《2010届高考物理第一轮复习精品组合包（课件、教案、习题）曲线运动 精品教案曲线运动doc--高中物理 .doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2010届高考物理第一轮复习精品组合包（课件、教案、习题）曲线运动 精品教案曲线运动doc--高中物理 .doc（19页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网课题：曲线运动类型：复习课目的要求：理解并熟悉掌握运动的合成与分解的思想方法,理解掌握匀速圆周运动及其重要公式,能应用有关知误解解决一些实际问题.重点难点：教具：过程及内容：运动的合成与分解运动的合成与分解知识简析知识简析一、运动的合成一、运动的合成1由已知的分运动求其合运动叫运动的合成这既可能是一个实际问题，即确有一个物体同时参与几个分运动而存在合运动；又可能是一种思维方法，即可以把一个较为复杂的实际运动看成是几个基本的运动合成的，通过对简单分运动的处理，来得到对于复杂运动所需的结果2描述运动的物理量如位移、速度、加速度都是矢量
2、，运动的合成应遵循矢量运算的法则：（1）如果分运动都在同一条直线上，需选取正方向，与正方向相同的量取正，相反的量取负，矢量运算简化为代数运算（2）如果分运动互成角度，运动合成要遵循平行四边形定则3合运动的性质取决于分运动的情况:两个匀速直线运动的合运动仍为匀速直线运动一个匀速运动和一个匀变速运动的合运动是匀变速运动，二者共线时，为匀变速直线运动，二者不共线时，为匀变速曲线运动。两个匀变速直线运动的合运动为匀变速运动，当合运动的初速度与合运动的加速度共线时为匀变速直线运动，当合运动的初速度与合运动的加速度不共线时为匀变速曲线运动。二、运动的分解二、运动的分解1已知合运动求分运动叫运动的分解2运动
3、分解也遵循矢量运算的平行四边形定则3将速度正交分解为 vxvcos和 vy=vsin是常用的处理方法4速度分解的一个基本原则就是按实际效果来进行分解，常用的思想方法有两种：一种思想方法是先虚拟合运动的一个位移，看看这个位移产生了什么效果，从中找到运动分解的办法；另一种思想方法是先确定合运动的速度方向（物体的实际运动方向就是合速度的方向），然后分析由这个合速度所产生的实际效果，以确定两个分速度的方向三、合运动与分运动的特征：三、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所需时间相等（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(3)等效
4、性:合运动和分运动是等效替代关系，不能并存；(4)矢量性:加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。【例1】如图所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车下装有吊着物体B的吊钩 在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体B向上吊起，A、B之间的距离以22dHt(SI)(SI表示国际单位制，式中H为吊臂离地面的高度)规律变化，则物体做(A)速度大小不变的曲线运动(B)速度大小增加的曲线运动(C)加速度大小方向均不变的曲线运动第第 1 1 课课http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网BAF(D)加速度大小方向均变化的曲线运
5、动 答案：B C四、物体做曲线运动的条件四、物体做曲线运动的条件1曲线运动是指物体运动的轨迹为曲线；曲线运动的速度方向是该点的切线方向；曲线运动速度方向不断变化，故曲线运动一定是变速运动2物体做一般曲线运动的条件：运动物体所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直线上（即合外力或加速度与速度的方向成一个不等于零或的夹角）说明：当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时，物体做曲线运动速率将增大，当物体受到的合外力的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。3.重点掌握的两种情况：一是加速度大小、方向都不变的曲线运动，叫匀变曲线运动，如平抛运动；另一是加速度大小
6、不变、方向时刻改变的曲线运动，如匀速圆周运动规律方法规律方法1 1、运动的合成与分解的应用、运动的合成与分解的应用合运动与分运动的关系：满足等时性与独立性即各个分运动是独立进行的，不受其他运动的影响，合运动和各个分运动经历的时间相等，讨论某一运动过程的时间，往往可直接分析某一分运动得出【例 2】小船从甲地顺水到乙地用时 t1，返回时逆水行舟用时 t2，若水不流动完成往返用时t3，设船速率与水流速率均不变，则（）At3t1t2；Bt3t1t2；Ct3t1t2；D条件不足，无法判断解析：设船的速度为V，水的速度为v0，则123002,SSStttVvVvV202212vVVStt因此202SvVV
7、Vs时，船才有可能垂直于河岸横渡。（3）如果水流速度大于船上在静水中的航行速度，则不论船的航向如何，总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢？如图 2 丙所示，设船头 Vc与河岸成角，合速度 V 与河岸成角。可以看出：角越大，船漂下的距离 x 越短，那么，在什么条件下角最大呢？以 Vs的矢尖为圆心，以 Vc为半径画圆，当 V 与圆相切时，角最大，根据 cos=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为：=arccosVc/Vs.船漂的最短距离为：sin)cos(minccsVLVVx.此时渡河的最短位移为：LVVLscscos.思考：思考：小船渡河过程中参与了哪两种运动？这两种运动有何关系？小船渡河
