2018届高三物理二轮复习-专题一-力与运动-第3讲-力和曲线运动课件

核心专题突破第一部分第3讲力和曲线运动专题一力与运动栏目导航2年考情回顾热点题型突破对点规范演练热点题源预测逐题对点特训2年考情回顾设问方式①曲线运动的特征[例](2016·全国卷Ⅱ，18题)②弯道上的匀速圆周运动[例](2016·浙江卷，20题)③竖直平面内的圆周运动[例](2017·全国卷Ⅱ，17题)(2017·天津卷，4题)④乒乓球和足球的平抛运动[例](2017·江苏卷，2题)⑤运动的合成和分解[例](2017·全国卷Ⅰ，15题)审题要点①对运动的合成和分解，要分清合运动和分运动，画出合成图．②对平抛运动要审清初速度，高度和射程．明确初速度方向和垂直于初速度方向的两个分运动，分别列方程．③对圆周运动要审清是否为匀速圆周运动，明确圆心及向心力的来源解题模板①用运动合成和分解解题模板：明确合运动或分运动的性质→确定在哪两个方向上合成或分解→找出各方向上的已知量→运用直线运动规律或矢量的运算法则进行分析求解．②求解圆周运动动力学问题的模板：明确研究对象→正确受力分析，明确向心力来源→确定圆平面、圆心、半径→列方程(注意临界状态)→求解并讨论热点题型突破题型一运动的合成和分解命题规律该热点在高考中主要是以选择题形式考查．命题角度是：(1)根据分运动的性质判断合运动性质．(2)由分运动求解合运动．(3)由合运动求解分运动．方法点拨1．运动合成与分解的解题思路(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与分解．(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运算法则进行分析求解．2．求解运动的合成与分解的三个技巧(1)求解运动的合成与分解问题，应抓住合运动和分运动具有等时性、独立性、等效性的关系．(2)在小船渡河问题中可将小船的运动分解为沿船头指向的方向和沿水流方向的两个运动；而在绳拉物体运动问题中常以绳与物体的连接点为研究对象，将物体的速度分解为沿绳方向和垂直绳方向两个分速度．(3)合运动与分运动的时间相等，为t＝合运动位移合速度＝各分运动位移各分运动对应速度.1.如图所示，帆板在海面上以速度v朝正西方向运动，帆船以速度v朝正北方向航行．以帆板为参照物()DA．帆船朝正东方向航行，速度大小为vB．帆船朝正西方向航行，速度大小为vC．帆船朝南偏东45°方向航行，速度大小为2vD．帆船朝北偏东45°方向航行，速度大小为2v突破点拨(1)假定帆船是静止的，以帆板为参照物，帆船相对于帆板朝正东方向运动，速度大小为v.(2)帆船实际上朝正北方向航行，以帆板为参照物，帆船相对于帆板同时参与了朝正北方向和正东方向的两个运动．解析以帆板为参照物，帆船具有朝正东方向的速度v和朝正北方向的速度v，两速度的合速度大小为2v，方向朝北偏东45°，故选项D正确．【变式考法】在上述题1中，若t＝0时刻，帆船在帆板正西500m处，则在运动过程中，两者之间的最小距离为_________m.353.5解析根据题1中结论，以帆板为参照物，帆船的运动图如图所示，显然二者的最小距离为d＝500·sin45°m≈353.5m.2．由于卫星的发射场不在赤道上，同步卫星发射后需要从转移轨道经过调整再进入地球同步轨道．当卫星在转移轨道上飞经赤道上空时，发动机点火，给卫星一个附加速度，使卫星沿同步轨道运行．已知同步卫星的环绕速度约为3.1×103m/s，某次发射卫星飞经赤道上空时的速度为1.55×103m/s，此时卫星的高度与同步轨道的高度相同，转移轨道和同步轨道的夹角为30°，如图所示，发动机给卫星的附加速度的方向和大小约为()A．西偏北方向，1.9×103m/sB．东偏南方向，1.9×103m/sC．西偏北方向，2.7×103m/sD．东偏南方向，2.7×103m/sB解析设在两个轨道交叉点处同步轨道卫星的速度为v1，转移轨道卫星的速度为v2，由图可知Δv即为所求，Δv＝v21＋v22－2v1v2cos30°＝1.9×103m/s，Δv的方向为东偏南，故选项B正确．3．(2017·河南洛阳统考)有甲、乙两只船，它们在静止水中航行的速度分别为v1和v2，现在两船从同一渡口向河对岸开去，已知甲船想用最短时间渡河，乙船想以最短航程渡河，结果两船抵达对岸的地点恰好相同．