2021学年高中物理专题四抛体运动与圆周运动课件

专题四抛体运动与圆周运动[备考导航]考点展示1．运动的合成与分解(Ⅰ)2．抛体运动(Ⅰ)3．匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度(Ⅰ)4．匀速圆周运动的向心力(Ⅱ)5．离心现象(Ⅰ)知识网络曲线运动物体做曲线运动的条件：物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上研究曲线运动的基本方法：运动的合成与分解平抛运动速度vx＝v0，vv＝gtv＝v20＋v2y，tanθ＝vyv0＝gtv0位移x＝v0t，y＝12gt2s＝x2＋y2，tanφ＝yx＝gt2v0轨迹：一条抛物线圆周运动匀速圆周运动线速度：v＝lt＝2πrT角速度：ω＝φt＝2πT周期：T＝2πrv＝2πω线速度和角速度的关系：v＝ωr向心加速度：a＝v2r＝ω2r＝vω向心力：F＝mv2r＝mω2r＝mvω非匀速圆周运动考点1运动的合成与分解单项选择题1．(2019年6月·广东学考)关于合运动和分运动，下列说法正确的是()A．合运动的速度一定比分运动的速度大B．合运动的位移一定比分运动的位移大C．合运动的时间等于分运动的时间D．两个直线运动的合运动一定是直线运动解析：A、B两项，速度的合成与位移的合成都遵循平行四边形定则，对角线的长度不一定比平行四边形边长长，即合运动的速度不一定比分运动的速度大，合运动的位移不一定比分运动的位移大，故选项A、B错误；C项，根据运动合成与分解的性质可知合运动与两个分运动之间具有等时性，故选项C正确；D项，分运动是直线运动，合运动不一定是直线运动，比如平抛运动，故选项D错误．答案：C2．(2015年6月·广东学考)甲、乙两人沿同一条平直公路骑车．某时刻甲的速度大小为4m/s，方向向东；乙的速度大小为3m/s，方向向西．此时，两者相对速度的大小是()A．0B．1m/sC．3m/sD．7m/s解析：v相对＝3m/s＋4m/s＝7m/s.答案：D1．合运动与分运动的关系．(1)独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他运动的影响．(2)等时性：合运动和分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时停止．(3)等效性：各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果．2．运动的合成和分解．(1)曲线运动速度方向：物体在某点的速度方向沿轨迹上该点的切线方向．(2)做曲线运动的条件：做曲线运动的物体所受合力的方向和速度方向不在同一条直线上．(3)运动的合成和分解遵循平行四边形法则．①两个分运动沿同一直线时，合运动为分运动的代数和．②两个分运动之间有一定夹角，则运动的合成与分解遵从平行四边形定则．③两个分运动垂直或正交分解后的合成：s合＝s2x＋s2y，v合＝v2x＋v2y，a合＝a2x＋a2y.3．小船渡河问题．(1)小船参与的两个分运动．①船相对水的运动(即船在静水中的运动)，它的方向与船头的指向相同．②船随水漂流的运动，它的方向与河岸平行．(2)两类最值问题．①渡河时间最短问题．使船头垂直于河岸航行，由图可知，t短＝dv船此时船渡河的位移s＝dsinθ，位移方向满足tanθ＝v船v水.②渡河位移最短问题(v水v船)．最短的位移为河宽d，此时渡河所用时间t＝dv船sinθ，船头与上游河岸夹角θ满足v船cosθ＝v水，如图所示．一质点从a点运动到d点的轨迹如图所示，速度方向图示正确的位置是()A．d点B．c点C．b点D．a点解析：做曲线运动的物体的速度方向沿轨迹的切线方向，故速度方向图示正确的位置是b点，故选项C正确．答案：C曲线运动中，判断某点速度方向的步骤(1)确定物体运动轨迹的方向．(2)确定该点的切线方向．(3)画出带箭头的切线，箭头指向为该点的速度方向．