高考物理第二輪復習課件7圓周運動與天體運動.ppt

專題四圓周類運動 第1講圓周運動與天體運動 1 描述圓周運動的物理量 2 天體運動 方法指導 1 圓周運動問題的求解思路解圓周運動問題的關(guān)鍵是做好運動學和動力學特征的分析 要區(qū)分勻速圓周運動和非勻速圓周運動 分析其線速度 角速度等物理量 分析其受力情況以確定由哪些力來提供向心力 然后再依據(jù)牛頓第二定律建立方程 對圓周運動中的特殊問題 如臨界問題等 關(guān)鍵要確定這種特殊問題的制約因素或條件 因為制約因素或條件常是解題的切入點 2 研究天體運動的基本方法 1 將中心天體視為靜止的質(zhì)點 計算其密度時除外 環(huán)繞天體視為質(zhì)點以中心天體的球心為圓心做勻速圓周運動 2 基本方程 萬有引力提供向心力 即3 常用的輔助方程 1 重力等于萬有引力 黃金代換式 2 幾何關(guān)系 3 機械能守恒 4 記住有關(guān)的常識和常數(shù) 如 地球公轉(zhuǎn)周期 同步衛(wèi)星的周期等 1 軌道 輕桿或輕繩約束下的圓周運動 例1 如圖所示 豎直圓筒內(nèi)壁光滑 半徑為R 頂部有入口A 在A的正下方h處有出口B 一質(zhì)量為m的小球從入口A沿圓筒壁切線方向水平射入圓 圓筒內(nèi) 要使球從B處飛出 小球進入入口A處的速度v0應滿足什么條件 在運動過程中 球?qū)ν驳膲憾啻?切入點 將小球的實際運動分解為豎直方向自由落體與水平方向勻速圓周運動來處理 受力分析弄清向心力的來源 解析 小球在豎直方向做自由落體運動 所以小球在筒內(nèi)的運動時間為 例2 如圖所示 用一連接體一端與一小球相連 繞過O點的水平軸在豎直平面內(nèi)做圓周運動 設軌道半徑為r 圖中P Q兩點分別表示小球軌道的最高點和最低點 則以下說法正確的是 A 若連接體是輕質(zhì)細繩時 小球到達P點的速度可以為零B 若連接體是輕質(zhì)細桿時 小到達P點的速度可以為零C 若連接體是輕質(zhì)細繩時 小在P點受到繩的拉力可能為零D 若連接體是輕質(zhì)細桿時 小球在P點受到細桿的作用力為拉力 在Q點受到細桿的作用力為推力 切入點 細繩只能拉 輕桿可拉可頂 故過最高點的臨界速度不同 解析 細繩只能提供拉力 小球到達P點 合外力的最小值為重力的大小 由可知 在最高點P臨界速度為 所以A錯 細桿既能提供拉力 又能提供支持力 所以用細桿連接時 小球到達P點的速度可以為零 B選項正確 若小球在P點的速度恰為時 重力提供向心力 無論是繩還是桿作為連接體 其作用力都為零 C選項正確 在Q點向心力豎直向上 連接體對小球的作用必為拉力 不可能是推力 所以D錯 同類變式1 2011 安徽卷 一般的曲線運動可以分成很多小段 每小段都可以看成圓周運動的一部分 即把整條曲線用一系列不同半徑的小圓弧來替 如圖 a 所示 曲線上的A點的曲率圓定義為 通過A點和曲線上緊鄰A點兩側(cè)的兩點作一圓 在極限情況下 這個圓就叫做A點的曲率圓 其半徑r叫做A點的曲率半徑 現(xiàn)將一物體沿與水平面成a角的方向以速度v0拋出 如圖 b 所示 則在其軌跡最高點P處的曲率半徑是 2 萬有引力作用下的圓周運動 例3 人造地球衛(wèi)星與現(xiàn)代人的生活有著密切的聯(lián)系 關(guān)于做圓周運動的人造地球衛(wèi)星 下列說法正確的是 已知地球半徑為6400km A 軌道半徑越大 線速度越大B 運行的速率可能為8 3km sC 軌道半徑越大 周期越大D 運動的周期可能為80min 在解決有關(guān)天體問題時 一定要注意向心力是由萬有引力提供的 衛(wèi)星在軌道上運行的速度是有一定規(guī)律的 如第一宇宙速度是最大環(huán)繞速度 如果衛(wèi)星速度可能超過第一宇宙速度時 衛(wèi)星則開始變軌 向更高的軌道運動 此時其部分動能轉(zhuǎn)化為勢能 衛(wèi)星的運行速度反而變慢 點評 同類變式2 2011 海南卷 2011年4月10日 我國成功發(fā)射第8顆北斗導航衛(wèi)星 建成以后北斗導航衛(wèi)星系統(tǒng)將包含多顆地球同步衛(wèi)星 這有助于減少我國對GPS導航系統(tǒng)的依賴 GPS由運行周期為12小時的衛(wèi)星群組成 設北斗星的同步衛(wèi)星和GPS導航的軌道半徑分別為R1和R2 向心加速度分別為a1和a2 則R1 R2 a1 a2 可用根式表示 解析 例5 2010 全國卷 如圖 質(zhì)量分別為m和M的兩個星球A和B在引力作用下都繞O點做勻速圓周運動 星球A和B兩者中心之間距離為L 已知A B的中心和O三點始終共線 A和B分別在O的兩側(cè) 引力常數(shù)為G 1 求兩星球做圓周運動的周期 2 在地月系統(tǒng)中 若忽略其他星球的影響 可以將月球和地球看成上述星球A和B 月球繞其軌道中心運行為的周期記為T1 但在近似處理問題時 常常認為月球是繞地心做圓周運動的 這樣算得的運行周期記為T2 已知地球和月球的質(zhì)量分別為5 98 1024kg和7 35 1022kg求T2與T1兩者平方之比 結(jié)果保留3位小數(shù) 點評 通常有關(guān)衛(wèi)星的圓周運動問題 都是中心天體對環(huán)繞天體的萬有引力直接提供向心力 但該題目卻是兩個天體都做圓周運動 這一變化的出現(xiàn) 使很多同學對該