高考物理复习 高效学习方略 41 曲线运动　万有引力与航天课件.ppt

第四章曲线运动万有引力与航天 考纲导航考纲展示1 运动的合成和分解 2 抛体运动 3 匀速圆周运动 角速度 线速度 向心加速度 4 匀速圆周运动的向心力 5 离心现象 6 万有引力定律及其应用 7 环绕速度 8 第二宇宙速度和第三宇宙速度 9 经典时空观和相对论时空观 权威解读1 平抛运动的规律及其研究方法 圆周运动的角速度 线速度及加速度是近年高考的热点 且多数与电场 磁场 机械能结合命制综合类试题 2 万有引力定律在天体运动中的应用 如分析人造卫星的运行规律 计算天体的质量和密度等 是高考必考内容 以天体问题为背景的信息给予题 更是受专家的青睐 在课改区一般以选择题的形式呈现 3 复习时要理解分运动与合运动的关系 理解平抛运动 圆周运动的运动学特征和动力学特征及其分析方法 能够熟练应用万有引力定律讨论天体运动的线速度 周期 角速度等运动学量的变化问题 理解三种宇宙速度及其区别 一 曲线运动1 曲线运动特点 1 轨迹特点 运动的轨迹是 2 速度方向 质点做曲线运动时 任意时刻的瞬时速度的方向就是曲线上该点的方向 3 运动性质 做曲线运动的物体 速度的时刻改变 所以曲线运动一定是 即必然具有 曲线 切线 方向 变速运动 加速度 2 曲线运动的条件 1 从运动学角度看 物体的方向跟它的速度方向不在同一条直线上 2 从动力学角度看 物体所受的方向跟它的速度方向不在同一条直线上 加速度 合外力 二 运动的合成与分解1 分运动和合运动一个物体同时参与几个运动 参与的这几个运动都是 物体的实际运动就是合运动 2 运动的合成 已知分运动求合运动 叫做运动的合成 1 同一条直线上的两分运动的合成 同向 反向 2 不在同一条直线上的两分运动合成时 遵循 分运动 相加 相减 四边形定则 平行 3 运动的分解 已知合运动求 叫做运动的分解 1 运动的分解是运动的合成的逆过程 2 分解方法 根据运动的实际效果分解或正交分解 分运动 1 关于曲线运动的性质 以下说法正确的是 a 曲线运动一定是变速运动b 曲线运动一定是变加速运动c 变速运动不一定是曲线运动d 运动物体的速度大小 加速度大小都不变的运动一定是直线运动 解析ac曲线运动的速度方向是时刻发生变化的 因此是变速运动 a正确 加速度是否发生变化要看合外力是否发生变化 斜向上抛到空中的物体做曲线运动 但加速度大小不变 b错误 变速运动也可能是只有速度的大小发生变化 它就不是曲线运动 c正确 由匀速圆周运动知d错误 2 下列关于运动和力的叙述中 正确的是 a 做曲线运动的物体 其加速度方向一定是变化的b 物体做圆周运动 所受的合力一定指向圆心c 物体所受合力方向与运动方向相反 该物体一定做直线运动d 物体运动的速率在增加 所受合力方向一定与运动方向相同 解析c力是改变物体运动状态的原因 也是产生加速度的原因 速度的改变包括大小与方向的改变 加速度 速度的变化与力同向 曲线运动 是变速运动 存在合外力与加速度 但加速度可能是恒定的 如平抛运动 a错误 物体做变速圆周运动时 合力既改变速度方向 又改变速度大小 合力不指向圆心 b错误 运动速率增加 只能说明合力在平行速度方向的分力与速度同向 d错误 合力 加速度 与速度共线 物体做直线运动 不共线则做曲线运动 c正确 3 如图所示的塔吊臂上有一个可以沿水平方向运动的小车a 小车下装有吊着物体b的吊钩 在小车a与物体b以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时 吊钩将物体b向上吊起 a b之间的距离以h h 2t2规律变化 h为塔吊高 则物体做 a 速度大小不变的曲线运动b 速度大小增加的曲线运动c 加速度大小 方向均不变的曲线运动d 加速度大小 方向均变化的曲线运动解析bc由题意得物体b在竖直方向上做匀加速直线运动 在水平方向上做匀速直线运动 所以其合运动是匀变速曲线运动 加速度不变 但速度增大 b c正确 4 关于运动的合成与分解 下列说法中正确的是 a 合运动的速度大小等于分运动的速度大小之和b 物体的两个分运动若是直线运动 它的合运动可能是曲线运动c 合运动和分运动具有等时性d 若合运动是曲线运动 则其分运动中至少有一个是曲线运动 