则甲、乙两船渡河所用时间之比t1t2为()A.v22v21B．v21v22C．v2v1D．v1v2A解析画出两船运动速度示意图，如图所示．设河宽为d，甲船用最短时间渡河，所用时间为t1＝dv1；乙船用最短航程渡河，v2与航线垂直，设航线与河岸夹角为α，由图可知，t2＝dv2cosα，由题意知cosα＝v2v1，联立解得t1t2＝v22v21，选项A正确．(1)“关联速度”问题的解题步骤①确定合速度：牵连物体端点的速度(即所连接物体的速度)是运动的实际速度，为合速度．②分解合速度：先确定合运动的方向(物体实际运动的方向)，然后分析这个合运动所产生的实际效果，从而确定两个分速度的方向．说明：在分析用绳或杆相连的两个物体的速度关系时，均是将物体的速度沿平行于绳或杆和垂直于绳或杆的方向进行分解．③沿绳或杆方向的分速度大小相等，列方程求解．(2)解小船渡河问题的注意事项①解决这类问题的关键：正确区分船的分运动和合运动，船的航行方向也就是船头指向，是分运动；船的运动方向也就是船的实际运动方向，是合运动，一般情况下与船头指向不一致．②运动分解的基本方法：按实际效果分解，一般用平行四边形定则沿水流方向和船头指向进行分解．③渡河时间只与船垂直于河岸方向的分速度有关，与水流速度无关．④求最短渡河位移时，根据船速v船与水流速度v水的情况用三角形定则求极限的方法处理．题型二平抛运动规律及应用命题规律平抛运动的规律是高考的热点，有时单独以选择题的形式出现，有时出现在力学综合题，有时还以带电粒子在匀强电场中的运动考查类平抛运动的处理方法．与实际相联系的平抛运动往往出现临界极值问题．方法点拨1．规律：vx＝v0，vy＝gt，x＝v0t，y＝12gt22．推论：做平抛(或类平抛)运动的物体(1)任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点；(2)设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为φ，则有tanθ＝2tanφ.3．处理平抛(或类平抛)运动的基本方法就是把运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀加速直线运动，通过研究分运动达到研究合运动的目的．4．要善于建立平抛运动的两个分速度和分位移与题目呈现的角度之间的联系，这往往是解决问题的突破口．1.一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示．水平台面的长和宽分别为L1和L2，中间球网高度为h.发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h.不计空气的作用，重力加速A.L12g6h＜v＜L1g6hB.L14gh＜v＜4L21＋L22g6hC.L12g6h＜v＜124L21＋L22g6hD.L14gh＜v＜124L21＋L22g6h度大小为g.若乒乓球的发射速率v在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v的最大取值范围是()D突破点拨解析设以速率v1发射乒乓球，经过时间t1刚好落到球网正中间．则竖直方向上有3h－h＝12gt21，①水平方向上有L12＝v1t1.②由①②两式可得v1＝L14gh.(1)乒乓球落到台面上，下落的高度相同，则运动时间相等．(2)由v＝xt知，x越大，v越大，x越小，v越小，乒乓球落到各角处，v最大，沿正前方擦网而过，v最小．设以速率v2发射乒乓球，经过时间t2刚好落到球网右侧台面的两角处，在竖直方向有3h＝12gt22，③在水平方向有L222＋L21＝v2t2，④由③④两式可得v2＝124L21＋L22g6h.则v的最大取值范围为v1＜v＜v2，故选项D正确．【变式考法】在上述题1中，若乒乓球沿正前方发射，当射点距台面的高度小于多少时？不论v为何值，乒乓球都不能落在右侧台面上．解析设乒乓球擦网而过且恰好落到台边缘时，发射点的高度为y，从发射点到球网的时间为t，则从球网到台面边缘的时间也能为t.在竖直方向上：y－h＝12gt2，y＝12g(2t)2，解得y＝43h.