物理4章末總結(jié)

1、熱點講座熱點講座 曲線運動與萬有引力定律的應(yīng)用曲線運動與萬有引力定律的應(yīng)用熱點解讀熱點解讀 曲線運動規(guī)律及其應(yīng)用歷來是高考的重點、難點曲線運動規(guī)律及其應(yīng)用歷來是高考的重點、難點和熱點和熱點, ,它不僅涉及力學(xué)中的一般的曲線運動、平它不僅涉及力學(xué)中的一般的曲線運動、平拋運動、圓周運動拋運動、圓周運動, ,還常常涉及天體運動問題還常常涉及天體運動問題, ,帶帶電粒子在電場、磁場或復(fù)合場中的運動問題電粒子在電場、磁場或復(fù)合場中的運動問題, ,動力動力學(xué)問題學(xué)問題, ,功能問題功能問題. . 下面以現(xiàn)實生活中的問題下面以現(xiàn)實生活中的問題( (如體育競技如體育競技, ,軍事上的射軍事上的射擊擊, ,交通

2、運輸和航空航天等交通運輸和航空航天等) )為模型為模型, ,對對曲線運動曲線運動 萬萬有引力有引力中高考知識點與題型進行系統(tǒng)的、多角中高考知識點與題型進行系統(tǒng)的、多角度、多層次的分類解析度、多層次的分類解析, ,以突出知識的綜合應(yīng)用以突出知識的綜合應(yīng)用. . 章末總結(jié)專題一專題一 曲線運動和平拋運動曲線運動和平拋運動1.1.物體做曲線運動的條件物體做曲線運動的條件2.2.曲線運動的特點曲線運動的特點3.3.利用運動的合成與分解研究一般曲線運動的思利用運動的合成與分解研究一般曲線運動的思 維流程維流程 ( (欲知欲知) )曲線運動規(guī)律曲線運動規(guī)律經(jīng)等效分解后經(jīng)等效分解后,(,(只需只需) )研研

3、 究兩直線運動規(guī)律究兩直線運動規(guī)律經(jīng)等效合成后經(jīng)等效合成后,(,(得知得知) )曲線曲線 運動規(guī)律運動規(guī)律. .專題講座專題講座 在抗洪戰(zhàn)斗中在抗洪戰(zhàn)斗中, ,一摩托艇要到正對岸搶救災(zāi)一摩托艇要到正對岸搶救災(zāi) 民民. .關(guān)于該摩托艇能否到達正對岸的說法中正確關(guān)于該摩托艇能否到達正對岸的說法中正確 的是的是( )( ) A. A.只要摩托艇向正對岸行駛就能到達正對岸只要摩托艇向正對岸行駛就能到達正對岸 B.B.由于水流有較大的速度由于水流有較大的速度, ,摩托艇不能到達正對岸摩托艇不能到達正對岸 C.C.雖然水流有較大的速度雖然水流有較大的速度, ,但只要摩托艇向上游某但只要摩托艇向上游某 一方

4、向行駛一方向行駛, ,一定能到達正對岸一定能到達正對岸 D.D.有可能不論摩托艇怎么行駛有可能不論摩托艇怎么行駛, ,都不能到達正對岸都不能到達正對岸 解析解析 處理方法處理方法: :艇在有一定流速的水中過河時艇在有一定流速的水中過河時, ,實實 際上參與了兩個方向的分運動際上參與了兩個方向的分運動, ,即艇隨水流的運動即艇隨水流的運動 ( (水沖艇的運動水沖艇的運動) )和艇相對水的運動和艇相對水的運動( (即在靜水中的艇即在靜水中的艇 的運動的運動),),艇的實際運動是合運動艇的實際運動是合運動. .(2)(2)若艇要到達正對岸若艇要到達正對岸, ,必須艇行速度必須艇行速度v v1 1大于

