（全國(guó)通用）2019屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題3 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)課件.ppt

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1、專題3力與物體的曲線運(yùn)動(dòng),知識(shí)專題,,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,考題二平拋(類平拋)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,考題三圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析,,欄目索引,考題一運(yùn)動(dòng)的合成與分解,,,,考題四拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合,,考題一運(yùn)動(dòng)的合成與分解,1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不共線時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng).合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性和等效性.,方法指導(dǎo),,2.分析運(yùn)動(dòng)合成與分解的一般思路,,,,,解析,例1質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)在xy平面上運(yùn)動(dòng)，x方向的速度時(shí)間圖象和y方向的位移時(shí)間圖象分別如圖1甲、乙所示，則質(zhì)點(diǎn)() A.初速度為4 m/sB.所受合外力為4 N C.做勻變速直線運(yùn)動(dòng)D.初速度的方向

2、與合外力的方向垂直,典例剖析,圖1,,解析x軸方向初速度為vx4 m/s，y軸方向初速度vy3 m/s，質(zhì)點(diǎn)的初速度v0 5 m/s.故A錯(cuò)誤. x軸方向的加速度a2 m/s2，質(zhì)點(diǎn)的合力F合ma4 N.故B正確. x軸方向的合力恒定不變，y軸做勻速直線運(yùn)動(dòng)，合力為零，則質(zhì)點(diǎn)受到的合力恒定不變.合力沿x軸方向，而初速度方向既不在x軸方向，也不在y軸方向，質(zhì)點(diǎn)初速度的方向與合外力方向不垂直，做勻變速曲線運(yùn)動(dòng).故C、D錯(cuò)誤.,1.(2016全國(guó)乙卷18)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則() A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同 B.質(zhì)點(diǎn)速度的

3、方向不可能總是與該恒力的方向垂直 C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同 D.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變,,解析,,變式訓(xùn)練,1,2,,1,2,解析質(zhì)點(diǎn)一開(kāi)始做勻速直線運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，施加恒力后，則該質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為該恒力.若該恒力方向與質(zhì)點(diǎn)原運(yùn)動(dòng)方向不共線，則質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與恒力方向不同，故A錯(cuò)； 若F的方向某一時(shí)刻與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向垂直，之后質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)，力與速度方向不再垂直，例如平拋運(yùn)動(dòng)，故B正確； 由牛頓第二定律可知，質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與其所受合外力方向相同，C正確； 根據(jù)加速度的定義，相等時(shí)間內(nèi)速度變化量相同，而速率變化量不一定相同，故D錯(cuò).,2.如圖

4、2所示，甲乙兩船在同一條河流中同時(shí)開(kāi)始渡河，M、N分別是甲乙兩船的出發(fā)點(diǎn)，兩船頭與河岸均成角，甲船船頭恰好對(duì)準(zhǔn)N點(diǎn)的正對(duì)岸P點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間乙船恰好到達(dá)P點(diǎn)，如果劃船速度大小相等，且兩船相遇，不影響各自的航行，下列判斷正確的是() A.甲船也能到達(dá)正對(duì)岸 B.甲船渡河時(shí)間一定短 C.兩船相遇在NP直線上的某點(diǎn)(非P點(diǎn)) D.渡河過(guò)程中兩船不會(huì)相遇,,,1,2,解析,返回,圖2,1,2,,返回,解析甲船航行方向與河岸成角，水流速度水平向右，故合速度一定不會(huì)垂直河岸，即甲船不能垂直到達(dá)對(duì)岸，A錯(cuò)誤；,1.求解平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路和方法運(yùn)動(dòng)的分解 將平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由

5、落體運(yùn)動(dòng) “化曲為直”，是處理平拋運(yùn)動(dòng)的基本思路和方法. 2.求解平拋(類平拋)運(yùn)動(dòng)的注意點(diǎn) (1)突出落點(diǎn)問(wèn)題時(shí)，一般建立坐標(biāo)系，由兩個(gè)方向遵循的規(guī)律列出位移方程，由此確定其落點(diǎn). (2)突出末速度的大小和方向問(wèn)題時(shí)，一般要建立水平分速度和豎直分速度之間的關(guān)系，由此確定其末速度.,考題二平拋(類平拋)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,方法指導(dǎo),(3)如圖3所示，分解某一過(guò)程的位移和某一位置瞬時(shí)速度，則可以獲得兩個(gè)直角三角形，一般該類運(yùn)動(dòng)問(wèn)題都可以在這兩個(gè)直角三角形中解決.,圖3,例2如圖4所示，將甲、乙兩球從虛線PQ右側(cè)某位置分別以速度v1、v2沿水平方向拋出，其部分軌跡如圖1、2所示，兩球落在斜面上同一點(diǎn)，且速

