平拋與圓周運動組合問題的分析 學生版列印

2022-07-14 12:30:06 字數 3638 閱讀 9277

考點一平拋運動與直線運動的組合問題

1.乙個物體平拋運動和直線運動先後進行,要明確直線運動的性質,關鍵抓住速度是兩個運動的銜接點.

2.兩個物體分別做平拋運動和直線運動,且同時進行,則它們運動的時間相等,同時滿足一定的空間幾何關係.

例1 如圖1所示,一小球從平台上水平丟擲,恰好落在鄰近平台的一傾角為α=53°的光滑斜面頂端,並剛好沿光滑斜面下滑,已知斜面頂端與平台的高度差h=0.8 m,重力加速度取g=10 m/s2,sin 53°=0.8,cos 53°=0.

6,求(1)小球水平丟擲時的初速度v0;

(2)斜面頂端與平台邊緣的水平距離x;

(3)若斜面頂端高h=20.8 m,則小球離開平台後經多長時間到達斜面底端?

突破訓練1 如圖2所示,我某集團軍在一次空地聯合軍事

演習中,離地面h高處的飛機以水平對地速度v1發射一顆

炸彈欲轟炸地面目標p,反應靈敏的地面攔截系統同時以初

速度v2豎直向上發射一顆炮彈攔截(炮彈運動過程看做豎直圖2

上拋).設此時攔截系統與飛機的水平距離為x,若攔截成功,不計空氣阻力,則v1、v2的關係應滿足

a.v1=v2b.v1=v2

c.v1=v2d.v1=v2

考點二平拋運動與圓周運動的組合問題

例2 如圖3所示,有乙個可視為質點的質量為m=1 kg的小物塊,從光滑平台上的a點以v0=3 m/s的初速度水平丟擲,到達c點時,恰好沿c點的切線方向進入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道,最後小物塊滑上緊靠軌道末端d點的質量為m=3 kg的長木板.已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平,木板下表面與水平地面之間光滑接觸,小物塊與長木板間的動摩擦因數μ=0.3,圓弧軌道的半徑為r=0.5 m,c點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ=53°,不計空氣阻力,取重力加速度g=10 m/s2.

求:(1)a、c兩點的高度差;

(2)小物塊剛要到達圓弧軌道末端d點時對軌道的壓力;

(3)要使小物塊不滑出長木板,木板的最小長度.(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6)

突破訓練2 在我國南方農村地區有一種簡易水輪機,如圖4所示,從懸崖上流出的水可看做連續做平拋運動的物體,水流軌道與下邊放置的輪子邊緣相切,水衝擊輪子邊緣上安裝的擋水板,可使輪子連續轉動,輸出動力.當該系統工作穩定時,可近似認為水的末速度與輪子邊緣的線速度相同.設水的流出點比輪軸高h=5.6 m,輪子半徑r=1 m.調整輪軸o的位置,使水流與輪邊緣切點對應的半徑與水平線成θ=37°角.(已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.

8,g=10 m/s2)問:

(1)水流的初速度v0大小為多少?

(2)若不計擋水板的大小,則輪子轉動的角速度為多少?

直線運動、平拋運動和圓周運動組合問題的分析

解析 (1)在c點:mg=m2分)

所以vc=5 m/s1分)

(2)由c點到d點過程:mg(2r-2r)=mv-mv2分)

在d點:mg+fn=m2分)

所以fn=333.3 n1分)

由牛頓第三定律知小滑車對軌道的壓力為333.3 n1分)

(3)小滑車要能安全通過圓形軌道,在平台上速度至少為v1,則

mv+mg(2r)=mv2分)

小滑車要能落到氣墊上,在平台上速度至少為v2,則

h=gt21分)

x=v2t1分)

解得v2>v1,所以只要mgh=mv,即可滿足題意.

解得h=7.2 m3分)

答案 (1)5 m/s (2)333.3 n (3)7.2 m

突破訓練3 水上滑梯可簡化成如圖6所示的模型,斜槽ab和光滑圓弧槽bc平滑連線.斜槽ab的豎直高度差h=6.0 m,傾角θ=37°;圓弧槽bc的半徑r=3.0 m,末端c點的切線水平;c點與水面的距離h=0.

80 m.人與ab間的動摩擦因數μ=0.2,取重力加速度g=10 m/s2,cos 37°=0.8,sin 37°=0.

6. 乙個質量m=30 kg的小朋友從滑梯頂端a點無初速度地自由滑下,不計空氣阻力.求:

(1)小朋友沿斜槽ab下滑時加速度a的大小;

(2)小朋友滑到c點時速度v的大小及滑到c點時受到槽面的支援力fc的大小;

(3)在從c點滑出至落到水面的過程中,小朋友在水平方向的位移x的大小.

