創(chuàng)新設(shè)計江蘇專用2017屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題一力與運動第3講力與物體的曲線運動一-平拋圓周和天體運動課件

1、第3講　力與物體的曲線運動(一),——平拋、圓周和天體運動,1.(2016·江蘇單科，2)有A、B兩小球，B的質(zhì)量為A的兩倍，現(xiàn)將它們以相同速率沿同一方向拋出，不計空氣阻力，圖1中①為A的運動軌跡，則B的運動軌跡是(　　),A.① B.② C.③ D.④解析　物體做斜拋運動的軌跡只與初速度的大小和方向有關(guān)，而與物體的質(zhì)量無關(guān)，A、B兩小球的軌跡相同，故A項正確。答案　A

2、,圖1,2.(多選)(2016·江蘇單科，7)如圖2所示，兩質(zhì)量相等的衛(wèi)星A、B繞地球做勻速圓周運動，用R、T、Ek、S分別表示衛(wèi)星的軌道半徑、周期、動能、與地心連線在單位時間內(nèi)掃過的面積。下列關(guān)系式正確的有(　　),圖2,答案　AD,答案　B,4.(2014·江蘇單科，2)已知地球的質(zhì)量約為火星質(zhì)量的10倍，地球的半徑約為火星半徑的2倍，則航天器在火星表面附近繞火星做勻速圓周運動的速率約為(　　)A.3.5 km

3、/s B.5.0 km/s C.17.7 km/s D.35.2 km/s,答案　A,5.(多選)(2014·江蘇單科，6)為了驗證平拋運動的小球在豎直方向上做自由落體運動，用如圖3所示的裝置進(jìn)行實驗。小錘打擊彈性金屬片，A球水平拋出，同時B球被松開，自由下落。關(guān)于該實驗，下列說法中正確的有(　　),圖3,A.兩球的質(zhì)量應(yīng)相等B.兩球應(yīng)同時落地 C.應(yīng)改變裝置的高度，多次實驗D.

4、實驗也能說明A球在水平方向上做勻速直線運動,解析　物體做平拋運動的規(guī)律與其質(zhì)量無關(guān)，A錯誤；在實驗中A球做平拋運動，B球做自由落體運動，兩球應(yīng)同時落地，實驗說明A球在豎直方向上做自由落體運動，B正確、D錯誤；為了消除偶然誤差，可改變裝置高度，多次實驗進(jìn)行驗證，C正確。答案　BC,6.(2016·江蘇單科，13)據(jù)報道,一法國攝影師拍到“天宮一號”空間站飛過太陽的瞬間,照片中,“天宮一號”的太陽帆板輪廓清晰可見。如圖4所示，假

5、設(shè)“天宮一號”正以速度v＝7.7 km/s繞地球做勻速圓周運動，運動方向與太陽帆板兩端M、N的連線垂直，M、N間的距離L＝20 m，地磁場的磁感應(yīng)強度垂直于v、MN所在平面的分量B＝1.0×10－5 T,將太陽帆板視為導(dǎo)體。,圖4,(1)求M、N間感應(yīng)電動勢的大小E；(2)在太陽帆板上將一只“1.5 V，0.3 W”的小燈泡與M、N相連構(gòu)成閉合電路，不計太陽帆板和導(dǎo)線的電阻，試判斷小燈泡能否發(fā)光，并說明理由。(3)取地球半

6、徑R＝6.4×103 km,地球表面的重力加速度g＝9.8 m/s2，試估算“天宮一號”距離地球表面的高度h(計算結(jié)果保留一位有效數(shù)字)。,答案　(1)1.54 V　(2)不能　理由見解析(3)4×105 m,[考 情 分 析],力與曲線運動是力學(xué)中非常重要的內(nèi)容，是高考熱點之一?？疾榈闹R點有：對平拋運動的理解及綜合運用、運動的合成與分解思想方法的應(yīng)用、豎直平面內(nèi)圓周運動的理解和應(yīng)用以及天體的運動。高考中單獨考查

7、曲線運動的知識點時，題型為選擇題，將曲線運動與功和能、電場與磁場綜合時題型為計算題。,曲線運動及運動的合成與分解,[規(guī) 律 方 法],1.物體做曲線運動的條件及特點(1)條件：F合與v的方向不在同一直線上。(2)特點①F合恒定：做勻變速曲線運動。②F合不恒定：做非勻變速曲線運動。③做曲線運動的物體受的合力總是指向曲線的凹側(cè)。,2.解決運動合成和分解的一般思路(1)明確合運動或分運動的運動性質(zhì)。(2)明確是在哪兩個方向上的合