5、水流速大于水流速度度v v2 2, ,此時應(yīng)將艇頭偏向上游此時應(yīng)將艇頭偏向上游, ,過河時間過河時間: :答案答案 D D.sin1vdt 專題二專題二 恒力作用下的勻變速曲線運動恒力作用下的勻變速曲線運動最典型的勻變速曲線運動有兩類形式最典型的勻變速曲線運動有兩類形式: :1.1.只受重力作用的平拋只受重力作用的平拋( (斜拋斜拋) )物體的運動物體的運動此類問題常規(guī)解法是運動的分解此類問題常規(guī)解法是運動的分解. . 如圖如圖1 1所示所示, ,圖圖1 1在水平地面在水平地面 上固定一傾角上固定一傾角=37=37, ,表面光滑的表面光滑的 斜面體斜面體, ,物體物體A A以以v v1 1=6

6、 m/s=6 m/s的初速度的初速度 沿斜面上滑沿斜面上滑, ,同時在物體同時在物體A A的正上方的正上方, , 有一物體有一物體B B以某一初速度水平拋出以某一初速度水平拋出. .如果當(dāng)如果當(dāng)A A上滑上滑 到最高點時恰好被到最高點時恰好被B B物體擊中物體擊中.(.(A A、B B均可看作質(zhì)均可看作質(zhì) 點點,sin 37,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8,=0.8,g g取取10 m/s10 m/s2 2) )求求: :圖圖1 1(1)(1)物體物體A A上滑到最高點所用的時間上滑到最高點所用的時間t t. .(2)(2)物體物體B B拋出時的初速度拋出時的

7、初速度v v2 2. .(3)(3)物體物體A A、B B間初始位置的高度差間初始位置的高度差h h. .解析解析 (1)(1)物體物體A A上滑的過程中上滑的過程中, ,由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得mgmgsin sin = =mama代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得a a=6 m/s=6 m/s2 2設(shè)經(jīng)過設(shè)經(jīng)過t t時間時間B B物體擊中物體擊中A A物體物體, ,由運動學(xué)公式得由運動學(xué)公式得0=0=v v1 1- -at at代入數(shù)據(jù)得代入數(shù)據(jù)得t t=1 s=1 s(2)(2)物體物體B B做平拋運動的水平位移做平拋運動的水平位移其初速度其初速度 (3)(3)物體物體A A、B B間的高度差

8、間的高度差答案答案 (1)1 s (2)2.4 m/s (3)6.8 m(1)1 s (2)2.4 m/s (3)6.8 mm4 . 237cos211tvxsm/4 . 22txvm8 . 62137sin2121gttvh2.2.類平拋運動類平拋運動 如圖如圖2 2所示所示, , 一帶電粒子以一帶電粒子以 豎直向上的初速度豎直向上的初速度v v0 0, ,自自A A處進入處進入 電場強度為電場強度為E E、方向水平向右的勻、方向水平向右的勻 強電場中強電場中, ,它受到的電場力恰與重它受到的電場力恰與重 力大小相等力大小相等. .當(dāng)粒子到達圖中當(dāng)粒子到達圖中B B處時處時, ,速度大小仍速

9、度大小仍 為為v v0 0, ,但方向變?yōu)樗较蛴业较蜃優(yōu)樗较蛴? ,那么那么A A、B B之間的電勢之間的電勢 差等于多少差等于多少? ?從從A A到到B B經(jīng)歷的時間為多長經(jīng)歷的時間為多長? ? 解析解析 帶電粒子從帶電粒子從A AB B的過程中的過程中, ,豎直分速度減豎直分速度減 小小, ,水平分速度增大水平分速度增大, ,表明帶電粒子的重力不可忽表明帶電粒子的重力不可忽 略略, ,且?guī)д姾汕規(guī)д姾? ,受電場力方向向右受電場力方向向右. .依題意有依題意有 mgmg= =EqEq. .圖圖2 2根據(jù)動能定理根據(jù)動能定理: :U UABABq q- -mghmgh=0(=0(動

10、能不變動能不變) )在豎直方向上做豎直上拋運動在豎直方向上做豎直上拋運動, ,則則v v0 02 2-0=2-0=2ghgh, ,v v0 0= =gt gt解得解得答案答案gvtgvh02,2gEvgqEqvgvqmgqmghUAB222202020gvgEv0202點評點評 帶電粒子在電場中具有加速作用和偏轉(zhuǎn)作帶電粒子在電場中具有加速作用和偏轉(zhuǎn)作用用. .分析問題時分析問題時, ,注意運動學(xué)、動力學(xué)、功和能等注意運動學(xué)、動力學(xué)、功和能等有關(guān)規(guī)律的綜合運用有關(guān)規(guī)律的綜合運用. .當(dāng)帶電粒子在電場中的運動當(dāng)帶電粒子在電場中的運動不是類平拋運動不是類平拋運動, ,而是較復(fù)雜的曲線運動時而是較復(fù)雜

