高考物理一輪復習 專題講座（四）拋體運動與圓周運動相結合的綜合問題課件.ppt

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專題講座（四） 拋體運動與圓周運動相結合的 綜合問題,通常是圓周運動與斜軌道、平臺相關聯(lián)的勻速直線運動、平拋運動、豎直上拋運動，要根據(jù)各階段的受力情況確定運動情況，列牛頓定律方程結合運動學公式或從能量的觀點去解決． 而天體表面的拋體運動則經(jīng)常與萬有引力定律結合來求解．圍繞天體做勻速圓周運動物體的有關物理量，解決的途徑是通過拋體運動求天體表面的重力加速度，再根據(jù)萬有引力定律求T、ω、天體質(zhì)量或密度，也可以只根據(jù)萬有引力定律求重力加速度，再分析拋體運動．,1．平拋運動與圓周運動相結合的有關問題 在我國南方農(nóng)村地區(qū)有一種簡易水輪機，如圖所示，從懸崖上流出的水可看作連續(xù)做平拋運動的物體，水流軌道與下邊放置的輪子邊緣相切，水沖擊輪子邊緣上安裝的擋水板，可使輪子連續(xù)轉(zhuǎn)動，輸出動力．當該系統(tǒng)工作穩(wěn)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(diào)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(zhuǎn)動的角速度為多少,【答案】 (1)7.5 m/s (2)12.5 rad/s,,(1)小球到達C點的速度vC為多少？ (2)圓筒轉(zhuǎn)動的最大周期T為多少？ (3)在圓筒以最大周期T轉(zhuǎn)動的情況下，要完成上述運動圓筒的半徑R′必須為多少？,【答案】 (1)2 m/s (2)0.2 s (3)0.075 m,,3．拋體運動規(guī)律在天體運動中的應用問題 宇航員站在一星球表面，沿水平方向以v0的初速度拋出一個小球．測得拋出點的高度為h，拋出點與落地點之間的水平距離為L，已知該星球的半徑為R，求該星球的第一宇宙速度．(即人造衛(wèi)星在該星球表面做勻速圓周運動必須具有的速度),,,[遷移訓練] 1．如圖所示，小球P用l＝1 m的細繩系著，在水平面內(nèi)繞O點做勻速圓周運動，其角速度ω＝2π rad/s，另一小球Q質(zhì)量為m＝1 kg，在高出水平面h＝0.8 m的水平槽上，槽與繩平行，槽光滑，槽口A點在O點正上方、當小球Q受到水平恒力F作用時，兩小球同時開始運動，Q運動到A，力F自然取消．求： (1)恒力F的表達式為何值時，兩小球可能相碰？ (2)在滿足(1)條件的前提下，Q運動到槽口的最短時間和相應的Q在槽上滑行的距離．(g取10 m/s2),,2．如圖所示，一個水平放置的圓桶繞軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角速度ω＝2.5π rad/s，桶壁上P處有一圓孔，桶壁很薄，桶的半徑R＝2 m．當圓孔運動到桶的上方時，在圓孔的正上方h＝3.2 m處有一個小球由靜止開始下落，已知圓孔的半徑略大于小球的半徑．試通過計算判斷小球是否和圓桶碰撞(不考慮空氣阻力，g取10 m/s2)．,,【答案】 小球和圓桶不會相碰,3．(2013·福建卷，20)如圖，一不可伸長的輕繩上端懸掛于O點，下端系一質(zhì)量m＝1.0 kg的小球．現(xiàn)將小球拉到A點(保持繩繃直)由靜止釋放，當它經(jīng)過B點時繩恰好被拉斷，小球平拋后落在水平地面上的C點．地面上的D點與OB在同一豎直線上，已知繩長L＝1.0 m，B點離地高度H＝1.0 m，A、B兩點的高度差h＝0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，不計空氣影響，求：,,(1)地面上D、C兩點間的距離s； (2)輕繩所受的最大拉力大?。?【答案】 (1)1.41 m (2)20 N,4．如圖所示，宇航員站在某質(zhì)量分布均勻的星球表面一斜坡上P點沿水平方向以初速度v0拋出一個小球，測得小球經(jīng)時間t落到斜坡上另一點Q，斜面的傾角為α，已知該星球半徑為R，萬有引力常量為G，求：,,(1)該星球表面的重力加速度； (2)該星球的密度； (3)該星球的第一宇宙速度v； (4)人造衛(wèi)星繞該星球表面做勻速圓周運動的最小周期T.,,