曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力定律.ppt

第四部分 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力定律,專題一 運(yùn)動(dòng)的合成與分解,專題二 拋體運(yùn)動(dòng),專題三 圓周運(yùn)動(dòng),專題四 萬有引力定律及其應(yīng)用,專題一 運(yùn)動(dòng)的合成與分解,備考導(dǎo)航,例題剖析,（一）知識(shí)與技能 本專題復(fù)習(xí)過程中，要知道曲線運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)，知道曲線運(yùn)動(dòng)必受到與運(yùn)動(dòng)方向不在同一直線上的力的作用，必有加速度. 要理解物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件，知道速度的方向、加速度的方向和合外力的作用效果. 會(huì)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)合成與分解，掌握兩種典型的模型，即小船過河和繩拉物體運(yùn)動(dòng)模型，知道速度分解的依據(jù). （二）過程與方法 本專題的特點(diǎn)是曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法運(yùn)動(dòng)的合成與分解，運(yùn)用這一方法解決平拋運(yùn)動(dòng)問題在高考中有較多的體現(xiàn)。突破此類試題的關(guān)鍵在于深刻理解運(yùn)動(dòng)的合成與分解的分析方法.,小宇在學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)的合成與分解后，對(duì)于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)的關(guān)系及物體是否做曲線運(yùn)動(dòng)提出了下列觀點(diǎn)，你認(rèn)為小宇的說法正確的是( ) A.合運(yùn)動(dòng)的速度一定大于兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度 B.合運(yùn)動(dòng)方向就是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向 C.若兩個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)合加速度方向與合速度方向相同，則物體做直線運(yùn)動(dòng) D.兩個(gè)勻變速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)一定是曲線運(yùn)動(dòng),【思路剖析】根據(jù)平行四邊形法則對(duì)速度進(jìn)行合成分析.,解析:速度是矢量，由平行四邊形定則可知，合速度可大于分速度，也可小于分速度，但不知分速度的方向，就無法確定合速度的大小和方向.則A錯(cuò)誤，B正確；若合加速度方向與速度方向共線，則物體做直線運(yùn)動(dòng)，則C正確；D錯(cuò)誤.,【答案】BC,【思維拓展】物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)（合運(yùn)動(dòng)）的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分運(yùn)動(dòng)的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.以求兩個(gè)分速度的合速度為例，當(dāng)兩個(gè)分速度v1和v2相互垂直時(shí)，其合運(yùn)動(dòng)為由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)為鄰邊所組成的矩形的對(duì)角線，如右圖所示，其合速度的大小和方向分別為：v = ,tan= ，其中為合速度v與分速度v1的夾角.若兩個(gè)分速度v1和v2相互成某一角度時(shí)，其合運(yùn)動(dòng)為由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)為鄰邊所組成的平行四邊形的對(duì)角線的大小和方向， 如下圖所示.則tan= ,為v1、v2之間的夾角.,在四川汶川地震中，由于山體的崩塌形成許多堰塞湖，由于堰塞湖湖底情況復(fù)雜，解放軍只能用小木船渡河搶救被困的群眾.設(shè)某段寬200m的河水向堰塞湖注水，水流動(dòng)速度v1=2m/s，船在靜水中的速度為v2=4m/s，解放軍戰(zhàn)士現(xiàn)使用小木船渡河. （1）如果要求船到對(duì)岸的航程最短（您注意這個(gè)條 件了嗎？），則船頭應(yīng)指向什么方向？最短航程是多長(zhǎng)？ （2）如果要求船劃到對(duì)岸時(shí)間最短，則船頭應(yīng)指向什么 方向？最短時(shí)間是多少？航程是多少？