高中物理曲线运动、万有引力专题复习课件.ppt

曲线运动 万有引力 08 09一轮复习 知识概要与方法 曲线运动 1 深刻理解曲线运动的条件和特点 1 曲线运动的条件 运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时 物体做曲线运动 2 曲线运动的特点 在曲线运动中 运动质点在某一点的瞬时速度方向 就是通过这一点的曲线的切线方向 曲线运动是变速运动 这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的 做曲线运动的质点 其所受的合外力一定不为零 一定具有加速度 问题1 会用曲线运动的条件分析求解相关问题 例1 质量为m的物体受到一组共点恒力作用而处于平衡状态 当撤去某个恒力f1时 物体可能做 a 匀加速直线运动 b 匀减速直线运动 c 匀变速曲线运动 d 变加速曲线运动 abc 问题1 会用曲线运动的条件分析求解相关问题 例2 图1中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线 虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹 a b是轨迹上的两点 若带电粒子在运动中只受电场力作用 根据此图可作出正确判断的是 带电粒子所带电荷的符号 带电粒子在a b两点的受力方向 带电粒子在a b两点的速度何处较大 带电粒子在a b两点的电势能何处较大 b c d 2 深刻理解运动的合成与分解 物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的 由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成 由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解 运动的合成与分解基本关系 分运动的独立性 运动的等效性 合运动和分运动是等效替代关系 不能并存 运动的等时性 运动的矢量性 加速度 速度 位移都是矢量 其合成和分解遵循平行四边形定则 课时作业 1 11 问题2 会根据运动的合成与分解求解船过河问题 例3 一条宽度为l的河流 水流速度为vs 已知船在静水中的速度为vc 那么 1 怎样渡河时间最短 2 若vc vs 怎样渡河位移最小 3 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 问题2 会根据运动的合成与分解求解船过河问题 vs vc v2 图2甲 v1 vs vc 图2乙 v 1 怎样渡河时间最短 若vc vs 怎样渡河位移最小 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vs v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 vc v合 vs 若vc vs 怎样过河船漂下的距离最短 可知船速vc方向应满足cos vc vs 为船速方向与河岸的夹角 问题3 会根据运动的合成与分解求解绳联物体的速度问题 例4 如图3所示 汽车甲以速度v1拉汽车乙前进 乙的速度为v2 甲 乙都在水平面上运动 求v1 v2 合运动一定是所分析物体的实际运动 问题4 会用运动的合成与分解知识求解影子或光斑的速度问题 例5 如图18所示 点光源s到平面镜m的距离为d 光屏ab与平面镜的初始位置平行 当平面镜m绕垂直于纸面过中心o的转轴以 的角速度逆时针匀速转过300时 垂直射向平面镜的光线so在光屏上的光斑p的即时速度大小为 合运动一定是所分析物体的实际运动 3 深刻理解平抛物体的运动的规律 1 物体做平抛运动的条件 只受重力作用 初速度不为零且沿水平方向 物体受恒力作用 且初速度与恒力垂直 物体做类平抛运动 2 平抛运动的处理方法通常 可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动 一个是水平方向 垂直于恒力方向 的匀速直线运动 一个是竖直方向 沿着恒力方向 的匀加速直线运动 课时作业 4 3 平抛运动的规律 以抛出点为坐标原点 水平初速度v0方向为沿x轴正方向 竖直向下的方向为y轴正方向 建立如图1所示的坐标系 在该坐标系下 对任一时刻t 位移分位移 合位移 合位移与x轴夹角 速度分速度 合速度 合速度v与x轴夹角 图1 4 平抛运动的性质 做平抛运动的物体仅受重力的作用 故平抛运动是匀变速曲线运动 一个有用的推论 平抛物体任意时刻瞬时时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半 即位移偏角的正切值是速度偏角的正切值的一半 问题5 会根据运动的合成与分解求解平抛物体的运动问题 例6 如图8在倾角为 的斜面顶端a处以速度v0水平抛出一小球 落在斜面上的某一点b处 设空气阻力不计 求 1 小球从a运动到b处所需的时间 2 从抛出开始计时 经过多长时间小球离斜面的距离达到最大 空间相遇问题 课时作业 3 8 9 知识归纳 恒力作用下的曲线运动 加速度恒定的匀变速运动运动轨迹是曲线 平抛运动类平抛运动垂直正交恒力作用下的一般曲线运动 运动的分解与合成 分运动与合运动的等效性 等时性和独立性 动量和能量观点 示波管 课时作业 12 4 深刻理解圆周运动的规律 1 匀速圆周运动 质点沿圆周运动 如果在相等的时间里通过的弧长相等 这种运动就叫做匀速周圆运动 2 描述匀速圆周运动的物理量 线速度 物体在一段时间内通过的弧长s与这段时间的比值 叫做物体的线速度 即v s t 线速度是矢量 其方向就在圆周该点的切线方向 线速度方向是时刻在变化的 所以匀速圆周运动是变速运动 角速度 连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度 与这段时间的比值叫做匀速圆周运动的角速度 即w t 对某一确定的匀速圆周运动来说 角速度是恒定不变的 角速度的单位是rad