曲线运动万有引力定律.ppt

1、第四部分 曲线运动 万有引力定律,专题一运动的合成与分解,专题二抛体运动,专题三圆周运动,专题四万有引力定律及其应用,专题一运动的合成与分解,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 本专题复习过程中，要知道曲线运动是一种变速运动，知道曲线运动必受到与运动方向不在同一直线上的力的作用，必有加速度. 要理解物体做曲线运动的条件，知道速度的方向、加速度的方向和合外力的作用效果. 会进行运动合成与分解，掌握两种典型的模型，即小船过河和绳拉物体运动模型，知道速度分解的依据. （二）过程与方法 本专题的特点是曲线运动的研究方法运动的合成与分解，运用这一方法解决平抛运动问题在高考中有较多的体现。突破此类试题的

2、关键在于深刻理解运动的合成与分解的分析方法.,小宇在学习运动的合成与分解后，对于两个分运动与合运动的关系及物体是否做曲线运动提出了下列观点，你认为小宇的说法正确的是( ) A.合运动的速度一定大于两个分运动的速度 B.合运动方向就是物体的实际运动方向 C.若两个匀变速运动合加速度方向与合速度方向相同，则物体做直线运动 D.两个匀变速运动的合运动一定是曲线运动,【思路剖析】根据平行四边形法则对速度进行合成分析.,解析:速度是矢量，由平行四边形定则可知，合速度可大于分速度，也可小于分速度，但不知分速度的方向，就无法确定合速度的大小和方向.则A错误，B正确；若合加速度方向与速度方向共线，则物体做直线

3、运动，则C正确；D错误.,【答案】BC,【思维拓展】物体实际运动（合运动）的位移、速度、加速度就是它的合位移、合速度、合加速度，而分运动的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.以求两个分速度的合速度为例，当两个分速度v1和v2相互垂直时，其合运动为由两个分运动为邻边所组成的矩形的对角线，如右图所示，其合速度的大小和方向分别为：v = ,tan= ，其中为合速度v与分速度v1的夹角.若两个分速度v1和v2相互成某一角度时，其合运动为由两个分运动为邻边所组成的平行四边形的对角线的大小和方向， 如下图所示.则tan= ,为v1、v2之间的夹角.,在四川汶川地震中，由于山体的崩塌形成许多

4、堰塞湖，由于堰塞湖湖底情况复杂，解放军只能用小木船渡河抢救被困的群众.设某段宽200m的河水向堰塞湖注水，水流动速度v1=2m/s，船在静水中的速度为v2=4m/s，解放军战士现使用小木船渡河. （1）如果要求船到对岸的航程最短（您注意这个条 件了吗？），则船头应指向什么方向？最短航程是多长？ （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？,【思路剖析】 小船同时参与两个分运动，因分运动之间具有等时性、独立性，若要船航程最短，则合速度方向与河岸垂直.小船过河所用时间与水流速无关，若要小船用最短时间过河，则v2垂直于河岸.,【答案】（1）船头指向上游且与河

5、岸成60角，最短航程为200m，时间为57.7m. (2)船头垂直河岸时所用的最短时间为50s，航程为224m.,【思维拓展】在运动合成分解中，可以把运动合成与分解的关系类比于前面学过的合力与分力的关系，另外准确作图有利于解题.关于小船过河问题是指一个类型题，如人在车上运动，切割玻璃，雨滴通过运动的车窗等，与该题解法 类似.,小强同学通过定滑轮、小车、细绳中间有孔能在杆上自由滑动的重物组成如下图所示的实验装置，重物M沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车m沿斜面升高. （1）当他通过传感器测得滑轮右侧绳与竖直方向夹角为时重物下滑的速度为v，此时小车的速度是多少？ （2）若重物匀速下落时，小车的动能如何

