学科核心素养四 曲线运动 万有引力与宇宙航行-（讲义）【红对勾讲与练】2024版新高考物理大一轮复习全新方案

第四章 曲线运动 万有引力与宇宙航行 (3)该同学通过改变转速测量多组数据,记 录力传感器示数F,算出对应的线速度v 及 v2 的数值,以v2 为横轴,F 为纵轴,作出F v2 图线,如图丙所示,若滑块运动半径r=0.2 m, 由图线可得滑块的质量m= kg(保 留2位有效数字)。 【针对训练】 ❷如图甲所示是某同学探究做圆 周运动的物体质量、向心力、轨道半径及线 速度关系的实验装置,圆柱体放置在水平光 滑圆盘上做匀速圆周运动。力传感器测量 向心力F,速度传感器测量圆柱体的线速度 v,该同学通过保持圆柱体质量和运动半径 不变,来探究向心力F 与线速度v的关系。 (1)该同学采用的实验方法为 。 A.等效替代法 B.控制变量法 C.理想化模型法 (2)改变线速度v,多次测量,该同学测出了 五组F、v数据,如下表所示: v/(m·s-1) 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 F/N 0.88 2.00 3.50 5.50 7.90 该同学对数据分析后,在图乙坐标纸上描出 了五个点。 ①在图乙中作出F v2 图线; ②若圆柱体运动半径r=0.2 m,由作出的 F v2 的图线可得圆柱体的质量m= kg。(结果保留两位有效数字) 学习至此,请完成课时作业25 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 学科核心素养四 一、迁移变通能力的培养 1.类平抛运动 (1)受力特点 物体所受合力为恒力,且与初速度的方向 垂直。 (2)运动特点 在初速度v0 方向做匀速直线运动,在合力方 向做初速度为零的匀加速直线运动,加速度 a= F合 m 。 (3)求解方法 ①常规分解法:将类平抛运动分解为沿初速 度方向的匀速直线运动和垂直于初速度方向 (即沿合力方向)的匀加速直线运动,两分运 动彼此独立,互不影响,且与合运动具有等 时性。 ②特殊分解法:对于有些问题,可以过抛出点 建立适当的直角坐标系,将加速度分解为ax、 ay,初速度v0 分解为vx、vy,然后分别在x、y 方向列方程求解。 【例1】 如图所示的光滑斜面 长为l,宽为b,倾角为θ,一 物块(可看成质点)沿斜面 左上方顶点P 水平射入,恰 好从底端Q 点离开斜面,试求:(重力加速度 为g) (1)物块由P 运动到Q 所用的时间t; (2)物块由P 点水平射入时的初速度v0 的 大小; (3)物块离开Q 点时速度的大小v。 【解析】 (1)沿斜面向下有 mgsin θ=ma, l=12at 2,联立解得t= 2l gsin θ 。 (2)沿 水 平 方 向 有 b=v0t,v0 = b t = b gsin θ 2l 。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 109 hh (3)物 块 离 开 Q 点 时 的 速 度 大 小v= v20+(at)2= (b2+4l2)gsin θ 2l 。 【答案】 (1) 2l gsin θ (2)b gsin θ 2l (3) (b2+4l2)gsin θ 2l 【例2】 风洞实验室能产生大 小 和 方 向 均 可 改 变 的 风 力。如图所示,在风洞实 验室中有一足够大的光滑水平面,在水平面 上建立xOy 直角坐标系,质量 m=0.5 kg 的小球以初速度v0=0.40 m/s从O 点沿x 轴正方向运动,在0~2.0 s内受到一个沿y 轴正方向、大小F1=0.20 N的风力作用,小 球运动2.0 s后,风力方向变为沿y 轴负方 向,大小变为 F2=0.10 N(图中未画出)。 试求: (1)2.0 s末小球在y方向的速度大小和2.0 s 内运动的位移大小; (2)风力F2 作用多长时间,小球的速度变为 与初速度相同。 【解析】 (1)设在0~2.0 s内小球运动的加 速度为a1,则F1=ma1。2.0 s末小球在y 方向的速度v1=a1t1,代入数据解得v1= 0.8 m/s,沿x 轴方向运动的位移x1=v0t1, 沿y 轴方向运动的位移y1= 1 2a1t1 2。 2.0 s内运动的位移s1= x12+y12,代入数 据解得s1=0.