專題三曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律_第1頁
專題三曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律_第2頁
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1、準(zhǔn)備考試的方向要明確,第一,曲線運(yùn)動(dòng)1。曲線運(yùn)動(dòng)的條件和軌跡f不與v共線,合力總是指向曲線的凹側(cè)。2 .結(jié)合運(yùn)動(dòng)與分割運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,(2)“結(jié)合”速度問題繩子、桿等長(zhǎng)度物體在運(yùn)動(dòng)中兩端的速度稱為“關(guān)聯(lián)”速度。關(guān)聯(lián)速度的關(guān)系與沿著桿(或繩)方向的速度分量大小相同。如圖3-3所示,如果兩個(gè)圖3-3物體a和b通過沒有拉伸的繩子連接在一起,則兩個(gè)物體的分割速度大小沿繩子方向相同。也就是說,va=VB cos 。(1)連接運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡是如果連接外力是恒定力,則連接運(yùn)動(dòng)是均勻變速運(yùn)動(dòng),如果初始速度方向與連接外力在直線上,則軌跡是直線,否則是均勻變速曲線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)。(2)合并運(yùn)動(dòng)的位移、速度和加速度都

2、表示為相鄰邊的平行四邊形對(duì)角。必須分析平拋(類平拋)運(yùn)動(dòng)問題,并很好地畫出位移關(guān)系、速度關(guān)系,特別是速度VX,vy,v構(gòu)成的速度三角形和位移x,y,s構(gòu)成的位移三角形中明確知道的量、未知量是解決問題的突破口。3,如果比較垂直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)模型,就可以知道衛(wèi)星運(yùn)行軌道半徑r與該軌道上的線速度v,角速度,周期t,向心加速度a有一對(duì)一的對(duì)應(yīng)關(guān)系,如果確定r,v,t,a中的一個(gè),那么剩下的就與衛(wèi)星的質(zhì)量無關(guān)了。4 .“雙星系統(tǒng)”“雙星”是兩個(gè)相互靠近的星星,圍繞它們連接上的固定固定點(diǎn)進(jìn)行相同的周期性圓周運(yùn)動(dòng)。它們之間的重力會(huì)對(duì)移動(dòng)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響,其他天體的作用力會(huì)影響可以忽略的特殊天體系統(tǒng)。(3

3、)對(duì)雙星問題,角速度必須相同,迂回的向心力大小必須相同。等速圓周運(yùn)動(dòng)的中心位于其連接上,但是等速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不同于“雙星”之間的距離,例如軌道半徑的總和和之間的距離。(4)衛(wèi)星改變軌道的時(shí)候,首先要弄清楚衛(wèi)星是做離心運(yùn)動(dòng)還是憂慮運(yùn)動(dòng),要做離心運(yùn)動(dòng),首先要提高速度,做離心運(yùn)動(dòng)后要降低速度。(。相反,要想進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng),首先要減少速度,進(jìn)行肌肉運(yùn)動(dòng),然后加快速度。2 .在實(shí)際問題處理中,必須注意(1)深度挖掘曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)效果,以便明確曲線運(yùn)動(dòng)應(yīng)在哪些兩個(gè)方向分解為直線運(yùn)動(dòng)。這是分析處理曲線運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。要記住不能使用分解力的想法分解行為。(2)聯(lián)合運(yùn)動(dòng)與分裂運(yùn)動(dòng)效果相同,具有等效性。進(jìn)行同級(jí)

4、合的時(shí)候,要尋找兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí)間連接等時(shí)性。這往往是分析曲線運(yùn)動(dòng)問題的起點(diǎn)。1 .如圖3-5所示,橡皮擦用細(xì)線掛在o點(diǎn),用鉛筆對(duì)著線的左側(cè)水,以固定的速度向右移動(dòng),在運(yùn)動(dòng)中總是垂直移動(dòng)懸掛的線,橡皮擦運(yùn)動(dòng)的速度()a .大小和方向保持不變,圖3-5 B .大小保持不變,方向改變。c .大小變化,方向不變d .大小和方向變化。解釋:解決運(yùn)動(dòng)的合成和分解問題的關(guān)鍵是了解每個(gè)運(yùn)動(dòng)的特性。對(duì)于用繩子或桿連接的身體問題,在繩子或桿的方向上具有相同的分割運(yùn)動(dòng)速度大小。這個(gè)問題的橡皮擦參與了兩個(gè)分裂運(yùn)動(dòng),一個(gè)是沿水平方向與鉛筆速度相同的勻速直線運(yùn)動(dòng),另一個(gè)是沿垂直方向與鉛筆移動(dòng)速度相同大小的勻速直線運(yùn)動(dòng),這兩

