2023年曲线运动知识点总结与经典题wg.doc

曲线运动是高中物中的难点，由于其可综合性较强，在高考中经常与其他章节的知识综合出现。因此，在本章中，弄清各种常见模型，熟悉各种分析方法，是高一物理的重中之重。以下就本章中一些重、难点问题作一个归纳。一、曲线运动的基本概念中几个关键问题 曲线运动的速度方向：曲线切线的方向。 曲线运动的性质：曲线运动一定是变速运动，即曲线运动的加速度a0。 物体做曲线运动的条件：物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上。 做曲线运动的物体所受合外力的方向指向曲线弯曲的一侧。二、运动的合成与分解合成和分解的基本概念。(1)合运动与分运动的关系：分运动具有独立性。分运动与合运动具有等时性。分运动与合运动具有等效性。合运动运动通常就是我们所观测到的实际运动。(2)运动的合成与分解涉及位移、速度、加速度的合成与分解，遵循平行四边形定则。(3)几个结论：两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动。两个直线运动的合运动，不一定是直线运动(如平抛运动)。两个匀变速直线运动的合运动，一定是匀变速运动，但不一定是直线运动。船过河模型(1)解决方法：小船在有一定流速的水中过河时，事实上参与了两个方向的分运动，即随水流的运动(水冲船的运动)和船相对水的运动，即在静水中的船的运动（就是船头指向的方向），船的实际运动是合运动。(2)若小船要垂直于河岸过河，过河途径最短，应将船头偏向上游，如图甲所示，此时过河时间： (3)若使小船过河的时间最短，应使船头正对河岸行驶，如图乙所示，此时过河时间(d为河宽)。由于在垂直于河岸方向上，位移是一定的，船头按这样的方向，在垂直于河岸方向上的速度最大。绳端问题绳子末端运动速度的分解，按运动的实际效果进行可以方便我们的研究。 例如在右图中，用绳子通过定滑轮拉物体船，当以速度v匀速拉绳子时，求船的速度。 船的运动(即绳的末端的运动)可看作两个分运动的合成： a)沿绳的方向被牵引，绳长缩短，绳长缩短的速度等于左端绳子伸长的速度。即为v；b)垂直于绳以定滑轮为圆心的摆动，它不改变绳长。这样就可以求得船的速度为, 当船向左移动，将逐渐变大，船速逐渐变大。虽然匀速拉绳子，但物体A却在做变速运动。平抛运动1运动性质 a)水平方向：以初速度v0做匀速直线运动 b)竖直方向：以加速度a=g做初速度为零的匀变速直线运动，即自由落体运动 c)在水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性 d)合运动是匀变速曲线运动2平抛运动的规律 以抛出点为坐标原点，以初速度v0方向为x正方向，竖直向下为y 正方向，如右图所示，则有：分速度 合速度分位移合位移 注意：合位移方向与合速度方向不一致。3平抛运动的特点 a)平抛运动是匀变速曲线运动，故相等的时间内速度的变化量相等由v=gt，速度的变化必沿竖直方向，如下图所示 任意两时刻的速度，画到一点上时，其末端连线必沿竖直方向，且都与v构成直角三角形 b)物体由一定高度做平抛运动，其运动时间由下落高度决定，与初速度无关由公式。可得 ,落地点距抛出点的水平距离由水平速度和下落时间共同决定。4平抛运动中几个有用的结论平抛运动中以抛出点0为坐标原点的坐标系中任一点P(x、y )的速度方向与竖直方向的夹角为，则；其速度的反向延长线交于x轴的处。斜面上的平抛问题：从斜面水平抛出，又落回斜面经历的时间为： 三、圆周运动1基本公式及概念1）向心力： 定义：做圆周运动的物体所受的指向圆心的力，是效果力。方向：向心力总是沿半径指向圆心，大小保持不变，是变力。匀速圆周运动的向心力，就是物体所受的合外力。向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力匀速圆周运动：物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心，这是物体做匀速圆周运动的条件。变速圆周运动：在变速圆周运动中，合外力不仅大小随时间改变，其方向也不沿半径指向圆心合外力沿半径方向的分力(或所有外力沿半径方向的分力的矢量和)提供向心力，使物体产生向心加速度，改变速度的方向合外力沿轨道切线方向的分力，使物体产生切向加速度，改变速度的大小。2）运动参量：线速度：角速度：周期(T) 频率(f) 向心加速度：向心力： 2竖直平面内的圆周运动问题的分析方法竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况。在最高点和最低点，合外力就是向心力。（1）如右图所示为没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况： 临界条件：小球达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零，小球的重力提供其做圆周运动的向心力。即 . 式中的v0小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度 能过最高点的条件：v>v0，此时绳对球产生拉力F 不能过最高点的条件：v<v0，事实上球还没有到最高点就脱离了轨道。 （2）有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动的情况： 临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达成最高点的临界速度v00 右图中(a)所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况： 当0<v<，杆对小球的支持力的方向竖直向上。