高考物理第二輪復習專題三力與曲線運動課件新課標人教版.ppt

2008-2009高考復習,專題三: 力與曲線運動,一.命題趨向與考點,曲線運動、曲線運動的條件及其運用歷來是高考的重點、難點和熱點，特別是曲線運動的研究方法運動的合成與分解,運用這一方法解決平拋運動在高考題目中有較多的體現，它不僅涉及力學中的一般的曲線運動、平拋運動、圓周運動，還常常涉及帶電粒子在電磁場和復合場中的運動問題、動力學問題、功能問題。平拋運動經常與電場力、洛侖茲力聯系起來進行綜合考查。與實際應用和與生產、生活、科技聯系命題已經成為一種命題的趨向.近幾年的高考題中有運用曲線運動的條件和動力學規(guī)律進行判斷的選擇題，也有與其他知識綜合進行求解的解決的計算題。,一.命題趨向與考點,1、重力場中的平拋運動：明確平拋運動可以用兩個簡單的直線運動來等效替代，并能熟練掌握平拋運動的研究方法(化曲為直)和規(guī)律。,2、帶電粒子在電磁場中的類平拋運動: 將之分解成互相垂直兩個方向的直線運動進行研究,重點是掌握力及運動的合成與分解.,二.知識概要與方法,曲線運動,1.小船渡河運動模型：,分運動:即隨水流的運動(水沖船的運動) 船相對水的運動(即在靜水中的船的運動) 合運動：船的實際運動 設v水為水流速度,v船為船相對靜水速度,為v船與河岸的夾角,d為河寬. 船的實際運動分解為兩個方向處理：,水流方向：速度為v水v船 cos 的 勻速直線運動； 垂直岸方向：速度為v船sin的 勻速直線運動,d,V船,V船,V水,V合,S合,(1)船渡河的最短時間：,v船垂直于V水,(2)船渡河的最小位移：,v船v水,v船v水,2.跨過定滑輪的繩拉物體(或物體拉繩)運動的速度分解：,物體運動的速度為合速度v, 物體速度v在沿繩方向的分速度v1是使繩子拉長或縮短的速度,另一個分速度v2是使繩子擺動的速度,它一定和v1垂直,3. 平拋運動的規(guī)律:,水平方向：速度等于初速度的勻速直線運動(vxv0，xv0t）,豎直方向：自由落體運動 （vygt，ygt2）,運動規(guī)律:,X=v0t, ygt2,方向,方向,vx=v0,vy=gt,軌跡方程:,落地時間 :,落地位移:,ag恒定，各個相等時間的速度增量vgt相等,1.運動的合成與分解,例1(05上海)如圖所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向運動的小車A，小車下裝有吊著物體B的吊鉤在小車A與物體B以相同的水平速度沿吊臂方向勻速運動的同時，吊鉤將物體B向上吊起，A、B之間的距離以d=H2t2(SI)(SI表示國際單位制，式中H為吊臂離地面的高度)規(guī)律變化，則物體做 (A)速度大小不變的曲線運動 (B)速度大小增加的曲線運動 (C)加速度大小方向均不變的曲線運動 (D)加速度大小方向均變化的曲線運動,B C,解析:由題意知,物體在水平方向做勻速運動,在豎直方向按d=H2t2規(guī)律變化,即做勻變速加速運動,故物體做勻變速加速曲線運動,BC正確.,例2.如圖所示，點光源S到平面鏡M的距離為d。光屏AB與平面鏡的初始位置平行。當平面鏡M繞垂直于紙面過中心O的轉軸以的角速度逆時針勻速轉過300時，垂直射向平面鏡的光線SO在光屏上光斑P的即時速度大小為 。,解：當平面鏡轉過300時，反射光線轉過600角，反射光線轉動的角速度為平面鏡轉動角速度的2倍，即為2。將P點速度沿OP方向和垂直于OP的方向進行分解，可得：,Vcos600=2.op=4d,所以V=8d.,例3(05江蘇)A、B兩小球同時從距地面高為h=15m處的同一點拋出,初速度大小均為v0=10m/s.A球豎直向下拋出，B球水平拋出，空氣阻力不計，重力加速度取g=l0ms2求：(1)A球經多長時間落地? (2)A球落地時，A、B兩球間的距離是多少?,解:,（1）A球做豎直下拋運動：,將h=15m,v0=10m/s代入，可得：t=1s,（2）B球做平拋運動：,將v0=10m/s、t=1s代入，可得：x=10m,y=5m.,此時A球與B球的距離L為：,將x、y、h代入，得：,B,A,2.重力場中的平拋運動問題,例4、如圖在傾角為的斜面頂端A處以速度V0水平拋出一小球，落在斜面上的某一點B處，設空氣阻力不計，求（1）小球從A運動到B處所需的時間； （2）從拋出開始計時，經過多長時間小球離斜面的距離達到最大？