6、度方向相同，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是() A.甲、乙兩球拋出點(diǎn)在同一豎直線上 B.甲、乙兩球拋出點(diǎn)在斜面上 C.甲球拋出點(diǎn)更靠近PQ線 D.一定有v1v2,,解析,典例剖析,,圖4,解析二者落在斜面上時(shí)速度的方向相同，所以速度的方向與水平方向之間的夾角是相等的，tan 根據(jù)：vygt xv0t,,解析,可知二者的位移偏轉(zhuǎn)角也相等，所以兩個(gè)小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線上，故結(jié)合題目的圖象可知1的拋出點(diǎn)高于2的拋出點(diǎn)，故A錯(cuò)誤； 結(jié)合A的分析可知，兩個(gè)小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線上，兩個(gè)小球的拋出點(diǎn)可能在斜面上，也可能不在斜面上，故B錯(cuò)誤； 兩個(gè)小球的拋出點(diǎn)與落點(diǎn)的連線在同一直線

7、上，而題目的圖中1在上，所以甲的拋出點(diǎn)離PQ要遠(yuǎn)一些，故C錯(cuò)誤； 由于甲的拋出點(diǎn)高一些，因此甲運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)些，故豎直方向的速度vgt大些，而根據(jù)落點(diǎn)的速度方向相同，因此速度v1要大一些，故D正確.,3.如圖5所示，在水平地面上A、B兩點(diǎn)同時(shí)迎面拋出兩個(gè)物體，初速度分別為v1、v2，與水平方向所成角130、260，兩物體恰好落到對(duì)方拋出點(diǎn).兩物體在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間分別為t1、t2， 不計(jì)空氣阻力.則() A.v1v2 B.t1t2 C.兩物體在空中可能相遇 D.兩物體位于同一豎直線時(shí)，一定在AB中點(diǎn)的右側(cè),,解析,3,4,,變式訓(xùn)練,,圖5,3,4,在豎直方向上的速度一個(gè)大，一個(gè)小，又是同時(shí)拋出，

8、所以兩者不可能同時(shí)到達(dá)同一高度，即兩者不可能相遇，C錯(cuò)誤； 兩者位于同一豎直線時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，而A球的水平初速度較大，所以A球走過(guò)的水平位移大于B球的，所以一定在AB中點(diǎn)的右側(cè)，D正確.,4.橫截面為直角三角形的兩個(gè)相同斜面緊靠在一起，固定在水平面上，如圖6所示.它們的豎直邊長(zhǎng)都是底邊長(zhǎng)的一半，現(xiàn)有三個(gè)小球從左邊斜面的頂點(diǎn)以不同的初速度向右平拋，最后落在 斜面上，其落點(diǎn)分別是a、b、c.若不計(jì) 空氣阻力，則下列判斷正確的是() A.三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程 速度變化最大 B.三小球比較，落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度變化最快 C.三小球比較，落在a點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最短 D.無(wú)論小球

9、拋出時(shí)初速度多大，落在斜面上的瞬時(shí)速度都不可能與斜面垂直,,,解析,返回,3,4,圖6,,返回,3,4,三個(gè)小球均做平拋運(yùn)動(dòng)，加速度都是g，則速度變化快慢一樣，故B錯(cuò)誤. 小球打到兩斜面交點(diǎn)時(shí)，速度方向與水平方向夾角為45，與斜面夾角小于90，打到右側(cè)斜面的其他位置處，夾角更小，故D正確.,考題三圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的分析,知識(shí)精講,1.圓周運(yùn)動(dòng)的描述,2.水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題 (1)水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力可能由彈力、摩擦力等力提供，常涉及繩的張緊與松弛、接觸面分離等臨界狀態(tài). (2)常見(jiàn)臨界條件：繩的臨界：張力FT0；接觸面滑動(dòng)的臨界：FFf；接觸面分離的臨界：FN0.,3.豎直平面

10、內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的繩、桿模型,典例剖析,例3如圖7所示，質(zhì)量為m的小球置于內(nèi)部光滑的正方體盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑.盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R、周期為 的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，重力加速度大小為g，則() A.盒子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶拥撞繅毫閙g B.盒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶拥撞繅毫?mg C.盒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶拥撞繅毫?mg D.盒子從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，球處于超重狀態(tài),圖7,,,解析,解析設(shè)盒子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球受到盒子頂部的壓力，則：FmgmR( )2，解得：F0 根據(jù)牛頓第三定律，盒子運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶拥撞繅毫?.故A錯(cuò)誤； 盒子運(yùn)動(dòng)到最

11、低點(diǎn)時(shí)，小球受到盒子底部支持力與重力的合力提供向心力，則：FNmgmR( )2，解得：FN2mg根據(jù)牛頓第三定律，盒子運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，小球?qū)凶拥撞繅毫?mg .故B正確，C錯(cuò)誤； 由A項(xiàng)的分析可知，在最高點(diǎn)小球只受到重力的作用，所以盒子從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，球接近最高點(diǎn)時(shí)處于失重狀態(tài).故D錯(cuò)誤.,5.如圖8所示，在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平盤(pán)上，沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量相等的兩個(gè)物體A和B，它們分居圓心兩側(cè)，與圓心距離分別為RAr，RB2r，與盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，下列說(shuō)法正確的是() A.此時(shí)繩子張力為FT3mg