11、的曲線運動時, ,可以可以把復(fù)雜的曲線運動分解到兩個互相正交的簡單的把復(fù)雜的曲線運動分解到兩個互相正交的簡單的分運動來求解分運動來求解. .專題三專題三 天體運動中的勻速圓周運動天體運動中的勻速圓周運動 (1)(1)基本模型的建立基本模型的建立 環(huán)繞模型環(huán)繞模型: :把天體的運動看成是環(huán)繞某中心天把天體的運動看成是環(huán)繞某中心天 體的勻速圓周運動體的勻速圓周運動, ,其所需的向心力由萬有引力其所需的向心力由萬有引力 提供提供. . 近球模型近球模型: :處于星球表面或附近的物體受到的處于星球表面或附近的物體受到的 萬有引力近似等于物體的重力萬有引力近似等于物體的重力. . (2)“ (2)“金三

12、角關(guān)系金三角關(guān)系” 所有天體運動問題的求解盡在所有天體運動問題的求解盡在“金三角關(guān)系金三角關(guān)系” 之中之中( (如圖如圖3 3所示所示) )說明說明 問題屬于環(huán)繞模型時問題屬于環(huán)繞模型時, ,選用選用F F引引= =F F向向關(guān)系關(guān)系; ;問題屬于近球模型時問題屬于近球模型時, ,選用選用F F引引= =G G= =F F向向關(guān)系關(guān)系. .解題時解題時, ,先確定是哪個模型先確定是哪個模型, ,然后選擇相應(yīng)的等量關(guān)系列方程然后選擇相應(yīng)的等量關(guān)系列方程, ,即可推出結(jié)果的表即可推出結(jié)果的表達式達式. .(3)(3)各類天體運動問題各類天體運動問題星球表面重力加速度問題星球表面重力加速度問題這是屬

13、于近球模型這是屬于近球模型, ,故選用故選用F F引引= =G G= =F F向向關(guān)系列方程關(guān)系列方程. .圖圖3 3【例例4 4】假設(shè)火星和地球都是球體】假設(shè)火星和地球都是球體, ,火星質(zhì)量火星質(zhì)量MM火火和和 地球質(zhì)量地球質(zhì)量MM地地之比為之比為MM火火/ /MM地地= =p p, ,火星的半徑火星的半徑R R火火 和地球半徑和地球半徑R R地地之比之比R R火火/ /R R地地= =q q, ,那么離火星表面那么離火星表面R R地地 高處的重力加速度高處的重力加速度g g火火和離地球表面和離地球表面R R地地高處的重高處的重 力加速度力加速度g g地地之比之比g g火火/g g地地等于多

14、少等于多少? ? 解析解析 在地球表面有在地球表面有: :gRgR2 2= =GMGM, ,此式稱為黃金代換此式稱為黃金代換 式式, ,如果是別的星球如果是別的星球, ,將式中的地球半徑將式中的地球半徑R R換成別的換成別的 星球半徑后星球半徑后, ,此式仍成立此式仍成立. . 答案答案2qp估算天體的質(zhì)量和密度估算天體的質(zhì)量和密度測出衛(wèi)星圍繞天體做勻速圓周運動的半徑測出衛(wèi)星圍繞天體做勻速圓周運動的半徑r r和周期和周期T T, ,即可進行估算即可進行估算. .把衛(wèi)星運動看成勻速圓周運動把衛(wèi)星運動看成勻速圓周運動, ,則屬于則屬于環(huán)繞模型環(huán)繞模型, ,選用選用F F引引= =F F向向列方程列