,【思路剖析】 小船同時(shí)參與兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，因分運(yùn)動(dòng)之間具有等時(shí)性、獨(dú)立性，若要船航程最短，則合速度方向與河岸垂直.小船過河所用時(shí)間與水流速無關(guān)，若要小船用最短時(shí)間過河，則v2垂直于河岸.,【答案】（1）船頭指向上游且與河岸成60角，最短航程為200m，時(shí)間為57.7m. (2)船頭垂直河岸時(shí)所用的最短時(shí)間為50s，航程為224m.,【思維拓展】在運(yùn)動(dòng)合成分解中，可以把運(yùn)動(dòng)合成與分解的關(guān)系類比于前面學(xué)過的合力與分力的關(guān)系，另外準(zhǔn)確作圖有利于解題.關(guān)于小船過河問題是指一個(gè)類型題，如人在車上運(yùn)動(dòng)，切割玻璃，雨滴通過運(yùn)動(dòng)的車窗等，與該題解法 類似.,小強(qiáng)同學(xué)通過定滑輪、小車、細(xì)繩中間有孔能在桿上自由滑動(dòng)的重物組成如下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，重物M沿豎直桿下滑，并通過繩帶動(dòng)小車m沿斜面升高. （1）當(dāng)他通過傳感器測(cè)得滑輪右側(cè)繩與豎直方向夾角為時(shí)重物下滑的速度為v，此時(shí)小車的速度是多少？ （2）若重物勻速下落時(shí)，小車的動(dòng)能如何變化？,【思路剖析】 要注意物體豎直下滑的速度是合速度.,解析:（1）物體M下滑的速度v為合速度，被M帶動(dòng)的繩參與了兩種運(yùn)動(dòng)，一是沿繩的速度v1（徑向），二是沿繩擺動(dòng)方向垂直于v1的速度v2，以v1和v2為鄰邊做平行四邊形，v為對(duì)角線，v1與v的夾角為，如上圖所示，則v1=vcos=v （2）重物勻速下降過程中，拉重物的細(xì)繩與豎直方向的夾角不斷變小，則cos值不斷增大，則小車的速度v也不斷增大，其動(dòng)能也增大.,【答案】（1）v=vcos；（2）增大.,【思維拓展】對(duì)于繩的速度分解是解題過程中同學(xué)們經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的合成與分解時(shí)一定要與力的合成與分解區(qū)分開來，速度是按運(yùn)動(dòng)的實(shí)際效果進(jìn)行分解，每個(gè)分速度都有實(shí)際的物理意義.,專題二 拋體運(yùn)動(dòng),備考導(dǎo)航,例題剖析,（一）知識(shí)與技能 平拋運(yùn)動(dòng)是歷年高考命題的熱點(diǎn)，在選擇題和計(jì)算題中都可能出現(xiàn)，而在計(jì)算題中往往同機(jī)械能守恒定律、動(dòng)量守恒定律、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)等相結(jié)合.平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及其研究方法與在生產(chǎn)、生活、科技聯(lián)系的命題將成為一種命題趨勢(shì). （二）過程與方法 在復(fù)習(xí)本專題知識(shí)時(shí)要重點(diǎn)掌握平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、計(jì)算方法；能用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析類平拋運(yùn)動(dòng).應(yīng)側(cè)重曲線運(yùn)動(dòng)的分析方法，平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及其基礎(chǔ) 應(yīng)用. 有關(guān)平拋運(yùn)動(dòng)的試題有時(shí)題目給的已知條件較少，同學(xué)們要善于從生活經(jīng)驗(yàn)中尋找已知條件進(jìn)行求解相關(guān)的問題.,【思路剖析】 注意平拋物體的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律的應(yīng)用,在高處以初速度v0水平拋出一石子，當(dāng)它的速度由水平方向變化為與水平成角的過程中，石子水平方向的位移是（ ）,【答案】C,【思路拓展】根據(jù)速度或位移與水平方向的夾角求平拋運(yùn)動(dòng)物體的各物理量是近年高考中常見的題型，此種類型題的特點(diǎn)是給的條件少，可以求的物理量很多.解決此類問題的關(guān)鍵是通過位移與水平方向夾角關(guān)系或速度與水平方向關(guān)系求出做平拋運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，然后再根據(jù)題意求出各未知的物理量.另外，對(duì)于類平拋問題我們也要重視，請(qǐng)關(guān)注與例3類似的相關(guān)問題.,小宇同學(xué)從某一高度平拋一物體并用一固定的攝像機(jī)攝下物體做平拋運(yùn)動(dòng)的過程，她發(fā)現(xiàn)當(dāng)拋出2s后它的速度方向與水平方向成45角速度方向與水平面成60角，由于不知攝像機(jī)中畫面與實(shí)際物體之間的比例，請(qǐng)你幫小宇同學(xué)求出下列問題： （1）物體拋出時(shí)的速度； （2）物體落地時(shí)的速度； （3）物體拋出點(diǎn)距地面的高度；（4）物體的水平射程.