平抛运动圆周运动专题复习
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专题热点四 平抛运动与圆周运动的综合问题一、水平面内圆周运动与平抛运动的综合问题1.命题角度此类问题往往是物体先做水平面内的匀速圆周运动,后做平抛运动,有时还要结合能量关系分析求解,多以选择题或计算题形式考查.2.解题关键(1)明确水平面内匀速圆周运动的向心力来源,根据牛顿第二定律和向心力公式列方程.(2)平抛运动一般是沿水平方向和竖直方向分解速度或位移.(3)速度是联系前后两个过程的关键物理量,前一个过程的末速度是后一个过程的初速度.【例1】 地面上有一个半径为R 的圆形跑道,高为h的平台边缘上的P 点在地面上P ′点的正上方,P ′与跑道圆心O 的距离为L (L>R),如图4-1所示,跑道上停有一辆小车,现从P 点水平抛出小沙袋,使其落入小车中(沙袋所受空气阻力不计).问:图4-1(1)当小车分别位于A 点和B 点时(∠A OB=90°),沙袋被抛出时的初速度各为多大?(2)若小车在跑道上运动,则沙袋被抛出时的初速度在什么范围内?(3)若小车沿跑道顺时针运动,当小车恰好经过A 点时,将沙袋抛出,为使沙袋能在B 处落入小车中,小车的速率v 应满足什么条件?【解析】 (1)沙袋从P点被抛出后做平抛运动,设它的落地时间为t,则h =12gt 2,解得t=错误! 当小车位于A 点时.有x A =v At =L -R可得v A =(L -R )错误!当小车位于B点时,有x B =v B t =L 2+R 2可得v B =错误!(2)若小车在跑道上运动,要使沙袋落入小车,最小的抛出速度为v 0min =v A =(L-R )\r(\f(g,2h ))若当小车经过C 点时沙袋刚好落入,抛出时的初速度最大,有x C =v0m ax t =L +R可得v 0max =(L+R )错误!所以沙袋被抛出时的初速度范围为(L -R )错误!≤v0≤(L +R )错误!(3)要使沙袋能在B 处落入小车中,小车运动的时间应与沙袋下落的时间相同t AB =(n+14)2πRv (n =0,1,2,3,…) t AB =t =错误!得v =错误!错误!(n=0,1,2,3,…)【答案】 (1)(L -R )错误! 错误!(2)(L -R)\r(\f (g,2h ))≤v 0≤(L +R)\f(g,2h )(3)\f(4n +1πR ,2)错误!(n =0,1,2,3,…)二、竖直面内圆周运动与平抛运动的综合问题1.命题角度此类问题有时物体先做竖直面内的变速圆周运动,后做平抛运动,有时物体先做平抛运动,后做竖直面内的变速圆周运动,往往要结合能量关系求解,多以计算题形式考查.2.解题关键(1)竖直面内的圆周运动首先要明确是“轻杆模型”还是“轻绳模型”,然后分析物体能够到达圆周最高点的临界条件.(2)速度也是联系前后两个过程的关键物理量.图4-2【例2】 如图4-2所示,一不可伸长的轻绳上端悬挂于O 点,下端系一质量m =1.0 k g的小球.现将小球拉到A点(保持绳绷直)由静止释放,当它经过B 点时绳恰好被拉断,小球平抛后落在水平地面上的C 点,地面上的D 点与OB 在同一竖直线上,已知绳长L =1.0 m,B 点离地高度H =1.0 m ,A 、B 两点的高度差h =0.5 m,重力加速度g 取10 m/s 2,不计空气影响,求:(1)地面上DC 两点间的距离s ;(2)轻绳所受的最大拉力大小.【解析】 分段研究小球的运动过程,A到B 过程中小球在竖直面内做圆周运动,机械能守恒;B 到C 过程中小球做平抛运动,根据平抛运动的分解求解.注意隐含条件:恰好被拉断时,轻绳达到最大张力.(1)小球从A 到B 过程机械能守恒,有m gh =12mv 错误!①小球从B到C做平抛运动,在竖直方向上有H=\f(1,2)gt2②在水平方向上有s=v B t③由①②③式解得s≈1.41 m④(2)小球下摆到达B点时,绳的拉力和重力的合力提供向心力,有F-mg=m错误!⑤由①⑤式解得F=20 N根据牛顿第三定律F′=-F轻绳所受的最大拉力为20 N.【答案】 (1)1.41 m (2)20N。
2021届高考复习之核心考点系列之物理考点总动员【名师精品】考点03平抛运动与圆周运动【命题意图】考查平抛运动规律,摩擦力、向心力的来源、圆周运动的规律以及离心运动等知识点,意在考查考生对圆周运动知识的理解能力和综合分析能力。
