高考物理二轮复习专题一力与运动第3讲力与物体的曲线运动一-平抛圆周和天体运动课件.ppt

第3讲力与物体的曲线运动(一),平抛、圆周和天体运动,1.(2016江苏单科，2)有A、B两小球，B的质量为A的两倍，现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力，图1中为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是(),A.B.C.D.解析物体做斜抛运动的轨迹只与初速度的大小和方向有关，而与物体的质量无关，A、B两小球的轨迹相同，故A项正确。答案A,图1,2.(多选)(2016江苏单科，7)如图2所示，两质量相等的卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，用R、T、Ek、S分别表示卫星的轨道半径、周期、动能、与地心连线在单位时间内扫过的面积。下列关系式正确的有(),图2,答案AD,答案B,4.(2014江苏单科，2)已知地球的质量约为火星质量的10倍，地球的半径约为火星半径的2倍，则航天器在火星表面附近绕火星做匀速圆周运动的速率约为()A.3.5km/sB.5.0km/sC.17.7km/sD.35.2km/s,答案A,5.(多选)(2014江苏单科，6)为了验证平抛运动的小球在竖直方向上做自由落体运动，用如图3所示的装置进行实验。小锤打击弹性金属片，A球水平抛出，同时B球被松开，自由下落。关于该实验，下列说法中正确的有(),图3,A.两球的质量应相等B.两球应同时落地C.应改变装置的高度，多次实验D.实验也能说明A球在水平方向上做匀速直线运动,解析物体做平抛运动的规律与其质量无关，A错误；在实验中A球做平抛运动，B球做自由落体运动，两球应同时落地，实验说明A球在竖直方向上做自由落体运动，B正确、D错误；为了消除偶然误差，可改变装置高度，多次实验进行验证，C正确。答案BC,6.(2016江苏单科，13)据报道,一法国摄影师拍到“天宫一号”空间站飞过太阳的瞬间,照片中,“天宫一号”的太阳帆板轮廓清晰可见。如图4所示，假设“天宫一号”正以速度v7.7km/s绕地球做匀速圆周运动，运动方向与太阳帆板两端M、N的连线垂直，M、N间的距离L20m，地磁场的磁感应强度垂直于v、MN所在平面的分量B1.0105T,将太阳帆板视为导体。,图4,(1)求M、N间感应电动势的大小E；(2)在太阳帆板上将一只“1.5V，0.3W”的小灯泡与M、N相连构成闭合电路，不计太阳帆板和导线的电阻，试判断小灯泡能否发光，并说明理由。(3)取地球半径R6.4103km,地球表面的重力加速度g9.8m/s2，试估算“天宫一号”距离地球表面的高度h(计算结果保留一位有效数字)。,答案(1)1.54V(2)不能理由见解析(3)4105m,考情分析,力与曲线运动是力学中非常重要的内容，是高考热点之一。考查的知识点有：对平抛运动的理解及综合运用、运动的合成与分解思想方法的应用、竖直平面内圆周运动的理解和应用以及天体的运动。高考中单独考查曲线运动的知识点时，题型为选择题，将曲线运动与功和能、电场与磁场综合时题型为计算题。,曲线运动及运动的合成与分解,规律方法,1.物体做曲线运动的条件及特点(1)条件：F合与v的方向不在同一直线上。(2)特点F合恒定：做匀变速曲线运动。F合不恒定：做非匀变速曲线运动。做曲线运动的物体受的合力总是指向曲线的凹侧。,2.解决运动合成和分解的一般思路(1)明确合运动或分运动的运动性质。(2)明确是在哪两个方向上的合成或分解。(3)找出各个方向上已知的物理量(速度、位移、加速度)。(4)运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解。,1.在长约一米的一端封闭的玻璃管中注满清水，水中放一个适当的圆柱形的红蜡块，玻璃管的开口端用胶塞塞紧，将其迅速竖直倒置，红蜡块就沿玻璃管由管口匀速上升到管底。现将此玻璃管倒置安装在置于粗糙水平桌面上的小车上，小车从位置A以初速度v0开始运动，同时红蜡块沿玻璃管匀速上升。经过一段时间后，小车运动到图5中虚线位置B。