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高中物理曲线运动专题讲解和练习

高中物理曲线运动专题讲解和练习
高中物理曲线运动专题讲解和练习

四、曲线运动

一、知识网络

二、画龙点睛

概念

1、曲线运动:

⑴曲线运动定义:曲线运动是一种轨迹是曲线的运动,其速度方向

随时间不断变化

⑵曲线运动中质点的瞬时速度方向:就是曲线的切线方向

⑶曲线运动是一种变速运动,因为物体速度方向不断变化,所以曲线运动的物体总有加速度

【注意】曲线运动一定是变速运动,一定具有加速度;但变速运动或具有加速度的运动不一定是曲线运动

⑷两种常见的曲线运动:平抛运动和匀速圆周运动

2、物体做曲线运动的条件:

⑴曲线运动的物体所受的合外力不为零,合外力产生加速度,使速度方向(大小)发生变化

⑵曲线运动的条件:物体所受的合外力F与物体速度方向不在同一条直线上

⑶力决定了给定物体的加速度,力与速度的方向关系决定了物体运动的轨迹

F(或a)跟v在一直线上→直线运动:a恒定→匀变速直线运动;

a变化→变加速直线运动。

F(或a)跟v不在一直线上→直线运动:a恒定→匀变速曲线运动;

a变化→变加速曲线运动

⑷根据质点运动轨迹大致判断受力方向:做曲线运动的物体所受的合外力必指向运动轨迹的内侧,也就是运动轨迹必夹在速度方向与合外力方向之间。

⑸常见运动的类型有:

①a=0:匀速直线运动或静止。

②a恒定:性质为匀变速运动,分为:①‘v、a同向,匀加速直线运动;②、v、a反向,匀减速直线运动;③’v、a成角度,匀变速曲线运动(轨迹在v、a之间,和速度v的方向相切,方向逐渐向a 的方向接近,但不可能达到。)

③a变化:性质为变加速运动。如简谐运动,加速度大小、方向都随时间变化。

例题:如图所示,物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B,这时,突然使它所受力反向,大小不变,即由F变为-F。在此力作用下,物体以后运动情况,下列说法正确的是

A.物体不可能沿曲线Ba运动;

B.物体不可能沿直线Bb运动;

C.物体不可能沿曲线Bc运动;

D.物体不可能沿原曲线由B返回A。

解析:因为在曲线运动中,某点的速度方向是轨迹上该点的切线方向,如图所示,在恒力作用下AB为抛物线,由其形状可以画出v A 方向和F方向。同样,在B点可以做出v B和-F方向。由于v B和-

F不在一条直线上,所以以后运动轨迹不可能是直线。又根据运动合成的知识,物体应该沿BC轨道运动。即物体不会沿Ba运动,也不会沿原曲线返回。

因此,本题应选A、B、D。

掌握好运动和力的关系以及物体的运动轨迹形状由什么决定是解好本题关键。

答案:A、B、D。

3、运动的合成和分解速度的合成和分解

⑴合运动和分运动:如果物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就叫做那几个运动的合运动;那几个运动叫做这个实际运动的分运动

⑵合运动与分运动的关系:

①等效性:各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全相同的效果

②独立性:某个方向上的运动不会因为其它方向上是否有运动而

影响自己的运动性质。③运动独立性原理(叠加原理):一物体可同时参与几种不同的运动,在研究问题时可以把各分运动都看作互相独立进行,它们互不影响。而一个物体的运动可以看成由几个各自独立进行的运动的叠加而成

④等时性:合运动通过合位移所需的时间和对应的每个分运动通

过分位移的时间相等。即各分运动总是同时开始,同时结束

⑶运动合成分解:

①运动的合成和分解:已知分运动求合运动叫运动的合成,已知合运动求分运动叫运动的分解

②运动的合成和分解的运算法则:是指物体运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解

a、合运动的位移等于二分运动位移的矢量和,符合平行四边形法则

b、合运动的速度等于二分运动速度的矢量和,符合平行四边形法则

c、合运动和分运动具有等时性

⑷当两直线运动的合速度的方向和合加速度的方向重合时,合运动为直线运动

⑸曲线运动可分解为两个方向上的直线运动,分别研究两方向上的受力和运动规律

4、绳拉物体的速度分解问题:

原理:物体运动的速度v为合速度,这个速度在沿绳子方向的分速度v1就是绳子拉长或缩短的速度,物体速度v的另一个分速度v分就是绳子的摆动速度,它一定和v1垂直总之一句话:绳端速度总沿着绳子方向和垂直于绳子方向分解(可用微元法证明)

5、小船渡河的四个极值问题

渡河问题,是运动合成与分解的典型模型,这里介绍四个极值问题及其应用

设船对水的速度为V 1(即船在静水的速度),水的速度为V 2(即水对河岸的速度),河的两岸平行,宽度为L

⑴当船头垂直河岸时,渡河时间最短:1

v L t =

⑵当V 1>V 2,合速度方向垂直河岸时,渡河位移最小:s=L

⑶当V 1

位移也最小:1

2v

v s = ⑷船沿指向下游的固定航线渡河,当船头与船的合速度垂直,即V 1⊥V w 合时,船相对水的速度最小,且等于V 水垂直于航线的分量。 5、平抛运动

⑴平抛运动定义:水平抛出的物体,只在重力作用下的运动叫做平抛运动

⑵平抛运动的特点:

①只受重力作用,且有一水平初速度。 ②水平方向作匀速直线运动(加速度为零),竖直方向作自由落体运动(加速度为g )

③平抛运动是匀变速曲线运动,它的轨迹是抛物线 ⑶平抛运动的处理方法:

①水平方向:速度为v 0的匀速直线运动,0

v x v =,t v X

0=,0v X x

t =

②竖直方向:自由落体运动,gt

y v =,

2

21gt

Y =

g

h y t 2=

O

X 0 X

只考虑竖直方向上,

gh

y v 2=

2

gT

h =?

S V 0 ③

22y

v x v v +=

V y V

tan v gt x

v y v ==

θ, θ为v 与v 0间的夹角。 Y

④任意时刻的位移:2

2y x s +=

θ

αtan 210

21tan ===

v gt x

y ,α为s 与v 0间的夹角。

⑤平抛物体运动中的速度变化 水平方向分速度保持v x =v 0。竖直方向,加速度恒为g ,速度v y =gt ,从抛出点起,

每隔Δt 时间的速度的矢量关系如图所示,这一矢量关系有两个特点:

a 、任意时刻的速度水平分量均等于初速度v 0

b 、任意相等时间间隔Δt 内的速度改变量均竖直向下,且Δv =Δv y =g Δt

注意:运动学公式只适用于直线运动,因此曲线运动要分解为两个直线运动后才能应用运动学公式。

例题:如图所示,以9.8米/秒的水平初速度0v 抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为30?的斜面上,可知物体完成这段飞行的时间是 A .

3

3秒

B .3

32

C .3秒

D .2秒

解析:平抛运动可以认为是水平匀速和自由落体运动的合运动。

飞行时间与初速无关,它可以从飞行高度或落地竖直分速度的信息中取得,本题可以使用竖直分速度这一信息。把垂直撞在斜面的速度分解为水平分速度v 0和竖直分速度v y v v v gt y y =?=030ctg ,,解之得t =3秒。正确选项C 。

例题:宇航员站在一星球表面的某高处,沿水平方向抛出一个小

球,小球落到星球表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L 。若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为3L ,如图所示。已知小球飞行时间为t ,且两落地点在同一水平面上。求该星球表面的重力加速度的数值。

解析:本题是近几年来的新题型,它的特色是给出了抛出点与落

地点间的距离这一信息而没有直接给出,飞行的高度或水平射程。我们只要把已知的信息与飞行高度或水平射程建立联系,就又把这类习题改成了传统题,即把未知转化为已知。 设抛出点高度为h ,初速度为v ,星球表面重力加速度为g 。

由题意可知:()()2

222222232

1vt h L vt h L gt h +=+==,,。 解之得:2

332

t L g =

答案:该星球表面重力加速度数值为2

332

t L 。

如果本题再已知该星球半径为R ,万有引力常数为G ,还可以求

该星球的质量M ,读者可以试一试,答案为2

2

332Gt LR M =

例题:如图所示,一个同学做平抛实验时,只在纸上记下过起点的纵坐标y 方向,但未记录平抛运动的起点,并描下了平抛运动的一段轨

迹,在轨迹上取A、B两点,用刻度尺分别测量出它们到y轴的距离x1、x2以及AB的竖直距离h,则小球平抛运动的初速度v

=

解析:画出平抛运动由抛出点开始的轨迹如图所示。用平抛运动是水平匀速和自由落体合运动的知识,把参量还原到抛出点去考虑。又转化成了平抛的基本题。

设从抛出点到A、B的竖直高度分别为H A和H B。

由题意可知:h H H

B A

=-

再设平抛到A、B的时间为t A和t B,()2

2

2

1

A

B

t

t

g

h-

=。

()

h

x

x

g

v

v

x

v

x

g

h

t

v

x

t

v

x

t

v

x B

A

2

2

121

2

2

2

2

1

2

2

2

2

1

-

=

?

