【学科融合研究——高中物理与数学】六、平面几何的魅力 4· 角平分线圆和中垂线圆

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【学科融合研究——高中物理与数学】六、平面几何的魅力 4· 角平分线圆和中垂线圆

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学科融合研究高中物理与数学
4.角平分线圆和中垂线圆
【必备知识】
一、角的弧度制表示、圆心角、弧长公式
在一个圆中,圆心角的弧度值等于圆弧的长度除以圆的半径.当圆弧的长度等于圆的半
径长度时,这段圆弧所对的圆心角称为1弧度(符号为rad)的角
360°=2πrad,180°=rrad.
当圆弧对应的圆心角为0rad时,弧长公式为l=r·0.
如果物体做匀速圆周运动一周所用时间为T,则运动的圆心角为0时
所用的时间1=是
二、带电粒子在匀强磁场中运动的基础知识
设某一粒子在磁场中运动,经过时间t,由A点运动到B点,速度及受力方向如图所示.
由洛伦兹力提供向心力得
v2
quB=m
mu
mv
9B
qB
9xB=n4π2
·r→T
2x或T=2,
g
(m
2元7
t=
gB
t

三、速度偏转角=圆心角=2倍位移偏转角
粒子由A点运动到B点,作出其在两点的速度方向,如图甲所示,由几何关系可得速度
偏转角=圆心角.
0.0
0○0
图甲
图乙
粒子由A点运动到B点,连接线段AB,即为位移,则α为位移偏转角,如图乙所示.由几
·152
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何关系可得。=号,即速度偏转角=圆心角=2倍位移偏转角。
根据1一船·在题目中可不经过作图,寻找圆心等过程,根据位移偏转角或速度偏转角等
信息计算圆心角,得到粒子的运动时间t
1.角平分线圆
在圆的关系中,两相交圆的公切线相交于一点,公切线的角平分线必过两圆的圆心.
【情景构建】粒子入射方向和出射方向一定,变化的轨迹圆半径具有唯一性,
正对圆心射入圆形磁场区域
R
正对圆心射出,两圆心和出(入)射点构成直角三角形,有tan
→r=
根据半
tan 2
愿公式一gB,求解时间1m速度w戴大→猫偏转半径r越大→圆心角。思
gB vo
小→时间t越短.若r=R,则构成正方形
不正对圆心射入圆形磁场区域
R X
R
o
X
R
X
XR、
X R X
R
两个等腰三角形,一个共同的底边
若r=R,则构成菱形
如图甲所示,一电荷量为十q、质量为、速度为的粒子,沿PQ方向射入一磁场,磁场
内的磁感应强度为B,方向垂直于纸面,但是形状及范围未知,经磁场偏转后沿MV方向射
出,PQ和MN的延长线相交于点H,PQ和MN间的夹角为0,则粒子在磁场中运动的轨迹
的圆心一定在PQ和MN间夹角的角平分线上且与PH、NH相切(无数个),此类变化的
“圆”叫“角平分线圆”.
·153参考答案
一、基础函数理解
根据数学知识可知图像应是过原点的抛
1.线性探索
物线,如图所示过B点作切线,根据瞬时速率
[达标演练1]
的定义可知,切线斜率表示物体经过B点的
将公式变形为=+,作出。九图
瞬时速度.连接AE,根据平均速度的定义可
像,为一条倾斜直线,如图所示.
知,割线AE的斜率表示物体在AE段的平均
fs·mm-
速度,显然割线AE段的斜率大于B点的切
线斜率,选项A正确.故选A.
20 h/mm
[达标演练3]
取微元发现其阴影面积代表t=∑△t=
由横、纵轴物理量,结合欧姆定律R=
可知,图像的割线斜率有意义,表示电阻的倒
数,所以选择割线斜率进行解题.显然选项A
代入数据,得t=60s.
正确,选项B错误.从图像上很容易得到随着
[达标演练2]
电压的增加,割线斜率变小,即电阻变大,选
根据题意可知,物体做匀加速直线运动,
项C正确.由P=UI可知,图像中矩形
满足x=a,画出物体的1图像。
PQOM所围的面积对应P点小灯泡的实际
↑x/m
功率,选项D正确.故选B.
tis
·197
2.曲线的韵律
将yx=尽·代人轨迹方程,相
=3、g
[达标演练1]
0=60°,即为最远发射角.故选AB.
如图所示.
[达标演练2]
(1)小球在BC段做匀速直线运动,所受
合外力为零,根据牛顿第二定律,小球处于平
0
衡状态,小球所受支持力F、=mg=1N,根
以发射点为原点建立平面直角坐标系,
据牛顿第三定律,圆管对小球的支持力和小
设发射角为0,
球对圆管的压力是作用力与反作用力,大小
1
x=l·%cos0,y=t·%sin0-2g,
相等,方向相反,则小球对圆管的压力大小为
两式消去t得到轨迹方程y=x·tan0一
1N,方向竖直向下.
&x2
26·(tan20+1).
(2)小球从静止到C点,根据功能关系有
上式看作关于tan0的一元二次方程,方
2mv=mgX 2R-E.
程有唯一解的条件为△=x2一48x
22
解得E。=1.2J.
(3)小球从C点到E点,根据动能定理有
(+)=0.
2mg2、1
1
一mgh一umgL=
m%2,
即中
解得E=√60-20h.
将斜面的方程x=√3y代入,解得y=
过了E点小球做平抛运动,有h=
Γ2812,
,x=.w

3 g
x=vEt
所以在斜面上的最远距离为√x十y·
联立得到x与h的关系为x=√12h一4h,
2.6=6000m.
当A=多m时,x有最大值x=3m
·198

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