2，不計(jì)空氣阻力。求水流穩(wěn)定后在空中有多少立方米的水。,解：以t表示水由噴口處到落地所用的時(shí)間,有,單位時(shí)間內(nèi)噴出的水量為QS v,空中水的總量應(yīng)為VQ t,由以上各式得,代入數(shù)值得V=2.4104m3,4.(04上海卷)滑雪者從A點(diǎn)由靜止沿斜面滑下，沿一平臺(tái)后水平飛離B點(diǎn)，地面上緊靠平臺(tái)有一個(gè)水平臺(tái)階，空間幾何尺度如圖所示，斜面、平臺(tái)與滑雪板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.假設(shè)滑雪者由斜面底端進(jìn)入平臺(tái)后立即沿水平方向運(yùn)動(dòng)，且速度大小不變.求： （1）滑雪者離開B點(diǎn)時(shí)的速度大??； （2）滑雪者從B點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)的水平距離s.,解（1）設(shè)滑雪者質(zhì)量為m，斜面與水平面夾角為，滑雪者滑行過(guò)程中克服摩擦力做功,由動(dòng)能定理,離開B點(diǎn)時(shí)的速度,（2）設(shè)滑雪者離開B點(diǎn)后落在臺(tái)階上,可解得,此時(shí)必須滿足,當(dāng),時(shí)，滑雪者直接落到地面上，,可解得,5. （05江蘇理綜）)如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖.繃緊的傳送帶始終保持3.0ms的恒定速率運(yùn)行，傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m.現(xiàn)有一行李包(可視為質(zhì)點(diǎn))由A端被傳送到B端，且傳送到B端時(shí)沒有被及時(shí)取下，行李包從B端水平拋出，不計(jì)空氣阻力，g取l0ms2 (1)若行李包從B端水平拋出的初速v3.0ms，求它在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和飛出的水平距離； (2)若行李包以v01.0ms的初 速?gòu)腁端向右滑行，包與傳送帶 間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.20，要使 它從B端飛出的水平距離等于(1) 中所求的水平距離，求傳送帶的 長(zhǎng)度L應(yīng)滿足的條件.,A,B,L,h,解析：,（1）設(shè)行李包在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，飛出的水平距 離為s，則h=gt2 , svt,代入數(shù)據(jù)得：t0.3s s0.9m,（2）設(shè)行李包的質(zhì)量為m，與傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度為a，則滑動(dòng)摩擦力F=mg=ma,代入數(shù)據(jù)得：a2.0m/s2,要使行李包從B端飛出的水平距離等于（1）中所求水平距離，行李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.0m/s,設(shè)行李被加速到時(shí)通過(guò)的距離為s0，則,代入數(shù)據(jù)得s02.0m,故傳送帶的長(zhǎng)度L應(yīng)滿足的條件為：L2.0m,7.（05上海）某滑板愛好者在離地h1.