專題4曲線運(yùn)動(dòng)

1、目 錄 Contents考情精解讀考點(diǎn)1考點(diǎn)2考點(diǎn)3A.知識(shí)全通關(guān)B.題型全突破考法1考法2考法3考點(diǎn)4考法4C.能力大提升模型1模型2模型3模型4考法5考法6考情精解讀考綱解讀命題趨勢(shì)命題規(guī)律考情精解讀1 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)體系構(gòu)建考試大綱123運(yùn)動(dòng)的合成與分解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力拋體運(yùn)動(dòng)45勻速圓周運(yùn)動(dòng)、角速度、線速度、向心加速度 離心現(xiàn)象考綱解讀命題規(guī)律考情精解讀2命題趨勢(shì)知識(shí)體系構(gòu)建近三年同類題型高考實(shí)況考點(diǎn)2016全國(guó)2015全國(guó)2014全國(guó)自主命題地區(qū)拋體運(yùn)動(dòng)【75%】全國(guó)25,18分全國(guó)18,6分全國(guó)15,6分2016江蘇,2,3分2016浙江,23,16分2015上海,

2、16,3分2015浙江,17,6分2014江蘇,6,4分圓周運(yùn)動(dòng)【80%】全國(guó)20,6分全國(guó)14,6分全國(guó)19,6分全國(guó)20,6分 全國(guó)17,6分2016海南,3,3分2015北京,17,6分2015江蘇,15,16分2014上海,13,3分 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考綱解讀命題規(guī)律考情精解讀3繼續(xù)學(xué)習(xí)1.熱點(diǎn)預(yù)測(cè)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其研究方法、圓周運(yùn)動(dòng)的角速度、線速度和向心加速度仍然是高考的熱點(diǎn).考查題型以選擇題為主,分值為6分;也有少部分計(jì)算題,分值為12分左右.2.趨勢(shì)分析本專題與其他專題(如牛頓運(yùn)動(dòng)定律、機(jī)械能、天體運(yùn)動(dòng)、電場(chǎng)和磁場(chǎng))相結(jié)合考查的可能性很大,與實(shí)際應(yīng)用和生產(chǎn)生活、科技相聯(lián)系的命

3、題趨勢(shì)較強(qiáng).命題趨勢(shì)知識(shí)體系構(gòu)建 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考綱解讀命題規(guī)律考情精解讀4命題趨勢(shì)知識(shí)體系構(gòu)建返回目錄 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)知識(shí)全通關(guān)考點(diǎn)全通關(guān)1繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)一、 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件與軌跡分析 曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)曲線運(yùn)動(dòng)的條件內(nèi)容物體在某一點(diǎn)的速度沿曲線上該點(diǎn)的切線方向物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上深入理解1.速度方向時(shí)刻在變化,所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)2.速度大小可以不變,相應(yīng)的動(dòng)能就不變,如勻速圓周運(yùn)動(dòng)3.加速度可以是不變的,即物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng)4.加速度可以是變化的,即物體做非勻變速曲線運(yùn)動(dòng),如勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.合力指向曲線的凹

4、側(cè),所以合力與速度分居曲線兩側(cè)2.合力可以是不變的,如平拋運(yùn)動(dòng)中物體的合力為重力,大小、方向都不變3.合力可以是變化的,如勻速圓周運(yùn)動(dòng)中物體的合力為向心力,方向時(shí)刻在變化考點(diǎn)1 曲線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的合成與分解考點(diǎn)全通關(guān)2二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系(1)等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間相等,即同時(shí)開始,同時(shí)進(jìn)行,同時(shí)結(jié)束.(2)獨(dú)立性:一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng),各分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,不受其他運(yùn)動(dòng)的影響.(3)等效性:各分運(yùn)動(dòng)疊加起來與合運(yùn)動(dòng)有完全相同的效果.(4)同體性:合運(yùn)動(dòng)和它的分運(yùn)動(dòng)必須是對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng).兩個(gè)不同物體的運(yùn)動(dòng)是不能進(jìn)行合成的.2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的運(yùn)算法則運(yùn)動(dòng)

