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帶電粒子在電場中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題；⑦帶電粒子在磁場內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)問題；⑧帶電粒子在簡單組合場內(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中的類平拋運(yùn)動(dòng)問題；對帶電粒子在磁場內(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)速度比在低軌道小． (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(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下載提示(請認(rèn)真閱讀)
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