【全国版2021高考物理一轮复习专题四:曲线运动】
曲线运动是物理学中一个重要的概念,它涉及到物体在曲线路径上的运动规律。在这个专题中,学生需要掌握以下几个核心知识点:
1. **向心力**:曲线运动中的物体所受的合外力通常分解为切向分量和法向分量,法向分量提供了维持物体做曲线运动的向心力。例如,在跳长绳的情境中,质点P和Q所受的合外力指向圆心,即A、B连线的中点O,提供向心加速度。
2. **角速度和线速度**:不同的质点在相同时间内走过的弧度不同,因此角速度可能不同。而线速度则是质点沿圆周运动的速度,与半径成正比。例如,问题2中提到,小球甲和乙的运动,即使它们的角速度可能不同,但因为运动半径相同,所以线速度也相等。
3. **向心加速度**:向心加速度是描述物体沿曲线运动速度方向改变的加速度,它与角速度和半径有关。在货车转弯的例子中,左侧饮料瓶的半径更小,需要的向心力较大,但如果能提供足够的向心力(如用绳子固定),则不会掉落。
4. **抛体运动**:抛体运动是曲线运动的一种,包括平抛运动和其他形式。分析抛体运动需要考虑重力的影响。例如,水从喷水口喷出,上升到最高点后下落,可以利用速度、高度和位移的关系计算初速度,这涉及到运动学的合成与分解。
5. **摩擦力与向心力**:在餐桌转盘的问题中,静摩擦力提供向心力,使得餐盘能够随转盘转动。当转速增加时,需要的向心力增大,可能导致静摩擦力不足以提供向心力,从而导致餐盘滑动。餐盘的质量越大,相对滑动的难度越大。
6. **平抛运动的变式**:在等腰直角三角形物体上的小球抛出问题,涉及了水平初速度与落地点的关系,可以通过运动学方程解决。
7. **抛物线与圆的交汇**:水平抛出的小球击中圆周或切点,涉及到初速度、时间、抛射角和水平位移的计算,需要用到三角函数和勾股定理。
8. **拱桥问题**:车辆过拱桥时,支持力、牵引力和重力之间的关系需要被理解。在最高点Q,车辆受到的桥面支持力可能小于重力,但在P点,支持力可能大于重力的向下的分量。
9. **弹性势能与动能的转换**:关于弹簧的问题,涉及了弹性势能与动能之间的转换,以及牛顿第二定律的应用。
这些题目旨在考察学生对曲线运动的理解,包括向心力、角速度、线速度、向心加速度、抛体运动、摩擦力、能量转换等多个方面,通过解决这些问题,学生能深化对物理原理的应用能力。