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1、郝老师尖子生学案第五章曲线运动一、运动的分类1. 直线运动匀速直线运动： F 合 = 0。匀变速直线运动： F 合 0；F 合为恒力且与速度共线。非匀变速直线运动： F 合 为变力且与速度共线 。2. 曲线运动匀变速曲线运动： F 合 0；F 合为恒力且与速度不共线。非匀变速曲线运动： F 合 为变力且与速度不共线。二、曲线运动1. 定义：物体运动轨迹是曲线的运动。2. 条件：运动物体所受合外 （或 a 的方向）力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。（vo0；F0）3. 特点： 方向：某点瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向。运动类型： 变速运动（速度方向不断变化， 运动轨迹是一条曲线）
2、 。 F 合 0，一定有加速度 a。F 合 方向一定指向曲线凹侧。F 合 可以分解成水平和竖直的两个力。三、运动的合成分解（即位移、速度、加速度、的合成与分解）1. 定义：已知分运动求合运动叫做运动的合成； 已知合运动求分运动叫做运动的分解。运算法则：平行四边形定则、三角形法则、多边形法则。2. 合运动的性质和轨迹： 由初速度和合加速度共同决定。两个匀速直线运动的合运动为一匀度直线运动，因为a 合 =0。一匀速直线运动与一匀变速直线运动的合运动为一匀变速运动，因为a 合 =恒量。若二者共线则为匀变速直线运动，若不共线则为匀变速曲线运动。两个匀变速直线运动的合运动为一匀变速运动， a 合 = 恒
3、量。若合初速度与合加速度共线则为匀变速直线运动，反之，不共线则为匀变速曲线运动郝老师尖子生学案3. 曲线运动的合力、轨迹、速度之间的关系（1）轨迹特点：轨迹在速度方向和合力方向夹角中，且向合力方向一侧弯曲。（2）合力的效果： 合力沿切线方向的分力 F2 改变速度的大小，沿垂直于切线方向的分力 F1 改变速度的方向。（即切向加速度只改变速度的大小， 不改变速度的方向；法向加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小）当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率将增大。当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率将减小。当合力方向与速度方向垂直时， 物体的速率不变。（举例：匀速圆周运动）4. 经典
4、实例（1）绳拉物体合运动： 是实际的运动。对应的是合速度。方法： 把合速度分解为 沿绳方向 和垂直于绳方向 。（ 2）小船过河问题 （一条宽度为 L 的河流，已知船在静水中的速度为V 船 ，水流速度为 V 水 ）v 船v模型一：怎样过河时间 t 最短？d v 水ddt m in， xv 船sinv 船tanv 水郝老师尖子生学案模型二： 直接位移 x 最短若 v 水 v 船，怎样渡河直接位移xmin 最短？vv 船dv 水当 v 水 v 船，怎样渡河船漂下的距离最短？间接位移xmin 最短 ?v 船v 船dAv 水当 v水v船时， xmindv水，cosLv船td， cosv 船v 船sinv
5、 水smin(v水 - v船 cos )Lv船 sin四、平抛运动1 定义： 平抛运动竖直做自由落体运动，水平方向上做匀速直线运动。vxv022vygt2. 速度：gt合速度 : vv xv y方向： tanvovyvxxv0t合位移： x合x2y2y1 gt3 位移：1 gt 2方向： tanyx2 vo24 时间由 : y1 gt 2 得 t2 y （由下落的高度y 决定）2g5 tan2tan速度与水平方向夹角的正切值为位移与水平方向夹角正切值的2 倍。6.平抛物体任意时刻 瞬时速度 方向的反向延长线与初速度方向延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。 （ A 是 OB 的中点）
6、。郝老师尖子生学案五、斜抛运动1. 定义：将物体以初速度 V0 斜向上方或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动。2. 运动性质： 加速度为重力加速度的匀变速曲线运动，轨迹为抛物线。3. 基本规律水平方向上： V 0x=V 0cos，F 合 x=0。竖直方向上： V 0y=V 0sin ， F 合 y=mg。六、斜面上的平抛运动规律郝老师尖子生学案七、类平抛运动考点一：沿初速度方向的水平位移：根据 s v0t,b1at2, mgsinmas v02b.2gsin考点二：入射的初速度： amgsing sin, b1a t 2 , av0tv0g sin.m22b考点三： P 到 Q 的运动时间
7、： amgsing sin,b1at 2 ,t2b.m2g sin八、匀速圆周运动 （物体的运动轨迹是圆的运动叫做圆周运动，物体运动的线速度大小不变的圆周运动即为匀速圆周运动）（ 1）匀速圆周运动有关的物理量1. 线速度： 质点通过的圆弧长跟所用时间的比值。vsr2 r 2 fr2 nrtT单位：米 / 秒， m/s2. 角速度： 质点所在的半径转过的角度跟所用时间的比值。22f2 ntT单位：弧度 / 秒， rad/s3. 周期：物体做匀速圆周运动一周所用的时间。2 r2Tv单位：秒， s4. 频率：单位时间内完成圆周运动的圈数。f1T单位：赫兹， Hz5. 转速：单位时间内转过的圈数。Nn
