高考物理二轮复习专题三力与曲线运动教学案.doc
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1、1 / 23【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习专题三力与曲线运动精选高考物理二轮复习专题三力与曲线运动教学案教学案考情分析201520162017力与曲线运动T14(2):圆周运动T7:曲线运动的条件判断T2:斜抛运动T2:平抛运动T5:圆周运动和功的问题万有引力与航天T3:天体运动T7:天体运动T13(3):万有引力定律的应用T6:天体运动命题解读本专题考点分为两大板块,一个是曲线运动,包括运动的合成与分解、两大曲线运动(平抛运动和圆周运动),另一个是万有引力定律及应用,皆属于高频考点。从三年命题情况看,命题特点为:(1)注重基础知识。如以天体运动、航天技术相关内容出题、以
2、对抛体运动的分析等出题,考查学生的理解能力。难度较小。(2)注重方法与综合。如以万有引力定律与电学知识综合、从力的角度分析带电粒子的曲线运动、抛体运动与圆周运动综合等考查学生的推理能力、分析综合能力。难度属于中等。整体难度中等,命题指数,复习目标是达 B 必会。1.(2017江苏省南通中学摸底)如图 1 所示,绳子的一端固定在 O点,另一端拴一重物在光滑水平面上做匀速圆周运动,下列说法正2 / 23确的是( )图 1A.转速相同时,绳短的容易断B.周期相同时,绳短的容易断C.线速度大小相等时,绳短的容易断D.线速度大小相等时,绳长的容易断解析 转速相同时,根据 Fm2rmr(2n)2 可知,绳
3、越长,所需的向心力越大,则绳越容易断,故 A 项错误;周期相同时,则角速度相同,根据 Fmr2 知,绳越长,所需的向心力越大,则越容易断,故 B 项错误;线速度相等,根据 Fm 知,绳越短,向心力越大,则绳越短越容易断,故 C 项正确,D 项错误。答案 C2.(2017市县、市县联考)如图 2 所示的实验装置中,小球 A、B 完全相同。用小锤轻击弹性金属片,A 球沿水平方向抛出,同时 B 球被松开,自由下落,实验中两球同时落地。图 2中虚线 1、2 代表离地高度不同的两个水平面,下列说法正确的是( )图 2A.A 球从面 1 到面 2 的速度变化等于 B 球从面 1 到面 2 的速度变化B.A
4、 球从面 1 到面 2 的速度变化等于 B 球从面 1 到面 2 的速率变化C.A 球从面 1 到面 2 的速度变化大于 B 球从面 1 到面 2 的速率变化D.A 球从面 1 到面 2 的动能变化大于 B 球从面 1 到面 2 的动能变化解析 球 A 做平抛运动,竖直方向为自由落体运动,故 A 球从面 13 / 23到面 2 的速度变化等于 B 球从面 1 到面 2 的速度变化,选项 A 正确,B、C 错误;由动能定理知,A 球从面 1 到面 2 的动能变化等于 B 球从面 1 到面 2 的动能变化,选项 D 错误。答案 A3.(多选)(2016江苏单科)如图 3 所示,两质量相等的卫星 A
5、、B 绕地球做匀速圆周运动,用 R、T、Ek、S 分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列说法中正确的有( )图 3A.TATB B.EkAEkBC.SASB D.,T),T)解析 已知不同高度处的卫星绕地球做圆周运动,RARB。根据k 知,TATB,选项 A、D 正确;由 Gm 知,运动速率 v,由RARB,得 vAvB,则 EkAEkB,选项 B 错误;根据开普勒第二定律知,同一卫星绕地球做圆周运动,与地心连线在单位时间内扫过的面积相等,对于不同卫星,SA 不一定等于 SB,选项 C 错误。答案 AD4.(2017南师大附中、淮阴、天一、海门四校联考)如图
6、 4 所示,竖直平面内光滑圆轨道外侧,一小球以某一水平速度 v0 从最高点 A出发沿圆轨道运动,至 B 点时脱离轨道,最终落在水平面上的 C 点,不计空气阻力。下列说法中正确的是( )图 44 / 23A.在 A 点时,小球对圆轨道压力等于其重力B.在 B 点时,小球的加速度方向指向圆心C.A 到 B 过程中,小球水平方向的加速度先增大后减小D.A 到 C 过程中,小球的机械能不守恒解析 在 A 点时,合力提供向心力,mgFNm,则 FNmg,A 项错误;在 B 点时,小球与圆轨道直接接触但无力的作用,此时只受重力作用,加速度大小为 g,方向竖直向下,B 项错误;A 到 B 过程中,小球受重力
