抛体运动和圆周运动市公开课金奖市赛课一等奖课件

第3讲抛体运动与圆周运动第1页【考纲资讯】运动合成和分解Ⅰ平抛运动Ⅱ圆周运动线速度角速度向心加速度Ⅰ匀速圆周运动向心力Ⅱ

第2页【考情快报】1.单独考查曲线运动知识点时，题型普通为选择题；将曲线运动与功和能、电场与磁场综合考查时题型普通为计算题。2.预计高考对该讲考查主要是：(1)考查运动合成与分解问题；(2)考查平抛运动与实际生活综合；(3)考查圆周运动与其它知识点综合问题。第3页【体系构建】第4页【关键自查】一、曲线运动1.合运动与分运动之间三个关系关系说明等时性分运动与合运动运动时间_____独立性一个物体同时参加几个分运动，各运动_________等效性各个分运动叠加效果与合运动_________相等独立进行效果相同第5页2.物体做曲线运动条件合外力与速度方向不在同一条直线上，物体将做曲线运动，有以下两种情况：(1)若合外力为恒力，物体将做_______________；(2)若合外力为变力，物体将做_______________。匀变速曲线运动变加速曲线运动第6页二、平抛运动1.平抛运动两个关系(1)位移关系{(2)速度关系{第7页2.平抛(类平抛)运动两个推论(1)做平抛(类平抛)运动物体任意时刻速度反向延长线一定经过此时水平位移_____，即如图甲所表示。中点第8页(2)如图乙，设做平抛(类平抛)运动物体在任意时刻、任意位置处瞬时速度与水平方向夹角为θ，位移与水平方向夹角为φ，则有tanθ=_______。2tanφ第9页三、竖直平面圆周运动两种问题比较

最高点无支撑最高点有支撑实例水流星、翻滚过山车车过拱桥、球过管道

图示第10页重力G和向下弹力F弹重力G和弹力F弹(向上或向下)

最高点无支撑最高点有支撑最高点受力表示式mg+F弹=mg±F弹=恰好过最高点v=v=__0第11页【热点考向1】运动合成与分解【典题训练1】(·潍坊二模)(多项选择)如图所表示，图甲表示某物体在水平方向上分速度vx-t图象，图乙表示该物体在竖直方向上分速度vy-t图象(要求向上为正方向)。则()第12页A.物体运动轨迹是抛物线B.物体做匀变速运动C.t=8s时物体速度大小是5m/sD.物体处于失重状态【解题指导】解答本题时应注意以下两点：(1)明确物体在水平方向和竖直方向上运动性质。(2)依据分运动性质确定合运动性质。第13页【解析】选A、B、C。由图象可知物体在水平方向上做匀速直线运动，竖直方向上做初速度为零匀加速直线运动，故物体做匀变速曲线运动，其运动轨迹是抛物线，选项A、B正确；t=8s时，vx=3m/s，vy=4m/s，选项C正确；因为物体加速度竖直向上，故物体处于超重状态，选项D错误。第14页【典题训练2】(·江苏高考)(多项选择)如图所表示，相距l两小球A、B位于同一高度h(l、h均为定值)。将A向B水平抛出同时，B自由下落。A、B与地面碰撞前后，水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反。不计空气阻力及小球与地面碰撞时间，则()

第15页A.A、B在第一次落地前能否相碰，取决于A初速度B.A、B在第一次落地前若不碰，今后就不会相碰C.A、B不可能运动到最高处相碰D.A、B一定能相碰【解题指导】解答本题时可按以下思绪分析：第16页【解析】选A、D。A、B两个小球在竖直方向上均做自由落体运动，两球落地之后在竖直方向上均做竖直上抛运动，在同一时刻一直处于同一高度上，A球在水平方向上一直做匀速直线运动，所以A、B两个小球一定能够相碰，D正确，B和C错误，只要A球初速度足够大就能够在第一次落地之前相碰，A正确，答案选A、D。

