名师复习专题：总复习-曲线运动复习与巩固--提高

1、曲线运动复习与巩固编稿：周军 审稿：吴楠楠【学习目标】1 .知道物体做曲线运动的条件及特点，会用牛顿定律对曲线运动条件做出分析。2 . 了解合运动、分运动及其关系，特点。知道运动的合成和分解，理解合成和分解遵循平行四边形 法则。3 .知道什么是抛体运动，理解平抛运动的特点和规律，熟练掌握分析平抛运动的方法。了解斜抛运 动及其特点。4 . 了解线速度、角速度、周期、频率、转速等概念。理解向心力及向心加速度。5 .能结合生活中的圆周运动实例熟练应用向心力和向心加速度处理问题。能正确处理竖直平面内的 圆周运动。6 .知道什么是离心现象，了解其应用及危害。会分析相关现象的受力特点。【知识网络】曲线运动

2、的速度方向：质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切岐方向基础知飒物体做曲线运动的条件:物体所受合外力的方向与速度方尚不在同一条直线上 1研究曲线运动的基本方法:运动的合成与分解r运动性质:勾变速曲线运动运动特点具有水平的速度i只受重力作用广水那方向:加速直线运动叫=%,九=匹，曲线运动运动规律,楚直方向：自由格体运动4=审*+ =万-屏1运动性质工变速曲线运k描述圆周运动的物理量两种特殊的曲级运幼圆周运动fa* m 2霏r线速度速五©14=前速度泗=碧始="m t转速和周期线速度和角速度的关系”=加 向心加速度以。亍三m/三向心力:f* h ffi 亍=tnrai1 &qu

3、ot; m说明匀速圆周运动:题速度不变，缓速度,加速度、合外力的大小不变,方向时刻改变:合外力就是向心力,合外力只宜变缓速度的方向”2）非匀速隔周运动:合外力-股不是向心力，合外力不收要改变线速度大小卜还要改变线速度方向铁路的尊道圜周运动的实际应用拱形桥航天界中的失重现象肉心运动【要点梳理】知识点一、曲线运动（1）曲线运动的速度方向曲线运动的速度方向是曲线切线方向，其方向时刻在变化，所以曲线运动是变速运动，一定具有加速度。（2）曲线运动的处理方法曲线运动大都可以看成为几个简单的运动的合运动，将其分解为简单的运动后，再按需要进行合成，便可以达到解决问题的目的。(3) 一些特别关注的问题加速曲线运

4、动、减速曲线运动和匀速率曲线运动的区别加速曲线运动：速度方向与合外力(或加速度)的方向夹锐角 减速曲线运动：速度方向与合外力(或加速度)的方向夹钝角 匀速率曲线运动：速度方向与合外力(或加速度)的方向成直角 注意：匀速率曲线运动并不一定是圆周运动，即合外力的方向总是跟速度方向垂直，物体不一定做圆 周运动。运动的合成和分解与力的合成和分解一样，是基于一种重要的物理思想：等效的思想。也就是说，将各个分运动合成后的合运动，必须与实际运动完全一样。运动的合成与分解是解决问题的手段具体运动分解的方式要由解决问题方便而定，不是固定不变的。各个分运动的独立性是基于力的独立作用原理也就是说，哪个方向上的受力情

5、况和初始条件，决定哪个方向上的运动情况。 知识点二、抛体运动(1)抛体运动的性质所有的抛体运动都是匀变速运动，加速度是重力加速度。其中的平抛运动和斜抛运动是匀变速曲线运 动。(2)平抛运动的处理方法通常分解为水平方向上的匀速运动和竖直方向上的自由落体(或上抛运动或下抛运动)。(3)平抛运动的物体，其飞行时间仅由抛出点到落地点的高度决定，与抛出时的初速度大小无关。而斜抛物体的飞行时间、水平射程与抛出时的初速度的大小和方向都有关系。(4)运动规律及轨迹方程规律：(按水平和竖直两个方向分解可得)水平方向：不受外力，以 v0为速度的匀速直线运动：x v0t，vx v01.2+y 二 gt，vy gt竖