当v，FN =0。当v>时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度 的增大而增大 右图(b)所示的小球过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况与硬杆对小球的弹力类似。 3对火车转弯问题的分析方法 在火车转弯处，假如内、外轨同样高，外侧轨道作用在外侧轮缘上的弹力F´指向圆心，使火车产生向心加速度，由于火车的质量和速度都相称大，所需向心力也非常大，则外轨很容易损坏，所以应使外轨高于内轨如右图所示，这时支持力N不再与重力G平衡，它们的合力指向圆心假如外轨超过内轨高度适当，可以使重力G 与支持力的合力，刚好等于火车所需的向心力此外，锥摆的向心力情况与火车相似。4离心运动 做圆周运动的物体，由于自身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，只足由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出 ，而被限制着沿圆周运动，如下图所示 当产生向心力的合外力消失，F=0，物体便沿所在位置的切线方向飞II去，如右图A所示 当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力，即合外力局限性提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动如右图B所示 生活中的圆周运动（1） 拐弯问题A、 火车拐弯内外轨道同样高：由外轨对轮缘的挤压力提供拐弯所需的向心力外轨略高于内轨：重力和支持力的合力提供向心力B、汽车拐弯： 由指向圆心的静摩擦力提供向心力 求拐弯的安全速度： (2) 过桥问题A、 过拱形桥Nmg 失重状态 所以汽车过桥的安全速度B、过凹形桥Nmg 超重状态 （3） 、绳子拴小球在竖直面内做完整的圆周运动OGT 最高点 ： 当T=0时，有最小速度Vmin OGT 最低点： （4） 杆拴小球在竖直面里面做完整的圆周运动 最高点：ONG 杆对球无作用力时 当时，杆对球为向上的支持力NOTmg 则： 当时，杆对球为向下的拉力TOTmg 则： 最低点： （5） 球在竖直圆形轨道中做完整的圆周运动GN单环： 最高点 ： 当N=0时，有最小速度Vmin GN 最低点： 双环： 最高点： 环对球无作用力时Nmg 当时，下轨对球为向上的支持力NTmg 则： 当时，上轨对球为向下的支持力N 则：Nmg 最低点： 5、 离心运动 条件：（1）合外力（或者说向心力）忽然消失时 物体沿切线飞出 （2）合力局限性以提供向心力时 物体虽不沿切线飞出，也会逐渐远离圆心一、选择题（总分41分。其中1-7题为单选题，每题3分；8-11题为多选题，每题5分，所有选对得5分，选不全得2分，有错选和不选的得0分。）1关于运动的性质，以下说法中对的的是（ ）A曲线运动一定是变速运动B变速运动一定是曲线运动C曲线运动一定是变加速运动D物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动2关于运动的合成和分解，下列说法对的的是（ ）A合运动的时间等于两个分运动的时间之和B匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线C曲线运动的加速度方向也许与速度在同一直线上D分运动是直线运动，则合运动必是直线运动3关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，比较它们落到水平地面上的时间（不计空气阻力），以下说法对的的是（ ）A速度大的时间长 B速度小的时间长C同样长 D质量大的时间长4做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是（ ）A大小相等，方向相同 B大小不等，方向不同C大小相等，方向不同 D大小不等，方向相同5甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为12 ，转动半径之比为12 ，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为（ ）A14 B23 C49 D916Av（第10题）6如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是（ ）A绳的拉力大于A的重力B绳的拉力等于A的重力C绳的拉力小于A的重力D绳的拉力先大于A的重力，后变为小于重力（第11题）7如图所示，有一质量为M的大圆环，半径为R，被一轻杆固定后悬挂在O点，有两个质量为m的小环（可视为质点），同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。