高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動課件

1、第2課時力與曲線運動專題二力與物體的運動第2課時力與曲線運動專題二力與物體的運動內(nèi)容索引相關(guān)知識鏈接規(guī)律方法提煉高考題型1曲線運動的理解和分析高考題型2平拋運動基本規(guī)律的應(yīng)用高考題型3圓周運動的分析高考題型4萬有引力定律的理解和應(yīng)用內(nèi)容索引相關(guān)知識鏈接規(guī)律方法提煉高考題型1曲線運動的理解相關(guān)知識鏈接規(guī)律方法提煉相關(guān)知識鏈接1.曲線運動的條件當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向 時，物體做曲線運動.合運動與分運動具有等時性和 ，分運動和分運動具有獨立性.2.平拋運動(1)規(guī)律：vxv0，vy ，x ，y gt2.(2)推論：做平拋(或類平拋)運動的物體任意時刻速度的反向延長線一定通過此時水平位移

2、的 ；設(shè)在任意時刻瞬時速度與水平方向的夾角為，位移與水平方向的夾角為，則有tan .相關(guān)知識鏈接不共線等效性gtv0t中點2tan 1.曲線運動的條件相關(guān)知識鏈接不共線等效性gtv0t中點2t3.豎直平面內(nèi)圓周運動的兩種臨界問題(1)繩模型：物體能通過最高點的條件是v .(2)桿模型：物體能通過最高點的條件是 .4.萬有引力定律的規(guī)律和應(yīng)用(1)在處理天體的運動問題時，通常把天體的運動看成是勻速圓周運動，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，忽略自轉(zhuǎn)的情況下有G mg.v0m(2f)2r3.豎直平面內(nèi)圓周運動的兩種臨界問題v0m(2f)2r(2)衛(wèi)星的繞行速度v、角速度

3、、周期T與軌道半徑r的關(guān)系越小越小越大(2)衛(wèi)星的繞行速度v、角速度、周期T與軌道半徑r的關(guān)系越(3)衛(wèi)星變軌由低軌變高軌，需增大速度，穩(wěn)定在高軌道上時速度比在低軌道 ；由高軌變低軌，需減小速度，穩(wěn)定在低軌道上時速度比在高軌道 .(4)宇宙速度第一宇宙速度：7.9小大(3)衛(wèi)星變軌7.9小大第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是人造地球衛(wèi)星的最小 .第二宇宙速度：v2 km/s，使物體掙脫 引力束縛的最小發(fā)射速度.第三宇宙速度：v3 km/s，使物體掙脫 引力束縛的最小發(fā)射速度.發(fā)射速度11.216.7地球太陽第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是人造地球衛(wèi)星的1.豎直面內(nèi)的圓

4、周運動豎直平面內(nèi)圓周運動的最高點和最低點的速度關(guān)系通常利用 來建立聯(lián)系，然后結(jié)合牛頓第二定律進行動力學(xué)分析.2.平拋運動對于平拋或類平拋運動與圓周運動組合的問題，應(yīng)用“合成與分解的思想”，分析這兩種運動轉(zhuǎn)折點的 是解題的關(guān)鍵.規(guī)律方法提煉動能定理速度1.豎直面內(nèi)的圓周運動規(guī)律方法提煉動能定理速度3.天體運動(1)分析天體運動類問題的一條主線就是F萬F向，抓住黃金代換公式GM .(2)確定天體表面重力加速度的方法有：測重力法、單擺法、平拋(或豎直上拋)物體法、近地衛(wèi)星 法.gR2環(huán)繞3.天體運動gR2環(huán)繞曲線運動的理解和分析高考題型1曲線運動的理解和分析高考題型11.曲線運動的理解(1)曲線運動