7、 mg、弹力 FN 两个力的作用,设弹力与水平方向的夹角为 ,小球水平方向的加速度为 a 水平,则有 FNcos ma 水平,其中 由 90逐渐减小,FN 也逐渐减小到零,则水平方向的加速度 a 水平先增大后减小,C 项正确;A 到 C 的过程中只有重力做功,所以小球的机械能守恒,D 项错误。答案 C运动的合成与分解1.物体做曲线运动的条件及特点(1)条件:F 合与 v 的方向不在同一直线上。(2)特点:F 合恒定:做匀变速曲线运动;F 合不恒定:做非匀变速曲线运动;做曲线运动的物体受的合力总是指向曲线的凹侧。2.解决运动合成和分解的一般思路(1)明确合运动或分运动的运动性质。(2)明确是在哪
8、两个方向上的合成或分解。5 / 23(3)找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。(4)运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解。【例 1】 (2017江苏南通中学期中)一小船在静水中的速度为 3 m/s,它在一条河宽 150 m、水流速度为 4 m/s 的河流中渡河,则该小船( )A.能到达正对岸B.渡河的时间可能少于 50 sC.以最短时间渡河时,它沿水流方向的位移大小为 200 mD.以最短位移渡河时,位移大小为 150 m解析 因为船在静水中的速度小于河水的流速,由平行四边形定则求合速度不可能垂直河岸,小船不可能垂直河岸到达正对岸,故 A项错误;当船在静水中的速度垂直河
9、岸渡河时时间最短,最短时间tmin50 s,故 B 项错误;船以最短时间 50 s 渡河时沿河岸的位移 xvstmin450 m200 m,故 C 项正确;如图所示,由三角形的相似得最短位移为 sd150 m200 m,故 D 项错误。答案 C“三模型、两方案”解决小船渡河问题【变式 1】 (多选)(2017江苏省启东中学月考)在杂技表演中,猴子由静止开始沿竖直杆向上做加速度为 a 的匀加速运动,同时人顶着直杆以速度 v0 水平匀速移动,经过时间 t,猴子沿杆向上移动的高度为 h,人顶杆沿水平地面移动的距离为 x,如图 5 所示。关于猴子的运动情况,下列说法正确的是( )6 / 23图 5A.
10、相对地面的运动轨迹为直线B.相对地面做匀加速曲线运动C.t 时刻猴子对地的速度大小为 v0atD.t 时间内猴子对地的位移大小为x2h2解析 猴子在水平方向上做匀速直线运动,在竖直方向上做初速度为 0 的匀加速直线运动,根据运动的合成,知合速度与合加速度不在同一条直线上,所以猴子运动的轨迹为曲线,故 A 项错误;猴子在水平方向上的加速度为 0,在竖直方向上有恒定的加速度,根据运动的合成知,猴子做曲线运动的加速度不变,做匀变速曲线运动,故 B 项正确;t 时刻猴子在水平方向上的速度为 v0,在竖直方向上的分速度为 at,所以合速度 v(at)2),故 C 项错误;在 t 时间内猴子在水平方向和竖
11、直方向上的位移分别为 x 和 h,根据运动的合成知,合位移 s,故 D 项正确。答案 BD平抛运动的规律及分析方法【例 2】 (多选)(2017江苏省仪征中学初考)乒乓球在我国有广泛的群众基础,并有“国球”的美誉,里约奥运会乒乓球男子单打决赛,马龙战胜卫冕冠军张继科夺得冠军,成为世界上第五个实现大满贯的男子选手。现讨论乒乓球发球问题:已知球台长 L、网高 h,若球在球台边缘 O 点正上方某高度处,以一定的垂直于球网的水平速度发出,如图 6 所示,球恰好在最高点时刚好越过球网。假设乒7 / 23乓球反弹前后水平分速度不变,竖直分速度大小不变、方向相反,且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力。则根据以上信
12、息可以求出(设重力加速度为 g)( )图 6A.球的初速度大小B.发球时的高度C.球从发出到第一次落在球台上的时间D.球从发出到被对方运动员接住的时间解析 球从发出到达 P1 点,做平抛运动,根据运动的对称性知,发球的高度等于 h,根据 hgt2 得,球发出到第一次落到球台的时间t,球的初速度 v0,故 A、B、C 项正确;由于对方运动员接球的位置未知,无法求出球从发出到被对方运动员接住的时间,故D 项错误。答案 ABC【变式 2】 (2017江苏省七校联考)如图 7 所示,将篮球从同一位置斜向上抛出,其中有两次篮球垂直撞在竖直墙上,不计空气阻力,则下列说法正确的是( )图 7A.从抛出到撞墙
13、,第二次球在空中运动的时间较短B.篮球两次撞墙的速度可能相等C.篮球两次抛出时速度的竖直分量可能相等D.抛出时的动能,第一次一定比第二次大8 / 23解析 将篮球的运动反向处理,即为平抛运动,第二次下落的高度较小,所以运动时间较短,故 A 项正确;水平射程相等,由 xv0t知第二次水平分速度较大,即篮球第二次撞墙的速度较大,故 B 项错误;由 vygt 可知,第二次抛出时速度的竖直分量较小,故 C 项错误;根据速度的合成可知,不能确定抛出时的速度大小,动能大小不能确定,故 D 项错误。答案 A圆周运动问题的分析与计算“一、二、三、四”求解圆周运动问题【例 3】 (多选) (2017无锡一模)如
