高考物理第二轮复习课件7圆周运动与天体运动.ppt

专题四圆周类运动 第1讲圆周运动与天体运动 1 描述圆周运动的物理量 2 天体运动 方法指导 1 圆周运动问题的求解思路解圆周运动问题的关键是做好运动学和动力学特征的分析 要区分匀速圆周运动和非匀速圆周运动 分析其线速度 角速度等物理量 分析其受力情况以确定由哪些力来提供向心力 然后再依据牛顿第二定律建立方程 对圆周运动中的特殊问题 如临界问题等 关键要确定这种特殊问题的制约因素或条件 因为制约因素或条件常是解题的切入点 2 研究天体运动的基本方法 1 将中心天体视为静止的质点 计算其密度时除外 环绕天体视为质点以中心天体的球心为圆心做匀速圆周运动 2 基本方程 万有引力提供向心力 即3 常用的辅助方程 1 重力等于万有引力 黄金代换式 2 几何关系 3 机械能守恒 4 记住有关的常识和常数 如 地球公转周期 同步卫星的周期等 1 轨道 轻杆或轻绳约束下的圆周运动 例1 如图所示 竖直圆筒内壁光滑 半径为R 顶部有入口A 在A的正下方h处有出口B 一质量为m的小球从入口A沿圆筒壁切线方向水平射入圆 圆筒内 要使球从B处飞出 小球进入入口A处的速度v0应满足什么条件 在运动过程中 球对筒的压多大 切入点 将小球的实际运动分解为竖直方向自由落体与水平方向匀速圆周运动来处理 受力分析弄清向心力的来源 解析 小球在竖直方向做自由落体运动 所以小球在筒内的运动时间为 例2 如图所示 用一连接体一端与一小球相连 绕过O点的水平轴在竖直平面内做圆周运动 设轨道半径为r 图中P Q两点分别表示小球轨道的最高点和最低点 则以下说法正确的是 A 若连接体是轻质细绳时 小球到达P点的速度可以为零B 若连接体是轻质细杆时 小到达P点的速度可以为零C 若连接体是轻质细绳时 小在P点受到绳的拉力可能为零D 若连接体是轻质细杆时 小球在P点受到细杆的作用力为拉力 在Q点受到细杆的作用力为推力 切入点 细绳只能拉 轻杆可拉可顶 故过最高点的临界速度不同 解析 细绳只能提供拉力 小球到达P点 合外力的最小值为重力的大小 由可知 在最高点P临界速度为 所以A错 细杆既能提供拉力 又能提供支持力 所以用细杆连接时 小球到达P点的速度可以为零 B选项正确 若小球在P点的速度恰为时 重力提供向心力 无论是绳还是杆作为连接体 其作用力都为零 C选项正确 在Q点向心力竖直向上 连接体对小球的作用必为拉力 不可能是推力 所以D错 同类变式1 2011 安徽卷 一般的曲线运动可以分成很多小段 每小段都可以看成圆周运动的一部分 即把整条曲线用一系列不同半径的小圆弧来替 如图 a 所示 曲线上的A点的曲率圆定义为 通过A点和曲线上紧邻A点两侧的两点作一圆 在极限情况下 这个圆就叫做A点的曲率圆 其半径r叫做A点的曲率半径 现将一物体沿与水平面成a角的方向以速度v0抛出 如图 b 所示 则在其轨迹最高点P处的曲率半径是 2 万有引力作用下的圆周运动 例3 人造地球卫星与现代人的生活有着密切的联系 关于做圆周运动的人造地球卫星 下列说法正确的是 已知地球半径为6400km A 轨道半径越大 线速度越大B 运行的速率可能为8 3km sC 轨道半径越大 周期越大D 运动的周期可能为80min 在解决有关天体问题时 一定要注意向心力是由万有引力提供的 卫星在轨道上运行的速度是有一定规律的 如第一宇宙速度是最大环绕速度 如果卫星速度可能超过第一宇宙速度时 卫星则开始变轨 向更高的轨道运动 此时其部分动能转化为势能 卫星的运行速度反而变慢 点评 同类变式2 2011 海南卷 2011年4月10日 我国成功发射第8颗北斗导航卫星 建成以后北斗导航卫星系统将包含多颗地球同步卫星 这有助于减少我国对GPS导航系统的依赖 GPS由运行周期为12小时的卫星群组成 设北斗星的同步卫星和GPS导航的轨道半径分别为R1和R2 向心加速度分别为a1和a2 则R1 R2 a1 a2 可用根式表示 解析 例5 2010 全国卷 如图 质量分别为m和M的两个星球A和B在引力作用下都绕O点做匀速圆周运动 星球A和B两者中心之间距离为L 已知A B的中心和O三点始终共线 A和B分别在O的两侧 引力常数为G 1 求两星球做圆周运动的周期 2 在地月系统中 若忽略其他星球的影响 可以将月球和地球看成上述星球A和B 月球绕其轨道中心运行为的周期记为T1 但在近似处理问题时 常常认为月球是绕地心做圆周运动的 这样算得的运行周期记为T2 已知地球和月球的质量分别为5 98 1024kg和7 35 1022kg求T2与T1两者平方之比 结果保留3位小数 点评 通常有关卫星的圆周运动问题 都是中心天体对环绕天体的万有引力直接提供向心力 但该题目却是两个天体都做圆周运动 这一变化的出现 使很多同学对该