5、是變速運動，速度方向沿切線方向；(2)合力方向與軌跡的關(guān)系：物體做曲線運動的軌跡一定夾在速度方向與合力方向之間，合力的方向指向曲線的“凹”側(cè).2.曲線運動的分析(1)物體的實際運動是合運動，明確是在哪兩個方向上的分運動的合成.(2)根據(jù)合外力與合初速度的方向關(guān)系判斷合運動的性質(zhì).(3)運動的合成與分解就是速度、位移、加速度等的合成與分解，遵守平行四邊形定則.1.曲線運動的理解例1(2018廣東省深圳市高級中學(xué)月考)質(zhì)量為m的物體P置于傾角為1的固定光滑斜面上，輕細繩跨過光滑輕質(zhì)定滑輪分別連接著P與小車，P與滑輪間的細繩平行于斜面，小車以速率v水平向右做勻速直線運動.當(dāng)小車與滑輪間的細繩和水平方

6、向成夾角2時(如圖1)，下列判斷正確的是 A.P的速率為vB.P的速率為vcos 2C.繩的拉力等于mgsin 1D.繩的拉力小于mgsin 1答案解析圖1例1(2018廣東省深圳市高級中學(xué)月考)質(zhì)量為m的物體P解析將小車速度沿繩子方向和垂直繩子方向分解為v1、v2，P的速率v1vcos 2，A錯誤，B正確；小車向右做勻速直線運動，2減小，P的速率增大，繩的拉力大于mgsin 1，C、D錯誤.解析將小車速度沿繩子方向和垂直繩子方向分解為v1、v2，P拓展訓(xùn)練1(2018湖南省衡陽市第二次聯(lián)考)一只小船渡過兩岸平行的河流，河中水流速度各處相同且恒定不變，方向平行于河岸.小船的初速度均相同，且船頭

7、方向始終垂直于河岸，小船相對于水分別做勻加速、勻減速和勻速直線運動，其運動軌跡如圖2所示.下列說法錯誤的是 A.沿AC和AD軌跡小船都是做勻變速運動B.AD是勻減速運動的軌跡C.沿AC軌跡渡河所用時間最短D.小船沿AD軌跡渡河，船靠岸時速度最大答案圖2拓展訓(xùn)練1(2018湖南省衡陽市第二次聯(lián)考)一只小船渡過平拋運動基本規(guī)律的應(yīng)用高考題型2平拋運動基本規(guī)律的應(yīng)用高考題型21.基本思路處理平拋(或類平拋)運動時，一般將運動沿初速度方向和垂直于初速度方向進行分解，先按分運動規(guī)律列式，再用運動的合成求合運動.2.兩個突破口(1)對于在斜面上平拋又落到斜面上的問題，其豎直位移與水平位移之比等于斜面傾角的

8、正切值.(2)若平拋運動的物體垂直打在斜面上，則物體打在斜面上瞬間，其水平速度與豎直速度之比等于斜面傾角的正切值.1.基本思路例2(2018湖北省十堰市調(diào)研)如圖3所示為足球球門，球門寬為L，一個球員在球門中心正前方距離球門s處高高躍起，將足球頂入球門的左下方死角(圖中P點).若球員頂球點的高度為h.足球被頂出后做平拋運動(足球可看做質(zhì)點)，重力加速度為g.則下列說法正確的是 答案解析圖3例2(2018湖北省十堰市調(diào)研)如圖3所示為足球球門，球高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動拓展訓(xùn)練2(2018廣東省揭陽市二模)如圖4所示為乒乓球桌面示意圖，球網(wǎng)上沿高出桌面H，網(wǎng)到桌邊的水平距離為L，在某次乒乓球

