高二物理课件第四章曲线运动万有引力定律高二物理课件

2020/6/151第四章曲线运动万有引力定律考纲要求知识网络单元分块2020/6/1521．运动的合成和分解Ⅰ2．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．匀速率圆周运动，线速度和角速度，周期，圆周运动的向心加速度a=/RⅡ5．万有引力定律及其应用，人造地球卫星的运动（限于圆轨道）Ⅱ6．宇宙速度Ⅰ考纲要求2020/6/153Ⅰ对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和直接使用Ⅱ对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系；能够进行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用考纲要求2020/6/154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知识网络2020/6/155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单元分块2020/6/156§1运动的合成与分解一、曲线运动1．曲线运动的条件：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。vF合xyF合yF合xF合x与v在一直线上，改变速度的大小，F合y与v垂直，改变v的方向。练习1.一物体在力F1、F2、F3、…、Fn共同作用下做匀速直线运动，若突然撤去F2，则该物体()A.可能做曲线运动B.可能继续做直线运动C.必沿F2方向做直线运动D.必沿F2反方向做匀减速直线运动AB2020/6/1572.曲线运动的特点：曲线运动的速度方向一定改变，所以是变速运动3.曲线运动的类型：⑴物体所受合外力为恒力（大小恒定、方向不变）时，物体作匀变速曲线运动，如平抛运动。⑵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（变加速曲线运动）练习2.下列关于曲线运动的描述中，正确的是()A.曲线运动可以是匀速率运动B.曲线运动一定是变速运动C.曲线运动可以是匀变速运动D.曲线运动的加速度可能为0ABC2020/6/158二、运动的合成与分解1．从已知的分运动来求合运动，叫做运动的合成实质：位移、速度和加速度的合成与分解遵循平行四边形定则2.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.3.合运动与分运动的特征：(1)等时性：合运动所需时间和对应的每个分运动所需时间相等.(2)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.2020/6/1594．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（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。BCABACVVV练习3：升降机以加速度a竖直向上做匀加速运动，升降机内的天花板上有一只螺帽突然松动，脱离天花板，这时螺帽相对于地面的加速度是()A.g–aB.g+aC.aD.gD2020/6/1510（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5．运动的性质和轨迹⑴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）。⑵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2020/6/1511v1va1aov2a2如图所示常见的类型有：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。2020/6/1512练习4：关于运动的合成与分解，下列说法正确的是()A.两个直线运动的合运动一定是直线运动B.两个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直线运动D.两个初速度为0的匀加速直线运动的合运动一定是直线运动BD练习5：关于互成角度的两个初速度不为0的匀变速直线运动的合运动，下述说法正确的是()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C2020/6/15136．过河问题如右图所示，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t=d/v⊥，与v1无关，所以当v2⊥岸时，过河所用时间最短，最短时间为t=d/v2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v1d/v2（如右图所示）。v2v1v1v2v2020/6/1514练习6：河宽300m，水流速度为3m/s，小船在静水中的速度为5m/s，问(1)以最短时间渡河，时间为多少?可达对岸的什么位置?(2)以最短航程渡河，船头应向何处?渡河时间又为多少?7．连带运动问题指物拉绳（杆）或绳（杆）拉物问题。由于高中研究的绳都是不可伸长的，杆都是不可伸长和压缩的，即绳或杆的长度不会改变，所以解题原则是：把物体的实际速度分解为垂直于绳（杆）和平行于绳（杆）两个分量，根据沿绳（杆）方向的分速度大小相同求解。练习7：如图所示，汽车甲以速度v1拉汽车乙前进，乙的速度为v2，甲、乙都在水平面上运动，求v1∶v2甲乙αv12020/6/1515§2平抛运动规律及应用一、平抛运动1.水平抛出的物体在只有重力作用下的运动.2.平抛运动是加速度为g的匀变速曲线运动，轨迹是抛物线的一部分.二、平抛运动的研究方法平抛运动可以分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动.2020/6/1516三、平抛运动的规律1.速度：水平和竖直方向分速度分别为vx=v0,vy=gt,则它在A点的合速度为：速度方向(与水平方向夹角)22022)(gtvvvvyx0xyvgtvvtanθ2020/6/15172.