6、变化？,【思路剖析】 要注意物体竖直下滑的速度是合速度.,解析:（1）物体M下滑的速度v为合速度，被M带动的绳参与了两种运动，一是沿绳的速度v1（径向），二是沿绳摆动方向垂直于v1的速度v2，以v1和v2为邻边做平行四边形，v为对角线，v1与v的夹角为，如上图所示，则v1=vcos=v （2）重物匀速下降过程中，拉重物的细绳与竖直方向的夹角不断变小，则cos值不断增大，则小车的速度v也不断增大，其动能也增大.,【答案】（1）v=vcos；（2）增大.,【思维拓展】对于绳的速度分解是解题过程中同学们经常出现错误的地方，在进行运动的合成与分解时一定要与力的合成与分解区分开来，速度是按运动的实际效果

7、进行分解，每个分速度都有实际的物理意义.,专题二抛体运动,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 平抛运动是历年高考命题的热点，在选择题和计算题中都可能出现，而在计算题中往往同机械能守恒定律、动量守恒定律、带电粒子在电场中的运动等相结合.平抛运动的规律及其研究方法与在生产、生活、科技联系的命题将成为一种命题趋势. （二）过程与方法 在复习本专题知识时要重点掌握平抛运动规律、计算方法；能用平抛运动规律分析类平抛运动.应侧重曲线运动的分析方法，平抛运动的规律以及其基础 应用. 有关平抛运动的试题有时题目给的已知条件较少，同学们要善于从生活经验中寻找已知条件进行求解相关的问题.,【思路剖析】 注意平抛

8、物体的速度随时间变化的规律的应用,在高处以初速度v0水平抛出一石子，当它的速度由水平方向变化为与水平成角的过程中，石子水平方向的位移是（ ）,【答案】C,【思路拓展】根据速度或位移与水平方向的夹角求平抛运动物体的各物理量是近年高考中常见的题型，此种类型题的特点是给的条件少，可以求的物理量很多.解决此类问题的关键是通过位移与水平方向夹角关系或速度与水平方向关系求出做平抛运动物体运动的时间，然后再根据题意求出各未知的物理量.另外，对于类平抛问题我们也要重视，请关注与例3类似的相关问题.,小宇同学从某一高度平抛一物体并用一固定的摄像机摄下物体做平抛运动的过程，她发现当抛出2s后它的速度方向与水平方向

9、成45角速度方向与水平面成60角，由于不知摄像机中画面与实际物体之间的比例，请你帮小宇同学求出下列问题： （1）物体抛出时的速度； （2）物体落地时的速度； （3）物体抛出点距地面的高度；（4）物体的水平射程.（g取10m/s2）,【思路剖析】 做平抛运动的物体，在落地前的最后时刻内水平速度不变，竖直速度的变化可以由几何关系式求出.,【答案】（1）20m/s；（2）40m/s；（3）60m；（4）40 m,【思维拓展】平抛运动是近年高考命题的热点，其命题形式多样，考查的知识点比较全面，特别是对一些实际生活中提取信息的命题，如上海近年多次出现由滑雪引起的平抛运动，此类命题的关键是如何提取正确的信

10、息，然后进行求解.,光滑水平面上，一个质量为2kg的物体从静止开始运动，在前5s受到一个沿正东方向大小为4N的水平恒力作用；从第5s末开始改为正北方向大小为2N的水平恒力作用了10s求物体在15s内的位移和15s末的速度大小及方向.,【思路剖析】 要注意类平抛运动的条件：受恒力作用与初速度方向垂直；（2）确定两个分运动的速度方向和位移方向，分别列式来解.,【思维拓展】处理类平抛运动时应注意在受力方向上做匀加速运动 ，在垂直于力的方向上是做匀速直线运动.类平抛运动 在电场中经常会涉及，也是近年命题的热点，同学们应注意相关综合命题的训练.,【答案】135m；21.8；10 m/s;45,专题三圆周

