拋體運動和圓周運動市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

第3講拋體運動與圓周運動第1頁【考綱資訊】運動合成和分解Ⅰ平拋運動Ⅱ圓周運動線速度角速度向心加速度Ⅰ勻速圓周運動向心力Ⅱ

第2頁【考情快報】1.單獨考查曲線運動知識點時，題型普通為選擇題；將曲線運動與功和能、電場與磁場綜合考查時題型普通為計算題。2.預(yù)計高考對該講考查主要是：(1)考查運動合成與分解問題；(2)考查平拋運動與實際生活綜合；(3)考查圓周運動與其它知識點綜合問題。第3頁【體系構(gòu)建】第4頁【關(guān)鍵自查】一、曲線運動1.合運動與分運動之間三個關(guān)系關(guān)系說明等時性分運動與合運動運動時間_____獨立性一個物體同時參加幾個分運動，各運動_________等效性各個分運動疊加效果與合運動_________相等獨立進行效果相同第5頁2.物體做曲線運動條件合外力與速度方向不在同一條直線上，物體將做曲線運動，有以下兩種情況：(1)若合外力為恒力，物體將做_______________；(2)若合外力為變力，物體將做_______________。勻變速曲線運動變加速曲線運動第6頁二、平拋運動1.平拋運動兩個關(guān)系(1)位移關(guān)系{(2)速度關(guān)系{第7頁2.平拋(類平拋)運動兩個推論(1)做平拋(類平拋)運動物體任意時刻速度反向延長線一定經(jīng)過此時水平位移_____，即如圖甲所表示。中點第8頁(2)如圖乙，設(shè)做平拋(類平拋)運動物體在任意時刻、任意位置處瞬時速度與水平方向夾角為θ，位移與水平方向夾角為φ，則有tanθ=_______。2tanφ第9頁三、豎直平面圓周運動兩種問題比較

最高點無支撐最高點有支撐實例水流星、翻滾過山車車過拱橋、球過管道

圖示第10頁重力G和向下彈力F彈重力G和彈力F彈(向上或向下)

最高點無支撐最高點有支撐最高點受力表示式mg+F彈=mg±F彈=恰好過最高點v=v=__0第11頁【熱點考向1】運動合成與分解【典題訓練1】(·濰坊二模)(多項選擇)如圖所表示，圖甲表示某物體在水平方向上分速度vx-t圖象，圖乙表示該物體在豎直方向上分速度vy-t圖象(要求向上為正方向)。則()第12頁A.物體運動軌跡是拋物線B.物體做勻變速運動C.t=8s時物體速度大小是5m/sD.物體處于失重狀態(tài)【解題指導】解答本題時應(yīng)注意以下兩點：(1)明確物體在水平方向和豎直方向上運動性質(zhì)。(2)依據(jù)分運動性質(zhì)確定合運動性質(zhì)。第13頁【解析】選A、B、C。由圖象可知物體在水平方向上做勻速直線運動，豎直方向上做初速度為零勻加速直線運動，故物體做勻變速曲線運動，其運動軌跡是拋物線，選項A、B正確；t=8s時，vx=3m/s，vy=4m/s，選項C正確；因為物體加速度豎直向上，故物體處于超重狀態(tài)，選項D錯誤。第14頁【典題訓練2】(·江蘇高考)(多項選擇)如圖所表示，相距l(xiāng)兩小球A、B位于同一高度h(l、h均為定值)。將A向B水平拋出同時，B自由下落。A、B與地面碰撞前后，水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反。不計空氣阻力及小球與地面碰撞時間，則()

第15頁A.A、B在第一次落地前能否相碰，取決于A初速度B.A、B在第一次落地前若不碰，今后就不會相碰C.A、B不可能運動到最高處相碰D.A、B一定能相碰【解題指導】解答本題時可按以下思緒分析：第16頁【解析】選A、D。A、B兩個小球在豎直方向上均做自由落體運動，兩球落地之后在豎直方向上均做豎直上拋運動，在同一時刻一直處于同一高度上，A球在水平方向上一直做勻速直線運動，所以A、B兩個小球一定能夠相碰，D正確，B和C錯誤，只要A球初速度足夠大就能夠在第一次落地之前相碰，A正確，答案選A、D。