（g取10m/s2）,【思路剖析】 做平拋運(yùn)動(dòng)的物體，在落地前的最后時(shí)刻內(nèi)水平速度不變，豎直速度的變化可以由幾何關(guān)系式求出.,【答案】（1）20m/s；（2）40m/s；（3）60m；（4）40 m,【思維拓展】平拋運(yùn)動(dòng)是近年高考命題的熱點(diǎn)，其命題形式多樣，考查的知識(shí)點(diǎn)比較全面，特別是對(duì)一些實(shí)際生活中提取信息的命題，如上海近年多次出現(xiàn)由滑雪引起的平拋運(yùn)動(dòng)，此類命題的關(guān)鍵是如何提取正確的信息，然后進(jìn)行求解.,光滑水平面上，一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，在前5s受到一個(gè)沿正東方向大小為4N的水平恒力作用；從第5s末開始改為正北方向大小為2N的水平恒力作用了10s求物體在15s內(nèi)的位移和15s末的速度大小及方向.,【思路剖析】 要注意類平拋運(yùn)動(dòng)的條件：受恒力作用與初速度方向垂直；（2）確定兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的速度方向和位移方向，分別列式來解.,【思維拓展】處理類平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)注意在受力方向上做勻加速運(yùn)動(dòng) ，在垂直于力的方向上是做勻速直線運(yùn)動(dòng).類平拋運(yùn)動(dòng) 在電場(chǎng)中經(jīng)常會(huì)涉及，也是近年命題的熱點(diǎn)，同學(xué)們應(yīng)注意相關(guān)綜合命題的訓(xùn)練.,【答案】135m；21.8；10 m/s;45,專題三 圓周運(yùn)動(dòng),備考導(dǎo)航,例題剖析,（一）知識(shí)與技能 圓周運(yùn)動(dòng)作為一種特殊的曲線運(yùn)動(dòng)，在高中物理中處于較重要的地位，是研究各種曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，圓周運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律相結(jié)合的應(yīng)用、帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能守恒和轉(zhuǎn)化等知識(shí)有著密切的關(guān)系，本單元內(nèi)容是高中物理必備的基礎(chǔ)知識(shí). 從近年高考命題的發(fā)展趨勢(shì)看，涉及到圓周運(yùn)動(dòng)的命題有可能出現(xiàn)的情況：考查有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)基本概念和基礎(chǔ)知識(shí)的命題；在有關(guān)生活實(shí)踐方面探究性問題；圓周運(yùn)動(dòng)同萬有引力、平拋運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能守恒和轉(zhuǎn)化相結(jié)合的命題；圓周運(yùn)動(dòng)同電磁學(xué)相結(jié)合的命題.,（二）過程與方法 在復(fù)習(xí)本專題內(nèi)容時(shí)要注意的是:向心力是按效果命名的力.分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí)，切不可以在物體相互作用力（重力、彈力、摩擦力）外再添一個(gè)向心力；要對(duì)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題，同時(shí)又往往與機(jī)械能守恒結(jié)合在一起的命題引起重視；有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)的各種情況下的各物理量的臨界值的分析和計(jì)算應(yīng)作為復(fù)習(xí)中的重點(diǎn)突破內(nèi)容，極值分析法、數(shù)學(xué)分析法是分析和處理物理問題的基本方法，也是考生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié).,如右圖所示為一皮帶傳動(dòng)裝置，右輪的半徑 為r，a是它邊緣上的一點(diǎn)，左側(cè)大輪的半徑為4r，小 輪的半徑為2r，c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪邊緣上 （你注意了嗎？），b點(diǎn)在小輪距中心距離為r處， 若在傳動(dòng)過程中，皮帶不打滑（這是關(guān)鍵），則( ) A. a點(diǎn)和b點(diǎn)線速度的大小相等 B. a點(diǎn)和b點(diǎn)角速度的大小相等 C. a點(diǎn)和c點(diǎn)線速度的大小相等 D. c點(diǎn)和d點(diǎn)角速度的大小相等,【思路剖析】 尋找速度、角速度和半徑之間的關(guān)系，注意題中相同的物理量與不同的物理量.,【思維拓展】對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)同學(xué)們一定要熟練掌握哪些物理量變化，哪些量不變，然后進(jìn)行解答.,【答案】D,如右圖所示，直徑為d的圓形紙筒以角速度繞軸心 O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一子彈沿直徑射入圓筒.若圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周時(shí)， 子彈在圓筒a、b上先后留下兩個(gè)彈孔，且aOb=，則子彈 的速度為 .,【思路剖析】 弄清兩彈孔相對(duì)位置間的關(guān)系，同時(shí)要注意解法.,【答案】,【思維拓展】在解決圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)要注意多解的可能性，如本題不加“圓筒旋轉(zhuǎn)不到半周”這個(gè)條件則轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)是2n+-，時(shí)間t和速度分別變?yōu)?t= (n=0,1,2,3).,如右圖所示，半徑為R的圓板做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)半徑 OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí)，在圓中心正上方高h(yuǎn)以平行于OB的方 向水平拋出一球（你注意這個(gè)條件了嗎？），要使小球與 圓板只碰撞一次，且落點(diǎn)為B，求： （1）小球的初速度的大?。唬?）圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度.,【思路剖析】 注意平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用，此題是平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目.,【思維拓展】本題是勻速圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的題目，時(shí)間是聯(lián)系兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的橋梁，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期性是正確解此題的關(guān)鍵，也是解圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)必須思考的問題.,【答案】,【思路剖析】 應(yīng)用向心加速度大小的表達(dá)式，速度、角速度、半徑之間的關(guān)系式進(jìn)行分析，同時(shí)注意比例關(guān)系的辨別.,關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是( ) A.由a= 可知，a與r成反比 B.由a=2r可知，a與r成反比 C.由v=r可知，與r成反比 D.由=2n可知，與n成正比,解析:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度與物體的線速度、角速度、半徑有關(guān)，但向心加速度與半徑的關(guān)系要在一定前提條件下才能給出.當(dāng)線速度一定時(shí)，向心加速度與半徑成反比，當(dāng)角速度一定時(shí)，向心加速度與半徑成正比.線速度、角速度與半徑的關(guān)系也可以采用同樣的辦法.故A、B、C錯(cuò)，D對(duì).,【答案】D,【思維拓展】要正確理解向心加速度大小同半徑的關(guān)系： 1.當(dāng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑一定時(shí)，向心加速度大小與角速度的平方成正比，也與線速度的平方成正比. 2.當(dāng)角速度一定時(shí)，向心加速度與半徑成正比. 3.當(dāng)線速度一定時(shí)，向心加速度與半徑成反比. 4.當(dāng)半徑一定時(shí)，向心加速度隨頻率的增加或周期的減少而增大. 5.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種特殊的圓周運(yùn)動(dòng)，只有在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中加速度的方向才指向圓心. 6.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是向心加速度大小不變，方向時(shí)刻在改變的變加速運(yùn)動(dòng).,【思路剖析】 先作出火車的受力分析示意圖，求出向心力，再由圓周運(yùn)動(dòng)向心力與其他物理的關(guān)系式進(jìn)行求解.,一段鐵路轉(zhuǎn)彎處，內(nèi)外軌高度差為h =10cm，（這是關(guān)鍵）彎道半徑為 r =625m，軌距l(xiāng)=1435mm，求這段彎道的設(shè)計(jì)速度v0是多大.