8、过程中参与了哪两种运动？这两种运动有何关系？过河的最短时间和最短位移分别决定于什么？过河的最短时间和最短位移分别决定于什么？3、曲线运动条件的应用、曲线运动条件的应用做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指的一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出合外力的大致方向若合外力为变力，则为变加速运动；若合外力为恒力，则为匀变速运动；【例 10】质量为 m 的物体受到一组共点恒力作用而处于平衡状态，当撤去某个恒力 F1时，物体可能做()A匀加速直线运动；B匀减速直线运动；C匀变速曲线运动；D变加速曲线运动。分析与解：当撤去 F1时，由平衡条件可知：物体此时所受合外力大小等于 F1，方向与 F1方向相反。若
9、物体原来静止，物体一定做与 F1相反方向的匀加速直线运动。若物体原来做匀速运动，若 F1与初速度方向在同一条直线上，则物体可能做匀加速直线运动或匀减速直线运动，故 A、B 正确。VsVcV2图 2 甲V1VsVc图 2 乙VVsVc图 2 丙VABEhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网若 F1与初速度不在同一直线上，则物体做曲线运动，且其加速度为恒定值，故物体做匀变速曲线运动，故 C 正确，D 错误。正确答案为：A、B、C。【例 11】图中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹,a,b 是轨迹上的两点若带电粒子在运动
10、中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是（）A.带电粒子所带电荷的符号B.带电粒子在 a,b 两点的受力方向C.带电粒子在 a,b 两点的速度何处较大D.带电粒子在 a,b 两点的电势能何处较大解析：由图中的曲线可以看出，不管带电粒子由 ab 还是由 ba，力的方向必然指向左下方，从而得到正确答案：BCD思考：若实线为等势线，该题又该如何分析【例12】如图所示，在竖直平面的xoy坐标系内，oy表示竖直向上方向。该平面内存在沿x轴正向的匀强电场。一个带电小球从坐标原点沿oy方向竖直向上抛出，初动能为4J，不计空气阻力。它达到的最高点位置如图中M点所示。求：小球在M点时的动能E1。在图上标出小
11、球落回x轴时的位置N。小球到达N点时的动能E2。解：在竖直方向小球只受重力，从OM速度由v0减小到 0；在水平方向小球只受电场力，速度由 0 增大到v1，由图知这两个分运动平均速度大小之比为 23，因此v0v1=23，所以小球在M点时的动能E1=9J。由竖直分运动知，OM和MN经历的时间相同，因此水平位移大小之比为 13，故N点的横坐标为 12。小球到达N点时的竖直分速度为v0，水平分速度为 2v1，由此可得此时动能E2=40J。平抛物体的运动平抛物体的运动知识简析知识简析 一、平抛物体的运动一、平抛物体的运动1、平抛运动：将物体沿水平方向抛出，其运动为平抛运动、平抛运动：将物体沿水平方向抛出
12、，其运动为平抛运动（1）运动特点：a、只受重力；b、初速度与重力垂直尽管其速度大小和方向时刻在改变，但其运动的加速度却恒为重力加速度 g，因而平抛运动是一个匀变速曲线运动（2）平抛运动的处理方法：平抛运动可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。水平方向和竖直方向的两个分运动既具有独立性，又具有等时性（3）平抛运动的规律：以物体的出发点为原点，沿水平和竖直方向建成立坐标。ax=0ay=0水平方向vx=v0竖直方向vy=gtx=v0ty=?gt2平抛物体在时间 t 内的位移 S 可由两式推得 s=222021gttv=224042tgvt，位移的方向与水平方向的夹角由下式决定 tg
13、=y/x=?gt2/v0t=gt/2v0平抛物体经时间 t 时的瞬时速度 vt可由两式推得 vt=220gtv，速度 vt的方向与水平方向的夹角可由下式决定 tg=vy/vx=gt/v0第第 2 2 课课aboy/mx/Mv0v1321246810121416Nhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网平抛物体的轨迹方程可由两式通过消去时间 t 而推得：y=202vgx2，可见，平抛物体运动的轨迹是一条抛物线运动时间由高度决定，与 v0无关，所以 t=gh/2，水平距离 xv0tv0gh/2t 时间内速度改变量相等，即vgt，V 方向是竖直向下的说明平抛运动是匀变速曲线运
14、动2、处理平抛物体的运动时应注意、处理平抛物体的运动时应注意：1水平方向和竖直方向的两个分运动是相互独立的，其中每个分运动都不会因另一个分运动的存在而受到影响即垂直不相干关系；2水平方向和竖直方向的两个分运动具有等时性，运动时间由高度决定，与 v0无关；3末速度和水平方向的夹角不等于位移和水平方向的夹角，由上证明可知 tg=2tg【例【例 1 1】物块从光滑曲面上的 P 点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的 Q 点，若传送带的皮带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带随之运动，如图 116 所示，再把物块放到 P 点自由滑下则A.物块将仍落在 Q 点B.物块将会落在 Q 点的左边C.