【专题定位】本专题解决的是物体(或带电体)在力的作用下的曲线运动的问题.高考对本专题的考查以运动的组合为线索,进而从力和能的角度进行命题,题目情景新,过程复杂,具有一定的综合性.考查的主要内容有:①曲线运动的条件和运动的合成与分解;②平抛运动规律;③圆周运动规律;④平抛运动与圆周运动的多过程组合问题;⑤应用万有引力定律解决天体运动问题;⑥带电粒子在电场中的类平抛运动问题;⑦带电粒子在磁场内的匀速圆周运动问题;⑧带电粒子在简单组合场内的运动问题等.用到的主要物理思想和方法有:运动的合成与分解思想、应用临界条件处理临界问题的方法、建立类平抛运动模型方法、等效代替的思想方法等。
【考试方向】高考对平抛运动与圆周运动知识的考查,命题多集中在考查平抛运动与圆周运动规律的应用及与生活、生产相联系的命题,多涉及有关物理量的临界和极限状态求解或考查有关平抛运动与圆周运动自身固有的特征物理量。
竖直平面内的圆周运动结合能量知识命题,匀速圆周运动结合磁场相关知识命题是考试重点,历年均有相关选择题或计算题出现。
单独命题常以选择题的形式出现;与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出现。
平抛运动的规律及其研究方法、近年考试的热点,且多数与电场、磁场、机械能等知识结合制成综合类试题。
圆周运动的角速度、线速度及加速度是近年高考的热点,且多数与电场、磁场、机械能等知识结合制成综合类试题,这样的题目往往难度较大。
【应考策略】熟练掌握平抛、圆周运动的规律,对平抛运动和圆周运动的组合问题,要善于由转折点的速度进行突破;熟悉解决天体运动问题的两条思路;灵活应用运动的合成与分解的思想,解决带电粒子在电场中的类平抛运动问题;对带电粒子在磁场内的匀速圆周运动问题,掌握找圆心、求半径的方法。
2021年高考物理【热点·重点·难点】专练(新高考专用)重难点04 平抛运动与圆周运动【知识梳理】考点一 平抛运动基本规律的理解 1.飞行时间:由ght 2=知,时间取决于下落高度h ,与初速度v 0无关. 2.水平射程:x =v 0t =v 0 gh 2,即水平射程由初速度v 0和下落高度h 共同决定,与其他因素无关. 3.落地速度:gh v v v v x y x 2222+=+=,以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角,有2tan v ghv v xy ==θ,所以落地速度也只与初速度v 0和下落高度h 有关. 4.速度改变量:因为平抛运动的加速度为恒定的重力加速度g ,所以做平抛运动的物体在任意相等时间间隔Δt 内的速度改变量Δv =g Δt ;相同,方向恒为竖直向下,如图所示.5.两个重要推论(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图中A 点和B 点所示.(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处,设其末速度方向与水平方向的夹角为α,位移与水平方向的夹角为θ,则tan α=2tan θ. 【重点归纳】1.在研究平抛运动问题时,根据运动效果的等效性,利用运动分解的方法,将其转化为我们所熟悉的两个方向上的直线运动,即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.再运用运动合成的方法求出平抛运动的规律.这种处理问题的方法可以变曲线运动为直线运动,变复杂运动为简单运动,是处理曲线运动问题的一种重要的思想方法. 2.常见平抛运动模型的运动时间的计算方法 (1)在水平地面上空h 处平抛: 由221gt h =知ght 2=,即t 由高度h 决定. (2)在半圆内的平抛运动(如图),由半径和几何关系制约时间t :221gt h =t v h R R 022=-+联立两方程可求t . (3)斜面上的平抛问题: ①顺着斜面平抛(如图)方法:分解位移 x =v 0t221gt y =x y=θtan可求得gv t θtan 20=②对着斜面平抛(如图)方法:分解速度 v x =v 0 v y =gttan v gt v v xy ==θ 可求得gv t θtan 0=(4)对着竖直墙壁平抛(如图)水平初速度v 0不同时,虽然落点不同,但水平位移相同.vd t =3.求解多体平抛问题的三点注意(1)若两物体同时从同一高度(或同一点)抛出,则两物体始终在同一高度,二者间距只取决于两物体的水平分运动.(2)若两物体同时从不同高度抛出,则两物体高度差始终与抛出点高度差相同,二者间距由两物体的水平分运动和竖直高度差决定.(3)若两物体从同一点先后抛出,两物体竖直高度差随时间均匀增大,二者间距取决于两物体的水平分运动和竖直分运动.考点二 圆周运动中的运动学分析描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等,现比较如下表:1.