8、，nf ( 条件是转速 n 的单位必须为转 / 秒)t 单位：转/ 秒，r/s郝老师尖子生学案6. 向心加速度： 描述速度方向变化的物理量，方向指向圆心。av22 rv ( 2 )2 r (2 f ) 2 rrT7. 向心力： 作用效果是产生加速度，方向指向圆心。Fmam v2m 2rm vm( 2)2 rm(2f )2 rrT（ 2）三种传动方式1.2.3.郝老师尖子生学案（ 3）竖直平面的圆周运动“绳模型”如图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况。（注意：绳对小球只能产生拉力）小球能过最高点的临界条件：绳子和轨道对小球刚好没有力的作用m v2v临界Rgmg = R=小球能过最高点条
9、件： v Rg （当 v Rg 时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压力）不能过最高点条件： v Rg （实际上球还没有到最高点时，就脱离了轨道）“杆模型”，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况（注意：轻杆和细线不同，轻杆对小球既能产生拉力，又能产生推力。）小球能过最高点的临界条件：v=0， F=mg （F 为支持力）当 0vF0（ F 为支持力）当 v= Rg 时， F=02m v当 v Rg 时， mg+F= R ，F 指向与圆心， F 随 v 增大而增大，且 F0（F为拉力）郝老师尖子生学案（ 4）典型模型模型一：火车转弯问题：FNF 合Lhmgmgsin mg h a、涉及公式： F合
10、mgtanLF合m v02，由得： v0Rgh 。RLb 、分析： 设转弯时火车的行驶速度为v，则：若 vv 0，外轨道对火车轮缘有挤压作用；若 vv 0，内轨道对火车轮缘有挤压作用。模型二：汽车过拱桥问题：a、涉及公式： mg FNm v2,所以当 FNmg m v2mg，RR此时汽车处于失重状态，而且v 越大越明显，因此汽车过拱桥时不宜高速行驶。m v2Rgb 、分析： 当： mg= R 则有 V= vgR ，汽车对桥面的压力为0，汽车出于完全失重状态； 0 vgR ，汽车对桥面的压力为 0 FNmg 。 vgR ，汽车将脱离桥面，出现飞车现象。c、注意：同样，当汽车过 凹形桥底端时满足
11、FNmg m v2，汽车对R桥面的压力将大于汽车重力，汽车处于超重状态，若车速过大，容易出现爆胎现象，即也不宜高速行驶。郝老师尖子生学案模型三：轻绳约束、单轨约束条件下，小球过圆周最高点：vv绳ORv（注意： 绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力.） 临界条件：小球到达最高点时，绳子的拉力或单轨的弹力刚好等于0 ，2。小球的重力提供向心力。即：v临界临界gRmg mvR 小球能过最高点的条件： vgR.当vgR时，绳对球产生向下的拉力或轨道对球产生向下的压力。 小球不能过最高点的条件：vgR （实际上球还没到最高点时就脱离了轨道）。模型四：轻杆约束、双轨约束条件下，小球过圆周最高点：vv杆甲乙a
12、、临界条件：由于轻杆和双轨的支撑作用，小球恰能到达最高点的临街速度v临界0.b 、如图甲所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况：当 v=0 时，轻杆对小球有竖直向上的支持力FN ，其大小等于小球的重力，即FN =mg ；当 0vgR 时，轻杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随小球速度的增大而减小，其取值范围是 0FNmg ；郝老师尖子生学案当 vgR 时， FN =0 ；当 vgR 时，轻杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大。C、如图乙所示的小球过最高点时，光滑双轨对小球的弹力情况： 当 v=0 时，轨道的内壁下侧对小球有竖直向上的支持力FN ，其大小等于小球的重力，即FN
13、 =mg ； 当 0vgR 时，轨道的内壁下侧对小球仍有竖直向上的支持力FN ，大小随小球速度的增大而减小，其取值范围是0FNmg ；当 vgR 时， FN =0 ；当 vgR 时，轨道的内壁上侧对小球有竖直向下指向圆心的弹力，其大小随速度的增大而增大。模型五：小物体在竖直半圆面的外轨道做圆周运动：两种情况：a、若使物体能从最高点沿轨道外侧下滑，物体在最高点的速度v 的限制条件是 vgR.b 、若 vgR，物体将从最高电起，脱离圆轨道做平抛运动。郝老师尖子生学案NA模型六：转盘问题Ofmg等效为ORB处理方法： 先对 A 进行受力分析，如图所示，注意在分析时不能忽略摩擦力，当然，如果说明盘面为光滑平面， 摩擦力就可以忽略了。 受力分析完成后，可以发现支持力 N与 mg相互抵销，则只有 f 充当该物体的向心Fm v2m 2 R m( 2 ) 2 R m(2 n)2 R fmg力，则有RT，接着可以求的所需的圆周运动参数等。等效处理： O可以看作一只手或一个固定转动点，B 绕着 O经长为 R 的轻绳或轻杆的牵引做着圆周运动。还是先对B 进行受力分析，发现，上图的f在此图中可等效为绳或杆对小球的拉力，则将 f 改为 F 拉即可，根据题意求出 F 拉 ，带入公式得F m v 2m 2 R m( 2 )2 R m( 2 n)2 R F拉，RT即可求的所需参量。