（廣西專用）2020高考物理二輪復(fù)習(xí) 第3講 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)課件

第3講力與物體的曲線運(yùn)動(dòng),-2-,知識(shí)脈絡(luò)梳理,規(guī)律方法導(dǎo)引,-3-,知識(shí)脈絡(luò)梳理,規(guī)律方法導(dǎo)引,1.知識(shí)規(guī)律(1)解決運(yùn)動(dòng)合成問(wèn)題的四關(guān)鍵。明性質(zhì):明確合運(yùn)動(dòng)或分運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。定方向:確定運(yùn)動(dòng)是在哪兩個(gè)方向上的合成或分解。找已知:找出各方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。求結(jié)果:運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行求解。(2)豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩模型和兩點(diǎn)一過(guò)程。兩模型:繩模型和桿模型。兩點(diǎn)一過(guò)程:“兩點(diǎn)”指最高點(diǎn)和最低點(diǎn),可列牛頓第二定律方程;“一過(guò)程”指從最高點(diǎn)到最低點(diǎn),用動(dòng)能定理求解。2.思想方法(1)物理思想:分解思想、臨界值思想。(2)物理方法:假設(shè)法、合成法、正交分解法。,-4-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,運(yùn)動(dòng)的合成與分解常以選擇題的形式考查矢量的合成與分解。例1(多選)如圖甲所示,在雜技表演中,猴子沿豎直桿向上運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖乙所示,人頂桿沿水平地面運(yùn)動(dòng)的x-t圖像如圖丙所示。若以地面為參考系,下列說(shuō)法正確的是()a.猴子的運(yùn)動(dòng)軌跡為直線b.猴子在2s內(nèi)做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)c.t=0時(shí)猴子的速度大小為8m/sd.t=2s時(shí)猴子的加速度大小為4m/s2,bd,-5-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,思維導(dǎo)引,-6-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,解析:由題圖乙、丙看出,猴子在豎直方向做初速度vy=8m/s、加速度a=-4m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng),人在水平方向做速度vx=4m/s的,方向與合外力方向不在同一條直線上,故猴子做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)b正確,a、c均錯(cuò)誤;由題圖乙、丙可得,t=2s時(shí),ay=-4m/s2,ax=0,則合加速度大小a合=4m/s2,故選項(xiàng)d正確。,-7-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,規(guī)律方法分析運(yùn)動(dòng)合成與分解的一般思路,-8-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,拓展訓(xùn)練1如圖所示,帆板在海面上以速度v朝正西方向運(yùn)動(dòng),帆船以速度v朝正北方向航行,以帆板為參考系(),a.帆船朝正東方向航行,速度大小為vb.帆船朝正西方向航行,速度大小為v,d,-9-,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)三,解析:在南北方向上,帆板靜止,所以在此方向上帆船相對(duì)于帆板向北以速度v運(yùn)動(dòng);在東西方向上,帆船靜止,帆板向西以速度v運(yùn)動(dòng),所以在此方向上帆船相對(duì)于帆板向東以速度v運(yùn)動(dòng);以帆板為參考,項(xiàng)d正確,選項(xiàng)a、b、c錯(cuò)誤。,-10-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,平拋(類平拋)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律常考查平拋運(yùn)動(dòng)的速度和位移的合成與分解。例2如圖所示,ab為半圓環(huán)acb的水平直徑,c為環(huán)上的最低點(diǎn),環(huán)半徑為r。一個(gè)小球從a點(diǎn)以速度v0水平拋出,不計(jì)空氣阻力,則下列判斷正確的是()a.v0越大,小球落在圓環(huán)上所經(jīng)歷的時(shí)間越長(zhǎng)b.即使v0取值不同,小球掉到環(huán)上時(shí)的速度方向和水平方向之間的夾角也相同c.