6、直方向：竖直方向只受重力且初速度为零，做自由落体运动：2g 2一 y寸平抛运动的轨迹：是一条抛物线2v022：2合速度：大小：v "x vy ,即vvo (gt),a tan 1(-gt)方向：v与水平方向夹角为v022 s合位移：大小：s xx y ,即业0t)2(1gt 2)21 gttan (f-)方向：s与水平方向夹角为2v0一个关系：tan 2tan ,说明了经过一段时间后，物体位移的方向与该时刻合瞬时速度的方向不 相同，速度的方向要陡一些。如图所示知识点三、圆周运动(1)描写圆周运动的物理量圆周运动是人们最熟悉的、应用最广泛的机械运动，它是非匀变速曲线运动。要理解描写它的

7、各个物 理量的意义：如线速度、角速度、周期、转速、向心加速度。速度方向的变化和向心加速度的产生是理解 上的重点和关键。(2)注重理解圆周运动的动力学原因圆周运动实际上是惯性运动和外力作用这一对矛盾的统一。(3)圆周运动的向心力圆周运动的向心力 可以是重力、万有引力、弹力、摩擦力以及电磁力等某种性质的力；可以是单独的一个力或几个力的合力，还可以认为是某个力的分力；向心力是按效果命名的；注意：匀速圆周运动和变速圆周运动的区别：匀速圆周运动的物体受到的合外力完全用来提供向心力，而在变速圆周运动中向心力是合外力的一个 分量，合外力沿着切线方向的分量改变圆周运动速度的大小。(4)向心运动和离心运动2v2

8、f向 m m r注意需要的向心力和提供的向心力之不同，如r是质量为m的物体做圆周运动时需 要向心力的大小；提供的向心力是实实在在的相互作用力。需要的向心力和提供的向心力之间的关系决定 着物体的运动情况，即决定着物体是沿着圆周运动还是离心运动或者向心运动。向心运动和离心运动已经不是圆周运动，圆周运动的公式已经不再适用。(5)解决圆周运动的方法解决圆周运动的方法 就是解决动力学问题的一般方法，学习过程中要特别注意方法的迁移和圆周运动 的特点。(6) 一些特别关注的问题同一个转动物体上的各点的角速度相同；皮带传动、链条传动以及齿轮传动时，各轮边缘上的点的线速 度大小相等。这一结论对于解决圆周运动的运

9、动学问题很有用处，要注意理解和应用。公式v r2vvrr对于线速度与角速度关系的理解2r,是一种瞬时对应关系，即某一时刻的线速度与这一时刻的角速度的关系，某一时刻的线速度、角速度与向心加速度的关系，适应于匀速圆周运动和变速圆周运动中的 任意一个状态。一些临界状态1)细线约束小球在竖直平面内的变速圆周运动恰好做圆周运动时，在最高点处重力提供向心力，它的速度值v jgr。2)轻杆约束小球在竖直平面内做变速圆周运动a、最高点处的速度为零，小球恰好能在竖直面内做圆周运动，此时杆对小球提供支持力；b、在最高点处的速度是 v jrg时，轻杆对小球的作用力为零，只由重力提供向心力；球的速度大于这个速度时，杆

10、对球提供拉力，球的速度小于这个速度时，杆对球提供支持力。3）在静摩擦力的约束下，物体在水平圆盘做圆周运动时：物体恰好要相对滑动，静摩擦力达到最大值的状态。此时物体的角速度' r （为最大静摩擦因数），可见临界角速度与物体质量无关，与它到转轴的距离有关。圆周运动瞬时变化的力物体由直线轨道突然进入圆周轨道时，物体与轨道间的作用力会突然变化。物体在轨道上做变速圆周 运动时，物体受到弹力的大小和它的速度的大小有一定的关系，在有摩擦力作用的轨道上，速度的变化往 往会引起摩擦力的变化，应引起足够的注意。【典型例题】类型一、运动的合成和分解例1、如图所示，一条小船位于200 m宽的河正中a点处，从这

