江蘇省高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題1第3講拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng).doc

第3講拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng) (解讀命題角度)例1(2012汕頭模擬)如圖131所示，吊車以v1速度沿水平直線勻速行駛，同時(shí)以v2速度收攏繩索提升物體時(shí)，下列表述正確的是()圖131a物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v1v2b物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為c物體相對(duì)地面做曲線運(yùn)動(dòng)d繩索保持豎直狀態(tài)思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)明確物體被提升過程中同時(shí)參與了哪兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。(2)物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件。解析物體在水平方向隨吊車以速度v1勻速運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，在豎直方向上以速度v2勻速上升，故物體的實(shí)際速度v，大小、方向均恒定，故物體相對(duì)地面做直線運(yùn)動(dòng)，因物體的加速度為零，繩的拉力與物體的重力等大反向，繩索保持豎直狀態(tài)，綜上所述，可知a、c錯(cuò)誤，b、d正確。答案bd (掌握類題通法)一、基礎(chǔ)知識(shí)要記牢1合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等時(shí)性各分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間與合運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等獨(dú)立性一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行不受其他分運(yùn)動(dòng)的影響等效性各個(gè)分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來與合運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有完全相同的效果說明合運(yùn)動(dòng)是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)2物體做曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)f合與v不在同一直線上。(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)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受的合力總是指向曲線的凹側(cè)。二、方法技巧要用好1解決運(yùn)動(dòng)合成和分解的一般思路(1)明確合運(yùn)動(dòng)或分運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。(2)明確是在哪兩個(gè)方向上的合成或分解。(3)找出各個(gè)方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。(4)運(yùn)用力與速度的關(guān)系或矢量的運(yùn)算法則進(jìn)行分析求解。2小船過河的兩類問題的分析方法(1)要求最短時(shí)間過河，則船頭必須垂直指向?qū)Π?，不論船速與水流速度的關(guān)系如何。 (2)要求過河的位移最短，則要區(qū)分兩種情況：當(dāng)船在靜水中的速度v1大于水流速度v2時(shí)，最短過河位移為河寬d，如圖132所示，船頭指向上游與河岸的夾角arccos 。圖132當(dāng)船在靜水中的速度v1小于水流速度v2時(shí)，過河的最短位移為x，如圖133所示，船頭指向上游與河岸的夾角為arccos ，最短位移xd。 圖133三、易錯(cuò)易混要明了(1)兩互成角度的直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)。(2)小船渡河的最短位移不一定是河寬，小船以最短時(shí)間渡河時(shí)，位移不是最小。 (解讀命題角度)例2(2012新課標(biāo)全國卷)如圖134所示，x軸在水平地面內(nèi)，y軸沿豎直方向。圖中畫出了從y軸上沿x軸正向拋出的三個(gè)小球a、b和c的運(yùn)動(dòng)軌跡，其中b和c是從同一點(diǎn)拋出的。