11、运动,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 圆周运动作为一种特殊的曲线运动，在高中物理中处于较重要的地位，是研究各种曲线运动的基础，圆周运动与万有引力定律相结合的应用、带电粒子在磁场中的运动、机械能守恒和转化等知识有着密切的关系，本单元内容是高中物理必备的基础知识. 从近年高考命题的发展趋势看，涉及到圆周运动的命题有可能出现的情况：考查有关圆周运动基本概念和基础知识的命题；在有关生活实践方面探究性问题；圆周运动同万有引力、平抛运动、机械能守恒和转化相结合的命题；圆周运动同电磁学相结合的命题.,（二）过程与方法 在复习本专题内容时要注意的是:向心力是按效果命名的力.分析做圆周运动的质点受力情况时

12、，切不可以在物体相互作用力（重力、弹力、摩擦力）外再添一个向心力；要对竖直面内圆周运动的临界问题，同时又往往与机械能守恒结合在一起的命题引起重视；有关圆周运动最高点的各种情况下的各物理量的临界值的分析和计算应作为复习中的重点突破内容，极值分析法、数学分析法是分析和处理物理问题的基本方法，也是考生学习中的难点和薄弱环节.,如右图所示为一皮带传动装置，右轮的半径 为r，a是它边缘上的一点，左侧大轮的半径为4r，小 轮的半径为2r，c点和d点分别位于小轮和大轮边缘上 （你注意了吗？），b点在小轮距中心距离为r处， 若在传动过程中，皮带不打滑（这是关键），则( ) A. a点和b点线速度的大小相等 B

13、. a点和b点角速度的大小相等 C. a点和c点线速度的大小相等 D. c点和d点角速度的大小相等,【思路剖析】 寻找速度、角速度和半径之间的关系，注意题中相同的物理量与不同的物理量.,【思维拓展】对于匀速圆周运动同学们一定要熟练掌握哪些物理量变化，哪些量不变，然后进行解答.,【答案】D,如右图所示，直径为d的圆形纸筒以角速度绕轴心 O匀速转动，一子弹沿直径射入圆筒.若圆筒旋转不到半周时， 子弹在圆筒a、b上先后留下两个弹孔，且aOb=，则子弹 的速度为 .,【思路剖析】 弄清两弹孔相对位置间的关系，同时要注意解法.,【答案】,【思维拓展】在解决圆周运动问题时要注意多解的可能性，如本题不加“圆

14、筒旋转不到半周”这个条件则转过的角度应是2n+-，时间t和速度分别变为 t= (n=0,1,2,3).,如右图所示，半径为R的圆板做匀速转动，当半径 OB转到某一方向时，在圆中心正上方高h以平行于OB的方 向水平抛出一球（你注意这个条件了吗？），要使小球与 圆板只碰撞一次，且落点为B，求： （1）小球的初速度的大小；（2）圆板转动的角速度.,【思路剖析】 注意平抛运动规律的应用，此题是平抛运动与圆周运动相结合的题目.,【思维拓展】本题是匀速圆周运动和平抛运动相结合的题目，时间是联系两个运动的桥梁，匀速圆周运动的周期性是正确解此题的关键，也是解圆周运动问题时必须思考的问题.,【答案】,【思路剖析

15、】 应用向心加速度大小的表达式，速度、角速度、半径之间的关系式进行分析，同时注意比例关系的辨别.,关于质点的匀速圆周运动，下列说法正确的是( ) A.由a= 可知，a与r成反比 B.由a=2r可知，a与r成反比 C.由v=r可知，与r成反比 D.由=2n可知，与n成正比,解析:物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关，但向心加速度与半径的关系要在一定前提条件下才能给出.当线速度一定时，向心加速度与半径成反比，当角速度一定时，向心加速度与半径成正比.线速度、角速度与半径的关系也可以采用同样的办法.故A、B、C错，D对.,【答案】D,【思维拓展】要正确理解向心加速度大小同半径