若v0取值適當(dāng),可以使小球垂直撞擊半圓環(huán)d.無(wú)論v0取何值,小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán),d,-11-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,思維導(dǎo)引,-12-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,解析:小球落在環(huán)上的最低點(diǎn)c時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間最長(zhǎng),所以選項(xiàng)a錯(cuò)誤。v0取值不同,小球落到環(huán)上時(shí)的速度方向和水平方向之間的夾角不相同,選項(xiàng)b錯(cuò)誤。要使小球垂直撞擊半圓環(huán),設(shè)小球落點(diǎn)與圓心的連線與水平方向夾角為,根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律,v0t=r(1+cos),b點(diǎn),這是不可能的,所以選項(xiàng)d正確,c錯(cuò)誤。,-13-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)一,命題熱點(diǎn)二,拓展訓(xùn)練2(2018全國(guó)卷)在一斜面頂端,將甲、乙兩個(gè)小球分別以v和的速度沿同一方向水平拋出,兩球都落在該斜面上。甲球落至斜面時(shí)的速率是乙球落至斜面時(shí)速率的()a.2倍b.4倍c.6倍d.8倍,a,解析:設(shè)斜面傾角為,小球從斜面上水平拋出又落到斜面上,對(duì)于,-14-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題常考查向心力的來(lái)源,勻速圓周運(yùn)動(dòng)的公式及其運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性和周期性。例3如圖所示,aob是游樂(lè)場(chǎng)中的滑道模型,它位于豎直平面內(nèi),由兩個(gè)半徑都是r的圓周連接而成,它們的圓心o1、o2與兩圓弧的連接點(diǎn)o在同一豎直線上。o2b沿水池的水面,o2和b兩點(diǎn)位于同一水平面上。一個(gè)質(zhì)量為m的小滑塊可由弧ao的任意位置從靜止開(kāi)始滑下,不計(jì)一切摩擦。,-15-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,(1)假設(shè)小滑塊由a點(diǎn)靜止下滑,求小滑塊滑到o點(diǎn)時(shí)對(duì)o點(diǎn)的壓力。(2)若小滑塊能在o點(diǎn)脫離滑道,其落水點(diǎn)到o2的距離如何?(3)若小滑塊從開(kāi)始下滑到脫離滑道過(guò)程中,在兩個(gè)圓弧上滑過(guò)的弧長(zhǎng)相等,則小滑塊開(kāi)始下滑時(shí)應(yīng)在圓弧ao上的何處(用該處到o1點(diǎn)的連線與豎直線的夾角的三角函數(shù)值表示)?思維導(dǎo)引,-16-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,答案:(1)3mg,方向豎直向下,解析:(1)小滑塊由a點(diǎn)滑到o點(diǎn)過(guò)程,解得fo=3mg由牛頓第三定律得小滑塊對(duì)o點(diǎn)的壓力大小為3mg,方向豎直向下。,-17-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,(2)從a點(diǎn)下滑的滑塊到o點(diǎn)的速度為,-18-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,(3)如圖所示,設(shè)小滑塊出發(fā)點(diǎn)為p1,離開(kāi)點(diǎn)為p2,由題意要求o1p1、o2p2與豎直方向的夾角相等,設(shè)為,若離開(kāi)滑道時(shí)的速度為v,解得cos=0.8。,-19-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,規(guī)律方法1.解決圓周運(yùn)動(dòng)的一般步驟(1)首先明確研究對(duì)象。(2)確定軌道所在的平面、圓心的位置、半徑。(3)在特定位置對(duì)其受力分析,明確向心力的來(lái)源。(4)結(jié)合牛頓第二定律和向心力表達(dá)式列方程。(5)根據(jù)題意寫(xiě)出其他輔助方程。(6)聯(lián)立方程求解。,-20-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,2.豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)在高考中常有輕繩、輕桿兩種基本模型,這兩種模型最高點(diǎn)的具體處理方法如下表所示,-21-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,拓展訓(xùn)練3(多選)(2019黑龍江大慶模擬)如圖甲所示,輕桿一端固定在o點(diǎn),另一端固定一小球,現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng)。