高一物理下学期上半期知识小册子.doc

曲线运动万有引力定律第1课时曲线运动运动的合成与分解一、曲线运动1运动特点(1)速度方向：质点在某点的速度，沿曲线上该点的_方向(2)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_运动，即必然具有_.2曲线运动的条件(1)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(2)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【名师点拨】 (1)做曲线运动的物体受到的合外力为恒力时，物体做匀变速曲线运动，如平抛运动(2)曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动二、运动的合成与分解1基本概念 分运动_ 合运动_ 2分解原则 根据运动的_进行分解，也可采用_的方法3遵循的规律 位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循_4合运动与分运动的关系等时性各分运动经历的时间与合运动经历的时间_独立性一个物体同时参与几个分运动，各分运动_进行，不受其他分运动的影响等效性各分运动的规律叠加起来与合运动的规律有_的效果核心考点突破考点一对曲线运动规律的进一步理解1运动类型的判断(1)判断物体是否做匀变速运动，要分析合外力是否为恒力(2)判断物体是否做曲线运动，要分析合外力是否与速度成一定夹角2运动类型的分类(1)直线运动 匀速直线运动，条件：F合0.匀变速直线运动，条件：F合为恒力不等于零且与速度同线非匀变速直线运动，条件：F合为变力且与速度同线(2)曲线运动匀变速曲线运动，条件：F合0，为恒力且与速度不同线非匀变速曲线运动，条件：F合0，为变力且与速度不同线(2010广东四校联考)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考点二运动的合成与分解1合运动和分运动的关系(1)运动的独立性：分运动之间是互不相干的，即各个分运动均按各自的规律运动，彼此互不影响因此在研究某个分运动的时候，就可以不考虑其他的分运动(2)运动的等时性：各个分运动及其合运动总是同时发生，同时结束，经历的时间相等因此，若知道了某一分运动的时间，也就知道了其他分运动及合运动经历的时间，反之亦然(3)运动的等效性：各分运动叠加起来的效果与合运动的效果相同(4)运动的相关性：分运动的性质决定合运动的性质和轨迹2合成与分解的原则当定量研究一个较复杂的曲线运动时，往往按实际效果把它分解为两个方向上的直线运动3运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们都是矢量，所以都遵循平行四边形定则（1）两分运动在同一直线上时，同向相加，反向相减（2）两分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成。(2010江苏)如图4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大小和方向均改变题型互动探究题型一曲线运动的理解【例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即学即练1物体受到几个力的作用处于平衡状态，若再对物体施加一个恒力，则物体可能做 （ ） A匀速直线运动或静止 B匀变速直线运动 C曲线运动 D匀变速曲线运动方法归纳小船渡河问题的有关结论(1)不论水流速度多大，船身垂直于河岸渡河时，所用时间最短，tmin，且这个时间与水流速度大小无关(2)当v水v船时，船不能垂直到达河对岸，但仍存在最短航程，当v船与v合垂直时，航程最短，最短航程为smind.即学即练2一条河宽度为200 m，河水水流速度是v12 m/s，船在静水中航行速度为v24 m/s，现使船渡河(1)如果要求船划到对岸航程最短，则船头应指向什么方向？最短航程是多少？所用时间多长？(2)如果要求船划到对岸时间最短，则船头应指向什么方向？最短时间是多少？航程是多少？【例2】 如图6所示，红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升，速度为v.若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置由静止开始水平向右做匀加速直线运动，加速度大小为a，则红蜡块的实际运动轨迹可能是图中的 ()A直线P B曲线Q C曲线R D无法确定【例3】 如图7所示，在离水面H的岸边有人以大小为v0的速度匀速收绳使船靠岸，当岸上的定滑轮与船的水平距离为s时，船速多大？ 