第17页【拓展提升】【考题透视】运动合成和分解类问题是近几年高考热点问题，分析近几年高考题，命题规律主要有以下几点：(1)以选择题形式考查，普通考查对合运动和分运动定性判断。(2)偶然考查对速度、位移和加速度简单计算。第18页【借题发挥】处理运动合成和分解普通思绪(1)明确合运动或分运动运动性质。(2)明确是在哪两个方向上合成或分解。(3)找出各个方向上已知物理量(速度、位移、加速度)。(4)利用力与速度关系或矢量运算法则进行分析求解。

第19页【创新预测】1.在无风情况下，跳伞运动员从水平飞行飞机上跳伞，下落过程中受到空气阻力，以下描绘下落速度水平分量大小vx、竖直分量大小vy与时间t图象，可能正确是()第20页【解析】选B。跳伞运动员下落过程中受到空气阻力并非为恒力，与速度相关，且速度越大受到阻力越大，知道速度与所受阻力规律是处理本题关键。竖直方向运动员受重力和空气阻力，速度逐步增大，阻力逐步增大，协力逐步减小，加速度逐步减小，水平方向只受阻力，速度逐步减小，阻力逐步减小，加速度逐步减小。在v-t图象中图线斜率表示加速度，故A、C、D错误，B正确。第21页2.(·苏锡常镇二模)如图所表示，两次渡河时船对水速度大小和方向都不变，已知第一次实际航程为A至B，位移为s1,实际航速为v1,所用时间为t1。因为水速增大，第二次实际航程为A至C，位移为s2，实际航速为v2，所用时间为t2，则()

A.t2＞t1 B.t2＞t1C.t2=t1 D.t2=t1

第22页【解析】选D。因为两次渡河船垂直于河岸方向分速度不变，所以水速增大时，渡河时间不变，A、B项错误；因为时间不变，所以故D项正确。第23页【热点考向2】平抛(类平抛)运动基本规律

【典题训练3】(·衡水二模)如图所表示为一真空示波管，电子从灯丝K发出(初速度不计)，经灯丝与A板间加速电压U1加速，从A板中心孔沿中心线KO射出，然后进入两块平行金属板M、N形成偏转电场中(偏转电场可视为匀强电场)，电子进入M、N间电场时速度与电场方向垂直，电子经过电场后打在荧光屏上P点。已知M、N两板间电压为U2，两板间距离为d，板长为L1，板右端到荧光屏距离为L2，电子质量为m，电荷量为e。求：第24页(1)电子穿过A板时速度大小；(2)电子从偏转电场射出时侧移量；(3)P点到O点距离。第25页【解析】(1)设电子经电压U1加速后速度为v0，由动能定理得eU1=解得(2)电子以速度v0进入偏转电场后，垂直于电场方向做匀速直线运动，沿电场方向做初速度为零匀加速直线运动。设电子在偏转电场运动时间为t1，电子加速度为a，离开偏转电场时相对于原运动方向侧移量为y1，由牛顿第二定律和运动学公式得第26页解得水平方向：竖直方向：解得(3)设电子离开偏转电场时沿电场方向速度为vy，依据运动学公式得第27页电子离开偏转电场后做匀速直线运动，设电子离开偏转电场后打在荧光屏上所用时间为t2，电子打到荧光屏上侧移量为y2，如图所表示第28页水平方向：竖直方向：解得P到O点距离为答案：(1)

(2)

