高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng)章末總結(jié)課件 新人教版必修2

第五章 章末總結(jié) 內(nèi)容索引 重點(diǎn)知識(shí)探究 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 切線 曲線運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 合運(yùn)動(dòng) 物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)運(yùn)算法則 速度方向 軌跡方向運(yùn)動(dòng)條件 平行四邊形定則 曲線運(yùn)動(dòng) 物體所受合力的方向與它的速度方向不在同一直線上 水平方向 運(yùn)動(dòng)豎直方向 運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 勻速直線 曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例 圓周運(yùn)動(dòng) 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 定義 特點(diǎn) 自由落體 勻變速曲線 平拋運(yùn)動(dòng) 物理量間的關(guān)系 曲線運(yùn)動(dòng) v r 兩個(gè)模型 繩模型 桿模型 繩 桿 臨界條件 重力提供向心力 曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例 圓周運(yùn)動(dòng) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 最高點(diǎn)速度恰好為零 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 鐵路的彎道拱形橋航天器中的失重現(xiàn)象 曲線運(yùn)動(dòng) 曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例 圓周運(yùn)動(dòng) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 離心運(yùn)動(dòng) 若F合 物體做圓周運(yùn)動(dòng)若F合 物體做離心運(yùn)動(dòng)若F合 物體做近心運(yùn)動(dòng) 重點(diǎn)知識(shí)探究 一 運(yùn)動(dòng)的合成和分解 1 小船渡河的兩類典型問(wèn)題設(shè)河寬為d 水流的速度為v水 方向 沿河岸指向下游 船在靜水中的速度為v船 方向 船頭指向 1 最短時(shí)間船頭垂直于河岸行駛 與v水的大小無(wú)關(guān) 船向下游偏移 x v水tmin 如圖1甲所示 圖1 2 最短航程 若v船 v水 則xmin d 此時(shí)船的航向垂直于河岸 船頭與上游河岸成 角 2 繩 桿關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題繩 桿等連接的兩個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 其速度通常是不一樣的 但兩者的速度是有聯(lián)系的 一般兩個(gè)物體沿繩或桿方向的速度大小相等 我們稱之為 關(guān)聯(lián) 速度 解決此類問(wèn)題的一般步驟如下 第一步 先確定合運(yùn)動(dòng) 物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng) 第二步 確定合運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)實(shí)際作用效果 一是沿牽引方向的平動(dòng)效果 改變速度的大小 二是沿垂直于牽引方向的轉(zhuǎn)動(dòng)效果 改變速度的方向 第三步 按平行四邊形定則進(jìn)行分解 作好運(yùn)動(dòng)矢量圖 第四步 根據(jù)沿繩 或桿 牽引方向的速度相等列方程 例1如圖2所示 兩次渡河時(shí)船頭指向均垂直于岸 且船相對(duì)水的速度大小不變 已知第一次實(shí)際航程為A至B 位移為x1 實(shí)際航速為v1 所用時(shí)間為t1 由于水速增大 第二次實(shí)際航程為A至C 位移為x2 實(shí)際航速為v2 所用時(shí)間為t2 則 圖2 解析設(shè)河寬為d 船自身的速度為v 則t1 t2 答案 解析 針對(duì)訓(xùn)練1 多選 某河寬為600m 河中某點(diǎn)的水流速度v與該點(diǎn)到較近河岸的距離d的關(guān)系如圖3所示 船在靜水中的速度為4m s 要想使船渡河的時(shí)間最短 下列說(shuō)法正確的是A 船在航行過(guò)程中 船頭應(yīng)與河岸垂直B 船在河水中航行的軌跡是一條直線C 渡河的最短時(shí)間為240sD 船離開河岸400m時(shí)的速度大小為 答案 解析 圖3 解析若船渡河的時(shí)間最短 船在航行過(guò)程中 必須保證船頭始終與河岸垂直 選項(xiàng)A正確 因水流的速度大小發(fā)生變化 根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解可知 