11、里向下游100，3 m处有一危险区，当时水流速度为4 m/s.为了使小船避开危险区沿直线到达对岸，小船在静水中的速度至少是（）a . m / sb. m/sc. 2m/ s d. 4m/ s33二三:包豆殳"三一【思路点拨】解决渡河问题时，要先弄清合运动和分运动.【解析】水流速度是定值，只要保证合速度方向指向对岸危险区上游即可，但对应最小值应为刚好指 向对岸危险区边缘，如图所示.tan100 一立30。.100,33则v船min v水sin 30° 2m /s ,所以c正确【答案】c【总结升华】由于河的宽度是确定的，所以首先应确定渡河的速度，然后计算渡河的时间，再根据等时性

12、分别研究两个分运动或合运动.一般只讨论v船 v水时的两种情况，一是船头与河岸垂直时渡河时间最短，此时以船速渡河；二是渡河位移最小，此时以合速度渡河.类型二、平抛运动例2、如图所示，长为l、内壁光滑的直管与水平地面成 30°角固定放置.将一质量为 m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为m = km的小物块相连，小物块悬挂于管口.现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向 过程中速率不变.(重力加速度为g)(1)求小物块下落过程中的加速度大小;(2)求小球从管口抛出时的速度大小；(3)试证明小球平抛运动的水平位移

13、总小于【思路点拨】分析清楚m与m在各阶段的运动是关键。【解析】(1)设细线中的张力为 t,根据牛顿第二定律，mg-t=ma,t-mgsin 30° = ma,且 m = km,解得 a-2k- g -a(k 1)(2)设m落地时的速度大小为 v, m射出管口时速度大小为 vo, m落地后m的加速度为ao.根据牛顿第二定律-mg sin 30° = mao.m做匀变速直线运动，v2 2alsin30°,m落地后，m做匀变速直线运动，v2 v2 2a°l(1 sin 30 ).(k>2)k 2 解得.2(k 1)gl(3)平抛运动x=vot, 。12l

14、 sin 30-gt .解得 x lj 2k 1)贝ux l,得证. 2【总结升华】对于此类题目，分析清楚相关联的两个物体之间的运动制约关系是关键。例3、.(2015丰台区二模)如图所示，在水平地面上固定一倾角0 =37的长斜面体，物体a以v1=8m/s的初速度沿斜面上滑，同时在物体a的正上方，有一物体 b以某一初速度水平抛出。物体 a上滑过程中速度减小，当速度减为零时恰好被b物体击中。已知物体 a与斜面体间的动摩擦因数为0.25。(a、b均可看作质点，sin37 =0.6, cos37 =0.8, g 取 10m/s2)求：(1)物体a上滑过程所用的时间t;(2)物体b抛出时的初速度v2；(

15、3)物体a、b间初始位置的高度差 ho【答案】(1) t=1s； (2) x=3.2m ; (3) h = 7.4m【解析】(1)物体a上滑过程中，由牛顿第二定律得:代入数据得：a=8m/s2mg sin mg cos ma设经过t时间相撞，由运动学公式：(2)平抛物体b的水平位移：xx平抛速度：v2 -，代入数据得：(3)物体a、b间的高度差：h0 v1 at ,代入数据得：t=1s1v1t cos37,代入数据得：x=3.2m2v2=3.2m/shhr,1. c,12hav1t sin37hbgt22代入数据得：h = 7.4m举一反三【高清课程：曲线运动复习与巩固例1】【变式1】水平抛出

16、一个小球，经过一段时间球速与水平方向成450角，再经过1秒球速与水平方向成600角，求小球的初速大小。【答案】v0 53 1 m / s举一反三【变式2】(2015大庆实验中学三模)水平抛出的小球，t秒末的速度方向与水平方向的夹角为1,+ to秒内位移方向与水平方向的夹角为2,重力加速度为g,忽略空气阻力，则小球初速度的大小可表示为()a.g(to t)2(tan 2-tan 1)b g(t + 2t0) tb.c.gt 02(tan 2tan 1)d. . g 二tan 2 tan 12(tan 2 tan)【答案】a【解析】t秒末的速度方向与水平方向的夹角为1,则：tan © 1