第17頁【拓展提升】【考題透視】運動合成和分解類問題是近幾年高考熱點問題，分析近幾年高考題，命題規(guī)律主要有以下幾點：(1)以選擇題形式考查，普通考查對合運動和分運動定性判斷。(2)偶然考查對速度、位移和加速度簡單計算。第18頁【借題發(fā)揮】處理運動合成和分解普通思緒(1)明確合運動或分運動運動性質(zhì)。(2)明確是在哪兩個方向上合成或分解。(3)找出各個方向上已知物理量(速度、位移、加速度)。(4)利用力與速度關(guān)系或矢量運算法則進行分析求解。

第19頁【創(chuàng)新預(yù)測】1.在無風情況下，跳傘運動員從水平飛行飛機上跳傘，下落過程中受到空氣阻力，以下描繪下落速度水平分量大小vx、豎直分量大小vy與時間t圖象，可能正確是()第20頁【解析】選B。跳傘運動員下落過程中受到空氣阻力并非為恒力，與速度相關(guān)，且速度越大受到阻力越大，知道速度與所受阻力規(guī)律是處理本題關(guān)鍵。豎直方向運動員受重力和空氣阻力，速度逐步增大，阻力逐步增大，協(xié)力逐步減小，加速度逐步減小，水平方向只受阻力，速度逐步減小，阻力逐步減小，加速度逐步減小。在v-t圖象中圖線斜率表示加速度，故A、C、D錯誤，B正確。第21頁2.(·蘇錫常鎮(zhèn)二模)如圖所表示，兩次渡河時船對水速度大小和方向都不變，已知第一次實際航程為A至B，位移為s1,實際航速為v1,所用時間為t1。因為水速增大，第二次實際航程為A至C，位移為s2，實際航速為v2，所用時間為t2，則()

A.t2＞t1 B.t2＞t1C.t2=t1 D.t2=t1

第22頁【解析】選D。因為兩次渡河船垂直于河岸方向分速度不變，所以水速增大時，渡河時間不變，A、B項錯誤；因為時間不變，所以故D項正確。第23頁【熱點考向2】平拋(類平拋)運動基本規(guī)律

【典題訓練3】(·衡水二模)如圖所表示為一真空示波管，電子從燈絲K發(fā)出(初速度不計)，經(jīng)燈絲與A板間加速電壓U1加速，從A板中心孔沿中心線KO射出，然后進入兩塊平行金屬板M、N形成偏轉(zhuǎn)電場中(偏轉(zhuǎn)電場可視為勻強電場)，電子進入M、N間電場時速度與電場方向垂直，電子經(jīng)過電場后打在熒光屏上P點。已知M、N兩板間電壓為U2，兩板間距離為d，板長為L1，板右端到熒光屏距離為L2，電子質(zhì)量為m，電荷量為e。求：第24頁(1)電子穿過A板時速度大??；(2)電子從偏轉(zhuǎn)電場射出時側(cè)移量；(3)P點到O點距離。第25頁【解析】(1)設(shè)電子經(jīng)電壓U1加速后速度為v0，由動能定理得eU1=解得(2)電子以速度v0進入偏轉(zhuǎn)電場后，垂直于電場方向做勻速直線運動，沿電場方向做初速度為零勻加速直線運動。設(shè)電子在偏轉(zhuǎn)電場運動時間為t1，電子加速度為a，離開偏轉(zhuǎn)電場時相對于原運動方向側(cè)移量為y1，由牛頓第二定律和運動學公式得第26頁解得水平方向：豎直方向：解得(3)設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場時沿電場方向速度為vy，依據(jù)運動學公式得第27頁電子離開偏轉(zhuǎn)電場后做勻速直線運動，設(shè)電子離開偏轉(zhuǎn)電場后打在熒光屏上所用時間為t2，電子打到熒光屏上側(cè)移量為y2，如圖所表示第28頁水平方向：豎直方向：解得P到O點距離為答案：(1)

(2)