第2课时平抛运动一、平抛运动的特点和性质1定义：初速度沿水平方向的物体只在_作用下的运动2性质：平抛运动是加速度为g的_曲线运动，其运动轨迹是_.3平抛运动的条件：(1)v00，沿_；(2)只受_作用二、平抛运动的研究方法和基本规律1研究方法：用运动的合成和分解的方法研究平抛运动，即将其分解为水平方向的_和竖直方向的_2基本规律（1）位移关系思考：平抛运动的速度大小和方向都时刻改变，其轨迹为曲线，平抛运动可看做匀变速运动，其理论依据是什么？在相同时间内速度的改变有何规律？核心考点突破考点一对平抛运动规律的进一步理解【问题展示】求以下三种情况下平抛运动的时间(如图2所示)ta tb tc 【归纳提炼】1速度的变化规律(1)任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0.(2)任意相等时间间隔t内的速度变化量方向竖直向下，大小vvygt.2位移的变化规律(1)任意相等时间间隔内，水平位移相同，即xv0t.(2)连续相等的时间间隔t内，竖直方向上的位移差不变，即ygt2.3平抛运动的两个重要推论推论：做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处，设其末速度方向与水平方向的夹角为，位移与水平方向的夹角为，则tan 2tan .推论：做平抛(或类平抛)运动的物体，任意时刻的瞬时速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点 题型互动探究题型一平抛运动规律的应用【例1】如图6所示，A、B两小球同时从距地面高为h15 m的同一点抛出，初速度大小都是v010 m/s.A球竖直向下抛出，B球水平抛出，空气阻力不计，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)A球经多长时间落地；(2)A球落地时，A、B球间的距离即学即练1 A、B两小球以l6 m长的细线相连两球先后从同一地点以相同的初速度v04.5 m/s水平抛出，相隔t0.8 s(g取10 m/s2)(1)A球下落多长时间，线刚好被拉直？(2)细线刚被拉直时，A、B两小球的水平位移各多大？题型二平抛运动与斜面的结合应用【例2】如图7所示，在倾角37的斜面底端的正上方H处，平抛一个物体，该物体落到斜面上的速度方向正好与斜面垂直，求物体抛出时的初速度规律总结 研究平抛运动的基本思路1突出落点问题一般要建立水平位移和竖直位移之间的关系2突出末速度的大小和方向的问题，一般要建立水平速度和竖直速度之间的关系即学即练2 在倾角为37的斜面上，从A点以6 m/s的初速度水平抛出一个小球，小球落在B点，如图所示求A、B两点间的水平距离和小球在空中飞行的时间(g取10 m/s2) 题型三平抛运动的临界问题【例3】如图9所示，水平屋顶高H5 m，围墙高h3.2 m，围墙到房子的水平距离L3 m，围墙外马路宽x10 m，为使小球从屋顶水平飞出落在围墙外的马路上，求小球离开屋顶时的速度v的大小范围(g取10 m/s2) 题型四“类平抛运动模型”的应用【例4】 质量为m的飞机以水平初速度v0飞离跑道后逐渐上升，若飞机在此过程中水平速度保持不变，同时受到重力和竖直向上的恒定升力(该升力由其他力的合力提供，不含重力)。今测得当飞机在水平方向的位移为l时，它的上升高度为h，如图11所示，求：(1)飞机受到的升力大小；(2)上升至h高度时飞机的速度即学即练4 如图12所示，光滑斜面长为a，宽为b，倾角为，一物块A沿斜面左上方顶点P水平射入，恰好从下方顶点Q离开斜面，求入射的初速度的大小. 随堂巩固训练1、(福建高考)如图14所示，射击枪水平放置，射击枪与目标靶中心位于离地面足够高的同一水平线上，枪口与目标靶之间的距离 s100 m，子弹射出的水平速度v200 m/s，子弹从枪口射出的瞬间，目标靶由静止开始释放，不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)从子弹由枪口射出开始计时，经多长时间子弹击中目标靶？(2)目标靶由静止开始释放到被子弹击中，下落的距离h为多少？第3课时匀速圆周运动一、描述圆周运动的物理量描述圆周运动的物理量有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等，现比较如下表.