4.2平抛圆周运动1

212h gt 03抛体运动与圆周运动抛体运动1、平抛运动：将物体以一定的初速度沿 方向抛出,不考虑空气阻力,物体 只在 作用下所做的运动。

2、性质：平抛运动是加速度为 的匀变速曲线运动,轨迹是 。

3、研究方法:运动的合成与分解将平抛运动分解为水平方向的 和竖直方向的 。

分别研究两个分运动的规律,必要时再用合成法进行合成。

4、斜抛运动：物体以一定的初速度斜向射出去，在空气阻力可以忽略的情况下，物体所做的这类运动叫做斜抛运动。

物体作匀变速曲线运动，它的运动轨迹是抛物线。

5、斜上抛运动里面包含了一个平抛运动；斜下抛运动是平抛运动的一部分。

平抛运动基本规律平抛运动分解为水平方向：匀速直线运动V x =v 0 X= v 0t竖直方向：自由落体运动V y =gt合速度：v ＝v 2x ＋v 2y ，方向与水平方向的夹角为θ，则tan θ＝v y v x＝gtv 0.合位移：s ＝x 2＋y 2，方向与水平方向的夹角为α，tan α＝y x ＝gt 2v 0.平抛运动基本规律的理解1、飞行时间：由t ＝2hg 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 2hg ，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．=αtan =βtan 3、落地速度：v t ＝v 2x ＋v 2y ＝v 20＋2gh ，以θ表示落地速度与x 轴正方向的夹角，有tan θ＝v y v x ＝2ghv 0，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、位移变化规律(1)任意相等时间间隔内,水平位移相同,即Δx=v 0Δt 。

(2)连续相等的时间间隔Δt 内,竖直方向上的位移差不变,即Δy=g(Δt )2 （△S=aT 2)。

平抛运动及匀速圆周运动平抛运动的规律平抛运动的有关公式：以抛出点为坐标原点，水平初速度v 0方向为x 轴正方向，竖直向下的方向为y 轴正方向，建立如图所示坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t ，①位移：分位移 x=v 0t y=21gt 2，合位移 s ＝2220)21()(gt t v + tan φ＝02gt v ，φ为合位移s 与x 轴的夹角， 可以看出，做平抛运动的物体，其位移的大小和方向都随时间而变化.②速度：分速度 v x ＝v 0 v y ＝gt ，合速度 v=220)(gt v + tan ＝0gt v ，θ为合位移v 与x 轴的夹角， 同样可以看出，做平抛运动的物体，其速度的大小和方向都随时间而变化.匀速圆周运动规律：1. 基本概念：①线速度v 、角速度ω，周期Ｔ、频率f 的关系：v r =ω v T r =2π v f r =⋅2π②向心加速度a n ，a n 的方向时刻指向圆心，所以a n 是时刻在变化的，故匀速圆周运动是非匀变速运动。

a n =r ω2 a=r 2υ③向心力：向心力不是一种独立的力，它是使物体产生向心加速度，从而使物体做圆周运动的合外力，凡是使物体产生a 向的力（可以是一个力，也可以是几个力的合力）就是F 向。

F 向=ma 向注：有关向心力的几点说明(1)向心力不是一种特殊的力。

重力(引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。

(2)匀速圆周运动中的向心力始终垂直于物体运动的速度方向，所以它只能改变物体的速度方向，不能改变速度的大小。

(3)匀速圆周运动同样遵循牛顿运动定律。

匀速圆周运动的物体具有a 向，∴该物体所受∑≠F外0，且∑==F ma F ma外向向向即()，同理，这个F向是物体实际受到的全部外力在沿着a向的方向上合成得到的，（并不是物体实际受到的这些外力之外，还受到了所谓“F ma向向=”的力）。

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。

曲线运动按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：运动的合成和分解、平抛运动；圆周运动；其中重点是平抛运动的分解方法及运动规律、匀速圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的概念并记住相应的关系式。

难点是牛顿定律处理圆周运动问题。

运动的合成与分解 平抛物体的运动【学情分析】学生已经具备较好的物理实验能力、分析问题能力、归纳实验现象的能力。

学生刚学习过直线运动规律，对直线运动的分析方法记忆犹新；并在上一节中刚学过运动合成与分解的知识，对这一分析曲线运动的方法并不陌生，这为本节课在方法上铺平了道路。

对于小船过河的这一类运动的合成与分解类知识体系规律性的东西学生再次复习应该会掌握的差不多。

【教材（考纲）分析】平抛运动是本章的重点内容，是对运动的合成与分解知识具体问题的应用，对后面斜抛等曲线运动的学习及现实生活中实际问题的解决都有影响。

前面学生通过运动的合成与分解学习已有初步的理论基础，教材通过简单的实验演示，引导学生认识平抛运动的初步特征。

运用实验探究与理论相结合的方法，通过学生自主学习，掌握平抛运动的特点及规律。

所以在本节教学中，要注意突出学生活动，给学生充分的时间探究，讨论。

【三维目标】1．明确形成曲线运动的条件（落实到平抛运动和匀速圆周运动）；2．理解和运动、分运动，能够运用平行四边形定则处理运动的合成与分解问题。

3．掌握平抛运动的分解方法及运动规律4．通过例题的分析，探究解决有关平抛运动实际问题的基本思路和方法，并注意到相关物理知识的综合运用，以提高学生的综合能力．【教学重点】：平抛运动的特点及其规律【教学难点】：运动的合成与分解【教学方法】：讲练结合，计算机辅助教学【教学过程】：一、曲线运动1．曲线运动的条件：质点所受合外力的方向（或加速度方向）跟它的速度方向不在同一直线上。

