《高中物理 5.1《曲线运动》课件8 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 5.1《曲线运动》课件8 新人教版必修2（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 曲线运动曲线运动知识要求知识要求类：运：运动的合成与分解的合成与分解类：曲：曲线运运动中中质点的速度沿点的速度沿轨道的切道的切线方向，且必具方向，且必具有加速度；平抛运有加速度；平抛运动；匀速率；匀速率圆周运周运动，线速度和角速度，速度和角速度，周期，周期，圆周运周运动的向心加速度的向心加速度a=v2/R。 技能要求技能要求一、解一、解题思路：思路：1、明确研究、明确研究对象；象；2、确确定定研研究究对象象运运动的的轨道道平平面面和和圆心心位位置置，以便确定向心力的方向。以便确定向心力的方向。3、分分析析物物体体的的受受力力情情况况（注注意意：向向心心力力是是根根据据效效果果命命名名的的“效
2、效果果力力”，分分析析物物体体的的受受力力时，切不可在性切不可在性质力以外再添加一个向心力）；力以外再添加一个向心力）；4、以沿半径方向和垂直半径方向建立直角坐、以沿半径方向和垂直半径方向建立直角坐标系，系，则沿半径方向的合力提供物体做沿半径方向的合力提供物体做圆周运周运动的向心力。的向心力。 二、圆周运动中的临界问题二、圆周运动中的临界问题 1、外外界界不不能能提提供供支支持持力力的的物物体体的的圆周周运运动，如如细绳系系着着的的物物体体、沿沿圆环内内壁壁在在竖直直平平面面内内做做圆周周运运动时，物物体体通通过最最高高点点时其其速速度度必必须满足足。（。（试推推导）2、外外界界可可以以提提供
3、供支支持持力力的的物物体体做做圆周周运运动，如如有有轻杆杆或或管管约束束的的物物体体在在竖直直平平面面内内做做圆周周运运 动 时 ， 物物 体体 通通 过 最最 高高 点点 时 的的 速速 度度 必必 须 满 足足 。（。（试推推导）mg=mV2/r.Mg-N=mV2/R0 三、人造卫星的变轨问题三、人造卫星的变轨问题 F供供；F需需。当F供F需时，卫星向着圆心方向偏离轨道，r变小，引力做正功动能增大，V变大， F需增大，到 F供=F需时达到新的平衡。例题一例题一在高速公路的拐弯在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当，路面造得外高内低，即当车向右拐弯向右拐弯时，司机左，司机左侧的路面比右的
4、路面比右侧的要高一的要高一些，路面与水平面些，路面与水平面间的的夹角角为。设拐弯路段是拐弯路段是半径半径为R的的圆弧，要使弧，要使车速速为v时车轮与路面之与路面之间的横向（即垂直于前的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，方向）摩擦力等于零，应等于（等于（）本题的关键是圆心的位置水平面a向？a向？圆心圆心mgNF向变成地下通道啦！例题二例题二（1999全全国国）如如图，细杆杆的的一一端端与与一一小小球球相相连，可可绕过O点点的的水水平平轴自自由由转动。现给小小球球一一初初速速度度，使使它它在在竖直直平平面面内内做做圆周周运运动，图中中a、b分分别是是小小球球轨道道的的最最低低点点和和最最高高点
5、点，则杆杆对球球的的作作用力可能是（用力可能是（）Aa处为拉力，拉力，b处为拉力；拉力； Ba处为拉力，拉力，b处为推力；推力；Ca处为推力，推力，b处为拉力；拉力；Da处为推力，推力，b处为推力；推力； a处不可能是推力AB例题三例题三（2001上海）上海）组成星球的物成星球的物质是靠引力吸引在是靠引力吸引在一起的，一起的，这样的星球有一个最大的自的星球有一个最大的自转速率，速率，如果超如果超过了了该速率，星球的万有引力将不足以速率，星球的万有引力将不足以维持其赤道附近的物体做持其赤道附近的物体做圆周运周运动。由此能得。由此能得到半径到半径为R、密度、密度为、质量量为M且均匀分布且均匀分布的
6、星球的最小自的星球的最小自转周期周期T。下列表达式中正确。下列表达式中正确的是（的是（） AD例题四例题四一光滑的一光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其体固定在水平桌面上，其轴线沿沿竖直方向，其直方向，其顶角角为60，如，如图所示。一条所示。一条长为l的的轻绳，一端固定在，一端固定在锥顶O点，另一端拴一点，另一端拴一质量量为m的小球，小球以速率的小球，小球以速率v绕圆锥的的轴线做水平面内的匀速做水平面内的匀速圆周运周运动。 Olm例题分析与解答例题分析与解答（1） 水平方向水平方向 Tsin-Ncos=m2lsin竖直方向直方向Tcos+Nsin=mgOlmmgTN得：T=mgcos+m2lsin
