高考物理曲线运动专题复习ppt课件.ppt

专题三专题三 曲线运动曲线运动 主干知识整合专题三专题三 主干知识整合主干知识整合 2yg 专题三专题三 主干知识整合主干知识整合二、匀速率圆周运动二、匀速率圆周运动1 1匀速率圆周运动可用线速度匀速率圆周运动可用线速度( (v v_)_)、角速度、角速度( (_)_)、周期、周期T T、频率、频率f f、向心加速度、向心加速度( (a a _) )等运动量描述，等运动量描述，这些运动量存在的关系有：这些运动量存在的关系有：T T_；_ _ ；v v_；a a_ _ _. .匀速率圆匀速率圆周运动是一个角速度、周期、频率、线速率不变；但线速度、向心加速度、向周运动是一个角速度、周期、频率、线速率不变；但线速度、向心加速度、向心力时时改变的曲线运动心力时时改变的曲线运动专题三专题三 主干知识整合主干知识整合 2 2匀速率圆周运动的向心力由物体所受匀速率圆周运动的向心力由物体所受_提供，两者存在着下列关系：提供，两者存在着下列关系：F F合合F F向向或或F F合合_，但变速，但变速圆周运动一般情况下不满足上述关系圆周运动一般情况下不满足上述关系合外力合外力专题三专题三 主干知识整合主干知识整合三、竖直平面内的变速圆周运动中的临界条件三、竖直平面内的变速圆周运动中的临界条件1 1如图如图1 13 31 1所示，轻绳系一小球在竖直平面内做圆周所示，轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动小球能到达最高点运动小球能到达最高点( (刚好做圆周运动刚好做圆周运动) )的条件是小球的条件是小球在最高点时所受的重力恰好提供向心力，即：在最高点时所受的重力恰好提供向心力，即：_m m ，这时的速度是做圆周运动的最小速度，这时的速度是做圆周运动的最小速度vmin_._.专题三专题三 主干知识整合主干知识整合等等等等小小拉拉专题三专题三 主干知识整合主干知识整合3 3由重力场与电场组成的复合场中的圆周运动如图由重力场与电场组成的复合场中的圆周运动如图1 13 33 3所示，要求所示，要求小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则在最高点的速度至少为多大？小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，则在最高点的速度至少为多大？要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 探究点一运动的合成与分解探究点一运动的合成与分解 运动的合成与分解是求解曲线运动的基本方法运动的合成与运动的合成与分解是求解曲线运动的基本方法运动的合成与分解实质是对描述运动的物理参量分解实质是对描述运动的物理参量( (速度、加速度、位移速度、加速度、位移) )进行合成进行合成与分解与分解 平抛运动是高考重点考查的典型曲线运动之一，平抛运动是一平抛运动是高考重点考查的典型曲线运动之一，平抛运动是一个合运动，是水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合个合运动，是水平方向匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动，所以平抛运动的位移为合位移、速度为合速度、加速度为合运动，所以平抛运动的位移为合位移、速度为合速度、加速度为合加速度准确进行运动参量的合成与分解是解决平抛运动问题的关加速度准确进行运动参量的合成与分解是解决平抛运动问题的关键，同时又要注意合运动与分运动的独立性、等时性等时性是高键，同时又要注意合运动与分运动的独立性、等时性等时性是高考命题间接给出时间关系的科学依据，所以及时利用等时性特点便考命题间接给出时间关系的科学依据，所以及时利用等时性特点便成了一个解题诀窍！成了一个解题诀窍！