2020高中高考【物理】2020年2月1日高三物理力与曲线运动

1、第 2 课时力与曲线运动相关知识链接1.曲线运动的条件当物体所受合外力的方向跟它的速度方向不共线时，物体做曲线运动. 合运动与分运动具有等时性和等效性，各分运动具有独立性. 2.平抛运动(1)规律：vx=v0, vy=gt, x=vt ，y=就. 高考命题轨迹高考命题点命题轨迹情境图2018 1 卷 18 曲线运动和运动的合成与分解2019 2 卷 19 2015 1 卷 18 平抛运动基本规律的应用2017 1 卷 15 2016 2 卷 16 圆周运动的分析16(2)16 题17(2)14 题18(1)18 题19(2)19 题15(1)18 题2017 2 卷 14 2015 1 卷 2

2、1 2016 万有引力定律的理解和应用2017 2018 2019 1卷 17,3 卷14 2 卷 19,3 卷14 1 卷 20, 2 卷 16,3 卷15 2 卷 14,3 卷15 海王星 一 ￥p;-_? - 1- 港阳 i? - _ j 1n17(2)19 题(2)推论：做平抛(或类平抛 )运动的物体任意时刻速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点；设在任意时刻瞬时速度与水平方向的夹角为仇位移与水平方向的夹角为9，则有 tan 0=2tan饥3.竖直面内圆周运动的两种临界问题(1)绳模型：物体能通过最高点的条件是后廁.(2)杆模型：物体能通过最高点的条件是v0.4.万有引力定律的规律

3、和应用(1)在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供. 基本关系式为gmm=mv ；=m/2r=m(2n)2r=m(2n/)2r.在天体表面，忽略自转的情况下有dmm=mg.(2)卫星的绕行速度v、角速度少、周期t与轨道半径r的关系由gmm=m，得v=、，则r越大，v越小 . r2r r - 由gmm=mm2r ，得则r越大，勿越小 . 由gmm=m4n2r, 得t=，则r越大，t越大 . (3)卫星变轨由低轨变高轨，需加速，稳定在高轨道上时速度比在低轨道小；由高轨变低轨，需减速，稳定在低轨道上时速度比在高轨道大. (4)宇宙速度第一宇宙速度：

4、, mv12gmm，z由mg=f=h2得: 第一宇宙速度是人造地球卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度. 第二宇宙速度：v2=11.2 km/s ，是使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. 第三宇宙速度：v3=16.7 km/s , 是使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度. 规律方法提炼1 . 竖直面内的圆周运动竖直面内圆周运动的最高点和最低点的速度关系通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛顿第二定律进行动力学分析. 2.平抛运动v11= 顿=79 km/s.(1)若已知平抛运动的末速度，一般分解末速度; (2)若已知平抛运动的位移，一般分解位移. 对于平抛或类平抛运动与圆周运动

5、组合的问题，应用“合成与分解的思想”，分析这两种运动转折点的速度是解题的关键. 3.天体运动(1)分析天体运动类问题的一条主线就是f万=卩向，抓住黄金代换公式gm=gr2.(2)确定天体表面重力加速度的方法有：测重力法、单摆法、平抛(或竖直上抛 )物体法、近地卫星环绕法 .高考题型线运神运9的合座与公e- 题型：选择题：5年2考 - 1.曲线运动的理解(1)曲线运动是变速运动，速度方向沿切线方向；(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速度方向与合力方向之间，合力的方向指向曲线的“凹”侧. 2.曲线运动的分析(1)物体的实际运动是合运动，明确是在哪两个方向上的分运动的合成. (

6、2)根据合外力与合初速度的方向关系判断合运动的性质. (3)运动的合成与分解就是速度、位移、加速度等的合成与分解，遵守平行四边形定则. 【例 1】( 多选 )(2019- 全国卷 11-19) 如图 1(a), 在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离. 某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v表示他在竖直方向的速度，其v-t图象如图 (b)所示，t1和t2是他落在倾斜雪道上的时刻.则()图 1 a.第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小b.第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大c.第二次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速

7、度比第一次的大d.竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大【拓展训练1】(2019-福建厦门市第一次质量检查)在演示“做曲线运动的条件”的实验中，有一个在水平桌面上向右做直线运动的小铁球，第一次在其速度方向上放置条形磁铁，第二次在其速度方向上的一侧放置条形磁铁，如图2 所示，虚线表示小铁球的运动轨迹. 观察实验现象，以下叙述正确的是（）/ 1 / 图 2 a.第一次实验中，小铁球的运动是匀变速直线运动b.第二次实验中，小铁球的运动类似平抛运动，其轨迹是一条抛物线c.该实验说明做曲线运动物体的速度方向沿轨迹的切线方向d.该实验说明物体做曲线运动的条件是物体受到的合外力