传动装置(1)高中阶段所接触的传动主要有:①皮带传动(线速度大小相等);②同轴传动(角速度相等);③齿轮传动(线速度大小相等);④摩擦传动(线速度大小相等).(2)传动装置的特点:(1)同轴传动:固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同;(2)皮带传动、齿轮传动和摩擦传动:皮带(或齿轮)传动和不打滑的摩擦传动的两轮边缘上各点线速度大小相等.2.圆周运动各物理量间的关系(1)对公式v =ωr 的理解 当r 一定时,v 与ω成正比. 当ω一定时,v 与r 成正比. 当v 一定时,ω与r 成反比.(2)对a =rv 2=ω2r =ωv 的理解在v 一定时,a 与r 成反比;在ω一定时,a 与r 成正比. 考点三 竖直平面内圆周运动的绳模型与杆模型问题1.在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动到轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的过山车等),称为“绳(环)约束模型”,二是有支撑(如球与杆连接、在弯管内的运动等),称为“杆(管道)约束模型”. 2.绳、杆模型涉及的临界问题均是没有支撑的小球均是有支撑的小球竖直面内圆周运动的求解思路(1)定模型:首先判断是轻绳模型还是轻杆模型,两种模型过最高点的临界条件不同. (2)确定临界点:gr v =临,对轻绳模型来说是能否通过最高点的临界点,而对轻杆模型来说是F N表现为支持力还是拉力的临界点.(3)研究状态:通常情况下竖直平面内的圆周运动只涉及最高点和最低点的运动情况.(4)受力分析:对物体在最高点或最低点时进行受力分析,根据牛顿第二定律列出方程,F 合=F 向. (5)过程分析:应用动能定理或机械能守恒定律将初、末两个状态联系起来列方程. 【限时检测】(建议用时:30分钟) 一、单项选择题:本题共4小题。
v0 vvv圆周运动测试一、单项选择题1.关于匀速圆周运动,下列说法中不正确的是A.匀速圆周运动是匀速率圆周运动B.匀速圆周运动是向心力恒定的运动C.匀速圆周运动是加速度的方向始终指向圆心的运动D.匀速圆周运动是变加速运动2.若已知物体运动的初速度v0的方向与物体受到的恒定合外力F 的方向,则下列图中正确的是()3.一辆卡车装载着货物在丘陵地匀地匀速行驶,地形如下图所示,由于轮胎已旧,出现爆胎可能性最大的位置应是()A.a ;B.b ;C.C ;D.d ;4.如图所示,轻绳一端系一小球,另一端固定于O点,在O点正下方的P点钉一颗钉子,使悬线拉紧与竖直方向成一角度θ,然后由静止释放小球,当悬线碰到钉子时错误的是()A、小球的瞬时速度突然变大;B、小球的加速度突然变大;C、小球的所受的向心力突然变大;D、悬线所受的拉力突然变大;二、双项选择题。
5.关于物体的运动状态与受力关系,下列说法中正确的是( ) A.物体的运动状态发生变化,物体的受力情况一定变化B.物体在恒力作用下,一定做匀变速直线运动C.物体的运动状态保持不变,说明物体所受的合外力为零D.物体做曲线运动时,受到的合外力可以是恒力6.甲、乙两球做匀速圆周运动,向心加速度a随半径r变化的关系图如图所示,其中乙图是双曲线的一支,由图像可以知道()A.甲球运动时,线速度大小保持不变;B.甲球运动时,角速度大小保持不变;C.乙球运动时,线速度大小保持不变;D.乙球运动时,角速度大小保持不变;7.如图所示,一圆球绕通过球心O点的固定轴A FB FC FD FθO P转动,下列说法正确的是( )A .A 、B 两点的角速度相等; B .A 、B 两点的线速度相等;C .A 、B 两点转动半径相等;D .A 、B 两点转动周期相等;8.在倾角为30o 的斜面上有一重为10N 物体,被平行与斜面、大小为8N 的恒力推着沿斜面匀速运动,如图2所示.推力F 突然取消的瞬间,物体运动的加速度为(g 取102)A .8 2B .5 2 C. 方向沿斜面向上 D. 方向沿斜面向下 9.某物体做平抛运动时,它的速度方向与水平方向的夹角为θ,其正切值θ随时间t 变化的图像如图所示,则( )A 、 第1s 物体下落的高度为5mB 、第1s 物体下落的高度为10mC 、物体的初速度是5D 、物体的初速度是10三、实验10.(1)“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示,其中A 为固定橡皮筋的图钉,O 为橡皮筋与细绳的结点,和为细绳。
跳台滑雪是勇敢者的运动。
它是利用山势特别建造的跳台所进行的。
运动员着专用滑雪板,不带雪仗在助滑路上获得高速后起跳,在空中飞行一段距离后着陆。
这项运动极为壮点着陆时,测得ab间距离l=°。
