高三物理一輪復習 第四章 曲線運動本章小結課件.ppt

,浙江專用物理,第四章本章小結,專題四平拋運動、直線運動與圓周運動組合問題的分析平拋運動、直線運動與圓周運動相結合是近年高考考查的熱點,該類題型具有過程清晰、模型顯著的特點。在高考試卷中屬于基礎知識的考查范圍,要求學生必須掌握。這類題目涉及的知識點一般包括:直線運動、平拋運動、圓周運動、牛頓運動定律、功能關系及能量守恒。本專題就常見的此類題型加以歸納總結。,一、平拋運動與直線運動的組合問題1.一個物體先后進行平拋運動和直線運動,要明確直線運動的性質,關鍵抓住速度是兩個運動的銜接點。2.兩個物體分別做平拋運動和直線運動,要抓住它們運動的時間、速度、位移之間的關系。,典例1如圖所示,一小球從平臺上水平拋出,恰好落在鄰近平臺的一傾角為=53的光滑斜面頂端,并剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平臺的,高度差h=0.8m,重力加速度取g=10m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6,求:(1)小球水平拋出時的初速度大小v0;(2)斜面頂端與平臺左邊緣的水平距離x;(3)若斜面頂端高H=20.8m,則小球離開平臺后經(jīng)多長時間到達斜面底端。,vy=v0tan53,=2gh代入數(shù)據(jù)得vy=4m/s,v0=3m/s。(2)由vy=gt1得t1=0.4s,解析(1)由題意可知,小球落到斜面上并剛好沿斜面下滑,說明此時小球速度方向與斜面平行,否則小球會彈起,如圖所示:,x=v0t1=30.4m=1.2m(3)小球沿斜面做勻加速直線運動的加速度a=8m/s2初速度v=5m/s=vt2+a代入數(shù)據(jù),解得t2=2s或t2=-s(不合題意,舍去)所以t=t1+t2=2.4s答案(1)3m/s(2)1.2m(3)2.4s,二、平拋運動與圓周運動的組合問題典例2小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內做圓周運動。當球某次運動到最低點時,繩突然斷掉,球飛行水平距離d后落地,如圖所示。已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g。忽略手的運動半徑和空氣阻力。(1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2。(2)問繩能承受的最大拉力多大?(3)改變繩長,使球重復上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球拋出的水平距離最大,繩長應為多少?最大水平距離為多少?,m=m+mg解得v2=(2)設繩能承受的最大拉力大小為T,這也是球受到繩的最大拉力大小。球做圓周運動的半徑為R=d由圓周運動向心力公式,有T-mg=聯(lián)立解得T=mg(3)設繩長為l,繩斷時球的速度大小為v3,繩承受的最大拉力不變,有T-mg=m,解析(1)設繩斷后球飛行時間為t,由平拋運動規(guī)律,有豎直方向d-d=gt2,水平方向d=v1t聯(lián)立解得v1=由機械能守恒定律,有,得v3=繩斷后球做平拋運動,豎直位移為d-l,水平位移為x,時間為t1,有d-l=gx=v3t1解得x=4當l=時,x有極大值xm=d答案(1)(2)mg(3)d,三、直線運動、平拋運動和圓周運動的組合問題典例3如圖所示,是某公園設計的一個游樂設施,所有軌道均光滑,AB面與水平面成一定夾角。一無動力小滑車質量為m=10kg,沿斜面軌道由靜止滑下,然后滑入第一個圓形軌道內側,其軌道半徑R=2.5m,不計通過B點時的能量損失,根據(jù)設計要求,在圓軌道最低點與最高點各放一個壓力傳感器,測試小滑車對軌道的壓力,并通過計算機顯示出來。