浙江省桐廬分水高級(jí)中學(xué)高三物理 曲線運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力復(fù)習(xí)教案.doc

曲線運(yùn)動(dòng)與萬(wàn)有引力 知識(shí)點(diǎn)一曲線運(yùn)動(dòng) 1物體運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線2曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是時(shí)刻改變的，質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)（或某一時(shí)刻）的速度方向是曲線上該點(diǎn)的切線方向。3做曲線運(yùn)動(dòng)的物體，速度方向時(shí)刻在改變，所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng)，但變速運(yùn)動(dòng)不一定是曲線運(yùn)動(dòng)。4從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度說，物體的加速度方向跟速度方向不在一條直線上，物體就做曲線運(yùn)動(dòng)；從動(dòng)力學(xué)角度來說，如果物體所受合外力的方向跟物體的速度方向不在一條直線上時(shí)，物體就做曲線運(yùn)動(dòng)。具體分類如下： （1）f=0：靜止或勻速運(yùn)動(dòng)； （2）f0：變速運(yùn)動(dòng)； （3）f為恒量時(shí)：勻變速運(yùn)動(dòng)； （4）f為變量時(shí)：非勻變速運(yùn)動(dòng)； （5）f和v0的方向在同一直線時(shí)：直線運(yùn)動(dòng)； （6）f和v0的方向不在同一直線時(shí)：曲線運(yùn)動(dòng)。5. 軌跡與合外力方向的判斷 物體所受合外力的方向跟速度方向不共線，且方向指向曲線“凹側(cè)”。 例、下列說法正確的是：（ ） a曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可以不變，但速度方向一定改變 b曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向可以不變，但速度大小一定改變 c曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向不是物體的運(yùn)動(dòng)方向 d曲線運(yùn)動(dòng)的物體在某點(diǎn)的速度方向即為該點(diǎn)的切線方向 答案：ad 解析：在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體在任何一點(diǎn)的速度方向，就是通過這一點(diǎn)的曲線的切線方向，所以曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向一定變化。但曲線運(yùn)動(dòng)的速度大小可以不變，也可以變化。曲線運(yùn)動(dòng)的物體的速度方向就是物體的運(yùn)動(dòng)方向。知識(shí)點(diǎn)二運(yùn)動(dòng)的合成與分解1分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)是一種等效替代關(guān)系，運(yùn)動(dòng)的合成與分解是研究曲線運(yùn)動(dòng)的一種基本方法2合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡：由合初速度和合加速度共同決定。3速度分解的一個(gè)基本原則就是按實(shí)際效果來進(jìn)行分解。確定合運(yùn)動(dòng)的速度方向（這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的原則：物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向就是合速度的方向）題型1、軌跡與合外力方向的判斷: 物體做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，所受合外力在任何時(shí)刻都與速度不共線，合外力的方向總是指向曲線凹的一邊。例1、如圖所示，物體在恒力f作用下沿曲線從a運(yùn)動(dòng)到b，這時(shí)突然使它所受的力反向而大小不變（即由f變?yōu)閒)，在此力作用下，物體以后的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是：（ ） a物體不可能沿曲線ba運(yùn)動(dòng) b物體不可能沿直線bb運(yùn)動(dòng) c物體不可能沿曲線bc運(yùn)動(dòng) d物體不可能沿原曲線由b返回a 答案：abd 題型2 繩子末端速度的分解 在進(jìn)行速度分解時(shí)，首先要分清合速度與分速度（合速度就是物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的速度）；其次由物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)確定其是由哪些分運(yùn)動(dòng)合成的，從而找出相應(yīng)的分速度。一般的分解思路，沿著繩子方向和垂直于繩子方向?qū)?shí)際運(yùn)動(dòng)分解即可。另外還可依據(jù)速度投影定理。