试计算运动员起跳的速度和他在空中飞行的时间。
(不计空气阻训练(二)1.如图1所示,用细线吊着一个质量为m的小球,使小球在水平面内做圆锥摆运动,关于小球受力,正确的是[]A.受重力、拉力、向心力B.受重力、拉力C.受重力D.以上说法都不正确2.一圆筒绕其中心轴OO1匀速转动,筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动,如图2所示,物体所受向心力是[]A.物体的重力B.筒壁对物体的静摩擦力C.筒壁对物体的弹力D.物体所受重力与弹力的合力3、如图6所示,一质量为0.5kg的小球,用0.4m长的细线拴住在竖直面内作圆周运动,求:(1)当小球在圆上最高点速度为4m/s时,细线的拉力是多少?拉力是多少?(g=10m/s2)训练(三)1.一个物体做匀速圆周运动,关于其向心加速度的方向,下列说法中正确的是()A.与线速度方向相同B.与线速度方向相反C.指向圆心D.背离圆心2.物体在做匀速圆周运动的过程中,其线速度()A.大小保持不变,方向时刻改变 B.大小时刻改变,方向保持不变C.大小和方向均保持不变 D.大小和方向均时刻改变3.质量相同的两个小球,分别用L和2L的细绳悬挂在天花板上。
分别拉起小球使线伸直呈水平状态,然后轻轻释放,当小球到达最低位置时:()A.两球运动的线速度相等 B.两球运动的角速度相等C.两球的向心加速度相等 D.细绳对两球的拉力相等4、下列说法正确的是:()A. 做匀速圆周运动的物体处于平衡状态B. 做匀速圆周运动的物体所受的合外力是恒力C. 做匀速圆周运动的物体的速度恒定D. 做匀速圆周运动的物体的加速度大小恒定5.长度为L=0.50 m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0 k g的小球,如图5-19所示,小球以O点为圆心,在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时,小球的速率是v=2.0 m/s,g取10 m/s2,则细杆此时受到:( )A.6.0 N拉力 B.6.0 N压力C.24 N拉力 D.24 N压力图5-19图2训练(一)1.C2.D3.D4.A5.C6.解析:设小球运动到A点的时间为,下落高度为;运动到B点的时间为,下落高度为则小球运动到A点时①②小球运动到B点时③④AB的竖直距离⑤联立①②③④⑤解得,故选B。
1、质量为m的滑块从半径为R的半球形碗的边缘滑向碗底,过碗底时速度为v,若滑块与碗间的动摩擦因数为μ,则在过碗底时滑块受到摩擦力的大小为()A.μmg B.μm C.μm(g+) D.μm(-g)2、质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动,经过最高点而不脱离轨道的临界速度为,当小球以2的速度经过最高点时,对轨道的压力大小是( )A.0 B.mg C.3mg D.5mg3、质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动,经过最高点时恰好不脱离轨道的临界速度为v0,则:(1)当小球以2v0的速度经过轨道最高点时,对轨道的压力为多少?4、如图所示,长度为L=的绳,系一小球在竖直面内做圆周运动,小球的质量为M=5kg,小球半径不计,小球在通过最低点的速度大小为v=20m/s,试求:(1)小球在最低点所受绳的拉力 (2)小球在最低的向心加速度5、如图所示,位于竖直平面上的圆弧轨道光滑,半径为R,OB沿竖直方向,上端A距地面高度为H,质量为m的小球从A点由静止释放,到达B点时的速度为,最后落在地面上C点处,不计空气阻力,求:(1)小球刚运动到B点时的加速度为多大,对轨道的压力多大;(2)小球落地点C与B点水平距离为多少。
6、质量为m的小球被一根细线系于O点,线长为L,悬点O距地面的高度为2L,当小球被拉到与O点在同一水平面上的A点时由静止释放,球做圆周运动至最低点B时,线恰好断裂,球落在地面上的C点,C点距悬点O的水平距离为S (不计空气阻力).求:(1)小球从A点运动到B点时的速度大小;(2)悬线能承受的最大拉力;7、如图,AB为竖直半圆轨道的竖直直径,轨道半径R=10m,轨道A端与水平面相切.光滑木块从水平面上以一定初速度滑上轨道,若木块经B点时,对轨道的压力恰好为零,g取10m/s2,求:(1)小球经B点时的速度大小;(2)小球落地点到A点的距离.8、如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置.两个质量均为m 的小球a、b以不同的速度进入管内,a通过最高点A时,对管壁上部的压力为3mg,b通过最高点A时,对管壁下部的压力为,求:(1)a球在最高点速度.(2)b球在最高点速度.(3)a、b两球落地点间的距离10、我校某兴趣研究小组,为探究一个娱乐项目的安全性问题,提出如下力学模型如图所示,在一个固定点O,挂一根长L=m的细绳,绳的下端挂一个质量为m=的小球,已知细绳能承受的最大拉力为4N。