5、個(gè)等速直線運(yùn)動(dòng)的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)是斜向上的勻速直線運(yùn)動(dòng),所以a是正確的?;卮穑篈,特別通知 (1)物體在勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),合力提供向心力。物體做不恒定的圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),向心力是合力沿半徑指向中心方向的分力。(2)對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng),通過正交分解方法處理力時(shí),力通常沿切線方向和法線方向分解。2 .圖3-6,AB和BC是在同一水平面上與點(diǎn)a、b和c相切的兩個(gè)完全相同的粗糙圓弧段。圖3-6質(zhì)量為m的小塊從初始速度v0滑動(dòng)到a端c端時(shí)的速度大小為v1;如果相同大小的初始速度v0從c端滑動(dòng)到a端時(shí)的速度大小為v2,則如何比較v1,v2的大???分析:解決這些問題的方法為:“速度大小”“向心力大小”“壓力大小”“摩擦大小”“結(jié)

6、論”。小塊從a端滑動(dòng)到c端,以更大的速度通過“凸”弧AB,并且有摩擦,因此以更小的速度通過“凹”弧BC時(shí),“凸”弧和“凹”弧的壓力減小,滑動(dòng)摩擦力減小,因此到達(dá)c端時(shí)的速度大小v1更大?;卮穑簐1 v2,3。天體運(yùn)動(dòng)中的估計(jì)問題及信息問題的解決方法(1)估計(jì)問題天體估計(jì)問題一般包括天體質(zhì)量、密度、運(yùn)行周期、線速度、運(yùn)行半徑等。要回答這些問題,首先必須明確重力提供天體作為圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,并使用牛頓第二定律彈性選擇表達(dá)式,根據(jù)已知條件求解。一些有關(guān)天體運(yùn)動(dòng)的估計(jì)問題中往往有暗示性條件,必須利用它。地球表面的物體被吸引到類似于重力的程度,包括地球附近的重力加速度g=9.8m/S2,地球自轉(zhuǎn)周期t=

7、24 h,公轉(zhuǎn)周期t=365d,圍繞地球的月球周期約27 d,月球自轉(zhuǎn)周期約27 d等。(2)解決問題的方法是讀好,明確意思,正確提取問題的有用信息,即看題目對(duì)我們做什么,要求什么物理量。提取有用的信息,創(chuàng)建模型,然后分析過程,確定適用哪些物理定律,列出并解決方程就可以了。使用萬有引力定律和向心力公式計(jì)算天體運(yùn)動(dòng)問題時(shí),涉及的數(shù)字一般比較大,在解決問題的過程中,要多使用公式推導(dǎo),減少中間量的計(jì)算,減少計(jì)算結(jié)果的誤差。3.探測(cè)器在月球周圍進(jìn)行一定的圓周運(yùn)動(dòng),即使在軌道改變后,在周期較小的軌道上進(jìn)行一定的圓周運(yùn)動(dòng),與相變和軌道轉(zhuǎn)移相比,a .軌道半徑變小。b .向心加速度變小c .線速度變小d .

8、角速度變小。答案:A,命題視角1如圖3-7所示,邊長(zhǎng)為l的矩形ABCD具有垂直上升的均勻電場(chǎng)。質(zhì)量為m、電荷為q的失重帶電粒子使用初始速度v0從a點(diǎn)沿AD方向進(jìn)入,從CD以=30的速度射出。圖3-7 (1)此帶電粒子有什么電?(2)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e是多少?命題視角2 (2011廣東高考)如圖3-8所示,在網(wǎng)絡(luò)前攔截練習(xí)過程中,練習(xí)者從網(wǎng)格正上方向地面h方向以速度v垂直球網(wǎng)擊球,球直接觸到底線。下面的圖3-8線到網(wǎng)格的距離為l,重力加速度為g,將球的運(yùn)動(dòng)視為平拋運(yùn)動(dòng),下一個(gè)表達(dá)正確(),研究平拋運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)的基本方法是將平拋或平拋運(yùn)動(dòng)分解為初始速度和垂直初始速度方向。分析時(shí)注意2分鐘運(yùn)動(dòng)的等時(shí)性及

