高中物理--曲線運(yùn)動(dòng)--高考復(fù)習(xí)教案設(shè)計(jì) (2)

1、曲線運(yùn)動(dòng)兩種特殊的曲線運(yùn)動(dòng)【板塊一】運(yùn)動(dòng)的合成與分解【基礎(chǔ)知識(shí)】一、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件1. 曲線運(yùn)動(dòng)是指物體運(yùn)動(dòng)的軌跡為曲線；曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向是該點(diǎn)的切線方向；曲線運(yùn)動(dòng)速度方向不斷變化，故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。2. 物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)的條件：運(yùn)動(dòng)物體所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直線上（即合外力或加速度與速度的方向成一個(gè)不等于零或的夾角）。說(shuō)明：當(dāng)物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角為銳角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)速率將增大，當(dāng)物體受到的合外力的方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)的速率將減小。3. 重點(diǎn)掌握的兩種情況：一是加速度大小、方向都不變的曲線運(yùn)動(dòng)，叫勻變

2、曲線運(yùn)動(dòng)，如平拋運(yùn)動(dòng)；另一是加速度大小不變、方向時(shí)刻改變的曲線運(yùn)動(dòng)，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)。二、運(yùn)動(dòng)的合成1由已知的分運(yùn)動(dòng)求其合運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的合成這既可能是一個(gè)實(shí)際問(wèn)題，即確有一個(gè)物體同時(shí)參與幾個(gè)分運(yùn)動(dòng)而存在合運(yùn)動(dòng)；又可能是一種思維方法，即可以把一個(gè)較為復(fù)雜的實(shí)際運(yùn)動(dòng)看成是幾個(gè)基本的運(yùn)動(dòng)合成的，通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單分運(yùn)動(dòng)的處理，來(lái)得到對(duì)于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)所需的結(jié)果。2描述運(yùn)動(dòng)的物理量如位移、速度、加速度都是矢量，運(yùn)動(dòng)的合成應(yīng)遵循矢量運(yùn)算的法則：（1）如果分運(yùn)動(dòng)都在同一條直線上，需選取正方向，與正方向相同的量取正，相反的量取負(fù)，矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。（2）如果分運(yùn)動(dòng)互成角度，運(yùn)動(dòng)合成要遵循平行四邊形定則。3合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)取

3、決于分運(yùn)動(dòng)的情況:（1） 兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍為勻速直線運(yùn)動(dòng)。（2） 一個(gè)勻速運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，二者共線時(shí)，為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，二者不共線時(shí)，為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。（3） 兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)為勻變速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合運(yùn)動(dòng)的初速度與合運(yùn)動(dòng)的加速度共線時(shí)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)合運(yùn)動(dòng)的初速度與合運(yùn)動(dòng)的加速度不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。三、運(yùn)動(dòng)的分解1. 已知合運(yùn)動(dòng)求分運(yùn)動(dòng)叫運(yùn)動(dòng)的分解。2. 運(yùn)動(dòng)分解也遵循矢量運(yùn)算的平行四邊形定則。3. 將速度正交分解為和是常用的處理方法。4. 速度分解的一個(gè)基本原則就是按實(shí)際效果來(lái)進(jìn)行分解，常用的思想方法有兩種：一種思想方法是先虛擬合運(yùn)動(dòng)的一個(gè)位

4、移，看看這個(gè)位移產(chǎn)生了什么效果，從中找到運(yùn)動(dòng)分解的辦法；另一種思想方法是先確定合運(yùn)動(dòng)的速度方向（物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向就是合速度的方向），然后分析由這個(gè)合速度所產(chǎn)生的實(shí)際效果，以確定兩個(gè)分速度的方向。四、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的特征：1. 等時(shí)性：合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間相等；2. 獨(dú)立性：一個(gè)物體可以同時(shí)參與幾個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng)，各個(gè)分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行，互不影響；3. 等效性：合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系，不能并存；4. 矢量性：加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四邊形定則；【典型例題】（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）互成角度(不為0°或180°)的

