重力应用下运动圆周运动

1、重力作用下的运动 圆周运动 万有引力从研究的运动形式看， 本章由单方向的直线运动，扩展到往复运动和曲线运动，从研究方法看，本章综合运用牛顿定律和匀变速直线运动的基本规律，对物体的运动规律及深层原因作了剖析，体现了牛顿定律在力学中的核心地位；从思想方法看，通过本章复习，使学生掌握确定物体运动情况的基本方法，掌握研究复杂运动的基本方法一一正交分解、运动的合成与 分解。知识网络：专题一重力作用下的运动自由落体与竖直上抛【考点透析】一、本专题考点： 本专题为II类要求，即要求对自由落体和竖直上抛运动的规律熟练掌握，并能够和生产、生活实际相联，解决具体问题。二、理解和掌握的内容1. 做自由落体与竖直上抛

2、运动的物体均受重力作用，它们运动的加速度均为重力加速度。2. 自由落体运动：可看成是匀变速直线运动的特例，即初速度=0，加速度a=g，满足初速度为零的匀加速直线运动的所有基本规律和推论。3. 竖直上抛运动：(1)规律:上升过成是加速度为 g的匀减速运动，下落过程是自由落体运动，各自符合匀变速运动规律；全过程也符合 a= -g (取 方向为正方向)的匀变速直线运动规律。(2 )两个结论：上升的最大高度=，上升到最大高度所用的时间4. 竖直上抛运动的两种研究方法(1 )分段法：上升阶段是匀减速直线运动，下落阶段是自由落体运动。下落过程是上升过程的逆过程。(2 )整体法：从全程来看，加速度方向始终与

3、初速度 V的方向相反，所以可把竖直上抛运动看成是一个匀变速运动，应用时要特别注意矢量的正负号。一般选取向上为正方向， V总是正值，上升过程中 V为正值，下降过程 V为负值；物体在抛出点以上时h为正值，物体在抛出点以下时h为负值。5 竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段具有对称性（1 ）速度对称：上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向。（2 ）时间对称：上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。【例题精析】例1在竖直的井底，将一物块以11m/s的速度竖直地向上抛出，物体冲过井口再落到井口时被接住前1s内物体的位移是4m,位移方向向上，不计空气阻力， g取10m/s2，求：（1 ）物体从

4、抛出到被人接住所经历的时间。（2）此竖直井的深度。解析（1 ）设人接住物块前1s时刻速度为v则有 即 解得v=9m/s则物块从抛出到接住所有总时间为（2）竖直井的深度为把竖直上抛运动的全过程作为匀变速运动来处理比较简单，但在使用公式时应注意正方向的规定和式中各量正、负号的意义。例2滴水法测重力加速度的过程是这样的，让水龙头的水一滴一滴的滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子里而听到声音时，后一滴恰离开水龙头。测出从第一次听到声音到第n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头口到盘子的高度差h，即可算出重力加速度。设人耳能区别两个声音的时间隔为0.1s，声速为340m/s ，

5、贝UA. 水龙头距人耳的距离至少为 34mB.水龙头距盘子的距离至少为34mC.重力加速度的计算式为D.重力加速度的计算式为解析:n次响声间隔时间对应（n-1）个水滴下落用的时间，所以一个水滴下落时间=.由h= 得：g= ，水龙头到盘子的距离最少为 x 10X 0.12=0.05mz34m. 另外，需要指出人听到 两滴水响声的时间间隔与人耳距水龙头的距离无关，正确答案：D。本题告诉我们一种粗测重力加速度的方法，是自由落体运动规律的基本应用。解题关键是正确确定水滴下落时在空中的运动时间。如不能建立正确的物理情境， 找不到水滴下落的规律,就很容易错选。比如许多同学没有正确分析出记录时间与水滴次数的

6、关系而错选C。思考拓宽：本题中如让一滴水到盘子而听到声音时有一滴恰离开水龙头，且空中有一滴正在下落，从第一滴开始测得n次听到水击盘声的总时间为t，同样已知h。则算出重力加速度g=，且一滴落入盘中时，空中一滴离水龙头口的距离为。提示：归纳得出第一滴经T落入盘中后每隔有一滴落入盘中，故有 T+ (n-1 )= t，得 T=；由 h= gt2,得 g=由于每隔相同的时间间隔下落一滴，因此当一滴刚好离开水龙头时，连续两滴间距离之比为1 : 3，当有一滴刚好落入盘中时，中间一滴离水龙头口的距离为。【能力提升】I知识与技能1. 小球从离地140m 的高处自由下落，则小球在下落开始后的连续三个 2s时间内的

7、位移大小之比是A. 1:3:5B.1:3:3C.4:12:9D.2:2:12. 在轻绳的两端各拴一个小球，一人用手拿着绳一端的小球站在三层楼的阳台上，放手让小球自由下落，两小球相继落地的时间差为如果站在四层楼的阳台上，同样放手让小球自由下落，则小球相继落地的时间差将A .不变 B.变大 C.减小 D.无法确定3. 图4-1四个图，其中可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的uT图像是(t表示落地的时刻)4. 从地面竖直上抛物体 A,同时在某一高度处有一物体B自由下落，两物体在空中相遇时的速率都是u则A. 物体A的上抛初速度大小是两物体相遇时速率的2倍B. 相遇时物体A已上升的高度和物体 B已

