浙江省桐廬分水高級中學高三物理 曲線運動與萬有引力復習教案.doc

曲線運動與萬有引力 知識點一曲線運動 1物體運動軌跡是曲線2曲線運動中速度的方向是時刻改變的，質(zhì)點在某一點（或某一時刻）的速度方向是曲線上該點的切線方向。3做曲線運動的物體，速度方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動，但變速運動不一定是曲線運動。4從運動學角度說，物體的加速度方向跟速度方向不在一條直線上，物體就做曲線運動；從動力學角度來說，如果物體所受合外力的方向跟物體的速度方向不在一條直線上時，物體就做曲線運動。具體分類如下： （1）f=0：靜止或勻速運動； （2）f0：變速運動； （3）f為恒量時：勻變速運動； （4）f為變量時：非勻變速運動； （5）f和v0的方向在同一直線時：直線運動； （6）f和v0的方向不在同一直線時：曲線運動。5. 軌跡與合外力方向的判斷 物體所受合外力的方向跟速度方向不共線，且方向指向曲線“凹側”。 例、下列說法正確的是：（ ） a曲線運動的速度大小可以不變，但速度方向一定改變 b曲線運動的速度方向可以不變，但速度大小一定改變 c曲線運動的物體的速度方向不是物體的運動方向 d曲線運動的物體在某點的速度方向即為該點的切線方向 答案：ad 解析：在曲線運動中，物體在任何一點的速度方向，就是通過這一點的曲線的切線方向，所以曲線運動的速度方向一定變化。但曲線運動的速度大小可以不變，也可以變化。曲線運動的物體的速度方向就是物體的運動方向。知識點二運動的合成與分解1分運動與合運動是一種等效替代關系，運動的合成與分解是研究曲線運動的一種基本方法2合運動的性質(zhì)和軌跡：由合初速度和合加速度共同決定。3速度分解的一個基本原則就是按實際效果來進行分解。確定合運動的速度方向（這里有一個簡單的原則：物體的實際運動方向就是合速度的方向）題型1、軌跡與合外力方向的判斷: 物體做曲線運動時，所受合外力在任何時刻都與速度不共線，合外力的方向總是指向曲線凹的一邊。例1、如圖所示，物體在恒力f作用下沿曲線從a運動到b，這時突然使它所受的力反向而大小不變（即由f變?yōu)閒)，在此力作用下，物體以后的運動情況，下列說法正確的是：（ ） a物體不可能沿曲線ba運動 b物體不可能沿直線bb運動 c物體不可能沿曲線bc運動 d物體不可能沿原曲線由b返回a 答案：abd 題型2 繩子末端速度的分解 在進行速度分解時，首先要分清合速度與分速度（合速度就是物體實際運動的速度）；其次由物體的實際運動確定其是由哪些分運動合成的，從而找出相應的分速度。一般的分解思路，沿著繩子方向和垂直于繩子方向?qū)嶋H運動分解即可。另外還可依據(jù)速度投影定理。速度投影定理：不可伸長的桿和繩，盡管各點速度不同，但各點速度沿繩方向的投影相同。例2、如圖所示，用船a拖著車b前進，若船勻速前進，速度為va，當oa繩與水平方向夾角為時，求： （1）車b運動的速度vb多大？ （2）車b是否做勻速運動？解析：（1）。 （2）當船勻速向前運動時，車b不做勻速運動。【變式】如圖所示，當放在墻角的均勻直桿a端靠在豎直墻上，b端放在水平地面上，當滑到圖示位置時，b點速度為v，則a點速度是 。（為已知） 答案： 題型3 小船過河問題的分析 例、小船在靜水中的速度v1=3 m/s，它要渡過一條水流速度v2=5 m/s，河寬150 m的河流，若認為河流筆直且足夠長，則可斷定：（ ） a小船可能到達出發(fā)點的正對岸 b小船渡河的最短位移是150 m c小船渡河時間不能少于50s d小船根本不可能渡河到達對岸 答案：c 知識點三一平拋運動1.平拋運動中速度變化量的方向:沿豎直方向向下。 特別提醒：平拋運動的速率并不隨時間均勻變化，但速度隨時間是均勻變化的。2.平拋運動兩個重要的推論推論1：做平拋（或類平拋）運動的物體在任一時刻任一位置處，設其末速度方向與水平方向的夾角為，位移方向與水平方向的夾角為，則。推論2：做平拋（或類平拋）運動的物體任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點。例、質(zhì)量為m的小球從距地面高度為h的水平桌面飛出，小球下落過程中，空氣阻力可以忽略。小球落地點距桌邊水平距離為，如圖所示。關于小球在空中的飛行時間t以及小球飛出桌面的速度，下面判斷正確的是：（ ） a b c d 答案：d 題型2 類平拋運動 類平拋運動也是命題熱點，類平拋運動的處理方法與平拋運動一樣，只是加速度a不同而已。類平拋運動是對平拋運動研究方法的遷移，對學生的能力要求更高，在復習時，更需細心體會。例3、如圖所示，a、b兩質(zhì)點以相同的水平速度v拋出，a在豎直平面內(nèi)運動，落地點在p1；b在光滑的斜面上運動，落地點在p2，不計空氣阻力，則下列說法中正確的是：（ ） aa、b的運動時間相同 ba、b沿x軸方向的位移相同 ca、b落地時的速度相同 da、b落地時的動能相同思路點撥：a小球在豎直面內(nèi)做平拋運動。