2019年高考物理大二輪復(fù)習(xí) 專題訓(xùn)練三 第1課時 拋體、圓周和天體運動.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 拋體、圓周和天體運動 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動的問題．高考對本專題的考查以運動組合為線索，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曲線運動的條件和運動的合成與分解；②平拋運動規(guī)律；③圓周運動規(guī)律；④平拋運動與圓周運動的多過程組合問題；⑤應(yīng)用萬有引力定律解決天體運動問題；⑥帶電粒子在電場中的類平拋運動問題；⑦帶電粒子在磁場內(nèi)的勻速圓周運動問題；⑧帶電粒子在簡單組合場內(nèi)的運動問題等．用到的主要物理思想和方法有：運動的合成與分解思想、應(yīng)用臨界條件處理臨界問題的方法、建立類平拋運動模型方法、等效的思想方法等． 應(yīng)考策略 熟練掌握平拋、圓周運動的規(guī)律，對平拋和圓周運動的組合問題，要善于由轉(zhuǎn)折點的速度進(jìn)行突破；熟悉解決天體運動問題的兩條思路；靈活應(yīng)用運動的合成與分解的思想，解決帶電粒子在電場中的類平拋運動問題；對帶電粒子在磁場內(nèi)的勻速圓周運動問題掌握找圓心求半徑的方法． 第1課時 拋體、圓周和天體運動 1．物體做曲線運動的條件 當(dāng)物體所受合外力的方向跟它的速度方向不共線時，物體做曲線運動．合運動與分運動具有等時性、獨立性和等效性． 2．平拋運動 (1)規(guī)律：vx＝v0，vy＝gt，x＝v0t，y＝gt2. (2)推論：做平拋(或類平拋)運動的物體 ①任意時刻速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點；②設(shè)在任意時刻瞬時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)圓周運動的兩種臨界問題 (1)繩固定，物體能通過最高點的條件是v≥. (2)桿固定，物體能通過最高點的條件是v>0. 4．在處理天體的運動問題時，通常把天體的運動看成是勻速圓周運動，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越小． (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)定在低軌道上時速度比在高軌道大． 1．豎直平面內(nèi)圓周運動的最高點和最低點的速度關(guān)系通常利用動能定理來建立聯(lián)系，然后結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行動力學(xué)分析． 2．對于平拋或類平拋運動與圓周運動組合的問題，應(yīng)用合成與分解的思想分析這兩種運動轉(zhuǎn)折點的速度是解題的關(guān)鍵． 3．分析天體運動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 拋體運動問題的分析 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)歷的時間為t，水流落地點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．水流落地時位移大小為 D．水流落地時的速度為2gtcot θ 解析 由題意知，水做平拋運動，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錯誤；下落的高度y＝gt2，水流落地時位移s＝＝，所以C錯誤；空中水柱的體積V＝Svxt＝，所以B正確；水流落地時的速度v＝＝gt，所以D錯誤． 答案 B 以題說法 1.處理平拋(或類平拋)運動的基本方法就是把運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻加速直線運動，通過研究分運動達(dá)到研究合運動的目的． 2．要善于建立平拋運動的兩個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cD點；若A點小球拋出的同時，在C點以初速度v2沿BA方向平拋另一相同質(zhì)量的小球并也能擊中D點．已知∠COD＝60，且不計空氣阻力，則( ) 圖1 A．兩小球同時落到D點 B．兩小球在此過程中動能的增加量相等 C．在擊中D點前瞬間，重力對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 由于兩球做平拋運動下落的高度不同，則知兩球不可能同時到達(dá)D點；重力做功不等，則動能的增加量不等；在擊中D點前瞬間，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點平拋，可得R＝v1t1，R＝gt，小球從C點平拋，可得Rsin 60＝v2t2，R(1－cos 60)＝gt，聯(lián)立解得＝，故D正確． 考向2 圓周運動問題的分析 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，A點的坐標(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)做圓周運動． 圖2 (1)當(dāng)釘子在x＝l的P點時，小球經(jīng)過最低點細(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)做圓周運動，而細(xì)繩又不被拉斷，求釘子所在位置的范圍． 審題突破 由幾何知識求出小球做圓周運動的軌道半徑后，怎么才能求出繩子的拉力？小球能繞釘子在豎直平面內(nèi)做圓周運動的條件是什么？ 解析 (1)當(dāng)釘子在x＝l的P點時，小球繞釘子轉(zhuǎn)動的半徑為：R1＝l－ 小球由靜止到最低點的過程中機(jī)械能守恒： mg(＋R1)＝mv 在最低點細(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)小球繞釘子圓周運動恰好到達(dá)最高點時，有： mg＝m 運動中機(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 解決圓周運動力學(xué)問題要注意以下幾點： (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)列出正確的動力學(xué)方程F＝m＝mrω2＝mωv＝mr. (3)對于豎直面內(nèi)的圓周運動要注意“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)，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)的最低點時，大環(huán)對輕桿拉力的大小為( ) 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)的最低點時的速度為v＝2，根據(jù)牛頓第二定律得FN－mg＝，所以在最低點時大環(huán)對小環(huán)的支持力FN＝mg＋＝5mg.根據(jù)牛頓第三定律知，小環(huán)對大環(huán)的壓力FN′＝FN＝5mg，方向向下．對大環(huán)，據(jù)平衡條件，輕桿對大環(huán)的拉力T＝Mg＋FN′＝Mg＋5mg.根據(jù)牛頓第三定律，大環(huán)對輕桿拉力的大小為T′＝T＝Mg＋5mg，故選項C正確，選項A、B、D錯誤． 考向3 天體運動問題的分析 例3 人類發(fā)射地球同步衛(wèi)星時，先將衛(wèi)星發(fā)射至近地圓軌道1，然后經(jīng)點火，使其沿橢圓軌道2運行，最后再次點火，將衛(wèi)星送入同步軌道3.軌道1、2相切于Q點，軌道2、3相切于P點，如圖4所示．關(guān)于這顆衛(wèi)星分別在1、2、3軌道上正常運行時，以下說法正確的是( ) 圖4 A．衛(wèi)星在三個軌道運動的周期關(guān)系是：T1下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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