小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),桿與小球間彈力大小為f,小球在最高點(diǎn)的速度大小為v,其f-v2圖像如圖乙所示。則(),c.v2=c時(shí),小球?qū)U的彈力方向向上d.v2=2b時(shí),小球受到的彈力與重力大小相等,acd,-22-,命題熱點(diǎn)三,命題熱點(diǎn)二,命題熱點(diǎn)一,力方向向上;當(dāng)v2b時(shí),桿對(duì)小球彈力方向向下;所以當(dāng)v2=c時(shí),桿對(duì)小球彈力方向向下,故小球?qū)U的彈力方向向上,c正確。若v2=2b,則f+mg=m,解得f=a=mg,故d正確。,-23-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,1.一只小船渡河,運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。水流速度各處相同且恒定不變,方向平行于岸邊;小船相對(duì)于靜水分別做勻加速、勻減速、勻速直線運(yùn)動(dòng),船相對(duì)于靜水的初速度大小均相同,方向垂直于岸邊,且船在渡河過(guò)程中船頭方向始終不變。由此可以確定船()a.沿ad軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí),船相對(duì)于靜水做勻減速直線運(yùn)動(dòng)b.沿三條不同路徑渡河的時(shí)間相同c.沿ab軌跡渡河所用的時(shí)間最短d.沿ac軌跡船到達(dá)對(duì)岸的速度最小,a,-24-,1,2,3,4,5,2.(多選)(2019全國(guó)卷)如圖甲,在跳臺(tái)滑雪比賽中,運(yùn)動(dòng)員在空中滑翔時(shí)身體的姿態(tài)會(huì)影響其下落的速度和滑翔的距離。某運(yùn)動(dòng)員先后兩次從同一跳臺(tái)起跳,每次都從離開(kāi)跳臺(tái)開(kāi)始計(jì)時(shí),用v表示他在豎直方向的速度,其v-t圖像如圖乙所示,t1和t2是他落在傾斜雪道上的時(shí)刻。則(),怎樣得高分,bd,-25-,1,2,3,4,5,a.第二次滑翔過(guò)程中在豎直方向上的位移比第一次的小b.第二次滑翔過(guò)程中在水平方向上的位移比第一次的大c.第二次滑翔過(guò)程中在豎直方向上的平均加速度比第一次的大d.豎直方向速度大小為v1時(shí),第二次滑翔在豎直方向上所受阻力比第一次的大,怎樣得高分,-26-,1,2,3,4,5,3.(2018湖北孝感模擬)質(zhì)量為m的小球由輕繩a和b分別系于一輕質(zhì)細(xì)桿的a點(diǎn)和b點(diǎn),如圖所示。當(dāng)輕桿繞軸ab以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),繩a與水平方向成角,繩b在水平方向且長(zhǎng)為l,小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),則下列說(shuō)法正確的是()a.a繩的拉力隨角速度的增大而增大,c.只要a、b繩夾角不變,小球的質(zhì)量不變,a繩上拉力一定不變d.若b繩突然被剪斷,則a繩的彈力一定發(fā)生變化,怎樣得高分,c,-27-,1,2,3,4,5,力加速度g大小取10m/s2。(1)一小環(huán)套在軌道上從a點(diǎn)由靜止滑下,當(dāng)其在bc段軌道運(yùn)動(dòng)時(shí),與軌道之間無(wú)相互作用力,求圓弧軌道的半徑。(2)若環(huán)從b點(diǎn)由靜止因微小擾動(dòng)而開(kāi)始滑下,求環(huán)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度的水平分量的大小。,怎樣得高分,-28-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,解析:(1)小環(huán)在bc段與軌道無(wú)相互作用,小環(huán)在該段以某一初速度v0做平拋運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡與軌道相同。由平拋運(yùn)動(dòng)公式有x=v0t,聯(lián)立式,并代入題給條件得r=0.25m。,-29-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(2)環(huán)由b處?kù)o止下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒,設(shè)環(huán)下滑至c點(diǎn)的速度大小為v,有,環(huán)在c點(diǎn)速度的水平分量為vx=vcos式中,為環(huán)在c點(diǎn)速度的方向與水平方向的夾角,由題意知,環(huán)在c點(diǎn)速度的方向和(1)中環(huán)在c點(diǎn)速度的方向相同;而做平拋運(yùn)動(dòng)的環(huán)的,-30-,1,2,3,4,5,b,轉(zhuǎn)動(dòng)軸互相平行且在同一水平面內(nèi),軸心間的距離為s=3.2m,兩圓柱體a和b均被電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)以6rad/s的角速度同方向轉(zhuǎn)動(dòng),質(zhì)量均勻分布的長(zhǎng)木板無(wú)初速度地水平放置在a和b上,其重心恰好在b的上方。