内容正文:
第3讲 力与曲线运动
专题一
考点一 运动的合成与分解
1.合运动性质和轨迹的判断
(1)若合力方向与初速度的方向在同一直线上,则为直线运动。
(2)若合力方向与初速度的方向不在同一直线上,则为曲线运动,且合力指向轨迹曲线的凹侧,运动轨迹一定在合力方向和速度方向之间。
2
2.小船渡河问题的分析思路
3
甲
乙
丙
丁
3.关联速度问题的常用解题方法:把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和沿着绳(杆)的两个分量,根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解。常见的模型如图。
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C
例1 (2025·湖南卷)如图,物块以某一初速度滑上足够长的固定光滑斜面,物块的水平位移、竖直位移、水平速度、竖直速度分别用、、、 表示,物块向上运动过程中,下列图像可能正确的是 ( )
A
B
C
D
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例2 (2025·安徽安庆模拟)在某次洪灾中,由于河水突然猛涨,河水流速短时间内异常增加,救援部队快速响应,利用救援艇成功救出被困对岸的群众。假定该河流两岸平行宽度为 ,某段时间河水流速恒为,救援艇在静水中的速度 大小恒定,救援艇以最短位移渡河时,位移大小为, 。下列说法正确的是( )
A. 救援艇在静水中的速度
B. 救援艇以最短位移渡河时,船头与上游河岸夹角为
C. 救援艇最短渡河时间为
D. 救援艇船头垂直河岸时,到达对岸的位置位于出发点正对岸下游的 处
B
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B
例3 (2025·山西模拟预测)如图所示为拍电影时吊威亚的情境示意图。工作人员 向左运动,用绕过定滑轮的轻绳将演员 竖直向上吊起,定滑轮两边轻绳的夹角为 ,运动的速度大小为, 运动的速度大小为,当 时,下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
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考点二 抛体运动问题
1.平抛运动及研究方法
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性质 斜抛运动是加速度为 的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线
研究方法 运动的合成与分解、逆向思维法
基本规律
(以斜上抛
运动为例) (1)水平方向: , ; 。
(2)竖直方向: ,
; _____________________________________________
2.斜抛运动及研究方法
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D
例4 (2025·云南卷)如图,某同学将两颗鸟食从 点水平抛出,两只小鸟分别在空中的点和 点同时接到鸟食。鸟食的运动视为平抛运动,两运动轨迹在同一竖直平面内,则( )
A. 两颗鸟食同时抛出
B. 在 点接到的鸟食后抛出
C. 两颗鸟食平抛的初速度相同
D. 在 点接到的鸟食平抛的初速度较大
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BD
例5 多选 (2024·山东卷)如图,工程队向峡谷对岸平台抛射重物,初速度大小为,与水平方向的夹角为30°,抛出点和落点的连线与水平方向夹角为30°,重力加速度大小取 ,忽略空气阻力。重物在此运动过程中,下列说法正确的是 ( )
A. 运动时间为
B. 落地速度与水平方向夹角为
C. 离连线的最远距离为
D. 轨迹最高点与落点的高度差为
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BD
例6 多选 (2025·河南郑州模拟)如图,在竖直平面直角坐标系中,时,质量的小球从坐标原点 处,以初速度斜向右上方抛出,同时受到大小为 的风力作用(虚线箭头为风力方向,与的夹角为 ,且与 轴正方向的夹角也为),重力加速度取 。下列说法正确的是( )
A. 小球的加速度先增大后减小
B. 小球在时再次经过 轴
C. 小球的重力势能一直减小
D. 小球的动能一直增大
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考点三 圆周运动问题
1.解决圆周运动问题的基本思路
2.圆周运动的几种临界情况
(1)物体相对滑动的临界:摩擦力达到最大值。
(2)两物体分离的临界:<m></m>。
(3)绳恰好绷紧:<m></m>;绳恰好断裂:<m></m>为绳子所能承受的最大拉力。
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项目 动力学方程 临界情况
水平转盘上的物体
___________________________________ 恰好滑动
倾斜转盘上的物体______________________________ 最高点
最低点
恰好通过最低点
3.常见的圆周运动及临界条件
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项目 动力学方程 临界情况
轻绳模型
________________________ 最高点
恰好通过最高点,绳的
拉力恰好为0
轻杆模型
________________________ 最高点
恰好通过最高点,杆对
小球的力等于小球重力,方向竖直向上
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项目 动力学方程 临界情况
带电小球在叠加场中的圆周运动
_______________________________________ 关注六个位置的动力学方程
(最高点、最低点、等效最
高点、等效最低点、最左边
和最右边) 恰好通过等效最高点;
恰好做完整的圆周运动
(等效法)
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C
例7 (2025·山东卷·4,3分)某同学用不可伸长的细线系一个质量为的发光小球,让小球在竖直面内绕一固定点做半径为 的圆周运动。在小球经过最低点附近时拍摄了一张照片,曝光时间为 。由于小球运动,在照片上留下了一条长度约为半径 的圆弧形径迹。根据以上数据估算小球在最低点时细线的拉力大小为( )
A.
B.
C.
D.
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AC
例8 多选 (2025·广东卷)将可视为质点的小球沿光滑冰坑内壁推出,使小球在水平面内做匀速圆周运动,如图所示。已知圆周运动半径为,小球所在位置处的切面与水平面夹角 为 ,小球质量为,重力加速度取 。关于该小球,下列说法正确的是( )
A. 角速度为
B. 线速度大小为
C. 向心加速度大小为
D. 所受支持力大小为
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图1
图2
例9 (2025·河北石家庄一模)如图1,一细线一端系住一小球,另一端固定在一竖直细杆上,小球以一定大小的速度随着细杆在水平面内做匀速圆周运动,细线便在空中划出一个圆锥面,这样的模型叫“圆锥摆”。圆锥摆是研究水平面内质点做匀速圆周运动动力学关系的典型特例。小球(可视为质点)质量为,细线长度为 ,重力加速度为, 。(1)紧贴着小球运动的水平面加一光滑平板,使小球在板上做匀速圆周运动,此时细线与竖直方向所成夹角为 ,如图2,当小球的角速度 大于某一值时,小球将脱离平板,求 的大小;
[答案]
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图3
(2)撤去光滑平板,再用一根细线一端系在该小球上,另一端固定在细杆上的 点,且当两条细线均伸直时,如图3所示,各部分长度之比,则当小球以 匀速转动时,两细线对小球的拉力分别为多大。
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