2008高考物理复习_曲线运动_万有引力与航天

2008高考物理复习曲线运动万有引力与航天考纲要求1．运动的合成和分解Ⅱ2．曲线运动中质点的速度沿轨道的切线方向，且必具有加速度Ⅰ3．平抛运动Ⅱ4．匀速圆周运动，线速度和角速度，周期，圆周运动的向心加速度a=2v/RⅠ5．匀速圆周运动的向心力Ⅱ6．离心现象Ⅰ7．万有引力定律及其应用，人造地球卫星的运动（限于圆轨道）Ⅱ8．环绕速度Ⅱ9.第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ知识网络：单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成三部分，即：运动的合成和分解、平抛运动；圆周运动；万有引力定律及其应用。其中重点是平抛运动的分解方法及运动规律、匀速圆周运动的线速度、角速度、向心加速度的概念并记住相应的关系式。难点是牛顿定律处理圆周运动问题。曲线运动条件：F合与初速v0不在一条直线上特例方向：沿切线方向平抛运动匀速圆周运动条件：只受重力，初速水平研究方法：运动的合成和分解规律：水平方向匀速直线运动竖直方向自由落体运动条件：F合与初速v0垂直特点：v、a大小不变，方向时刻变化描述：v、ω、T、a、n、f万有引力定律天体运动地球卫星§1曲线运动、运动的合成与分解教学目标：1．明确形成曲线运动的条件（落实到平抛运动和匀速圆周运动）；2．理解和运动、分运动，能够运用平行四边形定则处理运动的合成与分解问题。3．通过例题的分析，探究解决有关运动实际问题的基本思路和方法，并注意到相关物理知识的综合运用，以提高学生的综合能力．教学重点：曲线运动的条件的理解教学难点：运动的合成与分解教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：基础回顾：一、曲线运动1．速度特点（1）曲线运动的速度方向：质点做曲线运动时，速度的方向时刻在改变，质点在某一点（或某时刻）的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。（2）曲线运动的运动性质:质点在曲线运动中的速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动，也就是具有加速度，但变速运动不一定是曲线运动。2．曲线运动的条件：（1）从动力学角度看：质点所受合外力的方向（或加速度方向）跟它的速度方向不在同一直线上，物体就做曲线运动。当物体受到的合力为恒力（大小恒定、方向不变）时，物体作匀变速曲线运动，如平抛运动。当物体受到的合力大小恒定而方向总跟速度的方向垂直，则物体将做匀速率圆周运动．（这里的合力可以是万有引力——卫星的运动、库仑力——电子绕核旋转、洛仑兹力——带电粒子在匀强磁场中的偏转、弹力——绳拴着的物体在光滑水平面上绕绳的一端旋转、重力与弹力的合力——锥摆、静摩擦力——水平转盘上的物体等．）如果物体受到约束，只能沿圆形轨道运动，而速率不断变化——如小球被绳或杆约束着在竖直平面内运动，是变速率圆周运动．合力的方向并不总跟速度方向垂直．（2）从运动学角度看：质点所受加速度的方向（或加速度方向）跟它的速度方向不在同一直线上，物体就做曲线运动。物体做曲线运动，它在某一点（或某一时刻）的加速度方向指向曲线的凹的那边，加速度方向与速度方向夹角小于900，物体速率增大；加速度方向与速度方向夹角大于900，物体速率减小。如图中P、Q点所示。a的分量改变速度方向，加速度由物体所受合外力唯一决定，这就说明，为什么力与速度方向不在同一条直线上是物体做曲线运动的条件。3．曲线运动的分类：一是加速度大小、方向均不变的曲线运动，叫匀变速曲线运动，如平抛运动，另一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动，如匀速圆周运动。二、运动的合成与分解1．分运动和合运动：一个物体同时参与几个运动，参与的这几个运动都是分运动，物体的实际运动就是合运动。2．运动的合成：从已知的分运动来求合运动，叫做运动的合成，包括位移、速度和加速度的合成，由于它们都是矢量，所以遵循平行四边形定则。3．运动的分解：求一个已知运动的分运动，叫运动的分解，解题时应按实际“效果”分解，或正交分解。