高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 41 曲線運動　萬有引力與航天課件

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1、第四章曲線運動萬有引力與航天考綱導(dǎo)航考綱展示1.運動的合成和分解2拋體運動3勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度4勻速圓周運動的向心力5離心現(xiàn)象6萬有引力定律及其應(yīng)用7環(huán)繞速度8第二宇宙速度和第三宇宙速度9經(jīng)典時空觀和相對論時空觀 權(quán)威解讀 1.平拋運動的規(guī)律及其研究方法、圓周運動的角速度、線速度及加速度是近年高考的熱點，且多數(shù)與電場、磁場、機械能結(jié)合命制綜合類試題 2萬有引力定律在天體運動中的應(yīng)用，如分析人造衛(wèi)星的運行規(guī)律、計算天體的質(zhì)量和密度等，是高考必考內(nèi)容以天體問題為背景的信息給予題，更是受專家的青睞在課改區(qū)一般以選擇題的形式呈現(xiàn) 3復(fù)習(xí)時要理解分運動與合運動的關(guān)系，理解平拋運動、

2、圓周運動的運動學(xué)特征和動力學(xué)特征及其分析方法，能夠熟練應(yīng)用萬有引力定律討論天體運動的線速度、周期、角速度等運動學(xué)量的變化問題，理解三種宇宙速度及其區(qū)別.一、曲線運動1曲線運動特點(1)軌跡特點：運動的軌跡是 (2)速度方向：質(zhì)點做曲線運動時，任意時刻的瞬時速度的方向就是曲線上該點的 方向(3)運動性質(zhì)：做曲線運動的物體，速度的 時刻改變，所以曲線運動一定是 ，即必然具有 曲線曲線切線切線方向方向變速運動變速運動加速度加速度 2曲線運動的條件 (1)從運動學(xué)角度看：物體的 方向跟它的速度方向不在同一條直線上 (2)從動力學(xué)角度看：物體所受的 方向跟它的速度方向不在同一條直線上加速度加速度合外力合

3、外力二、運動的合成與分解1分運動和合運動一個物體同時參與幾個運動，參與的這幾個運動都是 ，物體的實際運動就是合運動2運動的合成：已知分運動求合運動，叫做運動的合成(1)同一條直線上的兩分運動的合成，同向 ，反向 (2)不在同一條直線上的兩分運動合成時，遵循 分運動分運動相加相加相減相減四邊形定則四邊形定則平行平行 3運動的分解：已知合運動求 ，叫做運動的分解 (1)運動的分解是運動的合成的逆過程 (2)分解方法：根據(jù)運動的實際效果分解或正交分解分運動分運動 1關(guān)于曲線運動的性質(zhì)，以下說法正確的是() A曲線運動一定是變速運動 B曲線運動一定是變加速運動 C變速運動不一定是曲線運動 D運動物體的

4、速度大小、加速度大小都不變的運動一定是直線運動解析AC曲線運動的速度方向是時刻發(fā)生變化的，因此是變速運動，A正確；加速度是否發(fā)生變化要看合外力是否發(fā)生變化，斜向上拋到空中的物體做曲線運動，但加速度大小不變，B錯誤；變速運動也可能是只有速度的大小發(fā)生變化，它就不是曲線運動，C正確；由勻速圓周運動知D錯誤 2下列關(guān)于運動和力的敘述中，正確的是() A做曲線運動的物體，其加速度方向一定是變化的 B物體做圓周運動，所受的合力一定指向圓心 C物體所受合力方向與運動方向相反，該物體一定做直線運動 D物體運動的速率在增加，所受合力方向一定與運動方向相同解析C力是改變物體運動狀態(tài)的原因，也是產(chǎn)生加速度的原因速