高考模擬

高考題組

1.(2012·福建理綜·20)如圖7所示,置於圓形水平轉台邊緣的小物塊隨轉台加速轉動,當轉速達到某一數值時,物塊恰好滑離轉台開始做平拋運動.現測得轉台半徑r=0.5 m,離水平地面的高度h=0.8 m,物塊平拋落地過程水平位移的大小s=0.

4 m.設物塊所受的最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,取重力加速度g=10 m/s2.求:

(1)物塊做平拋運動的初速度大小v0;

(2)物塊與轉台間的動摩擦因數μ.

2.(2010·重慶理綜·24)小明站在水平地面上,手握不可伸長的輕繩一端,繩的另一端系有質量為m的小球,甩動手腕,使球在豎直平面內做圓周運動.當球某次運動到最低點時,繩突然斷掉,球飛行水平距離d後落地,如圖8所示.已知握繩的手離地面高度為d,手與球之間的繩長為d,重力加速度為g.忽略手的運動半徑和空氣阻力. (1)求繩斷時球的速度大小v1和球落地時的速度大小v2.

(2)問繩能承受的最大拉力多大?

(3)改變繩長,使球重複上述運動,若繩仍在球運動到最低點時斷掉,要使球丟擲的水平距離最大,繩長應為多少?最大水平距離為多少?

模擬題組

3.如圖9所示,一質量為2m的小球套在一「」滑桿上,小球與滑桿的動摩擦因數為μ=0.5,bc段為半徑為r的半圓,靜止於a處的小球在大小為f=2mg,方向與水平面成37°角的拉力f作用下沿杆運動,到達b點時立刻撤去f,小球沿圓弧向上衝並越過c點後落在d點(圖中未畫出),已知d點到b點的距離為r,且ab的距離為s=10r.試求:

(1)小球在c點對滑桿的壓力;

(2)小球在b點的速度大小;

(3)bc過程小球克服摩擦力所做的功.

4.如圖10所示,質量為m=1 kg的小物塊由靜止輕輕放在水平勻速運動的傳送帶上,從a點隨傳送帶運動到水平部分的最右端b點,經半圓軌道c點沿圓弧切線進入豎直光滑的半圓軌道,恰能做圓周運動.c點在b點的正上方,d點為軌道的最低點.小物塊離開d點後,做平拋運動,恰好垂直於傾斜擋板打在擋板跟水平面相交的e點.已知半圓軌道的半徑r=0.9 m,d點距水平面的高度h=0.75 m,取g=10 m/s2,試求:

(1)摩擦力對小物塊做的功;

(2)小物塊經過d點時對軌道壓力的大小;

(3)傾斜擋板與水平面間的夾角θ.

課後練習

(限時:45分鐘)

題組1 平拋運動與直線運動的組合

1.如圖1所示,在距地面高為h=45 m處,有一小球a以初速度v0=10 m/s水平丟擲,與此同時,在a的正下方有一物塊b也以相同的初速度v0同方向滑出,b與地面間的動摩擦因數為μ=均可視做質點,空氣阻力不計,重力加速度g取10 m/s2,求:

(1)a球從丟擲到落地的時間和這段時間內的水平位移;

(2)a球落地時,a、b之間的距離.

2.如圖2所示,一物塊質量m=1.0 kg自平台上以速度v0水平丟擲,剛好落在鄰近一傾角為α=53°的粗糙斜面ab頂端,並恰好沿該斜面下滑,已知斜面頂端與平台的高度差h=0.032 m,粗糙斜面bc傾角為β=37°,足夠長.物塊與兩斜面間的動摩擦因數為μ=0.

5,a點離b點所在平面的高度h=1.2 m.物塊在斜面上運動的過程中始終未脫離斜面,不計在b點的機械能損失.最大靜摩擦力等於滑動摩擦力,sin 37°=0.6,cos 37°=0.

8.(g取10 m/s2)

平拋運動圓周運動知識

考綱要求 運動的合成與分解 拋體運動 勻速圓周運動 角速度 線速度 向心加速度 勻速圓周運動的向心力 離心現象 知識回扣 一 曲線運動 1 曲線運動速度方向 曲線運動中速度的方向是時刻改變的,質點在某一點的瞬時速度的方向在曲線的這一點的上。2 曲線運動的特點 速度方向時刻在變,因此曲線運動一定是運動...

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第一二章綜合檢測 班級姓名行政班學號 一 選擇題 每題10分,共60分 1 下列敘述正確的是 a.平拋運動是一種勻變速曲線運動 b.物體在恒力作用下不可能做曲線運動 c.做勻速圓周運動的物體,所受的合力是恆定的 d.做圓周運動的物體,所受的合力總是與速度方向垂直 2 一艘小船垂直河岸航行,船到河中點...

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