9、訓(xùn)練中，從左側(cè) 處，將球沿垂直于網(wǎng)的方向水平擊出，球恰好通過網(wǎng)的上沿落到桌面右側(cè)邊緣，設(shè)乒乓球的運動為平拋運動，下列判斷正確的是 A.擊球點的高度與網(wǎng)高度之比為21B.乒乓球在網(wǎng)左右兩側(cè)運動時間之比為21C.乒乓球過網(wǎng)時與落到右側(cè)桌邊緣時速率之比為12D.乒乓球在網(wǎng)左右兩側(cè)運動速度變化量之比為12答案圖4解析拓展訓(xùn)練2(2018廣東省揭陽市二模)如圖4所示為乒乓球解析因為水平方向做勻速直線運動，網(wǎng)右側(cè)的水平位移是左邊水平位移的兩倍，所以網(wǎng)右側(cè)運動時間是左側(cè)的兩倍，豎直方向做自由落體運動，根據(jù)h gt2可知，擊球點的高度與網(wǎng)高之比為98，故A、B錯誤；網(wǎng)右側(cè)運動時間是左側(cè)的兩倍，vgt，所以乒乓

10、球在左、右兩側(cè)運動速度變化量之比為12，故D正確.解析因為水平方向做勻速直線運動，網(wǎng)右側(cè)的水平位移是左邊水平拓展訓(xùn)練3(2018山東省濟南一中期中)如圖5所示，位于同一高度的小球A、B分別以v1和v2的速度水平拋出，都落在了傾角為30的斜面上的C點，小球B恰好垂直打到斜面上，則v1、v2之比為 A.11 B.21 C.32 D.23答案解析圖5拓展訓(xùn)練3(2018山東省濟南一中期中)如圖5所示，位于解析小球A做平拋運動，根據(jù)分運動位移公式，有：xv1t 由得：v1v232，所以C正確.解析小球A做平拋運動，根據(jù)分運動位移公式，有：由得：v圓周運動的分析高考題型3圓周運動的分析高考題型31.基本

11、思路(1)要進行受力分析，明確向心力的來源，確定圓心以及半徑.2.技巧方法豎直平面內(nèi)圓周運動的最高點和最低點的速度通常利用動能定理來建立聯(lián)系，然后結(jié)合牛頓第二定律進行動力學(xué)分析.1.基本思路例3(多選)(2018甘肅省蘭州一中模擬)如圖6甲所示，用一輕質(zhì)繩拴著一質(zhì)量為m的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運動(不計一切阻力)，小球運動到最高點時繩對小球的拉力為FT，小球在最高點的速度大小為v，其FTv2圖象如圖乙所示，則 答案解析圖6例3(多選)(2018甘肅省蘭州一中模擬)如圖6甲所示，高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動拓展訓(xùn)練4(2018陜西省寶雞市質(zhì)檢二) 如圖7所示，長為L的輕質(zhì)硬桿，一端固定一個質(zhì)量

12、為m的小球，另一端固定在水平轉(zhuǎn)軸上，現(xiàn)讓桿繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角速度為，重力加速度為g，某時刻桿對球的作用力水平向左，則此時桿與水平面的夾角為 解析圖7答案拓展訓(xùn)練4(2018陜西省寶雞市質(zhì)檢二) 如圖7所示，長解析小球所受重力和桿的作用力的合力提供向心力，受力如圖所示解析小球所受重力和桿的作用力的合力提供向心力，受力如圖所示拓展訓(xùn)練5(多選)如圖8所示，質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩個物塊(可視為質(zhì)點)在水平圓盤上沿直徑方向放置，與轉(zhuǎn)盤的動摩擦因數(shù)均為(可認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力).A離軸的距離為R，B離軸的距離為2R，兩物塊用一根細繩連在一起.A、B隨圓盤以角速度一起做

13、勻速圓周運動，且與圓盤保持相對靜止，下列說法正確的是 A.A所受的合外力與B所受的合外力大小相等B.B所受摩擦力方向指向圓心答案解析圖8拓展訓(xùn)練5(多選)如圖8所示，質(zhì)量分別為m和2m的A、B兩解析A和B兩個物塊做勻速圓周運動的向心力都是靠繩子的拉力和靜摩擦力提供，由Fnm2r可知角速度相等，而rB2rA，則FnB4FnA，故A錯誤；B所需向心力大，繩子拉力相等，當(dāng)A、B兩物塊與圓盤未發(fā)生滑動時，B所受的靜摩擦力方向指向圓心，當(dāng)A、B兩物塊與圓盤發(fā)生滑動時，B所受的滑動摩擦力方向也指向圓心，故B正確；在B達到最大靜摩擦力之前，細線中沒有彈力，則2m22R2mg，解得： ，故C正確；解析A和B兩