故当发射点高度小于43h时，乒乓球不能落到右侧台面上．答案43h2．(2017·全国卷Ⅰ)发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)．速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网；其原因是()A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大C解析发球机从同一高度水平射出两个速度不同的乒乓球，根据平抛运动规律，竖直方向上h＝12gt2，可知两球下落相同距离h所用的时间是相同的，选项A错误；由v2y＝2gh可知，两球下落相同距离h时在竖直方向上的速度vy相同，选项B错误；由平抛运动规律，水平方向上x＝vt，可知速度较大的球通过同一水平距离所用的时间t较少，选项C正确；由于做平抛运动的球在竖直方向的运动为自由落体运动，两球在相同时间间隔内下降的距离相同，选项D错误．3．(2017·江苏卷)如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇．若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从拋出到相遇经过的时间为()CA．tB．22tC．t2D．t4解析设两球间的水平距离为L，第一次抛出的速度分别为v1、v2.由于小球抛出后在水平方向上做匀速直线运动，则从抛出到相遇经过的时间t＝Lv1＋v2，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则从抛出到相遇经过的时间为t′＝L2v1＋v2＝t2，选项C正确．处理平抛(类平抛)运动的技巧(1)对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题，其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值．(2)若平抛的物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值．题型三圆周运动的分析命题规律圆周运动是高考的重点之一，题型既有选择题，也有计算题，主要考查：(1)圆周运动与平衡知识的综合．(2)圆周运动的临界和极值问题．(3)与平抛运动，功能关系结合的力学综合．方法点拨1．解决圆周运动力学问题要注意以下几点：(1)要进行受力分析，明确向心力的来源，确定圆心以及半径．(2)列出正确的动力学方程F＝mv2r＝mrω2＝mωv＝mr4π2T2.2．竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析．3．竖直平面内圆周运动的两种临界问题：(1)绳固定，物体能通过最高点的条件是v≥gR.(2)杆固定，物体能通过最高点的条件是v＞0.4．对于水平面内的圆周运动，要注意摩擦力或其他约束力的临界条件．1.(2017·河南中原名校联考)如图所示，在竖直平面内有xOy坐标系，其中y轴竖直，长为l的不可伸长细绳，一端固定在A点，A点的坐标为(0，l2)，另一端系一质量为m的小球．现在x坐标轴上(x＞0)固定一个小钉，拉小球使细线绷直并水平，再将小球从静止释放，当细绳碰到钉子以后，小球可以绕钉子在竖直平面内做圆周运动．(1)当钉子在x＝54l的P点时，小球经过最低点细绳恰好不被拉断，求细绳能承受的最大拉力；(2)在满足(1)的条件下，为使小球释放后能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，而细绳又不被拉断，求钉子所在位置的范围．突破点拨(1)绳子碰到钉子瞬间，小球的速度大小不变．(2)利用几何关系可以求解小球做圆周运动的半径．(3)小球能绕钉子做圆周运动的临界条件是：在最高点的最小速度为，在最低点细绳承受拉力不超过最大值．解析(1)钉子在x＝54l的P点时，小球绕钉子转动的半径为R1＝l－l22＋x2＝l－34l＝14l，小球由静止到最低点的过程中机械能守恒，故有mg(l2＋R1)＝12mv21.在最低点细绳承受的拉力最大，有F－mg＝mv21R1，联立求得最大拉力