?

?

?

?

?

-

=

=

=

=

答案:

6、匀速圆周运动的特点:

⑴匀速圆周运动的定义:做圆周运动的物体在相等的时间内通过的弧长相等。

()

h

x

x

g

v

2

2

1

2

2

-

=

⑵匀速圆周运动的轨迹:是圆,且任意相等的时间内半径转过的角度相等。

⑶匀速圆周运动的性质:①“匀速”指的是“匀速率”,即速度的大小不

变但速度的方向时刻改变。

②加速度大小不变,但加速度的方向时刻

改变,所以是变加速曲线运动。

7、圆周运动的表征物理量:

⑴线速度v:①定义:圆周运动的瞬时速度;单位时间内通过的弧长

②大小:线速度=弧长/时间,即v=s/t;

③方向:圆周的切线方向;

④匀速圆运动线速度的特点:线速度大小不变,但方向时刻改变

⑵角速度ω:①定义:半径在单位时间内转过的角度;

②大小:角速度=角度(弧度)/时间即:ω=φ/t

③单位:弧度每秒,即:rad/s;

④匀速圆周运动中角速度特点:角速度恒定不变

⑶周期T:①定义:匀速圆周运动物体运动一周所用的时间;

②大小:周期=周长/线速度,即:T=2πr/v

③单位:秒,即s;

④匀速:圆周运动中周期的特点:周期不变

⑷频率f:①定义:每秒钟完成匀速圆周运动的转数

②大小:f=1/T

③单位:赫兹,即Hz,1Hz=1转/秒

⑸转速n:①定义:单位时间内做匀速圆周运动的物体转过的圈数,符号n

②大小:转速的大小就等于频率的大小

③单位:国际单位制中用转/秒,日常生活中也用转/分

⑹匀速圆周运动各物理量之间的关系:

①各量关系:v=2πr/T,

ω=2π/T=2πf=2πn(n的单位为转/秒),

v=ωr

②同一转盘上半径不同的各点,角速度相等但线速度大小不同

③皮带传动或齿轮传动的两轮边缘线速度大小相等,但角速度不一定相同

④当半径一定时,线速度与角速度成正比;当角速度一定时,线速度与半径成正比

8、向心力

⑴向心力定义:做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心,这个力叫做向心力。

【注意】向心力是根据力的作用效果命名,不是某种特殊性质的力。

⑵向心力的来源:可以由重力、弹力、摩擦力等提供。总之是物体

所受的合外力提供了物体做匀速圆周运动所需的

向心力。

⑶向心力的方向:总是沿半径指向圆心,方向时刻与线速度方向垂

直,故方向时刻在改变。向心力是变力。

⑷向心力的作用效果:只改变线速度的方向,不改变线速度的大小。 【原因】向心力指向圆心,而物体的运动方向沿圆周上该处的切线

方向,两者相互垂直。物体在运动方向所受的合外力为零。在这个方向上无加速度。速度大小不会改变,所以向心力只改变速度的方向,。 ⑸向心力的大小:

①向心力大小:F n =mr ω2=2)2(T mr π=mr(2πf)2=mr(2πn)2

F n =m v 2/r

②向心力大小与多个变量有关。因此在分析问题时,一定要利用控制变量的方法不处理。即在设定其它量不变的条件下,来分析所需向心力与某一变量的关系。

③向心力F 跟r 、ω(或v )是瞬时对应关系。

⑹匀速圆周运动的条件:具有初速度v ,合外力大小不变,方向时刻垂直线速度v ,指向圆心

【注意】物体在恒力作用下不可能作匀速圆周运动。 9、向心力作用下使物体产生的加速度―――向心加速度a n ⑴向心加速度:在向心力作用下物体产生的加速度叫做向心加速度 【注意】向心力与向心加速度具有瞬时对应关系,即向心力改变时,向心加速度随即改变

⑵向心加速度的方向:始终垂直于线速度,沿着半径指向圆心,且

每时每刻都在不断地变化。所以匀速圆周运动是变加速曲线运动 ⑶向心加速度的大小:a n = r ω2=2)2(T r π=r(2πf)2=r(2πn)2

a n =v 2/r a n =v ω

⑷向心加速度是描述速度方向变化快慢的物理量。

⑸当v 一定时,a n 与r 成反比;当ω一定时a n 与r 成正比,注意:r 、v 及ω间有制约关系 例题:下列说法正确的是

A.匀速圆周运动是一种匀速运动

B.匀速圆周运动是一种匀变速运动

C.匀速圆周运动是一种变加速运动

D.因为物体有向心力存在,所以才使物体不断改变速度的方向

而做圆周运动

解析:匀速圆周运动的加速度大小不变而方向在时刻改变,因此属于变加速运动。力是改变物体运动状态的原因,向心力对速度大小的改变没有贡献,它作用只是不断改变速度方向,所以正确选项是C、

D。

10、离心现象:

⑴定义:做圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足于提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,这种运动就叫离心运动

⑵离心现象的应用:

①离心干燥器(洗衣机的脱水筒):利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉

②用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内

③“棉花糖”的制作

⑶离心现象的防止:

①车辆转弯时速度不能超过规定的速度:车辆转弯时所需的向心力大于最大静摩擦力时,即最大

静摩擦力不能提供汽车转弯时所需的向心力时,汽车将做离心运动而造成交通事故

②高速转动的砂轮、飞轮等都不得超过允许的最大速度,如果转速过高,砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时,离心运动会使它们破裂,以致酿成事故。

例题:将来人类离开地球到宇宙中去生活,可以

设计成如图所示的宇宙村,它是一个圆形的密封建

筑,人们生活在圆环的边上,为了使人们在其中生活

不至于有失重感,可以计它旋转,设这个建筑物的直径为200m,那

么,当它绕其中心轴转动的转速为多少(r/s )时,人类感觉到像生活在地球上一样要承受10m/s 2的加速度?如果转速超过了上述值,人们将有怎样的感觉?

解析:处于宇宙间的物体处于完全失重状态,现要生活在其宇宙村中的人无失重感,题中告诉让该装置转动,即处于宇宙村边缘的人随宇宙村一起旋转时,所需的向心加速度等于题中所给的10m/s 2时对应的转速就是所求转速。

由圆周运动的向心力加速度公式有a=(2πn )2R 得n =

R

a

21 代入数值有n =0.05r/s 。 若转速超过此值,由上式可知,其加速度将大于10m/s 2,因而人有超重的感觉。

点评 这是一道假设推理题,要求建立一个物理假象的模型,这能培养学生的想象力和处理解决问题的能力,同时这也是高考趋势的发展方向。要求考生能够根据已知的知识和所给的物理事实、条件,对物理问题进行逻辑推理和论证,得出正确的结论或作出正确的判断,并能把推理过程表达出来,论证推理有助于加强对学生的推理能力的考查。

1、匀速圆周运动解题步骤:

⑴明确研究对象,确定它在哪个平面内做圆周运动,找出圆心和半径

⑵确定研究对象在某位置(某时刻)所处状态,进行受力分析,作

出受力分析图,找出向心力的来源

⑶根据向心力公式F n= mω2r=m v2/r=mωv=m(2π/T)2r列方程,取“向心”方向为正

⑷检查结果的合理性,并进行必要的分析讨论。

例题:如图所示一皮带轮传动装置,右轮半径为r,a是它边缘上的一点。左侧是一轮轴,大轮的半径为4r,小轮半径为2r,b点在小轮上,到小轮中心距离为r,c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上,若在传动过程中,皮带不打滑,则

A.a点与b点的线速度大小相等

B.a点与b点的角速度大小相等

C.a点与c点的线速度大小相等

D.a点与d点的向心加速度大小相等

解析:匀速圆周运动中各参量的关系,即v R

=ω,v

R

T

=

2π,ωπ

=

2

T

,a

v

R

R

==

2

2

ω,a v

=ω。在皮带传动中这些参量的特殊制约和联系是:皮带上各点线速度大小相等;同轴的轮上各点角速度相等。由题意可

知v v

a c

=,ωωω

c b d

==再经过简单运算可得出正确选项是C、D。

规律

例题:质量相等的小球A 、B 分别固定在轻杆OB 的中点及端点,当杆在光滑水平面上绕O 点匀速转动,如图所示,求杆的OA 段及AB 段对球的拉力之比?