7、2 N=mgsin-m2lsincos现VV0,所以小球已经离开锥面 例题五例题五一宇航一宇航员抵达一半径抵达一半径为R的星球表面后，的星球表面后，为了了测定定该星球的星球的质量量M，做如下的，做如下的实验：取一根：取一根细线穿穿过光滑的水平光滑的水平细直管，直管，细线一一端拴一端拴一质量量为m的砝的砝码，另一端，另一端连接在固定的接在固定的测力力计上，手握上，手握细直管策直管策动砝砝码，使它在，使它在竖直平面内做完整的直平面内做完整的圆周运周运动，停止策，停止策动细直管，砝直管，砝码可可继续在同一在同一竖直平面内做完整的直平面内做完整的圆周运周运动，如，如图所示。此所示。此时观察察测力力计，
8、得到当砝，得到当砝码运运动到到圆周的最低点和最高周的最低点和最高点两位置点两位置时测力力计的的读数差数差为F。已知引力恒量。已知引力恒量为G，试根据根据题中所提供的条件和中所提供的条件和测量量结果，求出果，求出该星球的星球的质量量M。 例题分析与解答例题分析与解答先求出先求出这个星球的重力加速度个星球的重力加速度g0，最高点最高点T2+mg0=mV22/r最低点最低点T1-mg0=mV12/r机械能守恒F=T2-T1，g0=F/6m=GM/R2得M=FR2/6Gm例题六例题六（2003年江年江苏省高考省高考题，12分）据美分）据美联社社2002年年10月月7日日报道，天文学家在太阳系的道，天文
9、学家在太阳系的9大行星之外，又大行星之外，又发现了一了一颗比地比地球小得多的新行星，而且球小得多的新行星，而且还测得它得它绕太阳公太阳公转的周期的周期约为288年年. 若把它和地球若把它和地球绕太阳公太阳公转的的轨道都看作道都看作圆，问它与太它与太阳的距离阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍是地球与太阳距离的多少倍. （最后（最后结果可用根果可用根式表示）式表示） 例题分析与解答例题分析与解答设太太阳阳的的质量量为M，地地球球的的质量量为m0，绕太太阳阳公公转的的周周期期为T0，与与太太阳阳的的距距离离为R0，公公转角角速度速度为0；新新行行星星的的质量量为m，绕太太阳阳公公转的的周周期期为T，
10、与太阳的距离与太阳的距离为R，公，公转角速度角速度为，根据万有引力定律和牛根据万有引力定律和牛顿定律，得定律，得 作业作业1、人造人造卫星的星的轨道半径越大，道半径越大，则（）A速度越小，周期越小速度越小，周期越小B速度越小，周期越大速度越小，周期越大C速度越大，周期越小速度越大，周期越小D速度越大，周期越大速度越大，周期越大 B作业作业2、同同步步卫星星离离地地心心距距离离为r，运运行行速速率率为v1，加加速速度度为a1，地地球球赤赤道道上上物物体体自自转的的向向心心加加速速度度为a2，第第一一宇宇宙宙速速度度为v2，地地球球半半径径为R，下下列列关关系系中中正正确确的的有有（ ）Aa1/a
11、2=r/R Ba1/a2=r2/R2 Cv1/v2=R2/r2 Dv12/v22=R/r A D作业作业3、太太阳阳从从东边升升起起，西西边落落下下，是是地地球球上上的的自自然然现象象，但但在在某某些些条条件件下下，在在纬度度较高高地地区区上上空空飞行行的的飞机机上上，旅旅客客可可以以看看到到太太阳阳从从西西边升升起起的的奇奇妙妙现象象。这些条件是些条件是( )A 时间必必须是在清晨，是在清晨，飞机正在由机正在由东向西向西飞行，行，飞机的速度必机的速度必须较大大B 时间必必须是在清晨，是在清晨，飞机正在由西向机正在由西向东飞行，行，飞机的速度必机的速度必须较大大C 时间必必须是在傍晚，是在傍晚
12、，飞机正在由机正在由东向西向西飞行，行，飞机的速度必机的速度必须较大大D 时间必必须是在傍晚，是在傍晚，飞机正在由西向机正在由西向东飞行，行，飞机的速度不能太大机的速度不能太大 C看到太阳从西边升起的时间必须是清晨还是傍晚看到太阳从西边升起的时间必须是清晨还是傍晚？以地球为参照物太阳是从东方升起西边落下，这是因以地球为参照物太阳是从东方升起西边落下，这是因为地球在处西向东转动。为地球在处西向东转动。飞机只有由东向西飞才能看到太阳从西边升起。飞机只有由东向西飞才能看到太阳从西边升起。作业作业4、一一圆盘可可绕过盘心心的的竖直直轴转动，在在圆盘上上放放置置一一木木块，木木块随随圆盘一一起起匀匀速速
