曲线运动知识点归纳总结

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曲线运动复习提纲

曲线运动是高中物中的难点,由于其可综合性较强,在高考中常常与其他章节的知识综合出现。因此,在本章中,弄清各种常见模型,熟悉各种分析方法,是高一物理的重中之重。

以下就本章中一些重、难点问题作一个归纳。

一、曲线运动的基本概念中几个关键问题

① 曲线运动的速度方向:曲线切线的方向。

②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。

③ 物体做曲线运动的条件:物体所受合外力方向与它的速度方向不在同一直线上。

④ 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。

二、运动的合成与分解

①合成和分解的基本概念。

(1)合运动与分运动的关系:①分运动具有独立性。②

分运动与合运动具有等时性。③分运动与合运动具

有等效性。④合运动运动通常就是我们所观察到的

实际运动。

(2)运动的合成与分解包括位移、速度、加速度的合成与分解,遵循平行四边形定则。

(3)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。②两个直线运动的合运动,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。

②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,即随水流的运动 ( 水冲船

的运动 ) 和船相对水的运动,即在静水中的船的

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:

d d

t

v1 sin

v合

(3) 若使小船过河的时间最短,应使船头正对河岸行驶,如图乙所示,此时过河时间t d

(d 为河宽 )。因v1

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。

③绳端问题

绳子末端运动速度的分解,按运动的实际效果进行可以方便我们的研究。例

如在右图中,用绳子通过定滑轮拉物体船,当以速度v 匀速拉绳子时,求船

的速度。

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

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

v;

v

, 当船向左移cos

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。

④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.

c)在水平方向和竖直方向的两个分运动同时存在,互不影响,具有独立性.

d)合运动是匀变速曲线运动.

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 v x v0 , v y gt

合速度 v v o g 2t 2 , tan gt

2

v0

分位移 x vt , y 1 gt2

2

合位移 s x 2y2

★ 注意:合位移方向与合速度方向不一致。

3.平抛运动的特点

a) 平抛运动是匀变速曲线运动,故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,如下图所示.

任意两时刻的速度,画到一点上时,其末端连线必沿竖直方向,且都与v 构成直角三角形.

b)物体由一定高度做平抛运动,其运动时间由下落高度决定,与初速度无关.由公式h 1 gt 2。可

2

得t 2h

落地点距抛出点的水平距离 x v0t 由水平速度和下落时间共同决定。

,

g

4.平抛运动中几个有用的结论

①平抛运动中以抛出点0 为坐标原点的坐标系中任一点P(x 、 y ) 的速度方向与竖直方向的夹角为α,则

tan x;其速度的反向延长线交于x 轴的x 处。

2 y2

②斜面上的平抛问题:从斜面水平抛出,又落回斜面经历的时间为:t2v0tag

g

三、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:

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。

★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.合外力沿半径方向的分力(或所有外力沿半径方向的分力的矢量和)提供向心力,使物体产生向心加速度,改变速度的方向.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: v x

2R / T t

/ t 2 / T

角速度:

周期 (T)频率 (f)

1 T

f

向心加速度: a v2 2 r(2) 2 r

r T

向心力: F ma mv2 / r m2r m(2

) 2 r T

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mg m

v0

r

2

式中的 v0小球通过最高点的最小速度,通常叫临界速度v0gr

②能过最高点的条件:v>v 0,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

当v=gr, F N =0。

当v> gr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右图 (b)所示的小球过最高点时,光滑硬管对小球的弹力情况与硬杆对小球的弹力类似。

3.对火车转弯问题的分析方法

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