湖南省江华一中高三物理一轮复习 曲线运动万有引力与航天课件.ppt

一 复习内容及课时安排 一 曲线运动 运动的合成分解4 二 抛体运动规律4 三 匀速圆周运动及离心运动4 四 万有引力与航天4 五 单元测试及试卷讲评2 第四章曲线运动 万有引力与航天 二 考纲要求 三 考纲解读 本章内容在高考中所占的分值约为15分 运动的合成与分解法是处理复杂运动的基本方法 小船渡河问题 绳拉物体问题和各种抛体运动 如平抛等 都是典型实例 复习圆周运动问题时 要认真分析向心力的来源 确定向心力是解决圆周运动问题的关键 万有引力定律及其应用是高考的热点内容 常以天体问题或人类航天技术为背景考查其相关知识 四 高考命题趋向 第一节曲线运动 运动的合成分解 一 知识要点 1 曲线运动 1 曲线运动的方向 做曲线运动的物体在某一点 或某一时刻 的速度方向是在曲线的这一点的方向 2 曲线运动的性质由于曲线运动的速度方向不断变化 所以曲线运动一定是运动 一定存在 3 物体做曲线运动的条件物体所受合外力 或加速度 的方向与它的速度方向 如果这个合外力是大小和方向都恒定的 即所受的力为恒力 物体就做 如平抛运动 如果这个合外力大小恒定 方向始终与速度垂直 物体就做运动 切线 变速 加速度 不在同一直线上 匀变速曲线运动 匀速圆周 做曲线运动的物体 其轨迹向合外力所指一方弯曲 根据曲线运动的轨迹 可以判断出物体所受合外力的大致方向 合外力一定指向轨迹的内侧 说明 当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为锐角时 物体做曲线运动速率将 当物体受到的合外力的方向与速度方向的夹角为钝角时 物体做曲线运动的速率将 增大 减小 2 运动的合成分解 1 合运动与分运动 一个物体的实际运动往往参与几个运动 我们把这几个运动叫做实际运动的 把这个实际运动叫做这几个分运动的 分运动 合运动 运动分解的基本方法 先确定合运动速度方向 这里有一个简单原则 物体的实际运动方向就是合速度的方向 然后分析由这个合速度所产生的实际效果 以确定两个分速度方向 二 巩固训练 c 练习1 教学案第107页练习1 我国嫦娥一号探月卫星经过无数人的协作和努力 终于在2007年10月24日晚6点05分发射升空 如图所示 嫦娥一号探月卫星在由地球飞向月球时 沿曲线从m点向n点飞行的过程中 速度逐渐减小 在此过程中探月卫星所受合力的方向可能的是 练习3 玻璃板生产线上 宽9m的玻璃板以4m s的速度连续不断地向前行进 在切割工序处 金刚钻的走刀速度为8m s 为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形 金刚钻割刀的轨道应如何控制 切割一次的时间多长 与玻璃板的速度方向夹角为300 t 2 25s 练习3 玻璃板生产线上 宽9m的玻璃板以4m s的速度连续不断地向前行进 在切割工序处 金刚钻的走刀速度为8m s 为了使割下的玻璃板都成规定尺寸的矩形 金刚钻割刀的轨道应如何控制 切割一次的时间多长 练习2 关于不在同一直线的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动 下列说法正确的是 a 一定是直线运动b 一定是曲线运动c 可能是直线运动 也可能是曲线运动d 一定是匀变速运动 c d 练习4 资料第53页例题4 bd 练习5 小船在静水中速度为v1 今小船要渡过一条河流 过河的小船始终垂直对岸划行 若小船划行到河中间时 河水流速忽然由v1增大到v2 则过河时间与预定时间相比 将 a 增长b 不变c 缩短d 无法确定 b 练习6 资料第52页例题1 船速垂直于河岸 练习7 教学案第109页针对练习5 一艘小艇从河岸上的a处出发渡河 小艇的艇身保持与河岸垂直 经过t 1min 小艇到达正对岸下游x 120m处的c处 如图所示 如果小艇保持原来的速度大小逆水斜向上游与河岸成53 角方向行驶 