(3)第29頁【拓展提升】【考題透視】該知識為每年高考重點，分析近幾年考題，命題規(guī)律有以下幾點：(1)平拋(類平拋)運動常結(jié)合圓周運動知識進行考查。(2)類平拋運動常以帶電粒子在電場中運動形式考查。(3)在綜合題目中常結(jié)合功效關(guān)系進行考查。第30頁【借題發(fā)揮】類平拋運動求解方法1.常規(guī)求解方法將類平拋運動分解為沿初速度方向勻速直線運動和垂直于初速度方向初速度為零勻加速直線運動，利用直線運動規(guī)律進行求解。2.特殊分解方法對于有些問題，能夠過拋出點建立適當直角坐標系，將加速度、初速度沿坐標軸分解，然后分別在x、y軸方向上列方程求解。第31頁【創(chuàng)新預(yù)測】1.如圖所表示，從傾角為α足夠長斜面頂端，先后以不一樣初速度水平向右拋出相同兩只小球，以下說法正確是()A．兩小球落到斜面上歷時相同B．兩小球落到斜面上位置相同C．兩小球落到斜面上時速度大小相同D．兩小球落到斜面上時速度方向相同第32頁【解析】選D。小球做平拋運動，由兩分運動特點知得因v0不一樣，則t不一樣，由vy=gt、可知，vy、v及h不一樣，故A、B、C均錯誤，而速度與水平方向夾角θ正切知θ為定值，故D正確。第33頁2.真空中某裝置如圖所表示，其中平行金屬板A、B之間有加速電場，C、D之間有偏轉(zhuǎn)電場，M為熒光屏。今有質(zhì)子、氘核和α粒子均由A板從靜止開始被加速電場加速后垂直于電場方向進入偏轉(zhuǎn)電場，最終打在熒光屏上。已知質(zhì)子、氘核和α粒子質(zhì)量之比為1∶2∶4，電荷量之比為1∶1∶2，則以下判斷中正確是()第34頁A．三種粒子從B板運動到熒光屏經(jīng)歷時間相同B．三種粒子打到熒光屏上位置相同C．偏轉(zhuǎn)電場電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶2D．偏轉(zhuǎn)電場電場力對三種粒子做功之比為1∶2∶4第35頁【解析】選B。粒子加速過程從B至M用時得所以選項A錯誤。偏轉(zhuǎn)位移，所以三種粒子打到熒光屏上位置相同，選項B正確。因W＝qEy，得W1∶W2∶W3＝q1∶q2∶q3＝1∶1∶2，選項C、D錯誤。第36頁【熱點考向3】圓周運動綜合利用

【典題訓練4】(·海南高考)如圖，在豎直平面內(nèi)有一固定光滑軌道，其中AB是長為R水平直軌道，BCD是圓心為O、半徑為R圓弧軌道，兩軌道相切于B點。在外力作用下，一小球從A點由靜止開始做勻加速直線運動，抵達B點時撤除外力。已知小球剛好能沿圓軌道經(jīng)過最高點C，重力加速度大小為g。求：(1)小球在AB段運動加速度大??；(2)小球從D點運動到A點所用時間。第37頁【解題指導】“剛好能沿圓軌道經(jīng)過最高點”物理含義是到最高點C時軌道對小球壓力為零。結(jié)合牛頓運動定律和機械能守恒定律可迎刃而解?！窘馕觥?1)小球在BCD段運動時，受到重力mg、軌道壓力FN作用，如圖所表示，依據(jù)題意，F(xiàn)N≥0，且小球在最高點C所受壓力為零，則FNC=0①第38頁設(shè)小球在C點速度為vC，依據(jù)牛頓第二定律得：mg=②設(shè)在B點速度為vB,小球從B點運動到C點，由機械能守恒定律得：③小球在AB段做初速度為零勻加速直線運動，設(shè)加速度為a，則：④由②③④式得：⑤第39頁(2)設(shè)小球在D點速度為vD，下落到A點速度為v，由機械能守恒定律得：⑥⑦設(shè)由D點運動到A點時間為t，由運動學公式得：v=vD+gt⑧由④⑤⑥⑦⑧式得：答案：(1)(2)第40頁【拓展提升】【考題透視】該知識為每年高考重點和熱點，近幾年高考命題規(guī)律主要有以下幾點：(1)常結(jié)合平拋運動知識和功效關(guān)系進行綜合考查。(2)常結(jié)合電磁場知識以帶電粒子在磁場中運動形式進行考查，這類問題綜合性較強。第41頁【借題發(fā)揮】處理圓周運動力學問題普通步驟(1)首先要明確研究對象；(2)對其受力分析明確向心力起源；(3)確定其運動軌道所在平面、圓心位置以及半徑；(4)將牛頓第二定律應(yīng)用于圓周運動，得到圓周運動中動力學方程，有以下各種情況，解題時應(yīng)依據(jù)已知條件進行選擇。