如图所示，一条小船过河，河水流速v1＝3m/s，船在静水中速度v2＝4m/s，船头方向与河岸垂直，关于小船的运动，以下说法正确的是()A．小船相对于岸的速度大小是7m/sB．小船相对于岸的速度大小是5m/sC．小船相对于岸的速度大小是1m/sD．小船的实际运动轨迹与河岸垂直解析：小船实际的运动是v1和v2的合运动，由平行四边形定则知小船相对河岸的速度(实际速度)v＝v21＋v22＝32＋42m/s＝5m/s，方向与河岸不垂直，故B选项正确．答案：B小船渡河问题的理解(1)小船的合运动：小船在河流中实际的运动(站在岸上的观察者看到的运动)为合运动．(2)小船的两个分运动．①船相对水的运动(即船在静水中的运动)，它的方向与船头的指向相同．②船随水漂流的运动(即速度等于水的流速)，它的方向与水的流向相同．单项选择题1．关于运动的合成，下列说法中正确的是()A．合运动的速度一定比每一个分运动的速度大B．合运动的速度一定比每一个分运动的速度小C．合运动时间是两个分运动时间之和D．两个分运动的时间一定都与合运动时间相等解析：合运动的速度可能比分运动的速度大，可能比分运动的速度小，也可能与分运动的速度相等，故A，B错误．合运动与分运动具有等时性，故C错误，D正确．答案：D2．关于做曲线运动的物体，下列说法正确的是()A．它所受的合力可能为零B．有可能处于平衡状态C．速度方向一定时刻改变D．受的合外力方向有可能与速度方向在同一条直线上解析：根据曲线运动的条件，只有物体所受的合外力不为零，且合力与它的速度不在一条直线上，物体才做曲线运动，A、B、D错误；曲线运动的速度方向时刻在发生改变，曲线运动一定是变速运动，C正确．答案：C3．已知河水自西向东流动，流速为v1，小船在静水中的速度为v2，且v2v1，用小箭头表示船头的指向及小船在不同时刻的位置，虚线表示小船过河的路径，则下图可能正确的是()解析：船头与河岸垂直，船向对岸行驶的同时还会顺水向东漂流；故A错误，C正确；合运动与船相对静水的运动方向不同；故B错误；水流的方向向东，船头向东偏，则运动的轨迹应向东偏，故D错误．答案：C4．如图所示，赛车在一段需转弯的水平路面上匀速率行驶，关于它受到的水平方向的作用力的示意图，可能正确的是(图中F为地面对车的静摩擦力，F1为它行驶时所受的阻力)()解析：F1为汽车行驶时所受阻力，阻力的方向必定与速度的方向相反，所以D选项错误；F为地面对汽车的静摩擦力，因速率不变，则沿切线方向的合力为零，即F沿切向方向的分力与F1等大反向，且F的另一个分力指向轨迹凹的一侧，所以C正确．答案：C非选择题5．质量m＝2kg的物体在光滑水平面上运动，其分速度vx和vy随时间变化的图线如图甲、乙所示．求：(1)物体所受的合力；(2)物体的初速度；(3)t＝8s的物体的速度．解析：(1)物体在x方向，ax＝0；y方向，ay＝ΔvyΔt＝0.5m/s2.根据牛顿第二定律，得F合＝may＝1N，方向沿y轴正方向．(2)由题图可知当t＝0时，vx＝3m/s，vy＝0，则物体的初速度为v0＝vx＝3m/s，方向沿x轴正方向．(3)t＝8s时，vx＝3m/s，vy＝ayt＝4m/s，物体的合速度为v＝v2x＋v2y＝5m/s，tanθ＝43，θ＝53°，即速度方向与x轴正方向的夹角为53°.答案：(1)1N，方向沿y轴正方向(2)3m/s，方向沿x轴正方向(3)5m/s，方向与x轴正方向的夹角为53°考点2抛体运动单项选择题1．(2019年6月·广东学考)忽略空气阻力，下列物体的运动可视为平抛运动的是()A．苹果从树上自由下落B．排球被运动员直接扣向地面C．炸弹从水平匀速飞行的飞机上自由释放D．炮弹从倾斜炮筒中射出解析：根据平抛运动定义可知炸弹从水平匀速飞行飞机上自由释放的运动可视为平抛运动，苹果从树上自由下落是自由落体运动，排球被运动员直接扣向地面是竖直下抛运动，炮弹从倾斜炮筒中射出是斜向上抛运动，故选项C正确，A、B、D错误．答案：C2.(2019年6月·广东学考，改编)某人在游乐场玩飞镖游戏，他把飞镖水平抛出后，发现飞镖扎在靶心正下方，如图所示，要使飞镖扎中靶心，下列方法可行的有()A．