2020届高考物理二轮复习 专题一 第三讲 力与曲线运动课件

专题一力与运动第三讲力与曲线运动近三年全国卷考情统计高考必备知识概览运动的合成与分解抛体运动2017·T152019·T192018·T17圆周运动2017·T14平抛与圆周运动的综合问题1．(多选)(2019·全国卷Ⅱ)如图(a)，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离．某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图象如图(b)所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻．则()A．第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B．第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C．第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D．竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大[题眼点拨]①“v表示他在竖直方向的速度”说明v-t图线与横轴所围图形的面积表示他在竖直方向上的位移；②v-t图线的斜率表示竖直方向上的加速度．解析：根据v-t图线与横轴所围图形的面积表示位移，可知第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的大，选项A错误；根据v-t图线的斜率表示加速度，综合分析可知，第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的小，选项C错误；第二次滑翔过程中在竖直方向的位移比第一次的大，又运动员每次滑翔过程中竖直位移与水平位移的比值相同(等于倾斜雪道与水平面夹角的正切值)，故第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大，选项B正确；竖直方向上的速度大小为v1时，根据v-t图线的斜率表示加速度可知，第二次滑翔过程中在竖直方向上的加速度比第一次的小，由牛顿第二定律有mg－F阻＝ma，可知第二次滑翔过程中在竖直方向上所受阻力比第一次的大，选项D正确．答案：BD2．(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(忽略空气阻力)．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[题眼点拨]①“同一高度”说明下落相同的高度，两乒乓球运动时间相同；②“速度较小的球没有越过球网”说明速度小的乒乓球到达球网时，速度大的乒乓球早已过网，速度小的乒乓球碰触网的下方．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．答案：C3．(2017·全国卷Ⅱ)如图，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力()A．一直不做功B．一直做正功C．始终指向大圆环圆心D．始终背离大圆环圆心[题眼点拨]“光滑大圆环”说明小环下落过程中不受摩擦力，且大圆环对它的作用力与速度方向垂直不做功，机械能守恒．解析：由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不做功，A项正确，B项错误；小环刚下滑时，大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心，滑到大圆环圆心以下的位置时，大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心，C、D项错误．答案：A命题特点与趋势1．高考对平抛运动与圆周运动知识的考查，多集中在考查平抛运动与圆周运动规律的应用及与生活、生产相联系的命题，多涉及有关物理量的临界和极限状态的求解，或考查有关平抛运动与圆周运动自身固有的特征物理量，竖直平面内的圆周运动结合能量知识命题，匀速圆周运动结合磁场相关知识命题是考试重点，历年均有相关选择题或计算题出现．2．单独命题常以选择题的形式出现；与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合的命题常以计算题的形式出现．3．平抛运动的规律及其研究方法，圆周运动的角速度、线速度及加速度是近年考试的热点，且多数与电场、磁场、机械能等知识结合形成综合类考题．解题要领1．熟练掌握平抛、圆周运动的规律，对平抛运动和圆周运动的组合问题，要善于利用转折点的速度进行突破．2．灵活应用运动的合成与分解的思路解决平抛、类平抛运动问题；对匀速圆周运动问题，掌握寻找向心力来源、圆心及求半径的方法．考点1运动的合成与分解1．关联速度问题对于用绳、杆相牵连的物体，在运动过程中，两物体的速度通常不同，但两物体沿绳或杆方向的速度分量大小相等(原因是绳和杆的长度不发生变化)．2．常用的解答思路先确定合运动的方向(物体实际运动的方向)，然后分析合运动所产生的实际效果(一方面使绳或杆伸缩；另一方面使绳或杆转动)以确定两个分速度的方向(沿绳或杆方向的分速度和垂直绳或杆方向的分速度，且沿绳或杆方向的分速度大小相同)．3．常用的模型(2019·鄂州模拟)一轻杆两端分别固定质量为mA和mB的两个小球A和B(可视为质点)．将其放在一个光滑球形容器中从位置1开始下滑，如图所示，当轻杆到达位置2时球A与球形容器球心等高，其速度大小为v1，已知此时轻杆与水平方向成θ＝30°角，B球的速度大小为v2，则()A．v2＝12v1B．v2＝2v1C．v2＝v1D．v2＝3v1[题眼点拨]①“位置2时球A与球形容器球心等高”说明此时速度v1方向竖直向下；②对速度v1、v2沿平行于杆和垂直于杆进行分解，沿杆方向分速度相等．解析：球A与球形容器球心等高，速度v1方向竖直向下，速度分解如图所示，有v11＝v1sin30°＝12v1，球B此时速度方向与杆成α＝60°角，因此v21＝v2cos60°＝12v2，沿杆方向两球速度相等，即v21＝v11，解得v2＝v1，C正确．