2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天講義.doc
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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第四章 曲線運(yùn)動(dòng) 萬有引力與航天講義 考綱下載 考向前瞻 (1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解(Ⅱ) (2)拋體運(yùn)動(dòng)(斜拋運(yùn)動(dòng)的計(jì)算不作要求)(Ⅱ) (3)圓周運(yùn)動(dòng) 線速度 角速度 向心加速度 (Ⅰ) (4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 (Ⅱ) (5)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律(計(jì)算不作要求)(Ⅰ) (6)萬有引力定律及其應(yīng)用(Ⅱ) (7)第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度(Ⅰ) (1)運(yùn)動(dòng)的合成與分解、平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律、萬有引力定律在航天科技方面的應(yīng)用仍將是本章命題的熱點(diǎn)。 (2)平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬有引力定律、功能關(guān)系、電磁學(xué)知識(shí)相結(jié)合,與生產(chǎn)、生活、科技背景相聯(lián)系,將是xx高考命題的趨勢(shì)。 第1節(jié)_曲線運(yùn)動(dòng)__運(yùn)動(dòng)的合成與分解 [必備知識(shí)] 1.速度方向 質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向,沿曲線上該點(diǎn)的切線方向。 2.運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度的方向時(shí)刻改變,故曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng),即必然具有加速度。 3.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 (1)運(yùn)動(dòng)學(xué)角度:物體的加速度方向跟速度方向不在同一條直線上。 (2)動(dòng)力學(xué)角度:物體所受合外力的方向跟速度方向不在同一條直線上。 4.合外力方向與軌跡的關(guān)系 物體做曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡一定夾在合外力方向與速度方向之間,速度方向與軌跡相切,合外力方向指向軌跡的凹側(cè)。 5.速率變化情況判斷 (1)當(dāng)合外力方向與速度方向的夾角為銳角時(shí),物體的速率增大。 (2)當(dāng)合外力方向與速度方向的夾角為鈍角時(shí),物體的速率減小。 (3)當(dāng)合外力方向與速度方向垂直時(shí),物體的速率不變。 [典題例析] (多選)質(zhì)量為m的物體,在F1、F2、F3三個(gè)共點(diǎn)力的作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),保持F1、F2不變,僅將F3的方向改變90(大小不變)后,物體可能做( ) A.加速度大小為的勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.加速度大小為的勻變速直線運(yùn)動(dòng) C.加速度大小為的勻變速曲線運(yùn)動(dòng) D.勻速直線運(yùn)動(dòng) [解析] 選BC 物體在F1、F2、F3三個(gè)共點(diǎn)力作用下做勻速直線運(yùn)動(dòng),必有F3與F1、F2的合力等大反向,當(dāng)F3大小不變,方向改變90時(shí),F(xiàn)1、F2的合力大小仍為F3,方向與改變方向后的F3夾角為90,故F合=F3,加速度a==,若初速度方向與F合方向共線,則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng),若初速度方向與F合方向不共線,則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng),故B、C正確。 物體做曲線運(yùn)動(dòng)常遇到的兩種情況 (1)合外力為恒力,與速度成某一角度,如平拋運(yùn)動(dòng)、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)等,此類問題速度的大小和方向均發(fā)生變化。 (2)合外力大小不變,方向改變,且合外力的方向始終與速度方向垂直,物體將做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)速度的大小不變,僅方向發(fā)生變化。 [針對(duì)訓(xùn)練] 1.(xx蘇州模擬)如圖4-1-1所示,冰球以速度v1在水平冰面上向右運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)員沿冰面在垂直v1的方向上快速打擊冰球,冰球立即獲得沿打擊方向的分速度v2。不計(jì)冰面摩擦和空氣阻力。下列圖中的虛線能正確反映冰球被擊打后運(yùn)動(dòng)路徑的是( ) 圖4-1-1 解析:選B 物體所受的合力與速度方向不在同一直線上做曲線運(yùn)動(dòng),合力與速度方向在同一直線上做直線運(yùn)動(dòng),題中冰球受打擊后在水平方向上不受力,故做直線運(yùn)動(dòng),故C、D錯(cuò)誤;實(shí)際運(yùn)動(dòng)的速度為合速度,根據(jù)平行四邊形定則可知,合速度不可能沿打擊的方向,一定沿以兩分速度為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線的方向,故A錯(cuò)誤、B正確。 2. (xx四川高考)小文同學(xué)在探究物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件時(shí),將一條形磁鐵放在桌面的不同位置,讓小鋼珠在水平桌面上從同一位置以相同初速度v0運(yùn)動(dòng),得到不同軌跡。圖4-1-2中a、b、c、d為其中四條運(yùn)動(dòng)軌跡,磁鐵放在位置A時(shí),小鋼珠的運(yùn)動(dòng)軌跡是________(填軌跡字母代號(hào)),磁鐵放在位置B時(shí),小鋼珠的運(yùn)動(dòng)軌跡是________(填軌跡字母代號(hào))。實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向________(選填“在”或“不在”)同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。 圖4-1-2 解析:因?yàn)榇盆F對(duì)小鋼珠只能提供引力,磁鐵在A處時(shí),F(xiàn)與v0同向,小鋼珠做加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)軌跡為b;當(dāng)磁鐵放在B處時(shí),F(xiàn)與v0不在同一直線上,引力指向曲線的凹側(cè),運(yùn)動(dòng)軌跡為c。當(dāng)合外力方向與速度方向不在同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。 答案:b c 不在 [必備知識(shí)] 1.合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng)指的是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng),對(duì)合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解要建立在對(duì)分運(yùn)動(dòng)效果正確分析的基礎(chǔ)上。 2.