5、的合成與分解是指描述運(yùn)動(dòng)的各物理量,即位移、速度、加速度的合成與分解.由于它們都是矢量,所以合成與分解都遵循平行四邊形定則.繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)3繼續(xù)學(xué)習(xí)1.合運(yùn)動(dòng)是指在具體問題中物體實(shí)際所做的運(yùn)動(dòng);分運(yùn)動(dòng)是指沿某一方向具有某一效果的運(yùn)動(dòng).2.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)必須是同一個(gè)物體實(shí)際發(fā)生的運(yùn)動(dòng)與其參與的分運(yùn)動(dòng),而不是幾個(gè)不同物體發(fā)生的不同運(yùn)動(dòng).、3.對(duì)物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解時(shí),應(yīng)根據(jù)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果分解,也可采用正交分解.名師提醒 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)4 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)考點(diǎn)全通關(guān)5返回目錄四、兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)的性

6、質(zhì)兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)、一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)(兩運(yùn)動(dòng)不共線)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)兩個(gè)初速度不為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)若v0合與a合線,則合運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)若v0合與a合不共線,則合運(yùn)動(dòng)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)6繼續(xù)學(xué)習(xí)考點(diǎn)2 拋體運(yùn)動(dòng) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)7繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)8返回目錄二、斜拋運(yùn)動(dòng)(以斜上拋運(yùn)動(dòng)為例說明,如圖所示)1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì):加速度為g的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),軌跡為拋物線.2.研究方法:根據(jù)運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,可以把斜拋運(yùn)動(dòng)看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直上拋運(yùn)動(dòng)的

7、合運(yùn)動(dòng).名師提醒 運(yùn)動(dòng)的合成與分解是研究曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法.根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解,可以先把拋體運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻變速直線運(yùn)動(dòng),然后研究?jī)煞诌\(yùn)動(dòng)的規(guī)律,必要時(shí)再用合成方法進(jìn)行合成. 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)9繼續(xù)學(xué)習(xí)考點(diǎn)3 描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)10繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)11繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)12繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)返回目錄考點(diǎn)全通關(guān)13 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)考點(diǎn)全通關(guān)14繼續(xù)學(xué)習(xí)考點(diǎn)4 離心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)一、離心運(yùn)動(dòng)1.定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合外力突然消失或不足以

8、提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,物體就會(huì)做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).2.本質(zhì):做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于本身的慣性,總有沿著圓周切線方向飛出去的傾向.3.受力特點(diǎn):物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到離心力作用,而是由于合外力不能提供足夠的向心力.所謂“離心力”是根據(jù)作用效果命名的力,實(shí)際并不存在.4.運(yùn)動(dòng)軌跡(1)當(dāng)合外力突然消失時(shí),物體就以這一時(shí)刻的線速度沿切線方向飛出,做勻速直線運(yùn)動(dòng),軌跡為直線. 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)(2)當(dāng)合外力不足以提供所需的向心力時(shí),物體就沿切線和圓周之間的某條曲線做逐漸遠(yuǎn)離圓心的曲線運(yùn)動(dòng),軌跡是曲線.二、向心運(yùn)動(dòng)當(dāng)提供向心力的合外力大于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,即Fm

9、r2時(shí),物體會(huì)逐漸向圓心靠近.名師提醒 1.物體做離心運(yùn)動(dòng)不是物體受到所謂“離心力”作用,而是物體具有慣性的表現(xiàn).2.物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí),并不是沿半徑方向飛出,而是運(yùn)動(dòng)半徑越來越大或沿切線方向飛出考點(diǎn)全通關(guān)15返回目錄 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破1考法透析1 小船渡河問題1.小船渡河問題的分析思路 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破22.小船渡河的兩類問題、三種情境 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)渡河時(shí)間最短渡河位移最短如果v船v水,當(dāng)船頭方向與上游夾角滿足v船cos =v水時(shí),合速度垂直河岸,渡河位移最短,等于河寬d繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破3【考法示例1】考法示例1小船在200