解析:A 、B 小球受力如图所示,在竖直方向上A 与B 处于平衡

态。在水平方向上根据匀速圆周运动规律T T m OA A B -=ω2,

T m OB B =ω2,OB OA =2。 T m OA T m OA A B ==ωω2232·,,

T A ∶T B = 3∶2

答案:T A ∶T B = 3∶2

2、匀速圆周运动的实例分析 ⑴火车拐弯问题:

由于火车的质量比较大,火车拐弯时所需的向心力就很大。如果铁轨内外侧一样高,则外侧轮缘

所受的压力很大,容易损坏;实用中使外轨略高于内轨,从而重力,铁轨支持力和侧向压力的合力 提供火车拐弯时所需的向心力

例题:铁轨拐弯处半径为R ,内外轨高度差为H 两轨间距为L ,火车总质量为M ,则:

⑴火车在拐弯处运动的“规定速度v P ”大小为 , ⑵若火车实际速度大于v P ,则 轨将受到侧向压力, ⑶若火车实际速度小于v P ,则 轨将受到侧向压力。

解析:⑴mgtan θ=m

R

v 2

L

gRH gR v /tan ≈=θ

⑵火车做离心运动,外轨受到侧向压力。 ⑶火车做向心运动,内轨受到侧向压力。

例题:在高速公路的拐弯处,路面造得外高内低,即当车向右拐弯时,司机左侧的路面比右侧的要高一些,路面与水平面间的夹角为θ.设拐弯路段是半径为R 的圆弧,要使车速为v 时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,θ应等于( )

A .arcsin Rg v 2

B . arctan Rg v 2

C . 2

1

arcsin Rg v 22 D. arccot Rg v 2

解析:如图所示,要使摩擦力为零,必使车受的重力与支持力的合力捉供向心力,则:F n =mgtan

θ=m R

v 2

,故所以θ=arctan Rg v 2。即答案为B 。

点评这是一道综合应用题,是用圆周运动知识来解决处理实际物理

问题,这在实际生活中有着广泛的应用,例如铁路、高速公路、杂技表演等,都是利用自身的重力分力提供转弯所需的向心力。 ⑵“水流星”节目分析

例题:⑴绳系杯子在竖直平面内圆运动,最高点杯中水不流

出的原因是: 。 ⑵杯在最高点的最小速度v min = , ⑶设杯内水的质量为m ,则当最高点的速度v 1>v min 时, 杯对水的压力N= ,

⑷设杯运动到最低点速度为v 2,则此时水对杯的压力 N`= 。 解析:⑴水和重力提供水做圆周运动的向心力

⑵l

v m mg 2

=

gl

v =

⑶l

v m N mg 2

=+

mg l

v m N -=2

⑷l

v m mg N 2

=-

mg l

v m N +=2

⑶“水流星”节目的变形讨论

①“绳模型”

如图所示,在最高点没有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况

例:绳拴一小球在竖直平面内做圆周运动、小球在竖直平面内单轨道的内单侧做圆周运动

⑴临界条件:绳子或轨道对小球没有作用力

R v m

mg 2

= gR v =临界 (可理解为恰好转过或恰好转不过) 【注意】如果小球带电,且空间存在电、磁场,临界条件应是小

球所受重力、电场力和洛仑兹力的合力等于向心力,此时临界速度v 临界≠√gR

⑵小球能过最高点的条件:gR v ≥ (当v >√gR 时,绳对球产生拉力,轨道对球产生支持力)

⑶小球不能过最高点条件:gR v π(实际上球还没到最高点就脱离了轨道)

⑷绳拴小球或小球在竖直平面内单轨道内侧做圆周运动,在最高点的最小速度v min =gR

例题:一宇航员抵达一半径为R 的星球表面后,为了测定该星球的质量M ,做如下的实验,取一根细线穿过光滑的细直管,细线一端拴一质量为m 的砝码,另一端连接在一固定的测

力计上,手握细直管抡动砝码,使它在竖直平面内做完整的圆周运动,停止抡动细直管,砝码可继续在同一竖直平面内做完整的圆周运动,如图所示,此时观察测力计得到当砝码运动到圆周的最低点和最高点两位置时测力计的读数差为△F ,已知引力常量为G ,试根据题中所提供的条件和测量结果,求出该星球的质量M 。

解析:最高点F 1+mg =m r v 21,最低点F 2-mg = m r

v 2

2

,根据机械

能守恒定律:21

mv 12+mg ·2r =21mv 22,可得g =

m

F

?,星球表面上质量

为m 的物体所受重力等于万有引力,即2R

GMm

=mg ,M =Gm F R G g R 622?= 点评这是一道与万有引力知识相结合的试题,一要解决圆运动的问题,二要处理星球表面重力加速度的概念。

②“杆模型”

如图所示,在最高点有物体支撑的小球,在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况 例题:杆粘小球在竖直平面内做圆周运动或小球在竖直平面内双轨道的内侧做圆周运动。

⑴临界条件:v=0(有物体支承的小球不会脱落轨内,只要还有向前速度都能向前运动)

⑵小球在最高点的受力分析:(杆或双轨道的内外环对小球产生的弹力即可指向圆心也可背向圆心)

①当v =0时, 杆对球作用力为支持力或内环对球有支持力,方向和指向圆心方向相反,

大小为:N =mg 。

②当0<v <√gR 时,杆对球作用力为支持力或内环对球有支持力,方向和指向圆心方向相反,

大小为:N =mg -mv 2/R ; N 随v 的增大而 减小 。

③当v =√gR 时, 杆对球作用力N =0或内外环对球均无作用力。

④当v >√gR 时, 杆对球作用力为拉力或外环对其有支持力,方向指向圆心方向

大小为:N =mv 2/R -mg ; N 随v 的增大而 增大 。

例题:长为L 的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内作圆周运动,关于小球在过最高点的速度

v ,下列叙述中正确的是

A .v 极小值为

gL

B .v 由零增大,向心力也逐渐增大

C .当v 由gL 逐渐增大时,杆对小球的弹力也逐渐增大

D .当v 由

gL

逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐减小

解析:由于杆既可以承受压力又可以承受拉力,因此小球受合力

既可以大于小球重力又可以小于小球重力,也可以等于小球重力。当杆受力为零时,重力充当向心力L

mv mg 2=,

gL

v =。当gL

v >

时杆对小

球施拉力;gL

v <

时杆对小球施压力,因此v 极小值可以小于gL

,只

要大于0即可。故正确选项是B 、C 、D

例题:一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R (比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点).A 球的质量为m 1,B 球的质量为m 2.它们沿环形圆管顺时针运动,经过最低点时的速度都为v 0.设A 球运动到最低点时,

B 球恰好运动到最高点,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m 1、m 2、R 与v 0应满足的关系式是 。

解析:这是一道圆周运动与机械能守恒的综合题目,也是一道情景新颖的讨论题,要求能正确地对A 、B 两球进行受力分析,判断出A 、

B 受到圆管对它们的作用力的方向,列出正确的方程式,问题便会迎

刃而解。由题意可知,为了使在最高点的B 球和最低点的A 球对圆管的作用力的合力为零,则有:对A ,N A -m 1g= m 1R

v 20

(N A 的方向必向上)。

对B ,N B +m 2g= m 2

R

v 2

(N B 的方向必向下).又知B 球在最低点时速度为 v 0,在最高点时速度为 v ,则应有21

m 2v 2

0=

2

1m 2v 2+

m 2g ·2R ,依题意。

则有A 、B 对圆管的合力为零.整理得m 1、m 2、R 及N A =N B ,

则有A 、B 对圆管的合力为零。故所以得(m 1-m 2)

R

v 20

+(m 1+m 2)

g=0。

点评本题考查了机械能的有关知识和圆周运动的有关知识。要求对运动物体有正确的守力分析,要对物体的运动状态进行确定。

⑷汽车过桥问题:

例题:汽车质量为m,通过一桥:

⑴当汽车以速率v通过半径为R的拱形桥,在最高点对桥的压

力为:N=mg-2v的增大而减小;

⑵当车的速度v`= gR时,其在最高点对桥的压力为零;

⑶如汽车以速率v通过半径为R的凹形桥,则最低点桥对车的

支持力为N=mv2/R+mg;且支持力随v的增大而增大。

⑸水平转台上物体运动分析:

例题:如图,水平转台上的物体m随转台一起匀速转动,

⑴当半径不变,角速度增大时,设物体仍作匀速圆周运动,则物体受到的静摩擦力增大,弹力不变,向心力增大,向心加速度增大;

⑵当角速度不变,半径增大时,设物体仍作匀速圆周运动,则物体受到的静摩擦力增大,线速度增大,向心加速度增大。

例题:如图所示,水平转台上放有质量均为m的两

小物块A、B,A离转轴距离为L,A、B间用长为

L的细绳相连,开始时,A、B与轴心在同一直线

上,线被拉直,A、B与水平转台间摩擦因数均为μ,当转台的角速度达到多大时线上出现张力?当转台的角速度达到多大时A物块开始滑动?