5、度的改變包括大小與方向的改變加速度、速度的變化與力同向曲線運動，是變速運動，存在合外力與加速度，但加速度可能是恒定的，如平拋運動，A錯誤；物體做變速圓周運動時，合力既改變速度方向，又改變速度大小，合力不指向圓心，B錯誤；運動速率增加，只能說明合力在平行速度方向的分力與速度同向，D錯誤；合力(加速度)與速度共線，物體做直線運動，不共線則做曲線運動，C正確 3. 如圖所示的塔吊臂上有一個可以沿水平方向運動的小車A，小車下裝有吊著物體B的吊鉤在小車A與物體B以相同的水平速度沿吊臂方向勻速運動的同時，吊鉤將物體B向上吊起，A、B之間的距離以hH2t2規(guī)律變化(H為塔吊高)，則物體做()A速度大小不變的

6、曲線運動B速度大小增加的曲線運動C加速度大小、方向均不變的曲線運動D加速度大小、方向均變化的曲線運動解析BC由題意得物體B在豎直方向上做勻加速直線運動，在水平方向上做勻速直線運動，所以其合運動是勻變速曲線運動，加速度不變，但速度增大，B、C正確 4關(guān)于運動的合成與分解，下列說法中正確的是() A合運動的速度大小等于分運動的速度大小之和 B物體的兩個分運動若是直線運動，它的合運動可能是曲線運動 C合運動和分運動具有等時性 D若合運動是曲線運動，則其分運動中至少有一個是曲線運動解析BC合速度的大小不一定等于兩個分速度大小之和，除非兩分運動同向，故A錯；兩個分運動是直線運動，它的合運動可能是曲線運動

7、，合運動和分運動具有等時性，B、C正確；合運動是曲線運動，其分運動可能都是直線運動，故D錯 5. 一物體在光滑的水平桌面上運動，在相互垂直的x方向和y方向上的分運動速度隨時間變化的規(guī)律如圖所示關(guān)于物體的運動，下列說法正確的是() A物體做曲線運動 B物體做直線運動 C物體運動的初速度大小是50 m/s D物體運動的初速度大小是10 m/s要點一合運動的性質(zhì)和軌跡1.力與運動的關(guān)系物體運動的形式，按速度分類有勻速運動和變速運動；按軌跡分類有直線運動和曲線運動運動的形式取決于物體的初速度v0和合外力F，具體分類如下： (1)F0：靜止或勻速運動 (2)F0：變速運動 F為恒量時：勻變速運動 F為變

8、量時：非勻變速運動 (3)F和v0的方向在同一直線上時：直線運動 (4)F和v0的方向不在同一直線上時：曲線運動 2合運動的性質(zhì)和軌跡 兩個互成角度的直線運動的合運動是直線運動還是曲線運動取決于它們的合速度和合加速度方向是否共線(如圖所示) 常見的類型有： (1)a0：勻速直線運動或靜止 (2)a恒定：性質(zhì)為勻變速運動，分為： v、a同向，勻加速直線運動； v、a反向，勻減速直線運動； v、a互成角度，勻變速曲線運動(軌跡在v、a之間，和速度v的方向相切，方向逐漸向a的方向接近，但不可能達到) (3)a變化：性質(zhì)為變加速運動如簡諧運動，加速度大小、方向都隨時間變化【例1】如圖所示，一物體在水平

9、恒力的作用下沿光滑水平面做曲線運動，當(dāng)物體從M點運動到N點時，其速度方向恰好改變了90，則物體在M點到N點的運動過程中，物體的速度將()A不斷增大B不斷減小C先增大后減小 D先減小后增大解析D由曲線運動的軌跡夾在合外力與速度方向之間，對M、N點進行分析，在M點恒力可能為如圖甲，在N點可能為如圖乙綜合分析知，恒力F只可能為如圖丙，所以開始時恒力與速度夾角為鈍角，后來夾角為銳角，故速度先減小后增大，D項正確 一自行車愛好者以8 m/s向正南方向行駛時，感覺風(fēng)從正西方向以6 m/s吹在臉上，以下說法正確的是() A實際風(fēng)向向東偏北 B實際風(fēng)向向南偏東 C實際風(fēng)速大小為10 m/s D實際風(fēng)速大小為1