8、下落的高度相同C. 物体A和物体B在空中运动时间相等D. 物体A和物体B落地速度相等5. 将一小球以初速度为 V从地面竖直上抛后，经4S小球离地面高度为 6m,若要使小球竖直上抛后经2S到达相同高度，（g取10m/s2）不计阻力，则初速度 V应A .大于V B.小于V C.等于VD.无法确定n能力与素质6. 某同学身高1.8m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过 1.8米高度的横杆。据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为（取g=10m/s）A. 2m/sB.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s7. 从某一高度相隔1s先后释放两个相同的小球甲和乙，不计空气阻力，它在空中的任一时

9、刻A 甲、乙两球的距离越来越大，甲、乙两球速度之差越来越大B. 甲、乙两球距离始终保持不变，甲、乙两球速度之差保持不变C 甲、乙两球距离越来越大，但甲、乙两球速度之差保持不变D .甲、乙两球距离越来越小，甲、乙两球速度之差越来越小8 .自地面将一物体竖直上抛，初速度大小为20m/s.当它的位移为15m时，经历的时间和运动速度分别为（g取10m/s ，不计空气阻力，取竖直向上为正方向）A . 1s,10m/sB. 2s,15m/sC. 3s,-10m/sD . 4s,-15m/s9 .某中学高一年级在 研究性学习”活动中，有一小组的研究课题是测定当地的重力加速度g ”，经该组成员讨论研究，设计出

10、多种方案之一为利用水滴下落测重力加速度g ”，具体操作步骤如下：（1 ）让水滴落到垫起来的盘子里，细心地调整水龙头的阀门，让水一滴一滴地流出（等时间间隔），同时调整盘子垫物的厚度，使一个水滴碰到盘子时恰好有另一个水滴从水龙头开始下落（此时刻速度为零），而且空中还有一个正在下落的水滴；（2）用秒表测时间，以第一个水滴离开水龙头时开始记时，测第N个水滴落至盘中，共用时间为T ;(3 )用米尺测出水龙头滴水处到盘子的竖直距离h。不计空气阻力。求：第一滴水滴刚到盘子时，第二滴水离开水龙头的距离S。当地的重力加速度 g。专题二 物体做曲线运动的条件 运动的合成与分解【考点透析】一、本专题考点：物体做曲线

11、运动的条件为 II类要求，运动的合成与分解为1类要求。二、理解和掌握的内容1 曲线运动的特点：运动轨迹是曲线，曲线运动的质点在某一时刻的即时速度方向，就是过曲线上该点的切线方向。曲线运动一定是变速运动。2 物体做曲线运动的条件：由于物体的速度方向不断变化，因此物体的受的合外力及它产生的加速度的方向跟它的速度方向不在一条直线上。3 处理曲线运动的基本方法：运动的合成与分解。理解以下几点：(1 )运动的独立性一个物体可以同时参与两种或两种以上的运动，而每一种运动都不因为其它运动的存在而受到影响，运动是完全独立的。物体的运动是这几个运动的合运动。(2 )运动的等时性若一个物体同时参与几个运动，合运动

12、与各分运动是在同一时间内进行的，它们之间不存在先后的问题。(3 )运动的合成法则描述运动的量有位移(s)、速度(v)、加速度(a)，它们都是矢量，其合成法则都是平 行四边法则。如图 42图4 2两分运动垂直或正交分解后的合成满足：(4)运动的分解是合成的逆运算，在解决实际问题的过程中一般要根据质点运动的实际效果分解。已知分运动求合运动，叫做运动的合成；已知合运动求分运动，叫做运动的分解。分运动与合运动是一种等效替代关系，运动的合成和分解是研究曲线运动的一种基本方法。【例题精析】 例1如图4 3 （甲）所示，物体在恒力 F作用下沿曲线从 A运动到B,这时突然使它所受的力方向变而大小不变（即由F变

13、为-F ）。在此力作用下，物体以后的运动情况，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 B返回A解析：物体在A点时的速度 沿A点的切线方向，物体在恒力F作用下沿曲线 AB运动，此 力F必有垂直于 的分量，即F力只可能为图4 3 （乙）中所示的各种方向之一，当物体 到达B点时，瞬时速度 沿B点的切线方向，这时受力 F'=F，即F，力只可能为图中所示 的各种方向之一；可知物体以后只可能沿曲线Bc运动，所以本题的正确答案是A、B、D。例题2 一艘小艇从河岸的 A处出发渡河，小艇保持与河岸垂直的

