物理4章末总结

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热点讲座 曲线运动与万有引力定律的应用,热点解读,曲线运动规律及其应用历来是高考的重点、难点,和热点,它不仅涉及力学中的一般的曲线运动、平,抛运动、圆周运动,还常常涉及天体运动问题,带,电粒子在电场、磁场或复合场中的运动问题,动力,学问题,功能问题,.,下面以现实生活中的问题,(,如体育竞技,军事上的射,击,交通运输和航空航天等,),为模型,对,曲线运动 万,有引力,中高考知识点与题型进行系统的、多角,度、多层次的分类解析,以突出知识的综合应用,.,章末总结,专题一 曲线运动和平抛运动,1.,物体做曲线运动的条件,2.,曲线运动的特点,3.,利用运动的合成与分解研究一般曲线运动的思,维流程,(,欲知,),曲线运动规律经等效分解后,(,只需,),研,究两直线运动规律经等效合成后,(,得知,),曲线,运动规律,.,专题讲座,在抗洪战斗中,一摩托艇要到正对岸抢救灾,民,.,关于该摩托艇能否到达正对岸的说法中正确,的是,(),A.,只要摩托艇向正对岸行驶就能到达正对岸,B.,由于水流有较大的速度,摩托艇不能到达正对岸,C.,虽然水流有较大的速度,但只要摩托艇向上游某,一方向行驶,一定能到达正对岸,D.,有可能不论摩托艇怎么行驶,都不能到达正对岸,解析,处理方法,:,艇在有一定流速的水中过河时,实,际上参与了两个方向的分运动,即艇随水流的运动,(,水冲艇的运动,),和艇相对水的运动,(,即在静水中的艇,的运动,),艇的实际运动是合运动,.,(2),若艇要到达正对岸,必须艇行速度,v,1,大于水流速,度,v,2,此时应将艇头偏向上游,过河时间,:,答案,D,专题二 恒力作用下的匀变速曲线运动,最典型的匀变速曲线运动有两类形式,:,1.,只受重力作用的平抛,(,斜抛,),物体的运动,此类问题常规解法是运动的分解,.,如图,1,所示,图,1,在水平地面,上固定一倾角,=37,表面光滑的,斜面体,物体,A,以,v,1,=6 m/s,的初速度,沿斜面上滑,同时在物体,A,的正上方,有一物体,B,以某一初速度水平抛出,.,如果当,A,上滑,到最高点时恰好被,B,物体击中,.(,A,、,B,均可看作质,点,sin 37,=0.6,cos 37,=0.8,g,取,10 m/s,2,),求,:,图,1,(1),物体,A,上滑到最高点所用的时间,t,.,(2),物体,B,抛出时的初速度,v,2,.,(3),物体,A,、,B,间初始位置的高度差,h,.,解析,(1),物体,A,上滑的过程中,由牛顿第二定律得,mg,sin,=,ma,代入数据得,a,=6 m/s,2,设经过,t,时间,B,物体击中,A,物体,由运动学公式得,0=,v,1,-,at,代入数据得,t,=1 s,(2),物体,B,做平抛运动的水平位移,其初速度,(3),物体,A,、,B,间的高度差,答案,(1)1 s (2)2.4 m/s (3)6.8 m,2.,类平抛运动,如图,2,所示,一带电粒子以,竖直向上的初速度,v,0,自,A,处进入,电场强度为,E,、方向水平向右的匀,强电场中,它受到的电场力恰与重,力大小相等,.,当粒子到达图中,B,处时,速度大小仍,为,v,0,但方向变为水平向右,那么,A,、,B,之间的电势,差等于多少,?,从,A,到,B,经历的时间为多长,?,解析,带电粒子从,A,B,的过程中,竖直分速度减,小,水平分速度增大,表明带电粒子的重力不可忽,略,且带正电荷,受电场力方向向右,.,依题意有,mg,=,Eq,.,图,2,根据动能定理,:,U,AB,q,-,mgh,=0(,动能不变,),在竖直方向上做竖直上抛运动,则,v,0,2,-0=2,gh,v,0,=,gt,解得,答案,点评,带电粒子在电场中具有加速作用和偏转作,用,.,分析问题时,注意运动学、动力学、功和能等,有关规律的综合运用,.,当带电粒子在电场中的运动,不是类平抛运动,而是较复杂的曲线运动时,可以,把复杂的曲线运动分解到两个互相正交的简单的,分运动来求解,.,专题三 