2025年高考物理二轮专题复习课件 03 第一阶段 专题一 第3讲 力与曲线运动

这是一份2025年高考物理二轮专题复习课件 03 第一阶段 专题一 第3讲 力与曲线运动，共60页。PPT课件主要包含了突破点一抛体运动，突破点二圆周运动等内容，欢迎下载使用。
【备考指南】　1．高考对本讲的命题更加灵活，综合性较强。曲线运动的考查既涉及平面内的曲线运动，也注重三维空间内的曲线运动，且对抛体运动的分解也不再限于水平方向和竖直方向，而是更加灵活多变。万有引力与航天主要考查行星运动模型，更注重用物理知识解决实际问题。2．复习备考过程，要注意三维空间中的抛体运动、圆周运动专题，消除思维定式，提升思维能力；万有引力与航天要关注科技前沿知识的储备，加强椭圆运动模型的训练。
随堂练 临考预测 名师押题
专题限时集训(三)　力与曲线运动
突破点三　万有引力与宇宙航行
1．抛体运动的处理方法解决抛体运动问题的核心思想是“化曲为直”，分别研究物体在两个不同方向的分运动，再根据牛顿运动定律和功能关系列式解题，同时又要注意合运动与分运动的等时性。
2．建好两个模型(1)常规的平抛运动及类平抛运动模型。(2)平抛运动与常见的两种障碍物斜面和曲面的模型。
[典例1]　(平抛运动规律的应用)(2024·1月九省联考贵州卷)无人机在一斜坡上方沿水平方向向右做匀速直线运动，飞行过程中先后释放甲、乙两个小球，两小球释放的初始位置如图所示。已知两小球均落在斜坡上，不计空气阻力，比较两小球分别从释放到落在斜坡上的过程，下列说法正确的是(　　)A．乙球的位移大B．乙球下落的时间长C．乙球落在斜坡上的速度大D．乙球落在斜坡上的速度与竖直方向的夹角大
【教师备选资源】(2024·河南开封模拟)如图所示，刚性圆柱形容器，上端开口，容器内侧高h＝5 m，内径D＝1.6 m，现有一刚性小球(视为质点)从容器上端内边缘沿直径方向以v0的初速度水平抛出，小球恰好可以击中容器底部中心位置。已知重力加速度g取10 m/s2，忽略空气阻力，小球与容器内壁碰撞视为弹性碰撞(碰撞时间不计)，则小球的初速度v0可能是(　　)A．2 m/sB．4 m/sC．6 m/sD．8 m/s
方法技巧　平抛运动的两大推论及其应用(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一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，如图甲所示，B是OC的中点。利用该推论可以快速确定速度的方向。(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任一时刻任一位置处，设其速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为α，则tan θ＝2tan α，如图乙所示。在斜面与平抛运动结合的问题中经常利用位移的偏向角推导速度的偏向角。
考向1　水平面内的圆周运动1．水平面内圆周运动的分析思路
2．水平面内的圆周运动的“临界”分析(1)绳的临界：张力FT＝0。(2)接触面滑动临界：F＝fm。(3)接触面分离临界：FN＝0。
【教师备选资源】(多选)(2024·10月山东济南联考)如图所示，相同的物块a、b用沿半径方向的细绳相连，放置在水平圆盘上。当圆盘绕中心轴转动时，a、b始终相对圆盘静止。已知a、b到圆心的距离之比为1∶2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列关于a、b所受的摩擦力f大小随圆盘角速度的平方ω2的变化关系图像可能正确的是(　　)
A　　 　　B　　 　　C　　 　　D
2．杆球模型：小球能通过最高点的条件是v≥0。
3．“两点”“一联”解题两关键
(1)小物块到达D点的速度大小；(2)B和D两点的高度差；(3)小物块在A点的初速度大小。
3．“双星及多星模型”三点提醒(1)双星(多星)模型的圆心是整个多星模型中所有星体的质心，多个星体的运动轨迹构成了同心圆。(2)各个星体的角速度、周期都是相同的。(3)各个星体做匀速圆周运动的向心力由合外力提供。
