1、物理 人教版 第五章第五章 機(jī)械能機(jī)械能專題四專題四 平拋與圓周運(yùn)動組合問題的分析平拋與圓周運(yùn)動組合問題的分析考點(diǎn)一平拋運(yùn)動與直線運(yùn)動的組合問題考點(diǎn)一平拋運(yùn)動與直線運(yùn)動的組合問題2 2 兩個(gè)物體分別做平拋運(yùn)動和直線運(yùn)動，且同時(shí)進(jìn)行，兩個(gè)物體分別做平拋運(yùn)動和直線運(yùn)動，且同時(shí)進(jìn)行， 則它們運(yùn)動的時(shí)間相等，同時(shí)滿足一定的空間幾何則它們運(yùn)動的時(shí)間相等，同時(shí)滿足一定的空間幾何 關(guān)系關(guān)系1 1 一個(gè)物體平拋運(yùn)動和直線運(yùn)動先后進(jìn)行，要明確直線一個(gè)物體平拋運(yùn)動和直線運(yùn)動先后進(jìn)行，要明確直線 運(yùn)動的性質(zhì)，關(guān)鍵抓住速度是兩個(gè)運(yùn)動的銜接點(diǎn)運(yùn)動的性質(zhì)，關(guān)鍵抓住速度是兩個(gè)運(yùn)動的銜接點(diǎn)課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破課堂

2、探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破指出了運(yùn)動性質(zhì)為平拋運(yùn)指出了運(yùn)動性質(zhì)為平拋運(yùn)動，想一想平拋的特點(diǎn)動，想一想平拋的特點(diǎn) 由此就可以明確平拋運(yùn)動由此就可以明確平拋運(yùn)動的水平和豎直距離的水平和豎直距離說明了平拋運(yùn)動的末速度方向說明了平拋運(yùn)動的末速度方向明確了速度的分解的角度明確了速度的分解的角度圖圖1 1vvyv0將小球在斜面頂端的速度進(jìn)將小球在斜面頂端的速度進(jìn)行分解即可行分解即可利用平拋運(yùn)動在水平方向是利用平拋運(yùn)動在水平方向是勻速直線運(yùn)動特點(diǎn)勻速直線運(yùn)動特點(diǎn)涉及時(shí)間問題首先想到牛頓涉及時(shí)間問題首先想到牛頓運(yùn)動定律運(yùn)動定律課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破圖圖2C課堂探究課

3、堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破考點(diǎn)二平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動的組合問題考點(diǎn)二平拋運(yùn)動與圓周運(yùn)動的組合問題平拋末速度方向平拋末速度方向圓弧軌圓弧軌道不動道不動不計(jì)摩擦不計(jì)摩擦不考慮木板和地不考慮木板和地面之間的摩擦面之間的摩擦物塊與木板之間有摩擦力物塊與木板之間有摩擦力圖圖3 3課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破vCv0vCy課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破vCv0vCy課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破圖圖4 v0vyv課堂探究課堂探究考點(diǎn)突破考點(diǎn)突破【例例3 3】（1616分）分）如圖如圖5所示，是某公園設(shè)計(jì)的一個(gè)游樂所示，是某公園設(shè)計(jì)的一個(gè)游樂

4、設(shè)施，所有軌道均光滑，設(shè)施，所有軌道均光滑，AB面與水平面成一定夾角面與水平面成一定夾角.一一無動力小滑車質(zhì)量為無動力小滑車質(zhì)量為m=10kg，沿斜面軌道由靜止滑下，沿斜面軌道由靜止滑下,然后滑入第一個(gè)圓形軌道內(nèi)側(cè)，其軌道半徑然后滑入第一個(gè)圓形軌道內(nèi)側(cè)，其軌道半徑R=2.5m，不計(jì)通過不計(jì)通過B點(diǎn)時(shí)的能量損失，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在軌道點(diǎn)時(shí)的能量損失，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在軌道最低點(diǎn)與最高點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測試小滑車對軌最低點(diǎn)與最高點(diǎn)各放一個(gè)壓力傳感器，測試小滑車對軌道的壓力，并通過計(jì)算機(jī)顯示出來，小滑車到達(dá)第一個(gè)道的壓力，并通過計(jì)算機(jī)顯示出來，小滑車到達(dá)第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)圓形軌道最高點(diǎn)C處時(shí)剛

