高三物理二輪復習 專題三 力與曲線運動課件.ppt

專題三力與曲線運動 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點點撥 鎖定考點 高效突破 必備模型 全面解讀 閱卷評析 劍指滿分 展示考綱 明晰考向 方法歸納 重點點撥 一 平拋運動或類平拋運動1 處理方法分解為初速度方向的勻速直線運動和垂直初速度方向的初速度為零的勻加速直線運動 2 推論 1 如圖 甲 所示 物體任意時刻速度方向的反向延長線一定通過此時水平位移的中點 2 如圖 乙 所示 在任意時刻任意位置處 速度方向與水平方向的夾角為 位移方向與水平方向的夾角為 則有tan 2tan 2 桿固定 物體能通過最高點的條件是v 0 鎖定考點 高效突破 考點一 平拋運動的規(guī)律及應用 典例 2015大慶市第二次質檢 如圖所示 距地面高度h 5m的平臺邊緣水平放置一個兩輪間距為d 6m的傳送帶 一可視為質點的物塊從光滑平臺邊緣以v0 5m s的初速度滑上傳送帶 已知物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 0 2 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 若傳送帶不動 小物塊離開傳送帶右邊緣落地的水平距離 2 試分析傳送帶的速度滿足什么條件時 小物塊離開傳送帶右邊緣落地的水平距離最大 并求最大距離 3 設傳送帶的速度為v 且規(guī)定傳送帶順時針運動時v 為正 逆時針運動時v 為負 試分析畫出小物塊離開傳送帶右邊緣落地的水平距離s與v 的變化關系圖線 不需要計算過程 只需畫出圖線即可 思路探究 1 小物塊在傳送帶上做怎樣的運動時 離開傳送帶后 小物塊才有最大的水平距離 答案 小物塊在傳送帶上一直做勻加速直線運動 離開傳送帶時有最大速度 平拋的水平距離也最大 2 若傳送帶逆時針轉動 小物塊在傳送帶上做怎樣的運動 答案 小物塊一直做勻減速直線運動 2 當傳送帶順時針運動速度達到某一值后 小物塊在傳送帶上將一直做勻加速運動 即離開傳送帶后平拋初速度最大 落地的水平距離有最大值 設小物塊一直勻加速離開傳送帶時的速度為v2 則 2a2d a2 g 解得v2 7m s 即傳送帶順時針運動 且v 7m s時小物塊落地水平距離最大 設最大距離為s2 s2 v2t 7m 3 如圖所示 答案 1 1m 2 v 7m s7m 3 見規(guī)范解答圖 以例說法平拋運動問題的處理方法處理平拋運動時 一定要分解為兩個分運動考慮 有時還要分別畫出位移合成 分解圖以及速度合成 分解圖 利用直角三角形有關知識分析 題組訓練 D B 3 平拋運動與斜面組合問題 2015浙江校級模擬 很多企業(yè)單位的大門都裝有自動欄桿 某大門的自動欄桿簡易圖如圖所示 立柱從地面G到轉軸O點高H 0 8m 欄桿從轉軸O到末端P長L 6m 平時無車輛進出 欄桿置于水平位置 左邊有門衛(wèi)室 AB為豎直墻 高h 2m BC為房屋寬 寬度b 6m 傾斜屋頂成45 頂點為E 某天下雨 有水滴粘在欄桿上 當啟動自動欄桿逆時針勻速轉到豎直位置 欄桿突然停止 而粘在欄桿上的水滴由于慣性以欄桿停止前的瞬間速度水平飛出 發(fā)現(xiàn)從P點飛出的水滴恰好沿EC經(jīng)過E點 不計空氣阻力 g 10m s2 求 1 欄桿轉動的角速度的大小及豎直墻AB與立柱GO之間的水平距離s 2 通過計算說明 欄桿上距離O點為l 2m的Q點處的水滴是否能落在傾斜屋頂BE上 答案 1 1rad s0 6m 2 見解析 考點二 圓周運動的規(guī)律及應用 典例 2015浙江理綜 如圖所示為賽車場的一個水平 U 形彎道 轉彎處為圓心在O點的半圓 內外半徑分別為r和2r 一輛質量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達A B 線 有如圖所示的 三條路線 其中路線 是以O 為圓心的半圓 OO