高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天 能力課時(shí)5 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題課件.ppt

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能力課時(shí)5 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題,突破一 平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問題,1.有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，明顯表明題述的過程中存在著臨界點(diǎn)。 2.若題目中有“取值范圍”、“多長時(shí)間”、“多大距離”等詞語，表明題述的過程中存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)。 3.若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過程中存在著極值，這些極值點(diǎn)也往往是臨界點(diǎn)。,【例1】 (2015·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，18)一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖1所示。水平臺(tái)面的長和寬分別為L1和L2，中間球網(wǎng)高度為h。發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn)，能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點(diǎn)距臺(tái)面高度為3h。不計(jì)空氣的作用，重力加速度大小為g。若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi)，通過選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面上，則v的最大取值范圍是( ),圖1,答案 D,規(guī)律總結(jié) 處理平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問題要抓住兩點(diǎn) (1)找出臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的臨界條件。 (2)要用分解速度或者分解位移的思想分析平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題。,【變式訓(xùn)練】 1.(多選)如圖2所示，水平屋頂高H＝5 m，圍墻高h(yuǎn)＝3.2 m，圍墻到房子的水平距離L＝3 m，圍墻外馬路寬x＝10 m，為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的馬路上，小球離開屋頂時(shí)的速度v0的大小的可能值為(g取10 m/s2)( ),圖2 A.6 m/s B.12 m/s C.4 m/s D.2 m/s,解析 若v0太大，小球?qū)⒙湓隈R路外邊，因此，要使小球落在馬路上，v0的最大值vmax為球落在馬路最右側(cè)A點(diǎn)時(shí)的平拋初速度，如圖所示，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則,答案 AB,突破二 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題,水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題通常有兩類，一類是與摩擦力有關(guān)的臨界問題，一類是與彈力有關(guān)的臨界問題。,2.與彈力有關(guān)的臨界極值問題 壓力、支持力的臨界條件是物體間的彈力恰好為零；繩上拉力的臨界條件是繩恰好拉直且其上無彈力或繩上拉力恰好為最大承受力等。,【例2】 如圖3所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放有質(zhì)量均為m的兩個(gè)小物塊A、B，A離轉(zhuǎn)軸中心的距離為L，A、B間用長為L的細(xì)線相連。開始時(shí)，A、B與軸心在同一直線上，細(xì)線剛好被拉直，A、B與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：,圖3 (1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力？ (2)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)A物塊開始滑動(dòng)？,(1)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度較小時(shí)，向心力由什么力來提供？ 靜摩擦力 (2)物塊A、B誰先達(dá)到最大靜摩擦力？ 物塊B (3)細(xì)線上何時(shí)開始出現(xiàn)張力？ 物塊B達(dá)到最大靜摩擦力時(shí) (4)細(xì)線上有張力時(shí)，誰提供物塊A、B的向心力，列出表達(dá)式？ 對(duì)A：FfA－F＝mω2rA__對(duì)B：Ffm＋F＝mω2rB (5)兩物塊何時(shí)開始滑動(dòng)？ 物塊A達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)開始滑動(dòng)，即Ffm＝μmg,方法提煉 解決此類問題的一般思路 首先要考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài)，其次分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn)，最后結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程綜合分析。,【變式訓(xùn)練】 2.(多選)(2014·新課標(biāo)全國卷Ⅰ，20)如圖4，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說法正確的是 ( ),圖4,答案 AC,突破三 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題——“輕繩、 輕桿”模型,1.“輕繩”模型和“輕桿”模型不同的原因在于“輕繩”只能對(duì)小球產(chǎn)生拉力，而“輕桿”既可對(duì)小球產(chǎn)生拉力也可對(duì)小球產(chǎn)生支持力。 2.有關(guān)臨界問題出現(xiàn)在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)，一般情況下，只討論最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況。,圖5,答案 C,方法提煉 分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的思路,【變式訓(xùn)練】 3.(多選)如圖6所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r＝0.4 m，最低點(diǎn)處有一小球(半徑比r小很多)，現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0，則要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)當(dāng)滿足(g＝10 m/s2)( ),圖6 A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s,答案 ACD,圖7,A.在空中做變加速曲線運(yùn)動(dòng) B.在水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.在網(wǎng)的右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是左側(cè)的2倍 D.擊球點(diǎn)的高度是網(wǎng)高的2倍,答案 C,2.(多選)如圖8所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過0.3 s后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑R＝1 m，小球可看做質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量為m＝1 kg，g取10 m/s2。則( ),圖8,A.小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是0.9 m B.小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是1.9 m C.小球經(jīng)過管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力FNB的大小是1 N D.小球經(jīng)過管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力FNB的大小是2 N,答案 AC,3.(多選)(2015·浙江理綜)如圖9所示為賽車場的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質(zhì)量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達(dá)A′B′線，有如圖所示的①、②、③三條路線，其中路線③是以O(shè)′為圓心的半圓，OO′＝r。賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大)，則( ),圖9,A.選擇路線①，賽車經(jīng)過的路程最短 B.選擇路線②，賽車的速率最小 C.選擇路線③，賽車所用時(shí)間最短 D.①、②、③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等,答案 ACD,4.(多選)如圖10所示，在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M＝2.0 kg的木塊，它與臺(tái)面間的最大靜摩擦力Ffm＝6.0 N，繩的一端系住木塊，另一端穿過轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O(為光滑的)懸吊一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以ω＝5.0 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，欲使木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則它到O孔的距離可能是( ),圖10 A.6 cm B.15 cm C.30 cm D.34 cm,答案 BC,