8、的方向与速度方向不在同一直线上【拓展训练2】（2019-陕西宝鸡市高考模拟检测（二）如图3 所示的机械装置可以将圆周运动转化为直线上的往复运动. 连杆ab 、ob可绕图中a、b、o三处的转轴转动，连杆ob在竖直面内的圆周运动可通过连杆ab使滑块在水平横杆上左右滑动. 已知ob杆长为z, 绕o点沿逆时针方向做匀速转动的角速度为3, 夹角为p时，滑块的水平速度大小为（a图 3 /lsin ”3lcos ”/leos ”3lsin ”a,: b, : c. d. sin asin acos acos a _ 题型2平抛运动基本规律的应用- 题型：选择题：5年2考 - 1.基本思路处理平抛（或类平抛）

9、运动时，一般将运动沿初速度方向和垂直于初速度方向进行分解，先按分运动规律列式，再用运动的合成求合运动. 2.两个突破口（1）对于在斜面上平抛又落到斜面上的问题，其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值. （2）若平抛运动的物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值. 【例 2】（2019-湖南永州市第二次模拟）如图4 所示，在斜面顶端a处以速度喝水平抛出一小球，经过时间ta恰好落在斜面底端c处 . 今在c点正上方与a等高的b处以速度v水平抛出另一小球 ，经过时间tb恰好落在斜面的三等分点d处. 若不计空气阻力，下列关系式正确的是（）当连杆ab与水

10、平方向夹角为a，ab杆与ob杆的图 4 a.ta=%tbb. ta=3tb八 0 - 3 c. roa= vbd. va = b 【拓展训练31 （2019-湖南娄底市下学期质量检测）羽毛球运动员林丹曾在某综艺节目中表演羽毛球定点击鼓，如图5 是他表演时的羽毛球场地示意图. 图中甲、乙两鼓等高，丙、丁两鼓较低但也等高，若林丹各次发球时羽毛球飞出位置不变且均做平抛运动，则（）a.击中甲、乙的两球初速度v甲=v乙b.击中甲、乙的两球运动时间可能不同c.假设某次发球能够击中甲鼓，用相同大小的速度发球可能击中丁鼓d.击中四鼓的羽毛球中，击中丙鼓的初速度最大【拓展训练4（ 2019-福建泉州市第一次质量

11、检查）某游戏装置如图6 所示，安装在竖直轨道ab上的弹射器可上下移动，能水平射出速度大小可调节的小弹丸. 圆心为o的圆弧槽bcd 上开有小孔p ，弹丸落到小孔时，速度只有沿op方向才能通过小孔，游戏过关，则弹射器在轨道上（）图 6 a.位于b点时，只要弹丸射出速度合适就能过关b.只要高于b点，弹丸射出速度合适都能过关c.只有一个位置，且弹丸以某一速度射出才能过关d.有两个位置，只要弹丸射出速度合适都能过关高考题型3圆周运动的分析- 題型，选择题：5年2考 - 1. 基本思路（1）要进行受力分析，明确向心力的来源，确定圆心以及半径. v24n2 （2）列出正确的动力学方程f=m ；=mrrn2=

12、mmv=m.2 . 技巧方法（1）竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度通常利用动能定理来建立联系，然后结合牛 顿第二定律进行动力学分析. （2）解临界问题关键是确定临界状态，找准受力的临界条件，结合牛顿第二定律分析. 【例 3】（多选 ）（ 2019?安徽合肥市第二次质检）如图7所示为运动员在水平道路上转弯的情景, 转弯轨迹可看成一段半径为r的圆弧，运动员始终与自行车在同一平面内. 转弯时，只有当地面对车的作用力通过车（包括人）的重心时，车才不会倾倒. 设自行车和人的总质量为m ，轮胎与路面间的动摩擦因数为卩，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.下列说法正确的是（）图 7 a.车受

13、到地面的支持力方向与车所在平面平行b.转弯时车不发生侧滑的最大速度为也球c.转弯时车与地面间的静摩擦力一定为卩 mgd.转弯速度越大，车所在平面与地面的夹角越小【拓展训练5】（2019? 山东济南市上学期期末）如图8 所示为固定在水平地面上的圆弧形容器，容器两端a、c在同一高度上，b为容器的最低点，圆弧上e 、f两点也处在同一高度，容器的ab段粗糙，bc段光滑 . 一个可以看成质点的小球，从容器内的a点由静止释放后沿容器内壁运动到f以上、c点以下的h点（图中未画出）的过程中，则（）图 8 a.小球运动到h点时加速度为零b.小球运动到&点时的向心加速度与运动到f点时大小相等c.小球运动到