8、成或分解。(3)找出各個方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。(4)運用力與速度的關(guān)系或矢量的運算法則進(jìn)行分析求解。,1.在長約一米的一端封閉的玻璃管中注滿清水，水中放一個適當(dāng)?shù)膱A柱形的紅蠟塊，玻璃管的開口端用膠塞塞緊，將其迅速豎直倒置，紅蠟塊就沿玻璃管由管口勻速上升到管底?，F(xiàn)將此玻璃管倒置安裝在置于粗糙水平桌面上的小車上，小車從位置A以初速度v0開始運動，同時紅蠟塊沿玻璃管勻速上升。經(jīng)過一段時間后，小車運動到圖5中虛線位置B。

9、按照圖4建立的坐標(biāo)系，在這一過程中紅蠟塊實際運動的軌跡可能是下圖中的(　　),[精 典 題 組],圖5,解析　根據(jù)題述，紅蠟塊沿玻璃管勻速上升，即沿y方向做勻速直線運動；在粗糙水平桌面上的小車從A位置以初速度v0開始運動，即沿x方向紅蠟塊做勻減速直線運動，在這一過程中紅蠟塊實際運動的軌跡開口向左的拋物線，故A正確。答案　A,2.(多選)(2016·連云港三模)學(xué)校組織“騎車投球”比賽，甲、乙兩參賽者沿規(guī)定直軌道勻速騎行過程中

10、，將手中網(wǎng)球沿垂直于騎行方向水平拋向地面上的塑料筐O中，如圖6所示，A點是軌道上離框最近的點。甲以3 m/s的速度騎行，在B點將網(wǎng)球以速度v水平拋出，網(wǎng)球恰好落入筐中；乙以4 m/s的速度騎行，要想將球投入筐中，乙參賽者應(yīng)(不計空氣阻力)(　　),圖6,A.在到達(dá)B點之后將球拋出B.在到達(dá)B點之前將球拋出C.將球也以速度v水平拋出D.將球以大于v的速度水平拋出,解析　豎直方向上做自由落體運動，兩次網(wǎng)球的運動時間相同。水平方向網(wǎng)球有

11、兩個分運動：分別是沿騎行方向與車相同的速度和拋出的速度。垂直于騎行方向上水平距離相等，則兩次球拋出的速度相同，C項正確，D項錯誤；由于乙的騎行速度大，網(wǎng)球沿騎行方向的速度大，而運動時間相同，故乙應(yīng)在到達(dá)B點之前將球拋出，A項錯誤，B項正確。答案　BC,圖7,A.小船渡河的軌跡為直線B.小船在河水中的最大速度是5 m/sC.小船在距南岸200 m處的速度小于在距北岸200 m處的速度D.小船渡河的時間是160 s解析　小船在南北

12、方向上為勻速直線運動，在東西方向上先加速，到達(dá)河中間后再減速，小船的合運動是曲線運動，A錯；當(dāng)小船運動到河中間時，東西方向上的分速度最大，此時小船的合速度最大，最大值vm＝5 m/s，B對；小船在距南岸200 m處的速度等于在距北岸200 m處的速度，C錯；小船的渡河時間t＝200 s，D錯。答案　B,平拋運動的規(guī)律及分析方法,[規(guī) 律 方 法],抓住“六點”破解平拋運動問題1.建立坐標(biāo)，分解運動將平拋運動分解為豎直方向的自由落體

13、運動和水平方向上的勻速直線運動(在某些情況下運動分解的方向不一定在豎直方向和水平向方向上)。2.各自獨立，分別分析,6.建好“兩個模型”(1)常規(guī)的平拋運動及類平拋模型。(2)與斜面相結(jié)合的平拋運動模型。①從斜面上水平拋出又落回到斜面上：位移方向恒定，落點速度方向與斜面間的夾角恒定，此時往往分解位移，構(gòu)建位移三角形。②從斜面外水平拋出垂直落在斜面上：速度方向確定，此時往往分解速度，構(gòu)建速度三角形。,1.(2016·福

14、建省畢業(yè)班單科質(zhì)量檢查)如圖8，將a、b兩小球以不同的初速度同時水平拋出，它們均落在水平地面上的P點，a球拋出時的高度較b球的高，P點到兩球起拋點的水平距離相等，不計空氣阻力。與b球相比，a球(　　),[精 典 題 組],圖8,A.初速度較大B.速度變化率較大C.落地時速度一定較大D.落地時速度方向與其初速度方向的夾角較大,答案　D,2.如圖9所示，在水平放置的半徑為R的圓柱體的正上方的P點將一小球以水平速度v0沿垂直于圓柱體的軸

