創(chuàng)新設(shè)計(jì)第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 章末整合 課件

章末整合高中物理·必修2·人教版曲線運(yùn)動(dòng)一、運(yùn)動(dòng)的合成和分解1．運(yùn)算法則：

采用平行四邊形定則或三角形法則，把曲線運(yùn)動(dòng)分解為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)，然后運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律求解．合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)之間具有等效性、獨(dú)立性和等時(shí)性等特點(diǎn)．2．判斷合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：

關(guān)于合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，是直線運(yùn)動(dòng)，還是曲線運(yùn)動(dòng)；是勻變速運(yùn)動(dòng)還是非勻變速運(yùn)動(dòng)(即加速度變化)，都是由合運(yùn)動(dòng)的速度和這一時(shí)刻所受合力的情況決定的． (1)若合速度方向與合外力方向在一條直線上，則合運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)． (2)若合速度方向與合力方向不在同一直線上，則合運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)． (3)若物體所受外力為恒定外力，則物體一定做勻變速運(yùn)動(dòng)．勻變速運(yùn)動(dòng)可以是直線運(yùn)動(dòng)，也可以是曲線運(yùn)動(dòng)，如自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)．【例1】在光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，在前5s內(nèi)受到一個(gè)沿正東方向、大小為4N的水平恒力作用；從第5s末到第15s末改受正北方向、大小為2N的水平恒力作用．求物體在15s內(nèi)的位移和15s末的速度．解析如圖所示，物體在前5s內(nèi)由坐標(biāo)原點(diǎn)開始沿正東方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度5s末物體的速度v1＝a1t1＝2×5m/s＝10m/s，方向向正東．5s末物體改受正北方向的外力F2，則物體同時(shí)參與了兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，合運(yùn)動(dòng)為曲線運(yùn)動(dòng)．物體在正東方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，5s末到15s末沿正東方向的位移x1′＝v1t2＝10×10m＝100m.5s后物體沿正北方向分運(yùn)動(dòng)的加速度二、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及類平拋運(yùn)動(dòng)1．平拋運(yùn)動(dòng)

平拋運(yùn)動(dòng)是典型的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，可分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)．2．類平拋運(yùn)動(dòng) (1)條件：合外力恒定且方向與初速度方向垂直． (2)處理方法：與平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法相同．5.做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體在任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)，如圖所示。驗(yàn)證平拋運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材:斜槽、小球、木板、白紙（可先畫上坐標(biāo)格）、圖釘、鉛垂線、直尺、三角板、鉛筆等。鐵架臺(tái)斜槽木板白紙小球鉛垂線【方案一】利用平拋運(yùn)動(dòng)演示儀實(shí)驗(yàn)用到哪些器材？【方案二】水平噴出的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。水平噴出的細(xì)水柱即為平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡。透明膠片yxOx4x3x2x1h5h3h7hABCD在誤差允許的范圍內(nèi)，四段水平位移近似相等；且四段水平位移所用的時(shí)間相等。豎直方向Δh=gT2【方案三】頻閃照相這些點(diǎn)的分布有什么規(guī)律？xyxy探究四、怎樣計(jì)算平拋運(yùn)動(dòng)的初速度？1.若實(shí)驗(yàn)已經(jīng)準(zhǔn)確標(biāo)記原點(diǎn),怎么求平拋初速度？O2.若實(shí)驗(yàn)沒有準(zhǔn)確標(biāo)記原點(diǎn),如何求v0？xyx1x2y1y2O

常規(guī)分解法將類平拋運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于初速度方向(即沿合力方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩分運(yùn)動(dòng)彼此獨(dú)立，互不影響，且與合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性特殊分解法對(duì)于有些問題，可以過拋出點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系，將加速度分解為ax、ay，初速度v0分解為vx、vy，然后分別在x、y方向列方程求解【例4】如圖3所示，將質(zhì)量為m的小球從傾角為θ的光滑斜面上A點(diǎn)以速度v0水平拋出(即v0∥CD)，小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，已知A點(diǎn)的高度為h，求： (1)小球到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大?。?(2)小球到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)間．圖3四、圓周運(yùn)動(dòng)問題分析1．明確圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心和半徑是解題的基礎(chǔ)．分析圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，首先要明確其圓周軌道是怎樣的一個(gè)平面，確定其圓心在何處，半徑是多大，這樣才能掌握做圓周運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)情況．2．分析物體受力情況，搞清向心力的來源是解題的關(guān)鍵．如果物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，物體所受各力的合力就是向心力；如果物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)，它所受的合外力一般不是向心力，但在某些特殊位置(例如：豎直平面內(nèi)圓周的最高點(diǎn)、最低點(diǎn))，合外力也可能就是向心力．rmgF靜OFNOθO'FTmgF合θFNmgθ幾種常見的勻速圓周運(yùn)動(dòng)mgFNrF靜ORF合火車轉(zhuǎn)彎圓錐擺轉(zhuǎn)盤滾筒OO幾種常見的圓周運(yùn)動(dòng)FNmgFNmgv2Rmg－FN＝mv2RFN－mg＝mvv【例5】如圖4所示，兩根長(zhǎng)度相同的輕繩，連接著相同的兩個(gè)小球，讓它們穿過光滑的桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中O為圓心，兩段細(xì)繩在同一直線上，此時(shí)，兩段繩子受到的拉力之比為多少？

答案

3∶2圖4五、圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問題1．臨界狀態(tài)

當(dāng)物體從某種特性變化為另一種特性時(shí)發(fā)生質(zhì)的飛躍的轉(zhuǎn)折狀態(tài)，通常叫做臨界狀態(tài)，出現(xiàn)臨界狀態(tài)時(shí)，既可理解為“恰好出現(xiàn)”，也可理解為“恰好不出現(xiàn)”．2．輕繩類3．輕桿類圖5圖6細(xì)繩、圓形內(nèi)軌道模型ovovmgFN最高點(diǎn)：臨界條件：臨界速度：最高點(diǎn)：臨界條件：臨界速度：mgT能通過最高點(diǎn)的條件是在最高點(diǎn)速度豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)輕桿、圓環(huán)管模型vv（1）：輕桿提供向下拉力（圓管的外壁受到擠壓提供向下的支持力）：輕桿提供向上的支持力（圓管的內(nèi)壁受到擠壓提供向上的支持力）：重力恰好提供向心力，輕桿（圓管）對(duì)球沒有力的作用（2）（3）（4）：輕桿（圓管的內(nèi)壁）提供向上的支持力恰能過最高點(diǎn)豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)與向心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)：0≤F合＜Fn供<需圓周運(yùn)動(dòng)：F合=

Fn供=需向心運(yùn)動(dòng)：F合＞Fn供>需提示：各外力沿半徑（指向圓心）方向的矢量和為F合【例6】如圖7所示，細(xì)繩的一端系著質(zhì)量為M＝2kg的物體，靜止在水平圓盤上，另一端通過光滑的小孔吊著質(zhì)量為m＝0.5kg的物體，M的中點(diǎn)與圓孔的距離為0.5m，并已圖7

知M與圓盤的最大靜摩擦力為4N，現(xiàn)使此圓盤繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，求角速度ω在什么范圍內(nèi)可使m處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g取10m/s2)

答案1rad/s≤ω≤3rad/s解析當(dāng)ω取較小值ω1時(shí)，M有向O點(diǎn)滑動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)M所受靜摩擦力背離圓心O，