14、方向行驶，经过10min到达正对岸下游120m的C处，如图4 4所示，如果小艇保持原来的速度逆水斜向上游 成B角方向行驶，则经 过12.5min 恰好到达正对岸的 B处，求河宽及水流的速度。分析与解答：设河宽为 d，河水流速为v，船速为v，船两次运动速度合成如图4 5所示，依题意有：BC=由可得由可得故河宽说明：对小艇渡河的两种典型情况，要能熟练地画出其运动的合成的矢量图，并能用它解题。思考与拓宽：设小船相对静水的速度为，水流的速度为，河宽为d,分两种情况讨论小船渡河最短时间及最短航程：（1 ） > （2） <答案：在第（1 ）种情况中，最短时间，此时船头与河岸垂直；最短航程 ，此

15、时船头指向上游与河岸夹某一角度。在第（2 ）种情况中，最短时间，此时船头与河对岸垂直；最短航程；此时船的实际速度与两个分速度的关系如图4 6所示，其中 与垂直，且0B为小船的最短航程。例3如图47所示，用绳牵引小船靠岸，若收绳的速度为v ,在绳子与水平方向夹角为a的时刻，船的速度 v有多大？解析：船的速度v的方向就是合运动的速度方向，由于这个v产生两个效果：一是使绳系着小船的一端沿绳拉方向以速率 v运动，二是使绳的这端绕滑轮作顺时针方向的圆周运动， 那么合速度v应沿着绳子的牵引方向和垂直于绳子的方向分解（如图4 8），从图中易知 v=物体拉绳或绳拉物体运动的分解，一般分解为沿绳方向的运动和垂直

16、方向的运动，各点处沿绳方向上速度大小相等。在进行速度分解时，首先要分清合速度与分速度，合速度就是物体实际运动的速度。 物体的实际运动可看作那些分运动的叠加，找出相应的分速度。 在上述问题中，若不对船的运动认真分析，就很容易得出v =v cos 0的错误结果。【能力提升】I知识与技能1 .关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动，下述说法正确的是A .一定是直线运动B. 定是抛物线运动C .可能是直线运动，也可能是抛物线运动D .以上说法都不对。2 一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内A .速度一定在不断地改变，加速度也一定不断地改变B.速度一定在不断地改变，加速度可以不变

17、C .速度可以不变，加速度一定不断地改变D 速度可不变，加速度也可以不变3 一物体在几个不在同一直线上的恒力作用下处于平衡状态，现突然撤去其中一个力，而 其它各力保持不变，则物体以后的运动可能是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 .匀速圆周运动4 有一小汽车从半径为 R的拱桥上的A点以恒定的速率运动到B点，如图4 9所示，试从以下说法中选出正确答案A .汽车所受的合外力为零B. 汽车在A、B两处的速度变化率为零C .汽车在运动过程中保持动量不变D.车所受合外力做功为零5 .小船在静水中速度为V,今小船要渡过一条河流，渡过时小船垂直对岸划行。若小船划行至河中间时，河水流

18、速突然增大，则渡河时间与预定时间相比将A 增长 B 不变 C 缩短 D 无法确定6 .人在静水中速度为 3km/h,现在他在流速为1.5 km/h的河水中沿不同的方向从 0点游到彼岸，这些不同方向与A岸的夹角分别为A. 30 ° B. 60 ° C. 90 ° D . 120 °此人要以最短时间游到彼岸，应选的方向是4-10中的哪一个？n能力与素质7 .在抗洪抢险中，战士驾驭摩托艇救人，假设江岸是平直的，洪水沿江向下游流去，水流速度为v，摩托艇在静水中的航速为v，战士救人的地点 A离岸边最近处 O的距离为d ,战士想在最短时间内将人送上岸，则摩托艇登陆的

19、地点离O点的距离为A.B. 0 C.D.8 .两个宽度相同但长度不同的台球框固定在水平面上，从两个框的长边同时以相同的速度分别发出小球 A和B,如图4-11所示，设球与框边碰撞时无机械能损失，不计摩擦，则两球回到最初出发的框边的先后是A . A球先回到出发框边；B. B球先回到出发框边;C 两球同时回到出发框边;D 因两框长度不明，故无法确定哪一个球先回到出发框边。9 如图4-12所示，为一匀强电场，实线为电场线，一个带电粒子射入该电场后，留下一条虚线所示的经迹，途经 a点和b点，则下面判断正确的是：(设由a运动到b)()A b点的电势高于a点的电势B.粒子在a点的动能大于粒子在 b点的动能C

20、 .粒子在b点的电势能大于粒子在a点的电势能D .该匀强电场的场强方向向左10 如图4-13所示，在高为H的光滑平台上有一物体用绳子跨过定滑轮 C,由地面上的人以均匀速度v向右拉动，不计人的高度，当人从地面上平台的边缘A处向右行走距离s到过B处时，物体的速度 v=，物体移动的距离为 s =专题三重力作用下运动 一平抛运动【考点透析】一、本专题考点：本专题为II类要求，必须熟练掌握解决平抛运动的基本方法。二、理解和掌握的内容1 平抛运动的特点：以水平初速度抛出的物体只在重力作用下的运动。运动中质点仅受重力的作用，其运动的加速度为重力加速度。运动轨迹为抛物线，其运动性质为匀变速曲线运动。2 .处理

