高考物理曲线运动万有引力专题讲解

要高考网 曲线运动万有引力一、大纲解读：内 容 要求运动的合成与分解 Ⅰ曲线运动中质点的速度沿轨道的切线方向，且必和具有加速度 Ⅰ平抛运动 Ⅱ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公式和向心力ra2 Ⅱ万有引力定律(在地球表面附近可以近似等于万有引力) Ⅱ人造地球卫星的运动(限于圆轨道) 、万有引力定律的应用 Ⅱ宇宙速度 Ⅰ航天技术的发展和宇宙航行 Ⅰ实验：研究平抛物体的运动圆周运动问题涉及物体的匀速圆周运动、竖直面内的圆周运动、天体的圆周运动、这些都是高考的热点问题.从近年来高考对圆周运动问题的考查看，常常结合万有引力定律考查天体的圆周运动，结合有关电学内容考查带电粒子在磁场或复合场中的圆周运动。 注意圆周运动问题是牛顿运动定律在曲线运动中的具体应用，要加深对牛顿第二定律的理解，提高应用牛顿运动定律分析、解决实际问题的能力。近 3 年对人造卫星问题考查频率较高，万有引力与航天技术结合密切，对理论联系实际的能力要求较高，要引起足够重视。由于2008 年 9 月神舟七号的成功发射，预测在 2009 年高考中它的表现形式涉及神舟七号的物理知识主要有：火箭的发射过程中的超重，飞船在轨运行中的受力分析、运动分析，宇航员在失重状态下的运动状态， 在调整、对接和回收中的动量变化等，神舟七号发射的有关资料希望考生在备考中加强阅读，熟练掌握。二、重点剖析： 1、理解曲线运动的条件运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。2、理解运动的合成与分解(1)运动的合成与分解的四性：分运动的独立性；运动的等效性(合运动和分运动是等效替代关系，不能并存) ；运动的等时性；运动的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。 )(2)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。3.理解平抛物体的运动的处理方法(1)平抛运动的处理方法：把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向(垂直于恒力方向)的匀速直线运动，一个是竖直方向(沿着恒力方向)的匀加速直线运动。(2)平抛运动的性质：做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。要高考网 典型例题很多，如：在排球运动中，为了使从某一位置和某一高度水平扣出的球既不触网、又不出界，扣球速度的取值范围应是多少？4.理解圆周运动的规律(1)两种模型：凡是直接用皮带传动(包括链条传动、摩擦传动)的两个轮子，两轮边缘上各点的线速度大小相等；凡是同一个轮轴上(各个轮都绕同一根轴同步转动)的各点角速度相等(轴上的点除外) 。(2) 描述匀速圆周运动的各物理量间的关系: rfTrV2.mfrTrmVaFn 22224(3)竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类：①弹力只可能向下，如绳拉球。②弹力只可能向上，特例如车过桥。③弹力既可能向上又可能向下，如管内转球(或杆连球、环穿珠) 。弹力可取任意值。但可以进一步讨论：当 时物体受到的弹力必然是向下的；当 时物体受到的弹力必然是向上的；gRv gRv当 时物体受到的弹力恰好为零。当弹力大小 Fmg 时，向心力只有一解：F +mg；当弹力 F=mg 时，向心力等于零。5.理解万有引力定律(1)万有引力定律： ，G=6.67×10 -11N.m2/kg2.适用条件：适用于相距21rmG很远，可以看做质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中 r 指球心间的距离。(2)万有引力定律的应用①万有引力近似等于重力： mgr21讨论重力加速度 g 随离地面高度 h 的变化情况： 物体的重力近似为地球对物体的引力，即 mg=G 。所以重力加速度 g= G ，可见，g 随 h 的增大而减小。2)(hRMm2)(hRM②万有引力提供向心力： 向 心Fr21求天体的质量：通过观天体卫星运动的周期 T 和轨道半径 r 或天体表面的重力加速度g 和天体的半径 R，就可以求出天体的质量 M。 求解卫星的有关问题：根据万有引力等○ 3于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由 G =m2rMm得 V= ，由 G = mr(2π/T) 2 得 T=2π 。由 G = mrω 2 得 ω=rV2rM2rmr32r要高考网 Ek= mv2= G 。3rGM1rMm三、考点透视考点 1：理解曲线运动的条件例 1. 在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车。关于脱离了的后轮的运动情况，以下说法正确的是( )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.上述情况都有可能解析：在弯道上高速行驶的赛车，突然后轮脱离赛车，由于有惯性要沿着原来的速度方向运动，只有受到和速度方向不在一条直线上的合外力作用下，才作曲线运动，所以沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道，C 正确。正确答案为：C。点拨：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。考点 2：用运动的合成与分解求解绳联物体的速度问题。例 2、如图 3-1 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∶v 2解析：如图 3-2 所示，甲、乙沿绳的速度分别为 v1 和v2cosα ，两者应该相等，所以有 v1∶v 2=cosα ∶1点拨：对于绳联问题，由于绳的弹力总是沿着绳的方向，所以当绳不可伸长时，绳联物体的速度在绳的方向上的投影相等。求绳联物体的速度关联问题时，首先要明确绳联物体的速度，然后将两物体的速度分别沿绳的方向和垂直于绳的方向进行分解，令两物体沿绳方向的速度相等即可求出。考点 3：理解平抛物体的运动规律例 3. (08 年全国卷 I)如图所示，一物体自倾角为 θ 的固定斜面顶端沿水平方向抛出后落在斜面上。物体与斜面接触时速度与水平方向的夹角 φ 满足( )A.tanφ =sinθ B. tanφ =cosθC. tanφ =tanθD. tanφ =2tanθ解析：物体飞出时的初速度为v 0，落在斜面上时，竖直位移为y，则空中飞行的时间为：，水平位移： ，到达斜面时，竖直方向的分速度：gyt2gvtx2由几何关系可知： ； ，由此可tvy 02tanvyx02tanvgyy知： ，所以D 选项正确。tan2t甲乙αv1v2图 3-1v1甲乙αv1v2图 32要高考网 ht