合成與分解所遵循的規(guī)律 位移、速度、加速度都是矢量,故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則。 (1)如果各分運(yùn)動(dòng)在同一直線上,需選取正方向,與正方向同向的量取“+”號(hào),與正方向反向的量取“-”號(hào),從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。 (2)兩分運(yùn)動(dòng)不在同一直線上時(shí),按照平行四邊形定則進(jìn)行合成,如圖4-1-3所示。 圖4-1-3 (3)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)垂直時(shí)的合成滿足: a合= s合= v合= 3.合運(yùn)動(dòng)類型 4.兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的判斷 根據(jù)合加速度方向與合初速度方向判定合運(yùn)動(dòng)是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng),具體分以下幾種情況: 兩個(gè)互成角度的分運(yùn)動(dòng) 合運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻速直線運(yùn)動(dòng) 一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)、 一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度為零的 勻加速直線運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng) 兩個(gè)初速度不為零 的勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合共線,為勻變速直線運(yùn)動(dòng) 如果v合與a合不共線,為勻變速曲線運(yùn)動(dòng) [典題例析] 如圖4-1-4甲所示,在一端封閉、長(zhǎng)約1 m的玻璃管內(nèi)注滿清水,水中放置一個(gè)蠟塊,將玻璃管的開口端用膠塞塞緊。然后將這個(gè)玻璃管倒置,在蠟塊沿玻璃管上升的同時(shí),將玻璃管水平向右移動(dòng)。假設(shè)從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),蠟塊在玻璃管內(nèi)每1 s上升的距離都是10 cm,玻璃管向右勻加速平移,每1 s通過的水平位移依次是2.5 cm、7.5 cm、12.5 cm、17.5 cm。圖乙中,y表示蠟塊豎直方向的位移,x表示蠟塊隨玻璃管運(yùn)動(dòng)的水平位移,t=0時(shí)蠟塊位于坐標(biāo)原點(diǎn)。 圖4-1-4 (1)請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出蠟塊4 s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡; (2)求出玻璃管向右平移的加速度; (3)求t=2 s時(shí)蠟塊的速度v。 [思路點(diǎn)撥] (1) 蠟塊在前2 s內(nèi),水平位移和豎直位移是多少? (2)用什么方法來求水平方向的加速度? (3)如何求2 s末的速度? 提示:(1)10 cm 20 cm (2)根據(jù)水平方向上連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出加速度的大小。 (3)蠟塊在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),在水平方向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),分別求出2 s末水平方向和豎直方向上的分速度,根據(jù)平行四邊形定則求出速度的大小。 [解析] (1)蠟塊在豎直方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在水平方向向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)題中的數(shù)據(jù)畫出的軌跡如圖所示: (2)由于玻璃管向右為勻加速平移,根據(jù)Δx=at2可求得加速度,由題中數(shù)據(jù)可得:Δx=5.0 cm,相鄰時(shí)間間隔為1 s,則a==510-2 m/s2。 (3)由運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性可知,豎直方向的速度為 vy==0.1 m/s。 水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),2 s時(shí)蠟塊的水平方向的速度為vx=at=0.1 m/s 則2 s時(shí)蠟塊的速度:v= m/s= m/s。 [答案] (1)見解析圖 (2)510-2 m/s2 (3) m/s 合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 (1)等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間相等。 (2)等效性:合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系,不能并存。 (3)獨(dú)立性:一個(gè)物體可以同時(shí)參與幾個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng),各個(gè)分運(yùn)動(dòng)獨(dú)立進(jìn)行,互不影響。 [針對(duì)訓(xùn)練] 1.(多選)如圖4-1-5所示,吊車以v1的速度沿水平直線向右勻速行駛,同時(shí)以v2的速度勻速收攏繩索提升物體,下列表述正確的是( ) 圖4-1-5 A.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為v1+v2 B.物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度為 C.物體相對(duì)地面做曲線運(yùn)動(dòng) D.繩索保持豎直狀態(tài) 解析:選BD 物體在兩個(gè)方向均做勻速運(yùn)動(dòng),因此合外力F=0,繩索應(yīng)在豎直方向,實(shí)際速度為,因此選項(xiàng)B、D正確。 2.(xx汕頭模擬)無風(fēng)時(shí)氣球勻速豎直上升,速度為3 m/s。現(xiàn)吹水平方向的風(fēng),使氣球獲得4 m/s的水平速度,氣球經(jīng)一定時(shí)間到達(dá)某一高度h,則( ) A.氣球?qū)嶋H速度的大小為7 m/s B.氣球的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線 C.若氣球獲得5 m/s的水平速度,氣球到達(dá)高度h的路程變長(zhǎng) D.若氣球獲得5 m/s的水平速度,氣球到達(dá)高度h的時(shí)間變短 解析:選C 由題意可知,水平速度為4 m/s,而豎直速度為3 m/s,根據(jù)合成的法則,則有實(shí)際速度的大小為5 m/s,故A錯(cuò)誤;水平方向與豎直方向,均做勻速直線運(yùn)動(dòng),則合運(yùn)動(dòng)也是勻速直線運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;若氣球獲得5 m/s的水平速度,但豎直方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變,而水平位移變大,則氣球到達(dá)高度h的路程變長(zhǎng),故C正確,D錯(cuò)誤。 [必備知識(shí)] 小船同時(shí)參與相對(duì)靜水的運(yùn)動(dòng)和順?biāo)鞯倪\(yùn)動(dòng),設(shè)船在靜水中的速度為v1,河水流速為v2。 1.過河時(shí)間最短:船頭正對(duì)河岸時(shí),渡河時(shí)間最短,tmin=(d為河寬)。 2.過河路徑最短(v2- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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