天体运动中的匀速圆周运动,(1),基本模型的建立,环绕模型,:,把天体的运动看成是环绕某中心天,体的匀速圆周运动,其所需的向心力由万有引力,提供,.,近球模型,:,处于星球表面或附近的物体受到的,万有引力近似等于物体的重力,.,(2),“,金三角关系,”,所有天体运动问题的求解尽在,“,金三角关系,”,之中,(,如图,3,所示,),说明,问题属于环绕模型时,选用,F,引,=,F,向,关系,;,问题属于近球模型时,选用,F,引,=,G,=,F,向,关系,.,解题时,先确定是哪个模型,然后选择相应的等量关系列方程,即可推出结果的表达式,.,(3),各类天体运动问题,星球表面重力加速度问题,这是属于近球模型,故选用,F,引,=,G,=,F,向,关系列方程,.,图,3,【,例,4,】,假设火星和地球都是球体,火星质量,M,火,和,地球质量,M,地,之比为,M,火,/,M,地,=,p,火星的半径,R,火,和地球半径,R,地,之比,R,火,/,R,地,=,q,那么离火星表面,R,地,高处的重力加速度,g,火,和离地球表面,R,地,高处的重,力加速度,g,地,之比,g,火,/,g,地,等于多少,?,解析,在地球表面有,:,gR,2,=,GM,此式称为黄金代换,式,如果是别的星球,将式中的地球半径,R,换成别的,星球半径后,此式仍成立,.,答案,估算天体的质量和密度,测出卫星围绕天体做匀速圆周运动的半径,r,和周期,T,即可进行估算,.,把卫星运动看成匀速圆周运动,则属于,环绕模型,选用,F,引,=,F,向,列方程,即可求解,.,【,例,5,】1789,年英国著名物理学家卡文迪许首先估算,出了地球的平均密度,.,根据你学过的知识,能否知道地,球密度的大小,.,解析,设地球质量为,M,地球半径为,R,地球表面的重力,加速度为,g,忽略地球自转的影响,根据万有引力定律得,将地球看成均匀球体,:,由上两式得地球平均密度,:,上式中,:,、,g,、,R,和,G,均为常数,将它们的值代入,可得,:,e,=5.5,10,3,kg/m,3,即地球的平均密度为,5.5,10,3,kg/m,3,.,答案,5.5,10,3,kg/m,3,估算题中往往告诉的已知量很少或者什么量,也不告诉,解题时就要求我们灵活地运用一些物理,常数,如重力加速度,g,、圆周率,、万有引力常量,G,等,.,说明,地球同步卫星,【,例,6,】,发射地球同步卫星时,先将卫,星发射至近地圆轨道,1,然后在,Q,点点,火,使火箭加速,让卫星做离心运动,进入轨道,2,到达,P,点后,再使卫星加速,进入预定轨道,3.,轨道,1,、,2,相切于,Q,点,轨道,2,、,3,相切于,P,点,(,如图,4,所示,).,则当卫星分别在,1,2,3,轨,道上正常运行时,以下说法正确的是,(),A.,卫星在轨道,3,上的速率大于在轨道,1,上的速率,B.,卫星在轨道,3,上的角速度小于在轨道,1,上的角速度,C.,卫星在轨道,1,上经过,Q,点时的加速度大于它在轨道,2,上经过,Q,点时的加速度,D.,卫星在轨道,2,上经过,P,点时的加速度等于它在轨道,3,上经过,P,点时的加速度,图,4,解析,这是一道变轨道问题,.,由于轨道,1,和轨道,3,都,是圆轨道,卫星运动由万有引力提供向心力,由运行,速度 可知,因,r,3,r,1,所以,v,3,v,1,故,A,项错误,;,又由角速度 所以,3,小球做曲,线运动,轨迹如图,C;,若,小球也做曲线运动,轨迹如图,B;,综上所述,选项,A,、,B,、,C,正确,D,错误,.,答案,D,3.,如图,7,所示,一个电影替身演员准备跑过一个屋顶,然,后水平地跳跃并离开屋顶,在下一栋建筑物的屋顶上,登陆,.,如果他在屋顶跑动的最大速度是,4.5 