当物体受到的合力为恒力（大小恒定、方向不变）时，物体作匀变速曲线运动，如平抛运动。

当物体受到的合力大小恒定而方向总跟速度的方向垂直，则物体将做匀速率圆周运动．（这里的合力可以是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等．）如果物体受到约束，只能沿圆形轨道运动，而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动，是变速率圆周运动．合力的方向并不总跟速度方向垂直．2．曲线运动的特点：曲线运动的速度方向一定改变，所以是变速运动。

四、平抛运动当物体初速度水平且仅受重力作用时的运动，被称为平抛运动。

其轨迹为抛物线，性质为匀变速运动。

平抛运动可分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动这两个分运动。

广义地说，当物体所受的合外力恒定且与初速度垂直时，做类平抛运动。

1、 （合成与分解的角度）平抛运动基本规律① 速度：0v v x =，gt v y = 合速度 22yx v v v += 方向 ：tan θ=oxy v gt v v =②位移x =v o t y =221gt 合位移大小：s =22y x + 方向：tan α=t v g x y o ⋅=2 ③时间由y =221gt 得t =x y 2（由下落的高度y 决定） 竖直方向自由落体运动，匀变速直线运动的一切规律在竖直方向上都成立。

④一个有用的推论平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。

证明：设时间t 内物体的水平位移为s ，竖直位移为h ，则末速度的水平分量v x =v 0=s/t ，而竖直分量v y =2h/t ， s hv v 2tan x y ==α，所以有2tan s h s =='α 2、平抛运动是匀变速曲线运动3、平抛中能量守恒注意：两个分解（位移和速度）和两个物理量（角度和时间）4．应用举例【例5】 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。

解析：假设运动员用速度v max 扣球时，球刚好不会出界，用速度v min 扣球时，球刚好不触网，从图中数量关系可得：()hgs L g h s L v 2)(2/max +=+=； )(2)(2/min H h gsg H h s v -=-= hH s LvOAθ v v 0v yA OB D C实际扣球速度应在这两个值之间。

例6、如图8在倾角为θ的斜面顶端A 处以速度V 0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B 处，设空气阻力不计，求（1）小球从A 运动到B 处所需的时间；（2）从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离达到最大？分析与解：（1）小球做平抛运动，同时受到斜面体的限制，设从小球从A 运动到B 处所需的时间为t,则： 水平位移为x=V 0t 竖直位移为y=221gt 数学关系得到:gV t t V gt θθtan 2,tan )(21002== （2）从抛出开始计时，经过t 1时间小球离斜面的距离达到最大,当小球的速度与斜面平行时，小球离斜面的距离达到最大。

平抛运动、圆周运动考纲要求：运动的合成与分解Ⅱ抛体运动Ⅱ匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度Ⅰ匀速圆周运动的向心力Ⅱ离心现象Ⅰ知识回扣：一、曲线运动1、 曲线运动速度方向：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的 上。

2、 曲线运动的特点：速度方向时刻在变，因此曲线运动一定是 运动；3、 曲线运动的条件和轨迹：合外力方向与速度方向 同一条直线上，且合力总是指向曲线的凹侧。

二、运动的合成与分解1.合运动与分运动具有 性、 性和 性；2.合运动与分运动的关系（1）两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动（2）一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动。

（当两者共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动）（3）两个匀变速直线运动的合运动一定是匀变速运动。

（当合初速度方向与合加速度方向共线上时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动）3.小船渡河问题：（1）船静水速度大于水流速度时，渡河最短距离垂直河岸且等于河宽（2）船静水速度小于水流速度时，渡河最短距离不垂直河岸且大于河宽（3）船头垂直河岸时，船渡河时间最短；水流的变化不会影响渡河最短时间。

4.绳端速度问题：将实际运动沿 方向和 绳子的方向分解三、抛体运动：（是匀变速运动）1.竖直上抛运动（是匀变速直线运动）（1）解答竖直上抛运动问题有分步和整体两种方法可以把竖直上抛分解为上升和下落两个阶段，也可以把上升和下落看做一个完整的匀变速直线运动。

（2）竖直上抛运动上升过程和下落过程具有对称性（3）竖直上抛运动上升的最大高度为v 02/2g ，所需时间为v 0/g2.平抛运动（是匀变速曲线运动）（1）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（2）平抛运动的落地时间与初速度大小无关，只与抛出点的高度有关(t=gh 2) (3) 平抛运动落地时的水平位移与抛出点的高度和初速度有关3.斜抛运动（是匀变速运动）（1）斜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竖直上抛运动4.实验（研究平抛运动）（1）抛出点已知：用平抛运动规律计算（x=v0t ，y=gt2/2）（2）抛出点未知：若水平方向等距，则竖直方向可用相邻等时间间隔公式计算Δs=gT2第二章圆周运动一、匀速圆周运动（是变速运动）1.线速度：匀速圆周运动线速度大小不变方向不断改变（v=s/t =2πr/T）2.角速度：匀速圆周运动角速度不变（ω=φ/t =2π/T）3.周期T，转速n（频率f）：n=1/T4.关系式：v=rω =2πr/T =2πrn二、向心力1.向心力特点：向心力方向与线速度方向垂直（指向圆心），只改变线速度方向不改变大小2.向心力大小：F=mv2/r =mrω23.向心加速度：表示速度方向变化的快慢（a= v2/r =rω2）4.向心力应用：物体作匀速圆周运动则合外力必为向心力（F合=F向=mv2/r）（1）水平面内：物体在竖直方向受力平衡：N=mg水平方向的合外力提供向心力：F=mv2/r =mrω2三、离心现象做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动方法指南：本专题解决的是物体(或带电体)的受力和在力的作用下的曲线运动问题．高考对本专题的考查形式以运动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圆周运动的规律；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、等效的思想方法等．。