高考物理二轮复习力与运动专题三力与曲线运动课件（62页PPT）

(共62张PPT)
专题三　力与曲线运动
[专题复习定位]
1．运动的合成与分解思想的应用，建立运动模型的思想方法。
2．通过生活中的抛体运动和圆周运动的实例分析，建立平抛运动、水平面和竖直面内的圆周运动模型。
高考真题再现
命题点1　运动的合成与分解
1．(2025·江苏卷，T4)游乐设施“旋转杯”的底盘和转杯分别以O、O′为转轴，在水平面内沿顺时针方向匀速转动，O′固定在底盘上。某时刻转杯转到如图所示位置，杯上A点与O、O′恰好在同一条直线上，则(　 　)
A．A点做匀速圆周运动
B．O′点做匀速圆周运动
C．此时A点的速度小于O′点
D．此时A点的速度等于O′点
√
解析：底盘以O点为轴匀速转动，底盘上除O点外所有点均做同轴转动，转杯上除O′点外所有点不仅相对O点同轴转动，还相对O′点同轴转动，所以O′点做匀速圆周运动，A点做的不是匀速圆周运动，A错误，B正确；
设该时刻A点在底盘上的竖直投影点所对应的转盘上的点为A′，A′点转动的半径大于O′点的转动半径，由v＝ωr可知，A′点的速度大于O′点的速度，又由于该时刻A点绕O′点与底盘做同方向转动，则A点的速度大于A′点的速度，则此时A点的速度一定大于O′点的速度，C、D错误。
命题点2　抛体运动
2．(2024·湖北卷，T3)如图所示，有五片荷叶伸出荷塘水面，一只青蛙要从高处荷叶跳到低处荷叶上，设低处荷叶a、b、c、d和青蛙在同一竖直平面内，a、b高度相同，c、d高度相同，a、b分别在c、d正上方。将青蛙的跳跃视为平抛运动，若以最小的初速度完成跳跃，则它应跳到(　 　)
A．荷叶a　　　　　　　 B．荷叶b
C．荷叶c D．荷叶d
√
√
4．(多选)(2024·江西卷，T8)一条河流某处存在高度差，小鱼从低处向上跃出水面，冲到高处。如图所示，以小鱼跃出水面处为坐标原点，x轴沿水平方向，建立坐标系，小鱼的初速度为v0，末速度v沿x轴正方向。在此过程中，小鱼可视为质点且只受重力作用。关于小鱼的水平位置x、竖直位置y、水平方向分速度vx和竖直方向分速度vy与时间t的关系，下列图像可能正确的是(　 　)
√
√
解析：小鱼在运动过程中只受重力作用，则小鱼在水平方向上做匀速直线运动，即vx为定值，则有水平位移x＝vxt，故A正确，C错误；
5．(2024·北京卷，T19)如图所示，水平放置的排水管满口排水，管口的横截面积为S，管口离水池水面的高度为h，水在水池中的落点与管口的水平距离为d。假定水在空中做平抛运动，已知重力加速度为g，h远大于管口内径。求：
(1)水从管口到水面的运动时间t；
(2)水从管口排出时的速度大小v0；
(3)管口单位时间内流出水的体积Q。
√
7．(多选)(2025·广东卷，T8)将可视为质点的小球沿光滑的冰坑内壁推出，使小球在水平面内做匀速圆周运动，如图所示。已知圆周运动半径R＝0.4 m，小球所在位置处的切面与水平面夹角θ为45°，小球质量为0.1 kg，重力加速度g取10 m/s2。关于该小球，下列说法正确的是(　 　)
A．角速度为5 rad/s
B．线速度大小为4 m/s
C．向心加速度大小为10 m/s2
D．所受支持力大小为1 N
√
√
由Fn＝man可得，an＝10 m/s2，C正确。
√
√
√
解析：由题图可知，P、Q绕O点做同轴转动，两点的周期和角速度相同，B错误；
P点做匀速圆周运动，合外力提供向心力，而向心力总是指向圆心O，D正确。
题型分类讲练
题型一　运动的合成与分解
1．曲线运动的条件
当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时，物体做曲线运动。合运动与分运动具有等时性和等效性，各分运动具有独立性。
2．合外力方向与轨迹
物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合外力方向指向轨迹的凹侧。
考向1　曲线运动的性质和特点
　 (2023·江苏卷，T10)达·芬奇的手稿中描述了这样一个实验：一个罐子在空中沿水平直线向右做匀加速运动，沿途连续漏出沙子。若不计空气阻力，则下列图中能反映空中沙子排列的几何图形是(　 　)
√
考向2　运动的合成与分解
　 (2025·广州市天河区综合测试)无人机灯光表演给喜庆的节日氛围增添了几许惊艳。在一次无人机表演中，若分别以水平向右、竖直向上为x轴、y轴的正方向，某架参演的无人机在x、y方向的vt图像分别如图甲、乙所示，则在0到t2时间内，该无人机的运动轨迹为(　 　)