物理期末复习(六)平抛、圆周运动和动能定理综合高一()班姓名____________知识点:动能定理:协力做的总功等于物体的动能变化,表达式:________________一直与速度方向垂直的力只改变速度的________,不改变速度的_________, _____________习题:1如下图,在半径为R的水平圆板中心轴上方高h 处水平抛出一球,v0圆板做匀速转动,当圆板半径OP 转到与球初速度方向平行时,球开始抛出.要使球恰巧落到圆板边沿的hP 点,球的初速度v0=,圆板的角速度ω=.RO Pω2如下图,有一长为L=1m 的细线,细线的一端固定在O 点,另一端拴一质量为m=0.1kg 的小球,小球能绕 O 点在竖直平面内转动.( g=10m/s 2)( 1)若小球从圆周上与O 点等高的地点 A 由静止开释,求最低点绳索拉力T1;( 2)若小球从最低点出发,为使小球能做完好的圆周运动,起码给小球多大的初速度v0;( 3)若小球从最低点出发,且绳索能蒙受的最大拉力为T m=10N,为使小球能做完好的圆周运动,剖析小球初速度v0的范围.O A OBv03如下图,有一长为L的轻质细杆,杆的一端用钉子钉在O点,另一端固定一个质量为m 的小球,小球能绕 O 点在竖直平面内转动.( 1)若小球从圆周上与水平半径夹角30°的地点 A 由静止开释,求最低点杆子受力F1;( 2)若小球从最低点出发,为使小球能做完好的圆周运动,起码给小球多大的初速度v0;( 3)为使小球在最高点时,对杆子的作使劲向下,剖析小球初速度v0的范围.A30°OOBv04如下图,两个3/4 圆弧轨道固定在水平面上,半径为R,不计全部摩擦.将A、B 两小球分别从两轨道右边正上方静止着落,若设小球开释时距离地面的高度为h A和 h B,试求:( 1)要使小球能够运动到最高点,则A、B 两小球离地面的高度h A和 h B有何要求;(2 )可否使小球能够从最高点飞出后又恰巧落在轨道的右端口,若能,则离地面的高度是多少;若不可以,说明原因.A Bh A h B5质量为25 ㎏的儿童坐在秋千上,儿童离拴绳索的栋梁 2.5m .假如秋千摆到最高点时,绳索与竖直方向的夹角是60°,当秋千板摆到最低点时(不计空气阻力,g 取 10 m/s 2),求:(1)儿童的速度;(2)秋千板对儿童的压力.6如下图,有一长为L 的细线,细线的一端固定在O 点,另一端拴一质量为m 的小球,现使小球恰巧能在竖直面内做完好的圆周运动.已知水平川面上的 C 点位于 O 点正下方,且到 O 点的距离为 1.9L.不计空气阻力.求:( 1)小球经过最高点 A 时的速度 v A;A( 2)小球经过最低点 B 时,细线对小球的拉力T;( 3)若小球运动到最低点 B 时细线恰巧断裂,小球落地址到 C 点的距离.OBC7如下图,位于竖直平面内有1/4 圆弧的圆滑轨道,半径为R,OB 沿竖直方向,圆弧轨道上端 A 点距地面高度为H.当把质量为m 的钢球从 A 点静止开释,最后落在了水平川面的 C 点处.若当地的重力加快度为g,且不计空气阻力.试计算:(1)钢球运动到 B 点的瞬时遇到的支持力多大(2)钢球落地址 C 距 B 点的水平距离 s 为多少8在游玩园坐过山车是一项惊险、刺激的游戏.游玩园“翻腾过山车”的物理原理能够用如图所示的装置演示.斜槽轨道AB、EF 与半径 R=0.4m 的竖直圆轨道(圆心为O)相连, AB、EF 分别与圆O 相切于 B、E 点, C 为轨道的最低点,斜轨AB 倾角为 37°.质量为 m=0.1kg 的小球从 A 点静止开释,先后经 B、C、D、E 到 F 点落入小框.(整个装置的轨道均圆滑,取 g=10m/s 2,sin37 =°, cos37 °=),求:( 1)小球在圆滑斜轨AB 上运动的过程中的加快度;( 2)要使小球在运动的全过程中不离开轨道, A 点距离最低点的竖直高度 h 起码多高,及在 C 点时小球对轨道的压力9有一个固定竖直搁置的圆形轨道,半径为R,由左右两部分构成.如下图,右半部分AEB 是圆滑的,左半部分 BFA是粗拙的.此刻最低点 A 给一质量为m 的小球一个水平向右的初速度 v0,使小球沿轨道恰巧运动到最高点 B,小球在 B 点又能沿 BFA回到 A 点,抵达 A 点时对轨道的压力为 4mg.求小球由 B 经 F 回到 A 的过程中战胜摩擦力所做的功.BF R Ev0A10如下图, ABDO 是处于竖直平面内的圆滑轨道,AB 是半径为R=15m 的 1/4 圆周轨道,半径OA 处于水平川点,BDO 是直径为15m 的半圆轨道, D 为 BDO 轨道的中央.一个小球P 从点的正上方距水平半径OA 高 H 处自由落下,沿竖直平面内的轨道经过 D 点时对轨道的压力A等于其重力的14倍.取g=10m/s 2.求:3(1) H 的大小;(2)试议论此球可否抵达 BDO轨道的 O 点,并说明原因;(3)小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少。