船在河水中航行的軌跡是一條曲線 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 例2 多選 如圖4所示 人在岸上拉船 已知船的質(zhì)量為m 水的阻力恒為Ff 當(dāng)輕繩與水面的夾角為 時(shí) 船的速度為v 人的拉力大小為F 則此時(shí)A 人拉繩行走的速度為vcos 答案 解析 圖4 解析船的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了兩個(gè)效果 一是使滑輪與船間的繩縮短 二是使繩繞滑輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) 因此將船的速度按如圖所示進(jìn)行分解 人拉繩行走的速度v人 v vcos 選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 針對(duì)訓(xùn)練2如圖5所示 水平面上有一汽車A 通過(guò)定滑輪用繩子拉同一水平面上的物體B 當(dāng)拉至圖示位置時(shí) 兩繩子與水平面的夾角分別為 二者速度分別為vA和vB 則vA和vB的比值為多少 解析 答案 圖5 答案cos cos 解析物體B實(shí)際的運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng) 水平向右 根據(jù)它的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果可知 兩分運(yùn)動(dòng)分別為沿繩方向的分運(yùn)動(dòng) 設(shè)其速度為v1 和垂直繩方向的分運(yùn)動(dòng) 設(shè)其速度為v2 如圖甲所示 有v1 vBcos 汽車A實(shí)際的運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng) 水平向右 根據(jù)它的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果 兩分運(yùn)動(dòng)分別為沿繩方向的分運(yùn)動(dòng) 設(shè)其速度為v3 和垂直繩方向的分運(yùn)動(dòng) 設(shè)其速度為v4 如圖乙所示 則有v3 vAcos 又因二者沿繩子方向上的速度相等 即v1 v3 由 式得vA vB cos cos 二 解決平拋運(yùn)動(dòng)的三個(gè)突破口 1 把平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間作為突破口平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律中 各物理量都與時(shí)間有聯(lián)系 所以只要求出拋出時(shí)間 其他的物理量都可輕松解出 2 把平拋運(yùn)動(dòng)的偏轉(zhuǎn)角作為突破口 圖6 所以有tan 2tan 從以上各式可以看出偏轉(zhuǎn)角和其他各物理量都有關(guān)聯(lián) 通過(guò)偏轉(zhuǎn)角可以確定其他的物理量 3 把平拋運(yùn)動(dòng)的一段軌跡作為突破口平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線 已知拋物線上的任意一段 就可求出水平初速度和拋出點(diǎn) 其他物理量也就迎刃而解了 設(shè)圖7為某小球做平拋運(yùn)動(dòng)的一段軌跡 在軌跡上任取兩點(diǎn)A和B E為AB的中間時(shí)刻 設(shè)tAE tEB T 圖7 例3如圖8所示 在傾角為37 的斜面上從A點(diǎn)以6m s的初速度水平拋出一個(gè)小球 小球落在B點(diǎn) 求 g取10m s2 1 A B兩點(diǎn)間的距離和小球在空中飛行的時(shí)間 解析 圖8 答案 答案6 75m0 9s 解析如圖所示 設(shè)小球落到B點(diǎn)時(shí)速度的偏轉(zhuǎn)角為 運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t 2 小球剛碰到斜面時(shí)的速度方向與水平方向夾角的正切值 解析 答案 三 圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1 分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 明確圓周軌道在怎樣的一個(gè)平面內(nèi) 確定圓心在何處 半徑是多大 2 分析物體的受力情況 弄清向心力的來(lái)源 跟運(yùn)用牛頓第二定律解直線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一樣 解圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 也要先選擇研究對(duì)象 然后進(jìn)行受力分析 畫出受力示意圖 3 由牛頓第二定律F ma列方程求解相應(yīng)問(wèn)題 其中F是指向圓心方向的合外力 向心力 a是向心加速度 即或 2r或用周期T來(lái)表示的形式 例4如圖9所示 兩根長(zhǎng)度相同的輕繩 圖中未畫出 連接著相同的兩個(gè)小球 