不計(jì)空氣阻力，則() 圖134aa的飛行時(shí)間比b的長bb和c的飛行時(shí)間相同ca的水平速度比b的小db的初速度比c的大思路點(diǎn)撥(1)由運(yùn)動(dòng)軌跡圖象明確三球平拋起點(diǎn)高度大小關(guān)系和水平位移大小關(guān)系。(2)小球平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間的決定因素。(3)小球的初速度與哪些因素有關(guān)。解析平拋運(yùn)動(dòng)在豎直方向上的分運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng)，由hgt2可知，飛行時(shí)間由高度決定，hbhcha，故b與c的飛行時(shí)間相同，均大于a的飛行時(shí)間，a錯(cuò)，b對(duì)；由題圖可知a、b的水平位移滿足xaxb，由于飛行時(shí)間tbta，根據(jù)xv0t得v0av0b，c錯(cuò)；同理可得v0bv0c，d對(duì)。答案bd (掌握類題通法)一、基礎(chǔ)知識(shí)要記牢1平拋運(yùn)動(dòng)以一定的初速度將物體水平拋出，在只受重力的情況下，物體所做的運(yùn)動(dòng)。(1)位移關(guān)系(2)速度關(guān)系2類平拋運(yùn)動(dòng)以一定的初速度將物體水平拋出，如果物體受的合力恒定且與初速度方向垂直，則物體做類平拋運(yùn)動(dòng)。類平拋運(yùn)動(dòng)的加速度方向不一定豎直向下，大小也不一定等于g。3兩個(gè)重要結(jié)論(1)設(shè)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻、任意位置處的瞬時(shí)速度與水平方向的夾角為，位移與水平方向的夾角為，則有tan 2tan 。如圖135甲所示。圖135(2)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)。如圖135乙所示。二、方法技巧要用好(1)處理平拋運(yùn)動(dòng)(或類平拋運(yùn)動(dòng))時(shí)，一般將運(yùn)動(dòng)沿初速度方向和垂直于初速度方向進(jìn)行分解，先按分運(yùn)動(dòng)規(guī)律列式，再用運(yùn)動(dòng)的合成求合運(yùn)動(dòng)。(2)對(duì)于在斜面上平拋又落到斜面上的問題，其豎直位移與水平位移之比等于斜面傾角的正切值。(3)若平拋的物體垂直打在斜面上，則物體打在斜面上瞬間，其水平速度與豎直速度之比等于斜面傾角的正切值。三、易錯(cuò)易混要明了做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，其位移方向與速度方向一定不同。 (解讀命題角度)例3如圖136所示，豎直平面內(nèi)有一圓弧形光滑軌道，圓弧半徑為r。ad為水平面，a端與圓心o等高，b點(diǎn)在圓心的正上方，一個(gè)質(zhì)量為m的小球，自a點(diǎn)以豎直向下的初速度進(jìn)入圓弧軌道，經(jīng)過圓弧上的b點(diǎn)飛出后落到c點(diǎn)。已知acr，重力加速度為g。求： 圖136(1)小球通過b點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大?。?2)小球在a點(diǎn)的初速度大??；(3)若圓弧軌道不光滑，小球在a點(diǎn)仍以相同的初速度進(jìn)入圓弧軌道，恰能通過b點(diǎn)，則小球在運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力做了多少功？解析(1)由b到c小球做平拋運(yùn)動(dòng)rgt2svbt在b點(diǎn)由牛頓第二定律得fmgm解得fmg由牛頓第三定律，小球?qū)壍赖膲毫閙g (2)小球由a點(diǎn)到b點(diǎn)，機(jī)械能守恒mvmvmgr由以上解得va2(3)小球恰能通過最高點(diǎn)b時(shí)有mgm從a點(diǎn)到b點(diǎn)，由動(dòng)能定理得mgrwmv2mv由以上式子解得wtmgr答案(1)mg(2)2(3)mgr (掌握類題通法)一、基礎(chǔ)知識(shí)要記牢1描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量線速度v、角速度、周期t、頻率f、轉(zhuǎn)速n它們間的關(guān)系為：v，vr，nf2注意兩個(gè)問題(1)凡是直接用皮帶傳動(dòng)(包括鏈條傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng))的兩個(gè)輪子，兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等；(2)凡是同一個(gè)輪軸上(或各個(gè)輪都繞同一根軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))各點(diǎn)角速度相等。3圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中合力提供向心力，在非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，沿半徑方向的合外力提供向心力。