s 周期t和频率f 4 深刻理解圆周运动的规律 3 描述匀速圆周运动的各物理量间的关系 4 向心力 是按作用效果命名的力 其动力学效果在于产生向心加速度 即只改变线速度方向 不会改变线速度的大小 对于匀速圆周运动物体其向心力应由其所受合外力提供 问题6 会根据匀速圆周运动的特点分析皮带传动和摩擦传动问题 例6 如图10所示装置中 三个轮的半径分别为r 2r 4r b点到圆心的距离为r 求图中a b c d各点的线速度之比 角速度之比 加速度之比 例7 如图11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 问题6 会求解在水平面内的圆周运动问题 例8 如图12所示 在匀速转动的圆筒内壁上 有一物体随圆筒一起转动而未滑动 当圆筒的角速度增大以后 下列说法正确的是 a 物体所受弹力增大 摩擦力也增大了b 物体所受弹力增大 摩擦力减小了图13c 物体所受弹力和摩擦力都减小了d 物体所受弹力增大 摩擦力不变 图12 d 5 向心力公式的应用 求解圆周运动问题 关键是明确向心力的来源 即什么力充当向心力 现将常见的几种情况归纳如下 1 水平面内的匀速圆周运动 例如 放在水平圆盘上的物体随圆盘转动 火车转弯 锥摆等问题 2 竖直平面内的圆周运动 例如 物体通过拱桥或凹桥的问题 绳子一端系一个物体 在竖直面内做圆周运动的问题 3 竖直平面内的圆周运动与机械能守恒定律相结合的问题 例 水平面内的匀速圆周运动 例 锥摆 火车转弯 例 竖直平面内的圆周运动 例4 竖直平面内的圆周运动与机械能守恒定律相结合的问题 问题7 会求解在竖直平面内的圆周运动问题 例9 小球a用不可伸长的细绳悬于o点 在o点的正下方有一固定的钉子b ob d 初始时小球a与o同水平面无初速度释放 绳长为l 为使小球能绕b点做完整的圆周运动 如图15所示 试求d的取值范围 5 深刻理解万有引力定律 1 万有引力定律 1 自然界的一切物体都相互吸引 两个物体间的引力的大小 跟它们的质量乘积成正比 跟它们的距离的平方成反比 2 公式 g 6 67 10 11n m2 kg2 3 适用条件 适用于相距很远 可以看做质点的两物体间的相互作用 质量分布均匀的球体也可用此公式计算 其中r指球心间的距离 三种宇宙速度 1 第一宇宙速度v1 7 9km s 人造卫星的最小发射速度 2 第二宇宙速度v2 11 2km s 使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 3 第三宇宙速度v3 16 7km s 使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 问题8 会讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况 例10 设地球表面的重力加速度为g 物体在距地心4r r是地球半径 处 由于地球的引力作用而产生的重力加速度g 则g g 为a 1 b 1 9 c 1 4 d 1 16 d 问题9 会用万有引力定律求天体的质量 例11 已知地球绕太阳公转的轨道半径r 1 49 1011m 公转的周期t 3 16 107s 求太阳的质量m m 4 2r3 gt2 1 96 1030kg 问题10 会用万有引力定律求卫星的高度 例12 已知地球半径约为r 6 4 106m 又知月球绕地球的运动可近似看作匀速圆周运动 则可估算出月球到地球的距离约m 结果只保留一位有效数字 r 4 108m 问题11 会用万有引力定律计算天体的平均密度 例13 如果某行星有一颗卫星沿非常靠近此恒星的表面做匀速圆周运动的周期为t 则可估算此恒星的密度为多少 例14 一均匀球体以角速度 绕自己的对称轴自转 若维持球体不被瓦解的唯一作用力是万有引力 则此球的最小密度是多少 问题13 会用万有引力定律推导恒量关系式 例15 行星的平均密度是 靠近行星表面的卫星运转周期是t 试证明 是一个常量 即对任何行星都相同 例22 设卫星做圆周运动的轨道半径为r 运动周期为t 试证明 是一个常数 即对于同一天体的所有卫星来说 均相等 问题14 会求解卫星运动与光学问题的综合题 例16 某颗地球同步卫星正下方的地球表面上有一观察者 他用天文望远镜观察被太阳光照射的此卫星 试问 春分那天 太阳光直射赤道 在日落12小时内有多长时间该观察者看不见此卫星 已知地球半径为r 地球表面处的重力加速度为g 地球自转周期为t 不考虑大气对光的折射 警示易错试题 曲线运动 典型错误之一 利用错误方法求卫星运动的加速度的大小 例18 发射地球同步卫星时 先将卫星发射至近地圆轨道1 然后经点火 使其沿椭圆轨道2运行 最后再次点火 将卫星送入同步圆轨道3 轨道1 2相切于q点 轨道2 3相切于p点 如图20所示 则在卫星分别在1 2 3轨道上正常运行时 以下说法正确的是 a 卫星在轨道3上的速率大于在轨道1上的速率 b 卫星在轨道3上的角速度小于在轨道1上的角速度 c 卫星在轨道1上经过q点时的加速度大于它在轨道2上经过q点时的加速度 d 卫星在轨道2上经过p点时的加速度等于它在轨道3上经过p点时的加速度 典型错误之二 错误认为卫星克服阻力做功后卫星轨道半径将变大 例19 一颗正在绕地球转动的人造卫星 由于受到阻力作用则将会出现 a 速度变小 b 动能增大 c 角速度变小 d 半径变大 典型错误之四 混淆稳定运动和变轨运动 例20 如图21所示 a b c是在地球大气层外圆形轨道上运动的3颗卫星 下列说法正确的是 a b c的线速度大小相等 且大于a的线速度 b b c的向心加速度大小相等 且大于a的向心加速度 c c加速可追上同一轨道上的b b减速可等候同一轨道上的c d a卫星由于某原因 轨道半径缓慢减小 其线速度将增大 典型错误之五 混淆连续物和卫星群 例21 根据观察 在土星外层有一个环 为了判断环是土星的连续物还是小卫星群 可测出环中各层的线速度v与该层到土星中心的距离r之间的关系 下列判断正确的是 a 若v与r成正比 则环为连续物 b 若v2与r成正比 则环为