21、方法：运用运动的合成与分解，把其中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，如图 4 14所示。在 x 方向：vx=vO , x= vOt在 y 方向：vy=gt y= gt2设在t时间内质点运动到 A点，则其速度与位置分别为：速度与 的夹角；对o点的位移，与轴正方向的夹角3 难点释疑(1 )平抛运动加速度恒定，是匀变速曲线运动，速度随时间均匀变化，即在任意相等的时间内，速度变化量相等。(2 )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。这两个分运动同时存在，按各自的规律独立进行。 水平初速度大小不会影响竖直方向的分运动，一般情况下，竖直方向的分运动决定着平抛

22、物体运动的时间。【例题精析】例题1如图4 15所示，斜面倾角为 300，小球从A点以初速度v0水平抛出，恰好落到 斜面B点，求：AB间的距离；物体在空中飞行的时间；从抛出开始经多少时间小球与斜面间的距离最大？解析：、由题意且设 AB长为，得：解得：将v0和重力加速度g沿平行于斜面和垂直于斜面方向正交分解图如图4 16所示，则当物体在垂直于斜面方向速度为零时与斜面距离最大，即：所以，本题中利用了斜面的倾角找到了小球落到斜面时两个方向上的位移关系，在实际题目中已知的角度有时告诉的是位移关系， 有时是速度关系，解题时要注意具体问题具体分析。如在本题中当小球与斜面之间的距离最大时，可知小球的速度方向定

23、与斜面平行即速度方向与水平方向的夹角为300 ,，如图4 17所示，此时小球的竖直方向的分速度vy=v0tan300,又由vy=gt 可求得思考拓宽：某时刻质点的位移与初速度方向的夹角a,速度与初速度方向的夹角B的关系为tan 0 = 2tan a。因此，在分析问题时既要会区分两个角度，又要会利用二者之间的关系。如下题：如图4-18中上图所示，在倾角为 37°的斜面底端正上方高 h处平抛一物体，该物体落到斜面上的速度方向正好与斜面体的斜面垂直,则物体抛出时的初速度为（重力加速为g）简析：由已知，小球打在斜面上的速度v方向与斜面垂直即v与水平方向的夹角为53 °如图4-19中

24、下图，设小球打到斜面上水平方向的位移为x，竖直方向的位移为 y,所以有：，由图示几何关系由以上二式解得小球在竖直方向做自由落体运动，得所以故所求例题2在研究平抛运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm,若小球在平抛运动途中的几个位置如图4-20中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为v0=（用L、g表示），其值是（取g=9.8m/s2 ）解析：做匀变速直线运动的物体，相邻相等时间时间隔位移差是一个常数，即平抛物体，竖直方向符合上式。由题意知，a与b、b与c、c与d水平方向的位移相等，即时间间隔相同，有：竖直方向：水平方向：代入数值得：v0=0.7m/

25、s错解：很多同学解此题时，几乎是下意识地将点作为抛出点由 及求得错误结果。思考与拓宽：从上面的解法中可看出，a点不是抛出点，那么抛出点在何处呢？解：设抛出点离a点的水平距离为x0 ,竖上距离为y0 ,从抛出到a点时间为t0,则a点竖 直方向速度求得 所以即抛出点的坐标为（x轴正方向为，y轴正方向竖直向下） 【能力提升】I知识与技能1 .如图4 21所示，以9.8m/s 的水平初速度v0抛出的物体，飞行一段时间后，垂直撞 在倾角B为300斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是A. B.C.D.2 一架飞机水平地匀速飞行，从飞机上每隔1s释放一个铁球，先后共放4个，若不计空气阻力，则4个球A 任何时

26、刻总是排成抛物线，它们的落地点是等间距的。B. 任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是不等间距的C 在空中任何时刻总在飞机下方排成竖直的直线，它们的落地点是等间距的D 在空中任何时刻总在飞机正下方排成竖直的直线，它们的落地点是不等间距的3 .如图4 22所示，火车厢在水平轨道上以速度v向西作匀速直线运动，车上有人相对车厢为U的速度向东水平抛出一小球，已知v>u，站在地面上的人看到小球的运动轨迹应是（图中箭头表示列车运动的方向）4 .如图4 23所示，斜面上有 a、b、c、d四个点，ab=bc=cd ，从a点正上方的 O点以速度v水平抛出一个小球，它落在斜面上b。若小球从O点以速度2v水平

27、抛出，不计空气阻力，则它落在斜面上的A . b与c之间的某上点B. c点C . c与d之间的某点D . d点5 .如图4 24所示，从倾角为B的斜面顶端抛出一个小球，落在斜面上某处，那么小球落在斜面上的速度与斜面的夹角a则a为A .不可能等于900 B.随初速度增大而增大C .随初速度增大而减小D .与初速度大小无关6 对于平抛运动(不计空气阻力，g为已知)，下列条件中可确定物体飞行时间的是A .已知水平位移B.已知下落高度C .已知初速度D .已知位移的大小和方向7 .小球由倾角为300的斜面上某一点平抛，初动能为6J,它落到斜面上时动能为J8 .飞机以恒定的速度 v沿水平方向飞行，高度为

