2022年高三物理综合复习 曲线运动学案 新人教版

2022年高三物理综合复习 曲线运动学案 新人教版一知识点回顾1、曲线运动的条件和特点（1）曲线运动的条件：物体所受合外力与速度不在同一直线。 （2）曲线运动的特点：运动质点在某一点的瞬时速度方向：在曲线该点的切线方向。曲线运动是变速运动，因为曲线运动的速度方向一定是不断变化的。做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。2、运动的合成与分解运动的合成与分解基本关系：分运动的独立性；运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；运动的等时性；运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。）1）. 怎样确定合运动和分运动？ 物体的实际运动合运动。合运动是两个（或几个）分运动合成的结果。当把一个实际运动分解，在确定它的分运动时，两个分运动要有实际意义。2）. 运动合成的规律（1）合运动与分运动具有等时性；（2）分运动具有各自的独立性。3.） 如何将已知运动进行合成或分解（1）在一条直线上的两个分运动的合成：例如：速度等于的匀速直线运动与在同一条直线上的初速度等于零的匀加速直线运动的合运动是初速度等于的匀变速直线运动。（2）互成角度的两个直线运动的合运动：两个分运动都是匀速直线运动，其合运动也是匀速直线运动。一个分运动是匀速直线运动，另一个分运动是匀变速直线运动，其合运动是一个匀变速曲线运动。反之，一个匀变速曲线运动也可分解为一个方向上的匀速直线运动和另一个方向上的匀变速直线运动为研究复杂的曲线运动提供了一种方法。初速度为零的两个匀变速直线运动的合运动是一个初速度为零的匀变速直线运动。总结规律：对于以上这些特例，我们可以通过图示研究会更加简便。具体做法：先将速度进行合成，再合成加速度，通过观察合速度与合加速度的方向是否共线，进而判定是直线运动还是曲线运动。如图所示。3、渡河问题有关小船渡河问题是运动的合成与分解一节中典型实例，难度较大。小船渡河问题往往设置两种情况：（1）渡河时间最短；（2）渡河位移最短。现将有关问题讨论如下，供大家参考。处理此类问题的方法常常有两种：（1）将船渡河问题看作水流的运动（水冲船的运动）和船的运动（即设水不流动时船的运动）的合运动。（2）将船的速度沿平行于河岸和垂直于河岸方向正交分解，如图5，为水流速度，则为船实际上沿水流方向的运动速度，为船垂直于河岸方向的运动速度。问题1：渡河位移最短河宽是所有渡河位移中最短的，但是否在任何情况下渡河位移最短的一定是河宽呢？下面就这个问题进行如下讨论：（1）要使渡河位移最小为河宽，只有使船垂直横渡，则应，即，因此只有，小船才能够垂直河岸渡河，此时渡河的最短位移为河宽。渡河时间。（2）由以上分析可知，此时小船不能垂直河岸渡河。以水流速度的末端A为圆心，小船的开航速度大小为半径作圆，过O点作该圆的切线，交圆于B点，此时让船速与半径AB平行，如图7所示，从而小船实际运动的速度（合速度）与垂直河岸方向的夹角最小，小船渡河位移最小。由相似三角形知识可得解得渡河时间仍可以采用上面的方法（3）此时小船仍不能垂直河岸渡河。由图8不难看出，船速与水速间的夹角越大，两者的合速度越靠近垂直于河岸方向，即位移越小。但无法求解其最小值，只能定性地判断出，船速与水速间的夹角越大，其位移越小而已。问题2：渡河时间最短；渡河时间的长短同船速与水速间的大小关系无关，它只取决于在垂直河岸方向上的速度。此方向上的速度越大，所用的时间就越短。因此，只有船的开航速度方向垂直河岸时，渡河时间最短，即。四、平抛运动：沿水平方向抛出的物体只在重力（不考虑空气阻力）作用下的运动叫平抛运动1、平抛运动的分解：（1）水平方向是匀速直线运动，水平位移随时间变化的规律是：xvt（2）竖直方向是自由落体运动，竖直方向的位移随时间变化的规律是：ygt22 由上面两式就确定了平抛物体在任意时刻的位置。2、平抛物体的运动轨迹：由方程xvt得t，代入方程ygt2，得到：yx2这就是平抛物体的轨迹方程。可见，平抛物体的运动轨迹是一条抛物线。