第四章:曲線運(yùn)動(dòng)01
來(lái)源:天天高中學(xué)習(xí)網(wǎng) 2009-09-10 14:25:14
本章知識(shí)點(diǎn),從近幾年高考看,主要考查的有以下幾點(diǎn):(1)平拋物體的運(yùn)動(dòng)。(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其重要公式,如線速度、角速度、向心力等。(3)萬(wàn)有引力定律及其運(yùn)用。(4)運(yùn)動(dòng)的合成與分解。注意圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題是牛頓運(yùn)動(dòng)定律在曲線運(yùn)動(dòng)中的具體應(yīng)用,要加深對(duì)牛頓第二定律的理解,提高應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。近幾年對(duì)人造衛(wèi)星問(wèn)題考查頻率較高,它是對(duì)萬(wàn)有引力的考查。衛(wèi)星問(wèn)題與現(xiàn)代科技結(jié)合密切,對(duì)理論聯(lián)系實(shí)際的能力要求較高,要引起足夠重視。本章內(nèi)容常與電場(chǎng)、磁場(chǎng)、機(jī)械能等知識(shí)綜合成難度較大的試題,學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)綜合能力的培養(yǎng)。
1、記住物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件,能判斷物體是否做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2、記住勻速圓周運(yùn)動(dòng)的v、ω、T、f、a、向心力等運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。
3、知道解勻速圓周運(yùn)動(dòng)題的一般步驟(與牛頓第二定律解題思中相同)。
4、掌握幾種情景中的圓周運(yùn)動(dòng):①重力場(chǎng)中豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)(注意臨界條件)。
、谔祗w的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。③點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中帶電粒子可以做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。④帶電粒子只受洛侖磁力作用下的圓周運(yùn)動(dòng)(注意有界磁場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和解法)。⑤復(fù)合場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)。
一.夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)
1.曲線運(yùn)動(dòng)的特征
(1)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線
。2)由于運(yùn)動(dòng)的速度方向總沿軌跡的切線方向,又由于曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡是曲線,所以曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化。即使其速度大小保持恒定,由于其方向不斷變化,所以說(shuō):曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)。
(3)由于曲線運(yùn)動(dòng)速度一定是變化的,至少其方向總是不斷變化的,所以,做曲線運(yùn)動(dòng)的物體的加速度必不為零,所受到的合外力必不為零。
2.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件
。1)物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)的條件
物體所受合外力(加速度)的方向與物體的速度方向不在一條直線上。
。2)物體做平拋運(yùn)動(dòng)的條件
物體只受重力,初速度方向?yàn)樗椒较颉?/p>
可推廣為物體做類平拋運(yùn)動(dòng)的條件:物體受到的恒力方向與物體的初速度方向垂直。
。3)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件
物體受到的合外力大小不變,方向始終垂直于物體的速度方向,且合外力方向始終在同一個(gè)平面內(nèi)(即在物體圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面內(nèi))
例:(1991年上海高考題)如圖所示,物體在恒力F作用下沿曲線從A運(yùn)動(dòng)到B,這時(shí),突然使它所受力反向,大小不變,即由F變?yōu)椋。在此力的作用下,物體以后的運(yùn)動(dòng)情況,下列說(shuō)法正確的是(A、B、D)
A.物體不可能沿曲線Ba運(yùn)動(dòng)
B.物體不可能沿直線Bb運(yùn)動(dòng)
C.物體不可能沿曲線Bc運(yùn)動(dòng)
D.物體不可能沿原曲線由B返回A
3.運(yùn)動(dòng)的合成與分解
物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)往往是由幾個(gè)獨(dú)立的分運(yùn)動(dòng)合成的,由已知的分運(yùn)動(dòng)求跟它們等效的合運(yùn)動(dòng)叫做運(yùn)動(dòng)的合成;由已知的合運(yùn)動(dòng)求跟它等效的分運(yùn)動(dòng)叫做運(yùn)動(dòng)的分解。
運(yùn)動(dòng)的合成與分解基本關(guān)系:
1分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性;
2運(yùn)動(dòng)的等效性(合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系,不能并存);
3運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性;
4運(yùn)動(dòng)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邊形定則。)
4.平拋運(yùn)動(dòng)
。1)平拋運(yùn)動(dòng)是指物體只在重力作用下,從水平初速度開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)。
(2)研究平拋運(yùn)動(dòng)的方法:通常,可以把平拋運(yùn)動(dòng)看作為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合動(dòng)動(dòng):一個(gè)是水平方向(垂直于恒力方向)的勻速直線運(yùn)動(dòng),一個(gè)是豎直方向(沿著恒力方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
、偎剿俣龋簐x=v0,豎直速度:vy=gt
合速度(實(shí)際速度)的大。
物體的合速度v與x軸之間的夾角為:
、谒轿灰疲,豎直位移
合位移(實(shí)際位移)的大。
物體的總位移s與x軸之間的夾角為:
可見(jiàn),平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向與位移方向不相同。
而且
(3)平拋運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)結(jié)論
、俾涞貢r(shí)間由豎直方向分運(yùn)動(dòng)決定:由得:
、谒斤w行射程由高度和水平初速度共同決定:
③平拋物體任意時(shí)刻瞬時(shí)時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)到拋出點(diǎn)的距離都等于水平位移的一半。
證明:
。4)軌跡方程:由和消去t得到:?梢(jiàn)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋物線。