28、200m。在飞行过程中释放一炸弹，经过30s后飞行员听见炸弹落地的爆炸声，假设爆炸声向空间各个方向的传播速度都为330m/s ，炸弹受到的空气阻力可以忽略。求该飞机的飞行速度v9 .如图4-25所示，一水平放置的平行板电容器的极板长为，板间距离为d ,离极板右端距离为 S处有一竖直放置荧光屏， 现让两极板带上等量异种电荷，有一束带正电的粒子(不计重力)沿两极板之间中线且平行极板从左端射入，从下极板右端飞出电场。设极板间中线交荧光屏于 O点，求粒子击中荧光屏处离O点的距离y。10 .如图4-26所示，一个圆柱器的内壁是光滑的，圆柱高为h，直径为d，一小球从柱的顶端A处直径方向水平射出，在B处和器

29、壁发生碰撞(碰撞中无机械能损失)后被弹射回来，如此反复整数次后落到容器底部。设水平射出的初速度为v，求小球在容器中弹射的次数。专题四圆周运动的规律及处理方法【考点透析】一、本专题考点：本专题为II类要求。不要求推导向心力公式。二、理解和掌握的内容1.描述圆周运动的物理量:(1 )线速度：是用来描述质点沿圆周运动快慢的物理量，是矢量，方向：沿质点在圆弧上的点的切线方向；大小：(s是t时间内质点通过的弧长).(2) 角速度：用来描述质点绕圆心转动的快慢，其大小：(rad/s )，其中血是连接质点和圆心的半径在时间 t内转过的角度。(3) 周期与频率：做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期，用T

30、表示。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，用f表示。以上四量的关系：T= , 3 = n rf= wr注意：T、f、r三个量中任一个确定，其余两个也就确定了。但还是和半径r有关。(4 )向心加速度：是用来描述质点速度方向改变快慢的物理量，是矢量。大小：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。因此, 做圆周运动的物体一定是在做变加速曲线运动。(5)向心力：是根据其作用效果命名的，向心力产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小。因此，向心力对期待圆周运动的物体不做功。大小：F=方向：总是沿半径指向圆心，时刻在变化，即

31、向心力是变力。2 .圆周运动：(1)匀速圆周运动：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是恒定不变的。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。做匀速圆周运动的条件：物体所受的合外力充当向心力，其大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心。(2 )一般的圆周运动：即非匀速圆周运动，速度大小有变化，向心力和向心加速度的大小也随着变化，向心力和向心加速度公式中的速度应为质点的瞬时速度。3 处理圆周运动问题的基本方法：(1 )从运动学角度：会分析质点的运动规律，会确定描述其运动的各个参量之

32、间的关系，理解并会应用圆周运动的周期性分析实际问题。(2 )从动力学角度：会根据牛顿运动定律建立动力学方程，通过正确的受力分析，明确什么力充当质点做圆周运动的向心力。4 难点释疑：(1 )在处理传动装置的各物理量时，要抓住同轴的各质点具有相同的角速度，在传动皮带及轮子的边缘上的点具有相同的线速度，如图4-27所示，大轮半径为小轮半径的2倍，A、C分别为两轮边缘上的点，B到圆心的距离为大圆半径的一半，由上述结论可知，A、B具在相同的角速度， A、C具有相同的线速度，=wr. A、B线速度之比为2:1 , A、C角速度之比为1:2(2 )向心力不是和重力、弹力、摩擦力相并列的一种力，是根据力的作用

33、效果命名的指向圆心的合外力，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。【例题精析】例1如图4-28 所示一圆盘可绕一通过圆盘中心0且垂直于盘面的竖直轴转动。 在圆盘上放置一木块，木块随圆盘一起做匀速转动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 摩擦力总是阻碍物体的运动，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反。解析：相对地面来说，木块是做匀速圆周运动的， 必定受到其它物体

34、作用于它的沿圆周半径 指向圆心的合外力作用， 且此合外力充当向心力， 现在水平方向木块只可能受到圆盘作用于 它的摩擦力，所以选项 B是正确的，其余错误。木块随盘一起做匀速圆周运动，假如摩擦力突然消失， 对地来说，木块由于惯性将沿圆周的切线方向飞出，而对盘来说木块是沿半径向外运动，即木块相对于圆盘有向外运动的趋势，圆盘作用于木块的摩擦力的方向是沿盘半径向里的。故A不对力不是运动的原因，力的方向也不一定与物体的运动方向一致，但力的方向与加速度方向总是相同的。木块随盘转动的加速度方向指圆心，而不是沿切线方向，故C不对。摩擦力总是阻碍物体运动”这句话本身就不正确。正确的说法是摩擦力的方向与相互接触的物