4．合运动与分运动的特征：①等效性：（矢量性）分运动共同作用效果与合运动相同。②等时性：合运动所需时间和对应的每个分运动时间相等。③独立性：一个物体可以同时参与几个不同的分运动，各个分运动独立进行，互不影响。基础自测：1．有关运动的合成，以下说法正确的是(B)A．两个直线运动的合运动一定是直线运动B．两个不在同一直线上的匀速直线运动的合运动一定是直线运动C．两个匀加速直线运动的合运动一定是匀加速直线运动D．匀加速直线运动和匀加速直线运动的合运动一定是直线运动2．一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内(B)A．速度一定在不断地改变，加速度也—定不断地改变B．速度—定在不断地改变，加速度可以不变C．速度可以不变，加速度一定不断地改变D．速度可以不变，加速度也可以不变3．下面说法中正确的是(A)A．做曲线运动物体的速度方向必定变化B．速度变化的运动必定是曲线运动C．加速度恒定的运动不可能是曲线运动D．加速度变化的运动必定是曲线运动4．关于两个分运动的合运动，下列说法正确的是(AD)A．两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动B．两个直线运动的合运动—定是直线运动C．合运动的速度一定大于分运动的速度[)．合运动的位移大小可能小于分运动的位移大小5．精彩的F1赛事相信你不会陌生吧!车王舒马赫的精彩表演在全世界掀起一股强烈的红色风潮．在观众感觉精彩与刺激的同时，车手们却时刻处在紧张与危险之中。有—次车王在—个弯道上高速行驶，突然赛车后轮脱落，从而不得不遗憾地退出了比赛．关于脱落的后轮的运动情况，以下说法正确的是(C)A．仍然沿着汽车行驶的弯道运动B．沿着与弯道垂直的方向飞出C．沿着脱离时，轮子前进的方向做直线运动，离开弯道D．上述情况都有可能6．一个静上的质点，在两个互成锐角的恒力F1、F2作用下开始运动，经过一段时间后撤掉其中的一个力，则质点在撤去该力前后两个阶段的运动情况分别是(B)A．匀加速直线运动，匀减速直线运动B．匀加速直线运动，匀变速曲线运动C．匀变速曲线运动。匀速圆周运动D．匀加速直线运动。匀速圆周运动7．水面很宽的—条河，越靠近河中心水的流速越大。小船渡河时船头总是垂直河岸，速度不变，则小船(AC)A．渡河的轨迹为曲线B。渡河的轨迹为直线C．到河中心时速度最大D．到河对岸时速度最大重点、难点详解：一、运动类型的分类分析：匀速直线运动（条件：F合=0）（1）直线运动：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）匀变速曲线运动（条件：F合≠0为恒力且与速度不同线）（2）曲线运动：非匀变速直线运动（条件：F合≠0为变力且与速度不同线）【例1】光滑平面上一运动质点以速度vo通过点O，如图所示，与此同时，给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy，则(CD)A因为有Fx，质点一定做曲线运动B．如果FyFx，质点向y轴一侧做曲线运动C．如果Fy＝Fxtanα，质点做直线运动D．如果FxFycotα，质点向x轴一侧做曲线运动【巩固】一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用，由静止开始运动，若运动过程中保持二力方向不变，但F1突然增大到F1+ΔF，则质点以后A．一定做匀变速曲线运动B．在相等时间内速度的变化一定相等C．可能做匀速直线运动D．可能做变加速曲线运动解析：先判定是曲线运动还是直线运动，方法是看力的方向与速度方向是否在一条直线上，再判定“加速运动或是匀速运动”，方法是看F是否为零以及是否变化．选A、B本题主要考查物体做曲线运动的条件、物体做匀变速运动的条件．二、物体的运动状态是由初速度状态（v0）和受力情况（F合）决定的，这是处理复杂运动的力和运动的观点思路是：重点是判断合运动和分运动，这里分两种情况介绍。一种是研究对象被另一个运动物体所牵连，这个牵连指的是相互作用的牵连，如船在水上航行，水也在流动着。船对地的运动为船对静水的运动与水对地的运动的合运动。一般地，物体的实际运动就是合运动。