討論當(dāng)火車速度大于或小于v0時(shí)內(nèi)外軌的側(cè)壓力（g取10m/s2）.,【答案】75km/h 討論：略,【思維拓展】對(duì)于由重力和彈力的合力提供向心力的類型題，首先要確定物體做圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡平面，確定出向心力的方向，明確此方向的合力，列方程求解.,【思路剖析】 選定研究對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行受力分析，找出做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的來源根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解.,小明為了研究物體在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的情況，站在力的傳感器上讓一輕繩拴一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)小明的質(zhì)量為M，輕繩長(zhǎng)為l，繩的另一端系著質(zhì)量為m的小球，現(xiàn)讓小球在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)球能過最高點(diǎn)時(shí)速率為v則此時(shí)人對(duì)地面的壓力是多少？,圖1 圖2,【思維拓展】本題類似于一個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例:雜技項(xiàng)目“水流星”.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)向心力來源.解題關(guān)鍵是分析小球.,專題四 萬有引力定律及其應(yīng)用,備考導(dǎo)航,例題剖析,（一）知識(shí)與技能 了解開普勒定律對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的描述，掌握萬有引力定律的內(nèi)容、公式和適用范圍.能熟練解析萬有引力定律在天文學(xué)上的應(yīng)用問題，知道三個(gè)宇宙速度的含義、會(huì)推導(dǎo)第一宇宙速度，能靈活運(yùn)用牛頓第二定律和萬有引力定律解析有關(guān)人造衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)或行星的運(yùn)動(dòng)問題.理解人造衛(wèi)星原理及其運(yùn)行規(guī)律，特別要掌握用萬有引力定律、牛頓第二定律及勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律來分析有關(guān)人造衛(wèi)星問題.（二）過程與方法 在本單元復(fù)習(xí)過程中要注意對(duì)發(fā)散思維和綜合思維能力的培養(yǎng)，學(xué)會(huì)從現(xiàn)實(shí)生活和科普資料中提取有效信息，能用相關(guān)知識(shí)解決各種問題，特別是對(duì)于信息,題的處理是本單元學(xué)習(xí)過程中必須掌握的重要方法，這是在新課改理念下高考命題的發(fā)展方向.隨著科技發(fā)展，人造衛(wèi)星、宇宙飛船不斷升空，為改變?nèi)祟惖纳睿龠M(jìn)社會(huì)發(fā)展起了很大作用，這也使天體運(yùn)動(dòng)成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，也成為高考的熱點(diǎn).,地球同步衛(wèi)星在現(xiàn)代民用和國(guó)防建設(shè)中有著重要的作用，同步衛(wèi)星都建立在地球赤道上空的同一軌道上高度為h=3.6104km處，神舟七號(hào)在距地面為341km的高度繞地軌道飛行時(shí)，翟志剛成功地完成了出艙活動(dòng)，已知地球半徑為R=6.4103km，試求神舟七號(hào)此時(shí)的繞地飛行周期.,【思路剖析】 明確半徑軸，應(yīng)用開普通勒第三定律來解.,【答案】0.73h,【思維拓展】根據(jù)開普勒定律，所有行星運(yùn)行軌道都是在以太陽為焦點(diǎn)的橢圓軌道上，但在某些題目的運(yùn)算中，我們可以近似的認(rèn)為這些天體運(yùn)行軌道看作圓.這是一個(gè)突出主要因素，忽略次要因素的理想方法.理想方法是物理學(xué)習(xí)中常用的一種方法.本題另一個(gè)特點(diǎn)就是有些隱含信息如同步衛(wèi)星的周期為24h，這是從生活實(shí)踐中提取信息的命題，高考此類命題將增多.,兩個(gè)大小相同半徑為r的實(shí)心小鐵緊靠在一起，它們之間的萬有引力為F；若兩個(gè)半徑增大為2r的實(shí)心大鐵球緊靠在一起，則他們之間的萬有引力是多少？,【思路剖析】 本題是萬有引力定律的解題應(yīng)用，應(yīng)注意萬有引力和r的關(guān)系，注意兩個(gè)小球的質(zhì)量的求解.,【答案】16 F,【思維拓