r 賽車沿圓弧路線行駛時 路面對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 所選路線內賽車速率不變 發(fā)動機功率足夠大 則 A 選擇路線 賽車經(jīng)過的路程最短B 選擇路線 賽車的速率最小C 選擇路線 賽車所用時間最短D 三條路線的圓弧上 賽車的向心加速度大小相等 答案 ACD 以例說法解決圓周運動力學問題注意以下幾點 1 進行受力分析 明確向心力的來源 確定圓心及半徑 3 對于豎直面內的圓周運動要注意 桿模型 和 繩模型 的臨界條件 題組訓練 1 圓周運動與平衡知識的結合 2015浙江衢州模擬 在某次雜技表演中 表演裝置如圖 兩定滑輪通過天花板固定在同一豎直平面的同一高度處 質量相等的兩個表演者B C分別抓住繩子吊在左邊 另一個表演者A用手抓住繩子吊在右邊 一開始三個表演者抓住繩子身體懸空并能保持靜止 表演者B C抓繩的點到結點P的輕繩長度相等 滑輪摩擦不計 當表演開始 表演者B C以相同角速度在水平面內做圓周運動 表演者B C距離始終為圓周運動直徑 時 表演者A將 A 向上加速運動B 向下加速運動C 保持靜止D 上下振動 C 解析 人和兩繩整體受重力和繩子向上的拉力 設整體下降的加速度為a 根據(jù)牛頓第二定律 有2mg T 2m a 對A受力分析 受重力和拉力 又知mA 2m根據(jù)牛頓第二定律有T 2mg 2m a 解得a 0 即A將保持靜止 處于平衡狀態(tài) 選項C正確 2 圓周運動的臨界問題 2015余姚模擬 某同學利用如圖實驗裝置研究擺球的運動情況 擺球從A點由靜止釋放 經(jīng)過最低點C到達與A等高的B點 D E F是OC連線上的點 OE DE DF FC OC連線上各點均可釘釘子 每次均將擺球從A點由靜止釋放 不計繩與釘子碰撞時機械能的損失 下列說法正確的是 A 若只在E點釘釘子 擺球最高可能擺到AB連線以上的某點B 若只在D點釘釘子 擺球最高可能擺到AB連線以下的某點C 若只在F點釘釘子 擺球最高可能擺到D點D 若只在F點以下某點釘釘子 擺球可能做完整的圓周運動 D 解析 若釘子在D點及以上 則由機械能守恒定律可知 小球最高只能擺到AB連線上的某點 故選項A B錯誤 若在F點釘釘子 則根據(jù)機械能守恒小球應該擺到D點 但由于小球在豎直面內做圓周運動 由豎直面內圓周運動的臨界條件可知 到達D點時速度為零 則說明小球達不到D點即已下落 故選項C錯誤 若在F點以下某點釘釘子 則小球半徑很小 只要小球到達最高點時 重力小于等于小球轉動需要的向心力 則小球可以做完整的圓周運動 則選項D正確 考點三 平拋運動與圓周運動的綜合應用 思路探究 1 為了安全 大猴跳過山谷時水平位移x和x1的關系如何 答案 x x1 2 可用什么方法求猴子抓住青藤蕩起時的速度 答案 蕩起時 做曲線運動 可由機械能守恒定律求速度 3 猴子蕩起時做圓周運動 需建立什么關系式才能求青藤對猴子的拉力 答案 1 8m s 2 約9m s 3 216N 以例說法圓周運動綜合問題的分析思路圓周運動的綜合題往往涉及多個運動過程和功能關系問題 解決此類問題應做好以下兩個分析 1 臨界點分析 對于物體在臨界點相關的多個物理量 需要區(qū)分哪些物理量能夠突變 哪些物理量不能突變 而不能突變的物理量 一般指線速度 往往是解決問題的突破口 2 運動過程分析 對于物體參與的多個運動過程 要仔細分析每個運動過程做何種運動 若為圓周運動 應明確是水平面的勻速圓周運動 還是豎直平面的變速圓周運動 機械能是否守恒 若為拋體運動 應明確是平拋運動 還是類平拋運動 垂直于初速度方向的力是哪個力 題組訓練 BD 答案 1 0 8m 2 5 25m s2 繩 桿 模型 模型解讀 必備模型 全面解讀 1 模型特點 1 物體在豎直平面內做變速圓周運動 2 輕繩模型 在軌道最高點無支撐 輕桿模型 在軌道最高點有支撐 2 模型的臨界問題該類問題并伴有 最大 最小 剛好 等詞語 現(xiàn)對兩種模型分析比較如下 