小艇恰好到达河正对岸的b处 求 1 水流的速度大小 2 船在静水中的速度大小 3 河的宽度 练习7 教学案第109页针对练习5 一艘小艇从河岸上的a处出发渡河 小艇的艇身保持与河岸垂直 经过t 1min 小艇到达正对岸下游x 120m处的c处 如图所示 如果小艇保持原来的速度大小逆水斜向上游与河岸成53 角方向行驶 小艇恰好到达河正对岸的b处 求 1 水流的速度大小 2 船在静水中的速度大小 3 河的宽度 2m s 200m 练习8 教学案第108页针对练习2 如图所示 汽车以速度v匀速行驶 当汽车到达某点时 绳子与水平方向恰好成 角 此时物体m的速度大小是多少 练习8 教学案第108页针对练习2 如图所示 汽车以速度v匀速行驶 当汽车到达某点时 绳子与水平方向恰好成 角 此时物体m的速度大小是多少 练习9 教学案第109页针对练习3 如图 人通过绳子拉着平台上的小车运动 当行至绳与水平面成 角的位置时 人的速度大小为v 则此时小车速度的大小为 a vb vcosac vsinad v cosa b vcos 练习10 如图所示 卡车通过定滑轮牵引河中的小船 小船一直沿水面运动 则 a 小船的速度v2总小于汽车速度v1b 汽车速度v1总小于小船的速度v2c 如果汽车匀速前进 则小船加速前进d 如果汽车匀速前进 则小船减速前进 bc 练习11 如图所示 重物a b由刚性绳拴接 跨过定滑轮处于图中实线位置 此时绳恰好拉紧 重物静止在水平面上 用外力水平向左推a 当a的水平速度为va时 如图中虚线所示 求此时b的速度vb 第二节抛体运动规律 一 知识要点 1 平抛运动 1 定义 将一物体水平抛出 物体只在作用下的运动 重力 2 平抛运动是加速度为重力加速度g的曲线运动 轨迹是 3 研究方法 将平抛运动分解为水平方向的运动和竖直方向的运动 分别研究两个分运动的规律 必要时再用运动合成方法进行合成 匀速直线 自由落体 匀变速 抛物线 5 实验 探究平抛运动的规律 实验目的 实验原理 用实验方法描出平抛物体的运动轨迹 从实验轨迹求平抛物体的初速度 平抛物体的运动可以看作是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动的合运动 使小球做平抛运动 利用描迹法描出小球运动轨迹 建立坐标系 测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y 根据公式和 就可求得 即为做平抛运动的初速度 注意事项 a 实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平 方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行 并使小球的运动靠近木板但不接触 b 小球必须每次从斜槽上同一位置滚下 即在斜槽上固定一个挡板 c 坐标原点 小球做平抛运动的起点 不是槽口的端点 应是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点 必须在实验前作出 d 要在斜槽上适当的高度释放小球 使它以适当的水平初速度抛出 其轨道由木板左上角到达右下角 这样可以减少误差 e 要在平抛轨迹上选取距o点远些的点来计算球的初速度 这样可使结果更精确些 二 巩固训练 练习1 教学案第110页针对练习7 在高空匀速飞行的轰炸机 每隔1s投放一颗炸弹 若不计空气阻力 则 a 这些炸弹落地前排列在同一条竖直线上b 这些炸弹都落在地面上同一点c 这些炸弹落地时速度大小方向都相同d 相邻炸弹在空中距离保持不变 c ac 练习2 如图 在光滑的水平面上有一小球a以初速度v0运动 同时在它的正上方有小球b也以水平速度v0抛出 并落于c点 则 a 小球a先到达cb 小球b先到达cc 两球同时到达cd 不能确定 bcd 练习3 教学案第112页练习4 以v0的速度水平抛出一个物体 当其竖直分位移与水平分位移相等时 