高考物理專題復(fù)習(xí)(教案學(xué)案考案)專題三曲線運(yùn)動(dòng)和萬有引力Word版

1、專題三 曲線運(yùn)動(dòng)和萬有引力一 專題要點(diǎn)第一部分：平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)1. 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件當(dāng)物體所受的合外力方向與速度方向不在同一直線上時(shí)，物體做曲線運(yùn)動(dòng)。合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性和等效性。2.物體（或帶電粒子）做平拋運(yùn)動(dòng)或類平拋運(yùn)動(dòng)的條件是：有初速度初速度方向與加速度方向垂直。3.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是：合外力方向始終與物體的運(yùn)動(dòng)方向垂直；繩子固定物體通過最高點(diǎn)的條件是：；桿固定通過最高點(diǎn)的條件是：。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力即物體受到的合外力。4.描述圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量為：角速度，線速度v，向心加速度a，周期T，頻率f。其關(guān)系為：5.平拋（類平拋）運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，物體

2、所受的合外力為恒力，而圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，物體所受的合外力為變力，最起碼合外力的方向時(shí)刻在發(fā)生變化。第二部分：萬有引力定律及應(yīng)用1.在處理天體的運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，通常把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其所需要的向心力由萬有引力提供，其基本關(guān)系式為：，在天體表面，忽略星球自轉(zhuǎn)的情況下：2.衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期、頻率和半徑r的關(guān)系：由，得，所以r越大，v越小。由，得，所以r越大，越小 由，得，所以r越大，T越大。2 / 18由，得，所以r越大，a向(g/)越小。3. 三種宇宙速度：第一、第二、第三宇宙速度 第一宇宙速度（環(huán)繞速度）：是衛(wèi)星環(huán)繞地球表面運(yùn)行的速度，也是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的最大速度，

3、也是發(fā)射衛(wèi)星的最小速度V1=7.9Km/s。第二宇宙速度（脫離速度）：使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度，V2=11.2Km/s。第三宇宙速度（逃逸速度）：使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度，V3=16.7 Km/s。4.天體質(zhì)量M、密度的估算(1)從環(huán)繞天體出發(fā):通過觀測(cè)環(huán)繞天體運(yùn)動(dòng)的周期T和軌道半徑r;就可以求出中心天體的質(zhì)量M (2)從中心天體本身出發(fā):只要知道中心天體的表面重力加速度g和半徑R就可以求出中心天體的質(zhì)量M。二 考綱要求考點(diǎn)要求考點(diǎn)解讀運(yùn)動(dòng)的合成與分解本專題的重點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的合成與分解、平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)。特點(diǎn)是綜合性請(qǐng)、覆蓋面廣、縱橫聯(lián)系點(diǎn)多?？梢杂袙侒w運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)或直

4、線運(yùn)動(dòng)間多樣組合，還可以與電場(chǎng)、磁場(chǎng)知識(shí)綜合，命題的思路依然是以運(yùn)動(dòng)為線索進(jìn)而從力、能量角度進(jìn)行考查。應(yīng)用萬有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)、人造地球衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)、變軌問題。應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行重視：直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的組合性問題，主要考查運(yùn)動(dòng)的合成與分解、動(dòng)力學(xué)特征和功能關(guān)系應(yīng)用分解與合成的思想解決帶電粒子在各種場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題；應(yīng)用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)解決混合場(chǎng)內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題以我國(guó)飛速發(fā)展的航天事業(yè)為背景，凸顯最新科技動(dòng)態(tài)，應(yīng)用萬有引力定律解決衛(wèi)星發(fā)射和回收變轉(zhuǎn)過程中各物理量的比較和功能轉(zhuǎn)化。拋體運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)、角速度、線速度、向心加速度勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力離心現(xiàn)象萬有引力定律及應(yīng)用環(huán)繞速

5、度第二宇宙速度和第三宇宙速度知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 三 典例精析題型1.（運(yùn)動(dòng)的合成與分解問題）若河水的流速大小與水到河岸的距離有關(guān)，河中心水的流速最大，河岸邊緣處水的流速最小 現(xiàn)假設(shè)河的寬度為120m，河中心水的流速大小為4m/s，船在靜水中的速度大小為3m/s，要使般以最短時(shí)間渡河，則（ ）A船渡河的最短時(shí)間是24sB在行駛過程中，船頭始終與河岸垂直C船在河水中航行的軌跡是一條直線D般在河水中的最大速度為5m/s解析：根據(jù)分運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)立性和等時(shí)性可知，當(dāng)船頭與河岸垂直過河時(shí)，時(shí)間t最短，t=120/3=40s，A錯(cuò)，B對(duì)；船速是恒定的，但是水流速度與水到河岸的距離有關(guān)，合速度的大小和方向都在不斷變化，軌