5、一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)( B )A一定是直線運(yùn)動(dòng) B一定是曲線運(yùn)動(dòng)C可能是直線也可能是曲線運(yùn)動(dòng) D以上說(shuō)法都不正確（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）某人以一定速率垂直河岸向?qū)Π队稳?，?dāng)水流運(yùn)動(dòng)是勻速時(shí)，他所游過(guò)的路程、過(guò)河所用的時(shí)間與水速的關(guān)系是( C )A水速大時(shí)，路程長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng) B水速大時(shí)，路程長(zhǎng)，時(shí)間短C水速大時(shí)，路程長(zhǎng)，時(shí)間不變 D路程、時(shí)間與水速無(wú)關(guān)（2009，天津，高一期中考試）一只小船在靜水中的速度為3m/s，它要渡過(guò)一條寬度為30m的河，河水的流速為4m/s，則下列說(shuō)法正確的是( CD ) A.船不能渡過(guò)河 B.船過(guò)河的速度一定為5m/sC.船運(yùn)

6、動(dòng)的軌跡不可能垂直河岸 D.船過(guò)河的最短時(shí)間為10sC曲線R    D無(wú)法確定【板塊二】拋體運(yùn)動(dòng)與平拋【基礎(chǔ)知識(shí)】一關(guān)于拋體運(yùn)動(dòng)1.定義：物體以一定的初速度拋出，且只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)。2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：(1) 豎直上拋和豎直下拋運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)；平拋、斜拋是曲線運(yùn)動(dòng)，其軌跡是拋物線；(2) 拋體運(yùn)動(dòng)的加速度是重力加速度，拋體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)；(3) 拋體運(yùn)動(dòng)是一種理想化運(yùn)動(dòng)：地球表面附近，重力的大小和方向認(rèn)為不變，不考慮空氣阻力，且拋出速度遠(yuǎn)小于宇宙速度。3.處理方法：是將其分解為兩個(gè)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)(1) 最常用的分解方法是：水平方向上勻速直線運(yùn)動(dòng)；豎直方向上自由落體運(yùn)動(dòng)或豎直

7、上拋、豎直下拋運(yùn)動(dòng)。(2) 在任意方向上分解：有正交分解和非正交分解兩種情況，無(wú)論怎樣分解，都必須把運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性和力的獨(dú)立作用原理相結(jié)合進(jìn)行系統(tǒng)分解，即將初速度、受力情況、加速度及位移等進(jìn)行相應(yīng)分解，如圖所示。在x方向：以初速度為vx0=v0cos， 加速度為ax=gsin的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在y方向：以初速度為vy0=v0sin， 加速度為ay=gcos的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。二平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律平拋運(yùn)動(dòng)可以看成是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)的合運(yùn)動(dòng)。（從拋出點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)）1. 速度規(guī)律： VX=V0VY=gt V與水平方向的夾角tg=gt/v02. 位移規(guī)律： X=v0t (證明：軌跡

8、是一條拋物線)Y= S與水平方向的夾角tan=gt/2v0=3. 平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t與水平射程X 平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間t由高度Y決定，與初速度無(wú)關(guān)；水平射程X由初速度和高度共同決定。平拋運(yùn)動(dòng)中，任何兩時(shí)刻的速度變化量（方向恒定向下）三斜拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律斜拋運(yùn)動(dòng)可以看成是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋或豎直下拋運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng). hvAvBABs【典型例題】（2010，天津，高考）如圖所示，在高為h的平臺(tái)邊緣水平拋出小球A，同時(shí)在水平地面上距臺(tái)面邊緣水平距離為s處豎直上拋小球B，兩球運(yùn)動(dòng)軌跡在同一豎直平面內(nèi)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g。若兩球能在空中相遇，則小球A的初速度vA應(yīng)大于_，A、B兩球初速度