15、物块将会落在 Q 点的右边D.物块有可能落不到地面上解答:物块从斜面滑下来，当传送带静止时，在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力，物块将做匀减速运动。离开传送带时做平抛运动。当传送带逆时针转动时物体相对传送带都是向前运动，受到滑动摩擦力方向与运动方向相反。物体做匀减速运动，离开传送带时，也做平抛运动，且与传送带不动时的抛出速度相同，故落在 Q 点，所以 A 选项正确。【小结】若此题中传送带顺时针转动，物块相对传送带的运动情况就应讨论了。（1）当 v0=vB物块滑到底的速度等于传送带速度，没有摩擦力作用，物块做匀速运动，离开传送带做平抛的初速度比传送带不动时的大，水平位移也大，所以落在 Q 点的
16、右边。（2）当 v0vB物块滑到底速度小于传送带的速度，有两种情况，一是物块始终做匀加速运动，二是物块先做加速运动，当物块速度等于传送带的速度时，物体做匀速运动。这两种情况落点都在 Q 点右边。（3）v0vB当物块滑上传送带的速度大于传送带的速度，有两种情况，一是物块一直减速，二是先减速后匀速。第一种落在 Q 点，第二种落在 Q 点的右边。规律方法规律方法1 1、平抛运动的分析方法、平抛运动的分析方法用运动合成和分解方法研究平抛运动，要根据运动的独立性理解平抛运动的两分运动，即水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 其运动规律有两部分：一部分是速度规律，一部分是位移规律对具体的平抛运动
17、，关键是分析出问题中是与位移规律有关还是与速度规律有关【例 2】如图在倾角为的斜面顶端 A 处以速度 V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点 B处，设空气阻力不计，求（1）小球从 A 运动到 B 处所需的时间；（2）从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离达到最大？解析：（1）小球做平抛运动，同时受到斜面体的限制，设从小球从 A 运动到B 处所需的时间为 t,则：水平位移为 x=V0t图 8BAV0V0Vy1http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网竖直位移为 y=221gt,由数学关系得到:gVttVgttan2,tan)(21002（2）从抛出开始计时，经过 t1
18、时间小球离斜面的距离达到最大,当小球的速度与斜面平行时，小球离斜面的距离达到最大。因 Vy1=gt1=V0tan,所以gVttan01【例 3】已知方格边长 a 和闪光照相的频闪间隔 T，求：v0、g、vc解：水平方向：Tav20竖直方向：22,TaggTs先求C点的水平分速度vx和竖直分速度vy，再求合速度vC：412,25,20TavTavTavvcyx【例 4】如图所示，一高度为 h=0.2m 的水平面在 A 点处与一倾角为=30的斜面连接，一小球以 V0=5m/s 的速度在平面上向右运动。求小球从 A 点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，取 g=10m/s2）。某同学对此题的解法
19、为：小球沿斜面运动，则201sin,sin2hV tgt由此可求得落地的时间t。问：你同意上述解法吗？若同意，求出所需的时间；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果。解析：不同意。小球应在 A 点离开平面做平抛运动，而不是沿斜面下滑。正确做法为：落地点与 A 点的水平距离0022 0.251()10hsV tVmg斜面底宽0.230.35()lhctgm因为ls,所以小球离开 A 点后不会落到斜面，因此落地时间即为平抛运动时间。22 0.20.2()10htsg2、平抛运动的速度变化和重要推论、平抛运动的速度变化和重要推论水平方向分速度保持 vx=v0.竖直方向，加速度恒为 g,速度 vy
20、=gt,从抛出点起，每隔t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：(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度 v0;(2)任意相等时间间隔t 内的速度改变量均竖直向下，且v=vy=gt.平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。证明：设时间 t 内物体的水平位移为 s，竖直位移为 h，则末速度的水平分量vx=v0=s/t，而竖直分量 vy=2h/t，shvv2tanxy，所以有2tanshs【例 5】作平抛运动的物体，在落地前的最后 1s 内，其速度方向由跟竖直方向成 600角变为跟竖直方向成 450角，求:物体抛出时的速度和高