5、好對軌道無壓力，又經(jīng)過水平處時(shí)剛好對軌道無壓力，又經(jīng)過水平軌道滑入第二個(gè)圓形軌道內(nèi)側(cè)，其軌道半徑軌道滑入第二個(gè)圓形軌道內(nèi)側(cè)，其軌道半徑r=1.5m，然，然后從水平軌道飛入水池內(nèi)，水面離水平軌道的距離為后從水平軌道飛入水池內(nèi)，水面離水平軌道的距離為h=5m，g取取10m/s2，小滑車在運(yùn)動全過程中可視為質(zhì)點(diǎn)，小滑車在運(yùn)動全過程中可視為質(zhì)點(diǎn)，求：求：(1)(1)小滑車在第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)小滑車在第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)C C處的速度處的速度vC C的大小的大小; ;(2)(2)在第二個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)在第二個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)D D處小滑車對軌道的壓力處小滑車對軌道的壓力F FN N的大小；的大小；(

6、3)(3)若在水池內(nèi)距離水平軌道邊緣正下方的若在水池內(nèi)距離水平軌道邊緣正下方的E E點(diǎn)點(diǎn)x=12m處處放一氣墊（氣墊厚度不計(jì)），要使小滑車既能安全通過放一氣墊（氣墊厚度不計(jì)），要使小滑車既能安全通過圓形軌道又能落到氣墊上，則小滑車至少應(yīng)從離水平軌圓形軌道又能落到氣墊上，則小滑車至少應(yīng)從離水平軌道多高的地方開始下滑？道多高的地方開始下滑？包括兩個(gè)條件：一是安全通過圓形軌包括兩個(gè)條件：一是安全通過圓形軌道，只要能通過道，只要能通過C，一定可通過，一定可通過D；二是；二是平拋運(yùn)動后要落到氣墊上，對應(yīng)一最小平拋運(yùn)動后要落到氣墊上，對應(yīng)一最小平拋速度平拋速度.通過比較兩個(gè)條件下到達(dá)平臺通過比較兩個(gè)條件下

7、到達(dá)平臺的速度即可求解的速度即可求解分析運(yùn)動過程抓住各段運(yùn)動的運(yùn)動特征分析運(yùn)動過程抓住各段運(yùn)動的運(yùn)動特征不計(jì)摩擦力做功，應(yīng)考慮機(jī)械能守恒不計(jì)摩擦力做功，應(yīng)考慮機(jī)械能守恒定律定律勻加速直線運(yùn)動勻加速直線運(yùn)動圓周運(yùn)動的臨界狀態(tài)，只有重力提供圓周運(yùn)動的臨界狀態(tài)，只有重力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律即可求得向心力，根據(jù)牛頓第二定律即可求得vC要求到達(dá)要求到達(dá)D處的速度處的速度vD，可利用機(jī)械，可利用機(jī)械能守恒定律建立能守恒定律建立C、D兩點(diǎn)的關(guān)系兩點(diǎn)的關(guān)系學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)27.直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動組合問題分析直線運(yùn)動、平拋運(yùn)動和圓周運(yùn)動組合問題分析【例例3】m=10kg，R=2.5m，

8、不計(jì)通過，不計(jì)通過B點(diǎn)時(shí)的能量損失，點(diǎn)時(shí)的能量損失，小滑車到達(dá)第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)小滑車到達(dá)第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)C處時(shí)剛好對軌道無處時(shí)剛好對軌道無壓力，壓力，r=1.5m，h=5m，g取取10m/s2，求：，求：（1）小滑車在第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)）小滑車在第一個(gè)圓形軌道最高點(diǎn)C處的速度處的速度vC的的大小；大小；（2）在第二個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)）在第二個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)D處小滑車對軌道的處小滑車對軌道的壓力壓力FN的大小；的大小；（3）若在水池內(nèi)距離水平軌道邊緣正下方的）若在水池內(nèi)距離水平軌道邊緣正下方的E點(diǎn)點(diǎn)x=12m處放一氣墊（氣墊厚度不計(jì)），要使小滑車既能處放一氣墊（氣墊厚度不計(jì)），要使小