小滑車到達第一個圓形軌道最高點C處時剛好對軌道無壓力,又經(jīng)過水平軌道滑入第二個圓形軌道內側,其軌道半徑r=1.5m,然后從水平軌道飛入水池內,水面離水平軌道的距離為h=5m,g取10m/s2,小滑車在運動全過程中可視為質點。求:(1)小滑車在第一個圓形軌道最高點C處的速度vC的大小;(2)在第二個圓形軌道的最高點D處小滑車對軌道壓力FN的大小;,(3)若在水池內距離水平軌道邊緣正下方的E點x=12m處放一氣墊(氣墊厚度不計),要使小滑車既能安全通過圓形軌道又能落到氣墊上,則小滑車至少應從離水平軌道多高的地方開始下滑?,所以vC=5m/s(2)由C點到D點過程:mg(2R-2r)=m-m在D點:mg+FN=m所以FN=333.3N由牛頓第三定律知小滑車對軌道的壓力FN=FN=333.3N。(3)設小滑車要能安全通過圓形軌道,在平臺上速度至少為v1,則m+mg(2R)=m設小滑車要能落到氣墊上,在平臺上速度至少為v2,則h=gt2,解析(1)在C點:mg=m,x=v2t解得v2v1,所以只要mgH=m,即可滿足題意。解得H=7.2m答案(1)5m/s(2)333.3N(3)7.2m,針對訓練1.如圖所示,我某集團軍在一次空地聯(lián)合軍事演習中,離地面H高處的飛機以水平對地速度v1發(fā)射一顆炸彈轟炸地面目標P,反應靈敏的地面攔截系統(tǒng)同時以初速度v2豎直向上發(fā)射一顆炮彈攔截(炮彈運動過程看做豎直上拋),設此時攔截系統(tǒng)與飛機的水平距離為x,若攔截成功,不計空氣阻力,則v1、v2的關系應滿足(),A.v1=v2B.v1=v2C.v1=v2D.v1=v2,1.答案C若攔截成功,對于轟擊炸彈有x=v1t,h=gt2,對攔截炮彈有:H-h=v2t-gt2,整理可得v1=v2。,2.如圖,一個質量為0.6kg的小球以某一初速度從P點水平拋出,恰好從光滑圓弧ABC的A點的切線方向進入圓弧(不計空氣阻力,進入圓弧時無機械能損失)。已知圓弧的半徑R=0.3m,=60,小球到達A點時的速度vA=4m/s。(取g=10m/s2)求:,(1)小球做平拋運動的初速度大小v0;(2)P點到A點的水平距離和豎直高度;(3)小球到達圓弧最高點C時對軌道的壓力。,2.答案(1)2m/s(2)0.69m0.6m(3)8N,方向豎直向上解析(1)小球到A點時的速度方向與OA垂直,將其沿水平方向和豎直方向分解,由幾何關系可得v0=vx=vAcos=4cos60m/s=2m/svy=vAsin=4sin60m/s=2m/s(2)由平拋運動的規(guī)律得:=2gh又因為vy=gtx=v0t所以h=0.6mx=0.4m0.69m,(3)取A點為重力勢能的零點,由機械能守恒定律得:m=m+mg(R+Rcos)代入數(shù)據(jù)得:vC=m/s由圓周運動向心力公式得:FNC+mg=m代入數(shù)據(jù)得:FNC=8N由牛頓第三定律得:小球對軌道的壓力大小FNC=FNC=8N,方向豎直向上。,3.在我國南方農村地區(qū)有一種簡易水輪機,如圖所示,從懸崖上流出的水可看做連續(xù)做平拋運動的物體,水流軌道與下邊放置的輪子邊緣相切,水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板,可使輪子連續(xù)轉動,輸出動力。當該系統(tǒng)工作穩(wěn)定時,可近似認為水的末速度與輪子邊緣的線速度相同。設水的流出點比輪軸高h=5.6m,輪子半徑R=1m。調整輪軸O的位置,使水流與輪邊緣切點對應的半徑與水平線成=37角。(已知sin37=0.6,cos37=0.8,g=10m/s2)問:(1)水流的初速度v0大小為多少?(2)若