曲线运动复习提纲及经典习题.doc

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《曲线运动》复习提纲

一、曲线运动

1.曲线运动速度方向:

时刻变化;曲线该点的切线方向。

2.做曲线运动的条件：

物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上（即F（a）与v不共线）

3.曲线运动的性质：

曲线运动一定是变速运动，即曲线运动的加速度a≠0。

①做曲线运动的物体所受合外力的方向指向曲线弯曲的一侧（凹侧）。

②轨迹在力和速度方向之间

4.曲线运动研究方法：

运动合成和分解。

（实际上是F、a、v的合成分解）

遵循平行四边形定则（或三角形法则）

二、运动的合成与分解

物体实际运动叫合运动物体同时参与的运动叫分运动

（1）合运动与分运动的关系：

①独立性。

②等时性。

③等效性。

（2）几个结论：

①两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动。

②一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动，不一定是直线运动（如平抛运动）。

③两个匀变速直线运动的合运动，一定是匀变速运动，但不一定是直线运动。

（3）典型模型：

①船过河模型

1）处理方法：

小船在有一定流速的水中过河时，实际上参与了两个方向的分运动：

随水流的运动（水速），在静水中的船的运动（就是船头指向的方向）。

船的实际运动是合运动。

2）若小船要垂直于河岸过河，过河路径最短，应将船头偏向上游，如图甲所示，此时过河时间：

3）若使小船过河的时间最短，应使船头正对河岸行驶，此时过河时间（d为河宽）。

因为在垂直于河岸方向上，位移是一定的，船头按这样的方向，在垂直于河岸方向上的速度最大。

②绳（杆）端问题

船的运动（即绳的末端的运动）可看作两个分运动的合成：

a）沿绳的方向被牵引，绳长缩短，绳长缩短的速度等于左端绳子伸长的速度。

即为v；

b）垂直于绳以定滑轮为圆心的摆动，它不改变绳长。

这样就可以求得船的速度为,当船向左移动，α将逐渐变大，船速逐渐变大。

虽然匀速拉绳子，但物体A却在做变速运动。

三、平抛运动

1．运动性质

a）水平方向：

以初速度v0做匀速直线运动．

b）竖直方向：

以加速度a=g做初速度为零的匀变速直线运动，即自由落体运动．

说明：

在水平和竖直方向的两个分运动同时存在，互不影响，具有独立性．合运动是匀变速曲线运动．相等的时间内速度的变化量相等．由△v=gt，速度的变化必沿竖直方向

2．平抛运动的规律

以抛出点为坐标原点，以初速度v0方向为x正方向，竖直向下为y正方向，如右图所示，则有：

分速度

合速度

分位移合位移

★注意：

a）合位移方向与合速度方向不一致。

b）物体做平抛运动，其运动时间由下落高度决定，与初速度无关．由公式。

可得

c）落地点距抛出点的水平距离由水平速度和下落时间共同决定。

3．平抛运动中几个结论

①平抛运动中任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点即为水平位移中点。

②任意时刻速度与水平夹角正切值是位移与水平夹角正切值的2倍

4.平抛运动研究方法：

运动合成和分解（分解速度、分解位移），利用两个三角形

四、圆周运动

1．基本公式及概念

1）向心力：

定义：

做圆周运动的物体所受的指向圆心的力，是效果力。

方向：

匀速圆周向心力总是沿半径指向圆心，大小保持不变，是变力。

★匀速圆周运动的向心力，就是物体所受的合外力。

★向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是各力的合力或某力的分力

★匀速圆周运动：

物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力，向心力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心，这是物体做匀速圆周运动的条件。

（作用效果：

改变线速度方向）

★变速圆周运动：

在变速圆周运动中，合外力不仅大小随时间改变，其方向也不沿半径指向圆心．合外力沿轨道切线方向的分力，使物体产生切向加速度，改变速度的大小。

2）运动参量：

线速度：

角速度：

周期（T）频率（f） 向心加速度：

向心力：

3）做题思路

①运动分析，找圆周，找圆心；

②受力分析，找出物体所受指向圆心合力；

③利用牛顿第二定律列式F合=ma。

2．竖直平面内的圆周运动问题的分析方法

竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况。

在最高点和最低点，合外力就是向心力。

（1）如右图所示为没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：

①临界条件：

小球达最高点时绳子的拉力（或轨道的弹力）刚好等于零，小球的重力提供其做圆周运动的向心力。

即.式中的v0小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度

②能过最高点的条件：

v>v0，此时绳对球产生拉力F

③不能过最高点的条件：

v

（2）有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动的情况：

①临界条件：

由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能达到最高点的临界速度v0＝0

②右图中（a）所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹力的情况：

当0

（速度越大，力越小）

当v＝，FN=0。

当v>时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大．

3．对火车转弯问题的分析方法

在火车转弯处，如果内、外轨一样高，则外轨很容易损坏，所以应使外轨高于内轨．

如右图所示，支持力N与重力G的合力指向圆心．刚好等于火车所需的向心力，则为火车临界速度．火车速度大，对外轨有作用力；火车速度小，对内轨有作用力。

另外，锥摆的向心力情况与火车相似。

4．离心运动

①做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动

②当产生向心力的合外力消失，F=0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如右图A所示．

③当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力，，即合外力不足提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动．如右图B所示．