17、 = vo vot+to秒内位移方向与水平方向的夹角为2 )则:-得，u =.故a正确，b、c、d错误.0 2 (tan 9 2- tan 6 1)类型三、圆周运动中的临界问题例4、如图所示，两绳系一个质量为m = 0. 1 kg的小球，两绳的另一端分别同定于轴的a、b两处,上面绳长l=2 m,两绳都拉直时与轴的夹角分别为30。和45。.问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧？(g 取 10 m/s2).【思路点拨】角速度太小， b绳松弛；角速度太大， a绳松弛。【解析】两绳张紧时，小球受力如图所示，当3由0逐渐增大时，3可能出现两个临界值.(1)bc恰好拉直，但f2仍然为零，设此时的角速度为

18、31,则有c2cfx fisin30 m ilsin30 ,fy f1 cos30 ° mg 0 ,联立解得 1 2. 40 rad/ s.(2) ac由拉紧转为恰好拉直，则 fi已为零，设此时的角速度为32,则有 fx f2sin 45° m 2lsin30°,fy f2 cos45° mg 0 ,联立解得 3 2=3.16 rad/ s.可见，要使两绳始终张紧，3必须满足2.40 rad/swco < 3. 16 rad/s.【总结升华】运用极限思想解圆周运动中临界问题的基本方法：先利用极限分析法判定物体可能的状 态，进行正确的受力分析，再根据

19、题目对具体问题的设计确定物体做圆周运动的圆心和半径，做圆周运动的物体若满足f提供f需要，则可由牛顿第二定律和向心力公式建立方程解题.类型四、圆周运动中的动力学问题例5、如图所示，轻杆长为 3l,杆上距a球为l处的。点装在水平转动轴上，杆两端分别固定质量 为m的a球和质量为3m的b球，杆在水平轴的带动下，在竖直平面内转动.问：(1)若a球运动到最高点时，杆 oa恰好不受力，求此时水平轴所受的力；(2)在杆的转速逐渐增大的过程中，当杆转至竖直位置时，能否出现水平轴不受力的情况？如果出现这种情况，a、b两球的运动速度分别为多大 ？【解析】(1)令a球质量为ma, b球质量为mb,则ma=m, mb=

20、3m.当a球运动到最高点时，杆oa恰好不受力，说明此时 a球的重力提供向心力，则有又因为 a、b两球固定在同一杆上，因此 a b .设此时 ob杆对b球的拉力为 ft,则有2ft -mbg= mb(2l) b，所以 ft=9mg.对ob杆而言，设水平轴对其作用力为f,则f=ft=9mg.由牛顿第三定律可知，水平轴所受到的拉力为9mg,方向竖直向下.(2)若水平轴不受力，那么两段杆所受球的拉力大小一定相等，设其拉力为牛顿第二定律可得:ftmig,22m1l1,ftm2gmbl2,由一得:从上式可见,m1g+m2g= ( m1l1-m2l2) 2,只有当 m1l1> m2l2时才有意义，故

21、m1应为b球,m2为a球.由式代入已知条件可得：(3m+m)g=(3m 2l-ml) co2,所以4g5l由上述分析可得，当杆处于竖直位置,b球在最高点，且丝时，水平轴不受力，此时有5lva ll j4g 2 扃l, vb 2l 5l 5【总结升华】本题中要注意研究对象的转换，分析轴受的作用力，先应分析小球的受力，而后用牛 顿第三定律分析.例6、如图所示，小球 q在竖直平面内做匀速圆周运动，当 q球转到图示位置时，有另一小球 p在距 圆周最高点为h处开始自由下落，要使两球在圆周最高点相碰，则q球的角速度3应满足什么条件 ？在运动过程中，球对圆筒的压力多大 ？p，【思路点拨】要使两球在圆周最高点相碰，则它们运动到最高点所用时间相同。【解析】设p球自由落体到圆周最高点的时间为t,由自由落体可得q球由图示位置转至最高点的时间也是 t (4n 1)t(n=0, 1, 2, 3,).4,2两式联立再由t 得(4n 1)万一t,但做匀速圆周运动，周期为t,有所以 一(4n 1). / ( n = 0, 1, 2, 3,).22h【总结升华】在这类题目中“时间”是联系不同运动的桥梁，且往往这类题目由于匀速圆周运动的周期性给结果带来多解性.类型五、平抛运动的的