16、的关系： 1.当匀速圆周运动的半径一定时，向心加速度大小与角速度的平方成正比，也与线速度的平方成正比. 2.当角速度一定时，向心加速度与半径成正比. 3.当线速度一定时，向心加速度与半径成反比. 4.当半径一定时，向心加速度随频率的增加或周期的减少而增大. 5.匀速圆周运动是一种特殊的圆周运动，只有在匀速圆周运动中加速度的方向才指向圆心. 6.匀速圆周运动是向心加速度大小不变，方向时刻在改变的变加速运动.,【思路剖析】 先作出火车的受力分析示意图，求出向心力，再由圆周运动向心力与其他物理的关系式进行求解.,一段铁路转弯处，内外轨高度差为h =10cm，（这是关键）弯道半径为 r =625m，轨

17、距l=1435mm，求这段弯道的设计速度v0是多大.讨论当火车速度大于或小于v0时内外轨的侧压力（g取10m/s2）.,【答案】75km/h 讨论：略,【思维拓展】对于由重力和弹力的合力提供向心力的类型题，首先要确定物体做圆周运动的运动轨迹平面，确定出向心力的方向，明确此方向的合力，列方程求解.,【思路剖析】 选定研究对象，对其进行受力分析，找出做圆周运动所需向心力的来源根据牛顿运动定律列方程求解.,小明为了研究物体在竖直面内做圆周运动的情况，站在力的传感器上让一轻绳拴一小球在竖直平面内做圆周运动，设小明的质量为M，轻绳长为l，绳的另一端系着质量为m的小球，现让小球在竖直平面内做匀速圆周运动，

18、当球能过最高点时速率为v则此时人对地面的压力是多少？,图1 图2,【思维拓展】本题类似于一个圆周运动的实例:杂技项目“水流星”.经过最高点时向心力来源.解题关键是分析小球.,专题四万有引力定律及其应用,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 了解开普勒定律对行星运动的描述，掌握万有引力定律的内容、公式和适用范围.能熟练解析万有引力定律在天文学上的应用问题，知道三个宇宙速度的含义、会推导第一宇宙速度，能灵活运用牛顿第二定律和万有引力定律解析有关人造卫星的运动或行星的运动问题.理解人造卫星原理及其运行规律，特别要掌握用万有引力定律、牛顿第二定律及匀速圆周运动规律来分析有关人造卫星问题.（二）过程与方

19、法 在本单元复习过程中要注意对发散思维和综合思维能力的培养，学会从现实生活和科普资料中提取有效信息，能用相关知识解决各种问题，特别是对于信息,题的处理是本单元学习过程中必须掌握的重要方法，这是在新课改理念下高考命题的发展方向.随着科技发展，人造卫星、宇宙飞船不断升空，为改变人类的生活，促进社会发展起了很大作用，这也使天体运动成为社会关注的焦点，也成为高考的热点.,地球同步卫星在现代民用和国防建设中有着重要的作用，同步卫星都建立在地球赤道上空的同一轨道上高度为h=3.6104km处，神舟七号在距地面为341km的高度绕地轨道飞行时，翟志刚成功地完成了出舱活动，已知地球半径为R=6.4103km，

20、试求神舟七号此时的绕地飞行周期.,【思路剖析】 明确半径轴，应用开普通勒第三定律来解.,【答案】0.73h,【思维拓展】根据开普勒定律，所有行星运行轨道都是在以太阳为焦点的椭圆轨道上，但在某些题目的运算中，我们可以近似的认为这些天体运行轨道看作圆.这是一个突出主要因素，忽略次要因素的理想方法.理想方法是物理学习中常用的一种方法.本题另一个特点就是有些隐含信息如同步卫星的周期为24h，这是从生活实践中提取信息的命题，高考此类命题将增多.,两个大小相同半径为r的实心小铁紧靠在一起，它们之间的万有引力为F；若两个半径增大为2r的实心大铁球紧靠在一起，则他们之间的万有引力是多少？,【思路剖析】 本题是万有引力定律的解题应用，应注意万有引力和r的关系，注意两个小球的质量的求解.,【答案】16 F,【思维拓展