解析bc合速度的大小不一定等于两个分速度大小之和 除非两分运动同向 故a错 两个分运动是直线运动 它的合运动可能是曲线运动 合运动和分运动具有等时性 b c正确 合运动是曲线运动 其分运动可能都是直线运动 故d错 5 一物体在光滑的水平桌面上运动 在相互垂直的x方向和y方向上的分运动速度随时间变化的规律如图所示 关于物体的运动 下列说法正确的是 a 物体做曲线运动b 物体做直线运动c 物体运动的初速度大小是50m sd 物体运动的初速度大小是10m s 要点一合运动的性质和轨迹1 力与运动的关系物体运动的形式 按速度分类有匀速运动和变速运动 按轨迹分类有直线运动和曲线运动 运动的形式取决于物体的初速度v0和合外力f 具体分类如下 1 f 0 静止或匀速运动 2 f 0 变速运动 f为恒量时 匀变速运动 f为变量时 非匀变速运动 3 f和v0的方向在同一直线上时 直线运动 4 f和v0的方向不在同一直线上时 曲线运动 2 合运动的性质和轨迹两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动取决于它们的合速度和合加速度方向是否共线 如图所示 常见的类型有 1 a 0 匀速直线运动或静止 2 a恒定 性质为匀变速运动 分为 v a同向 匀加速直线运动 v a反向 匀减速直线运动 v a互成角度 匀变速曲线运动 轨迹在v a之间 和速度v的方向相切 方向逐渐向a的方向接近 但不可能达到 3 a变化 性质为变加速运动 如简谐运动 加速度大小 方向都随时间变化 例1 如图所示 一物体在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲线运动 当物体从m点运动到n点时 其速度方向恰好改变了90 则物体在m点到n点的运动过程中 物体的速度将 a 不断增大b 不断减小c 先增大后减小d 先减小后增大 解析d由曲线运动的轨迹夹在合外力与速度方向之间 对m n点进行分析 在m点恒力可能为如图甲 在n点可能为如图乙 综合分析知 恒力f只可能为如图丙 所以开始时恒力与速度夹角为钝角 后来夹角为锐角 故速度先减小后增大 d项正确 一自行车爱好者以8m s向正南方向行驶时 感觉风从正西方向以6m s吹在脸上 以下说法正确的是 a 实际风向向东偏北b 实际风向向南偏东c 实际风速大小为10m sd 实际风速大小为14m s 解析bc如图 车速和感觉的风速 以车为参考系 是两个分运动 实际风速为合运动 利用运动合成可得实际风速大小为10m s 风向向南偏东37 b c项正确 a d错误 要点二对曲线运动的进一步理解1 运动特点的判定 1 性质的判定 分析合外力是否恒定 若恒定为匀变速 匀变速直线 匀变速曲线 运动 若不恒定为变加速运动 2 轨迹的判定 分析合外力是否与速度共线 若在一直线上轨迹为直线 若不在一直线上轨迹为曲线 2 合力方向与轨迹的关系物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力方向与速度方向之间 速度方向与轨迹相切 合力方向指向曲线的凹侧 3 速率变化的判断 合力沿切线方向的分力只改变速度的大小 沿径向 垂直速度方向 的分力只改变速度的方向 如图所示的两个情景 1 当合力方向与速度方向的夹角为锐角时 物体运动的速率将增大 2 当合力方向与速度方向的夹角为钝角时 物体运动的速率将减小 3 当合力方向与速度方向垂直时 物体运动的速率不变 例2 2011 黄浦模拟 狗拉雪橇沿位于水平面内的圆弧形道路匀速行驶 图为四个关于雪橇受到的牵引力f及摩擦力ff的示意图 图中o为圆心 其中正确的是 解析c雪橇行驶时所受阻力ff总与该时刻它的速度方向相反 故b d图肯定不对 做曲线运动的物体所受合力的方向不仅与其速度方向成一定角度 而且总是指向曲线的 凹侧 a图中f与ff的合力方向不满足这一条件 只有c图中f与ff的合力方向指向曲线的 凹侧 所以本题正确选项为c 规律方法 物体做曲线运动的轨迹一定夹在合力方向和速度方向之间 速度方向与轨迹相切 合力方向指向曲线的 凹侧 一个物体在相互垂直的恒力f1和f2作用下 由静止开始运动 经过一段时间后 突然撤去f2 则物体的运动情况将是 a 物体做匀变速曲线运动b 