解析:绳上开始出现张力时,B受的最大静摩擦力刚好充当向心力,

即μmg=mω2·2L,

ω=L

g2/

当A所受摩擦力达到最大静摩擦力时,A开始滑动,

2020高考物理名师练习卷:专题四《曲线运动》含答案

2020衡水名师原创物理专题卷 专题四曲线运动 考点10 曲线运动运动的合成与分解 考点11 平抛运动的规律及应用 考点12 圆周运动的规律及应用 一、选择题(本题共17个小题,每题4分,共68分。每题给出的四个选项中,有的只有一个选项符合题意,有的有多个选项符合题意,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或不答的得0分) 1、一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方L/2处钉有一颗钉子,如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间( ) A.小球线速度大小没有变化 B.小球的角速度突然增大到原来的2倍 C.小球的向心加速度突然增大到原来的2倍 D.悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍 2、如图所示,在长约100cm一端封闭的玻璃管中注满清水,水中放一个用红蜡做成的小圆柱体(小圆柱体恰能在管中匀速上浮),将玻璃管的开口端用胶塞塞紧.然后将玻璃管竖直倒置,在红蜡块匀速上浮的同时,使玻璃管紧贴黑板面水平向右先匀加速后匀减速移动,你正对黑板面将看到红蜡块在减速阶段相对于黑板面的移动轨迹可能是下面的( )

A. B. C. D. 、质量相等,通过相同长度的缆绳悬挂在“秋3、如图,“旋转秋千”装置中的两个座椅A B 千”的不同位置。不考虑空气阻力的影响,当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时,下列说法正确的是( ) A.A的角速度比B的大 B.A的线速度比B的大 C.A与B的向心加速度大小相等 、的缆绳与竖直方向的夹角相等 D.悬挂A B 4、如图,在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下,当小车以速度v匀速向右运动当小车运动到与水平面夹角为θ时,下列关于物体A说法正确的是() vθ,物体A做减速运动,绳子拉力小于物体重力 A. 物体A此时的速度大小为cos vθ,物体A做加速运动,绳子拉力大于物体重力 B. 物体A此时的速度大小为cos vθ,物体A做减速运动,绳子拉力小于物体重力 C. 物体A此时的速度大小为/cos vθ,物体A做加速运动,绳子拉力大于物体重力 D. 物体A此时的速度大小为/cos 5、有一条两岸平直、河水均匀流动,流速恒为v的大河,一条小船渡河,去程时船头指向始终与河岸垂直,回程时行驶路线与河岸垂直,小船在静水中的速度大小为2v,去程与回程所用时间之比为( ) A.3:2 B.2:1 C.3:1 2

高中物理曲线运动经典题型总结(可编辑修改word版)

42+ 32 【题型总结】 专题五曲线运动 一、运动的合成和分解 1.速度的合成:(1)运动的合成和分解(2)相对运动的规律v甲地=v甲乙+v乙地 例:一人骑自行车向东行驶,当车速为 4m/s 时,他感到风从正南方向吹来,当车速增加到 7m/s 时。他感到风从东南方向(东偏南45o)吹来,则风对地的速度大小为() A. 7m/s B. 6m/s C. 5m/s D. 4 m/s 解析:“他感到风从正南方向(东南方向)吹来” ,即风相对车的方向是正南方向(东南方向)。而风相 对地的速度方向不变,由此可联立求解。 解:∵θ=45°∴V 风对车=7—4=3 m/s ∵V 风对车 +V 车对地 =V 风对地 V 风对 ∴V 风对地= =5 答案:C 2.绳(杆)拉物类问题 m/s V 风对 V 车对 ① 绳(杆)上各点在绳(杆)方向上的速度相等 ②合速度方向:物体实际运动方向 分速度方向:沿绳(杆)伸(缩)方向:使绳(杆)伸(缩) 垂直于绳(杆)方向:使绳(杆)转动 例:如图所示,重物M 沿竖直杆下滑,并通过绳带动小车m 沿斜面升高.问:当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ 角,且重物下滑的速率为v 时,小车的速度为多少? 解:方法一:虚拟重物M 在Δt 时间内从A 移过Δh 到达C的运动,如图(1)所示,这个运动可设想为两 个分运动所合成,即先随绳绕滑轮的中心轴O 点做圆周运动到B,位移为Δs1,然后将绳拉过Δs2到C. 1 若Δt 很小趋近于0,那么Δφ→0,则Δs1=0,又OA=OB,∠OBA=β=2 (180°- Δφ)→90°.亦即Δs1近似⊥Δs2,故应有:Δs2=Δh·cosθ ?s 2 因为?t = ?h ?t ·cosθ,所以v′=v·cosθ 方法二:重物M 的速度v 的方向是合运动的速度方向,这个v 产生两个效果:一是使绳的这一端绕滑轮做顺时针方向的圆周运动;二是使绳系着重物的一端沿绳拉力的方向以速率v′运动,如图(2)所示,由图可知,v′=v·cosθ. (1)(2) V 风对 θ

【物理】物理曲线运动练习题含答案及解析

【物理】物理曲线运动练习题含答案及解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.如图所示,竖直圆形轨道固定在木板B 上,木板B 固定在水平地面上,一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧.一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中,小球向右运动进入圆形轨道后,会在圆形轨道内侧做圆周运动.圆形轨道半径为R ,木板B 和圆形轨道总质量为12m ,重力加速度为g ,不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力.求: (1)子弹射入小球的过程中产生的内能; (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,木板对水平面的压力; (3)为保证小球不脱离圆形轨道,且木板不会在竖直方向上跳起,求子弹速度的范围. 【答案】(1)2038mv (2) 2 164mv mg R + (3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】 本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题. (1)子弹射入小球的过程,由动量守恒定律得:01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得:220111 422 Q mv mv =-? 代入数值解得:2038 Q mv = (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时,以小球为研究对象,由牛顿第二定律和向心力公式 得2 11(3)(3)m m v F m m g R +-+= 以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2 木板对水平面的压力的大小20 2164mv F mg R =+ (3)小球不脱离圆形轨有两种可能性: ①若小球滑行的高度不超过圆形轨道半径R 由机械能守恒定律得: ()()211 332 m m v m m gR +≤+

高中物理曲线运动综合复习测试题附答案详解

■专题测试 《曲线运动》专题测试卷(时间:90分钟,满分:120分) 班级姓名学号得分 一、选择题(本题共12小题。每小题4分,共48分。在每小题给出的四个选项中,有 的只有一个选项正确,有的有多个选项正确,全选对的得4分,选对但不全的得2分,有选 错或不答的得0分。) 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,在同一 坐标系中作出两个分运动的v-t图象,如图1所示,则以下说法正确的是() A.图线1表示水平方向分运动的v-t图线 B.图线2表示竖直方向分运动的v-t图线 C.t1时刻物体的速度方向与初速度方向夹角为45° D.若图线2的倾角为θ,当地重力加速度为g,则一定有g = θ tan 2.如图2所示,在地面上某一高度处将A球以初速度v1水平抛出,同时在A球正下 方地面处将B球以初速度v2斜向上抛出,结果两球在空中相遇,不计空气阻力,则两球从 抛出到相遇过程中() A.A和B初速度的大小关系为v1< v2 B.A和B加速度的大小关系为a A> a B C.A做匀变速运动,B做变加速运动 D.A和B的速度变化相同 3.如图3所示,蹲在树枝上的一只松鼠看到一个猎人正在用枪水平对准它,就在子弹 出枪口时,松鼠开始运动,下述各种运动方式中,松鼠不能逃脱厄运而被击中的是(设树枝 足够高): A.自由落下 B.竖直上跳 C.迎着枪口,沿AB方向水平跳离树枝 D.背着枪口,沿AC方向水平跳离树枝 4.在同一点O抛出的三个物体,做平抛运动的轨迹如图4所示,则 三个物体做平抛运动的初速度v A.v B、v C的关系和三个物体做平跑运动的 时间t A.t B、t C的关系分别是() A.v A>v B>v C t A>t B>t C B.v A=v B=v C t A=t B=t C C.v At B>t C D.v A>v B>v C t A

