高考物理专题复习：《曲线运动、万有引力与航天》习题课教案

第 1 页（共 6 页）新课标高考物理专题复习：曲线运动、万有引力与航天习题课教案【学习目标】掌握连接体中运动与分解思想的使用方法和处理技巧 掌握分析单物体多过程运动的分析方法和处理技巧 熟练运用天体运行的基本规律解题【重点难点】灵活运用曲线运动基本知识熟练解题物理过程的分析和方法的总结【学习方法】讨论学习、自主探究、思维拓展、思维分解探索法、课件展示【学习过程】近两年有关曲线运动 万有引力与航天高考题展示（课件展示）总结：通过分析我们可以发现曲线运动 万有引力与航天在高考中的重要性、必考性和出题的表现形式：一般万有引力都出一个选择题且都出在 18 题的位置，而曲线运动的圆周和（类）平抛运动形式往往不会单独出题，而是结合其它知识点体现在多过程的运动之中，使问题更加复杂化，且难度较大，常在“最高点”和“最低点”等临界问题上作文章。多物体多运动过程的分析方法例 1： 如图，半径为 R 的 1/4 圆弧支架竖直放置，支架底 AB 离地的距离为 2R，圆弧边缘 C 处有一小定滑轮，一轻绳两端系着质量分别为 1m与 2的物体，挂在定滑轮两边，且 1m2m，开始时 1、 2均静止， 1、 2可视为质点，不计一切摩擦。求： 释放后经过圆弧最低点 A 时的速度；思维拓展：若 1m到最低点时绳突然断开，求 1m落地点离 A 点水平距离；思维拓展：为使 1能到达 A 点， 1与 2之间必须满足什么关系?探究训练 1. 2ROA BCm2m1地面第 2 页（共 6 页）C如图重物 M 沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车 m沿斜面升高。则：当滑轮右侧的绳与竖直方向成 角，且重物下滑的速率为 v 时，小车的速度 为多少？总结：这部分多物体多运动过程的问题往往是连接体问题，不仅要注意运用力学知识：牛顿第二定律或动能定理来解答，还要注意是否使用物体运动的合成与分解的思想，否则就会出现知识性分析错误。能够熟练运用运动合成与分解的思想分析两个物体的速度关系，从而为正确的选用物理规律解决各阶段的物理问题打下了坚实的基础。单物体多运动过程的分析方法例 2：（09 年浙江卷 24.）某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点 A 出发，沿水平直线轨道运动 L 后，由 B 点进入半径为 R 的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到 C 点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg，通电后以额定功率 P=1.5w 工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为 0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不记。图中 L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，S=1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？（取 g=10 m/s2）思维分解 1：赛车在 C 点能够越过壕沟的最小速度 1是多少？思维分解 2：赛车在竖直圆轨道最高点的临界最小速度 2是多少？思维分解 3：由竖直圆轨道最高点的最小速度所决定的最低点 B 点的速度 3是多少？思维分解 4： 1和 2中哪一个速度在本题中起到了限制作用？思维分解 5：电动机在比赛过程中在什么位置就可以停机了？思维分解 6：赛车从 AB 的过程中应用什么物理规律解题？vM第 3 页（共 6 页）探究训练 2：如下左图是过山车的实物图，右图为过山车的模型图在模型图中半径分别为R12.0m 和 R28.0m 的两个光滑圆形轨道，固定在倾角为 37斜轨道面上的 Q、 Z 两点，且两圆形轨道的最高点 A、 B 均与 P 点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接为使小车从 P 点以一定的初速度沿斜面向下运动能过 A、 B 两点，小车在 P 点的速度满足什么条件（小车可视作质点，已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为 124， g10m/s 2，sin370.6，cos370.8）思维分解 1：物体在运动过程中有几个力做功？有几个力做功导致系统机械能减少？思维分解 2：小车在 A 点和 B 点时哪一个速度最小？其值是多少？小车若能过 B 点是否一定能过 A 点？思维分解 3：小车从 P 点运动到 B 的过程中，应用什么物理规律解题？总结：在处理复杂的问题时，总是试图把复杂的问题分解成若干个比较简单的问题逐个击破。即：把复杂的问题转成比较简单的问题。分解后的简单问题大多变成我们熟悉的单过程的问题，按照单过程的问题分析方法：先是受力分析，分析临界以及物体运动特征，再正确ZPQA BO1O2R1R2第 4 页（共 6 页）选择、运用物理规律解决问题。最后注意各阶段的方程联合，注意速度关系、时间关系、位移关系、能量关系等。利用数学知识解决物理问题，这是一个重要的思想，应时时刻刻牢记。最重要的应用就是相似三角形、三角函数、正弦定理等。天体运行基本规律的应用例 3：2007 年 11 月 5 日，“嫦娥一号” 探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面 200km 的 p 点进行第一次刹车制动后被月球俘获，进入椭圆轨道绕月飞行，然后，卫星在 p 点又经过两次“ 刹车制动”，最终在距月球表面 200km 的圆形轨道上绕月球做匀速圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是A卫星在轨道上运动的周期比沿轨道 运动的周期长B卫星在轨道上运动的周期比沿轨道 运动的周欺短C卫星在轨道上运动的加速度小于沿轨道 运动到点（尚未制动）时的加速度D卫星在轨道上运动的加速度等于沿轨道 运动到点（尚未制动）时的加速度思维拓展：E卫星沿轨道上运行时机械能大于在轨道 上运行的机械能F卫星沿轨道经过 P 点的加速度大于沿轨道 经过 P 点的加速度探究训练 3：（09 年山东卷 18 ）2008 年 9 月 25 日至 28 日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点 343 千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为 343 千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为 90 分钟。下列判断正确的是A飞船变轨前后的机械能相等B飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态C飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度D飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度总结：近几年高考以天体问题为背景的信息给予题，特别是近几年中国及世界上空间技术的飞速发展，备受专家的青睐。另一个方面这部分题目还可以考查学生从材料中获取“有效PA 地球Q轨道 1轨道 2第 5 页（共 6 页）信息”的能力。应用万有引力定律解决实际问题考点不多，涉及到的题型以天体运动为核心，如变轨问题、能量问题、估算天体质量或平均密度问题，核心是万有引力提供向心力和常用的黄金代换：GM=GR 2，以及常用公式由22MmvGr得 Gr，由22()MmGrrT得3r，由 22得 3，2na可求向心加速度 2rna。跟踪练习：1 （2009 年 12 月日照期末考试）2一小球以初速度 v0 竖直上抛，它能到达的最大高度为 H，问下列几种情况中，哪种情况小球不可能达到高度 H（忽略空气阻力） （ ）A图 a，以初速 v0 沿光滑斜面向上运动B图 b，以初速 v0 沿光滑的抛物线轨道，从最低点向上运动C图 c（ HRH/2） ，以初速 v0 沿半径为 R 的光滑圆轨道，从最低点向上运动D图d（RH） ，以初速v 0沿半径为R 的光滑圆轨道，从最低点向上运动3. 我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，第 6 页（共 6 页）关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在 B 处对接。已知空间站绕月轨道半径为 r，周期为 T，万有引力常量为 G，下列说法中正确的是A. 图中航天飞机在飞向 B 处的过程中，月球引力做正功B. 航天飞机在 B 处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速C. 根据题中条件可以算出月球质量D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小4如图所示，水平传送带 AB 的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接, 钢管内径很小。 传送带的运行速度为 v0=6m/s ，将质量 m=1.0kg 的可看作质点的滑快无初速地放到传送带 A 端，已知传送带高