高考物理二轮复习 专题精讲 第3讲 牛顿运动定律与曲线运动课件.ppt

第3讲牛顿运动定律与曲线运动 思考研讨思考1合运动与分运动的关系如何 研讨 等时性 独立性 等效性 矢量性 思考2物体做曲线运动的条件是什么 合力与轨迹有怎样的关系 研讨 条件 物体所受合外力 或加速度 与初速度不共线 运动轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间 速度方向与轨迹相切 合外力方向指向曲线的 凹侧 思考3如图1 3 1所示 质量为m的小球从离地面h处以v0水平抛出 图1 3 1 小球的轨迹为什么向下弯曲 为什么受竖直向下的重力却有水平方向的位移 小球经多长时间落地 落地的时间由什么因素决定 小球落地的速度是多少 方向如何 思考4物体做匀速圆周运动的条件是什么 其线速度和向心加速度的大小和方向有何特点 研讨 条件 合外力大小不变 方向始终与速度方向垂直 且指向圆心 线速度大小不变 方向沿圆周切线方向 加速度大小不变 方向总是沿半径指向圆心 思考6如图1 3 3所示 有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况 例如 硬杆 弯管 汽车过拱桥等 图1 3 3试分析小球能做完整圆周运动的临界条件是什么 研讨 在最高点的临界条件vmin 0 fn mg 真题体验1 2013 江苏卷 7 多选 如图1 3 4所示 从地面上同一位置抛出两小球a b 分别落在地面上的m n点 两球运动的最大高度相同 空气阻力不计 则 图1 3 4 a b的加速度比a的大b b的飞行时间比a的长c b在最高点的速度比a在最高点的大d b在落地时的速度比a在落地时的大 解析两物体都只受重力 因此它们加速度相同 a项错 由题意和抛体运动规律知 竖直方向分运动完全相同 因此飞行时间一样 则b项错 再根据水平方向 同样的时间内b物体水平位移大 则b物体在最高点的速度较大 由机械能守恒定律知b落地速度比a的也大 则c d项正确 答案cd 2 2013 安徽卷 18 单选 由消防水龙带的喷嘴喷出水的流量是0 28m3 min 水离开喷口时的速度大小为16m s 方向与水平面夹角为60 在最高处正好到达着火位置 忽略空气阻力 则空中水柱的高度和水量分别是 重力加速度g取10m s2 a 28 8m1 12 10 2m3b 28 8m0 672m3c 38 4m1 29 10 2m3d 38 4m0 776m3 3 2013 新课标全国 21 多选 公路急转弯处通常是交通事故多发地带 如图1 3 5 某公路急转弯处是一圆弧 当汽车行驶的速率为vc时 汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势 则在该弯道处 图1 3 5 a 路面外侧高内侧低b 车速只要低于vc 车辆便会向内侧滑动c 车速虽然高于vc 但只要不超出某一最高限度 车辆便不会向外侧滑动d 当路面结冰时 与未结冰时相比 vc的值变小 解析当汽车行驶的速度为vc时 路面对汽车没有摩擦力 路面对汽车的支持力与汽车重力的合力提供向心力 此时要求路面外侧高内侧低 选项a正确 当速度稍大于vc时 汽车有向外侧滑动的趋势 因而受到向内侧的摩擦力 当摩擦力小于最大静摩擦力时 车辆不会向外侧滑动 选项c正确 同样 速度稍小于vc时 车辆不会向内侧滑动 选项b错误 vc的大小只与路面的倾斜程度和转弯半径有关 与地面的粗糙程度无关 d错误 答案ac 4 2013 新课标全国 20 多选 2012年6月18日 神州九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接 对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气 下面说法正确的是 a 为实现对接 两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间b 如不加干预 在运行一段时间后 天宫一号的动能可能会增加c 如不加干预 天宫一号的轨道高度将缓慢降低d 航天员在天宫一号中处于失重状态 说明航天员不受地球引力作用 解析地球所有卫星的运行速度都小于第一宇宙速度 故a错误 轨道处的稀薄大气会对天宫一号产生阻力 不加干预其轨道会缓慢降低 同时由于降低轨道 天宫一号的重力势能一部分转化为动能 故天宫一号的动能可能会增加 b c正确 航天员受到地球引力作用 此时引力充当向心力 产生向心加速度 航天员处于失重状态 d错误 答案bc 5 2013 新课标全国 20 多选 目前 在地球周围有许多人造地球卫星绕着它转 其中一些卫星的轨道可近似为圆 且轨道半径逐渐变小 若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中 只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用 