2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練三 第1課時(shí) 拋體、圓周和天體運(yùn)動(dòng).doc
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2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練三 第1課時(shí) 拋體、圓周和天體運(yùn)動(dòng) 專題定位 本專題解決的是物體(或帶電體)在力的作用下的曲線運(yùn)動(dòng)的問題.高考對(duì)本專題的考查以運(yùn)動(dòng)組合為線索,進(jìn)而從力和能的角度進(jìn)行命題,題目情景新,過程復(fù)雜,具有一定的綜合性.考查的主要內(nèi)容有:①曲線運(yùn)動(dòng)的條件和運(yùn)動(dòng)的合成與分解;②平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律;③圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律;④平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的多過程組合問題;⑤應(yīng)用萬有引力定律解決天體運(yùn)動(dòng)問題;⑥帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題;⑦帶電粒子在磁場(chǎng)內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題;⑧帶電粒子在簡單組合場(chǎng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)問題等.用到的主要物理思想和方法有:運(yùn)動(dòng)的合成與分解思想、應(yīng)用臨界條件處理臨界問題的方法、建立類平拋運(yùn)動(dòng)模型方法、等效的思想方法等. 應(yīng)考策略 熟練掌握平拋、圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,對(duì)平拋和圓周運(yùn)動(dòng)的組合問題,要善于由轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度進(jìn)行突破;熟悉解決天體運(yùn)動(dòng)問題的兩條思路;靈活應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解的思想,解決帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題;對(duì)帶電粒子在磁場(chǎng)內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題掌握找圓心求半徑的方法. 第1課時(shí) 拋體、圓周和天體運(yùn)動(dòng) 1.物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件 當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不共線時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng).合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性、獨(dú)立性和等效性. 2.平拋運(yùn)動(dòng) (1)規(guī)律:vx=v0,vy=gt,x=v0t,y=gt2. (2)推論:做平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的物體 ①任意時(shí)刻速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn);②設(shè)在任意時(shí)刻瞬時(shí)速度與水平方向的夾角為θ,位移與水平方向的夾角為φ,則有tan θ=2tan_φ. 3.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩種臨界問題 (1)繩固定,物體能通過最高點(diǎn)的條件是v≥. (2)桿固定,物體能通過最高點(diǎn)的條件是v>0. 4.在處理天體的運(yùn)動(dòng)問題時(shí),通常把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng),其所需要的向心力由萬有引力提供.其基本關(guān)系式為G=m=mω2r=m()2r=m(2πf)2r. 在天體表面,忽略自轉(zhuǎn)的情況下有G=mg. 5.衛(wèi)星的繞行速度v、角速度ω、周期T與軌道半徑r的關(guān)系 (1)由G=m,得v= ,則r越大,v越?。? (2)由G=mω2r,得ω= ,則r越大,ω越?。? (3)由G=mr,得T= ,則r越大,T越大. 6.衛(wèi)星變軌 (1)由低軌變高軌,需增大速度,穩(wěn)定在高軌道上時(shí)速度比在低軌道?。? (2)由高軌變低軌,需減小速度,穩(wěn)定在低軌道上時(shí)速度比在高軌道大. 1.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度關(guān)系通常利用動(dòng)能定理來建立聯(lián)系,然后結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析. 2.對(duì)于平拋或類平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)組合的問題,應(yīng)用合成與分解的思想分析這兩種運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的速度是解題的關(guān)鍵. 3.分析天體運(yùn)動(dòng)類問題的一條主線就是F萬=F向,抓住黃金代換公式GM=gR2. 4.確定天體表面重力加速度的方法有: (1)測(cè)重力法; (2)單擺法; (3)平拋(或豎直上拋)物體法; (4)近地衛(wèi)星環(huán)繞法. 考向1 拋體運(yùn)動(dòng)問題的分析 例1 靜止的城市綠化灑水車,由橫截面積為S的水龍頭噴嘴水平噴出水流,水流從射出噴嘴到落地經(jīng)歷的時(shí)間為t,水流落地點(diǎn)與噴嘴連線與水平地面間的夾角為θ,忽略空氣阻力,以下說法正確的是( ) A.水流射出噴嘴的速度為gttan θ B.空中水柱的水量為 C.水流落地時(shí)位移大小為 D.水流落地時(shí)的速度為2gtcot θ 解析 由題意知,水做平拋運(yùn)動(dòng),θ為總位移與水平方向的夾角,tan θ==,可得水流射出噴嘴的速度為vx=,故A錯(cuò)誤;下落的高度y=gt2,水流落地時(shí)位移s==,所以C錯(cuò)誤;空中水柱的體積V=Svxt=,所以B正確;水流落地時(shí)的速度v==gt,所以D錯(cuò)誤. 答案 B 以題說法 1.