高考物理二輪復習 專題4 曲線運動課件.ppt

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1 專題4曲線運動 考點16運動的合成與分解平拋運動 考點17圓周運動規(guī)律與應用 考點18圓周運動的臨界問題 2 考點16運動的合成與分解平拋運動 1 運動的合成與分解 1 合運動與分運動關系的三個性質獨立性 一個物體同時參與幾個分運動 各分運動獨立進行 互不干擾 等時性 合運動和分運動同時發(fā)生 同時進行 同時結束 即運動的時間相等 等效性 合運動產(chǎn)生的效果是各分運動分別產(chǎn)生的效果的總效果 它能替代所有分運動共同作用的效果 3 2 運動的合成與分解的運算法則運動的合成與分解包含了位移 速度 加速度的合成與分解 它們之間的關系均遵循平行四邊形定則 2 物體做曲線運動的條件和特點物體所受合外力的方向跟它的運動方向不在同一直線上時物體做曲線運動 做曲線運動的物體的瞬時速度方向沿曲線的切線方向 曲線運動的速度方向時刻在改變 是變速運動 3 平拋運動 1 運動性質 做平拋運動的物體 盡管其速度大小和方向時刻在改變 但其加速度卻恒為重力加速度g 因而平拋運動是勻變速曲線運動 4 5 考法1合運動的性質與軌跡判斷 1 合力的方向與軌跡的關系物體做曲線運動的軌跡一定夾在合外力與速度方向之間 速度方向與軌跡相切 合外力方向指向軌跡的 凹側 如圖所示 2 合力方向與速率變化的關系 1 當合力方向與速度方向夾角為銳角時 物體速率增大 2 當合力方向與速度方向夾角為鈍角時 物體速率減小 3 當合力方向與速度方向垂直時 物體速率不變 考點16運動的合成與分解平拋運動 6 考法2對運動的合成與分解的考查 1 對運動獨立性 運動合成與分解的考查通常會以小船渡河或空中落下雨滴等情景考查運動的獨立性 運動的合成與分解 考點16運動的合成與分解平拋運動 7 小船渡河有兩類經(jīng)典問題 1 小船渡河的時間問題小船渡河的時間僅與小船自身的速度有關 與水流的速度是沒有關系的 而小船的實際軌跡由船速和水速共同決定 2 小船渡河的路程問題小船渡河的路程由小船運動的實際軌跡決定 小船運動的實際軌跡由船速和水速共同決定 考點16運動的合成與分解平拋運動 8 若v船 v水 則船頭偏向上游 如圖甲所示 合速度v垂直于河岸 渡河有最短位移x短 d 船頭與上游的夾角滿足cos 若v船 v水 則不論船的航向如何 總是被水沖向下游 如圖乙所示 船頭與運動軌跡垂直時 路程最短 2 對關聯(lián)物體速度關系的考查 1 模型特點沿繩 或桿 方向的速度分量大小相等 2 思路與方法合運動 繩拉物體的實際運動速度v分運動 考點16運動的合成與分解平拋運動 9 3 解題的原則把物體的實際速度分解為垂直于繩 桿 和平行于繩 桿 的兩個分量 根據(jù)沿繩 桿 方向的分速度大小相等求解 常見的模型如圖所示 考點16運動的合成與分解平拋運動 10 考點16運動的合成與分解平拋運動 11 考點16運動的合成與分解平拋運動 12 方法2從分解速度的角度進行解題重點對于一個做平拋運動的物體來說 如果知道了某一時刻的速度方向 則我們常常是從 分解速度 的角度來研究問題 分解速度 構建速度三角形 確定飛行時間 進一步確定位移 例如 將一個小球以速度v0水平拋出 垂直打到一個傾角為 的斜面上 若求飛行的時間 應將小球垂直打到斜面上的速度v沿水平方向和豎直方向分解 如圖所示 由幾何知識知 v和豎直方向的夾角也為 由平拋運動的規(guī)律得tan 從而求出飛行的時間 方法3從分解位移的角度進行解題重點對于一個做平拋運動的物體來說 如果知道了某一時刻的位移方向 則我們可以把位移分解到水平方向和豎直方向 然后運用平拋運動的規(guī)律來研究問題 這種方法叫做 分解位移法 考點16運動的合成與分解平拋運動 13 例如 從傾角為 的斜面上A點 以水平速度v0拋出一個小球 若求小球運動的時間 應將其位移AB分解為水平位移x和豎直位移y 如圖所示 由平拋運動的規(guī)律得方法4利用等效法求解類平拋運動重點物體受到與初速度垂直的恒定的合外力時 其軌跡與平拋運動相似 簡稱類平拋運動 求解類平拋運動的方法是 將運動分解為沿初速度方向的勻速直線運動和垂直于初速度方向 即沿合力的方向 的勻加速直線運動 找到等效加速度 考點16運動的合成與分解平拋運動 14 方法5運用推論法求解重點推論 做平拋 或類平拋 運動的物體 任意時刻的瞬時速度方向的反向延長線一定通過此時水平位移的中點 考點16運動的合成與分解平拋運動 15 推論 做平拋 或類平拋 運動的物體在任一時刻任一位置處 如圖所示 設其速度方向與水平方向的夾角為 位移與水平方向的夾角為 則tan 2tan 考法4斜拋運動的求解方法 近幾年高考很少涉及 斜拋運動的處理方法與平拋運動的處理方法相似 不同的是 斜拋物體在豎直方向上的初速度不為零 如圖所示 物體被拋出后在水平方向上以水平分速度v0 x做勻速直線運動 在豎直方向上做初速度為v0y的豎直上拋運動 考點16運動的合成與分解平拋運動 