3 模型的綜合問題 1 該類問題往往考查圓周運動的臨界和極值問題 2 該類問題往往是多過程問題 涉及加速 直線或曲線 運動 圓周運動 平拋運動等 3 解答多過程問題時 要特別注意運用有關規(guī)律建立兩運動之間的聯(lián)系 把轉折點的速度做為分析重點 4 解答多過程問題時 平拋運動通常運用運動的合成與分解 豎直面內圓周運動通常應用動能定理 功能關系和牛頓第二定律 加速 直線或曲線 運動通常用動力學規(guī)律或動能定理來分析 4 模型綜合問題的一般求解思路 1 定模型 首先判斷是輕繩模型還是輕桿模型 兩種模型過最高點的臨界條件不同 3 研究狀態(tài) 通常情況下豎直平面內的圓周運動只涉及最高點和最低點的運動情況 4 受力分析 對物體在最高點或最低點時進行受力分析 根據(jù)牛頓第二定律列出方程F合 F向求解 5 過程分析 應用動能定理或機械能守恒定律將初 末兩個狀態(tài)聯(lián)系起來列方程 典例如圖所示 一小物塊自平臺上以速度v0水平拋出 剛好落在鄰近一傾角為53 的粗糙斜面AB頂端 并恰好沿該斜面下滑 已知斜面頂端與平臺的高度差h 0 032m 小物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為 0 5 A點離B點所在平面的高度H 1 2m 有一半徑為R的光滑圓軌道與斜面AB在B點相切連接 已知cos53 0 6 sin53 0 8 g取10m s2 求 1 小物塊水平拋出的初速度v0的大小 2 若小物塊能夠通過圓軌道最高點 圓軌道半徑R的最大值 思路探究 1 物塊拋出后恰好沿斜面下滑的含義是什么 答案 沿斜面方向的速度與水平方向的夾角為53 2 小物塊能過圓軌道最高點的條件是什么 答案 軌道對物塊壓力FN 0 拓展變式 2015寧波模擬 多選 如圖所示 豎直面內有個光滑的3 4圓形導軌道固定在一水平地面上 半徑為R 一個質量為m的小球從距水平地面正上方h高處的P點由靜止開始自由下落 恰好從N點沿切線方向進入圓軌道 不考慮空氣阻力 則下列說法正確的是 A 適當調整高度h 可使小球從軌道最高點M飛出后 恰好落在軌道右端口N處B 若h 2R 則小球在軌道最低點對軌道的壓力為5mgC 只有h大于等于2 5R時 小球才能到達圓軌道的最高點MD 若h R 則小球能上升到圓軌道左側離地高度為R的位置 該過程重力做功為mgR BC 平拋運動問題 考題精選 2014浙江理綜 16分 如圖所示 裝甲車在水平地面上以速度v0 20m s沿直線前進 車上機槍的槍管水平 距地面高為h 1 8m 在車正前方豎直立一塊高為兩米的長方形靶 其底邊與地面接觸 槍口與靶距離為L時 機槍手正對靶射出第一發(fā)子彈 子彈相對于槍口的初速度為v 800m s 在子彈射出的同時 裝甲車開始勻減速運動 行進s 90m后停下 裝甲車停下后 機槍手以相同方式射出第二發(fā)子彈 不計空氣阻力 子彈看成質點 重力加速度g 10m s2 1 求裝甲車勻減速運動時的加速度大小 2 當L 410m時 求第一發(fā)子彈的彈孔離地的高度 并計算靶上兩個彈孔之間的距離 3 若靶上只有一個彈孔 求L的范圍 閱卷評析 劍指滿分 評分細則 第 1 問2分 第 2 問7分 式各2分 式1分 第 3 問7分 式各3分 式1分 失分警示 1 失分點 數(shù)據(jù)錯誤 未對加速度大小進一步說明 失分原因 沒有看清題意 題目要求計算加速度的大小 2 失分點 表達式及結果錯誤 失分原因 第一發(fā)子彈飛出槍口時對地速度應等于子彈相對于槍口的速度加上裝甲車的速度 3 其他可能失分點 不理解靶上只有一個彈孔的隱含條件 無法求解第 3 問 3 第 3 問屬于臨界問題 靶上只有一個彈孔 是指一發(fā)子彈打到靶上另一發(fā)子彈打到地上 具體情況為 第一發(fā)子彈恰好打不到靶下沿 第二發(fā)子彈打到靶上 第二發(fā)子彈恰好打到靶下沿 第一發(fā)打到地上 可見靶下沿是打到和打不到靶上的臨界點