新课标2023版高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力与航天第4讲

新课标2023版高考物理一轮总复习第四章曲线运动万有引力与航天第4讲曲线运动基本概念与分类万有引力定律及其推导过程航天器轨道问题探讨曲线运动中能量转化问题实验：验证万有引力定律复习策略与备考建议contents目录01曲线运动基本概念与分类曲线运动是物体运动轨迹为曲线的运动。定义特点受力特点速度方向时刻改变，加速度大小和方向可能改变也可能不变。合外力方向与速度方向不在同一直线上。030201曲线运动定义及特点

匀速圆周运动与非匀速圆周运动匀速圆周运动物体沿着圆周运动，且线速度大小处处相等。非匀速圆周运动物体沿着圆周运动，但线速度大小或方向发生变化。向心力和向心加速度匀速圆周运动的物体所受合力指向圆心，称为向心力；向心加速度描述速度方向变化的快慢。抛体运动斜抛运动平抛运动其他曲线运动形式抛体运动及其他曲线运动形式01020304物体以一定的初速度抛出后，在只受重力作用下的运动。初速度与水平方向成一定角度的抛体运动。初速度沿水平方向的抛体运动。如螺旋式曲线运动、波浪式曲线运动等。汽车在水平路面上转弯时，静摩擦力提供向心力，保证汽车顺利转弯。汽车转弯投掷项目中的铅球、标枪等运动轨迹均为曲线，需要通过合理的出手角度和速度来获得理想的运动成绩。投掷运动人造卫星绕地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力，保证卫星不会掉落到地面。卫星绕地球运动过山车在轨道上运行时，其运动轨迹为复杂的曲线，需要通过精确的设计和控制来保证乘客的安全和舒适感。过山车运动实际应用与案例分析02万有引力定律及其推导过程万有引力定律内容表述任何两个物体之间都存在引力，且这个引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。公式表示为：F=G(m1m2/r²)，其中F为两物体之间的引力，m1和m2分别为两物体的质量，r为两物体之间的距离，G为万有引力常数。根据开普勒第三定律和牛顿第三定律进行推导。通过假设两物体之间的引力与它们质量的乘积成正比、与它们距离的平方成反比，再结合牛顿第二定律，可以推导出万有引力定律的数学表达式。公式推导与数学表达形式此外，万有引力定律只适用于弱引力场中的情况，对于强引力场（如黑洞附近），需要使用广义相对论进行描述。万有引力定律适用于任何两个物体之间的引力计算，无论这两个物体是点质量还是具有一定形状的物体。在应用万有引力定律时，需要注意物体之间的距离r应取两物体质心之间的距离，且当两物体之间的距离远大于物体本身的大小时，可将物体视为质点进行处理。适用范围及注意事项万有引力定律的实验验证主要包括卡文迪许扭秤实验和月球激光测距实验等。这些实验都证明了万有引力定律的正确性。万有引力定律的提出具有重要的历史背景。在牛顿之前，开普勒等人已经发现了行星运动的三大定律，但无法解释其原因。牛顿在深入研究后提出了万有引力定律，成功解释了行星运动的原因，并为后来的天文学和宇宙学研究奠定了基础。实验验证和历史背景介绍03航天器轨道问题探讨地球同步卫星轨道为圆形，且位于地球赤道平面上方。卫星运行周期与地球自转周期相同，即24小时，因此卫星相对于地球表面是静止的。同步卫星距离地球的高度固定，约为36000km，速度大小和方向也固定。地球同步卫星轨道特点分析行星绕太阳运动遵循开普勒三定律，即轨道定律、面积定律和周期定律。不同行星的轨道半长轴、偏心率、周期等参数各不相同，反映了太阳系行星运动的多样性。行星轨道形状为椭圆，太阳位于其中一个焦点上。太阳系行星轨道运动规律总结航天器变轨是指航天器从一种轨道转移到另一种轨道的过程。变轨过程中，航天器需要进行加速或减速，以改变其速度大小和方向，从而实现轨道转移。常见的变轨方式包括霍曼转移轨道、双椭圆转移轨道等，这些轨道的设计需要考虑航天器的能源消耗、转移时间等因素。航天器变轨过程剖析