2021高考物理统考版二轮复习学案:专题复习篇专题1 第3讲抛体运动与圆周运动含解析抛体运动与圆周运动[建体系·知关联][析考情·明策略]考情分析近几年高考对本讲的考查集中在平抛运动与圆周运动规律的应用,命题素材多与生产、生活、体育运动学结合,题型以选择题为主.素养呈现1.运动合成与分解思想2。
平抛运动规律3.圆周运动规律及两类模型素养落实1.掌握渡河问题、关联速度问题的处理方法2。
应用平抛运动特点及规律解决相关问题3.掌握圆周运动动力学特点,灵活处理相关问题考点1|曲线运动和运动的合成与分解1.曲线运动的分析(1)物体的实际运动是合运动,明确是在哪两个方向上的分运动的合成.(2)根据合外力与合初速度的方向关系判断合运动的性质。
(3)运动的合成与分解就是速度、位移、加速度等的合成与分解,遵守平行四边形定则。
2.渡河问题中分清三种速度(1)合速度:物体的实际运动速度。
(2)船速:船在静水中的速度。
(3)水速:水流动的速度,可能大于船速。
3.端速问题解题方法把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解,常见的模型如图所示。
甲乙丙丁[典例1]如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动.连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动,连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。
已知OB杆长为L,绕O点做逆时针方向匀速转动的角速度为ω,当连杆AB与水平方向夹角为α,AB杆与OB杆的夹角为β时,滑块的水平速度大小为()A.错误!B.错误!C.错误!D.错误![题眼点拨]①“连杆OB在竖直平面的圆周运动"表明B点沿切向的线速度是合速度,可沿杆和垂直杆分解.②“滑块在水平横杆上左右滑动”表明合速度沿水平横杆。
D[设滑块的水平速度大小为v,A点的速度的方向沿水平方向,如图将A点的速度分解:滑块沿杆方向的分速度为v A分=v cos α,B点做圆周运动,实际速度是圆周运动的线速度,可以分解为沿杆方向的分速度和垂直于杆方向的分速度,设B的线速度为v′,则v′=Lω,v B=v′·cos θ=v′cos(β-90°)=Lωsin β,又二者沿分杆方向的分速度是相等的,即v A分=v B分,联立解得v=错误!,故本题正确选项为D。
平抛运动专题复习【平抛运动的规律】平抛运动可以看成是水平方向的匀速直线和竖直方向的自由落体运动的合运动. 以抛出点为原点,取水平方向为x 轴,正方向与初速度o v 的方向相同,竖直方向为y 轴,正方向向下,物体在任一时刻t 位置坐标P (x,y ),位移s 、速度t v (如下图所示)的关系为: (1)速度公式水平分速度: , 竖直分速度: . t 时刻平抛物体的速度大小和方向tan t v α==(2)位移公式(位置坐标)水平分位移: , 竖直分位移: 。
t 时间内合位移的大小和方向:x = ; tan θ= 。
推论:由于θ=αtan 2tan ,t v 的反向延长线与x 轴的交点为水平位移的中点.破解一: (除时间以外)所有物理量均由高度与初速度两方面决定。
【例题】一小球以初速度o v 水平抛出,抛出点离地面的高度为h ,阻力不计,求: (1)小球在空中飞行的时间;(2)落地时速度;(3)水平射程;(4)小球的位移。
破解二:利用速度与水平方向夹角公式解题破解三:平抛运动中几种常用的时间求解方法平抛运动是高中物理运动学中一个基本模型,具有典型的物理规律。
考查中常常涉及到“速度、位移、时间”等问题,下面针对平抛运动中的时间问题常用的几种方法进行归纳总结,供大家参考。
① 利用水平位移或竖直位移求解时间平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
由合运动和分运动的等时性,平抛运动的时间等于各分运动的时间。