重点分析：平抛运动可分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动，因此常用的公式有如下几点：位移公式：， 速度公式： ， 两者关系：， ，（P点为OQ的中点）3.实验在研究平抛物体运动的实验中，用实验描绘出的轨迹曲线求平抛物体的初速度，是本实验的主要目的之一。 平抛规律法根据平抛运动的规律，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。若实验描绘出的轨迹曲线如图所示，选抛出点为坐标原点O建立坐标系，则有 二式联立得由轨迹曲线测出多个点ABCDE的坐标（，），分别代入式求出多个值，最后求出它们的平均值即为所求初速度。五、圆周运动1匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的弧长相等，这种运动就叫做匀速周圆运动2描述匀速圆周运动的物理量线速度，物体在一段时间内通过的弧长S与这段时间的比值，叫做物体的线速度，即v=s/t线速度是矢量，其方向就在圆周该点的切线方向线速度方向是时刻在变化的，所以匀速圆周运动是变速运动质点作匀速圆周运动的条件是所受的合外力大小不变，方向始终和速度方向垂直并指向圆心角速度，连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度与这段时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度即=/t对某一确定的匀速圆周运动来说，角速度是恒定不变的，角速度的单位是rad/s周期T和频率f：它们之间的关系是T=1/f3描述匀速圆周运动的各物理量间的关系：4向心力：是按作用效果命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，即只改变线速度方向，不会改变线速度的大小对于匀速圆周运动物体其向心力应由其所受合外力提供5向心加速度：它是沿着半径指向圆心的加速度，是描述线速度方向改变快慢的物理量，它的大小与线速度、角速度的关系是a=2r1变速圆周运动特点：（1）速度大小变化有切向加速度、速度方向改变有向心加速度故合加速度不一定指向圆心（2）合外力不全部提供作为向心力，合外力不指向圆心2遵守的动力学规律（1）向心加速度：a=或a=2r（2）力和运动的关系：3处理圆周运动动力学问题般步骤（1）确定研究对象，进行受力分析，画出运动草图（2）标出已知量和需求的物理量（3）建立坐标系，通常选取质点所在位置为坐标原点，其中一条轴与半径重合（4）用牛顿第二定律和平衡条件建立方程求解4实例：典型的非匀速圆周运动是竖直面内的圆周运动（1）如图4-3-1和4-3-2所示，没有物体支撑的小球，在竖直面内作圆周运动通过最高点临界条件是绳子或轨道对小球没有力的作用，在最高点v=小球能通过最高点的条件是在最高点v小球不能通过最高点的条件是在最高点v图4-3-1 图4-3-2 图4-3-3（2）如图4-3-3所示，球过最高点时，轻质杆对小球的弹力情况是小球在最高点v=0时，是支持力小球在最高点0v时，是拉力1、在竖直平面内作圆周运动的临界问题如图1、图2所示，没有物体支承的小球，在竖直平面作圆周运动过最高点的情况临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用R绳图1v0vR图2vOR杆图3v临界能过最高点的条件：v，当v时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力。不能过最高点的条件：vv临界（实际上球没到最高点时就脱离了轨道）。如图3所示情形，小球与轻质杆相连。杆与绳不同，它既能产生拉力，也能产生压力能过最高点v临界0，此时支持力Nmg当0v时，N为支持力，有0Nmg，且N随v的增大而减小3045ABC图6当v时，N0当v，N为拉力，有N0，N随v的增大而增大2、在水平面内作圆周运动的临界问题bOa图4在水平面上做圆周运动的物体，当角速度变化时，物体有远离或向着圆心运动的（半径有变化）趋势。这时，要根据物体的受力情况，判断物体受某个力是否存在以及这个力存在时方向朝哪（特别是一些接触力，如静摩擦力、绳的拉力等）。