高考物理一輪復(fù)習(xí) 第4章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天 能力課時(shí)5 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題課件.ppt

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能力課時(shí)5 平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題,突破一 平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問題,1.有些題目中有“剛好”、“恰好”、“正好”等字眼，明顯表明題述的過(guò)程中存在著臨界點(diǎn)。 2.若題目中有“取值范圍”、“多長(zhǎng)時(shí)間”、“多大距離”等詞語(yǔ)，表明題述的過(guò)程中存在著“起止點(diǎn)”，而這些起止點(diǎn)往往就是臨界點(diǎn)。 3.若題目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼，表明題述的過(guò)程中存在著極值，這些極值點(diǎn)也往往是臨界點(diǎn)。,【例1】 (2015·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，18)一帶有乒乓球發(fā)射機(jī)的乒乓球臺(tái)如圖1所示。水平臺(tái)面的長(zhǎng)和寬分別為L(zhǎng)1和L2，中間球網(wǎng)高度為h。發(fā)射機(jī)安裝于臺(tái)面左側(cè)邊緣的中點(diǎn)，能以不同速率向右側(cè)不同方向水平發(fā)射乒乓球，發(fā)射點(diǎn)距臺(tái)面高度為3h。不計(jì)空氣的作用，重力加速度大小為g。若乒乓球的發(fā)射速率v在某范圍內(nèi)，通過(guò)選擇合適的方向，就能使乒乓球落到球網(wǎng)右側(cè)臺(tái)面上，則v的最大取值范圍是( ),圖1,答案 D,規(guī)律總結(jié) 處理平拋運(yùn)動(dòng)中的臨界問題要抓住兩點(diǎn) (1)找出臨界狀態(tài)對(duì)應(yīng)的臨界條件。 (2)要用分解速度或者分解位移的思想分析平拋運(yùn)動(dòng)的臨界問題。,【變式訓(xùn)練】 1.(多選)如圖2所示，水平屋頂高H＝5 m，圍墻高h(yuǎn)＝3.2 m，圍墻到房子的水平距離L＝3 m，圍墻外馬路寬x＝10 m，為使小球從屋頂水平飛出落在圍墻外的馬路上，小球離開屋頂時(shí)的速度v0的大小的可能值為(g取10 m/s2)( ),圖2 A.6 m/s B.12 m/s C.4 m/s D.2 m/s,解析 若v0太大，小球?qū)⒙湓隈R路外邊，因此，要使小球落在馬路上，v0的最大值vmax為球落在馬路最右側(cè)A點(diǎn)時(shí)的平拋初速度，如圖所示，小球做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1，則,答案 AB,突破二 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題,水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界極值問題通常有兩類，一類是與摩擦力有關(guān)的臨界問題，一類是與彈力有關(guān)的臨界問題。,2.與彈力有關(guān)的臨界極值問題 壓力、支持力的臨界條件是物體間的彈力恰好為零；繩上拉力的臨界條件是繩恰好拉直且其上無(wú)彈力或繩上拉力恰好為最大承受力等。,【例2】 如圖3所示，水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放有質(zhì)量均為m的兩個(gè)小物塊A、B，A離轉(zhuǎn)軸中心的距離為L(zhǎng)，A、B間用長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線相連。開始時(shí)，A、B與軸心在同一直線上，細(xì)線剛好被拉直，A、B與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，求：,圖3 (1)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)細(xì)線上開始出現(xiàn)張力？ (2)當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度達(dá)到多大時(shí)A物塊開始滑動(dòng)？,(1)轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度較小時(shí)，向心力由什么力來(lái)提供？ 靜摩擦力 (2)物塊A、B誰(shuí)先達(dá)到最大靜摩擦力？ 物塊B (3)細(xì)線上何時(shí)開始出現(xiàn)張力？ 物塊B達(dá)到最大靜摩擦力時(shí) (4)細(xì)線上有張力時(shí)，誰(shuí)提供物塊A、B的向心力，列出表達(dá)式？ 對(duì)A：FfA－F＝mω2rA__對(duì)B：Ffm＋F＝mω2rB (5)兩物塊何時(shí)開始滑動(dòng)？ 物塊A達(dá)到最大靜摩擦力時(shí)開始滑動(dòng)，即Ffm＝μmg,方法提煉 解決此類問題的一般思路 首先要考慮達(dá)到臨界條件時(shí)物體所處的狀態(tài)，其次分析該狀態(tài)下物體的受力特點(diǎn)，最后結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，列出相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程綜合分析。,【變式訓(xùn)練】 2.