21、度分别是多少？解析一:设平抛运动的初速度为 v0，运动时间为 t，则经过（t 一 1）s 时 vyBAhAABCDEv0vvvhss/http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网g（t 一 1），tan30001g tv经过 ts 时：vygt，tan4500gtv,001tan30tan45tt,332tV0=gt/tan45023.2 m/s.Hgt227.5 m.解析二：此题如果用结论解题更简单Vgt=9.8m/s.又有 V0cot450一 v0cot600=V，解得 V0=23.2 m/s，H=vy2/2g27.5 m.说明:此题如果画出最后 1s 初、末速度的矢量
22、图，做起来更直观【例 6】从倾角为=30的斜面顶端以初动能 E=6J 向下坡方向平抛出一个小球，则小球落到斜面上时的动能 E/为_J。解：以抛出点和落地点连线为对角线画出矩形ABCD，可以证明末速度vt的反向延长线必然交AB于其中点O，由图中可知ADAO=23，由相似形可知vtv0=73，因此很容易可以得出结论：E/=14J。3、平抛运动的拓展（类平抛运动）、平抛运动的拓展（类平抛运动）【例 7】如图所示，光滑斜面长为 a，宽为 b，倾角为，一物块沿斜面左上方顶点 P 水平射入，而从右下方顶点 Q 离开斜面，求入射初速度解析：物块在垂直于斜面方向没有运动，物块沿斜面方向上的曲线运动可分解为水平
23、方向上初速度 v0的匀速直线运动和沿斜面向下初速度为零的匀加速运动在沿斜面方向上 mgsin=ma加a加gsin，水平方向上的位移 s=a=v0t，沿斜面向下的位移 y=b=a加t2，由得 v0asin2gb说明：运用运动分解的方法来解决曲线运动问题，就是分析好两个分运动，根据分运动的运动性质，选择合适的运动学公式求解【例 8】从高 H 处的 A 点水平抛出一个物体，其水平射程为 2s。若在 A 点正上方高 H 的 B点抛出另一个物体，其水平射程为 s。已知两物体的运动轨迹在同一竖直平面内，且都从同一竖屏 M 的顶端擦过，如图所示，求屏 M 的高度 h？分析分析：思路思路 1：平抛运动水平位移
24、与两个因素有关平抛运动水平位移与两个因素有关：初速大小和抛出高度初速大小和抛出高度，分别写出水平位分别写出水平位移公式移公式，相比可得初速之比相比可得初速之比，设出屏设出屏 M 的顶端到各抛出点的高度的顶端到各抛出点的高度，分别写出与之相应的竖分别写出与之相应的竖直位移公式，将各自时间用水平位移和初速表示，解方程即可。直位移公式，将各自时间用水平位移和初速表示，解方程即可。思路思路 2：两点水平抛出，轨迹均为抛物线，将：两点水平抛出，轨迹均为抛物线，将“都从同一竖屏都从同一竖屏 M 的顶端擦过的顶端擦过”转化为转化为数学条件：两条抛物线均过同一点。按解析几何方法求解。数学条件：两条抛物线均过同
25、一点。按解析几何方法求解。解析:画出各自轨迹示意图法一:由平抛运动规律根据题意得2s=VAtA，s=VBtB，H=gtA2,2H=gtB2可得:2,2 22ABABtt vv,又设各自经过时间 t1、t2从屏 M 的顶端擦过，则在竖直方向上有 Hh=gt12，2Hh=gt22，在水平方向上有 x=vAt1=vBt2，由以上三式解得 h=6H/7。v0vtv0vyAOBDChttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网法二：由平抛运动规律可得抛物线方程202gyxv，依题意有 yA=Hh，yB=2Hh 时所对应的x 值相同，将（x，yA）（x，yB）分别代入各自的抛物线方程联立
26、求出 h=6H/7。【例 9】排球场总长 18m，网高 225 m，如图所示，设对方飞来一球，刚好在 3m 线正上方被我方运动员后排强攻击回。假设排球被击回的初速度方向是水平的，那么可认为排球被击回时做平抛运动。（g 取 10m/s2）（1）若击球的高度 h25m，球击回的水平速度与底线垂直，球既不能触网又不出底线，则球被击回的水平速度在什么范围内？（2）若运动员仍从 3m 线处起跳，起跳高度 h 满足一定条件时，会出现无论球的水平初速多大都是触网或越界，试求 h 满足的条件。【解析】（1）球以 vl速度被击回，球正好落在底线上，则 t1gh/2，vl=s/t1将 s=12m，h25m 代入得