水平分位移:竖直分位移:② 利用位移与水平方向的夹角公式求解时间【例题】如图,倾角为θ的斜面上A 点,以水平速度o v 抛出一个小球,不计空气阻力,它在落到斜面上B 点所用的时间为( )A .g v o θsin 2B .gv o θtan 2C .g v o θsinD .gv o θtanB 两小球运动时间之比为 。
③ 利用速度求解时间gv t y =【例题】如图所示,以10m/s 的水平初速度o v 抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为30度的斜面上,g 取2s /m 10,可知物体完成这段飞行时间是多少中的几个位置如图中的a 、b 、c 、d 所示,则小球平抛的初速度的计算式为v 0=____ __(用l 、g 表示),其值是 (取g=米/秒2)破解五: 在平抛运动的实验中,用竖直方向的比例1:3判定坐标原点是否为其抛出点【例题】在“研究平抛物体运动”的实验中,某同学记录了运动轨迹上三点A 、B 、C ,如图所示,以A 为坐标原点,建立坐标系,各点坐标值已在图中标出.求: (1)小球平抛初速度大小;v 0θv 0vv y(2)小球做平抛运动的初始位置坐标 (3)小球到达B 点的速度平抛运动练习题1、从水平飞行的直升机上向外自由释放一个物体,不计空气阻力,在物体下落过程中,下列说法正确的是( ) A .从飞机上看,物体静止 B .从飞机上看,物体始终在飞机的后方 C .从地面上看,物体做平抛运动D .从地面上看,物体做自由落体运动2、从倾角为θ的斜面上的同一点,以大小不相等的初速度v 1和v 2(v 1>v 2),沿水平方向抛出两个小球;两个小球落向斜面前的瞬时速度方向与斜面的夹角分别为α1和α2,则( ) A 、α1>α2 B 、α1<α2C 、α1=α2D 、无法确定3、以初速度v 0水平抛出一物体,当它的竖直分位移大小与水平分位移大小相等时,则( )A .竖直分速度等于水平分速度B .瞬时速度的大小等于5v 0C .运动的时间为2v 0gD .位移大小是22v 02/g4、如图所示,某一小球以v 0=10m/s 的速度水平抛出,在落地之前经过空中A 、B 两点,在A 点小球速度方向与水平方向的夹角为45°,在B 点小球速度方向与水平方向的夹角为60°(空气阻力忽略不计,g 取10 m/s 2).以下判断中正确的是( )A .小球经过A 、B 两点间的时间t =(3-1) s B .小球经过A 、B 两点间的时间t = 3 sC .A 、B 两点间的高度差h =10 mD .A 、B 两点间的高度差h =15 m5、如图,跳台滑雪是一项勇敢者的运动,它是在依靠山体建造的跳台进行滑行.比赛时运动员要穿着专业用的滑雪板,不带雪杖在水平助滑路A上获得初速度v0后高速水平飞出,在空中飞行一段距离后在B点着陆.如果在运动员飞行时,经过时间t后的速度的大小为v t,那么,经过时间2t(运动员仍在空中飞行)后的速度大小为()A.v0+2gt B.v t+gt6、已知网高H,半场长L,扣球点高h,扣球点离网水平距离s、求:水平扣球速度v的取值范围。
7、(2010北京理综)如图1,跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后从O点水平飞出,经过 s落到斜坡上的A点。
已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角q =37°,运动员的质量m=50 kg。
不计空气阻力。
(取sin37°=,cos37°=;g取10 m/s2)求(1)A点与O点的距离L;(2)运动员离开O点时的速度大小;(3)运动员落到A点时的动能。
8、在离地面高为h,离竖直光滑墙的水平距离为s1处,有一小球以v0的速度向墙水平抛出,如图所示。
小球与墙碰撞后落地,不计碰撞过程中的能量损失,也不考虑碰撞的时间,则落地点到墙的距离s2为多少9、如图所示,光滑斜面长为a,宽为b,倾角为θ。
一物块沿斜面上方顶点P水平射入,而从右下方顶点Q离开斜面,求物块入射的初速度为多少10、如图所示,一小球自平台上水平抛出,恰好落在临近平台的一倾角为α=53°的光滑斜面顶端,并刚好沿光滑斜面下滑,已知斜面顶端与平台的高度差h=,重力加速度g=10m/s2,sin53° =,cos53° =,求⑴小球水平抛出的初速度v是多少⑵斜面顶端与平台边缘的水平距离s是多少⑶若斜面顶端高H=,则小球离开平台后经多长时间t到达斜面底端υh11、(16分)如图所示,有一质量m=的小滑块静止在高度为h=的水平桌面上,小滑块到桌子右边缘的距离S=,小滑块与桌面间的动摩擦因数35.0=μ,重力加速度g=10m/s2。
给小滑块V=s的初速度,使滑块沿水平桌面向右滑动。
不计空气阻力。