按照图4建立的坐标系，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹可能是下图中的(),精典题组,图5,解析根据题述，红蜡块沿玻璃管匀速上升，即沿y方向做匀速直线运动；在粗糙水平桌面上的小车从A位置以初速度v0开始运动，即沿x方向红蜡块做匀减速直线运动，在这一过程中红蜡块实际运动的轨迹开口向左的抛物线，故A正确。答案A,2.(多选)(2016连云港三模)学校组织“骑车投球”比赛，甲、乙两参赛者沿规定直轨道匀速骑行过程中，将手中网球沿垂直于骑行方向水平抛向地面上的塑料筐O中，如图6所示，A点是轨道上离框最近的点。甲以3m/s的速度骑行，在B点将网球以速度v水平抛出，网球恰好落入筐中；乙以4m/s的速度骑行，要想将球投入筐中，乙参赛者应(不计空气阻力)(),图6,A.在到达B点之后将球抛出B.在到达B点之前将球抛出C.将球也以速度v水平抛出D.将球以大于v的速度水平抛出,解析竖直方向上做自由落体运动，两次网球的运动时间相同。水平方向网球有两个分运动：分别是沿骑行方向与车相同的速度和抛出的速度。垂直于骑行方向上水平距离相等，则两次球抛出的速度相同，C项正确，D项错误；由于乙的骑行速度大，网球沿骑行方向的速度大，而运动时间相同，故乙应在到达B点之前将球抛出，A项错误，B项正确。答案BC,图7,A.小船渡河的轨迹为直线B.小船在河水中的最大速度是5m/sC.小船在距南岸200m处的速度小于在距北岸200m处的速度D.小船渡河的时间是160s解析小船在南北方向上为匀速直线运动，在东西方向上先加速，到达河中间后再减速，小船的合运动是曲线运动，A错；当小船运动到河中间时，东西方向上的分速度最大，此时小船的合速度最大，最大值vm5m/s，B对；小船在距南岸200m处的速度等于在距北岸200m处的速度，C错；小船的渡河时间t200s，D错。答案B,平抛运动的规律及分析方法,规律方法,抓住“六点”破解平抛运动问题1.建立坐标，分解运动将平抛运动分解为竖直方向的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动(在某些情况下运动分解的方向不一定在竖直方向和水平向方向上)。2.各自独立，分别分析,6.建好“两个模型”(1)常规的平抛运动及类平抛模型。(2)与斜面相结合的平抛运动模型。从斜面上水平抛出又落回到斜面上：位移方向恒定，落点速度方向与斜面间的夹角恒定，此时往往分解位移，构建位移三角形。从斜面外水平抛出垂直落在斜面上：速度方向确定，此时往往分解速度，构建速度三角形。,1.(2016福建省毕业班单科质量检查)如图8，将a、b两小球以不同的初速度同时水平抛出，它们均落在水平地面上的P点，a球抛出时的高度较b球的高，P点到两球起抛点的水平距离相等，不计空气阻力。与b球相比，a球(),精典题组,图8,A.初速度较大B.速度变化率较大C.落地时速度一定较大D.落地时速度方向与其初速度方向的夹角较大,答案D,2.如图9所示，在水平放置的半径为R的圆柱体的正上方的P点将一小球以水平速度v0沿垂直于圆柱体的轴线方向抛出，小球飞行一段时间后恰好从圆柱体的Q点沿切线飞过，测得O、Q连线与竖直方向的夹角为，那么小球完成这段飞行的时间是(),图9,答案C,3.如图10所示,窗子上、下沿间的高度H1.6m，墙的厚度d0.4m,某人在离墙壁距离L1.4m、距窗子上沿h0.2m处的P点，将可视为质点的小物件以v的速度水平抛出，小物件直接穿过窗口并落在水平地面上，取g10m/s2。则v的取值范围是(),A.v7m/sB.v2.3m/sC.3m/sv7m/sD.2.3m/svL)，重力加速度为g。,图14,(1)求小球通过最高点A时的速度大小；(2)求小球通过最低点B时，细线对小球的拉力；(3)若小球运动到最高点A时细线断裂或小球运动到最低点B时细线断裂，两种情况下小球落在水平地面上的位置到C点(C点为地面上的点，位于A点正下方)的距离相等，则L和H应满足什么关系？,天体运动问题的分析与计算,规律方法,掌握“一模”“两路”“三角”，破解天体运动问题(1)一种模型：无论是自然天体(如地球、月亮)还是人造天体(如宇宙飞船、人造卫星)都可以看作质点，围绕中心天体(视为静止)做匀速圆周运动。