27、 v1=12 2/m s；球以 v2速度被击回，球正好触网，t2gh/2/，v2=s/t2将 h/=（2.52.25）m025m，s/3m 代入得 v2=3 10/m s。故球被击目的速度范围是3 10/m sv12 2/m s。（2）若 h 较小，如果击球速度大，会出界，如果击球速度小则会融网，临界情况是球刚好从球网上过去，落地时又刚好压底线，则ghs/2=ghs/2/，s、s/的数值同（1）中的值，h/h225（m），由此得h2.4m故若 h2.4m，无论击球的速度多大，球总是触网或出界。试题展示试题展示匀速圆周运动匀速圆周运动知识简析知识简析一、描述圆周运动的物理量一、描述圆周运动的物理
28、量第第 3 3 课课http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网1线速度：做匀速圆周运动的物体所通过的弧长与所用的时间的比值。（1）物理意义：描述质点沿切线方向运动的快慢（2）方向：某点线速度方向沿圆弧该点切线方向（3）大小：V=S/t说明:线速度是物体做圆周运动的即时速度2角速度：做匀速圆周运动的物体，连接物体与圆心的半径转过的圆心角与所用的时间的比值。（l）物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢（2）大小：/t（rads）3周期 T，频率 f：做圆周运动物体一周所用的时间叫周期做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率，也叫转速4V、T、f 的关系T1/f，
29、2/T=2f，v2r/T2rf=rT、f、三个量中任一个确定，其余两个也就确定了但 v 还和半径 r 有关5向心加速度（1）物理意义：描述线速度方向改变的快慢（2）大小：a=v2/r=2r=42fr=42r/T2=v，（3）方向：总是指向圆心，方向时刻在变化不论 a 的大小是否变化，a 都是个变加速度（4）注意：a 与 r 是成正比还是反比，要看前提条件，若相同，a 与 r 成正比；若 v 相同，a 与 r 成反比；若是 r 相同，a 与2成正比，与 v2也成正比6向心力（1）作用：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小因此，向心力对做圆周运动的物体不做功（2）大小：Fmamv2
30、/rm2r=m42fr=m42r/T2=mv（3）方向：总是沿半径指向圆心，时刻在变化即向心力是个变力说明:向心力是按效果命名的力，不是某种性质的力，因此，向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，要根据物体受力的实际情况判定二、匀速圆周运动二、匀速圆周运动1特点：线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的2性质：是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动，并且是加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动3加速度和向心力：由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变，故仅存在向心加速度，因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受外
31、力的合力4质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心三、变速圆周运动（非匀速圆周运动）三、变速圆周运动（非匀速圆周运动）变速圆周运动的物体，不仅线速度大小、方向时刻在改变，而且加速度的大小、方向也时刻在改变，是变加速曲线运动（注：匀速圆周运动也是变加速运动）变速圆周运动的合力一般不指向圆心，变速圆周运动所受的合外力产生两个效果1半径方向的分力：产生向心加速度而改变速度方向2切线方向的分力：产生切线方向加速度而改变速度大小故利用公式求圆周上某一点的向心力和向心加速度的大小，必须用该点的瞬时速度值四、圆周运动解题思路四、圆周运动解题思路1灵活、正确地运用公式http
32、:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网Fnman=mv2/rm2rm42r/T2m42fr；2正确地分析物体的受力情况，找出向心力规律方法规律方法1.1.线速度、角速度、向心加速度大小的比较线速度、角速度、向心加速度大小的比较在分析传动装置的各物理量时要抓住不等量和相等量的关系同轴的各点角速度和 n相等，而线速度 vr 与半径 r 成正比在不考虑皮带打滑的情况下传动皮带与皮带连接的两轮边缘的各点线速度大小相等，而角速度v/r 与半径 r 成反比【例1】对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是(A)A轮带动B轮沿逆时针方向旋转(B)B轮带动A轮沿逆时针方向旋转(C)C轮带动