14、個物塊做勻速圓周運動的向心力都是靠繩子的拉力和高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動萬有引力定律的理解和應(yīng)用高考題型4萬有引力定律的理解和應(yīng)用高考題型4題型1萬有引力定律的應(yīng)用1.天體質(zhì)量和密度的求解(1)利用天體表面的重力加速度g和天體半徑R.題型1萬有引力定律的應(yīng)用2.變軌問題(3)同一衛(wèi)星在不同軌道上運行時機械能不同，軌道半徑越大，機械能越大.(4)衛(wèi)星經(jīng)過不同軌道相交的同一點時加速度相等，外軌道的速度大于內(nèi)軌道的速度.2.變軌問題(3)同一衛(wèi)星在不同軌道上運行時機械能不同，軌道例4(2018全國卷16)2018年2月，我國500 m口徑射電望遠鏡(天眼)發(fā)現(xiàn)毫秒脈沖星“J03180253”，其自

15、轉(zhuǎn)周期T5.19 ms.假設(shè)星體為質(zhì)量均勻分布的球體，萬有引力常量為6.671011 Nm2/kg2.以周期T穩(wěn)定自轉(zhuǎn)的星體的密度最小值約為 A.5109 kg/m3 B.51012 kg/m3C.51015 kg/m3 D.51018 kg/m3答案解析 例4(2018全國卷16)2018年2月，我國500解析脈沖星自轉(zhuǎn)，邊緣物體m恰對球體無壓力時萬有引力提供向心力，解析脈沖星自轉(zhuǎn)，邊緣物體m恰對球體無壓力時萬有引力提供向心拓展訓(xùn)練6(2018湖南省益陽市4月調(diào)研)2018年2月12日，“長征三號乙”運載火箭以“一箭雙星”的形式將“北斗三號”第五顆、第六顆全球組網(wǎng)導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道，這

16、兩顆衛(wèi)星屬于中圓地球軌道衛(wèi)星，即采用圓軌道，軌道高度低于同步衛(wèi)星的軌道高度，引力常量為已知，下列說法正確的是 A.這兩顆衛(wèi)星在其軌道上運行的速率小于同步衛(wèi)星的速率B.如果已知這兩顆衛(wèi)星在其軌道上運行的周期可以計算出地球質(zhì)量C.如果已知這兩顆衛(wèi)星在其軌道上運行的周期與軌道半徑可以計算出地 球密度D.這兩顆衛(wèi)星在其軌道上運行的速率小于第一宇宙速度的大小答案解析 拓展訓(xùn)練6(2018湖南省益陽市4月調(diào)研)2018年2月高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動例5(2018全國卷15)為了探測引力波，“天琴計劃”預(yù)計發(fā)射地球衛(wèi)星P，其軌道半徑約為地球半徑的16倍；另一地球衛(wèi)星Q的軌道半

17、徑約為地球半徑的4倍.P與Q的周期之比約為 A.21 B.41C.81 D.161答案解析 因為rPrQ41，故TPTQ81.例5(2018全國卷15)為了探測引力波，“天琴計劃拓展訓(xùn)練7(多選)(2018河南省濮陽市第二次模擬)如圖9所示，設(shè)月球半徑為R，假設(shè)“嫦娥四號”探測器在距月球表面高度為3R的圓形軌道上做勻速圓周運動，運行周期為T，到達軌道的A點時點火變軌進入橢圓軌道，到達軌道的近月點B時，再次點火進入近月軌道繞月做勻速圓周運動，引力常量為G，不考慮其他星球的影響，則下列說法正確的是 A.月球的質(zhì)量可表示為B.在軌道上B點的速率大于在軌道上B點的速率C.“嫦娥四號”探測器沿橢圓軌道從