物理量物理意义定义和公式方向和单位线速度描述物体做圆周运动的 物体沿圆周通过的弧长与所用时间的比值，v 方向：沿圆弧切线方向单位：m/s角速度描述物体与圆心连线扫过角度的 运动物体与圆心连线扫过的角的弧度数与所用时间的比值， 单位：rad/s周期和转速描述物体做圆周运动的 周期T：物体沿圆周运动一周所用的时间转速n：物体单位时间内转过的圈数周期单位：s转速单位：r/s或r/min向心加速度描述线速度方向变化的 an 方向：总是沿半径指向圆心，与线速度方向垂直周期和转速描述物体做圆周运动的 周期T：物体沿圆周运动一周所用的时间转速n：物体单位时间内转过的圈数周期单位：s转速单位：r/s或r/min向心加速度描述线速度方向变化的 an 方向：总是沿半径指向圆心，与线速度方向垂直单位：m/s2二、匀速圆周运动与非匀速圆周运动项目匀速圆周运动非匀速圆周运动定义线速度的大小 的圆周运动线速度的大小 的圆周运动运动特点F向、a向、v均大小不变，方向变化，不变F向、a向、v大小、方向均发生变化，发生变化向心力F向F合由F合沿半径方向的分力提供两种运动具体比较见下表.三、离心运动1本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着_飞出去的倾向2受力特点(如图1所示)(1)当F_时，物体做匀速圆周运动；(2)当F0时，物体沿_飞出； (3)当Fmr2时，物体逐渐向_靠近，做_运动思考：(1)物体做离心运动是因为受到离心力的缘故吗？(2)物体做离心运动时是沿半径方向远离圆心吗？答案(1)物体做离心运动不是物体受到所谓离心力作用，而是物体惯性的表现(2)物体做离心运动时，并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大，沿切线方向飞出核心考点突破考点一圆周运动的运动学分析1对公式vr和ar2的理解(1)由vr知，r一定时，v与成正比；一定时，v与r成正比；v一定时，与r成反比(2)由ar2知，在v一定时，a与r成反比；在一定时，a与r成正比2传动装置的特点(1)同轴传动：固定在一起共轴转动的物体上各点角速度相同；(2)皮带传动：不打滑的摩擦传动和皮带(或齿轮)传动的两轮边缘上各点线速度大小相等考点二圆周运动中的动力学问题分析1向心力的确定(1)确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置(2)分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力，该力就是向心力2向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加向心力3总结解决圆周运动问题的主要步骤(1)审清题意，确定研究对象；(2)分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；(3)分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；4)根据牛顿运动定律及向心力公式列方程；(5)求解、讨论(广东高考)游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到20 m/s2，g取10 m/s2，那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重力的()A1倍 B2倍 C3倍 D4倍题型一传动装置问题【例1】 如图3所示的皮带传动装置中，右边两轮是在一起同轴转动，图中A、B、C三轮的半径关系为RARC2RB，设皮带不打滑，则三轮边缘上的一点线速度之比vAvBvC_，角速度之比ABC_.即学即练1 一个环绕中心线AB以一定的角速度转动，P、Q为环上两点，位置如图4所示，下列说法正确的是 ()AP、Q两点的角速度相等 BP、Q两点的线速度相等 CP、Q两点的角速度之比为1DP、Q两点的线速度之比为1题型二匀速圆周运动中的多解问题的处理方法【例2】如图5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A处沿切线方向的水平槽射入圆筒内，要使小球从B处飞出，小球射入入口A的速度应满足什么条件？在运动过程中，小球对圆筒的压力多大？即学即练2 一个半径为R的纸质圆筒，绕其中心轴匀速转动，角速度为，一颗子弹沿AO方向打进纸筒，如图6所示，从纸筒上的B点穿出，若所对的圆心角为，则子弹的速度为_题型三向心力来源的分析【例3】 如图7所示的圆锥摆中，摆球A在水平面上做匀速圆周运动，关于A的受力情况，下列说法中正确 ()A摆球A受重力、拉力和向心力的作用 B摆球A受拉力和向心力的作用 C摆球A受拉力和重力的作用 D摆球A受重力和向心力的作用即学即练3 如图8所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止，则 ()A物体受到四个力的作用 