,解：,（1）小球做平拋運動，同時受到斜面體的限制，設從小球從A運動到B處所需的時間為t,則：,水平位移為x=V0t,豎直位移為y=gt2,由數學關系得到:,（2）從拋出開始計時，經過t1時間小球離斜面的距離達到最大,當小球的速度與斜面平行時，小球離斜面的距離達到最大。因Vy1=gt1=V0tan,所以,3.帶電粒子在電場中的曲線運動問題,例5、圖中實線是一簇未標明方向的由點電荷產生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據此圖可作出正確判斷的是（ ） 帶電粒子所帶電荷的符號； 帶電粒子在a、b兩點的受力方向； 帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大； 帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大。,解：由于不清楚電場線的方向，所以在只知道粒子在a、b間受力情況是不可能判斷其帶電情況的。而根據帶電粒子做曲線運動的條件可判定，在a、b兩點所受到的電場力的方向都應在電場線上并大致向左。若粒子在電場中從a向b點運動，故在不間斷的電場力作用下，動能不斷減小，電勢能不斷增大。故選項B、C、D正確。,BCD,例6.(05北京)兩塊金屬a、b平行放置,板間存在與勻強電場正交的勻強磁場,假設電場、磁場只存在于兩板間的空間區(qū)域.一束電子以一定的初速度v0從兩極板中間,沿垂直于電場、磁場的方向射入場中，無偏轉地通過場區(qū),如圖所示.已知板長l=10cm,兩板間距d=3.0cm,兩板間電勢差U=150V,v0=2.0107m/s。求： （1）求磁感應強度B的大??； （2）若撤去磁場,求電子穿過電場時偏離入射方向的距離，以及電子通過場區(qū)后動能增加多少？ (電子所帶電荷量的大小與其質量之比e/m=1.761011C/kg, 電子電荷量的大小e=1.601019C）,（2）設電子通過場區(qū)偏轉的距離為y1,解:（1）電子進入正交的電磁場不發(fā)生偏轉，則滿足,例7.在光滑水平面上有一質量m=1.010-3kg，電量q=1.010-10C的帶正電小球，靜止在O點，以O點為原點，在該水平面內建立直角坐標系Oxy，如圖所示.現突然加一沿x軸正方向、場強大小為E=2.0106V/m的勻強電場，使小球開始運動，經過1.0s，所加電場突然變?yōu)檠貀軸正方向，場強大小仍為E=2.0106V/m的勻強電場，再經過1.0s所加電場又突然變?yōu)榱硪粋€勻強電場.使小球在此電場作用下經1.0s速度變?yōu)?.求速度為0時小球的位置.,解析:由牛頓定律可知小球的加速度 a=qE/m=0.20m/s2.,當場強沿x軸正方向時，經1.0s小球的速度大小為vx=at=0.201.0=0.20m/s（方向沿x軸方向）,小球沿x軸方向移動的距離為x1=at2/2=0.10m.,在第2s內，電場方向y軸正方向，x方向不再受力，所以第2s內小球在x方向做勻速運動，在y方向做初速度為0的勻加速直線運動（類似平拋運動）,沿y方向的距離:y=at2/2=0.10m. 沿x方向的距離:x2=vxt=0.21.0=0.20m. 第2s未在y方向分速度為: vy=at=0.201.0=0.20m/s 由上可知，此時小球運動方向與x軸成450角，要使小球速度變?yōu)?，則在第3s內所加電場方向必須與此方向相反，即指向第三象限，與x軸成2250角. 在第3s內,設在電場作用下小球加速度的x分量和y方向分量分別為ax、ay,則ax=vx/t=0.2m/s2, ay=vy/t=0.20m/s2; 在第3s未，小球到達的位置坐標為 x3=x1+x2+vxt-axt2/2=0.40m， y3=y+vyt-ayt2/2=0.20m.,4.綜合力作用下的曲線運動問題,例8.(03上海)質量為m的飛機以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升,若飛機在此過程中水平速度保持不變,同時受到重力和豎直向上的恒定升力(該升力由其它力的合力提供,不含升力).今測得當飛機在水平方向的位移為L時,它的上升高度為h.求:飛機受到的升力大小;從起飛到上升至h高度的過程中升力所做的功及在高度h處飛機的動能.,解:(1)飛機水平速度不變L=v0t,y方向加速度恒定 h=at2,消去t即得,由牛頓第二定律得 Fmg+ma=,(2)升力做功W=Fh=mgh,在h處vt=at=,Ek=,例9.