高2021届高2018级高中物理大一轮复习资料三维设计课件教师用书第四章曲线运动 万有引力与航天

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(1)根据以上物理量导出测量小球初速度公式v0＝______(用题中所给字母表示)。 (2)小球初速度值为________。(保留两位有效数字,g取9.8 m/s2)

解析:(1)由平抛物体水平方向匀速运动可以知道:A到B和B到C的时间相同,设为T,因此根据匀变速直线运动规律有:Δh＝(y2－y1)－y1＝gT2

x

水平方向小球做匀速运动,故有:v0＝

T解得:v0＝x

。

y2－2y1

≈1.6 m/s。

y2－2y1

g

g

(2)根据题意代入数据可知:v0＝x

g

(2)1.6 m/s

y2－2y1

答案:(1)x

3.(2019·北京顺义模拟)某物理实验小组采用如图甲所示的装置“探究平抛运动的特点”。

(1)安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是________。

A.保证小球飞出时,速度既不太大,也不太小 B.保证小球飞出时,初速度水平

C.保证小球在空中运动的时间每次都相等 D.保证小球运动的轨迹是一条抛物线

(2)某同学每次都将小球从斜槽的同一位置无初速释放,并从斜槽末端水平飞出。改变水平挡板的高度,就改变了小球在板上落点的位置,从而可描绘出小球的运动轨迹。某同学设想小球先后三次做平抛,将水平板依次放在如图乙中1、2、3的位置,且1与2的间距等于2与3的间距。若三次实验中,小球从抛出点到落点的水平位移依次为x1、x2、x3,忽略空气阻力的影响,下面分析正确的是________。

A.x2－x1＝x3－x2

B.x2－x1＜x3－x2

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C.x2－x1＞x3－x2 D.无法判断

(3)另一同学通过正确的实验步骤及操作,在坐标纸上描出了小球水平抛出后的运动轨迹。部分运动轨迹如图丙所示。图中水平方向与竖直方向每小格的长度均为L,P1、P2和P3是轨迹图线上的3个点,P1和P2、P2和P3之间的水平距离相等。重力加速度为g。可求出小球从P1运动到P2所用的时间为________,小球抛出时的水平速度为________。

解析:(1)因为实验是研究平抛运动,所以安装实验装置的过程中,斜槽末端的切线必须是水平的,这样做的目的是保证小球飞出时,初速度水平,选项B正确。

(2)小球水平方向做的是匀速直线运动,竖直方向做的是自由落体运动,由竖直方向上的位移关系知下落相等位移用的时间越来越短,对应的水平位移也就越来越小,所以水平方向上x2－x1＞x3－x2,选项C正确。

(3)从轨迹图可以看出,水平位移相等,所以时间间隔相等,设为Δt 竖直方向上Δh＝2L＝gΔt2得Δt＝ 水平方向上x＝3L＝v0Δt得v0＝3答案:(1)B (2)C (3)

2Lg 3

2Lg gL。 2gL 2

第3节 圆周运动

一、圆周运动及其描述 1.匀速圆周运动

(1)定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长相等,就是匀速圆周运动。 (2)速度特点:速度的大小不变,方向始终与半径垂直。[注1] 2.描述圆周运动的物理量 [注2] 意义 公式/单位 第 47 页 共 117 页

(1)描述做圆周运动的物体运动快慢的物理量 线速度(v)(2)是矢量,方向沿圆周切线方向 v＝Δs2πr＝＝2πrn ΔtT单位:m/s ω＝Δθ2π＝ ＝2πn ΔtT角速度(ω) (1)描述物体绕圆心转动快慢的物理量 (2)是矢量(中学阶段不研究方向) 单位:rad/s 2πr2πT＝＝ω v单位:s 1n＝,单位:r/s Tv2an＝r＝ω2r 单位:m/s2 周期和转速(T/n) 物体沿圆周运动一周的时间叫周期,单位时间内转过的圈数叫转速 [注3] 向心加速度(an) (1)描述速度方向变化快慢的物理量 (2)方向指向圆心[注4] 【注解释疑】

[注1] 匀速圆周运动是变速运动,“匀速”指的是速率不变。 [注2] 线速度与角速度的对比理解

线速度侧重于描述物体沿圆弧运动的快慢,角速度侧重于描述物体绕圆心转动的快慢。 [注3] 转速n和频率f含义相同,只是单位不同。 [注4] 向心加速度的方向也在时刻改变。

[注5] 物体做匀速圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向心力间的大小关系决定的。

二、匀速圆周运动的向心力

1.作用效果:向心力产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小。 v24π2

2

2.大小:F＝ma＝mr＝mrω＝mr2＝mr4π2n2＝mωv。

T3.方向:始终沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力。

4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供。

三、离心现象

1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。

2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。

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3.受力特点

(1)当F ＝mω2r时,物体做匀速圆周运动,如图所示； (2)当F＝0时,物体沿切线方向飞出；

(3)当F

[注5]

【基础自测】

一、判断题

(1)物体做匀速圆周运动时,其角速度是不变的。(√) (2)物体做匀速圆周运动时,其合外力是不变的。(×) (3)匀速圆周运动的向心加速度与半径成反比。(×) (4)匀速圆周运动的向心力是产生向心加速度的原因。(√)

(5)比较物体沿圆周运动的快慢看线速度,比较物体绕圆心转动的快慢,看周期或角速度。(√)

(6)做匀速圆周运动的物体,当合外力突然减小时,物体将沿切线方向飞出。(×) (7)摩托车转弯时速度过大就会向外发生滑动,这是摩托车受沿转弯半径向外的离心力作用的缘故。(×)

二、选择题

1.[人教版必修2 P25T3改编]如图所示,小物体A与水平圆盘保持相对静止,跟着圆盘一起做匀速圆周运动,则A受力情况是( )

A.重力、支持力 B.重力、向心力

C.重力、支持力、指向圆心的摩擦力 D.重力、支持力、向心力、摩擦力

解析:选C 小物体A随圆盘一起做匀速圆周运动时,受到重力、支持力和提供向心力的指向圆心的静摩擦力作用,故只有选项C正确。

2.[人教版必修2 P19T4改编]如图是自行车传动装置的示意图,其中Ⅰ是半径为r1的大齿轮,Ⅱ是半径为r2的小齿轮,Ⅲ是半径为r3的后轮,假设脚踏板的转速为n r/s,则自行车前进的速度为( )

πnr1r3A.

r22πnr2r3C.

r1

πnr2r3B.

r12πnr1r3D.

r2

2πnr1

,r2

解析:选D 大齿轮与小齿轮是链条传动,线速度大小相等,有:2πnr1＝ωr2,得:ω＝