二、方法技巧要用好1解決圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的一般步驟(1)首先要明確研究對(duì)象；(2)對(duì)其受力分析明確向心力的來源；(3)確定其運(yùn)動(dòng)軌道所在的平面、圓心的位置以及半徑；(4)將牛頓第二定律應(yīng)用于圓周運(yùn)動(dòng)，得到圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)方程，有以下各種情況，fmmr2mvmr42mrf2。解題時(shí)應(yīng)根據(jù)已知條件進(jìn)行選擇。2豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩種臨界問題的比較最高點(diǎn)無支撐最高點(diǎn)有支撐實(shí)例球與繩連接、水流星、翻滾過山車球與桿連接、球過豎直的圓形管道，套在圓環(huán)上的物體等圖示在最高點(diǎn)受力重力，彈力f彈向下或等于零mgf彈m重力，彈力f彈向下、向上或等于零mgf彈m恰好過最高點(diǎn)f彈0，mgm，v，即在最高點(diǎn)速度不能為零v0，mgf彈在最高點(diǎn)速度可為零三、易錯(cuò)易混要明了(1)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其向心力一定由沿半徑指向圓心的合外力提供，與切向合力無關(guān)。(2)對(duì)于豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，要注意區(qū)別“繩模型”和“桿模型”，兩種模型在最高點(diǎn)的臨界條件不同。課堂針對(duì)考點(diǎn)強(qiáng)化訓(xùn)練1(2012黃岡期末)下列圖137中實(shí)線為河岸，河水的流動(dòng)方向如圖中v的箭頭所示，虛線為小船從河岸m駛向?qū)Π秐的實(shí)際航線。則其中可能正確的是()圖137解析：選ab當(dāng)船頭垂直于河岸和船頭斜向下游時(shí)，船的實(shí)際速度方向應(yīng)斜向下游，故c、d均錯(cuò)誤，a正確；當(dāng)船頭斜向上游時(shí)，船的實(shí)際速度有可能垂直于河岸，故b正確。2(2012江蘇高考)如圖138所示，相距l(xiāng)的兩小球a、b位于同一高度h(l、h均為定值)。將a向b水平拋出的同時(shí)，b自由下落。a、b與地面碰撞前后，水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反。不計(jì)空氣阻力及小球與地面碰撞的時(shí)間，則() aa、b在第一次落地前能否相碰，取決于a的初速度圖138ba、b在第一次落地前若不碰，此后就不會(huì)相碰ca、b不可能運(yùn)動(dòng)到最高處相碰da、b一定能相碰解析：選ada、b兩球在第一次落地前豎直方向均做自由落體運(yùn)動(dòng)，若在落地時(shí)相遇，此時(shí)a球水平拋出的初速度v0，hgt2，則v0l，只要a的水平初速度大于v0，a、b兩球就可在第一次落地前相碰，a正確；若a、b在第一次落地前不能碰撞，則落地反彈后的過程中，由于a向右的水平速度保持不變，所以當(dāng)a的水平位移為l時(shí)，即在t時(shí)，a、b一定相碰，在t時(shí)，a、b可能在最高點(diǎn)，也可能在豎直高度h中的任何位置，所以b錯(cuò)誤，c錯(cuò)誤，d正確。3(2012上海期末)如圖139所示，傾角30的斜面連接水平面，在水平面上安裝半徑為r的半圓豎直擋板，質(zhì)量m的小球從斜面上高為r/2處靜止釋放，到達(dá)水平面恰能貼著擋板內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)。不計(jì)小球體積，不計(jì)摩擦和機(jī)械能損失。則小球沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)擋板的力是()圖139a0.5mgbmgc1.5mg d2mg解析：選b質(zhì)量m的小球從斜面上高為r/2處靜止釋放，由機(jī)械能守恒定律可得，到達(dá)水平面時(shí)速度的二次方v2gr，小球在擋板彈力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，fmv2/r，由牛頓第三定律，小球沿?fù)醢暹\(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)擋板的力ff，聯(lián)立解得fmg，選項(xiàng)b正確。4.如圖1310所示，長為l的輕桿一端固定質(zhì)量為m的小球，另一端有固定轉(zhuǎn)軸o?，F(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。p為圓周軌道的最高點(diǎn)。