6、跡為曲線，C錯(cuò)；船在河水中的速度是指合運(yùn)動(dòng)的速度 最大，D正確。規(guī)律總結(jié)：1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性，分運(yùn)動(dòng)具有獨(dú)立性，這一原理經(jīng)常應(yīng)用解決小船過河即平拋運(yùn)動(dòng)問題。2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的依據(jù)仍然是平行四邊形定則。3.區(qū)分分運(yùn)動(dòng)和合運(yùn)動(dòng)的基本方法是：合運(yùn)動(dòng)是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。規(guī)律總結(jié)：平拋（或類平拋）運(yùn)動(dòng)處理的基本方法就是把運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)。通過研究分運(yùn)動(dòng)達(dá)到研究合運(yùn)動(dòng)的目的。題型4.（萬有引力定律及應(yīng)用）圖示是我國(guó)的“探月工程”向月球發(fā)射一顆繞月探測(cè)衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)”過程簡(jiǎn)圖“嫦娥一號(hào)”進(jìn)入月球軌道后，在距離月球表面高為h的軌道上繞月球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)（1）若

7、已知月球半徑為R月，月球表面的重力加速度為g月，則“嫦娥一號(hào)”環(huán)繞月球運(yùn)行的周期為多少？（2）若已知R月=R地，g月=g地，則近月衛(wèi)星的運(yùn)行速度約為近地衛(wèi)星運(yùn)行速度的多少倍？中段軌道修正誤差發(fā)射進(jìn)入奔月軌道進(jìn)入月球軌道制動(dòng)開始解析：（1）設(shè)“嫦娥一號(hào)”環(huán)繞月球運(yùn)行的周期是T，根據(jù)牛頓第二定律得G= mg月 （2分）G= m（R月+h）（2分）解得T=（2分）（2）對(duì)于靠近天體表面的行星或衛(wèi)星有mg=，v=（2分）由v=知，=（1分）將R月=R地，g月=g地代入計(jì)算，可知（0.2）（2分）即近月衛(wèi)星的運(yùn)行速度約為近地衛(wèi)星運(yùn)行速度的（0.2）倍規(guī)律總結(jié)：在利用萬有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問題是，

8、通常把天體運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其需要的向心力就是天體之間相互作用的萬有引力提供。即 題型6.（天體與航天器的能量問題）重力勢(shì)能EPmgh實(shí)際上是萬有引力勢(shì)能在地面附近的近似表達(dá)式，其更精確的表達(dá)式為EPGMm/r，式中G為萬有引力恒量，M為地球質(zhì)量，m為物體質(zhì)量，r為物體到地心的距離，并以無限遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的地球衛(wèi)星，在離地面高度為H處繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。已知地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g，地球質(zhì)量未知，試求：（1）衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度；（2）衛(wèi)星的引力勢(shì)能；（3）衛(wèi)星的機(jī)械能；（4）若要使衛(wèi)星能依靠慣性飛離地球（飛到引力勢(shì)能為零的地方），則衛(wèi)星至少要具有多

9、大的初速度？解析：（1）由牛頓運(yùn)動(dòng)定律： （2分） 得：（1分）由引力勢(shì)能的表達(dá)式：（2分）衛(wèi)星的機(jī)械能應(yīng)該是衛(wèi)星的動(dòng)能和勢(shì)能之和，即得（3分）（1分）由機(jī)械能守恒定律，對(duì)地球與衛(wèi)星組成的系統(tǒng)，在地球表面的機(jī)械能與飛到無限遠(yuǎn)處的機(jī)械能相等。設(shè)初速度至少應(yīng)為v，（2分）解得：（1分）規(guī)律總結(jié)：在衛(wèi)星和地球組成的系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械能是守恒的，衛(wèi)星的動(dòng)能可通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度來求，引力勢(shì)能在選擇了無窮遠(yuǎn)處為零勢(shì)能點(diǎn)后，可以用 來求，機(jī)械能為兩者之和。PABC題型2. （平拋（或類平拋）運(yùn)動(dòng)問題）如圖所示,AB為豎直墻壁，A點(diǎn)和P點(diǎn)在同一水平面上?？臻g存在著豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。將一帶電小球從P點(diǎn)以速度向

