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力与曲线运动
【高考定位】 高考对本讲的命题,选择题多集中在考查平抛运动的特点、卫星运动的参数分析;计算题集中在抛体运动、圆周运动规律的综合应用,题目与生活、生产相联系,涉及相关物理量的临界和极限状态的求解。特别要关注生活中曲线运动问题,善于将实际问题转化为物理模型。
突破点一 曲线运动、运动的合成与分解
1.曲线运动的两关键
(1)物体受到的合力(加速度)方向与速度方向始终不共线。
(2)物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力方向与速度方向之间,速度方向与轨迹相切,合力方向指向轨迹的“凹”侧。
2.两类典型实例
(1)“小船过河”问题分清三种速度,掌握两种情境。
①合速度:物体的实际运动速度;船速:船在静水中的速度;水速:水流动的速度,可能大于船速。
②最短时间过河和最短位移过河(水速大于船速时最短位移大于河宽)。
(2)“关联”速度问题常见的模型。
[典例1] 解放军特种兵在某次泅水训练中要求战士渡过一条如图所示的水渠。已知水渠Ⅰ区、Ⅱ区河宽分别为d和2d,河水流速分别为v和0.5v,一名战士甲从A点开始,朝着垂直于河岸的方向游动,在C点登陆,另一名战士乙从B点开始以垂直岸的路径在D点登陆,设两名战士的静水游动速度相等且保持不变,甲、乙渡河时间之比为k。则战士的静水游动速度大小为( )
A. B.
C. D.
[听课记录]
1.如图所示,绕过光滑轻质定滑轮的细线连着两个小球,小球a、b分别套在水平杆和竖直杆上,某时刻连接两球的细线与竖直方向的夹角均为37°,此时a、b两球的速度大小之比为(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)( )
A. B.
C. D.
2.如图所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动。连杆AB、OB可绕图中A、B、O三处的转轴转动,连杆OB在竖直面内的圆周运动可通过连杆AB使滑块在水平横杆上左右滑动。已知OB杆长为L,绕O点沿逆时针方向匀速转动的角速度为ω,当连杆AB与水平方向夹角为α,AB杆与OB杆的夹角为β时,滑块的水平速度大小为( )
A. B.
C. D.
突破点二 抛体运动规律及应用
1.抛体运动两推论一注意
(1)推论一:做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图中A点和B点所示。
(2)推论二:做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处,设其末速度方向与水平方向的夹角为α,位移与水平方向的夹角为θ,则tan α=2tan θ。
(3)注意:斜抛运动至最高点时速度水平,可采用逆向思维法,看作平抛运动。
3.平抛运动四类常见分解模型
已知条件
情境示例
解题策略
已知速度方向
从斜面外平抛,垂直落在斜面上,分解速度 tan θ==
从圆弧形轨道外平抛,恰好无碰撞地进入圆弧形轨道,分解速度tan θ==
已知位移方向
从斜面上平抛又落到斜面上,分解位移tan θ===
在斜面外平抛,落在斜面上位移最小,分解位移tan θ===
[典例2] (多选)如图所示,固定斜面PO、QO与水平面MN的夹角均为45°,现由A点分别以v1、v2的速度先后沿水平方向抛出两个小球(可视为质点),不计空气阻力,其中以v1抛出的小球恰能垂直于QO落于C点,飞行时间为t,以v2抛出的小球落在PO斜面上的B点,且B、C在同一水平面上,重力加速度大小为g,则( )
A.落于B点的小球飞行时间为t
B.v2=gt
C.落于C点的小球的水平位移为gt2
D.A点距水平面MN的高度为gt2
[听课记录]
3.(多选)(2023·江苏省苏州市常熟中学高三期末)中国的面食文化博大精深,种类繁多,其中“山西刀削面”堪称天下一绝,传统的操作手法是一手托面,一手拿刀