(3)第29页【拓展提升】【考题透视】该知识为每年高考重点，分析近几年考题，命题规律有以下几点：(1)平抛(类平抛)运动常结合圆周运动知识进行考查。(2)类平抛运动常以带电粒子在电场中运动形式考查。(3)在综合题目中常结合功效关系进行考查。第30页【借题发挥】类平抛运动求解方法1.常规求解方法将类平抛运动分解为沿初速度方向匀速直线运动和垂直于初速度方向初速度为零匀加速直线运动，利用直线运动规律进行求解。2.特殊分解方法对于有些问题，能够过抛出点建立适当直角坐标系，将加速度、初速度沿坐标轴分解，然后分别在x、y轴方向上列方程求解。第31页【创新预测】1.如图所表示，从倾角为α足够长斜面顶端，先后以不一样初速度水平向右抛出相同两只小球，以下说法正确是()A．两小球落到斜面上历时相同B．两小球落到斜面上位置相同C．两小球落到斜面上时速度大小相同D．两小球落到斜面上时速度方向相同第32页【解析】选D。小球做平抛运动，由两分运动特点知得因v0不一样，则t不一样，由vy=gt、可知，vy、v及h不一样，故A、B、C均错误，而速度与水平方向夹角θ正切知θ为定值，故D正确。第33页2.真空中某装置如图所表示，其中平行金属板A、B之间有加速电场，C、D之间有偏转电场，M为荧光屏。今有质子、氘核和α粒子均由A板从静止开始被加速电场加速后垂直于电场方向进入偏转电场，最终打在荧光屏上。已知质子、氘核和α粒子质量之比为1∶2∶4，电荷量之比为1∶1∶2，则以下判断中正确是()第34页A．三种粒子从B板运动到荧光屏经历时间相同B．三种粒子打到荧光屏上位置相同C．偏转电场电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶2D．偏转电场电场力对三种粒子做功之比为1∶2∶4第35页【解析】选B。粒子加速过程从B至M用时得所以选项A错误。偏转位移，所以三种粒子打到荧光屏上位置相同，选项B正确。因W＝qEy，得W1∶W2∶W3＝q1∶q2∶q3＝1∶1∶2，选项C、D错误。第36页【热点考向3】圆周运动综合利用

【典题训练4】(·海南高考)如图，在竖直平面内有一固定光滑轨道，其中AB是长为R水平直轨道，BCD是圆心为O、半径为R圆弧轨道，两轨道相切于B点。在外力作用下，一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动，抵达B点时撤除外力。已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C，重力加速度大小为g。求：(1)小球在AB段运动加速度大小；(2)小球从D点运动到A点所用时间。第37页【解题指导】“刚好能沿圆轨道经过最高点”物理含义是到最高点C时轨道对小球压力为零。结合牛顿运动定律和机械能守恒定律可迎刃而解。【解析】(1)小球在BCD段运动时，受到重力mg、轨道压力FN作用，如图所表示，依据题意，FN≥0，且小球在最高点C所受压力为零，则FNC=0①第38页设小球在C点速度为vC，依据牛顿第二定律得：mg=②设在B点速度为vB,小球从B点运动到C点，由机械能守恒定律得：③小球在AB段做初速度为零匀加速直线运动，设加速度为a，则：④由②③④式得：⑤第39页(2)设小球在D点速度为vD，下落到A点速度为v，由机械能守恒定律得：⑥⑦设由D点运动到A点时间为t，由运动学公式得：v=vD+gt⑧由④⑤⑥⑦⑧式得：答案：(1)(2)第40页【拓展提升】【考题透视】该知识为每年高考重点和热点，近几年高考命题规律主要有以下几点：(1)常结合平抛运动知识和功效关系进行综合考查。(2)常结合电磁场知识以带电粒子在磁场中运动形式进行考查，这类问题综合性较强。第41页【借题发挥】处理圆周运动力学问题普通步骤(1)首先要明确研究对象；(2)对其受力分析明确向心力起源；(3)确定其运动轨道所在平面、圆心位置以及半径；(4)将牛顿第二定律应用于圆周运动，得到圆周运动中动力学方程，有以下各种情况，解题时应依据已知条件进行选择。