速度投影定理：不可伸長(zhǎng)的桿和繩，盡管各點(diǎn)速度不同，但各點(diǎn)速度沿繩方向的投影相同。例2、如圖所示，用船a拖著車b前進(jìn)，若船勻速前進(jìn)，速度為va，當(dāng)oa繩與水平方向夾角為時(shí)，求： （1）車b運(yùn)動(dòng)的速度vb多大？ （2）車b是否做勻速運(yùn)動(dòng)？解析：（1）。 （2）當(dāng)船勻速向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，車b不做勻速運(yùn)動(dòng)?！咀兪健咳鐖D所示，當(dāng)放在墻角的均勻直桿a端靠在豎直墻上，b端放在水平地面上，當(dāng)滑到圖示位置時(shí)，b點(diǎn)速度為v，則a點(diǎn)速度是 。（為已知） 答案： 題型3 小船過河問題的分析 例、小船在靜水中的速度v1=3 m/s，它要渡過一條水流速度v2=5 m/s，河寬150 m的河流，若認(rèn)為河流筆直且足夠長(zhǎng)，則可斷定：（ ） a小船可能到達(dá)出發(fā)點(diǎn)的正對(duì)岸 b小船渡河的最短位移是150 m c小船渡河時(shí)間不能少于50s d小船根本不可能渡河到達(dá)對(duì)岸 答案：c 知識(shí)點(diǎn)三一平拋運(yùn)動(dòng)1.平拋運(yùn)動(dòng)中速度變化量的方向:沿豎直方向向下。 特別提醒：平拋運(yùn)動(dòng)的速率并不隨時(shí)間均勻變化，但速度隨時(shí)間是均勻變化的。2.平拋運(yùn)動(dòng)兩個(gè)重要的推論推論1：做平拋（或類平拋）運(yùn)動(dòng)的物體在任一時(shí)刻任一位置處，設(shè)其末速度方向與水平方向的夾角為，位移方向與水平方向的夾角為，則。推論2：做平拋（或類平拋）運(yùn)動(dòng)的物體任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)。例、質(zhì)量為m的小球從距地面高度為h的水平桌面飛出，小球下落過程中，空氣阻力可以忽略。小球落地點(diǎn)距桌邊水平距離為，如圖所示。關(guān)于小球在空中的飛行時(shí)間t以及小球飛出桌面的速度，下面判斷正確的是：（ ） a b c d 答案：d 題型2 類平拋運(yùn)動(dòng) 類平拋運(yùn)動(dòng)也是命題熱點(diǎn)，類平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法與平拋運(yùn)動(dòng)一樣，只是加速度a不同而已。類平拋運(yùn)動(dòng)是對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)研究方法的遷移，對(duì)學(xué)生的能力要求更高，在復(fù)習(xí)時(shí)，更需細(xì)心體會(huì)。例3、如圖所示，a、b兩質(zhì)點(diǎn)以相同的水平速度v拋出，a在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)在p1；b在光滑的斜面上運(yùn)動(dòng)，落地點(diǎn)在p2，不計(jì)空氣阻力，則下列說法中正確的是：（ ） aa、b的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 ba、b沿x軸方向的位移相同 ca、b落地時(shí)的速度相同 da、b落地時(shí)的動(dòng)能相同思路點(diǎn)撥：a小球在豎直面內(nèi)做平拋運(yùn)動(dòng)。b小球在斜平面內(nèi)做類平拋運(yùn)動(dòng)。分析出類平拋的加速度和“豎直”位移是關(guān)健。解析：a質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律知，而b質(zhì)點(diǎn)在斜面上做類平拋運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)可分解為沿x軸方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和沿斜面向下的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)斜面與水平面的夾角為，所以a、b選項(xiàng)錯(cuò)誤，由機(jī)械能守恒知，兩球落地的動(dòng)能相同，答案：d知識(shí)點(diǎn)一圓周運(yùn)動(dòng)1傳動(dòng)裝置中各物理量之間的關(guān)系 在分析傳動(dòng)裝置中各物理量的關(guān)系時(shí)，一定要明確哪個(gè)量是相等的，哪個(gè)量是不等的，同軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物體上的各點(diǎn)角速度相等；皮帶傳動(dòng)（或齒輪傳動(dòng)）的兩輪在皮帶不打滑的條件下，皮帶上及兩輪邊緣各點(diǎn)的線速度大小相等。2航天器中的失重現(xiàn)象 航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，航天員只受地球引力，座艙對(duì)航天員的支持力為零，航天員處于完全失重狀態(tài)。引力為他提供了繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力。