专题四 曲线运动讲课稿

专题四曲线运动

仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除 谢谢2 专题四 曲线运动 1.关于运动的性质,以下说法中正确的是( ) A .曲线运动一定是变速运动 B .变速运动一定是曲线运动 C .曲线运动一定是变加速运动 D .物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动 2、甲、乙两人从距地面h 高处抛出两个小球,甲球的落地点距抛出点的水平距离是乙的2倍,不计空气阻力,为了使 乙球的落地点与甲球相同,则乙抛出点的高度可能为:( ) A 2 h B 2h C 4h D 3h 3.做平抛运动的物体,每秒的速度增量总是( ) A .大小相等,方向相同 B 大小不等,方向不同 C 大小相等,方向不同 D 大小不等,方向相同 4.在宽度为d 的河中,水流速度为v 2 ,船在静水中速度为v 1(且v 1>v 2),方向可以选择,现让该船开始渡河,则该船( ) A .可能的最短渡河时间为 2d v B .可能的最短渡河位移为d C 只有当船头垂直河岸渡河时,渡河时间才和水速无关 D 不管船头与河岸夹角是多少,渡河时间 和水速均无关 5.于匀速圆周运动的向心力,下列说法正确的是( ) A .向心力是指向圆心方向的合力,是根据力的作用效果命名的 B .向心力可以是多个力的合力,也可以是其中一个力或一个力的分力 C 对稳定的圆周运动,向心力是一个恒力 D 向心力的效果是改变质点的线速度大小 6如图所示的传动装置中,a 、b 两轮同轴转动.a 、b 、c 三轮的半径大小的关系是r a =r c =2r b .当皮带不打滑时,三轮的角速度之比、三轮边缘的线速度大小之比、三轮边缘的向心加速度大小之比分别为多少? 7一圆盘可绕一通过圆盘中心o 且垂直于盘面的竖直轴转 动.在圆盘上放置一木块,当圆 盘匀速转动时,木块随圆盘一起运动(见图),那么 a .木块受到圆盘对它的摩擦力,方向背离圆盘中心 b .木块受到圆盘对它的摩擦力,方向指向圆盘中心 c .因为木块随圆盘一起运动,所以木块受到圆盘对它的摩擦力,方向与木块的运动方向相同 d .因为摩擦力总是阻碍物体运动,所以木块所受圆盘对它的摩擦力的方向与木块 的运动方向相反 e .因为二者是相对静止的,圆盘与木块之间无摩擦力 (第10

高中物理曲线运动经典题型总结

专题五曲线运动 一、运动的合成和分解【题型总结】 1.速度的合成:(1)运动的合成和分解(2)相对运动的规律 乙地 甲乙 甲地 v v v+ = 例:一人骑自行车向东行驶,当车速为4m/s时,他感到风从正南方向吹来,当车速增加到7m/s时。他 感到风从东南方向(东偏南45o)吹来,则风对地的速度大小为() A. 7m/s B. 6m/s C. 5m/s D. 4 m/s 解析:“他感到风从正南方向(东南方向)吹来”,即风相对车的方向是正南方向(东南方向)。而风相对地的速度方向不变,由此可联立求解。 解:∵θ=45°∴V风对车=7—4=3 m/s ∵ 风对地 车对地 风对车 V V V= + ∴V风对地=5 3 42 2= + m/s 答案:C 2.绳(杆)拉物类问题 ①绳(杆)上各点在绳(杆)方向 ......上的速度相等 ②合速度方向:物体实际运动方向 分速度方向:沿绳(杆)伸(缩)方向:使绳(杆)伸(缩) 垂直于绳(杆)方向:使绳(杆)转动 例:如图所示,重物M沿竖直杆下滑,并通过绳带动小车m沿斜面升高.问:当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ角,且重物下滑的速率为v时,小车的速度为多少? 解:方法一:虚拟重物M在Δt时间内从A移过Δh到达C的运动,如图(1)所示,这个运动可设想为两个分运动所合成,即先随绳绕滑轮的中心轴O点做圆周运动到B,位移为Δs1,然后将绳拉过Δs2到C. 若Δt很小趋近于0,那么Δφ→0,则Δs1=0,又OA=OB,∠OBA=β=2 1 (180°-Δφ)→90°. 亦即Δs1近似⊥Δs2,故应有:Δs2=Δh·cosθ 因为t h t s ? ? = ? ? 2 ·cosθ,所以v′=v·cosθ 方法二:重物M的速度v的方向是合运动的速度方向,这个v产生两个效果:一是使绳的这一端绕滑轮做顺时针方向的圆周运动;二是使绳系着重物的一端沿绳拉力的方向以速率v′运动,如图(2)所示,由图可知,v′=v·cosθ. (1)(2) V风对车 V风对地 V车对地 V风对车 θ

高一物理曲线运动练习题(含答案)

第五章 第一节 《曲线运动》练习题 一 选择题 1. 关于运动的合成的说法中,正确的是 ( ) A .合运动的位移等于分运动位移的矢量和 B .合运动的时间等于分运动的时间之和 C .合运动的速度一定大于其中一个分运动的速度 D .合运动的速度方向与合运动的位移方向相同 A 此题考查分运动与合运动的关系,D 答案只在合运动为直线时才正确 2. 物体在几个力的作用下处于平衡状态,若撤去其中某一个力而其余力的性质(大小、方向、作用点)不变,物 体的运动情况可能是 ( ) A .静止 B .匀加速直线运动 C .匀速直线运动 D .匀速圆周运动 B 其余各力的合力与撤去的力等大反向,仍为恒力。 3.某质点做曲线运动时 (AD ) A.在某一点的速度方向是该点曲线的切线方向 B.在任意时间内,位移的大小总是大于路程 C.在某段时间里质点受到的合外力可能为零 D.速度的方向与合外力的方向必不在同一直线上 4 精彩的F 1赛事相信你不会陌生吧!车王舒马赫在2005年以8000万美元的年收入高居全世界所有运动员榜首。在观众感觉精彩与刺激的同时,车手们却时刻处在紧张与危险之中。这位车王在一个弯道上突然高速行驶的赛车后轮脱落,从而不得不遗憾地退出了比赛。关于脱落的后轮的运动情况,以下说法正确的是( C ) A. 仍然沿着汽车行驶的弯道运动 B. 沿着与弯道垂直的方向飞出 C. 沿着脱离时,轮子前进的方向做直线运动,离开弯道 D. 上述情况都有可能 5.一个质点在恒力F 作用下,在xOy 平面内从O 点运动到A 点的轨迹如图所示,且在A 点的速度方向与x 轴平行, 则恒力F 的方向不可能( ) A.沿x 轴正方向 B.沿x 轴负方向 C.沿y 轴正方向 D.沿y 轴负方向 ABC 质点到达A 点时,Vy=0,故沿y 轴负方向上一定有力。 6在光滑水平面上有一质量为2kg 2N 力水平旋转90o,则关于物体运动情况的叙述正确的是(BC ) A. 物体做速度大小不变的曲线运动 B. 物体做加速度为在2m/s 2的匀变速曲线运动 C. 物体做速度越来越大的曲线运动 D. 物体做非匀变速曲线运动,其速度越来越大 解析:物体原来所受外力为零,当将与速度反方向的2N 力水平旋转90o后其受力相当于如图所示,其中,是F x 、F y 的合力,即F=22N ,且大小、方向都不变,是恒力,那么物体的加速度为2 22== m F a m /s 2=2m /s 2恒定。又因为F 与v 夹角<90o,所以物体做速度越来越大、加速度恒为2m /s 2的匀变速曲线运动,故正确答案是B 、C 两 项。 7. 做曲线运动的物体,在运动过程中一定变化的物理量是( ) A.速度 B.加速度 C.速率 D.合外力 A 曲线运动的几个典型例子是匀变速曲线运动像平抛和匀速圆周运动,故 B 、 C 、 D 均可不变化,但速度一定变化。 8. 关于合力对物体速度的影响,下列说法正确的是(ABC ) O A x y