10、A拋出，結(jié)果打在墻上的C處。若撤去電場(chǎng)，將小球從P點(diǎn)以初速向A拋出，也正好打在墻上的C點(diǎn)。求：（1）第一次拋出后小球所受電場(chǎng)力和重力之比（2）小球兩次到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度之比解析：（1）設(shè)AC=h、電場(chǎng)力為FQ，根據(jù)牛頓第二定律得：FQ+mg=ma第一次拋出時(shí)，h= (1分 )第二次拋出時(shí)，h= (1分 )由、兩式得a=4g (1分 )所以，F(xiàn)Q：G=3:1 (1分 )（2）第一次拋出打在C點(diǎn)的豎直分速度y1=a() (1分 )第二次拋出打在C點(diǎn)的豎直分速度y2=g() (1分 ) 第一次拋出打在C點(diǎn)的速度1= (1分 )第二次拋出打在C點(diǎn)的速度2= (1分 )所以，1：2=2：1 (1分 )規(guī)律總

11、結(jié)：平拋（或類平拋）運(yùn)動(dòng)處理的基本方法就是把運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻加速運(yùn)動(dòng)。通過研究分運(yùn)動(dòng)達(dá)到研究合運(yùn)動(dòng)的目的。5. 2007年10月24日，我國(guó)發(fā)射了第一顆探月衛(wèi)星“嫦娥一號(hào)” ，使“嫦娥奔月”這一古老的神話變成了現(xiàn)實(shí)。嫦娥一號(hào)發(fā)射后先繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)多次變軌，最終進(jìn)入距月面h=200 公里的圓形工作軌道，開始進(jìn)行科學(xué)探測(cè)活動(dòng)設(shè)月球半徑為R，月球表面的重力加速度為g，萬有引力常量為G，則下列說法正確的是（ ）A嫦娥一號(hào)繞月球運(yùn)行的周期為 B由題目條件可知月球的平均密度為C嫦娥一號(hào)在工作軌道上的繞行速度為D在嫦娥一號(hào)的工作軌道處的重力加速度為 點(diǎn)撥：萬有引力定律及應(yīng)用。

12、和可知：,A、C錯(cuò)，D正確。由得，二、 學(xué)法導(dǎo)航復(fù)習(xí)指導(dǎo)：回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)，仔細(xì)看書把書本中的知識(shí)點(diǎn)掌握到位 練習(xí)為主提升技能，做各種類型的習(xí)題，在做題中強(qiáng)化知識(shí) 整理歸納舉一反三，對(duì)易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)、易錯(cuò)題反復(fù)鞏固 1. 假如一做圓周運(yùn)動(dòng)的人造地球衛(wèi)星的軌道半徑增大到原來的2倍，仍做圓周運(yùn)動(dòng)，則（    ）A根據(jù)公式v=r，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度增大到原來的2倍。 D根據(jù)上述選項(xiàng)B和C給出的公式，可知衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的線速度將減 【錯(cuò)解】選擇A，B，C 所以選擇A，B，C正確?！惧e(cuò)解分析】A，B，C中的三個(gè)公式確實(shí)是正確的，但使用過程中A，正確選項(xiàng)為C，D。【評(píng)析】物理公式反映

13、物理規(guī)律，不理解死記硬背經(jīng)常會(huì)出錯(cuò)。使用中應(yīng)理解記憶。知道使用條件，且知道來攏去脈。衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)近似看成圓周運(yùn)動(dòng)，萬有引力提供向心力，由此將 www.ks5三、 專題綜合1.（平拋運(yùn)動(dòng)+運(yùn)動(dòng)的分解+功能關(guān)系或牛頓運(yùn)動(dòng)定律）傾斜雪道的長(zhǎng)為25 m，頂端高為15 m，下端經(jīng)過一小段圓弧過渡后與很長(zhǎng)的水平雪道相接，如圖所示。一滑雪運(yùn)動(dòng)員在傾斜雪道的頂端以水平速度v08 m/s飛出，在落到傾斜雪道上時(shí)，運(yùn)動(dòng)員靠改變姿勢(shì)進(jìn)行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度而不彈起。除緩沖外運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，過渡軌道光滑，其長(zhǎng)度可忽略。設(shè)滑雪板與雪道的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，求運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上滑行的距離（取g10 m/s2）解：如圖選坐標(biāo)，斜面的方程為： （1分）運(yùn)動(dòng)員飛出后做平拋運(yùn)動(dòng) （1分） （1分）聯(lián)立三式，得飛行時(shí)間： t1.2 s （1分） 落點(diǎn)的x坐標(biāo)：x1v0t9.6 m 落點(diǎn)離斜面頂端的距離：（1分）落點(diǎn)距地面的高度：（1分）接觸斜面前的x分速度： y分速度：沿斜面的速度大小為：（2分）設(shè)運(yùn)動(dòng)員在水平雪道上運(yùn)動(dòng)的距離為s2，由功能關(guān)系得： （2分） 解得：s274.8 m（2分）（用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解得s274.8 m，同樣給分）2（萬有引力定律+單擺+圓周運(yùn)動(dòng)）有人設(shè)想在地球赤道上垂直于地球表面豎起一根剛性的長(zhǎng)