2020高考物理二轮复习专题三力与曲线运动教学案.pdf
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1、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】1/21 2020高考物理二轮复习专题三力与曲线运动教学案编 辑:_时 间:_教学资料范本【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】2/21 考情分析20 xx20 xx20 xx 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
2、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.(20 xx 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【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁
3、惠存!】3/21 D.线速度大小相等时,绳长的容易断解析转速相同时,根据Fm 2rmr(2n)2可知,绳越长,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.(20 xx 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
4、 球从面 1 到面 2 的速度变化等于B球从面 1 到面 2 的速度变化B.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 1 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)(20 xx 江苏单科)如图 3
5、 所示,两质量相等的卫星A、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、【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】4/21 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,RA RB。根据 k知,TATB,选项 A、D 正确;由 G m知,运动速率v,由 RA RB,得 vAvB,则 EkA EkB,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
6、C错误。答案AD4.(20 xx 南师大附中、淮阴、天一、海门四校联考)如图 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 4A.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,mg FN m,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
7、错误;A到 B过程中,小球受重力 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【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】5/21 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
8、的一般思路(1)明确合运动或分运动的运动性质。(2)明确是在哪两个方向上的合成或分解。(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】(20 xx 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
9、A项错误;当船在静水中的速度垂直河岸渡河时时间最短,最短时间【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】6/21 tmin 50 s,故 B项错误;船以最短时间50 s 渡河时沿河岸的位移 xvstmin 450 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)(20 xx 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
10、 5 所示。关于猴子的运动情况,下列说法正确的是()图 5A.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)
11、,故 C 项错误;在 t 时间内猴子在水平方向和竖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【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】7/21 平抛运动的规律及分析方法【例 2】(多选)(20 xx 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。假设乒乓球反弹前后水平分
12、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】(20 xx 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
13、在竖直墙上,不计空气阻力,则下列说法正确的是()图 7【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】8/21 A.从抛出到撞墙,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
14、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)(20 xx 无锡一模)如图 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 Fnm 2r 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
15、,B的向心力由指向圆心的圆盘对B的【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】9/21 静摩擦力和背离圆心的A 对 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】(20 xx 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 m 2Ls
16、in,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,应用合成与分解的思想分析这两种运动转折点的速度是解题的关键
17、。【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】10/21【例 4】(20 xx 南通模拟)如图 9 所示,半径为 R1 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m 1 kg 的小球,在水平恒力FN 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xm,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
18、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/s。(2)在 C点,由牛顿第二定律得mg FNm,R)又据题有 FN 2.6mg解得 vC6 m/s。(3)由 B到 C的过程,由动能定理得mg 2R Wfmv mv2 B解得克服摩擦力做的功Wf12 J。(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【本资料精心搜集整理而来,欢迎广大同仁惠存!】11/21 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
19、4】(20 xx 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.vBD.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mv mg 2Lsin 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
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