35、体间的相对运动或相对运动趋势的方向相反。木块有相对盘向外运动的趋势，因此它受的摩擦力是沿半径方向向里的。故D不对。本题重点考查学生是否理解物理概念和物理规律的确切含义，能否鉴别关于概念、规律、条件的似乎是而非的说法。要求学生处理实际问题时，要用科学的物理眼光分析问题， 在实践 中理解物理知识。思考拓宽：如图4-29所示，水平转台上放着 A、B、C三物块，质量分别为 2m、m、m ,离转轴距离分别为 R、R、2R，与转台动摩擦因数相同，转台旋转时，其最大静摩擦力等于滑动摩擦力，下列说法正确的是A .若三物体均未滑动，则 C物向心加速度最大B.若三物体均未滑动，则 B物受到的摩擦力最大C .转速增

36、加，A比E先滑动D .转速增加，C物先滑动答案：A.D例2如图4-30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，可以忽略不计，筒的两端是封闭的，两筒之间成真空。两筒以相同的速度 3绕其中轴线（图中垂直于纸面）做匀速转动。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和的微粒，从s处射出时的初速度的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、 都不变，而3取某一合适的值，则A 有可能使微粒落在筒上的位置都在a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

37、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只要时间足够长，N筒上将到处都落有微粒解析 若共轴的M和N不转动，从筒 M的缝s射出的粒子就应该落在 a处，若两筒以相同 的速度3绕其中心轴做匀速转动， 遇从s缝射出的微粒落在 N筒上时对于a就应偏转了一定的角度。设、，速率为的微粒落在N筒上的位置转过的角度应为同样，速率为 的微粒落在N筒上的位置转过的角度两种微粒偏转角度的差值为欲使微粒落在N筒上同一条与s逢平行的窄条上，则需（n=1,2,3）若两种微粒都落在 N上正对s缝的a穿条，则应且应满足 > 条件。3合适的取值范围为：若两种微粒落在N筒上某两处平行的窄条上，则

38、应满足 0*2用E么3合适的取值为：综上所述，选取项(A)( B)( C)正确。【能力提升】I知识与技能1.关于匀速圆周运动下列说法正确的是A 匀速圆周运动属于变速曲线运动B.匀速圆周运动的加速度是用来描述线速度方向改变快慢的物理量C 对于给定的匀速圆周运动、角速度、周期、转速是不变量D .匀速圆周运动的向心加速度和向心力始终指向圆心，所以两者的方向是不变的2 .某质点做匀速圆周运动，圆周半径为r，周期为T,若保持向心加速度的大小不变化,当圆周半径为4r时，运动周期为A 4T B. 2T C.D. 12T3 某质以恒定速率沿圆弧从A点运动到B点，其速度方向改变了0 (弧度)，AB的弧长为s,质

39、点所受到的合外力为F,根据上述描述，可求出A质点期做圆周运动的半径B.质点做圆周运动的周期C 质点做圆周运动的线速度的大小D.质点做圆周运动的动能Ek4 由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和 距离海面的高度均不变，以下说法正确的是A .飞机做的是匀速直线运动B .飞机上的乘客对座椅压力略大于地球对乘客的引力C .飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客和引力D .飞机上的乘客对座椅的压力为零5 .一个半径R的纸质圆筒，绕其中心轴匀速转动，角速度为3, 粒子弹沿AO方向打进纸筒，从纸筒上的B点穿出，如图4-31所示，从子弹打入纸筒的过程中，纸筒未转够一周，

40、若AB弧所对的圆心角为B,则子弹的速度大小u应是A. wRB. 3 R/ 0C. 2R w / 0 D . 2R w/ ( n- 0)n能力与素质6 .飞机以350km/h 的速度在地球表面附近飞行，下列哪种情况飞机上的乘客可在较长时间内看见太阳不动的停在空中？(已知地球半径R=6400km,si n78°=0.978 )A .在北纬78。由东向西飞行B.在北纬78。由西向东飞行C .在北纬12。由东向西飞行D .在北纬12。由西向东飞行7 .如图4-32光滑的水平面上钉有两枚铁钉A和B相距0.1m，长1m的柔软细绳拴在 A上，另一端系一质量为 0.5kg的小球，小球的初始位置在 A

41、B连线上A的一侧，把细线拉 紧，给小球以2m/s的垂直细线方向的水平速度使它做圆周运动。由于钉子B的存在，使线慢慢地缠在A、B上。(1 ).如果细线不会断裂，从小球开始运动到细线完全缠在A、B上需要多长时间？(2 ).如果细线的抗断拉力为7N，从开始运动到细线断裂需经历多长时间？8 .一根长为L的均匀细杆，可以绕通过其一端的水平轴O在竖直面内转动， 杆最初在水平位置上，杆上距 O点L处放一小物体 m (可视为质点)，杆与小物体最初处于静止状态， 如图4-33所示，如 杆忽然以角速度 w绕O轴匀速转动，问 w取什么值时杆 OA与小物体可再次相遇?9 有一水平放置的圆盘， 上面放一劲度系数为 k的