第42页【创新预测】如图所表示，AB段为二分之一径R=0.2m光滑圆形轨道，EF为一倾角为θ=30°光滑斜面,斜面上有一质量为0.1kg薄木板CD,木板下端D离斜面底端距离为15m,开始时木板被锁定。一质量也为0.1kg物块从A点由静止开始下滑,经过B点后被水平抛出,经过一段时间后恰好以平行于薄木板方向滑上木板,在物块滑上木板同时木板解除锁定。已知物块与薄木板间动摩擦因数为取求：第43页(1)物块抵达B点时对圆形轨道压力大小；(2)物块做平抛运动时间；(3)若下滑过程中某时刻物块和木板抵达共同速度,则这个速度为多大?第44页【解析】(1)物块由A到B由动能定理得：解得：在B点由牛顿第二定律得：解得：由牛顿第三定律可知物块对轨道压力为3N。(2)设物块抵达斜面竖直速度为vy，则：vy=gt解得：第45页(3)物块在E点速度：对物块：v′=v+a1t对木板：v′=a2ta2=g(sinθ+μcosθ)=7.5m/s2解得：答案：(1)3N (2) (3)第46页曲线运动综合问题规范求解曲线运动综合题往往包括圆周运动、平抛运动等多个运动过程，常结合功效关系进行求解，解答时可从以下两点进行突破：1.分析临界点对于物体在临界点相关多个物理量，需要区分哪些物理量能够突变，哪些物理量不能突变，而不能突变物理量(普通指线速度)往往是处理问题突破口。第47页2.分析每个运动过程运动性质对于物体参加多个运动过程，要仔细分析每个运动过程做何种运动：(1)若为圆周运动，应明确是水平面匀速圆周运动，还是竖直平面变速圆周运动，机械能是否守恒。(2)若为抛体运动，应明确是平抛运动，还是类平抛运动，垂直于初速度方向力是由哪个力、哪个力分力或哪几个力提供。第48页【典题例证】【典例】(·无锡二模)(13分)如图所表示，ABC和DEF是两条在同一竖直平面内光滑轨道，其中ABC末端水平，DEF是半径为r＝0.4m半圆形轨道，其直径DF沿竖直方向，C、D可看做重合，现有一可视为质点小球从轨道ABC上距C点高为H地方由静止释放。第49页(1)若要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H最少要有多高？(2)若小球静止释放处离C点高度h小于(1)中H最小值，小球可击中与圆心等高E点，求此h值(取g=10m/s2)。第50页【解题关键】(1)“竖直”“光滑”说明物体在整个过程中机械能守恒。小球沿ABC轨道下滑，高度H决定小球在D点速度。(2)小球在DEF轨道中运动性质与小球在D点速度相关：当小球在D点速度大于临界值时，小球将沿轨道做圆周运动；当小球在D点速度小于临界值时，小球将做平抛运动。【解题思绪】(1)在ABC段过程中，由机械能守恒定律列方程，建立小球下落高度H与抵达D点时速度v关系。(2)明确小球能沿轨道DEF运动条件，列动力学方程。第51页【规范解答】(1)设小球抵达C点时速度大小为v，依据机械能守恒定律得：(2分)小球能在竖直平面内做圆周运动，在圆周最高点必须满足(2分)联立以上两式并代入数据解得：H≥0.2m(1分)即要使小球经C处水平进入轨道DEF且能沿轨道运动，H最小高度为0.2m。(1分)第52页(2)若h<H，小球过C点后做平抛运动，设球经C点时速度大小为vx,则有：r=(2分)r=vxt(2分)依据机械能守恒定律得：mgh= (2分)联立以上三式并代入数据解得：h=0.1m(1分)答案：(1)0.2m (2)0.1m第53页【拓展训练】1.(·浙江高考)(多项选择)由光滑细管组成轨道如图所表示，其中AB段和BC段是半径为R四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m小球，从距离水平地面高为H管口D处静止释放，最终能够从A端水平抛出落到地面上。以下说法正确是()第54页A.小球落到地面时相对于A点水平位移值为B.