15、線方向拋出，小球飛行一段時間后恰好從圓柱體的Q點沿切線飛過，測得O、Q連線與豎直方向的夾角為θ，那么小球完成這段飛行的時間是(　　),圖9,答案　C,3.如圖10所示,窗子上、下沿間的高度H＝1.6 m，墻的厚度d＝0.4 m,某人在離墻壁距離L＝1.4 m、距窗子上沿h＝0.2 m處的P點，將可視為質(zhì)點的小物件以v的速度水平拋出，小物件直接穿過窗口并落在水平地面上，取g＝10 m/s2。則v的取值范圍是(　　),A.v>7 m/

16、sB.v<2.3 m/sC.3 m/s<v<7 m/sD.2.3 m/s<v<3 m/s,圖10,答案　C,有關(guān)圓周運動問題的分析與計算,[規(guī) 律 方 法],1.解決圓周運動力學(xué)問題的關(guān)鍵,1.如圖11所示，甲、乙圓盤的半徑之比為1∶2，兩水平圓盤緊靠在一起，乙靠摩擦隨甲轉(zhuǎn)動且不打滑。兩圓盤上分別放置質(zhì)量為m1和m2的小物體。已知m1＝2m2，兩小物體與圓盤間的動摩擦因數(shù)相同，m1距甲盤圓心的距離為r

17、，m2距乙盤圓心的距離為2r，兩小物體隨盤做勻速圓周運動。下列判斷正確的是(　　),[精 典 題 組],圖11,A.隨著轉(zhuǎn)速慢慢增加，m1先開始滑動B.隨著轉(zhuǎn)速慢慢增加，m2先開始滑動C.隨著轉(zhuǎn)速慢慢增加，m1、m2同時開始滑動D.無論轉(zhuǎn)速如何增加，m1、m2始終不會滑動答案　A,2.(多選)飛機飛行時除受到發(fā)動機的推力外，還受到重力和機翼的升力，機翼的升力垂直于機翼所在平面向上，當(dāng)飛機在空中盤旋時機翼的內(nèi)側(cè)傾斜(如圖12所示)

18、，以保證除發(fā)動機推力外的,圖12,其他力的合力提供向心力。設(shè)飛機以速率v在水平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動時機翼與水平面成θ角，飛行周期為T，則下列說法正確的是(　　),A.若飛行速率v不變，θ增大，則半徑R增大B.若飛行速率v不變，θ增大，則周期T增大C.若θ不變，飛行速率v增大，則半徑R增大D.若飛行速率v增大，θ增大，則周期T可能不變,答案　CD,3.(多選)(2016·浙江理綜，20)如圖13所示為賽車場的一個“

19、梨形”賽道，兩個彎道分別為半徑R＝90 m的大圓弧和r＝40 m的小圓弧，直道與彎道相切。大、小圓弧圓心O、O′距離L＝100 m。賽車沿彎道路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是賽車重力的2.25倍，假設(shè)賽車在直道上做勻變速直線運動，在彎道上做勻速圓周運動，要使賽車不打滑，繞賽道一圈時間最短(發(fā)動機功率足夠大，重力加速度g＝10 m/s2，π＝3.14)，則賽車(　　),圖13A.在繞過小圓弧彎道后加速B.在大圓弧彎道上的速率

20、為45 m/sC.在直道上的加速度大小為5.63 m/s2D.通過小圓弧彎道的時間為5.58 s,答案　AB,4. (2016·江西臨川模擬)如圖14所示，長為L的細(xì)線一端固定在O點，另一端拴一質(zhì)量為m的小球。已知小球在最高點A時受到細(xì)線的拉力剛好等于小球自身的重力，O點到水平地面的距離為H(H>L)，重力加速度為g。,圖14,(1)求小球通過最高點A時的速度大??；(2)求小球通過最低點B時，細(xì)線對小球的拉力；(

21、3)若小球運動到最高點A時細(xì)線斷裂或小球運動到最低點B時細(xì)線斷裂，兩種情況下小球落在水平地面上的位置到C點(C點為地面上的點，位于A點正下方)的距離相等，則L和H應(yīng)滿足什么關(guān)系？,天體運動問題的分析與計算,[規(guī) 律 方 法],掌握“一模”“兩路”“三角”，破解天體運動問題(1)一種模型：無論是自然天體(如地球、月亮)還是人造天體(如宇宙飛船、人造衛(wèi)星)都可以看作質(zhì)點，圍繞中心天體(視為靜止)做勻速圓周運動。,(3)“三角等式”關(guān)系,1

22、.(2016·四川理綜，3)國務(wù)院批復(fù)，自2016年起將4月24日設(shè)立為“中國航天日”。1970年4月24日我國首次成功發(fā)射的人造衛(wèi)星東方紅一號，目前仍然在橢圓軌道上運行，其軌道近地點高度約為440 km，遠(yuǎn)地點高度約為2 060 km；1984年4月8日成功發(fā)射的東方紅二號衛(wèi)星運行在赤道上空35 786 km的地球同步軌道上。設(shè)東方紅一號在遠(yuǎn)地點的加速度為a1，東方紅二號的加速度為a2，固定在地球赤道上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的加速