第42頁【創(chuàng)新預(yù)測】如圖所表示，AB段為二分之一徑R=0.2m光滑圓形軌道，EF為一傾角為θ=30°光滑斜面,斜面上有一質(zhì)量為0.1kg薄木板CD,木板下端D離斜面底端距離為15m,開始時木板被鎖定。一質(zhì)量也為0.1kg物塊從A點由靜止開始下滑,經(jīng)過B點后被水平拋出,經(jīng)過一段時間后恰好以平行于薄木板方向滑上木板,在物塊滑上木板同時木板解除鎖定。已知物塊與薄木板間動摩擦因數(shù)為取求：第43頁(1)物塊抵達B點時對圓形軌道壓力大?。?2)物塊做平拋運動時間；(3)若下滑過程中某時刻物塊和木板抵達共同速度,則這個速度為多大?第44頁【解析】(1)物塊由A到B由動能定理得：解得：在B點由牛頓第二定律得：解得：由牛頓第三定律可知物塊對軌道壓力為3N。(2)設(shè)物塊抵達斜面豎直速度為vy，則：vy=gt解得：第45頁(3)物塊在E點速度：對物塊：v′=v+a1t對木板：v′=a2ta2=g(sinθ+μcosθ)=7.5m/s2解得：答案：(1)3N (2) (3)第46頁曲線運動綜合問題規(guī)范求解曲線運動綜合題往往包括圓周運動、平拋運動等多個運動過程，常結(jié)合功效關(guān)系進行求解，解答時可從以下兩點進行突破：1.分析臨界點對于物體在臨界點相關(guān)多個物理量，需要區(qū)分哪些物理量能夠突變，哪些物理量不能突變，而不能突變物理量(普通指線速度)往往是處理問題突破口。第47頁2.分析每個運動過程運動性質(zhì)對于物體參加多個運動過程，要仔細分析每個運動過程做何種運動：(1)若為圓周運動，應(yīng)明確是水平面勻速圓周運動，還是豎直平面變速圓周運動，機械能是否守恒。(2)若為拋體運動，應(yīng)明確是平拋運動，還是類平拋運動，垂直于初速度方向力是由哪個力、哪個力分力或哪幾個力提供。第48頁【典題例證】【典例】(·無錫二模)(13分)如圖所表示，ABC和DEF是兩條在同一豎直平面內(nèi)光滑軌道，其中ABC末端水平，DEF是半徑為r＝0.4m半圓形軌道，其直徑DF沿豎直方向，C、D可看做重合，現(xiàn)有一可視為質(zhì)點小球從軌道ABC上距C點高為H地方由靜止釋放。第49頁(1)若要使小球經(jīng)C處水平進入軌道DEF且能沿軌道運動，H最少要有多高？(2)若小球靜止釋放處離C點高度h小于(1)中H最小值，小球可擊中與圓心等高E點，求此h值(取g=10m/s2)。第50頁【解題關(guān)鍵】(1)“豎直”“光滑”說明物體在整個過程中機械能守恒。小球沿ABC軌道下滑，高度H決定小球在D點速度。(2)小球在DEF軌道中運動性質(zhì)與小球在D點速度相關(guān)：當小球在D點速度大于臨界值時，小球?qū)⒀剀壍雷鰣A周運動；當小球在D點速度小于臨界值時，小球?qū)⒆銎綊佭\動。【解題思緒】(1)在ABC段過程中，由機械能守恒定律列方程，建立小球下落高度H與抵達D點時速度v關(guān)系。(2)明確小球能沿軌道DEF運動條件，列動力學方程。第51頁【規(guī)范解答】(1)設(shè)小球抵達C點時速度大小為v，依據(jù)機械能守恒定律得：(2分)小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運動，在圓周最高點必須滿足(2分)聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)解得：H≥0.2m(1分)即要使小球經(jīng)C處水平進入軌道DEF且能沿軌道運動，H最小高度為0.2m。(1分)第52頁(2)若h<H，小球過C點后做平拋運動，設(shè)球經(jīng)C點時速度大小為vx,則有：r=(2分)r=vxt(2分)依據(jù)機械能守恒定律得：mgh= (2分)聯(lián)立以上三式并代入數(shù)據(jù)解得：h=0.1m(1分)答案：(1)0.2m (2)0.1m第53頁【拓展訓練】1.(·浙江高考)(多項選擇)由光滑細管組成軌道如圖所表示，其中AB段和BC段是半徑為R四分之一圓弧，軌道固定在豎直平面內(nèi)。一質(zhì)量為m小球，從距離水平地面高為H管口D處靜止釋放，最終能夠從A端水平拋出落到地面上。