讓它們穿過(guò)光滑的桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其中O為圓心 兩段細(xì)繩在同一直線上 此時(shí) 兩段繩子受到的拉力之比為多少 解析 圖9 答案 答案3 2 解析對(duì)兩小球受力分析如圖所示 設(shè)每段繩子長(zhǎng)為l 對(duì)球2有F2 2ml 2對(duì)球1有 F1 F2 ml 2由以上兩式得 F1 3ml 2 針對(duì)訓(xùn)練3如圖10所示 一根細(xì)線下端拴一個(gè)金屬小球P 細(xì)線的上端固定在金屬塊Q上 Q放在帶小孔的水平桌面上 小球在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 圓錐擺 現(xiàn)使小球改到一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 圖上未畫出 兩次金屬塊Q都保持在桌面上靜止 則后一種情況與原來(lái)相比較 下面的判斷中正確的是A Q受到桌面的靜摩擦力變大B Q受到桌面的支持力變大C 小球P運(yùn)動(dòng)的角速度變小D 小球P運(yùn)動(dòng)的周期變大 解析 圖10 答案 解析金屬塊Q保持在桌面上靜止 對(duì)金屬塊和小球研究 豎直方向上沒有加速度 根據(jù)平衡條件得知 Q受到桌面的支持力等于兩個(gè)物體的總重力 保持不變 故B錯(cuò)誤 設(shè)細(xì)線與豎直方向的夾角為 細(xì)線的拉力大小為FT 細(xì)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng) P球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 由重力和細(xì)線的拉力的合力提供向心力 現(xiàn)使小球改到一個(gè)更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí) 增大 cos 減小 則得到細(xì)線拉力FT增大 角速度增大 周期T減小 對(duì)Q 由平衡條件知 Ff FTsin mgtan 知Q受到桌面的靜摩擦力變大 故A正確 C D錯(cuò)誤 故選A 四 圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題 1 臨界狀態(tài) 當(dāng)物體從某種特性變化為另一種特性時(shí)發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài) 通常叫做臨界狀態(tài) 出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí) 既可理解為 恰好出現(xiàn) 也可理解為 恰好不出現(xiàn) 2 輕繩類 輕繩拴球在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 過(guò)最高點(diǎn)時(shí) 臨界速度為此時(shí)F繩 0 3 輕桿類 1 小球能過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件 v 0 4 汽車過(guò)拱形橋 如圖11所示 當(dāng)壓力為零時(shí) 即v 這個(gè)速度是汽車能正常過(guò)拱形橋的臨界速度 是汽車安全過(guò)橋的條件 圖11 5 摩擦力提供向心力 如圖12所示 物體隨著水平圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng) 物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力等于靜摩擦力 當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí) 物體運(yùn)動(dòng)速度也達(dá)到最大 這就是物體以半徑r做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度 圖12 例5如圖13所示 AB為半徑為R的光滑金屬導(dǎo)軌 導(dǎo)軌厚度不計(jì) a b為分別沿導(dǎo)軌上 下兩表面做圓周運(yùn)動(dòng)的小球 可看做質(zhì)點(diǎn) 要使小球不脫離導(dǎo)軌 則a b在導(dǎo)軌最高點(diǎn)的速度va vb應(yīng)滿足什么條件 圖13 解析 答案 要使a球不脫離軌道 則FNa 0 要使b球不脫離軌道 則FNb 0 針對(duì)訓(xùn)練4如圖14所示 疊放在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上的小物體A B C能隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng) A B C的質(zhì)量分別為3m 2m m A與B B與轉(zhuǎn)臺(tái) C與轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為 B C離轉(zhuǎn)臺(tái)中心的距離分別為r 1 5r 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 以下說(shuō)法正確的是A B對(duì)A的摩擦力一定為3 mgB C與轉(zhuǎn)臺(tái)間的摩擦力大于A與B間的摩擦