（江苏专用）2020版高考物理二轮复习 专题一 第三讲 力与曲线运动 万有引力与航天课件

第三讲力与曲线运动万有引力与航天考点一运动的合成与分解本考点常考查合运动与分运动的关系、物体做曲线运动的条件、速度的分解及小船渡河问题等。单独考查时一般为选择题，难度较小；综合考查时，一般为计算题，常与电磁场结合考查。(一)理清合运动与分运动的三个关系等时性分运动与合运动的运动时间相等独立性一个物体同时参与几个分运动，各个运动独立进行、互不影响等效性各个分运动的叠加效果与合运动的效果相同说明：合运动是物体的实际运动(二)把握小船渡河的两类问题、三种情景最短时间当船头方向即v船垂直河岸时，渡河时间最短，tmin＝dv船如果v船v水，当v船与上游夹角θ满足v船cosθ＝v水时，v合垂直河岸，渡河位移最短，等于河宽d最短位移如果v船v水，当v船与v合垂直时，渡河位移最短，等于dv水v船(三)求解运动合成与分解问题的两点提醒1．速度的分解应考虑沿运动效果方向进行。2．小船过河的时间t＝dv过(其中v过为小船在静水中的速度沿垂直于河岸方向的分速度)，与水流速度大小无关，但小船到达对岸的位置与水流速度大小有关。[典例][多选](2019·镇江期中)有人驾一小船准备渡河，已知河宽150m，河水的流速为v1＝4m/s，船在静水中的速度为v2＝3m/s。下列有关小船渡河的说法正确的是()A．小船在河中运动的轨迹是一条曲线B．小船在河中运动的实际速度一定是5m/sC．小船渡河的位移一定大于150mD．小船运动到对岸的最短时间是50s[解析]由题意可知，两分速度不变，则合运动是直线运动，那么船在河中的运动轨迹是一条直线，故A项错误；若小船行驶过程中船头一直垂直指向对岸，小船实际的速度是水流速度与在静水中的速度的合速度，根据平行四边形定则，合速度v＝v12＋v22＝42＋32m/s＝5m/s。船头方向不确定，因此船的合速度在1m/s到7m/s之间，故B项错误；因v1v2，所以船不会垂直河岸航行，故小船渡河的位移一定大于150m，故C项正确；当船头正对河岸过河时间最短：t＝dv2＝1503s＝50s，故D项正确。[答案]CD[对点训练](2019·苏北三市联考)如图所示，一块可升降黑板沿墙壁竖直向上做匀速运动，某同学用画笔在黑板上画线，画笔相对于墙壁从静止开始水平向右先匀加速，后匀减速直到停止。取水平向右为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向，则画笔在黑板上画出的轨迹可能为()解析：由题可知，画笔相对黑板竖直方向向下做匀速运动，水平方向先向右做匀加速运动，根据运动的合成和分解可知此时画笔做曲线运动，由于合力向右，则曲线向右弯曲，然后水平方向向右减速运动，同理可知轨迹仍为曲线运动，由于合力向左，则曲线向左弯曲，故选项D正确，A、B、C错误。答案：D考点二抛体运动问题抛体运动问题并不难，解题的关键就是灵活运用运动的合成与分解。本考点应从以下两个方面给予突破：①对平抛运动规律的理解；②平抛运动与斜面的综合问题。(一)“化曲为直”研究平抛运动(二)“二级结论”速解斜面上的平抛运动问题1．对于在斜面上平抛又落到斜面上的物体，其竖直位移与水平位移之比等于斜面倾角的正切值。2．若平抛的物体垂直打在斜面上，则物体打在斜面上瞬间，其水平速度与竖直速度之比等于斜面倾角的正切值。3．从斜面上平抛后又落到斜面上时一般可由tanθ＝12gt2v0t寻找规律。(三)“对称分解”轻松解答斜抛运动问题一个完整的斜抛运动过程可分解两个对称的平抛运动过程。[典例](2019·通州、海门、启东联考)质量不同的两个小球A、B从同一位置水平抛出，运动过程中两小球受到的水平风力恒定且相等，运动轨迹如图所示，则()A．B的初速度一定大B．B的加速度一定大C．A的质量一定小D．水平方向A的平均速度一定小[解析]小球在竖直方向只受重力，所以竖直方向做自由落体运动，由于高度相同，由公式t＝2hg可知，两小球运动时间相同，由题图可知，A小球水平位移小于B小球水平位移，水平方向上两小球做匀减速直线运动，所以水平方向A的平均速度一定比B的小，由于无法知道两小球落地时的速度大小，所以无法判断两球的初速度大小，从而无法判断两球的质量大小和加速度大小关系，综上可知D项正确，A、B、C错误。