以下說法正確是()第54頁A.小球落到地面時相對于A點水平位移值為B.小球落到地面時相對于A點水平位移值為C.小球能從細管A端水平拋出條件是H>2RD.小球能從細管A端水平拋出最小高度Hmin=第55頁【解題指導】用動能定理(或機械能守恒定律)求出小球運動到A點速度大小，再依據(jù)平拋運動規(guī)律求解水平位移值；因為小球在光滑細管內(nèi)運動時能夠受管支持力，所以能從A端水平拋出條件是小球抵達A點速率大小必須大于零，若等于零小球剛好靜止在管口不能拋出去。第56頁【解析】選B、C。設(shè)小球運動到A點速度為vA，依據(jù)動能定理，有=mg(H-2R)，得vA=小球做平拋運動，有x=vAt,2R=所以水平位移x=選項B正確、A錯誤；能從A端水平拋出條件是小球抵達A點速率vA=>0，即H>2R，選項C正確、D錯誤。第57頁2.在豎直平面內(nèi)，由光滑斜面和光滑半圓形軌道分別與粗糙水平面相切連接而成軌道如圖所表示，半圓形軌道半徑為R=0.4m，質(zhì)量為m=0.8kg可視為質(zhì)點小物塊從斜面上距水平面高為h處A點由靜止開始下滑，物塊經(jīng)過軌道連接處B、C點時，無機械能損失。運動到圓軌道最低點C處時對軌道壓力為FN=40N，水平軌道BC長L=0.9m，物塊與水平面間動摩擦因數(shù)為μ=0.5，g取10m/s2。求:第58頁(1)A點距水平面高度h；(2)小物塊第一次由B點到C點運動時間；(3)小物塊能否經(jīng)過圓形軌道最高點D。第59頁【解析】(1)物塊經(jīng)過圓形軌道最低點C時，由牛頓第二定律得：FN′-mg=由牛頓第三定律得：F′N=FN=40N,對A到C過程由動能定理得mgh-μmgL=解得：h=1.25m(2)物塊從A點運動到B點過程中，由動能定理得：mgh=物塊從B至C做勻減速直線運動由速度公式得：vC=vB-μgt,解得：t=0.2s第60頁(3)若物塊能從C點運動到D點，由動能定理得：-mg·2R=解得：vD=0物塊經(jīng)過圓形軌道最高點最小速度為vD1，由牛頓第二定律得：mg=解得：vD1=2m/s因為vD<vD1，可知物塊不能經(jīng)過圓形軌道最高點答案：(1)1.25m(2)0.2s(3)不能第61頁1.(·無錫一模)在雜技演出中，猴子沿豎直桿向上做初速度為零、加速度為a勻加速運動，同時人頂著直桿以速度v0水平勻速移動，經(jīng)過時間t,猴子沿桿向上移動高度為h，人頂桿沿水平地面移動距離為x，如圖所表示。關(guān)于猴子運動情況，以下說法中正確是()第62頁A.相對地面運動軌跡為直線B.相對地面做變加速曲線運動C.t時刻猴子對地速度大小為v0+atD.t時間內(nèi)猴子對地位移大小為【解析】選D。猴子在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做勻加速直線運動，所以對地運動軌跡為拋物線，相對地面做勻加速曲線運動，A、B項錯誤；猴子對地位移等于D項正確；t時刻猴子對地速度大小為C項錯誤。第63頁2.(·新課標全國卷)(多項選擇)如圖,x軸在水平地面內(nèi),y軸沿豎直方向。圖中畫出了從y軸上沿x軸正向拋出三個小球a、b和c運動軌跡,其中b和c是從同一點拋出。不計空氣阻力,則()A.a飛行時間比b長B.b和c飛行時間相同C.a水平速度比b小D.b初速度比c大第64頁【解析】選B、D。三個小球a、b和c水平拋出以后都做平拋運動，依據(jù)平拋運動規(guī)律可得：x=v0t，所以由yb=yc>ya，得tb=tc>ta，選項A錯誤，B正確；又依據(jù)因為yb>ya，xb<xa，yb=yc,xb＞xc,故va>vb，vb>vc,選項C錯誤，D正確。第65頁3.(·鎮(zhèn)江一模)從某高度水平拋出一小球，經(jīng)過t時間抵達地面時，速度方向與水平方向夾角為θ，不計空氣阻力，重力加速度為g，以下結(jié)論中正確是()A.小球初速度為gttanθB.若小球初速度增大，則平拋運動時間變長C.小球著地速度大小為D.小球在t時間內(nèi)位移方向與水平方向夾角也為θ第66頁【解析】選C。如圖所表示，小球初速度為v0=gtcotθ，落地時速度選