若小球通過圓周軌道最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為 ， 圖1310則以下判斷正確的是() a小球不能到達(dá)p點(diǎn)b小球到達(dá)p點(diǎn)時(shí)的速度小于c小球能到達(dá)p點(diǎn)，但在p點(diǎn)不會(huì)受到輕桿的彈力d小球能到達(dá)p點(diǎn)，且在p點(diǎn)受到輕桿向下的彈力解析：選b根據(jù)機(jī)械能守恒定律2mglmv2mv，可求出小球在p點(diǎn)的速度為，故b正確，a錯(cuò)誤。小球在p點(diǎn)所需要的向心力fmg，故小球在p點(diǎn)受到輕桿向上的彈力，故c、d均錯(cuò)誤。5(2012福建高考)如圖1311所示，置于圓形水平轉(zhuǎn)臺(tái)邊緣的小物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)加速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，物塊恰好滑離轉(zhuǎn)臺(tái)開始做平拋運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)測得轉(zhuǎn)臺(tái)半徑r0.5 m，離水平地面的高度h0.8 m，物塊平拋落地過程水平位移的大小x0.4 m。設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取重力加速度g10 m/s2。求：圖1311(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)的初速度大小v0；(2)物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)。解析：(1)物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，在豎直方向上有hgt2在水平方向上有xv0t由式解得v0x1 m/s(2)物塊離開轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)，最大靜摩擦力提供向心力，有ffmmffmfnmg由式解得，0.2答案：(1)1 m/s(2)0.2課下針對(duì)高考押題訓(xùn)練一、單項(xiàng)選擇題1.如圖1所示，在不計(jì)滑輪摩擦和繩子質(zhì)量的條件下，當(dāng)小車勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體a的受力情況是() a繩的拉力大于a的重力圖1b繩的拉力等于a的重力c繩的拉力小于a的重力d拉力先大于重力，后變?yōu)樾∮谥亓馕觯哼xa小車水平向右的速度(也就是繩子末端的運(yùn)動(dòng)速度)為合速度，它的兩個(gè)分速度v1、v2如圖所示，其中v2就是拉動(dòng)繩子的速度，它等于a上升的速度。由圖得，vav2vcos 。小車勻速向右運(yùn)動(dòng)過程中，逐漸變小，可知va逐漸變大，故a做加速運(yùn)動(dòng)，由a的受力及牛頓第二定律可知繩的拉力大于a的重力，故選項(xiàng)a正確。2.(2011安徽高考)一般的曲線運(yùn)動(dòng)可以分成很多小段，每小段都可以看成圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來代替。如圖2甲所示，曲線上a點(diǎn)的曲率圓定義為：通過a點(diǎn)和曲線上緊鄰a點(diǎn)兩側(cè)的兩點(diǎn)作一圓，在極限情況下，這個(gè)圓就叫做a點(diǎn)的曲率圓，其半徑叫做a點(diǎn)的曲率半徑?，F(xiàn)將一物體沿與水平面成角的方向以速度v0拋出，如圖乙所示。則在其軌跡最高點(diǎn)p處的曲率半徑是() 圖2a.b.c. d.解析：選c根據(jù)運(yùn)動(dòng)的分解，物體在最高點(diǎn)的速度等于水平分速度，即為v0cos ，在最高點(diǎn)看成是向心力為重力的圓周運(yùn)動(dòng)的一部分，則mgm，c項(xiàng)正確。3(2012濟(jì)寧模擬)一探照燈照射在云層底面上，云層底面是與地面平行的平面，如圖3所示，云層底面距地面高h(yuǎn)，探照燈以角速度在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)光束轉(zhuǎn)到與豎直方向夾角為時(shí)，云層底面上光點(diǎn)的移動(dòng)速度是() ah b. 圖3c. dhtan 解析：選c當(dāng)光束轉(zhuǎn)到與豎直方向夾角為時(shí)，云層底面上光點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度為。設(shè)云層底面上光點(diǎn)的移動(dòng)速度為v，則有vcos ，解得云層底面上光點(diǎn)的移動(dòng)速度v，選項(xiàng)c正確。