高考物理第二輪復習7圓周運動與天體運動ppt課件

1、專題四 圓周類運動 1.描述圓周運動的物理量. 物理量物理意義大小方向線速度描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢 沿圓弧在該 點的切線向角速度 中學不研究其方向周期、頻率 無方向向心加速度描述線速度方向改變的快慢時刻指向圓心相互關(guān)系1T=2frv22Famvrr22222244rp rvrafTvr=2Tt2 rTsvt2.天體運動 22()()3).MmGmgRMmGmghRhhg 在地面附近隨地球自轉(zhuǎn)時兩者近相等 在離地 處，不參與自轉(zhuǎn)時，萬有引力和 處重力完全相 萬有引力與重等， 為該處的重力加力的關(guān)系：速度方法指導：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

2、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 2221222222)

3、.mmvGmmwrmrrrT （1軌道、輕桿或輕繩約束下的圓周運動【例1】如下圖，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：0022(n1 2 3)2v2n R(n1 2 3)htgRtnvn Rhtg在水平方向，以周期運動的規(guī)律來研究，得、所以、222

4、0:2(12 3 )NvnmgRFmnRh由牛頓第二定律、 、0222022(1 2 3)2 (1 2 3).Nn Rhvn RntgvnmgRFmnRh、；、答案：【例2】如下圖，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(shè)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】

5、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 2vmgmrgrgr 1vgrvgvgrrvgr豎直平面內(nèi)的圓周運動一般是變速圓周運動，可分為輕繩、輕桿兩種基本模型這類問題的難點是分析物體在最高點時

6、的速度和受力問題弄清不同情況下的臨界問題是解決這類問題的關(guān)鍵線作用下的圓周運動，在【點評最高點速度，時，線對物體無作用力；時線對物體有拉力作用；而時，因為線不能對物體提供支持力而使物體做近心運動，從而無法完當】當當成圓周運 2 vgrvgrvgr動桿可以提供支持力作用，物體在圓周的最高點處于任意的速度，時，桿對物體提供拉力；當時，桿對物體不提供作用力；時，桿對物體提供當當支持力【同類變式1】(2019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

7、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()22200222200A.B.C.Dvv singgv cosv cosggsin .022200coscosPvvavmvmgrg 當拋至最高點 時，豎直方向速度為 ，只有水平方向的速度，根據(jù)牛頓【解析】第二定律得C答案：2萬有引力作用下的圓周運動萬有引力作用下的圓周運動【例【例3】人造地球衛(wèi)星與現(xiàn)代人的生活有著密切的聯(lián)】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，下列說法正系，關(guān)于做圓周運動的

8、人造地球衛(wèi)星，下列說法正確的是確的是(已知地球半徑為已知地球半徑為6400km)() A軌道半徑越大，線速度越大軌道半徑越大，線速度越大 B運行的速率可能為運行的速率可能為8.3km/s C軌道半徑越大，周期越大軌道半徑越大，周期越大 D運動的周期可能為運動的周期可能為80min222232minmaxminmi4/ ;T2/rvTAC mg rR6400km v7.9km / s.T84GmMvmmrrrTvGMrrGMGmMR由 可解得運行速率和運行周期分別為 可知： 越大， 越小而 越大，即選項 錯誤而選項 正確 由，可知：當軌道半徑取最小值時，衛(wèi)星的運行速率達到最大值而運【解析】行周期

9、達到最小值n.B.CD 所以選項 與 均答是錯誤的以案為，所 萬有引力做向心力，向心加速度有多種表【切入點】示式 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】【點評】【同類變式2】 (2019海南卷) 2019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(shè)北斗

10、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】 23212222221122211233242=a=4444=(),().TGMmmRmaTRTGMTGMRRRTRTaRaR，由 ，得因而 3344,.4答案：【例5】 (2019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

11、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5.981024kg和7.35 1022kg求T2與T1兩者平方之比(結(jié)果保留3位小數(shù)) 22. 1 ABOABABOABABrRTmrMRrRLmMRLrLmMmMA和 繞 做勻速圓周運動，它們之間的萬有引力提供向心力，則 和 的向心力相等且 和 和 始終共線，說明 和 有相同的角速度和周期設(shè) 和 做勻速圓周運動的軌道半徑分別為 和 ，運行角速度為 ，周期為 因此有，【解 聯(lián)立解得， 對 根據(jù)牛頓第二定律和萬有引析】力定律得抓住雙

12、星系統(tǒng)的周期、角速度、萬有引力均大小相【切入點】同列式 322312222(),T21T22m(2) LGMmMLmLLTMmG MmLG MmGMmLT 化簡得 將地月看成雙星， 由得 將月球看做繞地心做圓周運動，根據(jù)牛頓第二定律和萬有引力定律得 322422222413T25.98 107.35 101.0125.98 101 22 1.012LGMTmMTMLG Mm 化簡得： 所以兩種周期的平方比值為； 答案：（） 【點評】【點評】 通常有關(guān)衛(wèi)星的圓周運動問題，都是通常有關(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)，使很多同學對該運動，這一變化的出現(xiàn)，使很多同學對該題沒有思路，望題興嘆因