9、之比為_(kāi)。（2006，天津，高考）在平坦的壘球運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上，擊球手揮動(dòng)球棒將壘球水平擊出，壘球飛行一段時(shí)間后落地。若不計(jì)空氣阻力，則 A壘球落地時(shí)瞬間速度的大小僅由初速度決定 B壘球落地時(shí)瞬時(shí)速度的方向僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定 ABCDRQPavC壘球在空中運(yùn)動(dòng)的水平位移僅由初速度決定 D壘球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間僅由擊球點(diǎn)離地面的高度決定 （2009，天津，高一質(zhì)量檢測(cè)）如圖所示，紅蠟塊可以在豎直玻璃管內(nèi)的水中勻速上升，速度為v，若在紅蠟塊從A點(diǎn)開(kāi)始勻速上升的同時(shí)，玻璃管從AB位置由靜止開(kāi)始水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)到DC位置，加速度大小為a，紅蠟塊的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡可能是圖中的 ( B )A直線P B曲

10、線Q（2009，天津，高一期中考試）從距地面高為的點(diǎn)以速度平拋一物體，其水平射程為，在的正上方距地面高為2的點(diǎn)，以速度同方向平拋出另一物體，其水平射程為，兩物體在空中運(yùn)動(dòng)的軌跡在同一豎直面內(nèi)，且都從同一屏的頂端擦過(guò)，求：（1）拋出時(shí)的速度和的比值。（2）屏的高度 (注意：是已知的, 是未知的) 。答案： 解： （1） ， 聯(lián)立得：(2)設(shè)點(diǎn)到屏的水平距離為，則： ， 聯(lián)立得：【板塊三】圓周運(yùn)動(dòng)【基礎(chǔ)知識(shí)】一、 勻速圓周運(yùn)動(dòng)1定義：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)，如果在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)相等，這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)2描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量 (1)線速度 線速度的大?。鹤鰣A周運(yùn)動(dòng)的物體，通過(guò)的弧長(zhǎng)與所用時(shí)間的比

11、值叫線速度的大小，即線速率 線速度大小的計(jì)算公式：V=wR=2f R 線速度的方向：線速度的方向就是圓周該點(diǎn)的切線方向 注：線速度是做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，是矢量，不僅有大小，而且有方向，且方向時(shí)刻改變，故勻速l圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng) (2)角速度 定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體其半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度跟所用時(shí)間 t的比值，叫做物體的角速度 定義式：/t，描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢計(jì)算公式：w= 角速度是矢量 單位：在國(guó)際單位制中，角度用弧度(rad)表示，故角速度的單位是弧度/秒，符號(hào)為rad/s 說(shuō)明：關(guān)于角速度的方向，在高中階段不做要求，但要明確在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中其角速度是恒定的 (3)周期T：做圓周運(yùn)動(dòng)的物

12、體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期 (4)頻率：周期的倒數(shù)叫頻率，表示1s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所轉(zhuǎn)過(guò)的周數(shù)頻率的單位是Hz (5)轉(zhuǎn)速：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，叫轉(zhuǎn)速通常用n表示，單位是r/s 實(shí)際中所說(shuō)的轉(zhuǎn)數(shù)是指做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體每分鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，用h 表示，單位是轉(zhuǎn)每分(rmin) 說(shuō)明：頻率和轉(zhuǎn)速對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)在意義上是相等的，但頻率具有更廣泛的意義，兩者的單位也不相同 (6)v、T的關(guān)系：二、 向心加速度與向心力 1.向心加速度 物理意義：描述線速度方向改變的快慢大?。篴n =2 f2 R= 方向：總是指向圓心，方向時(shí)則發(fā)生變化、說(shuō)明：做圓周運(yùn)動(dòng)物體的向心加速度an，在不變

13、的情況下an與r成正比，在v不變的情況下an與r成反比2.向心力 (1)理解要點(diǎn) 定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的指向圓心的力 作用效果：產(chǎn)生向心加速度，以不斷改變物體的線速度方向，維持物體做圓周運(yùn)動(dòng),不改變線速度的大小，是效果力 來(lái)源：向心力是作圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受外力在向心方向上的合力 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，就是物體所受的合外力 大小： 方向：向心力總是沿半徑指向圓心，大小保持不變，是變力向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是各力的合力或某力的分力，總之，只要達(dá)到維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)效果的力，就是向心力向心力足按力的作用效果來(lái)命名的對(duì)各種情況下向心力的來(lái)源應(yīng)明確如：水平圓盤上跟隨圓盤一起

