（北京專用）2020版高考物理大一輪復習 專題四 曲線運動課件.ppt

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考點清單,考點一運動的合成與分解考向基礎1.曲線運動的定義、條件和特點,2.判斷兩個運動的合運動是否為曲線運動方法:兩個初速度矢量合成,兩個加速度矢量合成,觀察合成后的速度和加速度,若共線,合運動為④直線運動,若不共線,合運動為⑤曲線運動。3.對于曲線運動的分解,一般根據(jù)運動效果分析,如小船過河問題,常分解為沿水流方向和垂直河岸方向的分運動。若求運動的最短時間,則船頭應垂直對岸,最短時間為tmin=。若求過河的最短位移,需分類討論:①若船速大于水速,船速能夠分出一個速度分量抵消水速,船的最小位移為河寬;②若船速小于水速,航線不能垂直河岸,此時以水速矢量尾端為圓心,以船速矢量長度為半徑作圓,從水速矢量始端作圓的切線,合速度在這條切線上時,船過河位移最小。,考向突破考向一運動的合成與分解1.實際發(fā)生的運動是合運動,按運動效果分解出來的運動是分運動。合運動與分運動有以下特點:a.等時性:合運動與分運動所經(jīng)歷的時間相等;b.獨立性:一個物體同時參與兩個方向的分運動,每個分運動獨立進行,不受其他分運動的影響;c.等效性:各分運動的疊加與合運動具有相同的效果。2.運動的合成與分解是對速度v、加速度a、位移x等矢量進行的合成與分解。運算時,需依據(jù)平行四邊形定則。,例1在長約1.0m的一端封閉的玻璃管中注滿清水,水中放一個適當?shù)膱A柱形的紅蠟塊,將玻璃管的開口端用膠塞塞緊,并迅速豎直倒置,紅蠟塊就沿玻璃管由管口勻速上升到管底。將此玻璃管倒置安裝在小車上,并將小車置于水平導軌上。若小車一端連接細線繞過定滑輪懸掛小物體,小車從A位置由靜止開始運動,同時紅蠟塊沿玻璃管勻速上升。經(jīng)過一段時間后,小車運動到虛線表示的B位置,如圖所示。按照圖建立坐標系,在這一過程中紅蠟塊實際運動的軌跡可能是下圖中的(),解析蠟塊在豎直方向上做勻速直線運動,水平方向上隨小車做勻加速直線運動,故合運動軌跡為類平拋運動軌跡,又知其所受合外力方向水平向右,則C正確。,答案C,考向二曲線運動的速度和加速度1.曲線運動的特點:軌跡是曲線,速度時刻改變,必有加速度,合外力不為零。2.瞬時速度方向:曲線上各點的切線方向為該點的瞬時速度方向。3.物體做曲線運動的條件:F合與v0不在同一條直線上(即a與v0不在同一條直線上)。,例2一輛汽車在水平公路上沿曲線由M向N行駛,速度逐漸減小。圖中分別畫出了汽車轉彎所受合力F的四種方向,其中可能正確的是(),解析汽車沿曲線由M向N行駛,所受合力F的方向指向軌跡的凹側;速度逐漸減小,說明合力F在曲線切線方向上的分力與速度反向,因此選C。,答案C,考點二拋體運動考向基礎1.平拋運動:物體初速度①水平、只在②重力作用下的運動,為平拋運動。平拋運動在水平方向上可分解為勻速直線運動,速度和位移可表示為③vx=v0、④x=v0t;在豎直方向上可分解為自由落體運動,速度和位移可表示為⑤vy=gt、⑥y=gt2,且在豎直方向上,亦有相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移差相等的規(guī)律,即Δy=y2-y1=y3-y2=…=yn-yn-1=⑦gT2(式中yn為第n個T時間內(nèi)的豎直位移)。2.類平拋運動:若物體初速度與合外力垂直,且⑧合外力恒定,這一,類運動的規(guī)律與平拋運動類似。在合外力方向上,可分解為⑨勻加速直線運動,位移為⑩y=at2,相鄰相等時間間隔內(nèi)的位移之差為Δy=aT2。垂直合外力方向為勻速直線運動。3.“正切二倍”關系:在平拋或類平拋運動中,設某一時刻的速度方向與初速度方向的夾角為α,位移與初速度方向的夾角為θ,如圖所示,則有tanα====2tanθ,即速度偏向角的正切值等于位移偏向角正切值的二倍,這可論證“末速度反向延長線與水平位移的交點為水平位移中點”這一結論。,考向突破考向平拋運動平拋運動常見的分解方式是水平方向分解為勻速直線運動、豎直方向分解為自由落體運動。由于運動過程中,物體的速度和位移方向時刻變化,因此解決問題的關鍵是找出位移或速度間的幾何關系,從而得出運,動時間。例如,已知初速度v0、某時刻速度偏向角α,通過tanα==,即可得出t,進而確定水平位移、豎直位移和合位移。,例3如圖所示,小鐵塊從一臺階頂端以初速度v0=4m/s水平拋出。如果每級臺階的高度和寬度均為1m,臺階數(shù)量足夠多,重力加速度g取10m/s2,則小鐵塊第一次所碰到的臺階的標號是()A.3B.4C.5D.6,解析如圖,設小鐵塊落到斜線上的時間為t水平位移:x=v0t豎直位移:y=gt2因為每級臺階的高度和寬度均為1m,所以斜面的夾角為45則=1,代入數(shù)據(jù)解得t=0.8s相應的水平距離:x=40.8m=3.2m臺階數(shù):n==3.2,可知小鐵塊拋出后首先落到的臺階為第4級臺階,故B正確,A、C、D錯誤。