[典例7]　(天体运动参量的描述)(2024·苏州实验中学12月调研)科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯舱沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。假设Q物体乘坐太空电梯舱到达图示的a位置(与运行的卫星P同高度)并停在此处。下列说法正确的是(　　)A．Q物体与卫星P的速度相同B．Q物体与卫星P的周期相同C．Q物体处于完全失重状态D．Q物体的向心加速度小于卫星P的向心加速度
[典例9]　(空间站的变轨)(2024·湖北卷)太空碎片会对航天器带来危害。设空间站在地球附近沿逆时针方向做匀速圆周运动，如图中实线所示。为了避开碎片，空间站在P点向图中箭头所指径向方向极短时间喷射气体，使空间站获得一定的反冲速度，从而实现变轨。变轨后的轨道如图中虚线所示，其半长轴大于原轨道半径。则(　　)A．空间站变轨前、后在P点的加速度相同B．空间站变轨后的运动周期比变轨前的小C．空间站变轨后在P点的速度比变轨前的小D．空间站变轨前的速度比变轨后在近地点的大
【教师备选资源】(2023·湖北卷)2022年12月8日，地球恰好运行到火星和太阳之间，且三者几乎排成一条直线，此现象被称为“火星冲日”。火星和地球几乎在同一平面内沿同一方向绕太阳做圆周运动，火星与地球的公转轨道半径之比约为3∶2，如图所示。根据以上信息可以得出(　　)A．火星与地球绕太阳运动的周期之比约为27∶8B．当火星与地球相距最远时，两者的相对速度最大C．火星与地球表面的自由落体加速度大小之比约为9∶4D．下一次“火星冲日”将出现在2023年12月8日之前
1．(热点情境·生产劳动)如图甲所示为东汉杜诗发明的“杜诗水排”，图乙是其水排装置图，当水流带动下卧轮转动时，通过转轴带动上卧轮转动，最后依靠弦索带动小轮完成后续的动力传动，a、b、c分别位于下卧轮、上卧轮和小轮的边缘，下列说法正确的是(　　)
A．c点的加速度等于b点的加速度B．a点的线速度大于b点的线速度C．弦索对上卧轮的摩擦力方向与上卧轮转动方向相同D．河水的速度一定等于下卧轮上被水冲击点的线速度
3．(高考新动向·曲线运动新考法)(2024·浙江温州3月模拟)如图甲为滑雪比赛U形场地，在某次比赛中运动员以速度v0从PQ上的O点滑出滑道，图乙为简化示意图，设滑道边缘线PQ的倾角为θ，运动员滑出时速度方向与PQ的夹角为α，腾空后落在PQ上的A点。已知α＋θ＝90°，重力加速度为g，运动员可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
1．(2024·1月九省联考安徽卷)某同学在水平匀速直线行驶的实验车上，利用实验装置竖直向上提起小球，从某时刻开始计时，坐在实验车上的人观测小球运动的情况，作出速度的平方(v2)与提起高度(y)的关系图像如图所示。则地面上静止的观察者看到小球的运动轨迹可能是(　　)
A　　　　B　　　　C　　　　　D
2．(2024·1月九省联考吉林、黑龙江卷)某“失重”餐厅的传菜装置如图所示，运送菜品的小车沿等螺距轨道向下匀速率运动，该轨道各处弯曲程度相同，在此过程中，小车(　　)A．机械能保持不变B．动量保持不变C．处于失重状态D．所受合力不为0
D　[小车沿等螺距轨道向下匀速率运动，速度大小不变，动能不变，小车高度减小，即重力势能减小，可知，小车的机械能减小，故A错误；小车做螺旋运动，速度大小不变，方向改变，根据动量表达式p＝mv可知，小车的动量大小不变，动量的方向发生变化，即动量发生了变化，故B错误；由于小车沿等螺距轨道向下做匀速率运动，沿轨道方向的速度大小不变，即小车沿轨道方向的合力为0，即沿轨道方向的加速度为0，又由于该轨道各处弯曲程度相同，则轨道对小车的指向轨道轴心的作用力提供圆周运动的向心力，该作用力方向沿水平方向，可知小车的加速度方向沿水平方向，小车不存在竖直方向的加速度，即小车既不处于超重状态，也不处于失重状态，故C错误；根据上述分析可知，小车沿轨道方向的合力为0，轨道对小车的指向轨道轴心的作用力提供圆周运动的向心力，即小车的合力不为零，合力方向总指向轨道轴心，故D正确。故选D。]
3．如图所示，一细木棍斜靠在地面与竖直墙壁之间，木棍与水平面之间的夹角为45°，A、B为木棍的两个端点，A点到地面的距离为1 m。重力加速度g取10 m/s2，空气阻力不计。现一跳蚤从竖直墙上距地面0.55 m的C点以水平速度v0跳出，要到达细木棍上，v0最小为(　　)A．1 m/sB．2 m/sC．3 m/sD．4 m/s