保持初始位置不变，适当增大初速度B．保持初始位置不变，适当减小初速度C．保持初速度和水平距离不变，适当减小初始高度D．在同一位置，换用质量稍大些的飞镖解析：飞镖做的是平抛运动，所以水平方向上有x＝v0t，竖直方向上h＝12gt2，则得x＝v02hg，保持初始位置不变，适当增大初速度，可以减小竖直方向上下降的距离，从而使飞镖扎中靶心，或保持初速度和水平距离不变，适当增加初始高度，从而使飞镖扎中靶心，故选项A正确，B、C、D错误．答案：A3.(2016年1月·广东学考)如图所示，小孩用玩具手枪在同一位置沿同一方向水平先后射出两粒弹珠，击中竖直墙上M、N两点，假设弹珠在碰墙之前做平抛运动，初速度大小分别为vM、vN，运动时间分别为tM、tN，则()A．vM＝vNB．vMvNC．tMtND．tM＝tN解析：由h＝12gt2，hM＜hN知，tM＜tN，选项C、D错误；由x＝vt，xM＝xN知，vMvN，选项A错误，选项B正确．答案：B4．(2018年6月·广东学考)物体以9m/s的初速度从距水平地面20m高的塔上被水平抛出，不计空气阻力，g取10m/s2，则物体从抛出点到落地点的水平距离为()A．12mB．18mC．20mD．45m解析：由平抛运动规律得h＝12gt2，得t＝2s，由s＝v0t＝9×2m＝18m.答案：B一、竖直上抛运动1．定义：只在重力(忽略空气阻力)作用下，具有与重力方向相反的初速度的物体的运动．2．性质：初速度向上，加速度a＝－g的匀变速直线运动．3．规律．(1)速度公式上升阶段：vt＝v0－gt下降阶段：vt＝gt(2)位移公式上升阶段：h＝v0t－12gt2下降阶段：h＝12gt′2(3)上升到最高点所用时间：t＝v0g．上升的最大高度：h＝v202g．4．研究方法．整段法．匀变速直线运动，取向上为正方向，则v00，a＝－g，v1＝v0－gth＝v0t－12gt2v2t－v20＝2gh二、平抛运动1．定义：把物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动．2．运动轨迹．平抛运动是匀变速曲线运动，轨迹是一条抛物线．3．实验探究．竖直方向：只受重力，做自由落体运动．水平方向：不受力，做匀速直线运动．4．运动规律．项目速度位移水平分运动水平速度vx＝v0水平位移x＝v0t竖直分运动竖直速度vy＝gt竖直位移y＝12gt2合运动大小：v＝v20＋（gt）2方向：与水平方向夹角为θ，tanθ＝vyvx＝gtv0大小：s＝x2＋y2方向：与水平方向夹角为α，tanα＝yx＝gt2v0图示如图所示．一个花洒喷水头挂在竖直墙上，开启水龙头后，假设喷水头出水速度不变，喷出的水在空中做平抛运动，则下列说法正确的是()A．喷水头越高，水落地时速度越小B．水落地时的速度与喷水头高度无关C．喷水头越高，水从喷出到落地所需要的时间越长D．水从喷出到落地所需时间与喷水头高度无关解析：由平抛运动知识：h＝12gt2，vy＝gt，v＝v20＋v2y，得喷水头越高，水落地时速度越大，A错误；水落地时的速度与喷水头高度有关，B错误；喷水头越高，水从喷出到落地所需要的时间越长，C正确，水从喷出到落地所需时间与喷水头高度有关，D错误．答案：C(1)平抛运动的时间：由y＝12gt2得t＝2yg，可知做平抛运动的物体在空中运动的时间只与下落的高度有关，与初速度的大小无关．(2)平抛运动的水平位移：由x＝v0t＝v02yg知，做平抛运动的物体的水平位移由初速度v0和下落的高度y共同决定．(3)落地速度：v＝v20＋v2y＝v20＋2gy，即落地速度由初速度v0和下落的高度y共同决定．一个气球以4m/s的速度从地面匀速竖直上升，气球下悬挂着一个物体，气球上升到217m的高度时，悬挂物体的绳子断了，不计空气阻力，g取10m/s2.问从这时起，物体经过多长时间落到地面？解析：绳子断后物体做竖直上抛运动，可将其运动分段分析求解，也可运用整体法用匀变速直线运动规律求解．解法一：(分段法，分为竖直上抛