则物体的 a 竖直分速度等于水平分速度b 瞬时速度为c 运动时间为2v0 gd 运动位移是 练习4 资料第55页例题10 b 练习5 教学案第112页练习6 如图所示 ab为斜面 倾角为30 小球从a点以初速度v0水平抛出 恰好落到b点 求 1 ab间的距离 2 物体在空中飞行时间 3 从抛出开始经多少时间小球与斜面间距离最大 练习6 如图所示 有一倾角为30 的光滑斜面 斜面长l为10m 一小球从斜面顶端以10m s的速度沿水平方向抛出 求 1 小球沿斜面滑到底端时水平位移s 2 小球到达斜面底端时的速度大小 g取10m s2 x 20m 练习7 如图所示 一高度为h 0 2m的水平面在a点处与一倾角为 30 的斜面连接 一小球以v0 5m s的速度在平面上向右运动 求小球从a点运动到地面所需的时间 平面与斜面均光滑 取g 10m s2 t 0 2s 练习8 教学案第113页练习8 2010 全国 一水平抛出的小球落到一倾角为 的斜面上时 其速度方向与斜面垂直 运动轨迹如图中虚线所示 小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为 a b c d 练习9 从空中同一点沿水平方向同时抛出两个小球 初速度大小分别是发v1和v2 初速度方向相反 求经过多少时间两个小球速度之间夹角等于90 b 练习10 教学案第113页练习9 一演员表演飞刀绝技 由o点先后抛出完全相同的三把飞到 分别垂直打在竖直木板上m n p三点如图所示 假设不考虑飞刀的转动 并可将其看做质点 已知o m n p四点距水平地面高度分别为h 4h 3h 2h 以下说法正确的是 a 三把刀在击中板时动能相同b 三次飞行时间之比为1 c 三次初速度的竖直分量之比为3 2 1d 设三次抛出飞刀的初速度与水平方向夹角分别为 1 2 3 则有 1 2 3 d 练习11 用闪光照相方法研究平抛运动规律时 由于某种原因 只拍到了部分方格背景及小球的三个瞬时位置 若已知闪光时间间隔为t 0 1s 则小球运动中初速度大小为多少 小球经b点时的竖直分速度大小多大 g取10m s2 每小格边长均为l 5cm 1m s 2m s 练习12 如图所示 排球场总长为18m 设网高调为2m 运动员站在离网3m线上正对网前跳起将球水平击出 不计空气阻力 排球可看成质点 求 1 设击球点的高度为2 5m 试问球的速度在什么范围内才能使球既不触网也不越界 2 若击球点的高度小于某个值 那么无论水平击球的速度多大 球不是触网就是越界 试计算出这个高度 2 13m v 第三节匀速圆周运动及离心运动 一 知识要点 1 圆周运动的几个重要概念 1 线速度 v 方向 就是圆弧在该点的 大小 单位 物理意义 描述质点沿圆弧运动的 计算式 2 角速度 方向 中学阶段不研究 大小 是圆心角 单位 物理意义 描述质点绕圆心转动的快慢 计算式 切线方向 快慢 v 2 r t m s 2 t v x t t rad s 3 周期 t质点沿圆周运动一周所用的时间 单位 s 4 频率 f质点在单位时间内沿圆周运动的圈数 单位 hz f还可表示为f n n为转速 5 v t f之间的关系 v r 2 r t 2 rf 6 向心加速度 物理意义 描述线速度方向改变快慢的物理量 大小 a 方向 时刻指向圆心 总与线速度方向垂直 时刻在变化 2r 7 向心力 方向 总指向圆心 时刻在变化 大小 f ma mv2 r mr 2 mr 2 t 2 mr 2 f 2 作用 产生向心加速度 只改变速度方向 不改变速率 注 向心力是按力的作用效果命名的 它可以是重力 弹力 摩擦力等各种力 也可以是各力的合力或某力的分力 总之 只要达到维持物体做圆周运动效果的力 就是向心力 进行受力分析时不可加入向必力 2 匀速圆周运动 1 是速度大小而速度方向的变速曲线运动 2 加速度 只存在向心加速度 不存在切向加速度 3 条件 合外力大小不变 始终与速度方向垂直且指向圆心 不变 