9、滑車既能安全通過圓形軌道又能落到氣墊上，則小滑車至少應(yīng)安全通過圓形軌道又能落到氣墊上，則小滑車至少應(yīng)從離水平軌道多高的地方開始下滑？從離水平軌道多高的地方開始下滑？學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)圖圖6mgFNFf學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)圖圖6學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)培養(yǎng)高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43圖7小物塊轉(zhuǎn)動過程中靜摩擦力提供小物塊轉(zhuǎn)動過程中靜摩擦力提供向心力向心力,速度增加速度增加,小物塊需要的向心小物塊需要的向心力增加力增加此臨界狀態(tài)下需要的向心力恰好此臨界狀態(tài)下需要的向心力恰好達(dá)到最大靜摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力平拋運(yùn)動水平方向是勻速直線運(yùn)平拋運(yùn)動

10、水平方向是勻速直線運(yùn)動動,豎直方向是自由落體運(yùn)動豎直方向是自由落體運(yùn)動高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43圖7高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動過在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動過程中滿足機(jī)械能守恒定律程中滿足機(jī)械能守恒定律在最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力和小球在最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力和小球的重力的合力提供需要的向心的重力的合力提供需要的向心力力繩子的拉力達(dá)到最大繩子的拉力達(dá)到最大該問中涉及臨界條件和最值該問中涉及臨界條件和最值問題，要注意對臨界條件的利問題，要注意對臨界條件的利用和數(shù)學(xué)方法求最值問題用和數(shù)學(xué)方法求最值問題高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練圖圖8

11、 高考題組12模擬題組43高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練圖圖8 高考題組12模擬題組43高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練圖圖8 高考題組12模擬題組43圖9注意：整個(gè)過程中小球與滑桿都注意：整個(gè)過程中小球與滑桿都有摩擦有摩擦力力F為恒力其做功為恒力其做功W=FLcos運(yùn)動性質(zhì)為勻加速直線運(yùn)動運(yùn)動性質(zhì)為勻加速直線運(yùn)動由此知道平拋運(yùn)動的水平距離為由此知道平拋運(yùn)動的水平距離為R，豎直高度為，豎直高度為2R能通過最高點(diǎn)，之后做平拋運(yùn)動能通過最高點(diǎn)，之后做平拋運(yùn)動高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43圖9要求壓力須知道要求壓力須知道C點(diǎn)速度，利用平拋點(diǎn)速度，利用平拋知識可求得，在對知

12、識可求得，在對C點(diǎn)受力分析可得點(diǎn)受力分析可得桿對球的支持力，還得用到牛頓第三桿對球的支持力，還得用到牛頓第三定律定律高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43圖9由于由于B-C摩擦力做功情況不清楚，摩擦力做功情況不清楚，沒法在沒法在B-C上用動能定理求解上用動能定理求解vB，進(jìn)而想到用進(jìn)而想到用A-B段段由于知道的了由于知道的了v B所以可以在所以可以在B-C段上用動能定理求摩擦段上用動能定理求摩擦力的功力的功高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43圖圖10高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練高考題組12模擬題組43高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練圖圖10高考題組12

13、模擬題組43高考模擬高考模擬提能訓(xùn)練提能訓(xùn)練圖圖10高考題組12模擬題組43練出高分練出高分1234567解析解析2345671練出高分練出高分圖圖1解析解析2345671練出高分練出高分圖圖1解析解析3 s30 m 20 m 2345671練出高分練出高分圖圖2 1234567練出高分練出高分解析解析1234567練出高分練出高分解析解析答案答案(1)0.6 m/s(2)4 J(3)0.76 m 1234567練出高分練出高分1234567練出高分練出高分圖圖3 解析解析答案答案ACD 1234567練出高分練出高分圖圖41234567練出高分練出高分解析解析答案答案B 1234567練出高分練出高分圖圖5