√
解析：由题图可知，在0到t1时间内无人机在竖直方向做匀速直线运动，水平方向向右做匀减速直线运动，可知在0到t1时间内无人机受到的合外力方向水平向左，根据合外力指向轨迹凹处，可知0到t1时间内无人机运动的轨迹向左弯曲；在t1到t2时间内无人机在竖直方向向上做匀减速直线运动，水平方向做匀速直线运动，可知在t1到t2时间内无人机的合外力方向竖直向下，根据合外力指向轨迹凹处，可知在t1到t2时间内无人机运动的轨迹向下弯曲。
3．平抛运动的两个推论
(1)设做平抛运动的物体在任意时刻的速度方向与水平方向的夹角为θ，位移方向与水平方向的夹角为φ，则有tan θ＝2tan φ，如图甲所示。
(2)做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点，如图乙所示。
4．平抛运动的几种模型
　(2025·广东三校第一次模拟)如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台做不同转速的匀速圆周运动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做初速度大小为1 m/s的平抛运动，现测得转台半径R＝2 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小g取10 m/s2，求：
(1)物块平抛落地过程位移的大小；
(2)物块落地时的速度大小；
(3)物块与转台间的动摩擦因数。
答案：0.05
√
由图可知，位移方向不垂直于AC，故D错误。
考向2　斜抛运动的分析
　(多选)(2024·广州市一模)足球在空中运动的轨迹如图。若以地面为参考平面，不计空气阻力，则下列能表示足球在空中运动过程的加速度a、重力势能Ep随离地面高度h变化的图像是(　 　)
√
√
解析：足球在空中运动过程只受重力作用，加速度恒为重力加速度，保持不变，故A正确，B错误；
以地面为参考平面，根据重力势能表达式可得Ep＝mgh∝h，可知Eph图像为过原点的一条倾斜直线，故C正确，D错误。
√
2．常见的圆周运动及临界条件
(1)水平面内的圆周运动
(2)竖直面及倾斜面内的圆周运动
考向1　圆周运动的运动学分析
　 (2024·黑吉辽卷，T2)当篮球在指尖上绕轴转动时，球面上P、Q两点做圆周运动的(　 　)
A．半径相等
B．线速度大小相等
C．向心加速度大小相等
D．角速度大小相等
√
解析：由题意可知，球面上P、Q两点转动时属于同轴转动，故角速度大小相等，故D正确；
球面上P、Q两点做圆周运动的半径的关系为rP＜rQ，故A错误；
根据v＝rω可知，vP＜vQ，故B错误；
根据an＝rω2可知，aP＜aQ，故C错误。
√
解析：太空实验室内的物体都处于完全失重状态，可知圆周运动的轨道可处于任意平面内，故A正确；
若误将n－1圈记作n圈，则得到的质量偏小，故C错误；
若测R时未计入小球的半径，则R偏小，所得质量偏大，故D错误。
　(2023·江苏卷，T13)“转碟”是传统的杂技项目，如图所示，质量为m的发光物体放在半径为r的碟子边缘，杂技演员用杆顶住碟子中心，使发光物体随碟子一起在水平面内绕A点做匀速圆周运动。当角速度为ω0时，碟子边缘看似一个光环。求此时发光物体的速度大小v0和受到的静摩擦力大小f。
解析：根据线速度和角速度的关系，有v0＝ω0r
碟子对发光物体的静摩擦力提供其做圆周运动所需的向心力，故f＝mω02r。
答案：ω0r　mω02r
考向3　圆周运动的临界极值问题
　 如图所示的是港珠澳大桥的一段半径为120 m的圆弧形弯道。晴天时路面对轮胎的径向最大静摩擦力为正压力的0.8，下雨时路面对轮胎的径向最大静摩擦力变为正压力的0.4。若汽车通过圆弧形弯道时做匀速圆周运动，汽车视为质点，路面视为水平且不考虑车道的宽度，g取10 m/s2，则(　 　)
A.汽车以72 km/h的速率通过此圆弧形弯道时的向心加速度为3.0 m/s2
B．汽车以72 km/h的速率通过此圆弧形弯道时的角速度为0.6 rad/s
C．晴天时汽车以180 km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道
D．下雨时汽车以70 km/h的速率可以安全通过此圆弧形弯道
√