[答案]D[对点训练]如图所示，某次空中投弹的军事演习中，战斗机以恒定速度沿水平方向飞行，先后释放两颗炸弹，分别击中山坡上的M点和N点。释放两颗炸弹的时间间隔为Δt1，此过程中飞机飞行的距离为s1；击中M、N的时间间隔为Δt2，M、N两点间水平距离为s2。不计空气阻力。下列判断正确的是()A．Δt1Δt2，s1s2B．Δt1Δt2，s1s2C．Δt1Δt2，s1s2D．Δt1Δt2，s1s2解析：设如果两颗炸弹都落在同一水平面上时，由于高度相同，所以Δt1＝Δt2，由于第二颗炸弹落在更高的斜面，所以下落的高度减小，所用的时间减小，所以Δt1Δt2，同理可知，由于炸弹和飞机水平方向的速度相同，时间越小，飞行的距离越小，所以s1s2，故A正确。答案：A考点三圆周运动问题生活中的圆周运动示例多，考试时牵连的知识点多，以此为命题背景，能很好地考查考生活学活用所学知识、解决实际问题的能力。这就注定了圆周运动成为历年高考常考不衰的经典。(一)理清知识体系1．圆周运动基础知识和典型实例2．绳、杆模型对比记忆模型绳模型杆模型实例球与绳连接、水流星、翻滚过山车等球与杆连接、球过竖直平面内的圆形管道、套在圆环上的物体等图示在最高点受力重力，弹力F弹向下或等于零mg＋F弹＝mv2R重力，弹力F弹向下、向上或等于零mg±F弹＝mv2R恰好过最高点F弹＝0，mg＝mv2R，v＝Rg，即在最高点速度不能为零v＝0，mg＝F弹在最高点速度可为零(二)铭记两点提醒1．做匀速圆周运动的物体，合力沿半径方向，提供向心力，垂直于半径方向的合力为零。2．用杆固定小球在竖直平面内做圆周运动时，v＝0是小球恰好通过最高点的条件，而v＝gR为杆对小球弹力为零的条件。[典例]如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻力。则球B在最高点时()A．球B的速度为零B．球A的速度大小为2gLC．水平转轴对杆的作用力为1.5mgD．水平转轴对杆的作用力为2.5mg[解析]球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力，即重力恰好提供向心力，有mg＝mvB22L，解得vB＝2gL，故A错误；由于A、B两球的角速度相等，则球A的速度大小vA＝122gL，故B错误；B球在最高点时，对杆无弹力，此时A球受重力和拉力的合力提供向心力，有F－mg＝mvA2L，解得：F＝1.5mg，故C正确，D错误。[答案]C[对点训练][多选](2019·镇江期中)2019年中秋节，在丹阳天地石刻园举行的杂技表演中，一男一女两位演员利用挂于同一悬点的两根轻绳在同一水平面内做匀速圆周运动，男演员的体重大于女演员。不计空气阻力，则()A．女演员运动的周期大B．男、女演员运动的周期相等C．男演员对绳索的拉力大D．男、女演员对绳索的拉力可能相等解析：对其中一位演员受力分析，如图所示，受重力、绳子的拉力，由于演员做匀速圆周运动，故合力提供向心力；将重力与拉力合成，合力指向圆心提供向心力得，mgtanθ＝m4π2T2r，解得：T＝2πrgtanθ＝2πhtanθgtanθ＝2πhg，与角度无关，又h相同，故周期相同，故A项错误，B项正确；由竖直方向平衡得：Tcosθ＝mg，即：T＝mgcosθ，由于m男m女，θ女θ男，故男、女演员对绳索的拉力可能相等，故C项错误，D项正确。答案：BD考点四万有引力定律及应用高考对本考点可以单独命题，也可以与其他知识结合命题，但对于公转模型的解题思维模式是基本固定的。卫星变轨问题一般分析的是卫星变轨过程中相关物理量的变化情况，只要按照一定的思维流程，正确分析变轨原因及特点，再联系相关知识，答案便可水落石出。(一)计算天体质量和密度的两条基本思路1．利用中心天体自身的半径R和表面的重力加速度g：由GMmR2＝mg求出M，进而求得ρ＝MV＝M43πR3＝3g4πGR。2．