18、A點向B點運動過程中，機械能保持不變D.“嫦娥四號”探測器從遠月點A向近月點B運動的過程中，加速度變小答案解析 圖9拓展訓(xùn)練7(多選)(2018河南省濮陽市第二次模擬)如圖在軌道的B點需要減速做近心運動才能進入軌道做圓周運動，所以在軌道上B點速率小于在軌道上B點的速率，B錯誤；探測器沿橢圓軌道從A運動到B的過程中只受到月球引力作用，探測器的機械能保持不變，C正確；在軌道的B點需要減速做近心運動才能進入軌道做圓周運動，所拓展訓(xùn)練8(2018四川省樂山市第二次調(diào)研)2017年6月15日，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征四號乙”運載火箭成功發(fā)射X射線調(diào)制望遠鏡衛(wèi)星“慧眼”.“慧眼”的成功發(fā)射將顯著提升

19、我國大型科學(xué)衛(wèi)星研制水平，填補我國X射線探測衛(wèi)星的空白，實現(xiàn)我國在空間高能天體物理領(lǐng)域由地面觀測向天地聯(lián)合觀測的跨越.“慧眼”研究的對象主要是黑洞、中子星和射線暴等致密天體和爆發(fā)現(xiàn)象.在利用“慧眼”觀測美麗的銀河系時，若發(fā)現(xiàn)某雙黑洞間的距離為L(黑洞的半徑遠小于黑洞之間的距離)，只在彼此之間的萬有引力作用下做勻速圓周運動，其運動周期為T，引力常量為G，則雙黑洞總質(zhì)量為 答案解析 拓展訓(xùn)練8(2018四川省樂山市第二次調(diào)研)2017年6高三第二輪復(fù)習(xí)-力與曲線運動題型2應(yīng)用萬有引力定律解決“新情景”問題解題的關(guān)鍵是把實際問題模型化，即建立天體的環(huán)繞運動模型，然后利用天體運動的有關(guān)規(guī)律分析和解決問

20、題.題型2應(yīng)用萬有引力定律解決“新情景”問題例6(多選)(2018全國卷20)2017年，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波.根據(jù)科學(xué)家們復(fù)原的過程，在兩顆中子星合并前約100 s時，它們相距約400 km，繞二者連線上的某點每秒轉(zhuǎn)動12圈.將兩顆中子星都看作是質(zhì)量均勻分布的球體，由這些數(shù)據(jù)、萬有引力常量并利用牛頓力學(xué)知識，可以估算出這一時刻兩顆中子星 A.質(zhì)量之積 B.質(zhì)量之和C.速率之和 D.各自的自轉(zhuǎn)角速度答案解析 例6(多選)(2018全國卷20)2017年，人類第解析兩顆中子星運動到某位置的示意圖如圖所示每秒轉(zhuǎn)動12圈，角速度已知，中子星運動時，由萬有引力提供向心力得lr1

21、r2 解析兩顆中子星運動到某位置的示意圖如圖所示lr1r2質(zhì)量之和可以估算.由線速度與角速度的關(guān)系vr得v1r1 v2r2 由式得v1v2(r1r2)l，速率之和可以估算.質(zhì)量之積和各自自轉(zhuǎn)的角速度無法求解.質(zhì)量之和可以估算.拓展訓(xùn)練9(多選)(2018湖南省常德市期末檢測)如圖10所示，繞同一恒星運行的兩顆行星A和B，A是半徑為r的圓軌道，B是長軸QQ為2r的橢圓軌道，其中Q到恒星中心的距離為Q到恒星中心的距離的2倍，兩軌道相交于P點.下列說法正確的是 A.A和B經(jīng)過P點時加速度相同B.A和B經(jīng)過P點時的速度相同C.A和B繞恒星運動的周期相同D.A的加速度大小與B在Q處加速度大小之比為169答案解析 圖10拓展訓(xùn)練9(多選)(2018