6．如图所示为自行车气嘴灯及其结构图，弹簧一端固定在A端，另一端拴一重物，当车轮高速旋转时，重物由于离心运动拉伸弹簧后才使触点M、N接触，从而接通电路，LED灯就会发光。下列说法正确的是(　　)A．气嘴灯做圆周运动时，重物受到重力、弹簧弹力和向心力B．气嘴灯运动至最高点时处于超重状态C．以相同转速匀速行驶时，重物质量越小，在最低点时LED灯越容易发光D．以相同转速匀速行驶时，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光
D　[根据题意可知，气嘴灯做圆周运动时，重物受重力和弹簧弹力，其合力提供向心力，故A错误；气嘴灯运动至最高点时，合力指向圆心，具有向下的加速度，处于失重状态，故B错误；在最低点时，由牛顿第二定律有F－mg＝mω2r，解得F＝mg＋mω2r，以相同转速匀速行驶时，重物质量越小，在最低点时，弹簧的形变量越小，弹簧弹力越小，M和N越不易接触，导致LED灯越不容易发光，故C错误；在最高点时，由牛顿第二定律有F＋mg＝mω2r，解得F＝mω2r－mg，以相同转速匀速行驶时，在最高点时弹簧的弹力小于最低点时弹簧的弹力，若LED灯转到最高点时能发光，则在最低点时也一定能发光，故D正确。]
8．(2024·安徽滁州模拟)自由式滑雪大跳台比赛中某段过程简化为如图可视为质点的小球的运动，小球从倾角为α＝30°的斜面顶端O点以速度v0飞出，已知v0＝20 m/s，且与斜面的夹角为θ＝60°。图中虚线为小球在空中的运动轨迹，且A为轨迹上离斜面最远的点，B为小球在斜面上的落点，C是过A作竖直线与斜面的交点，不计空气阻力，重力加速度取g＝10 m/s2。求：(1)小球从O点运动到A点所用的时间t；(2)小球离斜面最远的距离L；(3)O、C两点间距离x。
10．(2024·河北石家庄二中实验学校9月学情调研)雪上项目室内训练基地利用工作起来似巨型“陀螺”的圆盘滑雪机模拟一些特定的训练环境和场景，其转速和倾角根据需要可调节。一运动员的某次训练过程简化为如图所示模型：圆盘滑雪机绕垂直于盘面的固定光滑转轴以恒定的角速度ω转动，盘面上离转轴距离为10 m处的运动员(保持图中滑行姿势，可看成质点)与圆盘始终保持相对静止，运动员质量为60 kg，与盘面间的动摩擦因数为 0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，盘面与水平面的夹角为15°，g取10 m/s2，已知sin 15°≈0.260，cs 15°≈0.966。则下列说法正确的是(　　)
A．运动员随圆盘做匀速圆周运动时，一定始终受到两个力的作用B．ω的最大值约为0.47 rad/sC．ω取不同数值时，运动员在最高点受到的摩擦力一定随ω的增大而增大D．运动员由最低点运动到最高点的过程中摩擦力对其所做的功约为3 870 J
11．(多选)(2024·河南省部分重点高中高三4月大联考)如图所示，足够长光滑细杆的一端固定在竖直转轴OO′上的O点，并可随轴一起转动。杆上套有一轻质弹簧，弹簧一端固定于O点，另一端与套在杆上质量为m的小球相连，细杆与竖直方向夹角为30°。弹簧原长为L，劲度系数为k。已知弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g。则下列说法正确的是(　　)
12．一“永动机”玩具的模型如图所示，abcd是一组光滑细金属双轨，轨道间距为l＝0.8 cm，bc段水平。按下一个隐蔽开关后，把质量m＝3.6 g的钢球从软木盘中心洞口O处无初速度释放，钢球便沿轨道运动至d点并斜向上飞出，速度与水平方向成53°夹角，之后恰好落到洞口O点附近的G点，接着在洞口附近来回运动一段时间后，再次从洞口无初速落下，此后不断重复以上过程。不计空气阻力，g取10 m/s2，sin 53°＝0.8。
(1)已知钢球直径d＝1 cm，求钢球在bc段上滚动时，每条轨道对钢球的支持力F的大小；(2)若将钢球视作质点，Gd处在同一高度，水平距离s＝60 cm，求钢球从d点飞出后能上升的最大高度h；(3)要使钢球能“永动”，求小球每运动一圈，玩具中隐蔽的加速装置需对小球做的功W。
[答案]　(1)0.03 N　(2)0.2 m　(3)1.125×10-2 J
13．如图甲所示，在粗糙水平台阶上静止放置一质量m＝0.1 kg的小物块，它与水平台阶间的动摩擦因数μ＝0.5，且与台阶边缘O点的距离s＝4 m。在台阶右侧固定了一个以坐标原点O为圆心的圆弧形挡板，现用F＝1 N的水平恒力拉动小物块，作用一段距离后撤去拉力，小物块最终从O点水平抛出并击中挡板。(g取10 m/s2)