高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題講座（四）拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動相結(jié)合的綜合問題課件.ppt

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專題講座（四） 拋體運(yùn)動與圓周運(yùn)動相結(jié)合的 綜合問題,通常是圓周運(yùn)動與斜軌道、平臺相關(guān)聯(lián)的勻速直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動、豎直上拋運(yùn)動，要根據(jù)各階段的受力情況確定運(yùn)動情況，列牛頓定律方程結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式或從能量的觀點(diǎn)去解決． 而天體表面的拋體運(yùn)動則經(jīng)常與萬有引力定律結(jié)合來求解．圍繞天體做勻速圓周運(yùn)動物體的有關(guān)物理量，解決的途徑是通過拋體運(yùn)動求天體表面的重力加速度，再根據(jù)萬有引力定律求T、ω、天體質(zhì)量或密度，也可以只根據(jù)萬有引力定律求重力加速度，再分析拋體運(yùn)動．,1．平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動相結(jié)合的有關(guān)問題 在我國南方農(nóng)村地區(qū)有一種簡易水輪機(jī)，如圖所示，從懸崖上流出的水可看作連續(xù)做平拋運(yùn)動的物體，水流軌道與下邊放置的輪子邊緣相切，水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板，可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動，輸出動力．當(dāng)該系統(tǒng)工作穩(wěn)定時，可近似認(rèn)為水的末速度與輪子邊緣的線速度相同．設(shè)水的流出點(diǎn)比輪軸高h(yuǎn)＝5.6 m，輪子半徑R＝1 m．調(diào)整輪軸O的位置，使水流與輪邊緣切點(diǎn)對應(yīng)的半徑與水平線成θ＝37°角. (已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g＝10 m/s2)問：,,,,(1)水流的初速度v0大小為多少？ (2)若不計擋水板的大小，則輪子轉(zhuǎn)動的角速度為多少,【答案】 (1)7.5 m/s (2)12.5 rad/s,,(1)小球到達(dá)C點(diǎn)的速度vC為多少？ (2)圓筒轉(zhuǎn)動的最大周期T為多少？ (3)在圓筒以最大周期T轉(zhuǎn)動的情況下，要完成上述運(yùn)動圓筒的半徑R′必須為多少？,【答案】 (1)2 m/s (2)0.2 s (3)0.075 m,,3．拋體運(yùn)動規(guī)律在天體運(yùn)動中的應(yīng)用問題 宇航員站在一星球表面，沿水平方向以v0的初速度拋出一個小球．測得拋出點(diǎn)的高度為h，拋出點(diǎn)與落地點(diǎn)之間的水平距離為L，已知該星球的半徑為R，求該星球的第一宇宙速度．(即人造衛(wèi)星在該星球表面做勻速圓周運(yùn)動必須具有的速度),,,[遷移訓(xùn)練] 1．如圖所示，小球P用l＝1 m的細(xì)繩系著，在水平面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動，其角速度ω＝2π rad/s，另一小球Q質(zhì)量為m＝1 kg，在高出水平面h＝0.8 m的水平槽上，槽與繩平行，槽光滑，槽口A點(diǎn)在O點(diǎn)正上方、當(dāng)小球Q受到水平恒力F作用時，兩小球同時開始運(yùn)動，Q運(yùn)動到A，力F自然取消．求： (1)恒力F的表達(dá)式為何值時，兩小球可能相碰？ (2)在滿足(1)條件的前提下，Q運(yùn)動到槽口的最短時間和相應(yīng)的Q在槽上滑行的距離．(g取10 m/s2),,2．如圖所示，一個水平放置的圓桶繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度ω＝2.5π rad/s，桶壁上P處有一圓孔，桶壁很薄，桶的半徑R＝2 m．當(dāng)圓孔運(yùn)動到桶的上方時，在圓孔的正上方h＝3.2 m處有一個小球由靜止開始下落，已知圓孔的半徑略大于小球的半徑．試通過計算判斷小球是否和圓桶碰撞(不考慮空氣阻力，g取10 m/s2)．,,【答案】 小球和圓桶不會相碰,3．(2013·福建卷，20)如圖，一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球．現(xiàn)將小球拉到A點(diǎn)(保持繩繃直)由靜止釋放，當(dāng)它經(jīng)過B點(diǎn)時繩恰好被拉斷，小球平拋后落在水平地面上的C點(diǎn)．地面上的D點(diǎn)與OB在同一豎直線上，已知繩長L＝1.0 m，B點(diǎn)離地高度H＝1.0 m，A、B兩點(diǎn)的高度差h＝0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，不計空氣影響，求：,,(1)地面上D、C兩點(diǎn)間的距離s； (2)輕繩所受的最大拉力大?。?【答案】 (1)1.41 m (2)20 N,4．如圖所示，宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點(diǎn)沿水平方向以初速度v0拋出一個小球，測得小球經(jīng)時間t落到斜坡上另一點(diǎn)Q，斜面的傾角為α，已知該星球半徑為R，萬有引力常量為G，求：,,(1)該星球表面的重力加速度； (2)該星球的密度； (3)該星球的第一宇宙速度v； (4)人造衛(wèi)星繞該星球表面做勻速圓周運(yùn)動的最小周期T.,,