10、4 m/s解析BC如圖，車速和感覺的風(fēng)速(以車為參考系)是兩個分運動，實際風(fēng)速為合運動利用運動合成可得實際風(fēng)速大小為10 m/s，風(fēng)向向南偏東37.B、C項正確，A、D錯誤.要點二對曲線運動的進一步理解1.運動特點的判定(1)性質(zhì)的判定：分析合外力是否恒定，若恒定為勻變速(勻變速直線、勻變速曲線)運動，若不恒定為變加速運動(2)軌跡的判定：分析合外力是否與速度共線，若在一直線上軌跡為直線，若不在一直線上軌跡為曲線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合力方向與速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合力方向指向曲線的凹側(cè) 3速率變化的判斷：合力沿切線方向的分力只改變速度的大小，沿徑向(垂

11、直速度方向)的分力只改變速度的方向，如圖所示的兩個情景 (1)當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為銳角時，物體運動的速率將增大 (2)當(dāng)合力方向與速度方向的夾角為鈍角時，物體運動的速率將減小 (3)當(dāng)合力方向與速度方向垂直時，物體運動的速率不變【例2】(2011黃浦模擬)狗拉雪橇沿位于水平面內(nèi)的圓弧形道路勻速行駛，圖為四個關(guān)于雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖(圖中O為圓心)，其中正確的是()解析C雪橇行駛時所受阻力Ff總與該時刻它的速度方向相反，故B、D圖肯定不對做曲線運動的物體所受合力的方向不僅與其速度方向成一定角度，而且總是指向曲線的“凹側(cè)”，A圖中F與Ff的合力方向不滿足這一條件，只有C圖

12、中F與Ff的合力方向指向曲線的“凹側(cè)”，所以本題正確選項為C.【規(guī)律方法】物體做曲線運動的軌跡一定夾在合力方向和速度方向之間，速度方向與軌跡相切，合力方向指向曲線的“凹側(cè)” 一個物體在相互垂直的恒力F1和F2作用下，由靜止開始運動，經(jīng)過一段時間后，突然撤去F2，則物體的運動情況將是() A物體做勻變速曲線運動 B物體做變加速曲線運動 C物體做勻速直線運動 D物體沿F1的方向做勻加速直線運動解析A物體在相互垂直的恒力F1和F2的作用下，由靜止開始做勻加速直線運動，其速度方向與F合的方向一致，經(jīng)過一段時間后，撤去F2，合力為F1，而F1與v不在同一直線上，故物體必做曲線運動，由于F1恒定，由牛頓第

13、二定律Fma可知加速度a也恒定，故應(yīng)為勻變速曲線運動，選項A正確.要點三合運動與分運動的實例分析小船過河問題分析1船的實際運動是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動2三種速度：v1(船在靜水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的實際速度)【例3】河寬l300 m，水速u1 m/s，船在靜水中速度v3 m/s，欲分別按下列要求過河時，船頭應(yīng)與河岸成多大角度？過河時間是多少？(1)以最短時間過河；(2)以最小位移過河；(3)到達正對岸上游100 m處(3)設(shè)船頭與上游河岸夾角為，則有(vcos u)txvtsin l兩式聯(lián)立得：53，t125 s.【規(guī)律方法】渡河時間由垂直于河岸的速度大小決定，故

14、欲要渡河時間最短，只有船頭正對河岸；欲要位移最小，只有船的運動軌跡垂直于河岸 (2011成都模擬)河水的流速隨離河岸的距離的變化關(guān)系如圖甲所示，船在靜水中的速度與時間的關(guān)系如圖乙所示，若要使船以最短時間渡河，則() A船渡河的最短時間是60 s B船在行駛過程中，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船在河水中的最大速度是5 m/s易錯點1 對合運動和分運動區(qū)分不清導(dǎo)致速度分解錯誤 【例1】如圖所示，人在岸上拉船，已知船的質(zhì)量為m，水的阻力恒為Ff，當(dāng)輕繩與水平面的夾角為時，船的速度為v，此時人的拉力大小為F，則此時()【錯因剖析】1.人拉繩行走的速度即繩的速度，錯誤地采用力