专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 例例1 1一物体在直角坐标系一物体在直角坐标系xOyxOy所在的平面内由所在的平面内由O O点处开始运动，点处开始运动，其沿坐标轴方向的两个分速度随时间变化的图象如图其沿坐标轴方向的两个分速度随时间变化的图象如图1 13 34 4所所示，则对该物体运动过程的描述正确的是示，则对该物体运动过程的描述正确的是( () )A A物体在物体在0 03 s3 s内做直线运动内做直线运动 B B物体在物体在0 03 s3 s内做变加速运动内做变加速运动C C物体在物体在3 34 s4 s内做曲线运动内做曲线运动 D D物体在物体在3 34 s4 s内做直线运动内做直线运动专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 D D【解析】由运动图象可知：【解析】由运动图象可知：0 03 s3 s内，物体在内，物体在x x方向匀速运动，物体在方向匀速运动，物体在y y方向做初速度为方向做初速度为0 0的匀加速运动，的匀加速运动，故合运动为匀变速曲线运动，选项故合运动为匀变速曲线运动，选项A A、B B均错；均错；3s3s末，加速末，加速度和速度方向如图，由图可知合速度与合加速度方向相反，度和速度方向如图，由图可知合速度与合加速度方向相反，故物体做匀减速直线运动，选项故物体做匀减速直线运动，选项C C错误、选项错误、选项D D正确正确【点拨】本题为合运动性质的判定问题【点拨】本题为合运动性质的判定问题专题三专题三 要点热点探究要点热点探究【点评】【点评】(1)(1)合运动性质决定于合初速度与合加速度合运动性质决定于合初速度与合加速度( (即合外力即合外力) )情况：情况：合加速度恒定，物体做匀变速运动；合合加速度恒定，物体做匀变速运动；合加速度是变化的，物体做非匀变速运动加速度是变化的，物体做非匀变速运动合初速度与合加合初速度与合加速度在一条直线上，物体做直线运动；合初速度与合加速度速度在一条直线上，物体做直线运动；合初速度与合加速度不在一条直线上，物体做曲线运动例如，题中不在一条直线上，物体做曲线运动例如，题中3 s3 s后的合后的合运动性质为匀减速直线运动运动性质为匀减速直线运动(2)(2)在运动的分解问题中，要在运动的分解问题中，要特别注意合运动特别注意合运动( (合速度、合加速度、合位移的确定合速度、合加速度、合位移的确定) )，其判，其判定方法：实际运动即为合运动定方法：实际运动即为合运动专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 探究点二平抛与类平抛运探究点二平抛与类平抛运动动 1 1平抛运动的处理方法是将其分解为水平方向和竖直平抛运动的处理方法是将其分解为水平方向和竖直方向的两个分运动方向的两个分运动(1)(1)水平方向：做匀速直线运动，水平方向：做匀速直线运动，v vx x v v0 0，x x v v0 0t t，(2)(2)竖直方向：做自由落体运动，竖直方向：做自由落体运动，y y gtgt，y y gtgt2 2 2 2类平抛运动的处理方法与平抛运动类似，可将类平类平抛运动的处理方法与平抛运动类似，可将类平抛运动分解为沿初速度抛运动分解为沿初速度v v0 0方向方向( (不一定水平不一定水平) )的匀速运动的匀速运动( (v vx x v v0 0，x x v v0 0t t) )和合力方向和合力方向( (合力大小恒定且与初速度合力大小恒定且与初速度v v0 0方方向垂直向垂直) )的匀加速运动的匀加速运动( (v vy y atat，y y atat2 2) )注意加速度方注意加速度方向不一定竖直向下、大小也不一定等于向不一定竖直向下、大小也不一定等于g g. .专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 例例2 2如图如图1 13 35 5所示，边长为所示，边长为L L的正方的正方形形ABCDABCD中有竖直向上的匀强电场一个不中有竖直向上的匀强电场一个不计重力的带电粒子，质量为计重力的带电粒子，质量为m m，电荷量为，电荷量为q q，以初速度以初速度v v0 0从从A A点沿点沿ADAD方向射入，正好从方向射入，正好从CDCD的中点射出，而且射出时速度方向与的中点射出，而且射出时速度方向与CDCD成成3030的夹角的夹角(1)(1)该带电粒子带什么电？该带电粒子带什么电？(2)(2)该电场的场强该电场的场强E E为多少？为多少？