16 返回專題首頁 考點16運動的合成與分解平拋運動 17 考點17圓周運動規(guī)律及應用 1 描述勻速圓周運動的物理量描述圓周運動的物理量有線速度v 角速度 周期T 頻率f 轉速n等 它們之間的關系如下 n的單位應為r s 關鍵點撥 勻速圓周運動既不是速度不變的運動 也不是勻變速曲線運動 而是變加速曲線運動 2 圓周運動中的動力學分析向心力是按作用效果命名的力 其動力學效果在于產(chǎn)生向心加速度 即只改變線速度方向 不改變線速度的大小 對于做勻速圓周運動物體的向心力應由其所受合外力提供 18 考法5考查傳動裝置線速度與角速度的關系 1 同軸傳動固定在一起共軸轉動的物體上各點角速度相同 由v r和an 2r知 此種情況下 線速度 向心加速度都與半徑成正比 如圖中A B 考點17圓周運動規(guī)律及應用 圓周運動是一種典型的曲線運動 高考對圓周運動的考查一般有兩類 一類是以傳動裝置為情景 考查圓周運動的基本規(guī)律 如線速度 角速度 周期的關系 另一類是以細繩 輕桿 轉臺 軌道為情景 考查受力分析 向心力公式和動力學方程 這部分知識擴展空間很大 還會與機械能守恒 功能關系 復合場綜合出題 19 2 皮帶傳動不打滑的摩擦傳動和皮帶 或齒輪 傳動的兩輪邊緣上各點線速度大小相等 由 v r和an v2 r知 此種情況下 角速度 向心加速度都與半徑成反比 考法6考查圓周運動中的動力學問題 1 向心力的來源向心力是按力的作用效果命名的 可以是重力 彈力 摩擦力等各種力 也可以是幾個力的合力或某個力的分力 因此在受力分析中要避免再另外添加一個向心力 20 向心力的作用效果是產(chǎn)生向心加速度 不斷改變物體的速度方向 維持物體做圓周運動 但不改變速度的大小 考點17圓周運動規(guī)律及應用 21 2 解決圓周運動動力學問題的思路 1 確定研究對象 分析物體的受力情況 畫出受力示意圖 確定向心力的來源 2 分析物體的運動情況 即物體的線速度 角速度 周期 軌道平面 圓心 半徑等 3 據(jù)牛頓運動定律 向心力公式或機械能守恒定律等列方程 對圓周運動過程的某一狀態(tài)點 常用牛頓運動定律和向心力公式建立方程 如圖 在豎直面內(nèi)圓周運動的最低點A FA mg 在最高點B FB mg 考點17圓周運動規(guī)律及應用 22 對圓周運動的過程而言 只能利用機械能守恒定律或動能定理建立初末狀態(tài)之間的聯(lián)系 如圖中由A運動到B 若沒有摩擦和阻力影響 則有 3 物體做圓周運動 離心運動和近心運動的判斷 1 提供的向心力 從物體受力角度分析 物體受到的重力 彈力 摩擦力 洛倫茲力等 它們指向圓心的合力 就是提供的向心力 2 物體做圓周運動所需的向心力 從物體運動狀態(tài)角度分析 物體運動狀態(tài)不同 所需向心力不同 物體做圓周運動所需的向心力用運動學表達式表示 考點17圓周運動規(guī)律及應用 23 若F供 F需 則物體做勻速圓周運動 若F供 F需 則物體做離心運動 若F供 F需 則物體做近心運動 考法7圓周運動模型及其應用 考點17圓周運動規(guī)律及應用 24 考點17圓周運動規(guī)律及應用 25 考點17圓周運動規(guī)律及應用 26 考點18圓周運動的臨界問題 圓周運動的臨界問題 一般有兩類 一類是做圓周運動的物體 在某些特殊位置上 存在著某一速度值 小于 或大于 這個速度 物體就不能再繼續(xù)做圓周運動了 此速度即為臨界速度 另一類是因為某種原因導致物體的受力發(fā)生變化 其運動狀態(tài)隨之變化 對應物體即出現(xiàn)相應的臨界狀態(tài) 考法8水平面內(nèi)圓周運動的臨界問題 1 靜摩擦力產(chǎn)生的臨界情況在水平轉臺上做圓周運動的物體 若有靜摩擦力參與 則當轉臺的轉速變化時 靜摩擦力也會隨之變化 當f達到最大值fmax時 對應有臨界角速度 解決這類問題一定要牢記 靜摩擦力大小有個范圍 方向可以改變 這一特點 27 2 彈簧和繩連接的物體的臨界情況處理該類問題時關鍵是分析彈力的大小和方向的改變 特別是有摩擦力參與的問題更需要和靜摩擦力的特點相結合 對于用彈簧連接的物體的圓周運動 當運動狀況發(fā)生改變時 往往伴隨著半徑的改變 從而導致彈簧彈力發(fā)生變化 明確半徑是否改變 什么情況下改變 是伸長還是縮短等 3 圓錐面上的臨界問題如圖所示 一個光滑的圓錐體固定在水平桌面上 其軸線沿豎直方向 母線與軸線的夾角為 一條長為l的繩 一端固定在圓錐體的頂點O 另一端系一個質量為m的小球 視為質點 小球以速率v繞圓錐體的軸線做水平勻速圓周運動 考點18圓周運動的臨界問題 28 考點18圓周運動的臨界問題 29 考法9輕繩模型與輕桿模型產(chǎn)生的臨界情況 在豎直平面內(nèi)的圓周運動其向心力往往是靠繩子的拉力或桿的彈力 或光滑圓弧軌道的內(nèi)側 外側彈力 提供 由于細繩只能提供拉力而無法提供支持力 桿既可以提供拉力也可以提供支持力 考點18圓周運動的臨界問題 30 考點18圓周運動的臨界問題