13、转动，如如图所所示示，则（ ）A木木块受到受到圆盘对它的摩擦力，方向背离它的摩擦力，方向背离圆心心B木木块受到受到圆盘对它的摩擦力，方向指向它的摩擦力，方向指向圆心心C因因木木块随随圆盘一一起起运运动，故故木木块受受到到圆盘对它它的摩擦力，方向同木的摩擦力，方向同木块运运动方向一致方向一致D摩摩擦擦力力总是是阻阻碍碍物物体体运运动，所所以以木木块受受到到圆盘对它摩擦力方向与木它摩擦力方向与木块运运动方向相反方向相反B木块有离圆心而去的运动趋势，静摩木块有离圆心而去的运动趋势，静摩擦力的方向与此运动趋势相反。擦力的方向与此运动趋势相反。作业作业5、火火车转弯弯时，若若火火车超超速速行行驶，则与与
14、正正常常速速率率行行驶比比较（）A外外轨对轮缘的的侧压力减小力减小B内内轨对轮缘的的侧压力增大力增大C铁轨对火火车的支持力增大的支持力增大D火火车受的支持力不受的支持力不变外轨内轨GNFF小于小于mV2/R时时出现出现F大于大于mV2/R时出现时出现C外轨的侧压力的竖直外轨的侧压力的竖直分力出现相当于火车分力出现相当于火车的重力增大。的重力增大。作业作业6、DA作业作业7、如如图所示，所示，轻杆杆长2L，中点装在水平，中点装在水平轴O点，两端分点，两端分别固定着小球固定着小球A、B，A和和B球球质量分量分别为m、2m，整，整个装置在个装置在竖直平面内做直平面内做圆周运周运动，当杆，当杆绕O转动
15、到某一到某一速度速度时，A球到达最高点，此球到达最高点，此时球球A与杆之与杆之间恰好无相恰好无相互作用力，求此互作用力，求此时O轴所受力大小和方向。所受力大小和方向。 OAB分析分析先研究先研究A球球mg=mV2/L,V2=gL.再研究再研究B球球T-2mg=2mV2/L,T=4mg.最后研究杆，受力最后研究杆，受力图如右如右OABTB=4mgNo=TB=4mg轴所受压力为4mg，方向向下。作业作业8、有人利用安装在气球有人利用安装在气球载人人舱内的内的单摆来确定气球的来确定气球的高度。已知高度。已知该单摆在海平面在海平面处的周期是的周期是T0。当气球。当气球停在某一高度停在某一高度时，测得得
16、该单摆周期周期为T。求。求该气球气球此此时离海平面的高度离海平面的高度h。把地球看做。把地球看做质量均匀分布量均匀分布的半径的半径为R的球体。的球体。 h=R（T-T0）/T0 作业作业9、宇航宇航员站在一星球表面上的某高站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出，沿水平方向抛出一个小球。一个小球。经过时间t t，小球落到星球表面，小球落到星球表面，测得抛出得抛出点与落地点之点与落地点之间的距离的距离为L L。若抛出。若抛出时的初速增大到的初速增大到2 2倍，倍，则抛出点与落地点之抛出点与落地点之间的距离的距离为 L L。已知两落地。已知两落地点在同一水平面上，点在同一水平面上，该星球的半径星球
17、的半径为R R，万有引力常数，万有引力常数为G G。求。求该星球的星球的质量量M M。 先画示意图先画示意图HV0哪一段是哪一段是L？L2V0求这个星球的求这个星球的重力加速度重力加速度gs.作业作业10、半径半径为R1m的光滑的光滑细圆管放在水平面上，通管放在水平面上，通过十字支架固定于十字支架固定于圆心心O处，如，如图所示。所示。设可可视为质点的点的质量分量分别为m3kg、M=4kg的两的两小球放在管中，它小球放在管中，它们之之间有少量炸有少量炸药。点燃炸。点燃炸药后，它后，它们各自做匀速各自做匀速圆周运周运动，则（1）它）它们第一次相遇第一次相遇时，M、m各各转过多少角多少角度？度？（2
18、）若炸）若炸药中有中有E42J的化学能的化学能转化化为M、m 的的动能，那么从爆炸分离到它能，那么从爆炸分离到它们第一次相遇第一次相遇经过多少多少时间？（3）在上述条件下从爆炸分离）在上述条件下从爆炸分离经过多多长时间，圆管受到两小球作用力的合力第一次管受到两小球作用力的合力第一次为60N？ OMm(1) mv1=MV2V1=4m/s,V2=3m/s(2) t= 2 R/(V1+V2)=0.9s(3)N1=mV12/R=48N, N2=MV22/R=36N合力为60N时，两力要垂直，N1N2t2=T/4=2 R/4(V1+V2 )=0.224s作业作业11、在方向水平的匀在方向水平的匀强电场中
19、，一不可伸中，一不可伸长的不的不导电细线的一端的一端连着一着一质量量为m的的带电小球，另一端固定于小球，另一端固定于O点，点，把小球拉起至把小球拉起至细线与与场强平行，然后无初速平行，然后无初速释放，已放，已知小球沿知小球沿图示示轨迹运迹运动到最低点的另一到最低点的另一侧时，线与与竖直方向的最大直方向的最大夹角角为，如，如图所示，求小球所示，求小球经过最低最低点点时细线对小球的拉力。小球的拉力。 分析分析给图三位置加字母三位置加字母ABC从A到C，减少的重力势能等于增加的电势能mgLcos =EqL(1+sin )从A到B，用动能定理。mV2/2-0=WG+WE=mgL-EqL在B点，T-mg=mV2/LT=3mg-2mg
