专题三 第1讲 力学中的曲线运动-【成功方案】2024年高考物理艺术生文化课总复习教师用书(Word)

第1讲　力学中的曲线运动 1．物体做曲线运动的条件 当物体所受合外力的方向跟它的速度方向__不共线__时，物体做曲线运动。合运动与分运动具有__等时性__、__独立性__和__等效性__。 2．平抛运动 (1)规律：vx＝__v0__，vy＝__gt__，x＝__v0t__，y＝　gt2　。 (2)推论：做平抛(或类平抛)运动的物体 ①任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的__中点__；②设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为φ，则有tan θ＝2__tan_φ__。 3．竖直平面内圆周运动的两种临界问题 (1)绳固定，物体能通过最高点的条件是　v≥　。 (2)杆固定，物体能通过最高点的条件是__v＞0__。 【规律方法】 1．竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度关系通常利用__动能定理__来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析。 2．对于平抛或类平抛运动与圆周运动组合的问题，应用合成与分解的思想分析这两种运动转折点的__速度__是解题的关键。 高考题型1　运动的合成与分解 【例1】　 如图所示，水平光滑长杆上套有一物块Q，跨过悬挂于O点的轻小光滑圆环的轻绳一端连接Q，另一端悬挂一物块P。设轻绳的左边部分与水平方向的夹角为θ，初始时θ很小。现将P、Q由静止同时释放，关于P、Q以后的运动，下列说法正确的是(　　) A．当θ＝60°时，P、Q的速度之比是∶2 B．当θ＝90°时，Q的速度最大 C．当θ＝90°时，Q的速度为零 D．当θ向90°增大的过程中Q的合力一直增大 [答案]　B [解析]　P、Q用同一根绳连接，则Q沿绳子方向的速度与P的速度大小相等，则当θ＝60°时，Q沿绳子方向的分速度vQcos 60°＝vP，解得＝，故选项A错误；当θ＝90°时，即Q到达O点正下方，垂直Q运动方向上的分速度为0，即vP＝0，此时Q的速度最大，故选项B正确，C错误；当θ向90°增大的过程中Q的合力逐渐减小，当θ＝90°时，Q的速度最大，加速度为零，合力为零，故选项D错误。 【技巧点拨】 1．物体的实际运动是合运动，明确是在哪两个方向上的合成。 2．根据合外力与合初速度的方向关系判断合运动的性质。 3．运动的合成与分解就是速度、位移、加速度等的合成与分解，遵守平行四边形定则。 1．某些手机上安装有某种软件，能测量手机的加速度。建立如图所示的三维坐标系，手机沿任意方向移动一下，便可显示沿x、y、z轴三个维度各自加速度大小随时间的变化图像。现将手机竖直向上抛出，手机运动过程中未翻滚(平动)，发现只有x轴方向有示数，由此可知手机运动过程中的姿态为(　　) [答案]　C [解析]　由题意知，只有x轴方向有示数，即只有x轴方向有加速度，所以手机的x轴处于竖直方向。选项C正确。 2．(多选)如图所示，在水平地面上有一个直角三角形木块A，其质量为M；有一长为L的轻杆，轻杆的下端用铰链固定在地面上，另一端固定一个小球B， 其质量为m；小球B紧靠直角三角形木块A的一直角边。用水平向左的变力F以速度v匀速推A，轻杆将绕着O点转动，经过图示位置时，轻杆与水平方向的夹角为θ，则下列说法正确的是(　　) A．此时小球的速度大小为 B．此时小球的速度大小为 C．此时轻杆转动的角速度为 D．A匀速推B的过程中，A做匀速圆周运动 [答案]　BC [解析]　小球B做圆周运动，其线速度vB的方向与轻杆垂直。将线速度vB分解成水平方向和竖直方向两个分速度，其水平分速度等于v，即vBsin θ＝v，解得vB＝，选项B正确，A错误；轻杆转动的角速度ω＝＝，选项C正确；A匀速推B的过程中，杆与水平方向的夹角θ逐渐增大，由vB＝可知，vB逐渐减小，故选项D错误。 高考题型2　抛体运动问题 【例2】　(多选)如图所示，某同学将离地1.25 m的网球以13 m/s的速度斜向上击出，击球点到竖直墙壁的距离4.8 m。当网球竖直分速度为零时，击中墙壁上离地高度为8.45 m的P点。网球与墙壁碰撞后，垂直墙面速度分量大小变为碰前的0.75倍。平行墙面的速度分量不变。重力加速度g取10 m/s2，网球碰墙后的速度大小v和着地点到墙壁的距离d分别为(　　) A．v＝5 m/s　　　　　　 B．v＝3 m/s C．d＝3.6 m D．d＝3.9 m [答案]　BD [解析]　设网球飞出时的速度为v0，竖直方向v＝2g(H－h)，代入数据得v0竖直＝ m/s＝12 m/s，则v0水平＝ m/s＝5 m/s，排球水平方向到P点的距离x水平＝v0水平t＝v0水平·＝6 m，根据几何关系可得打在墙面上时，垂直墙面的速度分量v0水平⊥＝v0水平·＝4 m/s，平行墙面的速度分量v0水平∥＝v0水平·＝3 m/s，反弹后，垂直墙面的速度分量v′水平⊥＝0.75