33、D轮沿顺时针方向旋转(D)D轮带动C轮沿顺时针方向旋转答案：BD【例 2】如图所示，皮带传动装置转动后，皮带不打滑，则皮带轮上 A、B、C 三点的情况是（）AvA=vB，vBvC；BA=B，vB=vCCvAvB，Bc；DAB，vBvC解析解析：A、B 两点在轮子边缘上，它们的线速度等于皮带上各点的线速度，所以 vA=vB；B、C两点在同一轮上，所以Bc，由 V=r 知 vBvC，AB答案答案：AC【例 3】如图所示，直径为 d 的纸质圆筒，以角速度绕轴 O 高速运动，有一颗子弹沿直径穿过圆筒，若子弹穿过圆筒时间小于半个周期，在筒上先、后留下 a、b 两个弹孔，已知 ao、bo 间夹角为弧度，则
34、子弹速度为解析解析：子弹在 a 处进入筒后，沿直径匀速直线运动，经 t=d/v 时间打在圆筒上，在 t 时间内，圆筒转过的角度t=，则 d/v=（）/，v=d/（）答案：d/（）2 2向心力的认识和来源向心力的认识和来源（1）向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种类型的力，是根据力的效果命名的在分析做圆周运动的质点受力情况时，切不可在物体的相互作用力（重力、弹力、摩擦力、万有引力）以外再添加一个向心力(2)由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变的运动，故只存在向心加速度，物体受的外力的合力就是向心力。显然物体做匀速圆周运动的条件是：物体的合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向
35、圆心。（3）分析向心力来源的步骤是:首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力,作出受力图,最后找出这些力指向圆心方向的合外力就是向心力例如，沿半球形碗的光滑内表面，一小球在水平面上做匀速圆周运动，如图小球做圆周运动的圆心在与小球同一水平面上的 O/点，不在球心 O，也不在弹力 N 所指的 PO 线上这种分析方法和结论同样适用于圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周飞行等在水平面内的匀速圆周运动的问题。共同点是由重力和弹力的合力提供向心力，向心力方向水平。(4）变速圆周运动向心力的来源：分析向心力来源的步骤同分析匀速圆周运动向心力来源的步骤相向但要注意，一般情
36、况下，变速圆周运动的向心力是合外为沿半径方向的分力提供分析竖直面上变速圆周运动的向心力的来源时，通常有细绳和杆两种模型(5)当物体所受的合外力小于所需要提供的向心力时，即 F向2vmr时，物体做离心运动；当http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网物体所受的合外力大于所需要的向心力，即 F向2vmr时，物体做向心运动。【例 4】飞行员从俯冲状态往上拉时，会发生黑机，第一次是因为血压降低，导致视网膜缺血，第二次是因为大脑缺血，问（1）血压为什么会降低？（2）血液在人体循环中。作用是什么？（3）为了使飞行这种情况，要在如图的仪器飞行员进行训练，飞行员坐在一个垂直平面做匀速圆周
37、运动的舱内，要使飞行员受的加速度 a=6g，则转速需为多少？（R20m）。【解析】：（1）当飞行员往上加速上升，血液处于超重状态，视重增大，心脏无法像平常一样运输血液，导致血压降低。（2）血液在循环中所起作用为提供氧气、营养，带走代谢所产生的废物。（3）由 a向=v2/R 可得v=Ra向=3429（m/s）3 3、圆周运动与其它运动的结合、圆周运动与其它运动的结合圆周运动和其他运动相结合，要注意寻找这两种运动的结合点：如位移关系、速度关系、时间关系等还要注意圆周运动的特点：如具有一定的周期性等【例 5】如图所示，M,N 是两个共轴圆筒的横截面，外筒半径为 R，内筒半径比 R 小很多，可以忽略不
38、计。简的两端是封闭的，两筒之间抽成真空，两筒以相同角速度。转其中心轴线（图中垂直于纸面）作匀速转动，设从 M 筒内部可以通过窄缝 S(与 M 筒的轴线平行）不断地向外射出两种不同速率 v1和 v2的微粒，从 S 处射出时初速度方向都是沿筒的半径方向，微粒到达 N 筒后就附着在 N 筒上，如果 R、v1和 v2都不变，而取某一合适的值，则（）A.有可能使微粒落在 N 筒上的位置都在 c 处一条与 S 缝平行的窄条上B.有可能使微粒落在 N 筒上的位置都在某一处如 b 处一条与 S 缝平行的窄条上C.有可能使微粒落在 N 筒上的位置分别在某两处如 b 处和 C 处与 S 缝平行的窄条上D.只要时间