曲线运动经典专题复习

曲线运动经典专题 知识要点: 一、曲线运动三要点 1、条件:运动方向与所受合力不在同一直线上, 2、特点: (1)速度一定是变化的——变速运动 (2)加速度一定不为零,但加速度可能是变化的,也可能是不变的 3、研究方法——运动的合成与分解 二、运动的合成与分解 1、矢量运算:(注意方向) 2、特性: (1)独立性 (2)同时性 (3)等效性 3、合运动轨迹的确定: (1)两个分运动都是匀速直线运动 (2)两个分运动一个是匀速直线运动,另一个是匀变速直线运动 (3)两个分运动都是初速不为零的匀变速直线运动 (4)两个分运动都市初速为零的匀变速直线运动 三、平抛 1、平抛的性质:匀变速曲线运动(二维图解) 2、平抛的分解: 3、平抛的公式: 4、平抛的两个重要推论 5、平抛的轨迹 6、平抛实验中的重要应用 7、斜抛与平抛 8、等效平抛与类平抛 四、匀速圆周运动 1、运动性质: 2、公式: 3、圆周运动的动力学模型和临界问题 五、万有引力 1、万有引力定律的条件和应用 2、重力、重力加速度与万有引力 3、宇宙速度公式和意义 4、人造卫星、航天工程 5、地月系统和嫦娥工程 6、测天体的质量和密度 7、双星、黑洞、中子星 六、典型问题 1、小船过河 2、绳拉小船 3、平抛与斜面 4、等效的平抛 5、平抛与体育 6、皮带传动 7、表针问题 8、周期性与多解问题 6、转盘问题 7、圆锥摆 8、杆绳模型、圆轨道与圆管模型 9、卫星问题 10、测天体质量和密度 11、双星问题 一、绳拉小船问题 例:绳拉小船 汽车通过绳子拉小船,则( D ) A、汽车匀速则小船一定匀速 B、汽车匀速则小船一定加速 C、汽车减速则小船一定匀速 D、小船匀速则汽车一定减速 练习1:如图,汽车拉着重物G,则() A、汽车向左匀速,重物向上加速 B、汽车向左匀速,重物所受绳拉力小于重物重力 C、汽车向左匀速,重物的加速度逐渐减小 D、汽车向右匀速,重物向下减速 练习2:如左图,若已知物体A的速度大小为v A,求重物B的速度大小v B? 练习3:如右图,若α角大于β角,则汽车A的速度汽车B的速度 v B v Aθ A B

高中物理曲线运动经典题型总结-(1)

专题 曲线运动 一、运动的合成和分解 【题型总结】 1.合力与轨迹的关系 如图所示为一个做匀变速曲线运动质点的轨迹示意图,已知在B 点的速度与加速度相互垂直,且质点的运动方向是从A 到E ,则下列说法中正确的是( ) A .D 点的速率比C 点的速率大 B .A 点的加速度与速度的夹角小于90° C .A 点的加速度比D 点的加速度大 D .从A 到D 加速度与速度的夹角先增大后减小 2.运动的合成和分解 例:一人骑自行车向东行驶,当车速为4m /s 时,他感到风从正南方向吹来,当车速增加到7m /s 时。他感到风从东南方向(东偏南45o)吹来,则风对地的速度大小为( ) A. 7m/s B. 6m /s C. 5m /s D. 4 m /s 3.绳(杆)拉物类问题 例:如图所示,重物M 沿竖直杆下滑,并通过绳带动小车m 沿斜面升高.问:当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ角,且重物下滑的速率为v 时,小车的速度为多少? 练习1:一根绕过定滑轮的长绳吊起一重物B ,如图所示,设汽车和重物的速度的大小分别为B A v v ,,则( ) A 、 B A v v = B 、B A v v ? C 、B A v v ? D 、重物B 的速度逐渐增大 4.渡河问题 例1:在抗洪抢险中,战士驾驶摩托艇救人,假设江岸是平直的,洪水沿江向下游流去,水流速度为v 1,摩托艇在静水中的航速为v 2,战士救人的地点A 离岸边最近处O 的距离为d ,如战士想在最短时间内将人送上岸,则摩托艇登陆的地点离O 点的距离为( ) 例2:某人横渡一河流,船划行速度和水流动速度一定,此人过河最短时间为了T 1;若此船用最短的位移过河,则需时间为T 2,若船速大于水速,则船速与水速之比为( ) (A) (B) (C) (D) 【巩固练习】 1、 一个劈形物体M ,各面都光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在上表面放一个 光滑小球m ,劈形物体由静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( ) M m

高中物理曲线运动、运动合成和分解练习题

第一讲曲线运动、运动合成和分解(1课时) 一.考点基础知识回顾及重点难点分析 知识点1、曲线运动的特点:做曲线运动的物体在某点的速度方向就是曲线在该点的切线方 向,因此速度的方向是时刻的,所以曲线运动一定是运动 过关练习1 1.做曲线运动的物体,在运动过程中,一定变化的物理量是( A.速率 B.速度 C.加速度 D.合外力 2.关于质点做曲线运动的下列说法中,正确的是() A .曲线运动一定是匀变速运动 B .变速运动一定是曲线运动 C .曲线运动轨迹上任一点的切线方向就是质点在这一点的瞬时速度方向 D .有些曲线运动也可能是匀速运动 方法点拨和归纳:曲线运动速度方向一定变化,曲线运动一定是变速运动,反之,变速运动 不一定是曲线运动。 知识点2、物体做曲线运动的条件是:合外力(加速度)方向和初速度方向同一直线; 与物体做直线运动的条件区别是。 过关练习2:

1.物体运动的速度(v )方向、加速度(a )方向及所受合外力(F )方向三者之间的关系为 A .v 、a 、F 三者的方向相同() B .v 、a 两者的方向可成任意夹角,但a 与F 的方向总相同 C .v 与F 的方向总相同,a 与F 的方向关系不确定 D .v 与F 间或v 与a 间夹角的大小可成任意值 2.下列叙述正确的是:( A .物体在恒力作用下不可能作曲线运动 B .物体在变力作用下不可能作直线运动 C .物体在变力或恒力作用下都有可能作曲线运动 D .物体在变力或恒力作用下都可能作直线运动 3.物体受到几个外力的作用而做匀速直线运动,如果突然撤掉其中一个力,它不可能做() A .匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C .匀减速直线运动 D.曲线运动 4.质量为m 的物体受到两个互成角度的恒力F 1和F 2的作用,若物体由静止开始,则它将做 运动,若物体运动一段时间后撤去一个外力F 1,物体继续做的运动是运动。 方法点拨和归纳: ①物体做曲线运动一定受外力。

高中物理曲线运动知识点归纳

高中物理曲线运动知识点归纳 第一章曲线运动 (一)曲线运动的位移 研究物体的运动时,坐标系的选取十分重要.在这里选择平面直角坐标系.以抛出点为坐标原点,以抛出时物体的初速度v 0方向为x 轴的正方向,以竖直方向向下为y 轴的正方向,如下图所示. 当物体运动到A 点时,它相对于抛出点O 的位移是OA ,用l 表示. 由于这类问题中位移矢量的方向在不断变化,运算起来很不方便,因此要尽量用它在坐标轴方向的分矢量来表示它. 由于两个分矢量的方向是确定的,所以只用A 点的坐标(x A 、y A )就能表示它,于是使问题简化. (二)曲线运动的速度 1、曲线运动速度方向:做曲线运动的物体,在某点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向. 2.对曲线运动速度方向的理解 如图所示, AB 割线的长度跟质点由A 运动到B 的时间之比,即v =Δx AB Δt , 等于AB 过程中平均速度的大小,其平均速度的方向由A 指向B .当B 非常非常接近A 时,AB 割线变成了过A 点的切线,同时Δt 变为极短的时间,故AB 间的平均速度近似等于A 点的瞬时速度,因此质点在A 点的瞬时速度方向与过A 点的切线方向一致. (三)曲线运动的特点 1、曲线运动是变速运动:做曲线运动的物体速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动是变速运动.(曲线运动是变速运动,但变速运动不一定是曲线

运动) 2、做曲线运动的物体一定具有加速度 曲线运动中速度的方向(轨迹上各点的切线方向)时刻在发生变化,即物体的运动状态时刻在发生变化,而力是改变物体运动状态的原因,因此,做曲线运动的物体所受合力一定不为零,也就一定具有加速度.(说明:曲线运动是变速运动,只是说明物体具有加速度,但加速度不一定是变化的,例如,抛物运动都是匀变速曲线运动.) (四)物体做曲线运动的条件: 物体所受的合外力的方向与速度方向不在同一直线上,也就是加速度方向与速度方向不在同一直线上.(只要物体的合外力是恒力,它一定做匀变速运动,可能是直线运动,也可能是曲线运动) 当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动的速率将增大;当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率将减小;当物体受到的合外力方向与速度的方向垂直时,该力只改变速度方向,不改变速度的大小. (五)曲线运动的轨迹 做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲, 若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合力的大致方 向.速度和加速度在轨迹两侧,轨迹向力的方向弯曲,但不会达到力的方向.(六)运动的合成与分解的方法 1、合运动与分运动的定义 如果物体同时参与了几个运动,那么 物体实际发生的运动就是合运动,那几个