专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 【点评】平抛运动、类平抛运动处理的方法都是采【点评】平抛运动、类平抛运动处理的方法都是采用运动分解的方法，即分解为初速度方向的匀速直线运动用运动分解的方法，即分解为初速度方向的匀速直线运动和垂直初速度方向初速为零的匀加速直线运动上面的例和垂直初速度方向初速为零的匀加速直线运动上面的例题属于类平抛运动的问题，下面的变式题则是一道考查平题属于类平抛运动的问题，下面的变式题则是一道考查平抛运动的问题抛运动的问题专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 20102010全国卷全国卷 一水平抛出的小球落一水平抛出的小球落到一倾角为到一倾角为的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如图运动轨迹如图1 13 36 6中虚线所示小球在竖直方向下中虚线所示小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为落的距离与在水平方向通过的距离之比为( () )专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 探究点三圆周运动及其相关问题探究点三圆周运动及其相关问题匀速圆周运动是高考要求的另一个典型曲线运动形式对匀速圆周运动是高考要求的另一个典型曲线运动形式对匀速率圆周运动的分析应特别注意以下几点：匀速率圆周运动的分析应特别注意以下几点：(1)(1)准确理解描述准确理解描述匀速率圆周运动的参量，准确进行运动分析，找出其圆心和半匀速率圆周运动的参量，准确进行运动分析，找出其圆心和半径；径；(2)(2)准确进行受力分析，明确向心力由谁提供；准确进行受力分析，明确向心力由谁提供；(3)(3)应用牛应用牛顿第二定律建立动力学方程顿第二定律建立动力学方程专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 (1) (1)若若v v0 0 m/sm/s，小，小球从球从P P点抛出后的水平射点抛出后的水平射程；程； (2)(2)当当v v0 0至少为多大至少为多大时，小球在最高点时才时，小球在最高点时才能使轨道对地面的压力能使轨道对地面的压力为零为零 【点拨】【点拨】(1)(1)小球到达小球到达P P点的速度即为平抛运动的初点的速度即为平抛运动的初速度；速度；(2)(2)注意挖掘注意挖掘“轨道对地面的压力为零轨道对地面的压力为零”所带来的所带来的有效信息有效信息专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 【点评】【点评】(1)(1)对竖直平面内圆周运动临界问题的分析要对竖直平面内圆周运动临界问题的分析要特别注意准确应用本讲中【主干知识整合】中对应的规律和特别注意准确应用本讲中【主干知识整合】中对应的规律和方法，当然也可能出现涉及与绳子抗拉能力方法，当然也可能出现涉及与绳子抗拉能力( (或杆的支持能力或杆的支持能力) )相关的临界问题；相关的临界问题；(2)(2)水平面内的圆周运动往往和静摩擦力相结合命制临界水平面内的圆周运动往往和静摩擦力相结合命制临界问题，要特别注意观察和理解一些相关的情景和设备问题，要特别注意观察和理解一些相关的情景和设备( (例如火例如火车拐弯涉及的轮缘与铁轨内外轨的位置关系等车拐弯涉及的轮缘与铁轨内外轨的位置关系等) )，这往往成为，这往往成为能否迅速准确解题的关键，而下面的变式题则给我们提供了能否迅速准确解题的关键，而下面的变式题则给我们提供了又一新情景又一新情景. . 专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 如图如图1 13 38 8所示，有些地区的铁路由于弯多、所示，有些地区的铁路由于弯多、弯急，路况复杂，依靠现有车型提速的难度较大，铁路部门弯急，路况复杂，依靠现有车型提速的难度较大，铁路部门通过引进摆式列车来解决转弯半径过小造成的离心问题，摆通过引进摆式列车来解决转弯半径过小造成的离心问题，摆式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列式列车是集电脑、自动控制等高新技术于一体的新型高速列车当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，使得车当列车转弯时，在电脑控制下，车厢会自动倾斜，使得车厢受到的弹力车厢受到的弹力F FN