15、的分解法則，將人拉繩行走的速度按圖甲所示進行分解，水平分速度為船的速度，得人拉繩行走的速度為v/cos ，錯選B項【答案】AC【糾錯心得】在分解速度時，要注意兩點：(1)只有物體的實際運動才是合運動，如本題船向左運動，所以船向左的速度是合速度，也就是說供分解的合運動一定是物體的實際運動；(2)兩物體沿繩或沿桿方向的速度(或分速度)相等易錯點2 對物體運動情況分析不深導(dǎo)致錯誤【例2】圖中AB為斜面，BC為水平面，從A點以水平速度v0拋出一小球，其落點到A的水平距離為x1；從A點以水平速度3v0拋出小球，其落點到A的水平距離為x2，不計空氣阻力，則x1x2可能等于()A1 3B1 6C1 9D1

16、12【答案】ABC1(2011嘉興高三測試)在一場汽車越野賽中，一賽車在水平公路上減速轉(zhuǎn)彎，沿圓周由P向Q行駛下述4個俯視圖中畫出了賽車轉(zhuǎn)彎時所受合力的4種可能情況，你認(rèn)為正確的是()解析D本題考查曲線運動中力與運動的關(guān)系減速轉(zhuǎn)彎時，合力的法向分力改變速度方向，合力的切向分力改變速度大小，因此D項正確 2. 如圖所示，一物體自傾角為的固定斜面頂端沿水平方向拋出后落在斜面上物體與斜面接觸時速度與水平方向的夾角滿足() Atan sin Btan cos Ctan tan Dtan 2tan 3. 如圖所示，在同一豎直面內(nèi)，小球a、b從高度不同的兩點，分別以初速度va和vb沿水平方向拋出，經(jīng)過時間

17、ta和tb后落到與兩拋出點水平距離相等的P點若不計空氣阻力，下列關(guān)系式正確的是() Atatb，vatb，vavb Ctatb，vavb Dtavb4. (2010江蘇單科)如圖所示，一塊橡皮用細(xì)線懸掛于O點，用鉛筆靠著線的左側(cè)水平向右勻速移動，運動中始終保持懸線豎直，則橡皮運動的速度()A大小和方向均不變B大小不變，方向改變C大小改變，方向不變D大小和方向均改變解析A筆勻速向右移動時，x隨時間均勻增大，y隨時間均勻減小，說明橡皮水平方向勻速運動，豎直方向也是勻速運動，所以橡皮實際運動是勻速直線運動，A正確5(2011鹽城模擬)如圖甲所示，在一端封閉、長約1 m的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個蠟

18、塊，將玻璃管的開口端用膠塞塞緊然后將這個玻璃管倒置，在蠟塊沿玻璃管上升的同時，將玻璃管水平向右移動 假設(shè)從某時刻開始計時，蠟塊在玻璃管內(nèi)每1 s上升的距離都是10 cm，玻璃管向右勻加速平移，每1 s通過的水平位移依次是2.5 cm、7.5 cm、12.5 cm、17.5 m圖乙中，y表示蠟塊豎直方向的位移，x表示蠟塊隨玻璃管通過的水平位移，t0時蠟塊位于坐標(biāo)原點 (1)請在圖乙中畫出蠟塊4 s內(nèi)的軌跡； (2)求出玻璃管向右平移的加速度； (3)求t2 s時蠟塊的速度v2.解析(1)由題意知，4 s內(nèi)蠟塊的坐標(biāo)為：t1 s時，(2.5,10)；t2 s時，(10,20)；t3 s時，(22.5,30)；t4 s時，(40,40)可得出圖象【答案】(1)見解析圖(2)5102 m/s2(3)0.14 m/s