实际应用：火箭发射和空间站建设火箭发射是航天器进入轨道的重要步骤，需要考虑发射时间、发射角度、推力大小等因素。空间站建设需要考虑轨道选择、模块对接、人员轮换等问题，其中轨道选择需要确保空间站能够长期稳定运行且易于访问。在火箭发射和空间站建设过程中，航天器轨道问题的探讨具有重要的指导意义，有助于提高任务的可靠性和经济性。04曲线运动中能量转化问题动能是物体由于运动而具有的能量，与质量和速度平方成正比；势能是物体由于位置或形态而具有的能量，如重力势能和弹性势能等。动能与势能定义及关系在曲线运动中，物体的速度和高度可能同时发生变化，导致动能和势能之间相互转化。例如，在竖直平面内的圆周运动中，物体在上升过程中动能减小、势能增加，下降过程中动能增加、势能减小。曲线运动中动能与势能转化动能、势能相互转化原理阐述能量守恒定律表述能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。曲线运动中的能量守恒在曲线运动中，虽然动能和势能可能发生变化，但它们的总和（即机械能）保持不变。这一原理可应用于解决各种曲线运动问题，如抛体运动、圆周运动等。能量守恒定律在曲线运动中应用在曲线运动中，摩擦力可能对物体做功，导致机械能减少。摩擦力做功的大小与路径有关，与初末位置无关。摩擦力做功特点计算摩擦力做功时，需要确定摩擦力的方向和物体的位移方向，然后应用功的计算公式进行计算。在曲线运动中，由于物体的位移方向不断变化，因此需要分段计算摩擦力做功。摩擦力做功的计算方法摩擦力做功问题探讨例题1解析一道涉及动能和势能相互转化的曲线运动问题，展示如何应用能量守恒定律解决问题。例题2解析一道涉及摩擦力做功的曲线运动问题，展示如何计算摩擦力做功并应用能量守恒定律解决问题。答题技巧在解决曲线运动中的能量转化问题时，首先要明确物体的运动过程和受力情况；其次要熟练掌握动能、势能和机械能的概念及计算方法；最后要善于应用能量守恒定律和摩擦力做功的特点解决问题。典型例题解析与答题技巧分享05实验：验证万有引力定律实验目的和原理介绍实验目的通过测量物体间的引力，验证万有引力定律的正确性，并求出万有引力常量。实验原理根据万有引力定律，两物体间的引力与它们质量的乘积成正比，与它们距离的平方成反比。通过精确测量物体间的引力和距离，可以验证这一关系并求出万有引力常量。实验器材：扭秤、砝码、光杠杆、平面镜、米尺、游标卡尺、微小量测量装置等。实验器材准备及操作步骤指导操作步骤1.安装和调整扭秤，使其处于水平状态并固定好。2.在扭秤的两端挂上砝码，调整它们的位置使扭秤平衡。实验器材准备及操作步骤指导3.将光杠杆放置在扭秤附近，并调整平面镜的角度，使光线能够通过平面镜反射到微小量测量装置上。5.根据振动周期和扭秤的常数计算出物体间的引力。4.轻轻扰动扭秤的一端，观察并记录扭秤的振动周期。6.重复实验多次，取平均值以减小误差。实验器材准备及操作步骤指导数据处理方法和误差分析技巧采用逐差法处理数据，通过多次测量求平均值来减小误差。同时，利用已知的物理公式和实验数据计算出万有引力常量的值。数据处理方法分析实验过程中可能产生的误差来源，如扭秤的灵敏度、光杠杆的精度、测量距离的准确度等。针对这些误差来源采取相应的措施来减小误差，如提高测量精度、改进实验方法等。误差分析技巧VS可以考虑采用更精确的测量仪器和方法来减小误差，如使用激光干涉仪来测量距离、使用更高精度的砝码和扭秤等。同时，可以优化实验步骤和操作过程，提高实验的重复性和稳定性。提高精度通过对实验数据的详细分析和处理，可以发现并修正可能存在的误差。此外，可以采用多次测量求平均值、改进数据处理方法等方式来提高实验结果的精度和可靠性。改进实验方案拓展思考：改进实验方案提高精度06复习策略与备考建议系统回顾曲线运动、万有引力与航天的基本概念、定律和公式，形成完整的知识网络。知识点梳理针对常考的抛体运动、圆周运动、天体运动等重点难点进行专题突破，强化理解和应用能力。重点难点突破知识点梳理和重点难点突破总结历年高考中曲线运动、万有引力与航天的常见题型，如选择题、计算题、实验题等。针对不同题型，归纳总结出有效的解题方法和技巧，提高解题效率和准确性。典型题型归纳和解题方法总结解题方法总结典型题型归纳进行大量的模拟试题演练，熟悉考试形式和难度，提高应试能力。注重培养答题规范，如书