N与车厢底板垂直，与车厢底板垂直，F FN N与车厢重力的合力恰与车厢重力的合力恰好等于向心力，车厢没有离心侧翻的趋势，当列车行走在直好等于向心力，车厢没有离心侧翻的趋势，当列车行走在直线上时，车厢又恢复原状，就像玩具线上时，车厢又恢复原状，就像玩具“不倒翁不倒翁”一样它的一样它的优点是能够在现有线路上运行，无需对线路等设施进行较大优点是能够在现有线路上运行，无需对线路等设施进行较大的改造运行实践表明：摆式列车通过弯道的改造运行实践表明：摆式列车通过弯道专题三专题三 要点热点探究要点热点探究的速度可提高的速度可提高20%20%40%40%，最高可，最高可达达50%50%，摆式列车不愧为，摆式列车不愧为“曲线曲线冲刺能手冲刺能手”假设有一超高速摆假设有一超高速摆式列车在水平面内行驶，以式列车在水平面内行驶，以360 360 km/hkm/h的速度转弯，转弯半径为的速度转弯，转弯半径为2 2 kmkm，则质量为，则质量为50 kg 50 kg 的乘客在拐的乘客在拐弯过程中所受到的火车给他的作弯过程中所受到的火车给他的作用力约为用力约为 ( () )图图1 13 38 8A. 500 NA. 500 NB B559 N559 NC C707 N707 ND D0 0专题三专题三 要点热点探究要点热点探究 教师备用题专题三专题三 教师备用题教师备用题1 1一质点在一质点在xOyxOy平面内运动的轨迹如图所示，平面内运动的轨迹如图所示，下列判断正确的是下列判断正确的是( () ) A A若若x x方向始终匀速，则方向始终匀速，则y y方向先加速后减速方向先加速后减速B B若若x x方向始终匀速，则方向始终匀速，则y y方向先减速后加速方向先减速后加速C C若若y y方向始终匀速，则方向始终匀速，则x x方向先减速后加速方向先减速后加速D D若若y y方向始终匀速，则方向始终匀速，则x x方向一直加速方向一直加速专题三专题三 教师备用题教师备用题B B 【解析】根据做曲线运动的物体受的合力总是【解析】根据做曲线运动的物体受的合力总是指向曲线凹的一侧，若指向曲线凹的一侧，若x x方向始终匀速，则方向始终匀速，则y y方向受力先方向受力先向下后向上，即向下后向上，即y y方向先减速后加速，方向先减速后加速，B B对、对、A A错；同理，错；同理，若若y y方向始终匀速，则方向始终匀速，则x x方向先加速后减速，方向先加速后减速，CDCD错错专题三专题三 教师备用题教师备用题2 2在同一平台上的在同一平台上的O O点分别水平抛出三个物体，它们点分别水平抛出三个物体，它们运动的轨迹如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度运动的轨迹如图所示，则三个物体做平抛运动的初速度v v1 1、v v2 2、v v3 3 的关系和平抛运动的时间的关系和平抛运动的时间t t1 1、t t2 2、t t3 3的关系分别的关系分别是是( () ) A Av v11v v22v v3 3，t t11t t22t t3 3 B Bv v1 1v v2 2v v3 3，t t1 1t t2 2t t3 3 C Cv v11v v221t t22t t3 3 D Dv v11v v22v v3 3，t t11t t22 t t2 2 t t3 3；又由水平位移的关；又由水平位移的关系是系是x x1 1 x x2 2 x x3 3，由水平分运动是匀速运动，由水平分运动是匀速运动x xvtvt，故，故v v1 1 v v2 2 v v3 3. .所以所以C C对对专题三专题三 教师备用题教师备用题 3 3如图所示，将一倾角为如图所示，将一倾角为 3737板状斜面体竖直固板状斜面体竖直固定在水平地面上，另一质量为定在水平地面上，另一质量为M M4kg4kg的的 “ ” “ ”型物体型物体B B紧靠在紧靠在斜面体上，且能在水平面上自由滑动而不会倾斜，一根质量斜面体上，且能在水平面上自由滑动而不会倾斜，一根质量为为m m1kg1kg的光滑细圆柱体的光滑细圆柱体A A放在放在B B的竖直面和斜面之间现用的竖直面和斜面之间现用水平外力水平外力F F0 0推动推动B B使其以加速度使其以加速度a a4 m/s24 m/s2水平向右做匀加速水平向右做匀加速直线运动，同时直线运动，同时B B推动推动A A沿斜面向斜向上运动不计所有摩擦，沿斜面向斜向上运动不计所有摩擦，g g10 m/s2.