2019届高考物理专题七曲线运动精准培优专练

培优点七 曲线运动 1. 曲线运动的问题每年必考,主要是在实际问题中考查速度、加速度、及位移的分解,平抛运动的处理方法,以及圆周运动与牛顿运动定律、能量等内容的综合应用。 2. 常用思想方法: (1)从分解的角度处理平抛运动。 (2)圆周运动的动力学问题实际上是牛顿第二定律的应用,且已知合外力方向(匀速圆周运动指向圆心),做好受力分析,由牛顿第二定律列方程。 典例1. (2017·全国卷Ⅱ·17)如图,半圆形光滑轨道固定在水平地面上,半圆的直径与地面垂直,一小物块以速度v 从轨道下端滑入轨道,并从轨道上端水平飞出,小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关,此距离最大时,对应的轨道半径为(重力加速度大小为g )( ) A. v 216g B. v 28g C. v 24g D. v 2 2g 【解析】物块由最低点到最高点有:2211 1222mv mgr mv =+;物块做平抛运动:x =v 1t ;4r t g =联立解得:22416v x r g = -,由数学知识可知,当28v r g =时,x 最大,故选B 。 【答案】B 典例2. (2018?全国III 卷?17)在一斜面顶端,将甲、乙两个小球分别以v 和2 v 的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的 ( ) A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍 【解析】设甲球落至斜面时的速率为v 1,乙落至斜面时的速率为v 2,由平抛运动规律,x = vt ,212y gt =,设斜面倾角为θ,由几何关系,tan y x θ=,小球由抛出到落至斜面,由机械能守一、考点分析 二、考题再现

高中物理必修二__第一章曲线运动知识点归纳

必修二知识点第一章曲线运动(一)曲线运动的位移 研究物体的运动时,坐标系的选取十分重要.在这里选择平面直角坐标系.以抛出点为 坐标原点,以抛出时物体的初速度v0方向为x轴的正方向,以竖直方向向下为y轴的正方向,如下图所示. 当物体运动到A点时,它相对于抛出点O的位移是OA,用l表示. 由于这类问题中位移矢量的方向在不断变化,运算起来很不方便,因此要尽量用它在坐标轴方向的分矢量来表示 它. 由于两个分矢量的方向是确定的,所以只用A点的坐标(x A、y A)就能表示它,于是使问题简化. (二)曲线运动的速度 1、曲线运动速度方向:做曲线运动的物体,在某点的速度方向,沿曲线在这一点的切 线方向. 2.对曲线运动速度方向的理解 如图所示, AB割线的长度跟质点由A运动到B的时间之比,即v=Δx AB Δt ,等于AB 过程中平均速度的大小,其平均速度的方向由A指向B.当B非常非常接近A时,AB割线变成了过A点的切线,同时Δt变为极短的时间,故AB间的平均速度近似等于A点的瞬时速度,因此质点在A点的瞬时速度方向与过A点的切线方向一致.(三)曲线运动的特点 1、曲线运动是变速运动:做曲线运动的物体速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动是变速运动.(曲线运动是变速运动,但变速运动不一定是曲线运动) 2、做曲线运动的物体一定具有加速度 曲线运动中速度的方向(轨迹上各点的切线方向)时刻在发生变化,即物体的运动状态时刻在发生变化,而力是改变物体 运动状态的原因,因此,做曲线运动的物体所受合力一定不为零,也就一定具有加速度.(说明:曲线运动是变速运动,只是 说明物体具有加速度,但加速度不一定是变化的,例如,抛物运动都是匀变速曲线运动.) (四)物体做曲线运动的条件: 物体所受的合外力的方向与速度方向不在同一直线上,也就是加速度方向与速度方向不在同一直线上.(只要物体的合外力是恒力,它一定做匀变速运动,可能是直线运动,也可能是曲线运动) 当物体受到的合外力方向与速度方向的夹角为锐角时,物体做曲线运动的速率将增大;当物体受到的合外力方向与速度 方向的夹角为钝角时,物体做曲线运动的速率将减小;当物体受到的合外力方向与速度的方向垂直时,该力只改变速度方向, 不改变速度的大小. (五)曲线运动的轨迹 做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲,若已知物体的运动轨迹,可判断出物 体所受合力的大致方向.速度和加速度在轨迹两侧,轨迹向力的方向弯曲,但不会达到力的方 向. (六)运动的合成与分解的方法

曲线运动经典专题复习总结

一、绳拉小船问题 1、汽车通过绳子拉小船,则( D ) A 、汽车匀速则小船一定匀速 B 、汽车匀速则小船一定加速 C 、汽车减速则小船一定匀速 D 、小船匀速则汽车一定减速 2 、如左图,若已知物体A 的速度大小为v A ,求重物 B 的速度大小v B ? 3、如图,竖直平面内放一直角杆,杆的水平部分 粗糙,竖直部分光滑,两部分个套有质量分别为m A =2.0kg 和m B =1.0kg 的小球A 和B ,A 小球与水平杆的动摩擦因数μ=0.20,AB 间用不可伸长的轻绳相连,图示位置处OA=1.5m ,OB=2.0m ,取g=10m/s 2,若用水平力F 沿杆向右拉A ,使B 以1m/s 的速度上升,则在B 经过图示位置上升0.5m 的过程中,拉力F 做了多少功?(6.8J) 二、小船过河问题 1、甲船对静水的速度为v 1,以最短时间过河,乙船对静水的速度为v 2,以最短位移过河,结果两船运动轨迹重合,水速恒定不变,则两船过河时间之比为( ) A 、v 1/v 2 B 、v 2/v 1 C 、(v 1/v 2)2 D 、(v 2/v 1)2 三、平抛与斜面 1、如左图一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨 迹如右图中虚线所示。小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为( ) A . 1tan θ B .12tan θ C .tan θ D .2tan θ 2如图,一物体自倾角为θ的固定斜面顶端平抛后落在斜面上,物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角α满足( ) A 、tan α=sin θ B 、tan α=cos θ C 、tan α=tan θ D 、tan α=2tan θ 3、如右图物体从倾角θ为的斜面顶端以v 0平抛,求物体距斜面的最大距离? 4如图物体从倾角θ为的斜面顶端以v 0平抛,从抛出到离斜面最远所用的时间为t 1,沿斜面位移为s 1,从离斜面最远到落到斜面所用时间为t 2,沿斜面位移为s 2,则( ) A 、t 1 =t 2 B 、t 1

高中物理曲线运动经典习题30道-带答案

一.选择题(共25小题) 1.(2015春?苏州校级月考)如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2,则下面说法正确的是() A.物体做匀速运动,且v2=v1B.物体做加速运动,且v2>v1 C.物体做加速运动,且v2<v1D.物体做减速运动,且v2<v1 2.(2015春?潍坊校级月考)如图所示,沿竖直杆以速度v为速下滑的物体A,通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B,细绳与竖直杆间的夹角为θ,则以下说法正确的是() A.物体B向右做匀速运动B.物体B向右做加速运动 C.物体B向右做减速运动D.物体B向右做匀加速运动 3.(2014?蓟县校级二模)如图所示,绕过定滑轮的细绳一端拴在小车上,另一端吊一物体A,A的重力为G,若小车沿水平地面向右匀速运动,则() A.物体A做加速运动,细绳拉力小于G B.物体A做加速运动,细绳拉力大于G C.物体A做减速运动,细绳拉力大于G D.物体A做减速运动,细绳拉力小于G 4.(2014秋?鸡西期末)如图所示,用绳跨过定滑轮牵引小船,设水的阻力不变,则在小船匀速靠岸的过程中() A.绳子的拉力不断增大B.绳子的拉力不变 C.船所受浮力增大D.船所受浮力变小 5.(2014春?邵阳县校级期末)人用绳子通过动滑轮拉A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,求A物体实际运动的速度是() A.v0sinθB.C.v0cosθD. 6.(2013秋?海曙区校级期末)如图中,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连.由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度V1≠0,若这时B的速度为V2,则()

高中物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析

高中物理曲线运动常见题型及答题技巧及练习题(含答案)及解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.有一水平放置的圆盘,上面放一劲度系数为k的弹簧,如图所示,弹簧的一端固定于轴O上,另一端系一质量为m的物体A,物体与盘面间的动摩擦因数为μ,开始时弹簧未发生形变,长度为l.设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力.求: (1)盘的转速ω0多大时,物体A开始滑动? (2)当转速缓慢增大到2ω0时,A仍随圆盘做匀速圆周运动,弹簧的伸长量△x是多少? 【答案】(1) g l μ (2) 3 4 mgl kl mg μ μ - 【解析】 【分析】 (1)物体A随圆盘转动的过程中,若圆盘转速较小,由静摩擦力提供向心力;当圆盘转速较大时,弹力与摩擦力的合力提供向心力.物体A刚开始滑动时,弹簧的弹力为零,静摩擦力达到最大值,由静摩擦力提供向心力,根据牛顿第二定律求解角速度ω0. (2)当角速度达到2ω0时,由弹力与摩擦力的合力提供向心力,由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x. 【详解】 若圆盘转速较小,则静摩擦力提供向心力,当圆盘转速较大时,弹力与静摩擦力的合力提供向心力. (1)当圆盘转速为n0时,A即将开始滑动,此时它所受的最大静摩擦力提供向心力,则有: μmg=mlω02, 解得:ω0= g l μ 即当ω0= g l μ A开始滑动. (2)当圆盘转速达到2ω0时,物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力,需要弹簧的弹力来补充,即:μmg+k△x=mrω12, r=l+△x 解得: 3 4 mgl x kl mg μ μ - V= 【点睛】 当物体相对于接触物体刚要滑动时,静摩擦力达到最大,这是经常用到的临界条件.本题关键是分析物体的受力情况.