磁鏡是一種利用磁場對帶電粒子的運動進行約束的一種裝置，其中磁感線的分布是兩端收縮，中間發(fā)散，如圖所示，試說明當帶電粒子從A處垂直紙面方向進入磁鏡時帶電粒子的運動情況.,帶電子粒子進入磁場后受磁場力F，將它分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個分力Fx、Fy,Fx使粒子沿平行于中心軸線方向向中部加速運動，Fy使粒子繞中心軸線做圓周運動，當粒子運動到磁鏡左端時，Fx變?yōu)橄蛴?所以帶電粒子將在磁鏡中做螺旋式往復運動,解析:這種磁場應是以中心線為軸，將圖示平面旋轉而成的在空間分布的旋轉體，帶電粒子進入磁鏡后應從受力分析入手，將力和運動分解為平行于中心軸線和垂直于中心軸線兩個方向考慮.,知識歸納,恒力作用下的曲線運動,加速度恒定的勻變速運動 運動軌跡是曲線,平拋運動 類平拋運動 垂直正交恒力作用下的一般曲線運動,運動的分解與合成：分運動與合運動的等效性、等時性和獨立性,能量觀點,1.(05北京春季)如圖,一個盛水的容器底部有一小孔.靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水,假設容器在下述幾種運動過程中始終保持平動,忽略空氣阻力,則 A容器自由下落時，小孔向下漏水 B將容器豎直向上拋出，容器向上運動時，小孔向下漏水；容器向下運動時，小孔不向下漏水 C將容器水平拋出,容器在運動中小孔向下漏水 D將容器斜向上拋出,容器在 運動中小孔不向下漏水,（ D ）,2(05天津)一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下。若不計空氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為 動能減小 電勢能增加 動能和電勢能之和減小 重力勢能和電勢能之和增加,(C),3.（04全國2）一水平放置的水管，距地面高hl.8m，管內橫截面積S2.0cm2。有水從管口處以不變的速度v2.0m/s源源不斷地沿水平方向射出，設出口處橫截面上各處水的速度都相同，并假設水流在空中不散開。取重力加速度g10ms2，不計空氣阻力。求水流穩(wěn)定后在空中有多少立方米的水。,解：以t表示水由噴口處到落地所用的時間,有,單位時間內噴出的水量為QS v,空中水的總量應為VQ t,由以上各式得,代入數值得V=2.4104m3,4.(04上海卷)滑雪者從A點由靜止沿斜面滑下，沿一平臺后水平飛離B點，地面上緊靠平臺有一個水平臺階，空間幾何尺度如圖所示，斜面、平臺與滑雪板之間的動摩擦因數為.假設滑雪者由斜面底端進入平臺后立即沿水平方向運動，且速度大小不變.求： （1）滑雪者離開B點時的速度大?。?（2）滑雪者從B點開始做平拋運動的水平距離s.,解（1）設滑雪者質量為m，斜面與水平面夾角為，滑雪者滑行過程中克服摩擦力做功,由動能定理,離開B點時的速度,（2）設滑雪者離開B點后落在臺階上,可解得,此時必須滿足,當,時，滑雪者直接落到地面上，,可解得,5. （05江蘇理綜）)如圖所示為車站使用的水平傳送帶裝置的示意圖.繃緊的傳送帶始終保持3.0ms的恒定速率運行，傳送帶的水平部分AB距水平地面的高度為h=0.45m.現有一行李包(可視為質點)由A端被傳送到B端，且傳送到B端時沒有被及時取下，行李包從B端水平拋出，不計空氣阻力，g取l0ms2 (1)若行李包從B端水平拋出的初速v3.0ms，求它在空中運動的時間和飛出的水平距離； (2)若行李包以v01.0ms的初 速從A端向右滑行，包與傳送帶 間的動摩擦因數0.20，要使 它從B端飛出的水平距離等于(1) 中所求的水平距離，求傳送帶的 長度L應滿足的條件.,A,B,L,h,解析：,（1）設行李包在空中運動時間為t，飛出的水平距 離為s，則h=gt2 , svt,代入數據得：t0.3s s0.9m,（2）設行李包的質量為m，與傳送帶相對運動時的加速度為a，則滑動摩擦力F=mg=ma,代入數據得：a2.0m/s2,要使行李包從B端飛出的水平距離等于（1）中所求水平距離，行李包從B端飛出的水平拋出的初速度v=3.0m/s,設行李被加速到時通過的距離為s0，則,代入數據得s02.0m,故傳送帶的長度L應滿足的條件為：L2.0m,7.（05上海）某滑板愛好者在離地h1.