两小环同时滑到大环底部时，速度都为v，则此时大环对轻杆的拉力大小为（ ）A（2m+2M）gBMg2mv2/RC2m(g+v2/R)+MgD2m(v2/Rg)+Mg8下列各种运动中，属于匀变速运动的有（ ）A匀速直线运动 B匀速圆周运动 C平抛运动 D竖直上抛运动9水滴自高处由静止开始下落，至落地前的过程中碰到水平方向吹来的风，则（ ） A风速越大，水滴下落的时间越长 B风速越大，水滴落地时的瞬时速度越大C水滴着地时的瞬时速度与风速无关D水滴下落的时间与风速无关10在宽度为d的河中，水流速度为v2 ，船在静水中速度为v1（且v1v2），方向可以选择，现让该船开始渡河，则该船（ ）A也许的最短渡河时间为B也许的最短渡河位移为dC只有当船头垂直河岸渡河时，渡河时间才和水速无关D不管船头与河岸夹角是多少，渡河时间和水速均无关11关于匀速圆周运动的向心力，下列说法对的的是（ ） A向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的B向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力C对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力 D向心力的效果是改变质点的线速度大小二、实验和填空题（每空2分，共28分。）12一物体在水平面内沿半径 R = 20cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度v = 0.2m/s ，那么，它的向心加速度为_m/s2 ，它的周期为_s 。13在一段半径为R = 15m的圆孤形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的 = 0.70倍，则汽车拐弯时的最大速度是 m/s 。14如图所示，将质量为m的小球从倾角为的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出（即v0CD），小球运动到B点，已知A点的高度h，则小球到达B点时的速度大小为_。15一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，用下面的方法测量它匀速转动时的角速度。实验器材：电磁打点计时器，米尺，纸 带，复写纸片。实验环节：（1）如图所示，将电磁打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔后，固定在待测圆盘的侧面上，使得圆转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上。（2）启动控制装置使圆盘转动，同时接通电源，打点计时器开始打点。（3）通过一段时，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。a.由已知量和测得量表达的角速度的表达式为=_，式中各量的意义是_。b.某次实验测得圆盘半径r=5.50×10-2m，得到纸带一段如下图所示。求得角速度为_ _。16（1）在“研究平抛物体运动”的实验中，可以描绘平抛物体运动轨迹和求物体的平抛初速度。实验简要环节如下：A让小球多次从 位置上滚下，记下小球穿过卡片孔的一系列位置；B安装好器材，注意斜槽末端水平和平板竖直，记下斜槽末端O点和过O点的竖直线，检测斜槽末端水平的方法是 。C测出曲线上某点的坐标x 、y ，用v0 = 算出该小球的平抛初速度，实验需要对多个点求v0的值，然后求它们的平均值。D取下白纸，以O为原点，以竖直线为轴建立坐标系，用平滑曲线画平抛轨迹。上述实验环节的合理顺序是_ _（只排列序号即可）。（2）如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=（用l、g表达），其值是（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是。三、计算题。本题涉及4小题，共31分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算环节，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位17（6分）水平抛出的一个石子，通过0.4s落到地面，落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53° ，（g取10m/s2 ）。试求：（1）石子的抛出点距地面的高度；（2）石子抛出的水平初速度。 18（8分）在如图所示的圆锥摆中，已知绳子长度为L ，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为 ，试求小球做圆周运动的周期。19（8分）如图所示，质量m1 kg的小球用细线拴住，线长l0.5 m，细线所受拉力达成F18 N时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h5 m，重力加速度g10 m/s2，求小球落地处到地面上点的距离？（P点在悬点的正下方）20、（9分） 如图所示，半径R = 0.4m的光滑半圆轨道与粗糙的水平面相切于A点，质量为 m = 1kg的小物体（可视为质点）在水平拉力F的作用下，从C点运动到A点，物体从A点进入半圆轨道的同时撤去外力F，物体沿半圆轨道通过最高点B后作平抛运动，正好落在C点，已知AC = 2m，F = 15N，g取10m/s2，试求：（1）物体在B点时的速度以及此时半圆轨道对物体的弹力（2）物体从C到A的过程中，摩擦力做的功期曲线运动检测试卷答案一、选择题题号1234567891011答案ABCACACCDBDBDAB二、填空题12、0.2,6.28； 13、10.25； 14、 15、 为n个时间间隔的距离，T为 打点计时器的打点周期，R为圆盘半径；6.766.81rad/s；16、同一；将小球放在水平槽中若能静止则可认为水平；BADC；0.7m/s；0.875m/s三、计算题17、0.8m；3m/s 18、19、2m 20、5m/s；52.5N（方向竖直向下）；-9.5J