则下列判断正确的是 a 卫星的动能逐渐减小b 由于地球引力做正功 引力势能一定减小c 由于气体阻力做负功 地球引力做正功 机械能保持不变d 卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 视角一曲线运动的特点及平抛运动规律的应用 命题角度 典例1 2013 福建卷 20 如图1 3 6 一不可伸长的轻绳上端悬挂于o点 下端系一质量m 1 0kg的小球 现将小球拉到a点 保持绳绷直 由静止释放 当它经过b点时绳恰好被拉断 小球平抛后落在水平地面上的c点 地面上的d点与ob在同一竖直线上 已知绳长l 1 0m b点离地高度h 1 0m a b两点的高度差h 0 5m 重力加速度g取10m s2 不计空气影响 求 1 地面上dc两点间的距离s 2 轻绳所受的最大拉力大小 图1 3 6 应考策略 1 解决运动合成和分解的一般思路 明确合运动或分运动的运动性质 明确是在哪两个方向上的合成或分解 找出各个方向上已知的物理量 速度 位移 加速度 运用力与速度的关系或矢量的运算法则进行分析求解 2 求解平抛运动的基本思路和方法 运动的分解将平抛运动分解为水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动 化曲为直 是处理平抛运动的基本思路和方法 应考组训1 多选 如图1 3 7甲所示 在长约1m的一端封闭的玻璃管中注满清水 水中放一个圆柱形的红蜡块r 将玻璃管的开口端用胶塞塞紧 将此玻璃管迅速竖直倒置 如图乙所示 红蜡块r就沿玻璃管由管口a上升到管底b 若在将玻璃管竖直倒置 红蜡块从a端上升的同时 将玻璃管向右水平移动 玻璃管的初速度可能为零 也可能不为零 如图丙 丁所示 直至红蜡块上升到管底b的位置 如图丁所示 描出红蜡块的运动轨迹如图戊所示 则红蜡块和玻璃管的运动情况可能是 图1 3 7 a 红蜡块沿玻璃管向上做匀速运动 玻璃管向右做匀速运动b 红蜡块沿玻璃管向上做匀加速运动 玻璃管向右做匀速运动c 红蜡块沿玻璃管向上做匀加速运动 玻璃管向右做匀加速运动d 红蜡块沿玻璃管向上做匀速运动 玻璃管向右做匀加速运动 解析由运动轨迹可知 合力方向一定指向曲线的内侧 那么对于水平方向和竖直方向的运动即有两种情况 一是竖直方向是匀加速 水平方向是匀速 二是竖直方向和水平方向都是匀加速 但竖直方向加速度较大 综上分析 应该选b c 答案bc 2 2013 合肥模拟 单选 如图1 3 8所示是倾角为45 的斜坡 在斜坡底端p点正上方某一位置q处以速度v0水平向左抛出一个小球a 小球恰好能垂直落在斜坡上 运动时间为t1 小球b从同一点q处自由下落 下落至p点的时间为t2 不计空气阻力 则t1 t2为 图1 3 8 3 2013 福州模拟 如图1 3 9所示 斜面体abc固定在地面上 小球p从a点由静止下滑 当小球p开始下滑时 另一小球q从a点正上方的d点水平抛出 两球同时到达斜面底端的b处 已知斜面ab光滑 长度l 2 5m 斜面倾角 30 不计空气阻力 g取10m s2 求 图1 3 9 1 小球p从a点滑到b点的时间 2 小球q抛出时初速度的大小 视角二圆周运动及其相关的动力学问题 命题角度 典例2 2012 福建卷 如图1 3 10所示 置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动 当转速达到某一数值时 物块恰好滑离转台开始做平抛运动 现测得转台半径r 0 5m 离水平地面的高度h 0 8m 物块平抛落地过程水平位移的大小s 0 4m 设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度g 10m s2 求 图1 3 10 1 物块做平抛运动的初速度大小v0 2 物块与转台间的动摩擦因数 教你审题第1步 细读题 抓好两分析 第2步 挖掘隐含条件 找出突破口 应考策略圆周运动的综合题往往涉及圆周运动 平抛运动 或类平抛运动 匀变速直线运动等多个运动过程 常结合功能关系进行求解 解答时可从以下两点进行突破 1 分析临界点对于物体在临界点相关多个物理量 需要区分哪些物理量能够突变 哪些物理量不能突变 而不能突变的物理量 一般指线速度 往往是解决问题的突破口 2 分析每个运动过程的运动性质对于物体参与的多个运动过程 要仔细分析每个运动过程为何种运动 1 若为圆周运动 应明确是水平面内的匀速圆周运动 还是竖直平面内的变速圆周运动 机械能是否守恒 2 若为抛体运动 应明确是平抛运动 还是类平抛运动 垂直于初速度方向的力是哪个力 应考组训4 2013 江苏卷 2 单选 如图1 3 11所示 旋转秋千 中的两个座椅a b质量相等 通过相同长度的缆绳悬挂在旋转圆盘上 不考虑空气阻力的影响 当旋转圆盘绕竖直的中心轴匀速转动时 下列说法正确的是 图1 3 11 a a的速度比b的大b a与b的向心加速度大小相等c 悬挂a