B物体所受向心力是物体所受的重力提供的C物体所受向心力是物体所受的弹力提供的D物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的题型四圆周运动的一般动力学问题【例4】(2009广东单科)如图9所示，一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心轴OO转动，筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为R和H，筒内壁A点的高度为筒高的一半，内壁上有一质量为m的小物块，求： (1)当筒不转动时，物块静止在筒壁A点受到的摩擦力和支持力的大小；(2)当物块在A点随筒做匀速转动，且其所受到的摩擦力为零时，筒转动的角速度即学即练4 2008年9月25日成功发射了“神舟”七号载入飞船飞船中的宇航员需要在航天之前进行多种训练，其中是离心实验器的原理图可以用此实验研究“过荷”对人体的影响，测定人体的抗荷能力离心试验器转动时，被测者做匀速圆周运动现观察到图中的直线AB(线AB与舱底垂直)与水平杆成30角，则被测者对座位的压力是他所受重力的多少倍？随堂巩固训练1关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是()A由a知，a与r成反比B由a2r知，a与r成正比C由知，与r成反比D由2n知，与转速n成正比2如图11所示，一个内壁光滑的圆锥的轴线垂直于水平面，圆锥固定不动，两个质量相同的球A、B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，则 ()A球A的线速度必大于球B的线速度 B球A的角速度必小于球B的角速度 C球A的运动周期必小于球B的运动周期 D球A对筒壁的压力必大于球B对筒壁的压力3如图12所示，长度为L的细绳，上端固定在天花板O点上，下端拴着质量为m的小球当把细绳拉直时，细绳与竖直线夹角为60，此时小球静止于光滑的水平面上 (1)当球以角速度1 做圆锥摆运动时，细绳的张力FT为多大？水平面受到的压力FN是多大？(2)当球以角速度2 做圆锥摆运动时，细绳的张力FT及水平面受到的压力FN各是多大4如图13所示，水平转盘的中心有一个光滑的竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，物体A到圆心的距离为r，物体A通过轻绳与物体B相连，物体B的质量也为m.若物体A与转盘间的动摩擦因数为，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随转盘转动？第4课 圆周运动规律的应用考点一生活中的圆周运动1.生活中的圆周运动的实例生活中的圆周运动轨迹向心力来源实例火车转弯水平面内圆周内外轨有高度差，由重力和弹力在水平方向的合力提供向心力汽车在弯曲的公路上转弯等汽车过桥竖直平面内圆周由汽车本身重力和桥面支持力的合力提供向心力水流星、绳与小球、绳与杆模型等离心运动定义：做匀速圆周运动的物体，在合力消失或者不足以提供做圆周运动所需的向心力时所做的远离圆心的运动洗衣机的脱水筒、离心分离机等本质：能够提供的向心力不足以满足需求的向心力【高考佐证1】 洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是 A脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好 D靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好考点二竖直面内圆周运动的临界问题分析【高考佐证2】 如图1所示，轻杆的一端有一个小球，另一端有光滑的固定轴O.现给球一初速度，使球和杆一起绕O轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，用F表示球到达最高点时杆对小球的作用力，则F ()A一定是拉力 B一定是推力C一定等于零 D可能是拉力，可能是推力，也可能等于零题型互动探究题型一火车转弯问题【例1】铁路弯道的转弯半径为R，内、外轨的高度差为h，两轨的宽度为L.若要使质量为M的火车安全通过此弯道，火车的限制速度v0为多大？即学即练1火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是 ()A当火车以v的速度通过此弯路时，火车所受重力与轨道面支持力的合力提供向心力B当火车以v的速度通过此弯路时，火车所受重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力C当火车速度大于v时，轮缘挤压外轨D当火车速度小于v时，轮缘挤压外轨题型二汽车过拱桥问题【例2】(原创题)假设一辆质量m2.0 t的小轿车，驶过半径R90 m的一段圆弧形桥面，重力加速度g10 m/s2.求：(1)若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？