14、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體(右圖(a)和水平地面上勻速轉(zhuǎn)彎的汽車，其摩擦力是向心力；圓錐擺(右圖(b)和以規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎的火車向心力是重力與彈力的合力3.圓周運(yùn)動(dòng)中向心力分析 勻速圓周運(yùn)動(dòng)：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，這是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件 變速圓周運(yùn)動(dòng)：在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力不僅大小隨時(shí)間改變，其方向也不沿半徑指向圓心合外力沿半徑方向的分力(或所有外力沿半徑方向的分力的矢量和)提供向心力，使物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度的方向合外力沿軌道切線方向的分力，使物體產(chǎn)生切向加速度，改變速度的大小4. 離心運(yùn)動(dòng) (1)離心現(xiàn)象條件分析 做

15、圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身具有慣性，總是想沿著切線方向運(yùn)動(dòng)，只足由于向心力作用，使它不能沿切 線方向飛出，而被限制著沿圓周運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)產(chǎn)生向心力的合外力消失，F(xiàn)=0，物體便沿所在位置的切線方向飛去。 當(dāng)提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于應(yīng)當(dāng)具有的向心力，即合外力不足提供所需的向心力的情況下，物體沿切線與圓周之間的一條曲線運(yùn)動(dòng)。 (2)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和危害 利用離心運(yùn)動(dòng)制成離心機(jī)械如：離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒等 汽車、火車轉(zhuǎn)彎處，為防止離心運(yùn)動(dòng)造成的危害，一是限定汽車和火車的轉(zhuǎn)彎速度不能太大；二是把路面筑成外高內(nèi)低的斜坡以增大向心力 說(shuō)明：若合外力大于所需的向心力，物體離圓心將越來(lái)越近即為近

16、心運(yùn)動(dòng)【典型例題】（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）甲、乙、丙三個(gè)物體，甲靜止地放在北京，乙靜止地放在南京，丙靜止地放在廣州當(dāng)它們隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)( D )A甲的角速度最大，乙的線速度最小B丙的角速度最小，甲的線速度最大 C三個(gè)物體的角速度、周期和線速度都相等 D三個(gè)物體的角速度、周期一樣，丙的線速度最大（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）上海錦江樂(lè)園的“摩天轉(zhuǎn)輪”的直徑達(dá)98 m，世界排名第五。游人乘坐時(shí)，轉(zhuǎn)輪始終不停地在豎直平面內(nèi)做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一周用時(shí)25 min，每個(gè)廂轎共有6個(gè)座位。試判斷下列說(shuō)法中正確的是( A )A每時(shí)每刻，每個(gè)人受到的合力都不等于零 B每個(gè)乘客

17、都在做加速度為零的勻速運(yùn)動(dòng)C乘客在乘坐過(guò)程中對(duì)座位的壓力始終不變D乘客在乘坐過(guò)程中的機(jī)械能始終保持不變（2009，天津，高一質(zhì)量檢測(cè)）質(zhì)量m=5t的汽車以速率v=10m/s分別駛過(guò)一座半徑R=100m的凸形和凹形橋的中央，g=10m/s2 ，若在凹形橋的中央，汽車對(duì)橋面的壓力是 N；若汽車通過(guò)凸形橋頂端時(shí)對(duì)橋面的壓力為零，此時(shí)汽車的速率是 m/s答案：源網(wǎng)5.5×104 、10（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知它們的軌跡半徑之比為21，在相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比為32，它們的向心加速度之比為 。答案：92（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）在高速公路的拐彎處，路面造得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時(shí)，司機(jī)左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為，設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進(jìn)方向）摩擦力等于零，則tan= 。答案：（2010，天津，南開(kāi)區(qū)高一下期末質(zhì)量檢測(cè)）地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋（如圖所示