二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題分析 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)于物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng)的問題，中學(xué)物理中只研究物體通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。1繩約束物體做圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示，細(xì)繩系著的小球或在圓軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的小球，當(dāng)它們通過最高點(diǎn)時(shí)，有。因，所以。 （1）時(shí)，物體剛好通過軌道最高點(diǎn)，對(duì)軌道無(wú)壓力。即為物體通過最高點(diǎn)的速度的臨界值。 （2）時(shí)，物體能通過軌道最高點(diǎn)，對(duì)軌道有壓力。 （3）時(shí)，物體沒有達(dá)到軌道最高點(diǎn)便脫離了軌道。2在輕桿或管的約束下的圓周運(yùn)動(dòng) 如圖所示，桿或管對(duì)物體能產(chǎn)生拉力，也能產(chǎn)生支持力。當(dāng)物體通過最高點(diǎn)時(shí)有，因?yàn)榭蔀檎ɡΓ?，也可以為?fù)（支持力），還可以為零，故物體通過最高點(diǎn)的速度可為任意值。 （1）時(shí)，負(fù)號(hào)表示支持力。 （2）時(shí)，桿對(duì)物體無(wú)作用力 （3）時(shí)，桿對(duì)物體為支持力 （4）時(shí)，桿對(duì)物體產(chǎn)生拉力特別提醒：解答豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，首先要搞清是繩模型還是桿模型，在最高點(diǎn)繩模型小球的最小速度是；而桿模型小球在最高點(diǎn)的最小速度為零，要注意根據(jù)速度的大小判斷是拉力還是支持力。第二部分 萬(wàn)有引力與運(yùn)用1重力和萬(wàn)有引力 重力是地面附近的物體受到地球的萬(wàn)有引力而產(chǎn)生的；萬(wàn)有引力是物體隨地球自轉(zhuǎn)所需向心力和重力的合力。在赤道處，物體的分解的兩個(gè)分力和mg剛好在一條直線上，則有。2衛(wèi)星的“超重”和“失重” “超重”：衛(wèi)星進(jìn)入軌道前的加速過程，衛(wèi)星上物體“超重”，此種情況與“升降機(jī)”中物體超重相同。 “失重”：衛(wèi)星進(jìn)入軌道后，正常運(yùn)轉(zhuǎn)，衛(wèi)星上物體完全“失重”（因?yàn)橹亓μ峁┫蛐牧Γ虼?，在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原理與重力有關(guān)的均不能使用。3航天器的“對(duì)接” 對(duì)于航天飛機(jī)與宇宙空間站的“對(duì)接”，其實(shí)際上就是兩個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的追趕問題，本質(zhì)仍然是人造天體的變軌運(yùn)行問題。 要使航天飛機(jī)與宇宙空間站成功“對(duì)接”，必須讓航天飛機(jī)在較低軌道上加速，通過速度v的增大所需向心力增大離心運(yùn)動(dòng)軌道半徑r增大升高軌道，一系列變速、變軌過程而完成航天飛機(jī)與宇宙空間站的成功對(duì)接。圖是航天飛機(jī)與宇宙空間站的對(duì)接軌道示意圖。其中軌道1是地球衛(wèi)星的一個(gè)環(huán)繞軌道（圓形軌道），軌道3是宇宙空間站的運(yùn)行軌道，軌道2是一個(gè)長(zhǎng)軸的兩端點(diǎn)q、p分別相切于軌道1與軌道3的橢圓軌道。航天飛機(jī)只有從預(yù)定的環(huán)形軌道1上的q點(diǎn)，以一定的速度和加速度沿軌道2的半個(gè)橢圓軌道運(yùn)動(dòng)，才能恰好在軌道3上的p點(diǎn)與宇宙空間站實(shí)現(xiàn)“對(duì)接”。例、關(guān)于行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的下列說法中正確的是：（ ） a所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng) b行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)時(shí)太陽(yáng)位于行星軌道的中心處 c離太陽(yáng)越近的行星的運(yùn)動(dòng)周期越長(zhǎng) d所有行星的軌道半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等 答案：d 解析：所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽(yáng)在一個(gè)焦點(diǎn)上，但并非在同一個(gè)橢圓上，故a、b錯(cuò)。由第三定律知離太陽(yáng)越近的行星運(yùn)動(dòng)周期越小例、對(duì)于質(zhì)量為和的兩個(gè)物體間的萬(wàn)有引力的表達(dá)式，下列說法正確的是：（ ） a公式中的g是引力常量，它是由實(shí)驗(yàn)得出的，而不是人為規(guī)定的 b當(dāng)兩物體間的距離r趨于零時(shí)，萬(wàn)有引力趨于無(wú)窮大 c和所受引力大小總是相等的 d兩個(gè)物體間的引力總是大小相等，方向相反的，是一對(duì)平衡力 答案：ac 解析：由基