14、图 8 所示,粗糙水平圆盘上,质量相等的 A、B 两物块叠放在一起,随圆盘一起做匀速圆周运动。设物体间最大静摩擦力与滑动摩擦力相等,则下列说法正确的是( )图 8A.B 的向心力是 A 的 2 倍B.盘对 B 的摩擦力是 B 对 A 的摩擦力的 2 倍C.A 有沿半径向外滑动的趋势,B 有沿半径向内滑动的趋势D.增大圆盘转速,发现 A、B 一起相对圆盘滑动,则 A、B 之间的动摩擦因数 A 大于 B 与盘之间的动摩擦因数 B解析 根据 Fnm2r 知,A、B 向心力大小相等,A 项错误;A 的向心力由 B 对 A 的静摩擦力提供,B 的向心力由指向圆心的圆盘对B 的静摩擦力和背离圆心的 A 对
15、 B 的静摩擦力提供,B 项正确;A、B 若要滑动,都是有沿半径向外滑动的趋势,C 项错误;A、B 一9 / 23起相对圆盘滑动,说明 A、B 间未达到最大静摩擦力,而圆盘和 B 之间已经达到最大静摩擦力,D 项正确。答案 BD【变式 3】 (2017江苏省七校联考)两根长度不同的细线下面分别悬挂着小球,细线上端固定在同一点,若两个小球以相同的角速度,绕共同的竖直轴在水平面内做匀速圆周运动,则两个小球在运动过程中的相对位置关系示意图正确的是( )解析 如图所示小球做匀速圆周运动,有 mgtan m2Lsin ,整理得 Lcos 是常量,即两球处于同一高度,故 B 项正确,A、C、D 项错误。答
16、案 B曲线运动的综合问题1.抓住“两类模型”是解决问题的突破点(1)模型 1水平面内的圆周运动,一般由牛顿运动定律列方程求解。(2)模型 2竖直面内的圆周运动(绳球模型和杆球模型),通过最高点和最低点的速度常利用动能定理(或机械能守恒)来建立联系,然后结合牛顿第二定律进行动力学分析求解。2.竖直平面内圆周运动的两种临界问题(1)绳球模型:小球能通过最高点的条件是 v。(2)杆球模型:小球能通过最高点的条件是 v0。3.对于平抛或类平抛运动与圆周运动组合的问题,应用合成与分解10 / 23的思想分析这两种运动转折点的速度是解题的关键。【例 4】 (2017南通模拟)如图 9 所示,半径为 R1
17、m 内径很小的粗糙半圆管竖直放置,一直径略小于半圆管内径、质量为 m1 kg 的小球,在水平恒力 F N 的作用下由静止沿光滑水平面从 A 点运动到 B 点,A、B 两点间的距离 x m,当小球运动到 B 点时撤去外力 F,小球经半圆管道运动到最高点 C,此时球对外轨的压力FN2.6mg,然后垂直打在倾角为 45的斜面上 D 处(取 g10 m/s2)。求:图 9(1)小球在 B 点时的速度的大小;(2)小球在 C 点时的速度的大小;(3)小球由 B 到 C 的过程中克服摩擦力做的功;(4)D 点距地面的高度。解析 (1)小球从 A 到 B 过程,由动能定理得Fxmv2 B解得 vB10 m/
18、s。(2)在 C 点,由牛顿第二定律得 mgFNm,R)又据题有 FN2.6mg解得 vC6 m/s。(3)由 B 到 C 的过程,由动能定理得mg2RWfmvmv2 B解得克服摩擦力做的功 Wf12 J。11 / 23(4)设小球从 C 点做平抛运动垂直打在斜面上 D 点经历的时间为t,D 点距地面的高度为 h,则在竖直方向上有2Rhgt2由小球垂直打在斜面上可知tan 45联立解得 h0.2 m。答案 (1)10 m/s (2)6 m/s (3)12 J (4)0.2 m【变式 4】 (2017江苏市县、市县联考)如图 10所示,在倾角 30的光滑斜面上,长为 L 的细线一端固定,另一端连
19、接质量为 m 的小球,小球在斜面上做圆周运动,A、B 分别是圆弧的最高点和最低点,若小球在 A、B 点做圆周运动的最小速度分别为 vA、vB,重力加速度为 g,则( )图 10A.vA0 B.vAgLC.vB D.vB3gL解析 小球恰好能在斜面上做完整的圆周运动,则小球通过 A 点时细线的拉力为零,根据圆周运动和牛顿第二定律有 mgsin ,L),解得 vA;小球从 A 点运动到 B 点,根据机械能守恒定律有mvmg2Lsin mv,解得 vB,选项 C 正确。答案 C 天体运动问题的分析与计算1.两条思路(1)动力学思路。将天体(或卫星)的运动看作匀速圆周运动,万有引力提供向心力,即 Gm
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- 高考 物理 二轮 复习 专题 曲线运动 教学
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