时刻变化 3 离心运动 1 定义 做匀速圆周运动的物体 当其所受的合外力或提供向心力时而产生的物体逐渐远离圆心的运动 叫离心运动 突然消失 不足以 2 离心运动并非沿半径方向飞出的运动 而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动 解题时常见两个结论 1 固定在一起共轴转动物体上的各点的角速度相同 2 不打滑的摩擦传动和皮带传动的两轮边缘上各点线速度大小相等 二 巩固训练 练习1 对于匀速圆周运动的物体 下列说法中正确的是 a 线速度不变b 角速度不变c 周期不变d 转速不变 bcd bcd 练习2 教学案第114页练习2 如图所示 质量为m的小球在竖直面内的光滑圆环上做圆周运动 已知圆周的半径为r 重力加速度为g 小球经过最高点时 刚好不脱离圆环 则在其通过最高点时 a 小球对圆环的压力大小等于mgb 向心力大小等于mgc 小球的线速度大小d 小球的向心加速度大小等于g a b c 1 2 2 va vb vc 1 1 2 aa ab ac 1 2 4 练习3 教学案第115页针对练习1 如图所示的传动装置中 b c两轮固定在一起绕同一轴转动 a b两轮用皮带传动 a b两轮用皮带传动 三轮半径关系是ra rc 2rb 若皮带不打滑 求a b c轮边缘的a b c三点的角速度之比 线速度之比和向心加速度之比 练习4 汽车行驶在半径为50m的圆形水平跑道上 速度为10m s 已知汽车的质量为1000kg 汽车与地面的最大静摩擦力为车重的0 8倍 问 g 10m s2 1 汽车绕跑道一圈需要的时间是多少 角速度是多少 其向心力是多大 2 要使汽车不打滑 则其速度最大不能超过多少 1 t 31 4s 0 2rad sf 2000n 2 v 20m s 练习5 如图 ab两质点绕同一圆心沿顺时针方向作匀速圆周运动 a周期t1 b的周期t2 且t1 t2 在某时刻两质点相距最近 开始计时 问 1 何时刻两质点相距又最近 2 何时刻两质点相距最远 b 练习6 质点做匀速圆周运动时 下列说法正确的是 a 线速度越大 周期一定越小b 角速度越大 周期一定越小c 转速越小 周期一定越小d 圆周半径越大 周期一定越小 b 练习7 关于列车转弯处内外铁轨间的高度关系 下列说法中正确的是 a 内 外轨一样高 以防列车倾倒造成翻车事故b 因为列车转弯处有向内倾倒的可能 故一般使内轨高于外轨 以防列车倾倒c 外轨比内轨略高 这样可以使列车顺利转弯 减少车轮与铁轨的挤压d 以上说法都不对 c 练习8 教学案第117页针对练习4 如图 质量为0 5kg的小杯里盛有1kg的水 用绳子系住小杯在竖直平面内做 水流星 表演 转动半径为1m 小杯通过最高点的速度为4m s g取10m s2 求 1 在最高点时 绳的拉力 2 在最高点时水对小杯底的压力 3 为使小杯经过最高点时水不流出 在最高点时最小速率是多少 1 9n 2 6n 练习9 资料第59页例题2 b tab 3 5mg 练习10 模拟题第13页练习1 练习10 模拟题第13页练习1 a 练习11 在一根长为l的不计质量的细杆中点和末端各连一质量为m的小球b和c 如图所示 杆可以在竖直平面内绕固定点a转动 将杆拉到某位置放开 末端c球摆到最低位置时 杆bc受到的拉力刚好等于c球重的2倍 求 g 10m s2 1 c球通过最低点时的线速度 2 杆ab段此时受到的拉力 练习11 在一根长为l的不计质量的细杆中点和末端各连一质量为m的小球b和c 如图所示 杆可以在竖直平面内绕固定点a转动 将杆拉到某位置放开 末端c球摆到最低位置时 杆bc受到的拉力刚好等于c球重的2倍 求 g 10m s2 1 c球通过最低点时的线速度 2 杆ab段此时受到的拉力 练习12 如图4 3 7所示 一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0 1 0cm的摩擦小轮 小轮与自行车车轮的边缘接触 