10、 m寬的河中橫渡,水流速度為2 m/s,船在靜水中的速度為 4 m/s.(1)若小船的船頭始終正對(duì)對(duì)岸,它將在何時(shí)、何處到達(dá)對(duì)岸?(2)要使小船到達(dá)正對(duì)岸,應(yīng)如何航行?歷時(shí)多長(zhǎng)?(3)小船渡河的最短時(shí)間為多長(zhǎng)?(4)若水流速度是5 m/s,船在靜水中的速度是3 m/s,則怎樣渡河才能使船漂向下游的距離最短?最短距離是多少? 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破4 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)返回目錄題型全突破5 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破6 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破7【考法示例2】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)返回目錄題型全突破8 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破

11、9 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破10 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破11 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破122.受力特點(diǎn)物體所受合力為恒力,且與初速度的方向垂直.3.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)沿初速度v0方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),沿合力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).4.研究方法(1)常規(guī)分解法:將類平拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng),兩分運(yùn)動(dòng)彼此獨(dú)立,互不影響,且與合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性.(2)特殊分解法:對(duì)于有些問題,可以過拋出點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,將加速度a分解為ax、ay,初速度v0分解為v0 x、v0y,然后分別在x、y軸

12、方向列方程求解. 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破13 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破14 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破15五、斜面上的平拋運(yùn)動(dòng)的分析方法在斜面上以不同的初速度水平拋出的物體,若落點(diǎn)仍在斜面上,則存在以下規(guī)律:1.物體的豎直位移與水平位移之比是同一個(gè)常數(shù),這個(gè)常數(shù)等于斜面傾角的正切值;2.物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與初速度成正比;3.物體落在斜面上,位移方向相同,都沿斜面方向;4.物體落在斜面上時(shí)的速度方向平行;5.當(dāng)物體的速度方向與斜面平行時(shí),物體離斜面的距離最遠(yuǎn). 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破16六、多體平拋運(yùn)動(dòng)問題1.多體平拋運(yùn)動(dòng)問題是指多個(gè)

13、物體在同一豎直平面內(nèi)平拋時(shí)所涉及的問題.2.三類常見的多體平拋運(yùn)動(dòng)(1)若兩物體同時(shí)從同一高度(或同一點(diǎn))拋出,則兩物體始終在同一高度,二者間距只取決于兩物體的水平分運(yùn)動(dòng).(2)若兩物體同時(shí)從不同高度拋出,則兩物體高度差始終與拋出點(diǎn)高度差相同,二者間距由兩物體的水平分運(yùn)動(dòng)和豎直高度差決定.(3)若兩物體從同一點(diǎn)先后拋出,兩物體豎直高度差隨時(shí)間均勻增大,二者間距取決于兩物體的水平分運(yùn)動(dòng)和豎直分運(yùn)動(dòng). 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破17考法示例3如圖所示,水平屋頂高H=5 m,圍墻高h(yuǎn)=3.2 m,圍墻到房子的水平距離L=3 m,圍墻外馬路寬x=10 m,為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外

14、的馬路上,則小球離開屋頂時(shí)的速度v的大小的可能值為(g取 10 m/s2) A.8 m/sB.12 m/sC.6 m/sD.2 m/s思路分析解本題的關(guān)鍵是找出隱含條件和臨界條件,v0不能太大,否則小球?qū)⒙湓隈R路外邊;v0又不能太小,否則被圍墻擋住而不能落在馬路上.因而只要分析落在馬路上的兩個(gè)臨界狀態(tài),即可解得所求的可能值.【考法示例3】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破18繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破19繼續(xù)學(xué)習(xí)【考法示例4】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破20繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破21 考法示例5如圖所示,在足夠高的豎直墻壁MN的左側(cè)某點(diǎn)O以不同

15、的初速度將小球水平拋出,其中OA沿水平方向,則所有拋出的小球在碰到墻壁前瞬間,其速度的反向延長(zhǎng)線A.交于OA上的同一點(diǎn)B.交于OA上的不同點(diǎn),初速度越大,交點(diǎn)越靠近O點(diǎn)C.交于OA上的不同點(diǎn),初速度越小,交點(diǎn)越靠近O點(diǎn)D.因?yàn)樾∏虻某跛俣燃癘、A間距離未知,所以無法確定【考法示例5】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破22繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)解析小球雖然以不同的初速度拋出,但小球碰到墻壁時(shí)在水平方向的位移均相等,為O、A間距離,由推論2易知,所有小球在碰到墻壁前瞬間其速度的反向延長(zhǎng)線必交于水平位移OA的中點(diǎn),選項(xiàng)A正確.答案A題型全突破23繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例6 如圖所示,從傾角為的斜面