4(2012孝感一模)如圖4所示，一長為l的木板，傾斜放置，傾角為45，今有一彈性小球，自與木板上端等高的某處自由釋放，小球落到木板上反彈時(shí)，速度大小不變，碰撞前后，速度方向與木板夾角相等，欲使小球恰好落到木板下端，則小球釋放點(diǎn)距木板上端的水平距離為() a.l b.l圖4c.l d.l解析：選d設(shè)小球釋放點(diǎn)距木板上端的水平距離為h，由幾何關(guān)系可知，45，所以下落高度為h，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，末速度v，也就是平拋運(yùn)動(dòng)的初速度，設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移和豎直位移分別為x和y，因45，所以xy，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律xvt，ygt2，聯(lián)立解得x4h，由題意可知4hhl，解得hl，所以選項(xiàng)d正確。5.(2012上海高考)如圖5所示，斜面上a、b、c三點(diǎn)等距，小球從a點(diǎn)正上方o點(diǎn)拋出，做初速為v0的平拋運(yùn)動(dòng)，恰落在b點(diǎn)。若小球初速變?yōu)関，其落點(diǎn)位于c，則() av0v2v0 bv2v0c2v0v3v0 圖5解析：選a以o點(diǎn)為原點(diǎn)，v0方向?yàn)閤軸，豎直向下為y軸建立平面直角坐標(biāo)系，則有xc2xb，ycyb，由xbv0tb，xcvtc和tctb，可知，v0v2v0，故a正確。二、多項(xiàng)選擇題6.如圖6所示，靠摩擦傳動(dòng)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的大、小兩輪接觸面互不打滑，大輪半徑是小輪半徑的2倍，a、b分別為大、小輪邊緣上的點(diǎn)，c為大輪上一條半徑的中點(diǎn)，則() a兩輪邊緣轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度相等圖6b小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度是大輪的2倍c質(zhì)點(diǎn)加速度aa2abd質(zhì)點(diǎn)加速度ab2ac解析：選ab兩輪不打滑，邊緣質(zhì)點(diǎn)線速度大小相等，vavb，而ra2rb，故ab，a、b正確；由a得，c錯(cuò)誤；由a2r，得2，則4，d錯(cuò)誤。7.如圖7所示，滑雪者從山上m處以水平速度飛出，經(jīng)t0時(shí)間落在斜坡的n處時(shí)速度方向剛好沿斜坡向下，接著從n點(diǎn)沿直線自由滑下， 圖7又經(jīng)t0時(shí)間到達(dá)坡底的p處。斜坡與水平面夾角為30，不計(jì)摩擦阻力和空氣阻力，則從m點(diǎn)到p點(diǎn)的過程中水平、豎直兩方向的分速度vx、vy隨時(shí)間變化的圖象是() 圖8解析：選bd在由m點(diǎn)到n點(diǎn)過程中，滑雪者做平拋運(yùn)動(dòng)，水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑雪者到達(dá)斜坡的n點(diǎn)時(shí)，沿斜坡開始做勻加速運(yùn)動(dòng)，可將沿斜坡向下的加速度分解為水平方向的加速度和豎直方向的加速度，則滑雪者在這兩個(gè)方向上均做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。8(2012上海高考)圖9a為測量分子速率分布的裝置示意圖。圓筒繞其中心勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，側(cè)面開有狹縫n，內(nèi)側(cè)貼有記錄薄膜，m為正對(duì)狹縫的位置。從原子爐r中射出的銀原子蒸汽穿過屏上的s縫后進(jìn)入狹縫n，在圓筒轉(zhuǎn)動(dòng)半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)相繼到達(dá)并沉積在薄膜上。展開的薄膜如圖9b所示，np、pq間距相等。則()圖9a到達(dá)m附近的銀原子速率較大b到達(dá)q附近的銀原子速率較大c位于pq區(qū)間的分子百分率大于位于np區(qū)間的分子百分率d位于pq區(qū)間的分子百分率小于位于np區(qū)間的分子百分率解析：選ac進(jìn)入圓筒后銀原子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，打到圓筒上越靠近m點(diǎn)的位置，用時(shí)越短，速度越快，越靠近n點(diǎn)的位置用時(shí)越長，速度越慢，因此a正確b不對(duì)，從圖案上看，打到pq間的原子數(shù)多于打到np間的原子數(shù)，因此c正確而d不對(duì)。三、非選擇題9.如圖10所示，邊長為l的正方形abcd中有豎直向上的勻強(qiáng)電場，一個(gè)不計(jì)重力的帶電粒子，質(zhì)量為m，電荷量為q，以初速度v0從a點(diǎn)沿ad方向射入，正好從cd的中點(diǎn)射出，而且射出時(shí)速度方向與cd成30的夾角。(1)該帶電粒子帶什么電？ 圖10(2)該電場的電場強(qiáng)度e為多少？解析：(1)根據(jù)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體受的合力總是指向曲線凹的一側(cè)，故帶電粒子受到的電場力豎直向下，帶電粒子所受電場力方向與電場