(sin 3710 m/s2.(sin 370.60.6，cos 37cos 370.80.8，) )试求：试求： (1)(1)圆柱体圆柱体A A的加速度；的加速度；(2)(2)B B物体对物体对A A的推力的推力F F的大小的大小和水平外力和水平外力F F0 0的大小的大小专题三专题三 教师备用题教师备用题 (1)5 m/s2 (1)5 m/s2；(2)13.75 N,29.75 N(2)13.75 N,29.75 N 【解析】【解析】(1)(1)由于斜面体固定不动，故由于斜面体固定不动，故A A的合加速度方向沿斜面向上，其水平向右的合加速度方向沿斜面向上，其水平向右的分加速度和的分加速度和B B的加速度相同，由图中几何的加速度相同，由图中几何关系可得关系可得a aA A m/sm/s2 25 m/s5 m/s2 2 专题三专题三 教师备用题教师备用题 (2) (2)以以A A为研究对象，受力如图，为研究对象，受力如图，在沿斜面方向据牛顿第二定律有在沿斜面方向据牛顿第二定律有F Fcos cos mgmgsin sin mamaA A F F N N13.75 N13.75 N 以以B B为研究对象，受力如图，为研究对象，受力如图，在水平方向据牛顿第二定律有在水平方向据牛顿第二定律有 F F0 0F FMaMa 又又F FF F联立解得联立解得F F0 0F FMaMa29.75 N 29.75 N 专题三专题三 教师备用题教师备用题4 4如图如图1 12 25 5所示，在距水平地面高为所示，在距水平地面高为0.4 m0.4 m处，水平处，水平固定一根长直光滑杆，杆上固定一根长直光滑杆，杆上P P处固定一定滑轮，滑轮可绕水平处固定一定滑轮，滑轮可绕水平轴无摩擦转动，在轴无摩擦转动，在P P点的右边，杆上套一质量点的右边，杆上套一质量m m3 kg3 kg的滑块的滑块A A. .半径半径R R0.3 m0.3 m的光滑半圆形竖直轨道固定在地面上，其圆心的光滑半圆形竖直轨道固定在地面上，其圆心O O在在P P点的正下方，在轨道上套有一质量点的正下方，在轨道上套有一质量m m3 kg3 kg的小球的小球B B. .用一用一条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将条不可伸长的柔软细绳，通过定滑轮将A A、B B连接起来杆和连接起来杆和半圆形轨道在同一竖直面内，滑块和小球均可看作质点，且半圆形轨道在同一竖直面内，滑块和小球均可看作质点，且不计滑轮大小的影响现给滑块不计滑轮大小的影响现给滑块A A施加一个水平向右、大小为施加一个水平向右、大小为 F F60 N60 N的恒力，求：的恒力，求：专题三专题三 教师备用题教师备用题(1)(1)把小球把小球B B从地面沿半圆形从地面沿半圆形轨道拉到顶点轨道拉到顶点C C的过程中力的过程中力F F做的做的功；功；(2)(2)小球小球B B运动到运动到C C处时所受处时所受的向心力的大小；的向心力的大小；(3)(3)小球小球B B被拉到离地多高时被拉到离地多高时滑块滑块A A与小球与小球B B的速度大小相等？的速度大小相等？专题三专题三 教师备用题教师备用题【答案】【答案】(1)24 J(1)24 J(2)100 N(2)100 N(3)0.225 m(3)0.225 m【解析】【解析】(1)(1)对于对于F F的做功过程，有的做功过程，有W WF F(PBPBPCPC) )PBPBm m0.5 m0.5 mPCPCPOPOR R0.40.40.3 m0.3 m0.1 m0.1 m所以所以W W6060(0.5(0.50.1) J0.1) J24 J24 J(2)(2)由于由于B B球到达球到达C C处时，已无沿绳的分速度，所以此时滑块处时，已无沿绳的分速度，所以此时滑块A A的速度为零，考虑的速度为零，考虑两球及绳子组成的系统的能量变化过程，由功能关系两球及绳子组成的系统的能量变化过程，由功能关系 W Wmvmv2 2mgRmgR代入数据，得代入数据，得v v m/sm/s由向心力公式由向心力公式F F向向m m代入数据，得代入数据，得F F向向100 N100 N(3)(3)当绳与轨道相切时两球速度大小相等，当绳与轨道相切时两球速度大小相等，由相似三角形知识得由相似三角形知识得代入数据，得代入数据，得h h0.225 m0.225 m