高中物理专题复习 曲线运动

曲线运动 单元切块: 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 教学目标: 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。需要重点掌握的两种情况:一是加速度大小、方向均不变的曲线运动,叫匀变速曲线运动,如平抛运动,另一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动,如匀速圆周运动。 二、运动的合成与分解 1.从已知的分运动来求合运动,叫做运动的合成,包括位移、速度和加速度的合成,由于它们都是矢量,所以遵循平行四边形定则。重点是判断合运动和分运动,这里分两种情况介绍。 一种是研究对象被另一个运动物体所牵连,这个牵连指的是相互作用的牵连,如船在水上航行,水也在流动着。船对地的运动为船对静水的运动与水对地的运动的合运动。一般地,物体的实际运动就是合运动。 第二种情况是物体间没有相互作用力的牵连,只是由于参照物的变换带来了运动的合成问题。如两辆车的运动,甲车以v甲=8 m/s的速度向东运动,乙车以v乙=8 m/s的速度向北运动。求甲车相对于乙车的运动速度v甲对乙。 2.求一个已知运动的分运动,叫运动的分解,解题时应按实际“效果”分解,或正交分解。 3.合运动与分运动的特征: ①等时性:合运动所需时间和对应的每个分运动时间相等 ②独立性:一个物体可以同时参与几个不同的分运动,各个分运动独立进行,互不影响。 4.物体的运动状态是由初速度状态(v0)和受力情况(F合)决定的,这是处理复杂运动的力和运动的观点.思路是:

高中物理曲线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析

高中物理曲线运动解题技巧及经典题型及练习题(含答案)含解析 一、高中物理精讲专题测试曲线运动 1.如图所示,半径为R 的四分之三圆周轨道固定在竖直平面内,O 为圆轨道的圆心,D 为圆轨道的最高点,圆轨道内壁光滑,圆轨道右侧的水平面BC 与圆心等高.质量为m 的 小球从离B 点高度为h 处(3 32 R h R ≤≤)的A 点由静止开始下落,从B 点进入圆轨道,重力加速度为g ). (1)小球能否到达D 点?试通过计算说明; (2)求小球在最高点对轨道的压力范围; (3)通过计算说明小球从D 点飞出后能否落在水平面BC 上,若能,求落点与B 点水平距离d 的范围. 【答案】(1)小球能到达D 点;(2)03F mg ≤'≤;(3) ( )() 21221R d R ≤≤ 【解析】 【分析】 【详解】 (1)当小球刚好通过最高点时应有:2D mv mg R = 由机械能守恒可得:()22 D mv mg h R -= 联立解得32h R = ,因为h 的取值范围为3 32 R h R ≤≤,小球能到达D 点; (2)设小球在D 点受到的压力为F ,则 2D mv F mg R ='+ ()22 D mv mg h R ='- 联立并结合h 的取值范围 3 32 R h R ≤≤解得:03F mg ≤≤ 据牛顿第三定律得小球在最高点对轨道的压力范围为:03F mg ≤'≤

(3)由(1)知在最高点D 速度至少为min D v gR = 此时小球飞离D 后平抛,有:212 R gt = min min D x v t = 联立解得min 2x R R =>,故能落在水平面BC 上, 当小球在最高点对轨道的压力为3mg 时,有:2max 3D v mg mg m R += 解得max 2D v gR = 小球飞离D 后平抛2 12 R gt = ', max max D x v t =' 联立解得max 22x R = 故落点与B 点水平距离d 的范围为: ( )() 21221R d R -≤≤- 2.如图所示,光滑的水平地面上停有一质量,长度的平板车,平板车左端紧靠一个平台,平台与平板车的高度均为 ,一质量 的滑块以水平速度 从平板车的左端滑上平板车,并从右端滑离,滑块落地时与平板车的右端的水平 距离 。不计空气阻力,重力加速度 求: 滑块刚滑离平板车时,车和滑块的速度大小; 滑块与平板车间的动摩擦因数。 【答案】(1), (2) 【解析】 【详解】 设滑块刚滑到平板车右端时,滑块的速度大小为,平板车的速度大小为, 由动量守恒可知: 滑块滑离平板车后做平抛运动,则有: 解得: , ; 由功能关系可知: 解得: 【点睛】 本题主要是考查了动量守恒定律;对于动量守恒定律,其守恒条件是:系统不受外力作用或某一方向不受外力作用;解答时要首先确定一个正方向,利用碰撞前系统的动量和碰撞

高中物理曲线运动经典习题道带答案

一.选择题(共25小题)1.(2015春?苏州校级月考)如图所示,在水平地面上做匀速直线运动的汽车,通过定滑轮用绳子吊起一个物体,若汽车和被吊物体在同一时刻的速度分别为v1和v2,则下面说法正确的是() A.物体做匀速运动,且v2=v1B.物体做加速运动,且v2>v1 C.物体做加速运动,且v2<v1D.物体做减速运动,且v2<v1 2.(2015春?潍坊校级月考)如图所示,沿竖直杆以速度v为速下滑的物体A,通过轻质细绳拉光滑水平面上的物体B,细绳与竖直杆间的夹角为θ,则以下说法正确的是() A.物体B向右做匀速运动B.物体B向右做加速运动 C.物体B向右做减速运动D.物体B向右做匀加速运动3.(2014?蓟县校级二模)如图所示,绕过定滑轮的细绳一端拴在小车上,另一端吊一物体A,A的重力为G,若小车沿水平地面向右匀速运动,则() A.物体A做加速运动,细绳拉力小于G B.物体A做加速运动,细绳拉力大于G C.物体A做减速运动,细绳拉力大于G D.物体A做减速运动,细绳拉力小于G 4.(2014秋?鸡西期末)如图所示,用绳跨过定滑轮牵引小船,设水的阻力不变,则在小船匀速靠岸的过程中() A.绳子的拉力不断增大B.绳子的拉力不变 C.船所受浮力增大D.船所受浮力变小 5.(2014春?邵阳县校级期末)人用绳子通过动滑轮拉A,A穿在光滑的竖直杆上,当以速度v0匀速地拉绳使物体A到达如图所示位置时,绳与竖直杆的夹角为θ,求A物体实际运动的速度是()

A.v0sinθB.C.v0cosθD. 6.(2013秋?海曙区校级期末)如图中,套在竖直细杆上的环A由跨过定滑轮的不可伸长的轻绳与重物B相连.由于B的质量较大,故在释放B后,A将沿杆上升,当A 环上升至与定滑轮的连线处于水平位置时,其上升速度V1≠0,若这时B的速度为V2,则() A.V2=V1B.V2>V1C.V2≠0D.V2=0 7.(2015?普兰店市模拟)做平抛运动的物体,在水平方向通过的最大距离取决于() A.物体的高度和受到的重力 B.物体受到的重力和初速度 C.物体的高度和初速度 D.物体受到的重力、高度和初速度 8.(2015?云南校级学业考试)关于平抛物体的运动,下列说法中正确的是()A.物体只受重力的作用,是a=g的匀变速运动 B.初速度越大,物体在空中运动的时间越长 C.物体落地时的水平位移与初速度无关 D.物体落地时的水平位移与抛出点的高度无关 9.(2014?陕西校级模拟)一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时,其速度方向与斜面垂直,运动轨迹如图中虚线所示.小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为() A.B.C.t anθD.2tanθ10.(2011?广东)如图所示,在网球的网前截击练习中,若练习者在球网正上方距地面H处,将球以速度v沿垂直球网的方向击出,球刚好落在底线上,已知底线到网的距离为L,重力加速度取g,将球的运动视作平抛运动,下列表述正确的是()

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