《圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題.ppt（21頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、熱點(diǎn)專題突破系列(三) 圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題,【熱點(diǎn)概述】 圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)是兩種典型的曲線運(yùn)動(dòng),圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)結(jié)合的綜合問題,是高考的熱點(diǎn),也是高考的重點(diǎn)。此類綜合問題主要是水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合考查和豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合考查。,【熱點(diǎn)透析】 一、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題 1.此類問題往往是物體先做水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),后做平拋運(yùn)動(dòng),有時(shí)還要結(jié)合能量關(guān)系分析求解,多以選擇題或計(jì)算題考查。 2.解題關(guān)鍵： (1)明確水平面內(nèi)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來源,根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式列方程。 (2)平拋運(yùn)動(dòng)一般是沿水平方向和豎直方向分解速度或位移

2、。 (3)速度是聯(lián)系前后兩個(gè)過程的關(guān)鍵物理量,前一個(gè)過程的末速度是后一個(gè)過程的初速度。,【例證1】(2013臺(tái)州模擬)如圖所示, 在圓柱形房屋天花板中心O點(diǎn)懸掛一根 長為L的細(xì)繩,繩的下端掛一個(gè)質(zhì)量為m 的小球,已知繩能承受的最大拉力為2mg, 小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)速度逐漸 增大到繩斷裂后,小球恰好以速度v2= 落到墻腳邊。求： (1)繩斷裂瞬間的速度v1; (2)圓柱形房屋的高度H和半徑。,【解析】(1)小球在繩斷前瞬間受力如圖所示： 由牛頓第二定律得： 豎直方向：FTmcos-mg=0 水平方向：FTmsin= 由幾何關(guān)系得：r=Lsin 解得：v1=,(2)小球從拋出到落地，由機(jī)

3、械能守恒定律得： 解得： 設(shè)小球由平拋至落地的水平射程為x，如圖 所示。 水平方向：x=v1t 豎直方向：h1= 又有：R= 解得：R=3L 答案：(1) (2) 3L,二、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合問題 1.此類問題有時(shí)物體先做豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng),后做平拋運(yùn)動(dòng),有時(shí)物體先做平拋運(yùn)動(dòng),后做豎直面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng),往往要結(jié)合能量關(guān)系求解,多以計(jì)算題考查。 2.解題關(guān)鍵： (1)豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)首先要明確是“輕桿模型”還是“輕繩模型”,然后分析物體能夠到達(dá)圓周最高點(diǎn)的臨界條件。 (2)速度也是聯(lián)系前后兩個(gè)過程的關(guān)鍵物理量。,【例證2】(2013杭州模擬)如圖所示，水平桌面上有

4、一輕 彈簧，左端固定在A點(diǎn)，自然狀態(tài)時(shí)其右端位于B點(diǎn)。在距水 平桌面右側(cè)(2+ )R處有一豎直放置的光滑軌道MNP，其形狀為半徑R=0.8 m的圓環(huán)剪去了左上角135的圓弧，MN為其豎直直徑，P點(diǎn)到桌面的豎直距離也是R。用質(zhì)量為m=0.2 kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點(diǎn)釋放，物塊過B點(diǎn)后其位移與時(shí)間的關(guān)系為s=6t-2t2，物塊飛離桌邊緣D點(diǎn)后由P點(diǎn)沿切線落入圓弧軌道。g=10 m/s2，求：,(1)BD間的水平距離； (2)判斷物塊m能否沿圓軌道到達(dá)M點(diǎn)。,【解析】(1)設(shè)物塊由D點(diǎn)以初速度vD做平拋運(yùn)動(dòng)，平拋運(yùn)動(dòng) 用時(shí)為t，則在豎直方向上：R= 在水平方向上： 解得：vD=4 m/

5、s 在桌面上過B點(diǎn)后由s=6t-2t2得初速度v0=6 m/s，加速度 a=-4 m/s2 BD間位移為xBD=,(2)若物塊能沿軌道到達(dá)M點(diǎn)，其速度為vM，由能量守恒定律 得： 在M點(diǎn)，設(shè)軌道對(duì)物塊的壓力為FN，則：FN+mg= 聯(lián)立以上兩式，解得：FN=(1- )mg<0 即物塊不能到達(dá)M點(diǎn) 答案：(1)2.5 m (2)不能到達(dá)M點(diǎn),【熱點(diǎn)集訓(xùn)】 1.小明撐一雨傘站在水平地面上，傘面邊緣點(diǎn)所圍圓形的半 徑為R，現(xiàn)將雨傘繞豎直傘桿以角速度勻速旋轉(zhuǎn)，傘邊緣上 的水滴落到地面，落點(diǎn)形成一半徑為r的圓形，當(dāng)?shù)刂亓铀?度的大小為g，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推知傘邊緣距地面的高度應(yīng)為