答案：C[对点训练]考向曲线运动的图象问题1.现在很多教室都安装可以沿水平方向滑动的黑板，如图所示．在黑板以某一速度向左匀速运动的同时，一位教师用粉笔在黑板上画线，粉笔相对于黑板从静止开始先匀加速向下画，接着匀减速向下画直到停止，则粉笔在黑板上画出的轨迹可能为()解析：由题意知，黑板向左匀速运动，水平方向粉笔相对黑板向右匀速运动；竖直方向先向下加速再减速，根据运动的合成及受力分析可知，粉笔所受合外力先竖直向下，再竖直向上；根据力与轨迹的关系，合外力指向轨迹弯曲的内侧，故D正确，A、B、C错误．答案：D考向曲线运动规律的应用2．(2019·廊坊模拟)2018年10月7日，钱塘江大潮如期而至，冲浪顶尖高手驾着竞技摩托艇在江面运动，在某段时间内其两个分运动的规律为x＝－2t2－6t，y＝1.5t2＋4t，xOy为直角坐标系，则下列说法正确的是()A．摩托艇在x轴方向的分运动是匀减速直线运动B．摩托艇的运动是匀变速直线运动C．摩托艇的运动是匀变速曲线运动D．摩托艇的运动开始为直线而后变为曲线解析：由题意可知，在x轴方向的加速度与初速度均为负值，该分运动为匀加速直线运动，A项错误；由表达式可得，x轴方向：ax＝－4m/s2，v0x＝－6m/s，y轴方向：ay＝3m/s2，v0y＝4m/s，分析可知，摩托艇的加速度与速度不共线，且加速度恒定，故摩托艇的运动是匀变速曲线运动，C项正确，B、D两项错误．答案：C考点2抛体运动1．图解平抛运动的实质2．平抛运动与斜面相关的两个结论(1)对于在斜面上平抛又落到斜面上的物体，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．(2018·全国卷Ⅲ)在一斜面顶端，将甲、乙两个小球分别以v和v2的速度沿同一方向水平抛出，两球都落在该斜面上．甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的()A．2倍B．4倍C．6倍D．8倍[题眼点拨]①“两球都落在斜面上”说明甲乙最终位移方向相同．②做平抛运动的物体，某时刻速度与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角的正切值的2倍．解析：如图所示，可知：x＝vt，x·tanθ＝12gt2则x＝2tanθg·v2，即x∝v2.甲、乙两球抛出速度为v和v2，则相应水平位移之比为4∶1，由相似三角形知，下落高度之比也为4∶1，由自由落体运动规律得，落在斜面上竖直方向速度之比为2∶1，则可得落至斜面时速率之比为2∶1.答案：A处理平抛(类平抛)运动的注意事项1．处理平抛运动(或类平抛运动)时，一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解，先按分运动规律列式，再用运动的合成求合运动．2．做平抛运动的物体，其位移方向与速度方向一定不同．[对点训练]考向平抛运动速度关系应用3．(多选)(2019·石家庄模拟)如图所示，一固定斜面倾角为θ，将小球A从斜面顶端以速率v0水平向右抛出，击中了斜面上的P点；将小球B从空中某点以相同速率v0水平向左抛出，恰好垂直斜面击中Q点，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．若小球A在击中P点时速度方向与水平方向所夹锐角为φ，则tanθ＝2tanφB．若小球A在击中P点时速度方向与水平方向所夹锐角为φ，则tanφ＝2tanθC．小球A、B在空中运动的时间比为2tan2θ∶1D．小球A、B在空中运动的时间比为tan2θ∶1解析：由题图可知，斜面的倾角θ等于小球A落在斜面上时的位移与水平方向的夹角，由平抛运动结论可知：tanφ＝2tanθ，选项A错误，B正确；设小球A在空中运动的时间为t1，小球B在空中运动的时间为t2，则由平抛运动的规律可得：tanθ＝12gt21v0t1，tanθ＝v0gt2，则t1t2＝2tan2θ1，选项C正确，D错误．答案：BC考向平抛运动位移关系应用4．(2019·皖南八校联考)如图所示是运动员将网球在边界A处正上方B点水平向右击出，恰好过网C的上边沿落在D点的示意图，不计空气阻力，已知AB＝h1，网高h2＝59h1，AC＝x，重力加速度为g，下列说法中正确的是()A．落点D距离网的水平距离为13xB．网球的初速度大小为xgh1C．若击球高度低于2027h1，无论球的初速度多大，球都不可能落在对方界内D．若保持击球高度不变，球的初速度v0只要不大于x2gh1h1，一定落在对方界内解析：因为h1－h2＝49h1，由t＝2hg可知tACtAD＝23，由x＝v0t可知xACxAD＝23，则xAD＝32x，D点距网的水平距离为12x，A错误；球从A到D，h1＝12gt2，32x＝v0t，得v0＝34x2gh1，B错误；任意降低击球高度(仍大于h2)，会有一临界情况，此时球刚好接触网又刚好压界，则有h′－h2h′＝14，解得h′＝2027h1，若小于该临界高度，速度大会出界，速度小会触网，C正确；若保持击球高度不变，球的初速度较小时，可能触网，不一定落到对方界内，可见D错误．答案：C考点3圆周运动1．首先要进行受力分析，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＝mr4π2T2.3．水平面内圆周运动常考的临界模型．图示受力分析临界状态竖直方向：受重力和支持力，且二力的合力为零；水平方向：受静摩擦力的作用，且静摩擦力提供物体做圆周运动的向心力，关系式：Ff＝当F向＝Ffmax时，物体达到临界点4.竖直面内圆周运动常考的两种临界模型．项目最高点无支撑最高点有支撑图示最高点受力重力mg，弹力F弹向下或等于零重力mg，弹力F弹向下、向上或等于零向心力来源mg＋F弹＝mv2Rmg±F弹＝mv2R恰好过最高点F弹＝0，mg＝mv2R，v＝gR，即在最高点速度不能为零mg＝F弹，v＝0，即在最高点速度可为零(多选)(2019·江苏卷)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动．座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座