利用环绕天体的轨道半径r、周期T：由GMmr2＝m4π2T2r可得出M＝4π2r3GT2，若环绕天体绕中心天体表面做匀速圆周运动时，轨道半径r＝R，则ρ＝M43πR3＝3πGT2。(二)涉“g”问题的两点提醒1．不考虑自转问题时，有GMmR2＝mg，其中g为星球表面的重力加速度。2．若考虑自转问题，则在两极才有：GMmR2＝mg，而赤道上则有：GMmR2－mg＝m4π2T2R。(三)天体公转模型由GMmr2＝ma＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r，导出四个表达式：a＝GMr2，v＝GMr，ω＝GMr3，T＝4π2r3GM将下述结论牢记于心：r越大，向心加速度、线速度、动能、角速度均越小，而周期和机械能均越大。(四)卫星变轨问题常用思维流程[典例][多选](2019·无锡期末)2018年9月29日，我国在酒泉卫星发射中心用快舟一号甲固体运载火箭，成功将微厘空间一号试验卫星送入预定轨道。整星质量为97kg，运行在高度700km的圆轨道上，该轨道为通过两极上空的圆轨道。查阅资料知地球的半径和重力加速度的值，则()A．卫星可能为地球同步卫星B．卫星线速度小于第一宇宙速度C．卫星可能通过无锡的正上方D．卫星的动能可以计算出[解析]同步卫星的轨道与赤道平面重合，该卫星轨道为通过两极上空的圆轨道，可知该卫星不可能是同步卫星，选项A错误；第一宇宙速度是环绕地球运转的卫星的最大速度，可知该卫星线速度小于第一宇宙速度，选项B正确；因为该卫星轨道为通过两极上空的圆轨道，可知卫星可能通过无锡的正上方，选项C正确；根据GMmR＋h2＝mv2R＋h，解得卫星的动能Ek＝12mv2＝GMmR＋h＝mgR2R＋h，由此可求解卫星的动能，选项D正确。[答案]BCD[对点训练](2019·江苏高考)1970年成功发射的“东方红一号”是我国第一颗人造地球卫星，该卫星至今仍沿椭圆轨道绕地球运动。如图所示，设卫星在近地点、远地点的速度分别为v1、v2，近地点到地心的距离为r，地球质量为M，引力常量为G。则()A．v1v2，v1＝GMrB．v1v2，v1GMrC．v1v2，v1＝GMrD．v1v2，v1GMr解析：卫星绕地球运动，由开普勒第二定律知，近地点的速度大于远地点的速度，即v1v2。若卫星以近地点时的半径做圆周运动，则有GmMr2＝mv近2r，得运行速度v近＝GMr，由于卫星在近地点做离心运动，则v1v近，即v1GMr，选项B正确。答案：B1．(2018·江苏高考)某弹射管每次弹出的小球速度相等。在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保持水平，先后弹出两只小球。忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的()A．时刻相同，地点相同B．时刻相同，地点不同C．时刻不同，地点相同D．时刻不同，地点不同解析：弹射管自由下落，两只小球始终处于同一水平面，因此同时落地。水平方向的分运动为匀速直线运动，且速度相等，但两只小球弹出后在空中运动的时间不相等，所以水平位移不相等，落地点不同。故B正确。答案：B2．(2017·江苏高考)如图所示，A、B两小球从相同高度同时水平抛出，经过时间t在空中相遇。若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则两球从抛出到相遇经过的时间为()A．tB．22tC.t2D.t4解析：设两球间的水平距离为L，第一次抛出的速度分别为v1、v2，由于小球抛出后在水平方向上做匀速直线运动，则从抛出到相遇经过的时间t＝Lv1＋v2，若两球的抛出速度都变为原来的2倍，则从抛出到相遇经过的时间为t′＝L2v1＋v2＝t2，C项正确。答案：C3．(2016·江苏高考)有A、B两小球，B的质量为A的两倍。现将它们以相同速率沿同一方向抛出，不计空气阻力。图中①为A的运动轨迹，则B的运动轨迹是()A．①B．②C．③D．④解析：不计空气阻力的情况下，两球沿同一方向以相同速率抛出，其