位移：水平位移和竖直位移分别为x=v0t,y=(1/2)gt２，故合位移位移方向(为s与x轴之间的夹角)222022)21()(gttvyxs002221tanvgttvgtxya思考:从速度方向与位移方向可看出，tan=2tanα，请你把速度v方向反向延长与x轴交点为B，你能得到什么结论?2020/6/1518四、结论总结1.运动时间：水平方向和竖直方向的两个分运动既具有独立性，又具有等时性.所以运动时间为ght2即运动时间由高度h惟一决定2.射程为:ghvx20由v0、t共同决定.3.△t时间内速度改变量相等，即△v=g△t,△v方向是竖直向下的.说明平抛运动是匀变速直线运动.2020/6/15193.物体以v0的速度水平抛出，当其竖直分位移与水平分位移大小相等时，下列说法中正确的是()A.竖直分速度等于水平分速度B.瞬时速度的大小为C.运动时间为2v0/gD.运动的位移大小为05vgv/2220五.课堂练习:1.关于平抛运动，下列说法中正确的是()A.平抛运动的轨迹是曲线，所以平抛运动是变速运动B.平抛运动是一种匀变速曲线运动C.平抛运动的水平射程s仅由初速度v0决定，v0越大，s越大D.平抛运动的落地时间t由初速度v0决定，v0越大，t越大AB2.做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是()A.大小相等，方向相同B.大小不等，方向不同C.大小相等，方向不同D.大小不等，方向相同ABCD2020/6/15204.一架飞机水平地匀速飞行，从飞机上每隔1s释放一只铁球，先后共释放4只，若不计空气阻力，则4只球()A.在空中任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是等间距的B.在空中任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是不等间距的C.在空中任何时刻总是在飞机正下方排成竖直的直线，它们的落地点是等间距的D.在空中任何时刻总是在飞机正下方排成竖直的直线，它们的落地点是不等间距的C2020/6/1521六.例题讲解【例1】平抛运动的物体，在落地前的最后1s内，其速度方向由跟竖直方向成60°角变为跟竖直方向成45°角，求物体抛出时的速度和高度分别是多少?【例2】在研究平抛物体运动的实验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=1.25cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图4-2-3所示的a、b、c、d，则小球平抛的初速度的计算公式为v0=(用l，g表示)，其值是.(取g=9.8m/s２)gl20.70m/s分析2020/6/1524【例3】宇航员站在一星球表面上的某高度处，沿水平方向抛出一个小球.经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点和落地点之间的距离为L.已知两落地点在同一水平面上，该星球的半径为R，万有引力常数为G.求该星球的质量M.3【例4】飞机以恒定的速度沿水平方向飞行，距地面高度为H，在飞行过程中释放一枚炸弹，经过时间t，飞行员听到炸弹着地后的爆炸声，假设炸弹着地即刻爆炸，且爆炸声向各个方向传播的速度都是v0,不计空气阻力，求飞机飞行的速度v.分析与解解答2020/6/1527【解析】这是一道有关平抛运动和声学相结合的题目，要抓住时间t把平抛运动和声音的传播结合起来.gH2gH2)2(020gHtvtvs222sHx220)2(gHtHvv平抛运动的时间：t1=这样声音的传播时间为t2=t-t1=t-声音的传播距离为炸弹着地后,飞机飞行距离)2(2gHtvvtx由几何知识可知解得xs2020/6/1529七.曲线运动的一般研究方法研究曲线运动的一般方法就是正交分解法。将复杂的曲线运动分解为两个互相垂直方向上的直线运动。一般以初速度或合外力的方向为坐标轴进行分解。2020/6/1531§3圆周运动一、描述圆周运动物理量：1、线速度:（1）大小：v=s/t(s是t时间内通过的弧长)（2）方向：沿圆周的切线方向，时刻变化（3）物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢2、角速度：（1）大小：=Φ/t(Φ是t时间内半径转过的圆心角)（2）物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢3、周期T、频率f：作圆周运动的物体运动一周所用的时间,叫周期；单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫频率。即周期的倒数.2020/6/15324.v、ω、T、f的关系frrTrv22注:ω、T、f，若一个量确定，其余两个量也就确定了，而v还和r有关5、向心加速度a⑴大小：a=v2/r=2r=42f2r=42r/T2⑵方向：总指向圆心，时刻变化⑶物理意义：描述线速度方向改变的快慢。2020/6/1533二、匀速圆周运动1.特点：匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，因此它的角速度、周期和频率都是恒定不变的,物体受的合外力全部提供向心力.2.质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直.课堂练习:1.做匀速圆周运动的物体，下列哪个物理量是不变的()A.运动速度B.运动的加速度C.运动的角速度D.相同时间内的位移C2.匀速圆周运动特点是()A.速度不变，加速度不变B.速度不变，加速度变化C.速度变化，加速度不变D.速度和加速度的大小不变，方向时刻在变D2020/6/15343.下列关于甲、乙两个做匀速圆周运动的物体的有关说法正确的是()A.它们的线速度相等，角速度一定相等B.它们的角速度相等，线速度一定相等C.它们的周期相等，角速度一定相等D.它们的周期相等，线速度一定相等C2020/6/1535例题讲解【例1】如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r