6、( ),【解析】選A。設(shè)傘邊緣距地面的高度為h，傘邊緣水滴的速 度vR，水滴下落時(shí)間t 水滴平拋的水平位移x vt 如圖所示。由幾何關(guān)系，R2x2r2，可得： 選項(xiàng)A正確。,2.(2010江蘇高考)在游樂節(jié)目中,選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺(tái)上,小明和小陽觀看后對(duì)此進(jìn)行了討論。如圖所示,他們將選手簡化為質(zhì)量m=60kg的質(zhì)點(diǎn),選手抓住繩由靜止開始擺動(dòng),此時(shí)繩與豎直方向夾角=53,繩的懸掛點(diǎn)O距水面的高度為H=3m。不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量,浮臺(tái)露出水面的高度不計(jì),水足夠深,取重力加速度g=10m/s2,sin53 =0.8,cos53=0.6。,(1)求選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)對(duì)

7、繩拉力的大小F; (2)若繩長l=2m,選手?jǐn)[到最高點(diǎn)時(shí)松手落入水中。設(shè)水對(duì)選手的平均浮力f1=800N,平均阻力f2=700N,求選手落入水中的深度d; (3)若選手?jǐn)[到最低點(diǎn)時(shí)松手,小明認(rèn)為繩越長,在浮臺(tái)上的落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn);小陽認(rèn)為繩越短,落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn),請(qǐng)通過推算說明你的觀點(diǎn)。,【解析】(1)選手下擺的過程由動(dòng)能定理得： mgl(1-cos)= 選手在最低點(diǎn)由牛頓第二定律得：Fmg 解得：F=(3-2cos)mg=1 080 N 由牛頓第三定律得選手對(duì)繩的拉力：F=F=1 080 N (2)由動(dòng)能定理得：mg(H-lcos+d)-(f1+f2)d=0 解得：d=,(3)選手從最低點(diǎn)開始做

8、平拋運(yùn)動(dòng),則：x=vt H-l= 解得：x= 當(dāng)l= 時(shí)，x有最大值，解得：l=1.5 m 因此兩人的看法均不正確，當(dāng)繩子越接近1.5 m時(shí)，落點(diǎn)距岸邊越遠(yuǎn)。 答案：(1)1 080 N (2)1.2 m (3)見解析,3.(2013廊坊模擬)如圖所示,一質(zhì)量為M=5.0kg的平板車靜止在光滑水平地面上,平板車的上表面距離地面高h(yuǎn)=0.8m,其右側(cè)足夠遠(yuǎn)處有一固定障礙物A。另一質(zhì)量為m=2.0kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊,以v0=8m/s的水平初速度從左端滑上平板車,同時(shí)對(duì)平板車施加一水平向右、大小為5N的恒力F。當(dāng)滑塊運(yùn)動(dòng)到平板車的最右端時(shí),兩者恰好相對(duì)靜止。此時(shí)撤去恒力F,當(dāng)平板車碰到障礙物A時(shí)

9、立即停止運(yùn)動(dòng),滑塊水平飛離平板車后,恰能無碰撞地沿圓弧切線從B點(diǎn)切入光滑豎直圓弧軌道,并沿軌道下滑。已知滑塊與平板車間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,圓弧半徑為R=1.0m,圓弧所對(duì)的圓心角BOD==106。取g=10m/s2,sin53=0.8,cos53=0.6。求：,(1)平板車的長度。 (2)障礙物A與圓弧左端B的水平距離。 (3)滑塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道壓力的大小。,【解析】(1)滑塊與平板車間的滑動(dòng)摩擦力Ff=mg, 對(duì)滑塊,由牛頓第二定律得：a1= =g=5m/s2 對(duì)平板車,由牛頓第二定律得：a2= =3m/s2 設(shè)經(jīng)過時(shí)間t1,滑塊與平板車相對(duì)靜止,共同速度為v, 則：v=v0-a1t1=a2t1滑塊的位移：x1= 平板車的位移：x2= 平板車的長度：l=x1-x2 解得：l=4m (2)設(shè)滑塊從平板車上滑出后做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則： h= xAB=vt2 障礙物A與圓弧左端B的水平距離：xAB=1.2m,(3)對(duì)滑塊,從離開平板車到C點(diǎn),由動(dòng)能定理得： mgh+mgR(1-cos )= 在C點(diǎn)由牛頓第二定律得：FN-mg= ,解得：FN=86N 由牛頓第三定律得滑塊運(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)C時(shí)對(duì)軌道壓力的大小為86N。 答案：(1)4m(2)1.2m(3)86N,