新課標(biāo)2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天第4講

新課標(biāo)2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第四章曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力與航天第4講曲線運(yùn)動(dòng)基本概念與分類萬(wàn)有引力定律及其推導(dǎo)過(guò)程航天器軌道問題探討曲線運(yùn)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化問題實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律復(fù)習(xí)策略與備考建議contents目錄01曲線運(yùn)動(dòng)基本概念與分類曲線運(yùn)動(dòng)是物體運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng)。定義特點(diǎn)受力特點(diǎn)速度方向時(shí)刻改變，加速度大小和方向可能改變也可能不變。合外力方向與速度方向不在同一直線上。030201曲線運(yùn)動(dòng)定義及特點(diǎn)

勻速圓周運(yùn)動(dòng)與非勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，且線速度大小處處相等。非勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，但線速度大小或方向發(fā)生變化。向心力和向心加速度勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受合力指向圓心，稱為向心力；向心加速度描述速度方向變化的快慢。拋體運(yùn)動(dòng)斜拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)其他曲線運(yùn)動(dòng)形式拋體運(yùn)動(dòng)及其他曲線運(yùn)動(dòng)形式01020304物體以一定的初速度拋出后，在只受重力作用下的運(yùn)動(dòng)。初速度與水平方向成一定角度的拋體運(yùn)動(dòng)。初速度沿水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)。如螺旋式曲線運(yùn)動(dòng)、波浪式曲線運(yùn)動(dòng)等。汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，靜摩擦力提供向心力，保證汽車順利轉(zhuǎn)彎。汽車轉(zhuǎn)彎投擲項(xiàng)目中的鉛球、標(biāo)槍等運(yùn)動(dòng)軌跡均為曲線，需要通過(guò)合理的出手角度和速度來(lái)獲得理想的運(yùn)動(dòng)成績(jī)。投擲運(yùn)動(dòng)人造衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，萬(wàn)有引力提供向心力，保證衛(wèi)星不會(huì)掉落到地面。衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)過(guò)山車在軌道上運(yùn)行時(shí)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為復(fù)雜的曲線，需要通過(guò)精確的設(shè)計(jì)和控制來(lái)保證乘客的安全和舒適感。過(guò)山車運(yùn)動(dòng)實(shí)際應(yīng)用與案例分析02萬(wàn)有引力定律及其推導(dǎo)過(guò)程萬(wàn)有引力定律內(nèi)容表述任何兩個(gè)物體之間都存在引力，且這個(gè)引力與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。公式表示為：F=G(m1m2/r2)，其中F為兩物體之間的引力，m1和m2分別為兩物體的質(zhì)量，r為兩物體之間的距離，G為萬(wàn)有引力常數(shù)。根據(jù)開普勒第三定律和牛頓第三定律進(jìn)行推導(dǎo)。通過(guò)假設(shè)兩物體之間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比、與它們距離的平方成反比，再結(jié)合牛頓第二定律，可以推導(dǎo)出萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。公式推導(dǎo)與數(shù)學(xué)表達(dá)形式此外，萬(wàn)有引力定律只適用于弱引力場(chǎng)中的情況，對(duì)于強(qiáng)引力場(chǎng)（如黑洞附近），需要使用廣義相對(duì)論進(jìn)行描述。萬(wàn)有引力定律適用于任何兩個(gè)物體之間的引力計(jì)算，無(wú)論這兩個(gè)物體是點(diǎn)質(zhì)量還是具有一定形狀的物體。在應(yīng)用萬(wàn)有引力定律時(shí)，需要注意物體之間的距離r應(yīng)取兩物體質(zhì)心之間的距離，且當(dāng)兩物體之間的距離遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí)，可將物體視為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行處理。適用范圍及注意事項(xiàng)萬(wàn)有引力定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要包括卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)和月球激光測(cè)距實(shí)驗(yàn)等。