處理平拋(或類平拋)運(yùn)動(dòng)的基本方法就是把運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng),通過研究分運(yùn)動(dòng)達(dá)到研究合運(yùn)動(dòng)的目的. 2.要善于建立平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)分速度和分位移與題目呈現(xiàn)的角度之間的聯(lián)系,這往往是解決問題的突破口. 如圖1所示,水平地面上有一個(gè)坑,其豎直截面為半圓,O為圓心,AB為沿水平方向的直徑.若在A點(diǎn)以初速度v1沿AB方向平拋一小球,小球?qū)糁锌颖谏系淖畹忘c(diǎn)D點(diǎn);若A點(diǎn)小球拋出的同時(shí),在C點(diǎn)以初速度v2沿BA方向平拋另一相同質(zhì)量的小球并也能擊中D點(diǎn).已知∠COD=60,且不計(jì)空氣阻力,則( ) 圖1 A.兩小球同時(shí)落到D點(diǎn) B.兩小球在此過程中動(dòng)能的增加量相等 C.在擊中D點(diǎn)前瞬間,重力對(duì)兩小球做功的功率不相等 D.兩小球初速度之比v1∶v2=∶3 答案 CD 解析 由于兩球做平拋運(yùn)動(dòng)下落的高度不同,則知兩球不可能同時(shí)到達(dá)D點(diǎn);重力做功不等,則動(dòng)能的增加量不等;在擊中D點(diǎn)前瞬間,重力做功的功率為P=mgvy=mggt,t不等;設(shè)半圓的半徑為R.小球從A點(diǎn)平拋,可得R=v1t1,R=gt,小球從C點(diǎn)平拋,可得Rsin 60=v2t2,R(1-cos 60)=gt,聯(lián)立解得=,故D正確. 考向2 圓周運(yùn)動(dòng)問題的分析 例2 如圖2所示,在豎直平面內(nèi)有xOy坐標(biāo)系,其中y軸豎直,長為l的不可伸長細(xì)繩,一端固定在A點(diǎn),A點(diǎn)的坐標(biāo)為(0,),另一端系一質(zhì)量為m的小球.現(xiàn)在x坐標(biāo)軸上(x>0)固定一個(gè)小釘,拉小球使細(xì)繩繃直并水平,再將小球從靜止釋放,當(dāng)細(xì)繩碰到釘子以后,小球可以繞釘子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng). 圖2 (1)當(dāng)釘子在x=l的P點(diǎn)時(shí),小球經(jīng)過最低點(diǎn)細(xì)繩恰好不被拉斷,求細(xì)繩能承受的最大拉力; (2)在滿足(1)的條件下,為使小球釋放后能繞釘子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),而細(xì)繩又不被拉斷,求釘子所在位置的范圍. 審題突破 由幾何知識(shí)求出小球做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑后,怎么才能求出繩子的拉力?小球能繞釘子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么? 解析 (1)當(dāng)釘子在x=l的P點(diǎn)時(shí),小球繞釘子轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑為:R1=l- 小球由靜止到最低點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒: mg(+R1)=mv 在最低點(diǎn)細(xì)繩承受的拉力最大,有:F-mg=m 聯(lián)立求得最大拉力F=7mg. (2)小球繞釘子圓周運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)最高點(diǎn)時(shí),有: mg=m 運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能守恒:mg(-R2)=mv 釘子所在位置為x′= 聯(lián)立解得x′=l 因此釘子所在位置的范圍為l≤x≤l. 答案 (1)7mg (2)l≤x≤l 以題說法 解決圓周運(yùn)動(dòng)力學(xué)問題要注意以下幾點(diǎn): (1)要進(jìn)行受力分析,明確向心力的來源,確定圓心以及半徑. (2)列出正確的動(dòng)力學(xué)方程F=m=mrω2=mωv=mr. (3)對(duì)于豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)要注意“桿模型”和“繩模型”的臨界條件. (xx新課標(biāo)Ⅱ17)如圖3所示,一質(zhì)量為M的光滑大圓環(huán),用一細(xì)輕桿固定在豎直平面內(nèi);套在大環(huán)上質(zhì)量為m的小環(huán)(可視為質(zhì)點(diǎn)),從大環(huán)的最高處由靜止滑下.重力加速度大小為g.當(dāng)小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí),大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為( ) 圖3 A.Mg-5mg B.Mg+mg C.Mg+5mg D.Mg+10mg 答案 C 解析 設(shè)大環(huán)半徑為R,質(zhì)量為m的小環(huán)下滑過程中遵守機(jī)械能守恒定律,所以mv2=mg2R.小環(huán)滑到大環(huán)的最低點(diǎn)時(shí)的速度為v=2,根據(jù)牛頓第二定律得FN-mg=,所以在最低點(diǎn)時(shí)大環(huán)對(duì)小環(huán)的支持力FN=mg+=5mg.根據(jù)牛頓第三定律知,小環(huán)對(duì)大環(huán)的壓力FN′=FN=5mg,方向向下.對(duì)大環(huán),據(jù)平衡條件,輕桿對(duì)大環(huán)的拉力T=Mg+FN′=Mg+5mg.根據(jù)牛頓第三定律,大環(huán)對(duì)輕桿拉力的大小為T′=T=Mg+5mg,故選項(xiàng)C正確,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤. 考向3 天體運(yùn)動(dòng)問題的分析 例3 人類發(fā)射地球同步衛(wèi)星時(shí),先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1,然后經(jīng)點(diǎn)火,使其沿橢圓軌道2運(yùn)行,最后再次點(diǎn)火,將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點(diǎn),軌道2、3相切于P點(diǎn),如圖4所示.關(guān)于這顆衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運(yùn)行時(shí),以下說法正確的是( ) 圖4 A.衛(wèi)星在三個(gè)軌道運(yùn)動(dòng)的周期關(guān)系是:T1- 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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