從木板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)計(jì)時(shí),圓柱體轉(zhuǎn)動(dòng)兩周,木板恰好不受摩擦力的作用,且仍沿水平方向運(yùn)動(dòng)。設(shè)木板與兩圓柱體間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,重力加速度g取10m/s2,取3。求:(1)圓柱體邊緣上某點(diǎn)的向心加速度;(2)圓柱體a、b與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù);(3)從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到重心恰在a的上方所需的時(shí)間。,怎樣得高分,-31-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,答案:(1)12m/s2(2)0.1(3)2.6s解析:(1)根據(jù)向心加速度的公式可知a輪=2r=12m/s2。(2)木板的速度等于圓柱體輪緣的線速度時(shí),木板不受摩擦力,則v=r=2m/s,-32-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(3)設(shè)木板在兩圓柱體間加速過(guò)程所通過(guò)的位移為s1,則v2=2as1,因s1s,所以木板在兩圓柱體間的運(yùn)動(dòng)先是做勻加速直線運(yùn)動(dòng),后做勻速直線運(yùn)動(dòng)。可見(jiàn),從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到重心恰在a的上方所需的時(shí)間應(yīng)是兩部分之和。,-33-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)綜合問(wèn)題【典例示范】下圖為某游樂(lè)場(chǎng)內(nèi)水上滑梯軌道示意圖,整個(gè)軌道在同一豎直平面內(nèi),表面粗糙的ab段軌道與光滑圓弧軌道bc在b點(diǎn)水平相切。點(diǎn)a距水面的高度為h,圓弧軌道bc的半徑為r,圓心o恰在水面。一質(zhì)量為m的游客(視為質(zhì)點(diǎn))可從軌道ab的任意位置滑下,不計(jì)空氣阻力。,-34-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,(1)若游客從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑下,到b點(diǎn)時(shí)沿切線方向滑離軌道落在水面d點(diǎn),od=2r,求游客滑到b點(diǎn)時(shí)的速度vb大小及運(yùn)動(dòng)過(guò)程軌道摩擦力對(duì)其所做的功wf。(2)若游客從ab段某處滑下,恰好停在b點(diǎn),又因受到微小擾動(dòng),繼續(xù)沿圓弧軌道滑到p點(diǎn)后滑離軌道,求p點(diǎn)離水面的高度h。(提示:在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中任一點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)所受的向心力與其速率的關(guān)系為,-35-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,思維流程,-36-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,-37-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,以題說(shuō)法本題考查學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。解決此類問(wèn)題應(yīng)特別注意:(1)平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)速度。(2)圓周運(yùn)動(dòng)中向心力與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的關(guān)聯(lián)。(3)動(dòng)能定理的靈活應(yīng)用。,-38-,1,2,3,4,5,怎樣得高分,針對(duì)訓(xùn)練如圖所示,一小物塊自平臺(tái)上以速度v0水平拋出,剛好落在鄰近一傾角為=53的粗糙斜面ab頂端,并恰好沿該斜面下滑,已知斜面頂端與平臺(tái)