(5)從動(dòng)力學(xué)的角度看:由于做平拋運(yùn)動(dòng)的物體只受到重力,因此物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒。
4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)
。1)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量
軌道半徑(r):對(duì)于一般曲線運(yùn)動(dòng),可以理解為曲率半徑。
線速度(v):大小等于物體在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)(s)與時(shí)間(t)的比值,方向?yàn)閳A周的切線方向(注意:線速度是矢量。實(shí)際上,線速度是速度在曲線運(yùn)動(dòng)中的另一稱謂)。對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),線速度的大小等于平均速率。
角速度(ω,又稱為圓頻率):大小等于一段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度(θ)與時(shí)間t的比值。(注意:弧度的符號(hào)為rad,而r通常表示多少轉(zhuǎn)(每轉(zhuǎn)為2π弧度)。角速度也是矢量。)
周期(T):圓周運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間
頻率(f,或轉(zhuǎn)速n):物體在單位時(shí)間內(nèi)完成的圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)。
(2)各物理量之間的關(guān)系:
注意:計(jì)算時(shí),均采用國(guó)際單位制,角度的單位采用弧度制。
(3)圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度稱為向心加速度,其大小為(還有其它的表示形式,如:),表征速度方向改變的快慢,其方向時(shí)刻改變且時(shí)刻指向圓心。對(duì)于一般的非勻速圓周運(yùn)動(dòng),公式仍然適用,為物體的加速度的法向加速度分量,r為曲率半徑;物體的另一加速度分量為切向加速度,表征速度大小改變的快慢(對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,=0)
。4)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力常常稱為向心力,向心力的來(lái)源可以是任何性質(zhì)的力,常見(jiàn)的提供向心力的典型力有萬(wàn)有引力、洛侖茲力等。對(duì)于一般的非勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體受到的合力的法向分力提供向心加速度(下式仍然適用),切向分力提供切向加速度。
向心力的大小為:(還有其它的表示形式,如:
。幌蛐牧Φ姆较驎r(shí)刻改變且時(shí)刻指向圓心。
實(shí)際上,向心力公式是牛頓第二定律在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的具體表現(xiàn)形式。
例:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下列物理量中不變的是(B、C)
A.速度B.速率C.角速度D.加速度
例:關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(C)
A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)
B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)
C.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)
D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必處于平衡狀態(tài)
例:關(guān)于向心力的說(shuō)法正確的是(B、C)
A.物體由于作圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一個(gè)向心力
B.向心力不改變做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度大小
C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力即為其所受合外力
D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力是個(gè)恒力
例:如圖所示,小物體A與圓盤保持相對(duì)靜止,跟著圓盤一起作勻速圓周運(yùn)動(dòng),則A的受力情況是(B)
A.重力、支持力
B.重力、支持力和指向圓心的摩擦力
C.重力、向心力
D.重力、支持力、向心力、摩擦力
例:如圖所示,壓路機(jī)后輪半徑是前輪半徑的3倍,A、B分別為前輪和后輪邊緣上的一點(diǎn),C為后輪上的一點(diǎn),它離后輪軸心的距離是后輪半徑的一半,則A、B、C三點(diǎn)的角速度之比為
,線速度之比為
,向心加速度之比為
[分析]因B點(diǎn)和C點(diǎn)同是后輪上的點(diǎn),故它們的角速度相等,而前、后輪在相同時(shí)間內(nèi)在路上壓過(guò)的距離相等,即前后輪邊緣上兩點(diǎn)線速度大小相等。
答案:3∶1∶1、2∶2∶1、6∶2∶1
。4)離心運(yùn)動(dòng)
當(dāng)物體受到的合外力時(shí),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng);
當(dāng)物體受到的合外力時(shí),物體做離心運(yùn)動(dòng)
當(dāng)物體受到的合外力時(shí),物體做近心運(yùn)動(dòng)
實(shí)際上,這正是力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的作用的體現(xiàn),外力改變,物體的運(yùn)動(dòng)情況也必然改變以適應(yīng)外力的改變。
4.兩類典型的曲線運(yùn)動(dòng)的分析方法比較
。1)對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)這類“勻變速曲線運(yùn)動(dòng)”,我們的分析方法一般是“在固定的坐標(biāo)系內(nèi)正交分解其位移和速度”,運(yùn)動(dòng)規(guī)律可表示為
;
。2)對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)這類“變變速曲線運(yùn)動(dòng)”,我們的分析方法一般是“在運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系內(nèi)正交分解其力和加速度”,運(yùn)動(dòng)規(guī)律可表示為
相關(guān)推薦
- 曲線運(yùn)動(dòng)5
- 曲線運(yùn)動(dòng)4
- 曲線運(yùn)動(dòng)3
- 曲線運(yùn)動(dòng)2
- 高三物理課件:高中第一節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)和
- 高三物理課件:高中第四章曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)
- 高二物理課件:第一節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)
- 高二物理課件:第四章曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引
- 高三物理課件:第一節(jié) 曲線運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)
- 高三物理課件:高三物理曲線運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)
高考院校庫(kù)(挑大學(xué)·選專業(yè),一步到位!)
高校分?jǐn)?shù)線
專業(yè)分?jǐn)?shù)線
- 日期查詢