39、足够长，N 筒上将到处落有微粒解：微粒从 M 到 N 运动时间 t=R/v,对应 N 筒转过角度=t=R/v,即1=t=R/v1,2=t=R/v2,只要1、2不是相差 2的整数倍，则落在两处，C 项正确；若相差 2的整数倍，则落在一处，可能是 a 处，也可能是 b 处。A,B 正确。故正确选项为 ABC.【例 6】如图所示，穿过光滑水平平面中央小孔 O 的细线与平面上质量为 m 的小球 P 相连，手拉细线的另一端，让小球在水平面内以角速度1沿半径为 a 的圆周做匀速圆周运动。所有摩擦均不考虑。求：（1)这时细线上的张力多大？(2)若突然松开手中的细线，经时间t 再握紧细线，随后小球沿半径为 b
40、 的圆周做匀速圆周运动。试问：t 等于多大？这时的角速度2为多大？分析：手松后，小球不受力，将做匀速直线运动，求时间必须明确位移。正确画出松手后分析：手松后，小球不受力，将做匀速直线运动，求时间必须明确位移。正确画出松手后到再拉紧期间小球的运动情况是解题的关键到再拉紧期间小球的运动情况是解题的关键。求求 WzWz 要考虑到速度的分解要考虑到速度的分解：小球匀速直线运小球匀速直线运动速度要在瞬间变到沿圆周切向，实际的运动可看做沿绳的切向和垂直切向的两个运动同动速度要在瞬间变到沿圆周切向，实际的运动可看做沿绳的切向和垂直切向的两个运动同时进行，画出速度分解图，可求得半径为时进行，画出速度分解图，可
41、求得半径为 b b 的圆周运动的速度，进而求出的圆周运动的速度，进而求出2 2。解：（1)绳的张力提供向心力：T=m12a(2)松手后小球由半径为 a 圆周运动到半径为 b 的圆周上，做的是匀速直线运动（如图所示）。221SbatVa 小球匀速直线运动速度要在瞬间变到沿圆周切向，实际的运动可看做沿绳的切向和垂直abOvVhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网切向的两个运动同时进行，有 v2vsinva/b，即21abab2212ab【例 7】如图所示，位于竖直平面上的 14 圆轨道，半径为 R，OB 沿竖直方向，上端 A 距地面高度为 H，质量为 m 的小球从 A 点
42、由静止释放，最后落在地面上 C 点处，不计空气阻力，求：（1）小球则运动到 B 点时，对轨道的压力多大？（2）小球落地点 C 与 B 点水平距离 S 为多少？（3）比值 RH 为多少时，小球落地点 C 与 B 点水平距离 S 最远？该水平距离最大值是多少？解析解析：（1）小球沿圆弧做圆周运动，在 B 点由牛顿第二定律有 NBmg=mv2/R由 A 至 B，机械能守恒，故有 mgR=?mv2由此解出 NB=3mg（2）小球离 B 点后做平抛运动：在竖立方向有：HR=?gt2水平方向有：Svt由解出：s=RHR4（3）由式得 s222HRH由式可知当 R=H/2 时，s 有最大值，且为 smax=
43、H答案答案：NB=3mg，s222HRH，smax=H点评点评：对于比较复杂的问题，一定要注意分清物理过程，而分析物理过程的前提是通过分析物体的受力情况进行4 4、圆周运动中实例分析、圆周运动中实例分析【例 8】如图所示，是双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员做圆锥摆运动的精彩场面若女运动员做圆锥摆运动时和竖直方向的夹角为 B,女运动员的质量为 m,转动过程中女运动员的重心做匀速圆周运动的半径为r,求这时男运动员对女运动员的拉力大小及两人转动的角速度解析:依圆锥摆原理,男运动员对女运动员的拉力 F=mg/cos,女运动员做圆周运动的向心力 F向=mgtan,则由动力学方程得 mgtan=m2
44、r,得tangr【例 9】如图所示为一实验小车中利用光脉冲测量车速和行程的装置的示意图,A 为光源,B为电接收器,A、B 均固定在车身上，C 为小车的车轮，D 为与 C 同轴相连的齿轮车轮转动时,A 发出的光束通过旋转齿轮上齿的间隙后变成脉冲光信号，被 B 接收并转换成电信号，由电子电路记录和显示若实验显示单位时间内的脉冲数为 n，累计脉冲数为 N,则要测出小车的速度和行程还必须测量的物理量或数据是；车速度的表达式为v=；行程的表达式为 s=解析：由题可知，每经过一个间隙，转化成一个脉冲信号被接收到，每个间隙转动的时间t=1/n。设一周有 P 个齿轮，则有 P 个间隙，周期 T=Pt=P/n。