求:(1)小滑块落地时的速度;(2)小滑块经多长时间落地。
12、(05上海)某滑板爱好者在离地h=高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移S1=3m,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为v=4m/s,并以此为初速沿水平地面滑行S2=8m后停止.已知人与滑板的总质量m=60kg.求(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小;(2)人与滑板离开平台时的水平初速度.(空气阻力忽略不计,g=10m/s2)圆周运动专题复习一、物体做匀速圆周运动的条件:匀速圆周运动的运动条件:做匀速圆周运动的物体所受合外力大小不变,方向总是和速度方向垂直并指向圆心。
二、描述圆周运动的运动学物理量(1)圆周运动的运动学物理量有线速度v 、角速度ω、周期T 、转速n 、向心加速度a 等。
它们之间的关系大多是用半径r 联系在一起的。
如:Trr v πω2=⋅=,22224T r r r v a πω===。
要注意转速n 的单位为r/s=频率。
(2)向心加速度的表达式中,对匀速圆周运动和非匀速圆周运动均适用的公式有:ωωv r r v a ===22,公式中的线速度v 和角速度ω均为瞬时值。
只适用于匀速圆周运动的公式有:224Tra π= ,因为周期T 和转速n没有瞬时值。
例题1.在图3-1中所示为一皮带传动装置,右轮的半径为r ,a 是它边缘上的一点,左侧是一轮轴,大轮的半径为4r ,小轮的半径为2r 。
b 点在小轮上,到小轮中心的距离为r 。
c 点和d 点分别于小轮和大轮的边缘上。
若在传动过程中,皮带不图3-1打滑。
则( )A .a 点与b 点的线速度大小相等B .a 点与b 点的角速度大小相等C .a 点与c 点的线速度大小相等D .a 点与d 点的向心加速度大小相等 练习1.如图3-4所示的皮带转动装置,左边是主动轮,右边是一个轮轴,2:1:=c A R R ,3:2:=B A R R 。
假设在传动过程中皮带不打滑,则皮带轮边缘上的A 、B 、C 三点的角速度之比是 ;线速度之比是 ;向心加速度之比是 。
2.图示为某一皮带传动装置。
主动轮的半径为r 1,从动轮的半径为r 2。
已知主动轮做顺时针转动,转速为n ,转动过程中皮带不打滑。
下列说法正确的是( )。
A .从动轮做顺时针转动 B .从动轮做逆时针转动 C .从动轮的转速为21r r n D .从动轮的转速为12r r n3.图3-7中圆弧轨道AB 是在竖直平面内的1/4圆周,在B 点,轨道的切线是水平的。
一质点自A 点从静止开始下滑,不计滑图3-7AB块与轨道间的摩擦和空气阻力,则在质点刚要到达B 点时的加速度大小为______,刚滑过B 点时的加速度大小为_____。
三、描述圆周运动的动力学物理量———向心力(1)向心力来源:向心力是做匀速圆周运动的物体所受外力的合力。
向心力是根据力的作用效果命名的,不是一种特殊的性质力。
向心力可以是某一个性质力,也可以是某一个性质力的分力或某几个性质力的合力。
例如水平转盘上跟着匀速转动的物体由静摩擦力提供向心力;带电粒子垂直射入匀强磁场中做匀速圆周运动,由洛伦兹力提供向心力;电子绕原子核旋转由库仑力提供向心力;圆锥摆由重力和弹力的合力提供向心力。
做非匀速圆周运动的物体,其向心力为沿半径方向的外力的合力,而不是物体所受合外力。
(2)向心力大小:根据牛顿第二定律和向心加速度公式可知,向心力大小为:22224Tr m r m r v m F πω=== 其中r 为圆运动半径。
(3)向心力的方向:总是沿半径指向圆心,与速度方向永远垂直。
(4)向心力的作用效果:只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。
2tan sin mg m l θωθ=2tan (sin )mg m l d θωθ=+2tan mg m r θω=2tan mg m r θω=例题2.如图所示,A、B、C三个物体放在旋转圆台上,动摩擦因数均为 ,A的质量为2m,B、C质量均为m,A、B离轴R,C离轴2R,则当圆台旋转时(设A、B、C都没有滑动),A、B、C三者的滑动摩擦力认为等于最大静摩擦力,下列说法正确的是() A. C物的向心加速度最大;B. B物的静摩擦力最小;C. 当圆台转速增加时,C比A先滑动;D. 当圆台转速增加时,B比A先滑动。
练习3. 如图3—12所示,一转盘可绕其竖直轴在水平面内转动,转动半径为R,在转台边缘放一物块A,当转台的角速度为ω0时,物块刚能被甩出转盘。