23、度為a3，則a1、a2、a3的大小關(guān)系為(　　),[精 典 題 組],圖15A.a2＞a1＞a3 B.a3＞a2＞a1C.a3＞a1＞a2 D.a1＞a2＞a3,答案　D,2.(多選)截止到2016年2月全球定位系統(tǒng)GPS已運行了整整27年，是現(xiàn)代世界的奇跡之一。GPS全球定位系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星在軌運行，每個衛(wèi)星的環(huán)繞周期為12小時。GPS系統(tǒng)的衛(wèi)星與地球同步衛(wèi)星相比較，下面說法正確的是(　　),圖16,答案　BD,3.(2016

24、·天津理綜，3)我國即將發(fā)射“天宮二號”空間實驗室，之后發(fā)射“神舟十一號”飛船與“天宮二號”對接。假設(shè)“天宮二號”與“神舟十一號”都圍繞地球做勻速圓周運動，為了實現(xiàn)飛船與空間實驗室的對接，下列措施可行的是(　　),圖17,A.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后飛船加速追上空間實驗室實現(xiàn)對接B.使飛船與空間實驗室在同一軌道上運行，然后空間實驗室減速等待飛船實現(xiàn)對接C.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上加速，加速后飛船逐

25、漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接D.飛船先在比空間實驗室半徑小的軌道上減速，減速后飛船逐漸靠近空間實驗室，兩者速度接近時實現(xiàn)對接,解析　若使飛船與空間站在同一軌道上運行，然后飛船加速，所需向心力變大，則飛船將脫離原軌道而進(jìn)入更高的軌道，不能實現(xiàn)對接，選項A錯誤；若使飛船與空間站在同一軌道上運行，然后空間站減速，所需向心力變小，則空間站將脫離原軌道而進(jìn)入更低的軌道，不能實現(xiàn)對接，選項B錯誤；要想實現(xiàn)對接，可使飛船在比空間試驗室半

26、徑較小的軌道上加速，然后飛船將進(jìn)入較高的空間試驗室軌道，逐漸靠近空間實驗室后，兩者速度接近時實現(xiàn)對接，選項C正確；若飛船在比空間試驗室半徑較小的軌道上減速，則飛船將進(jìn)入更低的軌道，不能實現(xiàn)對接，選項D錯誤。答案　C,4.雙星系統(tǒng)由兩顆恒星組成，兩恒星在相互引力的作用下，分別圍繞其連線上的某一點做周期相同的勻速圓周運動。研究發(fā)現(xiàn)，雙星系統(tǒng)演化過程中，兩星的總質(zhì)量、距離和周期均可能發(fā)生變化。若某雙星系統(tǒng)中兩星的總質(zhì)量為M，經(jīng)過一段時間演化

27、后，兩星做圓周運動的周期變?yōu)樵瓉淼膋倍，兩星之間的距離變?yōu)樵瓉淼膎倍，則此時兩星的總質(zhì)量為(　　),答案　C,高頻考點三　平拋運動與圓周運動的綜合問題,[題型分析]　圓周運動與平拋運動或其他運動形式相結(jié)合的題目已成為現(xiàn)在高考的熱點，物體在豎直面內(nèi)的圓周運動問題，往往要綜合牛頓運動定律和功能關(guān)系等解題。,圖18(1)小球在B點時的速度的大?。?2)小球在C點時的速度的大?。?3)小球由B到C的過程中克服摩擦力做的功；(4)D點距地

28、面的高度。,答案　(1)10 m/s　(2)6 m/s　(3)12 J　(4)0.2 m,【技巧點撥】　本題為曲線運動的綜合題，涉及圓周運動、平拋運動等多個運動過程。此類問題的情況有：(1)物體先做豎直面內(nèi)的變速圓周運動，后做平拋運動；(2)物體先做平拋運動，后做豎直面內(nèi)的變速圓周運動。這類問題往往要結(jié)合能量關(guān)系求解，多以計算題的形式考查。解答此類問題的關(guān)鍵：先要明確是“輕桿模型”還是“輕繩模型”，再分析物體能夠到達(dá)圓周最高點的臨界條

29、件，對物體在最低點和最高點時的狀態(tài)進(jìn)行分析，抓住前后兩過程中速度的連續(xù)性。,變式1　改變已知條件及設(shè)問角度,(多選)如圖19所示，一個固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運動，從B點脫離后做平拋運動，經(jīng)過0.3 s后又恰好垂直打在傾角為45°的斜面上。已知半圓形管道的半徑為R＝1 m，小球可看作質(zhì)點且其質(zhì)量為m＝1 kg，g取10 m/s2。則(　　),圖19,A.小球在斜