45、据 v=2R/T=2nR/P，所以必须测量车轮的半径 R 和齿数 P，当肪冲总数为 N，则经过的时间 t0=Nt=N/n.所以位移02 RNsvtPhttp:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网【例 10】若近似认为月球绕地公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内，且均为正圆，又知这两种转动同向，如图所示，月相变化的周期为 295 天（图示是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）。求：月球绕地球转一周所用的时间 T（因月球总是一面朝向地球，故 T 恰是月球自转周期）。（提示：可借鉴恒星日、太阳日的解释方法）。【解析】用物理角速度、线速度原理解答，地球绕太阳公转每天的角速度=
46、2/365（取回归年 365 天）。从上次满月到下次满月地球公转了角，用了 295 天。所以，295=2/365295（天）。月球在两满月之间转过（2），用了 295 天，所以月球每天的角速度/=5292根据周期公式 T=2/（即月球 3600除以每天角速度所花的时间）得：T2/5292，因为=2/365295所以 T=52936522529227.3 天【例 11】如图所示，在圆柱形房屋天花板中心 O 点悬挂一根长为 L 的细绳，绳的下端挂一个质量为 m 的小球，已知绳能承受的最大拉力为 2mg，小球在水平面内做圆周运动，当速度逐渐增大到绳断裂后，小球恰好以速度 v2=gL7落到墙脚边求（1
47、）绳断裂瞬间的速度v1；（2）圆柱形房屋的高度 H 和半径【解析】绳断裂前小球作圆锥摆运动，绳断裂后小球沿切线方向作平抛运动，直到落地，小球作平抛运动的过程满足机械能守恒定律（l）小球在绳断前瞬时受力如图所示由于 Tm2mg，cos=mTmg=21，=600F合mgtan600mv21/r，r=Lsin解得 v1=2/3gL（2）小球从抛出到落地，根据机械能守恒定律mv12mgh1=mv22式中 h1为绳断裂时小球距地面的高度，由上式解得 h1=gvv22122=411L设绳断裂时小球距天花板的高度为 h2，则 h2=Lcos600=L故房屋高度 H=h1h2=13 L/4（3）绳断裂后小球沿
48、圆周的切线方向作平抛运动，设小球由平抛至落地的水平射程为 x，如图所示x=v1t，h1=gt2/2，R=22xr解得 R=3L【例 12】如图（a）所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端拴一小物块 A，上端固定在 C 点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连 已知有一质量为 m0的子弹 B 沿水平方向以速度 v0射入 A 内（未穿透），接着两者一起绕 C 点在竖直面内做圆周运动，在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力 F 随时间 t 的变化关系如图(b)所示 已知子弹射入的时间极短，且图（b）中 t0 为 A、B 开始以相同速度运动的时刻，根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反
49、映悬挂系统本身性质的物理量（例如 A 的质量）及 A、B一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？解析:由图可直接看出，A,B 一起做周期性运动，运动的周期 T2t0,R x r http:/ 永久免费组卷搜题网http:/ 永久免费组卷搜题网令 m 表示 A 的质量，L 表示绳长，v1表示 B 陷入 A 内时即 t=0 时 A,B 的速度（即圆周运动最低点的速度）,v2表示运动到最高点时的速度，Fl表示运动到最低点时绳的拉力，F2表示运动到最高点时绳的拉力，根据动量守恒定律，得m0v0（m0m)v1，在最低点和最高点处运用牛顿定律可用Fl一(mm0)g=(mm0)21vl；F2(mm0
50、)g(mm0)22vl根据机械能守恒定律可得2L(mm0)g=(mm0)v12(mm0)v22；由图可知 F2=0;F1=Fm由以上各式可解得，反映系统性质的物理量是06mFmmg;22002365mm vlF gA,B 一起运动过程中的守恒量是机械能 E，若以最低点为势能的零点，则 E(mm0)v12由式解得22003mm vEgF圆周运动的应用圆周运动的应用知识简析知识简析一、圆周运动的临界问题一、圆周运动的临界问题1.圆周运动中的临界问题的分析方法首先明确物理过程，对研究对象进行正确的受力分析，然后确定向心力，根据向心力公式列出方程，由方程中的某个力的变化与速度变化的对应关系，从而分析找