,答案B,考點三圓周運動1.勻速圓周運動中的物理量及相互關系,考向基礎,2.圓周運動的向心力圓周運動的向心力沿半徑指向⑨圓心,故始終與速度方向⑩垂直,只改變線速度的方向,不改變其大小。向心力是根據(jù)力的作用效果來命名的,可以由重力、彈力、摩擦力等力來提供,也可以由幾個力在半徑方向上的合力來提供?？枷蛲黄瓶枷蛞粍蛩賵A周運動中的角速度、線速度、向心加速度1.圓周運動的線速度、角速度均為矢量,它們有瞬時意義。但若考查一段時間內(nèi)的線速度與角速度,可認為線速度(或角速度)大小仍為弧長(或圓心角)與時間之比,此時為平均值的含義。2.向心加速度由向心力提供,由于方向時刻指向圓心,因此向心加速度是,變化的。3.對圓周運動的特征量的考查有兩個重要的模型:共軸轉動和皮帶傳動。(1)共軸轉動A點和B點在同軸的兩個圓盤上,如圖甲,圓盤轉動時:ωA=ωB,=,TA=TB,并且轉動方向相同。甲,乙(2)皮帶傳動A點和B點分別是兩個輪子邊緣上的點,兩個輪子用皮帶連起來,并且皮帶不打滑,如圖乙,皮帶傳動時:vA=vB,=,=,并且轉動方向相同。,例4地表風速的大小對我們的生產(chǎn)、生活有著很大的影響,所以我們經(jīng)常會在鐵路沿線、碼頭、建筑、索道、氣象站、養(yǎng)殖場等處看到風速儀,它們能夠實時進行數(shù)據(jù)收集并智能傳送,其基本結構如圖(a)所示。光源發(fā)出的光經(jīng)光纖傳輸,被探測器接收。在風力作用下,風杯繞轉軸以正比于風速(v風)的速率(v杯)旋轉,其關系為v風=kv杯。風杯旋轉會通過齒輪帶動下面的凸輪圓盤旋轉,當圓盤上的凸輪經(jīng)過透鏡系統(tǒng)時光被擋住。已知風杯與轉軸距離為r,風杯每轉動n圈帶動凸輪圓盤轉動一圈。計算機對探測器接收到的光強變化情況進行分析,就能得到風速的大小。在Δt時間內(nèi)探測器接收到的光強隨時間變化的關系如圖(b)所示。下列說法正確的是(),A.光纖材料內(nèi)芯的折射率小于外套的折射率B.風杯旋轉的角速度小于凸輪圓盤的角速度C.在Δt時間內(nèi),風速逐漸增大,D.在Δt時間內(nèi),風的平均速率為,解析光纖材料是根據(jù)全反射原理制成的,其內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率,從而使光在內(nèi)部發(fā)生全反射而傳播,選項A錯誤;因風杯每轉動n圈帶動凸輪圓盤轉動一圈,可知風杯旋轉的角速度大于凸輪圓盤的角速度,選項B錯誤;根據(jù)圖(b)可知,在Δt時間內(nèi),光照時間越來越長,則風杯轉動越來越慢,即轉速逐漸減小,風速減小,選項C錯誤;在Δt時間內(nèi)擋了4次光,則T1=,根據(jù)風杯每轉動n圈帶動凸輪圓盤轉動一圈可知,風杯轉動的平均周期T=,則風杯轉動的平均速率==,風的平均速率為v=k=,故D正確。,答案D,考向二圓周運動的向心力1.向心力是按照力的作用效果命名的力,它可能由某一個力提供,也可能由沿半徑方向的幾個力的合力提供。在受力分析時,需要認清向心力的來源,在畫運動示意圖時,需要認清轉動半徑、轉動平面。2.水平面上的圓周運動在豎直方向上受力平衡。豎直面上的圓周運動一般是變速圓周運動,對該類運動常研究最高點的臨界問題,模型有以下三類:“繩”模型、“橋”模型和“桿”模型。(1)“繩”模型,(2)“橋”模型,(3)“桿”模型,例5如圖所示,輕桿的一端與一小球相連,可繞過O點的水平軸自由轉動?，F(xiàn)給小球一初速度,使它在豎直平面內(nèi)做圓周運動,圖中a、b分別表示小球軌道的最低點和最高點。關于桿對球的作用力,下列說法正確的是()A.a處一定為拉力B.a處一定為推力C.b處一定為拉力,D.b處一定為推力,解析小球向心力需指向圓心,因此在a處桿必須向上拉小球,以使拉力與重力的合力提供向心力。小球在b處時,桿可能對小球施加拉力或支持力,也可能不施加力,故A正確。,答案A,方法技巧,方法1小船渡河問題的分析方法1.船的實際運動是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動。2.三種速度:v船(船在靜水中的速度)、v水(水流速度)、v合(船的實際速度)。3.三種情景,解析小船參與向東的勻速直線運動和指向北岸的運動,故小船不可能到達正對岸的Q點,選項A錯誤;因小船沿垂直河岸的速度大小不斷變化,故小船不可能沿直線到達R點,選項B錯誤;小船在靜水中的最大速度為v0,此時小船相對岸的速度最大,最大值為v==v0,選項C錯誤;由圖乙可知小船沿垂直河岸方向的平均速度大于,根據(jù)d=t可知小船渡河的時間小于=,選項D正確。,答案D,解析(1)小物塊隨轉臺勻速轉動過程中的受力情況如圖所示,重力與支持力沿豎直方向,靜摩擦力f指向軸心提供向心力。(2)小物塊恰好與轉臺發(fā)生相對滑動,它所受的靜摩擦力達到最大,即f=μmg根據(jù)牛頓第二定律有f=mω2l得ω==2.0rad/s,答案(1)見解析(2)2.0rad/s,