当车轮转动时 因摩擦而带动小轮转动 从而为发电机提供动力 自行车车轮的半径r1 35cm 小齿轮的半径r2 4 0cm 大齿轮的半径r3 10 0cm 求大齿轮的转速n1和摩擦小轮的转速n2之比 假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动 2 175 练习13 教学案第116页针对练习3 如图 细绳的一端系着质量m 0 6kg的物体 静止在水平板上 另一端通过光滑的小孔吊着质量m 0 3kg的物体 m的中点与圆孔距离为0 2m 并知m与水平面的最大静摩擦力为2n 现使此平面绕中心轴线转动 问角速度 在什么范围内 m才处于静止状态 g 10m s2 第四节万有引力与航天 一 知识要点 1 开普勒行星运动三定律 1 第一定律 轨道定律 所有的行星围绕太阳的轨道都是 太阳处在所有椭圆的上 2 第二定律 面积定律 对任意一个行星来说 它与太阳的连线在相等的时间内扫过 3 第三定律 周期定律 所有行星的轨道的跟它的的比值都相等 2 万有引力定律 内容 自然界任何两个物体都是的 引力的大小跟这两个物体的成正比 跟它们的成反比 椭圆 一个焦点 相等的面积 半长轴的三次方 公转周期的平方 相互吸引 质量的乘积 距离的平方 表达式 3 说明 式中g 6 67 10 11n m2 kg2 称为万有引力常量 适用两质点或均匀球体 r为两质点或两球心之间的距离 3 三种宇宙速度 第一宇宙速度v1 人造卫星的发射速度 人造卫星的环绕速度 第二宇宙速度v2 使物体挣脱地球引力束缚的发射速度 第三宇宙速度v3 使物体挣脱太阳引力束缚的发射速度 7 9km s 最小 最大 11 2km s 16 7km s 最小 最小 4 地球同步卫星 地球同步卫星是指 相对于地面是静止的 运行周期与地球的自转周期 t 24小时 相等的卫星 这种卫星一般用于通信 又叫同步通信卫星 地球同步卫星的特点 位置一定 必须位于地球赤道上空 周期一定 t 24小时 高度一定 h 3 6 104km 速率一定 v 3 1km s 运行方向一定 自西向东运行 3 卫星的变轨 1 在人造卫星运动中 向心力总是由万有引力来提供 2 解答人造卫星运动的有关问题时 可围绕下面的图示展开思维 常用公式 二 巩固训练 练习2 教学案第120页练习1 宇宙飞船围绕太阳在近似圆形的轨道上运动 若轨道半径是地球轨道半径的9倍 则宇宙飞船绕太阳运行的周期是 a 3年b 9年c 27年d 81年 练习1 从天文望远镜中观察到银河系中有两颗行星绕某恒星运行 两行星的轨道均为椭圆 观察测量到它们的运行周期之比为8 1 则它们椭圆轨道的半长轴之比为 a 2 1b 4 1c 8 1d 1 4 b 题型一 对行星运动定律及万有引力定律的理解 c 练习4 教学案第121页针对练习2 08全国 已知太阳到地球与地球到月球的距离的比值约为390 月球绕地球旋转的周期约为27天 利用上述数据以及日常的天文知识 可估算出太阳对月球与地球对月球的万有引力的比值约为 a 0 2b 2c 20d 200 练习3 资料第62页例题1 b 题型二 天体质量及密度的计算 练习5 资料第64页例题6 2 103okg 练习6 教学案第123页针对练习5 宇航员在地球表面以一定初速度竖直上抛一小球 经过时间t小球落回原处 若他在某星球表面以相同的初速度竖直上抛同一小球 需经过时间5t小球落回原处 取地球表面重力加速度g 10m s2 空气阻力不计 1 求该星球表面附近的重力加速度g 2 已知该星球的半径与地球半径之比为r星 r地 1 4 求该星球的质量与地球质量之比m星 m地 1 2m s2 2 1 80 练习7 教学案第123页针对练习6 嫦娥一号卫星开始绕地球做椭圆轨道运动 经过变轨 制动后 成为一颗绕月球做圆轨道运动的卫星 设卫星距月球表面的高度为h 绕月球做匀速圆周运动的周期为t 已知月球半径为r 引力常量为g 求 1 月球的质量m 2 月球表面的重力