第二种情况是物体间没有相互作用力的牵连，只是由于参照物的变换带来了运动的合成问题。如两辆车的运动，甲车以v甲＝8m／s的速度向东运动，乙车以v乙＝8m／s的速度向西运动。求甲车相对于乙车的运动速度v甲对乙。（1）存在中间牵连参照物问题：如人在自动扶梯上行走，可将人对地运动转化为人对梯和梯对地的两个分运动处理。（2）匀变速曲线运动问题：可根据初速度（v0）和受力情况建立直角坐标系，将复杂运动转化为坐标轴上的简单运动来处理。如平抛运动、带电粒子在匀强电场中的偏转、带电粒子在重力场和电场中的曲线运动等都可以利用这种方法处理。【例2】如图所示的塔吊臂上有一可以沿水平方向运动的小车A，小车下装有吊着物体B的吊钩，在小车A与物体B以相同的水平速度沿吊臂方向匀速运动的同时，吊钩将物体B向上吊起，A、B之间的距离以d＝H一2t2(S1)(SI表示国际单位制，式中H为吊臂离地面的高度)规律就变化，则物体做（BC）A．速度大小不变的曲线运动B．速度大小增加的曲线运动C．加速度大小方向均不变的曲线运动D．加速度大小方向均变化的曲线运动【巩固】一点光源S的正上方相距L处放有一块平面镜，起初镜面与入射光线垂直，当平面镜以O为轴逆时针方向转过θ弧度时，求与S在同一水平上经平面镜反射后的光斑的移动速度的大小？（设时间为t，平面镜做匀速转动）Vn=2θL/tcos2θv=vn/cos2θ三、运动的性质和轨迹物体运动的性质由加速度决定（加速度得零时物体静止或做匀速运动；加速度恒定时物体做匀变速运动；加速度变化时物体做变加速运动）。物体运动的轨迹（直线还是曲线）则由物体的速度和加速度的方向关系决定（速度与加速度方向在同一条直线上时物体做直线运动；速度和加速度方向成角度时物体做曲线运动）。两个互成角度的直线运动的合运动是直线运动还是曲线运动？决定于它们的合速度和合加速度方向是否共线（如图所示）。v1va1aov2a2常见的类型有：⑴a=0：匀速直线运动或静止。⑵a恒定：性质为匀变速运动，分为：①v、a同向，匀加速直线运动；②v、a反向，匀减速直线运动；③v、a成角度，匀变速曲线运动（轨迹在v、a之间，和速度v的方向相切，方向逐渐向a的方向接近，但不可能达到。）⑶a变化：性质为变加速运动。如简谐运动，加速度大小、方向都随时间变化。【例3】如图甲所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，这时突然使它所受的力反向而大小不变（即由F变为-F），则在此力作用下物体以后的运动情况，下列说法中正确的是（）A、物体不可能沿曲线Ba运动B、物体不可能沿直线Bb运动C、物体不可能沿曲线Bc运动D、物体不可能沿原曲线B返回A[提示]根据曲线运动的特点可知，物体在A点的速度vA沿A点的切线方向，物体在恒力F作用下沿曲线AB运动，此力F必然有垂直于vA的分量，即F只能为图乙中所示的各种方向之一；当物体到达B点时，瞬时速度vB沿B点的切线方向，这时受力F’=-F，即F’只能为图乙所示方向之一，故物体以后只能沿曲线Bc运动。此题正确选项为ABD。【巩固1】如图所示，一质点做曲线运动从M点到N点。当它通过P点时，其速度v和加速度a的方向可能正确的是：（AC）【巩固2】关于互成角度的两个初速度不为零的匀变速直线运动的合运动，下列说法中正确的是（）A、一定是直线运动B、一定是抛物线运动C、可能是直线运动，也可能是抛物线运动D、以上说法都不对[析与解]合运动的性质和轨迹也应当由合运动的初速度v和加速度a来确定。两个运动的初速度的合成、加速度的合成如图所示，当a与v共线时，物体作直线运动，当a恒定与v不共线时，物体作抛物线运动。由于题目没有两运动的初速度和加速度的具体数值及方向，所以，以上两种情况都有可能，故正确选项为C。典型例题四、过河问题1．如右图所示，若用v1表示水速，v2表示船速，则：①过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v⊥决定，即vdt，与v1无关，所以当v2垂直于岸时，过河所用时间最短，最短时间为2vdt也与v1无关。②过河路程由实际运动轨迹的方向决定，当v1＜v2时，最短路程为d；当v1＞v2时，最短路程程为dvv21（如右图所示）。【例4】一条宽度为L的河，水流速度为v水，已知船在静水中的速度为v船，