42、弹簧，弹簧一端固定于轴 0上，另一端 拴一根质量为 m的物体A，物体与盘面间最大静摩擦力为 ，弹簧未发生形变，长度为 R0， 如图4-34所示，问：(1 ) 盘的转速nO多大时，物体 A开始滑动？(2 ).当转速达到 2n0时，弹簧的伸长量是多少？10 如图4-35所示，汽车总质量为1.5 XI04kg ,以不变的速率先后驶过凹型路面和凸型路面。路面圆弧半径均为15 m ,如果路面的最大压力不得超过2.0 X 105N ,汽车的最大速率为多少？汽车以此最大速率运行，则驶过此路面的最小压力为多少？专题五竖直平面内的圆周运动【考点透析】一、本专题考点：圆周运动及牛顿第二定律的应用。二、理解和掌握的

43、内容1 竖直面内的匀速率圆周运动：物体所受合外力大小恒定，方向总指向圆心，充当其做圆周运 动的向心力；满足匀速圆周运动的基本规律 2 竖直面内的变速率圆周运动：具有周期性，速率、角速度、向心加速度及向心力随时间变化。要会根据牛顿第二定律列最高点及最低点的动力学方程，会根据能量的观点确定质点的不同位置的状态关系3 .难点释疑：竖直面内的圆周运动中物体的临界状态分析：(1 )细线模型：如图 4-36 (甲)，在长为 L的轻线下挂一质量为 m的小球，绕定点 O 在竖直平面内转动，通过最高点时，其速度至少多大？设小球在最高点的速度为，受到细线对它的竖直向下的拉力T,受到向下的重力 mg，由牛顿第二定律

44、可得：mg=m -mg 0即小球在圆轨道最高点的速度至少应为与此相类似的情况还有小球沿竖直平面内的光滑圆轨道的内缘运动，飞行员在竖直平面内作圆运动的物技表演，杂技水流星”。（2 ）细杆模型：如图4-37 （甲）在一长为L的细杆的一端拴一质量为 m的小球，绕杆的另一端在竖直平面内作圆周运动。小球能到达轨道最高点的最小速度为多大？细线对小球只能有拉力作用，而细杆对小球不但可以有拉力作用，还可以有支持力作用，在圆轨道的最高点，当细杆对小球竖直方向的支持力大小等于小球重力的大小时，小球受到的合力为零，则小球的线速度为零，即小球在圆轨道最高点的最小值为零。汽车过凸形桥、小球在竖直平面内的光滑圆管内运动等

45、都属于这种情况。【例题精析】例1如图4-38所示，在电机距轴0为r处固定一质量为 m的铁块。电机启动后，铁块以角速度3绕轴0匀速转动，则电机对地面的最大压力和最小压力之差为解析：设铁块在最高点和最低点时，电机对其作用力分别为T1、T2，且都指向轴心，根据牛顿第二定律有：在最高点：mg+T仁m 2r在最低点：T2- mg= mo 2r电机对地面的最大压力和最小压力分别出现在铁块m位于最低点和最高点时，且压力差的大小为： N=T2+T1由式可解得： N=2no 2r思考拓宽：在（1 ）若m在最高点时突然与电机脱离，它将如何运动？（2 ）当角速度3为何值时铁块在最高点与电机恰好无作用力？（3）本题也

46、可认为是一电动打夯机的原理示意图。若电机的质量为M,则o多大时，电机可以 跳”起来？此情总下，对地面的最大压力是多少？例2 .如图4-39所示，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相同的小球（可视为质点）。A球的质量为ml , B球的质量显m2，它们沿环形圆管顺时针运动，经过最低点时的速度都为设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ml、m2、R与应满足的关系式是解析：A球在最低及B球在最高点的受力如图 4 46所示，设管对 A、B两球的作用力为NA、NB （设向下为正）则有：对 A

47、 : NA-m1g=m1且NA的方向必向上，由牛顿第三定律 A球对管的压力向下， 为使A、B两球对管的压力的合力为零，所以 B对管的压力方向必向上，管对B球的压力必向下。对 B： NB+m2g=m2其中 为B球在最高点的速度，由机械能守恒定律：m2 = m2 +2m2gR依题意：NA=NB，则有A、B对圆管的合力为0,整理得，ml、m2,R及 应满足关系式：（m1-m2）+（m1+5m2）g=0这是一道圆周运动与机械能守恒定律的综合题目，也是一道情景新颖的讨论题，要求能正确地对A、B进行受力分析，判断出 A、B受到圆管对它的作用力的方向，列出正确的方程 式，问题便会迎刃而解。思考拓宽：讨论（1