小球落到地面时相对于A点水平位移值为C.小球能从细管A端水平抛出条件是H>2RD.小球能从细管A端水平抛出最小高度Hmin=第55页【解题指导】用动能定理(或机械能守恒定律)求出小球运动到A点速度大小，再依据平抛运动规律求解水平位移值；因为小球在光滑细管内运动时能够受管支持力，所以能从A端水平抛出条件是小球抵达A点速率大小必须大于零，若等于零小球刚好静止在管口不能抛出去。第56页【解析】选B、C。设小球运动到A点速度为vA，依据动能定理，有=mg(H-2R)，得vA=小球做平抛运动，有x=vAt,2R=所以水平位移x=选项B正确、A错误；能从A端水平抛出条件是小球抵达A点速率vA=>0，即H>2R，选项C正确、D错误。第57页2.在竖直平面内，由光滑斜面和光滑半圆形轨道分别与粗糙水平面相切连接而成轨道如图所表示，半圆形轨道半径为R=0.4m，质量为m=0.8kg可视为质点小物块从斜面上距水平面高为h处A点由静止开始下滑，物块经过轨道连接处B、C点时，无机械能损失。运动到圆轨道最低点C处时对轨道压力为FN=40N，水平轨道BC长L=0.9m，物块与水平面间动摩擦因数为μ=0.5，g取10m/s2。求:第58页(1)A点距水平面高度h；(2)小物块第一次由B点到C点运动时间；(3)小物块能否经过圆形轨道最高点D。第59页【解析】(1)物块经过圆形轨道最低点C时，由牛顿第二定律得：FN′-mg=由牛顿第三定律得：F′N=FN=40N,对A到C过程由动能定理得mgh-μmgL=解得：h=1.25m(2)物块从A点运动到B点过程中，由动能定理得：mgh=物块从B至C做匀减速直线运动由速度公式得：vC=vB-μgt,解得：t=0.2s第60页(3)若物块能从C点运动到D点，由动能定理得：-mg·2R=解得：vD=0物块经过圆形轨道最高点最小速度为vD1，由牛顿第二定律得：mg=解得：vD1=2m/s因为vD<vD1，可知物块不能经过圆形轨道最高点答案：(1)1.25m(2)0.2s(3)不能第61页1.(·无锡一模)在杂技演出中，猴子沿竖直杆向上做初速度为零、加速度为a匀加速运动，同时人顶着直杆以速度v0水平匀速移动，经过时间t,猴子沿杆向上移动高度为h，人顶杆沿水平地面移动距离为x，如图所表示。关于猴子运动情况，以下说法中正确是()第62页A.相对地面运动轨迹为直线B.相对地面做变加速曲线运动C.t时刻猴子对地速度大小为v0+atD.t时间内猴子对地位移大小为【解析】选D。猴子在水平方向做匀速直线运动，在竖直方向做匀加速直线运动，所以对地运动轨迹为抛物线，相对地面做匀加速曲线运动，A、B项错误；猴子对地位移等于D项正确；t时刻猴子对地速度大小为C项错误。第63页2.(·新课标全国卷)(多项选择)如图,x轴在水平地面内,y轴沿竖直方向。图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出三个小球a、b和c运动轨迹,其中b和c是从同一点抛出。不计空气阻力,则()A.a飞行时间比b长B.b和c飞行时间相同C.a水平速度比b小D.b初速度比c大第64页【解析】选B、D。三个小球a、b和c水平抛出以后都做平抛运动，依据平抛运动规律可得：x=v0t，所以由yb=yc>ya，得tb=tc>ta，选项A错误，B正确；又依据因为yb>ya，xb<xa，yb=yc,xb＞xc,故va>vb，vb>vc,选项C错误，D正确。第65页3.(·镇江一模)从某高度水平抛出一小球，经过t时间抵达地面时，速度方向与水平方向夹角为θ，不计空气阻力，重力加速度为g，以下结论中正确是()A.小球初速度为gttanθB.若小球初速度增大，则平抛运动时间变长C.小球着地速度大小为D.小球在t时间内位移方向与水平方向夹角也为θ第66页【解析】选C。如图所表示，小球初速度为v0=gtcotθ，落地时速度选