這些實(shí)驗(yàn)都證明了萬(wàn)有引力定律的正確性。萬(wàn)有引力定律的提出具有重要的歷史背景。在牛頓之前，開普勒等人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)的三大定律，但無(wú)法解釋其原因。牛頓在深入研究后提出了萬(wàn)有引力定律，成功解釋了行星運(yùn)動(dòng)的原因，并為后來(lái)的天文學(xué)和宇宙學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和歷史背景介紹03航天器軌道問題探討地球同步衛(wèi)星軌道為圓形，且位于地球赤道平面上方。衛(wèi)星運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同，即24小時(shí)，因此衛(wèi)星相對(duì)于地球表面是靜止的。同步衛(wèi)星距離地球的高度固定，約為36000km，速度大小和方向也固定。地球同步衛(wèi)星軌道特點(diǎn)分析行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)遵循開普勒三定律，即軌道定律、面積定律和周期定律。不同行星的軌道半長(zhǎng)軸、偏心率、周期等參數(shù)各不相同，反映了太陽(yáng)系行星運(yùn)動(dòng)的多樣性。行星軌道形狀為橢圓，太陽(yáng)位于其中一個(gè)焦點(diǎn)上。太陽(yáng)系行星軌道運(yùn)動(dòng)規(guī)律總結(jié)航天器變軌是指航天器從一種軌道轉(zhuǎn)移到另一種軌道的過(guò)程。變軌過(guò)程中，航天器需要進(jìn)行加速或減速，以改變其速度大小和方向，從而實(shí)現(xiàn)軌道轉(zhuǎn)移。常見的變軌方式包括霍曼轉(zhuǎn)移軌道、雙橢圓轉(zhuǎn)移軌道等，這些軌道的設(shè)計(jì)需要考慮航天器的能源消耗、轉(zhuǎn)移時(shí)間等因素。航天器變軌過(guò)程剖析

實(shí)際應(yīng)用：火箭發(fā)射和空間站建設(shè)火箭發(fā)射是航天器進(jìn)入軌道的重要步驟，需要考慮發(fā)射時(shí)間、發(fā)射角度、推力大小等因素?？臻g站建設(shè)需要考慮軌道選擇、模塊對(duì)接、人員輪換等問題，其中軌道選擇需要確?？臻g站能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行且易于訪問。在火箭發(fā)射和空間站建設(shè)過(guò)程中，航天器軌道問題的探討具有重要的指導(dǎo)意義，有助于提高任務(wù)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。04曲線運(yùn)動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化問題動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，與質(zhì)量和速度平方成正比；勢(shì)能是物體由于位置或形態(tài)而具有的能量，如重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能等。動(dòng)能與勢(shì)能定義及關(guān)系在曲線運(yùn)動(dòng)中，物體的速度和高度可能同時(shí)發(fā)生變化，導(dǎo)致動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化。例如，在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中，物體在上升過(guò)程中動(dòng)能減小、勢(shì)能增加，下降過(guò)程中動(dòng)能增加、勢(shì)能減小。曲線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化動(dòng)能、勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化原理闡述能量守恒定律表述能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。曲線運(yùn)動(dòng)中的能量守恒在曲線運(yùn)動(dòng)中，雖然動(dòng)能和勢(shì)能可能發(fā)生變化，但它們的總和（即機(jī)械能）保持不變。這一原理可應(yīng)用于解決各種曲線運(yùn)動(dòng)問題，如拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)等。能量守恒定律在曲線運(yùn)動(dòng)中應(yīng)用在曲線運(yùn)動(dòng)中，摩擦力可能對(duì)物體做功，導(dǎo)致機(jī)械能減少。摩擦力做功的大小與路徑有關(guān)，與初末位置無(wú)關(guān)。摩擦力做功特點(diǎn)計(jì)算摩擦力做功時(shí)，需要確定摩擦力的方向和物體的位移方向，然后應(yīng)用功的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。在曲線運(yùn)動(dòng)中，由于物體的位移方向不斷變化，因此需要分段計(jì)算摩擦力做功。摩擦力做功的計(jì)算方法摩擦力做功問題探討例題1解析一道涉及動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的曲線運(yùn)動(dòng)問題，展示如何應(yīng)用能量守恒定律解決問題。例題2解析一道涉及摩擦力做功的曲線運(yùn)動(dòng)問題，展示如何計(jì)算摩擦力做功并應(yīng)用能量守恒定律解決問題。