物体做变加速曲线运动c 物体做匀速直线运动d 物体沿f1的方向做匀加速直线运动 解析a物体在相互垂直的恒力f1和f2的作用下 由静止开始做匀加速直线运动 其速度方向与f合的方向一致 经过一段时间后 撤去f2 合力为f1 而f1与v不在同一直线上 故物体必做曲线运动 由于f1恒定 由牛顿第二定律f ma可知加速度a也恒定 故应为匀变速曲线运动 选项a正确 要点三合运动与分运动的实例分析小船过河问题分析1 船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动 2 三种速度 v1 船在静水中的速度 v2 水流速度 v 船的实际速度 例3 河宽l 300m 水速u 1m s 船在静水中速度v 3m s 欲分别按下列要求过河时 船头应与河岸成多大角度 过河时间是多少 1 以最短时间过河 2 以最小位移过河 3 到达正对岸上游100m处 3 设船头与上游河岸夹角为 则有 vcos u t xvtsin l两式联立得 53 t 125s 规律方法 渡河时间由垂直于河岸的速度大小决定 故欲要渡河时间最短 只有船头正对河岸 欲要位移最小 只有船的运动轨迹垂直于河岸 2011 成都模拟 河水的流速随离河岸的距离的变化关系如图甲所示 船在静水中的速度与时间的关系如图乙所示 若要使船以最短时间渡河 则 a 船渡河的最短时间是60sb 船在行驶过程中 船头始终与河岸垂直c 船在河水中航行的轨迹是一条直线d 船在河水中的最大速度是5m s 易错点1对合运动和分运动区分不清导致速度分解错误 例1 如图所示 人在岸上拉船 已知船的质量为m 水的阻力恒为ff 当轻绳与水平面的夹角为 时 船的速度为v 此时人的拉力大小为f 则此时 错因剖析 1 人拉绳行走的速度即绳的速度 错误地采用力的分解法则 将人拉绳行走的速度按图甲所示进行分解 水平分速度为船的速度 得人拉绳行走的速度为v cos 错选b项 答案 ac 纠错心得 在分解速度时 要注意两点 1 只有物体的实际运动才是合运动 如本题船向左运动 所以船向左的速度是合速度 也就是说供分解的合运动一定是物体的实际运动 2 两物体沿绳或沿杆方向的速度 或分速度 相等 易错点2对物体运动情况分析不深导致错误 例2 图中ab为斜面 bc为水平面 从a点以水平速度v0抛出一小球 其落点到a的水平距离为x1 从a点以水平速度3v0抛出小球 其落点到a的水平距离为x2 不计空气阻力 则x1 x2可能等于 a 1 3b 1 6c 1 9d 1 12 答案 abc 1 2011 嘉兴高三测试 在一场汽车越野赛中 一赛车在水平公路上减速转弯 沿圆周由p向q行驶 下述4个俯视图中画出了赛车转弯时所受合力的4种可能情况 你认为正确的是 解析d本题考查曲线运动中力与运动的关系 减速转弯时 合力的法向分力改变速度方向 合力的切向分力改变速度大小 因此d项正确 2 如图所示 一物体自倾角为 的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上 物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角 满足 a tan sin b tan cos c tan tan d tan 2tan 3 如图所示 在同一竖直面内 小球a b从高度不同的两点 分别以初速度va和vb沿水平方向抛出 经过时间ta和tb后落到与两抛出点水平距离相等的p点 若不计空气阻力 下列关系式正确的是 a ta tb vatb va vbc tavb 4 2010 江苏单科 如图所示 一块橡皮用细线悬挂于o点 用铅笔靠着线的左侧水平向右匀速移动 运动中始终保持悬线竖直 则橡皮运动的速度 a 大小和方向均不变b 大小不变 方向改变c 大小改变 方向不变d 大小和方向均改变 解析a笔匀速向右移动时 x随时间均匀增大 y随时间均匀减小 说明橡皮水平方向匀速运动 竖直方向也是匀速运动 所以橡皮实际运动是匀速直线运动 a正确 5 2011 盐城模拟 如图甲所示 在一端封闭 长约1m的玻璃管内注满清水 水中放一个蜡块 将玻璃管的开口端用胶塞塞紧 然后将这个玻璃管倒置 在蜡块沿玻璃管上升的同时 将玻璃管水平向右移动 假设从某时刻开始计时 蜡块在玻璃管内