16、上的某點(diǎn)先后將同一小球以不同的初速度水平拋出,均落到斜面上.當(dāng)拋出的初速度為v1時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為1;當(dāng)拋出的初速度為v2時(shí),小球到達(dá)斜面時(shí)速度方向與斜面的夾角為2.不考慮空氣阻力的影響,則有 A.1可能大于2 B.1可能小于2C.1一定等于2 D.1、2的大小關(guān)系與斜面的傾角有關(guān)【考法示例6】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破24繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破25繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例7 如圖所示,在傾角為的斜面頂端A處以速度v0水平拋出一小球,小球落到斜面上B處時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為1.設(shè)空氣阻力不計(jì),我們分析下面的幾個(gè)問題.問題1:求小球從A處運(yùn)動(dòng)到B

17、處所需的時(shí)間、小球落到B處時(shí)的速度大小及A、B間的距離.【考法示例7】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破26繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破27繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)題型全突破28繼續(xù)學(xué)習(xí)問題3:若將此球改為用2v0的水平速度拋出,與斜面接觸時(shí)速度方向與水平方向的夾角為2,則下列關(guān)系正確的是A.12B.1v0時(shí),外軌向內(nèi)擠壓輪緣,提供的側(cè)壓力與F共同充當(dāng)向心力.(3)當(dāng)火車的行駛速度vv0時(shí),內(nèi)軌向外擠壓輪緣,提供的側(cè)壓力與F共同充當(dāng)向心力. 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升3繼續(xù)學(xué)習(xí)示例16鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形確定的,彎道處要求外軌比內(nèi)軌高,內(nèi)外軌的高度差h的

18、設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān),還與火車在彎道上的行駛速率有關(guān).下表是鐵路設(shè)計(jì)人員技術(shù)手冊(cè)中彎道半徑r及與之對(duì)應(yīng)的內(nèi)外軌的高度差h的部分?jǐn)?shù)據(jù)關(guān)系:(g取10 m/s2) (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù),推導(dǎo)出h和r關(guān)系的表達(dá)式,并求出r=550 m時(shí)h的值.(2)鐵路建成后,火車通過彎道時(shí),為保證絕對(duì)安全,要求內(nèi)外軌均不向車輪施加側(cè)向壓力.已知我國(guó)鐵路內(nèi)外軌的間距設(shè)計(jì)值L=1 435 mm,結(jié)合表中的數(shù)據(jù),算出我國(guó)火車的轉(zhuǎn)彎速率v(以km/h為單位.結(jié)果取整數(shù).當(dāng)很小時(shí)tan sin ).(3)為了提高運(yùn)輸能力,國(guó)家不斷對(duì)火車進(jìn)行提速,這就要求火車轉(zhuǎn)彎速率也提高.請(qǐng)根據(jù)上述計(jì)算原理和表格中的數(shù)據(jù)分析提速時(shí)應(yīng)采取怎樣的有

19、效措施.【示例16】彎道半徑r/m660330220165132110內(nèi)外軌的高度差h/mm50100150200250300 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升4返回目錄 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升5繼續(xù)學(xué)習(xí)模型2拱形橋模型 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升6繼續(xù)學(xué)習(xí)示例17一輛質(zhì)量m=2.0 t的小轎車,駛過半徑R=90 m的一段圓弧形橋面,重力加速度g=10 m/s2.(1)若橋面為凹形,汽車以20 m/s的速度通過橋面最低點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力是多大?(2)若橋面為凸形,汽車以10 m/s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面的壓力是多大?(3)汽車以多大速度通過凸形橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面剛好沒有壓力?思路分析解答本題時(shí)可按以下思路進(jìn)行:確定軌道平面,找出圓心確定向心力的來源根據(jù)牛頓第二定律列方程代入數(shù)據(jù)求解【示例17】 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升7繼續(xù)學(xué)習(xí) 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提升8返回目錄 物理 專題四 曲線運(yùn)動(dòng)能力大提