14、&点时的切向加速度与运动到f点时大小相等【拓展训练6】(2019-辽宁大连市第二次模拟)游乐场有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图 9 所示 . 已知模型飞机质量为m ，固定在长为l的旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为9, 当模型飞机以角速度勿绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是(不计空气阻力，重力加速度为g)()图 9 a.模型飞机受到重力、旋臂的作用力和向心力b.旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直c.旋臂对模型飞机作用力大小为m/g2+?4l2sin20d.若夹角9增大，则旋臂对模型飞机的作用力减小 _ 高考题型4万有引力定律的理解和应用- 题型：选择题：5年

15、5考 - 类型 1 万有引力定律的应用1.天体质量和密度的求解(1)利用天体表面的重力加速度g和天体半径r.由于gmm=mg ，故天体质量m=gr- ，天体密度=草=翁成 . 护3兀(2)利用卫星绕天体做匀速圆周运动的周期t和轨道半径r由万有引力提供向心力，即6?=所*(，得出中心天体质量=芸?；若已知天体半径r, 则天体的平均密度=斋3.护32.变轨问题(1)点火加速，v突然增大，gmmm，卫星将做近心运动.图 11 （3）同一卫星在不同圆轨道上运行时机械能不同，轨道半径越大，机械能越大. （4）卫星经过不同轨道相交的同一点时加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度. 【例 4】（2019-

16、陕西榆林市第三次测试）2019 年 3 月 10 日我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将“中星6c”卫星发射升空，卫星进入预定轨道，它是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星，假设该卫星在距地面高度为h的同步轨道做圆周运动. 已知地球的半径为人，地球表面的重力加速度为g, 万有引力常量为g.下列说法正确的是（）a.同步卫星运动的周期为2 成b.同步卫星运行的线速度为wg（r+h）c.同步轨道处的重力加速度为（岳）2gr+hd.地球的平均密度为爲涤【拓展训练刃（2019-山东泰安市第二轮复习质量检测）2019 年 1 月 3 日，嫦娥四号月球探测器成功软着陆在月球背面，成为人类历史

17、上第一个在月球背面成功实施软着陆的人类探测器. 如图10 所示，已关闭动力的探月卫星在月球引力作用下沿椭圆轨道（图中只画了一部分）向月球靠近，并在b处变轨进入半径为八周期为t的环月圆轨道运行. 已知引力常量为g ，下列说法正确的是（）图 10 a.图中探月卫星飞向b处的过程中速度越来越小b.图中探月卫星飞向b处的过程中加速度越来越小c.由题中条件可以计算出探月卫星受到月球的引力大小d.由题中条件可以计算出月球的质量【拓展训练8（2019-安徽 a10 联盟开年考）宇宙中，两颗靠得比较近的恒星，只受到彼此的万有引力作用，分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动，称为双星系统. 由 恒星a

18、与恒星b组成的双星系统绕其连线上的o点做匀速圆周运动，如图11 所示 . 已知它们的运行周期为t, 恒星a的质量为m ，恒星b的质量为3m, 引力常量为g, 则下列判断正确的是（）恒星a与恒星b的轨道半径之比为/3 : 1【例 5】（ 2019-山西临汾市二轮复习模拟）质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力 势能可表示为姊=一普，其中g为引力常量，m为地球质量 . 该卫星原来在半径为r1的 轨道上绕地球做匀速圆周运动，由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其做圆周运动的半径变为r2, 此过程中因摩擦而产生的热量为（）a.gmm （ - 一!）b. gmm （-1：）r2 r1 r

19、1 r2gmm 1 1 gmm 1 1 r?）d.f 一 瓦）【拓展训练9（2019-福建宁德市5 月质检） 2019 年 4 月 10 日 21 时，人类首张黑洞照片在全球六地的视界面望远镜发布会上同步发布. 该黑洞半径为r, 质量m和半径r的关系满足：m c2券=為（其中c为光速g为引力常量）. 若天文学家观测到距黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动，则（）a . 该黑洞质量为爲b.该黑洞质量为专? c.该黑洞的半径为餐d.该黑洞的半径为纂类型 2 应用万有引力定律解决“新情景 ”问题解题的关键是把实际问题模型化，即建立天体的环绕运动模型，然后利用天体运动的有关规律分析和解决问题 . 【例 6】（2019?重庆市第三次调研抽测）2018 年 2 月 6日，“猎鹰”重型火箭将一辆特斯拉跑车发射到太空 . 假设其轨道示意图如图12 中椭圆 ii 所示，其中a.c分别是近日点和远日点，图中 i、iii 轨道分别为地球和火星绕太阳运动的圆轨道，b点为轨道ii 、iii 的交点，