答題技巧在解決曲線運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化問題時(shí)，首先要明確物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和受力情況；其次要熟練掌握動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能的概念及計(jì)算方法；最后要善于應(yīng)用能量守恒定律和摩擦力做功的特點(diǎn)解決問題。典型例題解析與答題技巧分享05實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮斫榻B實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)測(cè)量物體間的引力，驗(yàn)證萬(wàn)有引力定律的正確性，并求出萬(wàn)有引力常量。實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)萬(wàn)有引力定律，兩物體間的引力與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。通過(guò)精確測(cè)量物體間的引力和距離，可以驗(yàn)證這一關(guān)系并求出萬(wàn)有引力常量。實(shí)驗(yàn)器材：扭秤、砝碼、光杠桿、平面鏡、米尺、游標(biāo)卡尺、微小量測(cè)量裝置等。實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備及操作步驟指導(dǎo)操作步驟1.安裝和調(diào)整扭秤，使其處于水平狀態(tài)并固定好。2.在扭秤的兩端掛上砝碼，調(diào)整它們的位置使扭秤平衡。實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備及操作步驟指導(dǎo)3.將光杠桿放置在扭秤附近，并調(diào)整平面鏡的角度，使光線能夠通過(guò)平面鏡反射到微小量測(cè)量裝置上。5.根據(jù)振動(dòng)周期和扭秤的常數(shù)計(jì)算出物體間的引力。4.輕輕擾動(dòng)扭秤的一端，觀察并記錄扭秤的振動(dòng)周期。6.重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次，取平均值以減小誤差。實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備及操作步驟指導(dǎo)數(shù)據(jù)處理方法和誤差分析技巧采用逐差法處理數(shù)據(jù)，通過(guò)多次測(cè)量求平均值來(lái)減小誤差。同時(shí)，利用已知的物理公式和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出萬(wàn)有引力常量的值。數(shù)據(jù)處理方法分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生的誤差來(lái)源，如扭秤的靈敏度、光杠桿的精度、測(cè)量距離的準(zhǔn)確度等。針對(duì)這些誤差來(lái)源采取相應(yīng)的措施來(lái)減小誤差，如提高測(cè)量精度、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法等。誤差分析技巧VS可以考慮采用更精確的測(cè)量?jī)x器和方法來(lái)減小誤差，如使用激光干涉儀來(lái)測(cè)量距離、使用更高精度的砝碼和扭秤等。同時(shí)，可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟和操作過(guò)程，提高實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和穩(wěn)定性。提高精度通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的詳細(xì)分析和處理，可以發(fā)現(xiàn)并修正可能存在的誤差。此外，可以采用多次測(cè)量求平均值、改進(jìn)數(shù)據(jù)處理方法等方式來(lái)提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度和可靠性。改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案拓展思考：改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案提高精度06復(fù)習(xí)策略與備考建議系統(tǒng)回顧曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與航天的基本概念、定律和公式，形成完整的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。知識(shí)點(diǎn)梳理針對(duì)常考的拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、天體運(yùn)動(dòng)等重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行專題突破，強(qiáng)化理解和應(yīng)用能力。重點(diǎn)難點(diǎn)突破知識(shí)點(diǎn)梳理和重點(diǎn)難點(diǎn)突破總結(jié)歷年高考中曲線運(yùn)動(dòng)、萬(wàn)有引力與航天的常見題型，如選擇題、計(jì)算題、實(shí)驗(yàn)題等。針對(duì)不同題型，歸納總結(jié)出有效的解題方法和技巧，提高解題效率和準(zhǔn)確性。典型題型歸納和解題方法總結(jié)解題方法總結(jié)典型題型歸納進(jìn)行大量的模擬試題演練，熟悉考試形式和難度，提高應(yīng)試能力。注重培養(yǎng)答題規(guī)范，如書