,(3)“三角等式”关系,1.(2016四川理综，3)国务院批复，自2016年起将4月24日设立为“中国航天日”。1970年4月24日我国首次成功发射的人造卫星东方红一号，目前仍然在椭圆轨道上运行，其轨道近地点高度约为440km，远地点高度约为2060km；1984年4月8日成功发射的东方红二号卫星运行在赤道上空35786km的地球同步轨道上。设东方红一号在远地点的加速度为a1，东方红二号的加速度为a2，固定在地球赤道上的物体随地球自转的加速度为a3，则a1、a2、a3的大小关系为(),精典题组,图15A.a2a1a3B.a3a2a1C.a3a1a2D.a1a2a3,答案D,2.(多选)截止到2016年2月全球定位系统GPS已运行了整整27年，是现代世界的奇迹之一。GPS全球定位系统有24颗卫星在轨运行，每个卫星的环绕周期为12小时。GPS系统的卫星与地球同步卫星相比较，下面说法正确的是(),图16,答案BD,3.(2016天津理综，3)我国即将发射“天宫二号”空间实验室，之后发射“神舟十一号”飞船与“天宫二号”对接。假设“天宫二号”与“神舟十一号”都围绕地球做匀速圆周运动，为了实现飞船与空间实验室的对接，下列措施可行的是(),图17,A.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后飞船加速追上空间实验室实现对接B.使飞船与空间实验室在同一轨道上运行，然后空间实验室减速等待飞船实现对接C.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上加速，加速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接D.飞船先在比空间实验室半径小的轨道上减速，减速后飞船逐渐靠近空间实验室，两者速度接近时实现对接,解析若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后飞船加速，所需向心力变大，则飞船将脱离原轨道而进入更高的轨道，不能实现对接，选项A错误；若使飞船与空间站在同一轨道上运行，然后空间站减速，所需向心力变小，则空间站将脱离原轨道而进入更低的轨道，不能实现对接，选项B错误；要想实现对接，可使飞船在比空间试验室半径较小的轨道上加速，然后飞船将进入较高的空间试验室轨道，逐渐靠近空间实验室后，两者速度接近时实现对接，选项C正确；若飞船在比空间试验室半径较小的轨道上减速，则飞船将进入更低的轨道，不能实现对接，选项D错误。答案C,4.双星系统由两颗恒星组成，两恒星在相互引力的作用下，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动。研究发现，双星系统演化过程中，两星的总质量、距离和周期均可能发生变化。若某双星系统中两星的总质量为M，经过一段时间演化后，两星做圆周运动的周期变为原来的k倍，两星之间的距离变为原来的n倍，则此时两星的总质量为(),答案C,高频考点三平抛运动与圆周运动的综合问题,题型分析圆周运动与平抛运动或其他运动形式相结合的题目已成为现在高考的热点，物体在竖直面内的圆周运动问题，往往要综合牛顿运动定律和功能关系等解题。,图18(1)小球在B点时的速度的大小；(2)小球在C点时的速度的大小；(3)小球由B到C的过程中克服摩擦力做的功；(4)D点距地面的高度。,答案(1)10m/s(2)6m/s(3)12J(4)0.2m,【技巧点拨】本题为曲线运动的综合题，涉及圆周运动、平抛运动等多个运动过程。此类问题的情况有：(1)物体先做竖直面内的变速圆周运动，后做平抛运动；(2)物体先做平抛运动，后做竖直面内的变速圆周运动。这类问题往往要结合能量关系求解，多以计算题的形式考查。解答此类问题的关键：先要明确是“轻杆模型”还是“轻绳模型”，再分析物体能够到达圆周最高点的临界条件，对物体在最低点和最高点时的状态进行分析，抓住前后两过程中速度的连续性。,变式1改变已知条件及设问角度,(多选)如图19所示，一个固定在竖直平面上的光滑半圆形管