b的缆绳与竖直方向的夹角相等d 悬挂a的缆绳所受的拉力比悬挂b的小 5 多选 如图1 3 12所示 一小球以竖直向上的初速度v0从与圆心等高处冲入一管道 该管道为个圆 半径为r 5m 已知它刚好能够通过管道的最高点 经过管道后 它又沿着光滑导轨刚好可以通过另一个半径为r的圆轨道 若所有衔接处均不损失机械能 不计摩擦 小球直径以及圆管内径可忽略 g取10m s2 下列说法正确的是 图1 3 12 6 为了研究过山车的原理 物理小组提出了下列的设想 取一个与水平方向夹角为37 长为l 2 0m的粗糙倾斜轨道ab 通过水平轨道bc与竖直圆轨道相连 出口为水平轨道de 整个轨道除ab段以外都是光滑的 其中ab与bc轨道以微小圆弧相接 如图1 3 13所示 一个小物块以初速度v0 4 0m s 从某一个高度水平抛出 到a点时速度方向恰沿ab方向 并沿倾斜轨道滑下 已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数 0 5 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 图1 3 13 1 小物块的抛出点和a点的高度差 2 为了让小物块不离开轨道 并且能够滑回倾斜轨道ab 则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件 3 要使小物块不离开轨道 并从水平轨道de滑出 求竖直圆弧轨道的半径应该满足什么条件 视角三万有引力定律及应用 命题角度 典例3 2013 广东卷 14 如图1 3 14 甲 乙两颗卫星以相同的轨道半径分别绕质量为m和2m的行星做匀速圆周运动 下列说法正确的是 图1 3 14 a 甲的向心加速度比乙的小b 甲的运行周期比乙的小c 甲的角速度比乙的大d 甲的线速度比乙的大 应考策略 一 二 三 跑步解决天体问题 一 理解一个定律 万有引力定律 二 构建两大模型 2 天体自转 模型绕通过自身中心的某一轴以一定的角速度匀速转动的天体称为 自转 天体 三 个区别 中心天体和环绕天体的区别 自转周期和公转周期的区别 星球半径和轨道半径的区别 应考组训7 单选 2012年10月25日 我国将第十六颗北斗卫星 北斗 g6 送入太空 并定点于地球静止轨道东经110 5 由此 具有完全自主知识产权的北斗系统将首先具备为亚太地区提供高精度 高可靠定位 导航 授时服务 将具短报文通信能力 其定位精度优于20m 授时精度优于100ns 关于这颗 北斗 g6 卫星以下说法中正确的有 a 这颗卫星轨道平面与东经110 5 的经线平面重合b 通过地面控制可以将这颗卫星定点于杭州正上方c 这颗卫星的线速度大小比离地350km高的 天宫一号 空间站线速度要大d 这颗卫星的周期一定等于地球自转周期 解析由题意知该卫星是一颗地球同步卫星 它的轨道平面与赤道平面重合 它的周期等于地球的自转周期 它离地高度大于350km 它的线速度要比离地高度等于350km的 天宫一号 空间站线速度要小 故只有选项d正确 答案d 8 多选 2013年2月16日凌晨 2012da14小行星与地球 擦肩而过 距离地球最近约2 77万公里 据观测 它绕太阳公转的周期约为366天 比地球的公转周期多1天 假设小行星和地球绕太阳运行的轨道均为圆轨道 对应的轨道半径分别为r1 r2 线速度大小分别为v1 v2 以下关系式正确的是 9 单选 有a b c d四颗地球卫星 a还未发射 在地球赤道上随地球表面一起转动 b处于地面附近近地轨道上正常运动 c是地球同步卫星 d是高空探测卫星 各卫星排列位置如图1 3 15所示 则有 图1 3 15 10 2013 浙江卷 18 多选 如图1 3 16所示 三颗质量均为m的地球同步卫星等间隔分布在半径为r的圆轨道上 设地球质量为m 半径为r 下列说法正确的是 图1 3 16 11 2013 四川卷 4 单选 迄今发现的二百余颗太阳系外行星大多不适宜人类居住 绕恒星 gliese581 运行的行星 g1 581c 却很值得我们期待 该行星的温度在0 到40 之间 质量是地球的6倍 直径是地球的1 5倍 公转周期为13个地球日 gliese581 的质量是太阳质量的0 31倍 设该行星与地球均视为质量分布均匀的球体 绕其中心天体做匀速圆周运动 则 12 多选 嫦娥一号 探月卫星绕地运行一段时间后 离开地球飞向月球 如图1 3 17所示是绕地飞行的三条轨道 轨道1是近地圆形轨道 轨道2和轨道3是变轨后的椭圆轨道 a点是轨道2的近地点 b点是轨道2的远地点 卫星在轨道1的运行速率为7 7km s 则下列说法中正确的是 图1 3 17 a 卫星在轨道2上经过a点时的速率一定大于7 7km sb 卫星在轨道2上经过b点时的速率一定小于卫星在轨道2上经过a点时的速率c 卫星在轨道3上所具有的机械能小于在轨道2上所具有的机械能d 卫星在轨道3上所具有的最大速率小于在轨道2上所具有的最大速率 解析因为卫星的发射高度越高