b小球在斜平面內(nèi)做類平拋運動。分析出類平拋的加速度和“豎直”位移是關健。解析：a質(zhì)點做平拋運動，由平拋運動規(guī)律知，而b質(zhì)點在斜面上做類平拋運動，其運動可分解為沿x軸方向的勻速直線運動和沿斜面向下的勻加速直線運動，設斜面與水平面的夾角為，所以a、b選項錯誤，由機械能守恒知，兩球落地的動能相同，答案：d知識點一圓周運動1傳動裝置中各物理量之間的關系 在分析傳動裝置中各物理量的關系時，一定要明確哪個量是相等的，哪個量是不等的，同軸轉動的物體上的各點角速度相等；皮帶傳動（或齒輪傳動）的兩輪在皮帶不打滑的條件下，皮帶上及兩輪邊緣各點的線速度大小相等。2航天器中的失重現(xiàn)象 航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運動時，航天員只受地球引力，座艙對航天員的支持力為零，航天員處于完全失重狀態(tài)。引力為他提供了繞地球做勻速圓周運動所需的向心力。二、豎直平面內(nèi)的圓周運動問題分析 豎直平面內(nèi)的圓周運動，是典型的變速圓周運動，對于物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運動的問題，中學物理中只研究物體通過最高點和最低點的情況，并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。1繩約束物體做圓周運動 如圖所示，細繩系著的小球或在圓軌道內(nèi)側運動的小球，當它們通過最高點時，有。因，所以。 （1）時，物體剛好通過軌道最高點，對軌道無壓力。即為物體通過最高點的速度的臨界值。 （2）時，物體能通過軌道最高點，對軌道有壓力。 （3）時，物體沒有達到軌道最高點便脫離了軌道。2在輕桿或管的約束下的圓周運動 如圖所示，桿或管對物體能產(chǎn)生拉力，也能產(chǎn)生支持力。當物體通過最高點時有，因為可為正（拉力），也可以為負（支持力），還可以為零，故物體通過最高點的速度可為任意值。 （1）時，負號表示支持力。 （2）時，桿對物體無作用力 （3）時，桿對物體為支持力 （4）時，桿對物體產(chǎn)生拉力特別提醒：解答豎直面內(nèi)的圓周運動問題時，首先要搞清是繩模型還是桿模型，在最高點繩模型小球的最小速度是；而桿模型小球在最高點的最小速度為零，要注意根據(jù)速度的大小判斷是拉力還是支持力。第二部分 萬有引力與運用1重力和萬有引力 重力是地面附近的物體受到地球的萬有引力而產(chǎn)生的；萬有引力是物體隨地球自轉所需向心力和重力的合力。在赤道處，物體的分解的兩個分力和mg剛好在一條直線上，則有。2衛(wèi)星的“超重”和“失重” “超重”：衛(wèi)星進入軌道前的加速過程，衛(wèi)星上物體“超重”，此種情況與“升降機”中物體超重相同。 “失重”：衛(wèi)星進入軌道后，正常運轉，衛(wèi)星上物體完全“失重”（因為重力提供向心力），因此，在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原理與重力有關的均不能使用。3航天器的“對接” 對于航天飛機與宇宙空間站的“對接”，其實際上就是兩個勻速圓周運動的物體的追趕問題，本質(zhì)仍然是人造天體的變軌運行問題。 要使航天飛機與宇宙空間站成功“對接”，必須讓航天飛機在較低軌道上加速，通過速度v的增大所需向心力增大離心運動軌道半徑r增大升高軌道，一系列變速、變軌過程而完成航天飛機與宇宙空間站的成功對接。圖是航天飛機與宇宙空間站的對接軌道示意圖。其中軌道1是地球衛(wèi)星的一個環(huán)繞軌道（圓形軌道），軌道3是宇宙空間站的運行軌道，軌道2是一個長軸的兩端點q、p分別相切于軌道1與軌道3的橢圓軌道。航天飛機只有從預定的環(huán)形軌道1上的q點，以一定的速度和加速度沿軌道2的半個橢圓軌道運動，才能恰好在軌道3上的p點與宇宙空間站實現(xiàn)“對接”。例、關于行星繞太陽運動的下列說法中正確的是：（ ） a所有行星都在同一橢圓軌道上繞太陽運動 b行星繞太陽運動時太陽位于行星軌道的中心處 c離太陽越近的行星的運動周期越長 d所有行星的軌道半長軸的三次方跟公轉周期的二次方的比值都相等 答案：d 解析：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽在一個焦點上，但并非在同一個橢圓上，故a、b錯。由第三定律知離太陽越近的行星運動周期越小例、對于質(zhì)量為和的兩個物體間的萬有引力的表達式，下列說法正確的是：（ ） a公式中的g是引力常量，它是由實驗得出的，而不是人為規(guī)定的 b當兩物體間的距離r趨于零時，萬有引力趨于無窮大 c和所受引力大小總是相等的 d兩個物體間的引力總是大小相等，方向相反的，是一對平衡力 答案：ac 解析：由基