m/s,那么,下列关于他能否安全跳过去的说法正确的是,(,g,取,9.8 m/s,2,)(),图,7,A.,他安全跳过去是可能的,B.,他安全跳过去是不可能的,C.,如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的最小速度应大,于,6.2m/s,D.,如果要安全跳过去,他在屋顶跑动的最大速度应小,于,4.5 m/s,解析,根据 当他降落在下一个屋顶时,下落,的高度为,y,=4.9 m,所用时间,最大水平位移,:,x,=,v,m,t,=4.5,1.0 m=4.5 m,v,1,B.,1,=,3,2,C.,a,1,a,1,a,3,学生作答,图,3,D,错解分析,错选,A.,错因是由万有引力提供向心力,得出,由,r,2,=,r,3,v,1,.,正确答案,正确选项是,B,、,D.,因,1,、,2,都是卫星,故地球的,万有引力提供向心力,由,因,r,1,r,2,故,1,2,又因,1,是同步卫星,和地球自转的,角速度相同,故,1,=,3,B,正确,同理由 知,a,1,a,3,故,D,正确,.,卫星运动时只受万有引力,而地面上的物体除受万,有引力外还受地面支持力,.,故虽然它们都绕地心做匀,速圆周运动,但,v,、,、,a,等与半径,r,的关系却大不相同,.,不能将卫星运动的规律直接用于赤道上的物体,.,4.,不能正确分析向心力造成的错误,试题回放,如图,4,所示,半径,R,=0.9 m,的光滑的半,圆轨道固定在竖直平面内,直径,AC,竖直,下端,A,与光滑的水平轨道相切,.,一个质,量,m,=1 kg,的小球沿水平轨道进入竖直圆,轨道,通过最高点,C,时对轨道的压力为其重力的,3,倍,.,不计空气阻力,g,取,10 m/s,2,.,求：,(1),小球在,A,点的速度大小,v,A,；,(2),小球的落地点到,A,点的距离,x,；,(3),小球在落地前瞬间重力的瞬时功率,P,G,.,图,4,错解分析,错解一：,(1),由,mg,=,mv,C,2,/,R,得,v,C,=3,m/s,.,错解原因是机械照搬绳球模型最高点的速度最小值,.,错解二：由,3,mg,=,mv,C,2,/,R,得,v,C,=,m/s,错误原因是不能正确分析全受力情况,计算向心力,时漏掉了重力,.,后两问都要以第一问的结论为基础,一旦出错失分将,会很多,.,正确答案,(1),设小球通过最高点,C,时的速度为,v,C,根据牛顿第二,定律,有,mg,+3,mg,=,解得,v,C,=6,m/s,.,设小球在,A,点的速度大小为,v,A,以地面为参考平面,根据机械能守恒定律,有：,(2),小球离开,C,点后作平抛运动,根据,它在空中运动的时间为,t,=0.6 s,小球的落地点到,A,点的距离为,x,=,v,C,t,=3.6 m,(3),小球落地前竖直速度,v,y,=,gt,=6,m/s,小球在落地前瞬间重力的瞬时功率,P,G,=,mgv,y,=60 W,举一反三,在进行向心力的计算时,一定要分析清受力情况,明确哪些力和向心力有关,做到不多力也不少力,.,另,外,细绳牵引下在竖直平面内做圆周运动,是圆周运,动中一个非常典型的类别,.,这类问题的特点在最高点,上,由于细绳只能给物体提供牵引力,不能提供支持力,所以最高点的受力应该满足,F,T,+,mg,=,由此可见,物,体在圆周运动的最高点时速度不得低于某个值,即存在,一个临界速度,v,临,=,这类圆周运动问题基本上都会,出现这样的关键词：,“,恰好能够到达最高点,”,、,“,在,最高点恰好有最小速度,”,等,.,本题中轨道内模型与细绳,牵引类圆周运动是等效的,.,分析时注意具体问题具体分,析,不能照搬平时的结论,.,返回,