(2)若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？即学即练2 一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速度至少为 ()A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s题型三“细绳和轻杆类”模型问题【例3】 长L0.5 m质量可忽略的细杆，其一端可绕O点在竖直平面内转动，另一端固定着一个物体A.A的质量为m2 kg，当A通过最高点时，如图所示，求在下列两种情况下杆对小球的力： (1)A在最低点的速率为 m/s；(2)A在最低点的速度为6 m/s.即学即练3 在例3中若把细杆换成细绳，则在(1)、(2)两种情况下小球能通过最高点吗？若能，此时细绳对小球的拉力为多少？题型四水平圆周运动的临界问题【例4】 如图3所示，细绳一端系着质量m10.6 kg的物体A静止在水平面上，另一端通过光滑小孔O吊着质量m20.3 kg的物体B.A与小孔O的距离为0.2 m，且与水平面的最大静摩擦力为2 N为使B保持静止状态，A做匀速圆周运动的角速度应在什么范围？(g取10 m/s2)随堂巩固训练1火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v，当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力；当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力；当速度大于v时，轮缘挤压外轨；当速度小于v时，轮缘挤压外轨则下列说法中正确的是 ()A B C D2如图5所示，质量为m的物块，沿着半径为R的半球形金属壳内壁滑下，半球形金属壳竖直固定放置，开口向上，滑到最低点时速度大小为v，若物体与球壳之间的动摩擦因数为，则物体最低点时，下列说法正确的是 ()A受到的向心力为mgmB受到的摩擦力为mC受到的摩擦力为(mgm)D受到的合力方向斜向左上方第5课时万有引力定律及其应用一、万有引力定律1内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与 成正比，与它们之间 成反比2公式FG，通常取G Nm2/kg2，G是比例系数，叫引力常量3适用条件：公式适用于 间的相互作用当两物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点；均匀的球体可视为质点，r是 间的距离；对一个均匀球体与球外一个质点的万有引力的求解也适用，其中r为球心到_间的距离二、三种宇宙速度宇宙速度数值(km/s)意义第一宇宙速度7.9卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度若7.9 km/sv11.2 km物体绕 运行(环绕速度)第二宇宙速度11.2物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度若11.2 km/svv环绕4人造地球卫星的超重和失重(1)人造地球卫星在发射升空时，有一段加速运动；在返回地面时，有一段减速运动这两个过程中加速度方向均向上，因而都是超重状态(2)人造地球卫星在沿圆轨道运行时，由于万有引力提供向心力，因此处于完全失重状态在这种情况下凡是与重力有关的力学现象都不会发生因此，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能使用同理，与重力有关的实验也将无法进行【特别提醒】(1)卫星绕地球运行的最小周期约为85分钟(2)人造地球卫星绕地球运行时，处于失重状态，并不是不受重力作用，是因为重力完全用来提供卫星做圆周运动的向心力(2010全国)已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍若某行星的平均密度为地球平均密度的一半，它的同步卫星距其表面的高度是其半径的2.5倍，则该行星的自转周期约为 ()A6小时 B12小时 C24小时 D36小时考点三卫星的在轨运行和变轨问题1卫星的轨道(1)赤道轨道：卫星的轨道在赤道平面内如同步卫星就是其中的一种(2)极地轨道：卫星的轨道过南北两极，即在垂直于赤道的平面内如定位卫星系统中的卫星轨道(3)其他轨道：除以上两种轨道外的卫星轨道2卫星的稳定运行与变轨运行分析(1)圆轨道上的稳定运行若卫星所受万有引力等于做匀速圆周运动的向心力，将保持匀速圆周运动，即Gmmr2mr()2(2)变轨运行分析当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引