生活中的圆周运动

（1）拐弯问题

A、火车拐弯

B、汽车拐弯：

由指向圆心的静摩擦力提供向心力

（2）过桥问题

A、过拱形桥

N

mg

失重状态

所以汽车过桥的安全速度

B、过凹形桥

N

mg

超重状态

一、选择题

1．关于运动的性质，以下说法中正确的是（）

A．曲线运动一定是变速运动B．变速运动一定是曲线运动

C．曲线运动一定是变加速运动

D．物体加速度大小、速度大小都不变的运动一定是直线运动

2．关于运动的合成和分解，下列说法正确的是（）

A．合运动的时间等于两个分运动的时间之和

B．匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线

C．曲线运动的加速度方向可能与速度在同一直线上

D．分运动是直线运动，则合运动必是直线运动

3．关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体，比较它们落到水平地面上的时间（不计空气阻力），以下说法正确的是（）

A．速度大的时间长B．速度小的时间长

C．一样长D．质量大的时间长

4．做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是（）

A．大小相等，方向相同　　B．大小不等，方向不同

C．大小相等，方向不同　　D．大小不等，方向相同

5．甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们所受外力的合力之比为（）

A．1∶4B．2∶3C．4∶9D．9∶16

A

v

（第10题）

6．如图所示，在不计滑轮摩擦和绳子质量的条件下，当小车匀速向右运动时，物体A的受力情况是（）

A．绳的拉力大于A的重力

B．绳的拉力等于A的重力

C．绳的拉力小于A的重力

D．绳的拉力先大于A的重力，后变为小于重力

（第11题）

7．如图所示，有一质量为M的大圆环，半径为R，被一轻杆固定后悬挂在O点，有两个质量为m的小环（可视为质点），同时从大环两侧的对称位置由静止滑下。

两小环同时滑到大环底部时，速度都为v，则此时大环对轻杆的拉力大小为（）

A．（2m+2M）g

B．Mg－2mv2/R

C．2m（g+v2/R）+Mg

D．2m（v2/R－g）+Mg

8．下列各种运动中，属于匀变速运动的有（）

A．匀速直线运动 B．匀速圆周运动C．平抛运动D．竖直上抛运动

9．水滴自高处由静止开始下落，至落地前的过程中遇到水平方向吹来的风，则（）

　A．风速越大，水滴下落的时间越长　　

　B．风速越大，水滴落地时的瞬时速度越大

C．水滴着地时的瞬时速度与风速无关　　　

D．水滴下落的时间与风速无关

10．在宽度为d的河中，水流速度为v2，船在静水中速度为v1（且v1＞v2），方向可以选择，现让该船开始渡河，则该船（）

A．可能的最短渡河时间为B．可能的最短渡河位移为d

C．只有当船头垂直河岸渡河时，渡河时间才和水速无关

D．不管船头与河岸夹角是多少，渡河时间和水速均无关

11．关于匀速圆周运动的向心力，下列说法正确的是（）

A．向心力是指向圆心方向的合力，是根据力的作用效果命名的

B．向心力可以是多个力的合力，也可以是其中一个力或一个力的分力

C．对稳定的圆周运动，向心力是一个恒力

D．向心力的效果是改变质点的线速度大小

二、实验和填空题

12．一物体在水平面内沿半径R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度v=0.2m/s，那么，它的向心加速度为______m/s2，它的周期为______s。

13．在一段半径为R=15m的圆孤形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的μ=0.70倍，则汽车拐弯时的最大速度是m/s。

14．如图所示，将质量为m的小球从倾角为θ的光滑斜面上A点以速度v0水平抛出（即v0∥CD），小球运动到B点，已知A点的高度h，则小球到达B点时的速度大小为______。

15.如图所示，在“研究平抛物体运动”的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长l=1.25cm。

若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的a、b、c、d所示，则小球平抛的初速度的计算式为vo=　　　　　　（用l、g表示），其值是　　　　　（取g=9.8m/s2），小球在b点的速率是　　　　　　。

三、计算题。

16水平抛出的一个石子，经过0.4s落到地面，落地时的速度方向跟水平方向的夹角是53°，（g取10m/s2）。

试求：

（1）石子的抛出点距地面的高度；

（2）石子抛出的水平初速度。

17在如图所示的圆锥摆中，已知绳子长度为L，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ，试求小球做圆周运动的周期。

18如图所示，质量m＝1kg的小球用细线拴住，线长l＝0.5m，细线所受拉力达到F＝18N时就会被拉断。

当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。

若此时小球距水平地面