【摘要】在運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容中,曲線運(yùn)動(dòng)占據(jù)相當(dāng)大的比例,也是考查的重點(diǎn).有關(guān)曲線運(yùn)動(dòng)的考查,常以選擇、填空或解答題形式出現(xiàn),屬于學(xué)生必須掌握的內(nèi)容.曲線運(yùn)動(dòng)常見考點(diǎn)有運(yùn)動(dòng)的合成與分解、拋體運(yùn)動(dòng)的分析、圓周運(yùn)動(dòng)的分析等.本文從三方面分析關(guān)于高中物理曲線運(yùn)動(dòng)的考點(diǎn)考查,幫助學(xué)生理解并解答問題.
【關(guān)鍵詞】曲線運(yùn)動(dòng);高中物理;拋物運(yùn)動(dòng)
1 速度的合成與分解
曲線運(yùn)動(dòng)中常常會(huì)對(duì)正在運(yùn)動(dòng)的物體速度進(jìn)行分析,會(huì)對(duì)其速度大小和方向設(shè)問考查,在選擇題或解答題中多見.求解這類問題,通常把速度進(jìn)行分解,相同方向速度相加減,再根據(jù)勾股定理求出速度的大小和具體方向.
例1 質(zhì)量為2kg的質(zhì)點(diǎn)在xOy平面上做曲線運(yùn)動(dòng),在x方向的速度圖象和y方向的位移圖象如圖1所示,下列說法正確的是(" )
(A)質(zhì)點(diǎn)的初速度為5m/s.
(B)質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為3N,做勻加速曲線運(yùn)動(dòng).
(C)2s末質(zhì)點(diǎn)速度大小為6m/s.
(D)2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移大小約為14m.
分析 問題給出x,y方向的相關(guān)圖象,求解曲線運(yùn)動(dòng)中的速度需分別求出各方向?qū)?yīng)速度大小,再根據(jù)勾股定理求對(duì)應(yīng)數(shù)值,即可對(duì)選項(xiàng)做出判斷,得到最后正確答案.
解 根據(jù)v-t圖象可知質(zhì)點(diǎn)在x方向初速度大小為vx0=3m/s,
綜上,正確答案為選項(xiàng)(A)(B).
2 拋體運(yùn)動(dòng)分析
高中物理中拋體運(yùn)動(dòng)一般指有初速度但只有重力做功的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),根據(jù)初速度與加速度形成的不同角度得到各種類型的拋體運(yùn)動(dòng).分析并求解拋體運(yùn)動(dòng)的主要思路是將運(yùn)動(dòng)沿力的方向和垂直力的方向進(jìn)行分解,在結(jié)合運(yùn)動(dòng)的合成與分解思路進(jìn)行分析求解相關(guān)問題.
分析 首先根據(jù)拋體運(yùn)動(dòng)在水平和豎直方向上的位移關(guān)系,確定拋體運(yùn)動(dòng)在不同方向上的速度關(guān)系式,分解經(jīng)過t2時(shí)間垂直打在斜面的速度,得到關(guān)系等式后運(yùn)算得到時(shí)間之比,從而得到答案.
解 第一個(gè)小球恰好垂直打在斜面上,
設(shè)第一個(gè)小球打在斜面上時(shí)水平位移為x,豎直方向位移為y,
點(diǎn)A與斜面底端高度差為:
3 周運(yùn)動(dòng)分析
水平面或豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)都屬于曲線運(yùn)動(dòng)的基本類型,對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)分析,主要是關(guān)注向心力的來源、向心加速度與切線速度大小之間的關(guān)系,還需要清楚角速度、線速度的定義與區(qū)別.
例3 如圖3所示,一根細(xì)線下端拴著金屬小球A,細(xì)線的上端固定在金屬塊B上,B放在帶小孔的水平桌面上,小球A在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).現(xiàn)使小球A變換到更高一些的水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在此期間金屬塊B在桌面上始終保持靜止.兩種情況相比較,下面的判斷中正確的是(" )
(A)金屬塊B受到桌面的靜摩擦力變小.
(B)金屬塊B受到桌面的支持力不變.
(C)細(xì)線的張力變小.
(D)小球A運(yùn)動(dòng)的角速度減小.
分析 圓周運(yùn)動(dòng)結(jié)合力學(xué)的綜合問題分析,首先明確兩種圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度的大小,其次分析每種情況對(duì)應(yīng)的角速度、向心力,即可對(duì)選項(xiàng)中摩擦力、細(xì)線張力和支持力進(jìn)行分析,得到正確答案.
解 設(shè)A,B質(zhì)量分別為m、M,A做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度為a,細(xì)線與豎直方向的夾角為θ,對(duì)B研究,B受到的靜摩擦力為f=Tsinθ.對(duì)于A,有Tsinθ=ma,Tcosθ=mg,解得a=gtanθ,f=mgtanθ.可知θ變大,a變大,靜摩擦力大小變大,選項(xiàng)(A)錯(cuò)誤;
以整體為研究對(duì)象可知,B受到桌面的支持力大小不變,應(yīng)等于FN=m+Mg.故選項(xiàng)(B)正確;
綜上,正確答案為選項(xiàng)(B).
4 結(jié)語
上述例題分別對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)做出不同方面的分析,速度的分解與合成屬于最基本的考點(diǎn),拋體運(yùn)動(dòng)的分析是常見的考點(diǎn),圓周運(yùn)動(dòng)的分析是綜合性較強(qiáng)的考點(diǎn).掌握多個(gè)考點(diǎn)、問題形式以及解題思路,是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中需要注意的方面.
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