9、其關(guān)系,建立2分鐘運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量之間的關(guān)系,并結(jié)合圖的幾何關(guān)系熱方程求解。命題視角2如圖3-10所示,以傾斜的平滑坡度具有長(zhǎng)度為l的細(xì)線,細(xì)線的一端固定在o點(diǎn),另一端捆綁m質(zhì)量的小球,現(xiàn)在球準(zhǔn)確地在邊坡上進(jìn)行完整的圓周運(yùn)動(dòng)。圖3-10顯示了從o點(diǎn)到斜坡底部的已知距離SOC=l,球體:(1)球通過最高點(diǎn)a時(shí)的速度va;(2)球通過最低點(diǎn)b時(shí)細(xì)線在小球上拉的力。封閉錦囊 (1)垂直面內(nèi)的圓形運(yùn)動(dòng)要注意在最高點(diǎn)區(qū)分兩個(gè)模型的臨界條件不同的“繩模型”和“桿模型”。(2)解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的關(guān)鍵是通過正確的力分析確定向心力的原因。解決垂直面圓周問題的基本思想是兩點(diǎn)一過程?!皟牲c(diǎn)”通過在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)、最高點(diǎn)

10、和最低點(diǎn)對(duì)物體進(jìn)行力分析,根據(jù)牛頓第二定律熱方程找出向心力的原因?!斑^程”從最高點(diǎn)到最低點(diǎn),往往用動(dòng)能定理把這兩點(diǎn)聯(lián)系起來。命題視角1如圖3-11所示,用具有光滑內(nèi)壁的細(xì)管子彎曲的“s”形玩具軌道,放置在垂直平面內(nèi)的軌道的彎曲部分由兩個(gè)半徑相同的半圓對(duì)接完成,圓的半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于圓管的內(nèi)徑,軌道底部與水平面相切,軌道在水平方向也不移動(dòng)到3-11。發(fā)射裝置將小球(可以視為粒子)從點(diǎn)a水平發(fā)射到點(diǎn)b,到達(dá)軌道,然后從最高點(diǎn)d水平(扔后球不再到達(dá)軌道)扔出,然后已知小球和地面ab分段之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為=0.2,無論其他機(jī)械能損失如何,ab分段長(zhǎng)度l=1.25m,圓的半徑r=0.1m,小球質(zhì)量如果v 0=

11、5m/s:(1)球從最高點(diǎn)d拋出后的水平范圍。(2)球通過軌道最高點(diǎn)d時(shí)管道對(duì)小球的作用力大小和方向?;卮?(1)0.98 m (2)1.1 N方向垂直向下,沖金囊在物體運(yùn)動(dòng)過程中經(jīng)常分為多個(gè)階段,每個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)特性不同,每個(gè)階段的連接速度通常是解決問題的關(guān)鍵因素。例如,在合并平面和圓形運(yùn)動(dòng)的情況下,通常按照?qǐng)A形和平面投擲運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決軌跡合并中的速度。命題視角1 (2011浙江大學(xué)入學(xué)考試)為探索x行星,乘坐著陸地的探測(cè)器以該行星的中心為中心,在半徑為R1的圓形軌道上運(yùn)動(dòng),周期為T1,總質(zhì)量為m1。之后,著陸器脫離宇宙飛船,軌道為半徑更接近行星R2的圓軌道,此時(shí)著陸室的質(zhì)量為m2,則命題視角2 (2011新課程戰(zhàn)國圈)衛(wèi)星電話信號(hào)必須通過地球同步衛(wèi)星傳送。如果你和同學(xué)從地球用衛(wèi)星電話通話,你從信號(hào)接收到對(duì)方信號(hào)的最短時(shí)間將是最近的(可能的資料:月球繞地球運(yùn)行的軌道半徑約為3.8105公里,運(yùn)行周期約為27天,地球半徑約為6 400公里,傳播信號(hào)的傳播速度為3108米/秒)。)()a.0.1s b.0.25s c.0.5 s d.1 s,沖金囊 (1)應(yīng)用重力定律只能尋找圍繞的中心天體的質(zhì)量和密度,無法計(jì)算圍繞天體的質(zhì)量,因此必須首先明確研究對(duì)象是中心天體還是周圍天體。計(jì)算天體密度時(shí),需要知道中心天體的半徑。(2

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