(多選)(2014·新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅰ，20)如圖4，兩個(gè)質(zhì)量均為m的小木塊a和b(可視為質(zhì)點(diǎn))放在水平圓盤上，a與轉(zhuǎn)軸OO′的距離為l，b與轉(zhuǎn)軸的距離為2l，木塊與圓盤的最大靜摩擦力為木塊所受重力的k倍，重力加速度大小為g。若圓盤從靜止開始繞轉(zhuǎn)軸緩慢地加速轉(zhuǎn)動(dòng)，用ω表示圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，下列說(shuō)法正確的是 ( ),圖4,答案 AC,突破三 豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題——“輕繩、 輕桿”模型,1.“輕繩”模型和“輕桿”模型不同的原因在于“輕繩”只能對(duì)小球產(chǎn)生拉力，而“輕桿”既可對(duì)小球產(chǎn)生拉力也可對(duì)小球產(chǎn)生支持力。 2.有關(guān)臨界問題出現(xiàn)在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)，一般情況下，只討論最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況。,圖5,答案 C,方法提煉 分析豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)臨界問題的思路,【變式訓(xùn)練】 3.(多選)如圖6所示，豎直放置的光滑圓軌道被固定在水平地面上，半徑r＝0.4 m，最低點(diǎn)處有一小球(半徑比r小很多)，現(xiàn)給小球一水平向右的初速度v0，則要使小球不脫離圓軌道運(yùn)動(dòng)，v0應(yīng)當(dāng)滿足(g＝10 m/s2)( ),圖6 A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s,答案 ACD,圖7,A.在空中做變加速曲線運(yùn)動(dòng) B.在水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C.在網(wǎng)的右側(cè)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是左側(cè)的2倍 D.擊球點(diǎn)的高度是網(wǎng)高的2倍,答案 C,2.(多選)如圖8所示，一個(gè)固定在豎直平面上的光滑半圓形管道，管道里有一個(gè)直徑略小于管道內(nèi)徑的小球，小球在管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，從B點(diǎn)脫離后做平拋運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)0.3 s后又恰好垂直與傾角為45°的斜面相碰。已知半圓形管道的半徑R＝1 m，小球可看做質(zhì)點(diǎn)且其質(zhì)量為m＝1 kg，g取10 m/s2。則( ),圖8,A.小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是0.9 m B.小球在斜面上的相碰點(diǎn)C與B點(diǎn)的水平距離是1.9 m C.小球經(jīng)過(guò)管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力FNB的大小是1 N D.小球經(jīng)過(guò)管道的B點(diǎn)時(shí)，受到管道的作用力FNB的大小是2 N,答案 AC,3.(多選)(2015·浙江理綜)如圖9所示為賽車場(chǎng)的一個(gè)水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點(diǎn)的半圓，內(nèi)外半徑分別為r和2r。一輛質(zhì)量為m的賽車通過(guò)AB線經(jīng)彎道到達(dá)A′B′線，有如圖所示的①、②、③三條路線，其中路線③是以O(shè)′為圓心的半圓，OO′＝r。賽車沿圓弧路線行駛時(shí)，路面對(duì)輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax。選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過(guò)彎道(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率足夠大)，則( ),圖9,A.選擇路線①，賽車經(jīng)過(guò)的路程最短 B.選擇路線②，賽車的速率最小 C.選擇路線③，賽車所用時(shí)間最短 D.①、②、③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等,答案 ACD,4.(多選)如圖10所示，在水平轉(zhuǎn)臺(tái)上放一個(gè)質(zhì)量M＝2.0 kg的木塊，它與臺(tái)面間的最大靜摩擦力Ffm＝6.0 N，繩的一端系住木塊，另一端穿過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的中心孔O(為光滑的)懸吊一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球，當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)以ω＝5.0 rad/s的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，欲使木塊相對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)靜止，則它到O孔的距離可能是( ),圖10 A.6 cm B.15 cm C.30 cm D.34 cm,答案 BC,