12、B.此時(shí)圓盤(pán)的角速度為 C.此時(shí)A所受摩擦力方向沿半徑指向圓外 D.此時(shí)燒斷繩子，A仍相對(duì)盤(pán)靜止，B將做離心運(yùn)動(dòng),,解析,5,6,,變式訓(xùn)練,圖8,,,解析兩物塊A和B隨著圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，合外力提供向心力，則Fm2r，B的半徑比A的半徑大，所以B所需向心力大，繩子拉力相等，所以當(dāng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好還未發(fā)生滑動(dòng)時(shí)，B的靜摩擦力方向指向圓心，A的最大靜摩擦力方向指向圓外，根據(jù)牛頓第二定律得：FTmgm2r，F(xiàn)Tmgm22r，解得：FT3mg， ，故A、B、C正確； 此時(shí)燒斷繩子，A的最大靜摩擦力不足以提供所需向心力，則A做離心運(yùn)動(dòng)，故D錯(cuò)誤.,5,6,6.(2016浙江理綜20)如圖9所示

13、為賽車(chē)場(chǎng)的一個(gè)水平“梨形”賽道，兩個(gè)彎道分別為半徑R90 m的大圓弧和r40 m的小圓弧，直道與彎道相切.大、小圓弧圓心O、O距離L100 m.賽車(chē)沿彎道路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車(chē)重力的2.25倍，假設(shè)賽車(chē)在直道上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，在彎道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要使賽車(chē)不打滑，繞賽道一圈時(shí)間最短(發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大， 重力加速度g10 m/s2，3.14)，則賽車(chē)() A.在繞過(guò)小圓弧彎道后加速 B.在大圓弧彎道上的速率為45 m/s C.在直道上的加速度大小為5.63 m/s2 D.通過(guò)小圓弧彎道的時(shí)間為5.58 s,,圖9,,,解析,返回,5,6,解析在彎道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，

14、根據(jù)徑向靜摩擦力提供向心力得，kmg ，當(dāng)彎道半徑一定時(shí)，在彎道上的最大速率是一定的，且在大彎道上的最大速率大于小彎道上的最大速率，故要想時(shí)間最短，可在繞過(guò)小圓弧彎道后加速，選項(xiàng)A正確；,,解析,5,6,,返回,5,6,考題四拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合,知識(shí)精講,解決拋體與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問(wèn)題應(yīng)注意： (1)平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(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)能定理的靈活運(yùn)用.,典例剖析,例4(12分)如圖10所示，BC為半徑等于 豎直放置的光滑細(xì)圓管，O為細(xì)圓管的圓心，在圓管的末端C連接傾斜角為45、動(dòng)摩擦因數(shù)0.6的足夠長(zhǎng)粗糙斜面，一質(zhì)量為m0.5 kg

15、的小球從O點(diǎn)正上方某處A點(diǎn)以v0水平拋出，恰好能垂直O(jiān)B從B點(diǎn)進(jìn)入細(xì)圓管， 小球從進(jìn)入圓管開(kāi)始受到始終豎直向上的力 F5 N的作用，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到圓管的末端C時(shí) 作用力F立即消失，小球能平滑地沖上粗糙 斜面.(g10 m/s2)求：,圖10,(1)小球從O點(diǎn)的正上方某處A點(diǎn)水平拋出的初速度v0為多少？OA的距離為多少？ (2)小球在圓管中運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)圓管的壓力是多少？ (3)小球在CD斜面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少？,,答案,思維規(guī)范流程,rsin 45,v0t,2 m/s,0.2 m,hrcos 45,0.6 m,,答案,,答案,mgsin 45mgcos 45,式2分，其余各式1分.,7.如圖11所

16、示，質(zhì)量為1 kg物塊自高臺(tái)上A點(diǎn)以4 m/s的速度水平拋出后，剛好在B點(diǎn)沿切線方向進(jìn)入半徑為0.5 m的光滑圓弧軌道運(yùn)動(dòng).到達(dá)圓弧軌道最底端C點(diǎn)后沿粗糙的水平面運(yùn)動(dòng)4.3 m到達(dá)D點(diǎn)停下來(lái)，已知OB與水平面的夾角53，g10 m/s2(sin 530.8，cos 530.6).求： (1)A、B兩點(diǎn)的高度差；,,解析答案,變式訓(xùn)練,圖11,解析小物塊恰好從B端沿切線方向進(jìn)入軌道，據(jù)幾何關(guān)系有：,A到B的過(guò)程中機(jī)械能守恒，得：,聯(lián)立得：h0.45 m,答案0.45 m,,解析答案,(2)物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，物塊對(duì)軌道的壓力； 解析小物塊由B運(yùn)動(dòng)到C，據(jù)動(dòng)能定理有：,解得FN96 N 根據(jù)牛頓第三定律，小物塊經(jīng)過(guò)圓弧軌道上C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FN的大小為96 N. 答案96 N,,返回,解析答案,(3)物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù). 解析小物塊從C運(yùn)動(dòng)到D，據(jù)功能關(guān)系有：,聯(lián)立得：0.5 答案0.5,