48、 ）在满足题意的前提下，须满足的条件是讨论（2）如果在B球运动到最高点时，B刚好与管无相互作用，其它条件不变，设管的质量为M，则此时圆管对地面的压力为提示：（1 ）由题中分析解方程得NB=m2（ -5g），NB方向向下，NB>0。可解得 >（2 ）如B在最高点对管无作用力，即NB=0，则可解得 0=。此时A在最低点对管的压力大小等于NA=m1g.由平衡条件及牛顿第三定律可得，管对地面的压力N=Mg+6m1g【能力提升】I知识与技能1 .如图4-40所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，

49、则杆对球的作用力可能是A . a处为拉力，b处为拉力B. a处为拉力，b处为推力C. a处为推力，b处为拉力D. a处为推力，b处为推力2 .质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg ,此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力做的功为A. mgR B. mgR C. mgR D. mgR3 .一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如4-41所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段就是A . a处 B . b处 C . c处 D . d处4.轻

50、杆一端固定在光滑水平轴 0上，另一端固定一质量为 m的小球，如图4-42所示， 给小球一初速度，使其在竖直平面内做圆周运动，且刚好能通过最高点P,下列说法正确的是A .小球在最高点对杆的力为零B. 小球在最高点对杆的作用力大小为mgC. 若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力一定增大D. 若增大小球的初速度，则在最高点时球对杆的力可能增大5 .如图4-43所示，质量为m的小球，用长为 的线悬挂在0点，在0点正下方/2处有 一光滑的钉子 0,，把小球拉到与 0,在同一水平线的位置，摆线被钉子拦住，将小球从静 止释放，当第一次通过最低点P时A .小球速率突然减小B.小球角速度突然减小C .小球

51、的向心加速度突然减小D 摆线上的张力突然减小n能力与素质6 .如图4-44所示，质量为m的小球在竖直两面内的圆形轨道的内侧运动，经过最高点不脱离轨道的临界速度值是 ，当小球以2的速度经过最高点时，对轨道的压力值是A. 0 B. mg C. 3mg D. 5mg7 .如图4-45所示，一长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为M, B球质量为m,且M> m，过杆的中点有水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直面内转动，当杆转动到竖直位置时，角速度为 ，A正好位于上端，B正好位于下端，则沿竖直方向，杆作用于固定 轴的力的方向一定向上的条件是，如图4-46所示，（1 ）如果当它摆动到 B点时突然施加

52、一竖直向上的、大小为 E=mg/q 的匀强电场，则此时线的拉力-8 质量为m，电量为+q的小球用一绝缘细线悬于 0点，开始时它在 A、B之间来回摆动，OA、OB与竖直方向的夹角均为 ，（2）如果这一电 场是在小球从A点摆到最低点C时突然加上去的，则当小球运动到 B点时线的拉力9.飞行员从俯冲状态往上拉时，会发生黑视，第，一次是因为血压降低，导致视网膜缺血，问（1）血压为什么会降低？ （ 2）血压在人体循环中所起的作用是什么？ （3 ）为了使飞行员适应这种情况，要在如图4-47的仪器中对飞行员进行训练，飞行员坐在一个垂直平面做匀速圆周运动的舱内，要使飞行员受到的加速度a=6g，则转速需为多少？1

53、0 .如图4-48所示，小球A用不可伸长的轻绳悬于 O点，在O点的正下方有一固定的钉 子，OB=y。初始时，小球 A与O同水平面无初速释放，绳长为，为使球能绕B点做圆周运动，求y的取值范围。专题六 万有引力定律天体运动【考点透析】一、本专题考点：本专题为II类要求。二、理解和掌握的内容1.万有引力定律：(1)万有引力定律的内容和公式：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力的大小，跟它们的质量和乘积成正比，跟它们距离平方成反比，公式：F=G 其中万有引力恒量 G=6.67 x10-11Nm2/kg2(2 )适用条件：适用于质点间的相互作用。当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物

54、体可视为质点。均匀的球体可视为质点，r为两球心之间的距离。2 .万有引力定律在天体运动研究中的应用：(1 )基本方法：把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。G =m =m 3 2R=m m应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。(2 )天体质量M、密度p的估算：测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T,由G=得M=为天体的半径。当卫星沿天体表面绕天体运行时，R=R0，则p =3 .重力和万有引力重力是地面附近的物体受到地球的万有引力面产生的。物体的重力和地球对该物体的万有引力差别很小，一般可认为二者大小相等。即mg0=G ,式中g0为地球表面附近的加速度，R0为地球的半径。所以在求第一宇宙速度时，可以用m =G ，也可以用 m =mg0.【例题精析】例1在天体运动中，将两颗彼此距离较近的星体称为双星，已知该两星体质量分别为M1、M2，它们之间距离为 L,求各自运动半径及角速度?解析：双星体间彼此距离较近， 存在着万有引力且距离不变，那么这两颗星体一定绕着两星连线上某一点(两星体质心位置)做匀速圆周运动，设该点为0,则M10M2应始终在同一直线上，M1与M2的角速度3应相等，设M1到0点距离为R, M2到0点距离为L-R有：F 引=GM1M2/L2F 引=M1 3 2?R=M2 3 2( L-R )由式得R= L由于式，=M3 2R ，以代