15、方程, ,即可求解即可求解. .【例例5 5】 17891789年英國著名物理學(xué)家卡文迪許首先估算年英國著名物理學(xué)家卡文迪許首先估算出了地球的平均密度出了地球的平均密度. .根據(jù)你學(xué)過的知識根據(jù)你學(xué)過的知識, ,能否知道地能否知道地球密度的大小球密度的大小. .解析解析 設(shè)地球質(zhì)量為設(shè)地球質(zhì)量為MM, ,地球半徑為地球半徑為R R, ,地球表面的重力地球表面的重力加速度為加速度為g g, ,忽略地球自轉(zhuǎn)的影響忽略地球自轉(zhuǎn)的影響, ,根據(jù)萬有引力定律得根據(jù)萬有引力定律得將地球看成均勻球體將地球看成均勻球體: :2RGMmmg 334RV 由上兩式得地球平均密度由上兩式得地球平均密度: :上式中上

16、式中:、g g、R R和和G G均為常數(shù)均為常數(shù), ,將它們的值代入將它們的值代入可得可得: :e e =5.5=5.510103 3 kg/m kg/m3 3, ,即地球的平均密度為即地球的平均密度為5.55.510103 3 kg/mkg/m3 3. .答案答案 5.55.510103 3 kg/m kg/m3 3 估算題中往往告訴的已知量很少或者什么量估算題中往往告訴的已知量很少或者什么量也不告訴也不告訴, ,解題時就要求我們靈活地運用一些物理解題時就要求我們靈活地運用一些物理常數(shù)常數(shù), ,如重力加速度如重力加速度g g、圓周率、圓周率、萬有引力常量、萬有引力常量G G等等. .GRgV

17、M43說明說明地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星【例例6 6】 發(fā)射地球同步衛(wèi)星時發(fā)射地球同步衛(wèi)星時, ,先將衛(wèi)先將衛(wèi) 星發(fā)射至近地圓軌道星發(fā)射至近地圓軌道1,1,然后在然后在Q Q點點點點 火火, ,使火箭加速使火箭加速, ,讓衛(wèi)星做離心運動讓衛(wèi)星做離心運動, , 進入軌道進入軌道2,2,到達到達P P點后點后, ,再使衛(wèi)星加速再使衛(wèi)星加速, , 進入預(yù)定軌道進入預(yù)定軌道3.3.軌道軌道1 1、2 2相切于相切于Q Q點點, ,軌道軌道2 2、3 3 相切于相切于P P點點( (如圖如圖4 4所示所示).).則當(dāng)衛(wèi)星分別在則當(dāng)衛(wèi)星分別在1,2,31,2,3軌軌 道上正常運行時道上正常運行時, ,以下說

18、法正確的是以下說法正確的是( )( ) A. A.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3 3上的速率大于在軌道上的速率大于在軌道1 1上的速率上的速率 B.B.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道3 3上的角速度小于在軌道上的角速度小于在軌道1 1上的角速度上的角速度 C.C.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道1 1上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時的加速度大于它在軌道點時的加速度大于它在軌道 2 2上經(jīng)過上經(jīng)過Q Q點時的加速度點時的加速度 D.D.衛(wèi)星在軌道衛(wèi)星在軌道2 2上經(jīng)過上經(jīng)過P P點時的加速度等于它在軌道點時的加速度等于它在軌道 3 3上經(jīng)過上經(jīng)過P P點時的加速度點時的加速度圖圖4 4解析解析 這是一道變軌道問題這是一道變軌道問題.

19、.由于軌道由于軌道1 1和軌道和軌道3 3都都是圓軌道是圓軌道, ,衛(wèi)星運動由萬有引力提供向心力衛(wèi)星運動由萬有引力提供向心力, ,由運行由運行速度速度 可知可知, ,因因r r3 3 r r1 1, ,所以所以v v3 3 v v1 1, ,故故A A項錯誤項錯誤; ;又由角速度又由角速度 所以所以3 3 , ,小球做曲小球做曲線運動線運動, ,軌跡如圖軌跡如圖C;C;若若 , ,小球也做曲線運動小球也做曲線運動, ,軌跡如圖軌跡如圖B;B;綜上所述綜上所述, ,選項選項A A、B B、C C正確正確,D,D錯誤錯誤. .答案答案 D D3.3.如圖如圖7 7所示所示, ,一個電影替身演員準(zhǔn)備

20、跑過一個屋頂一個電影替身演員準(zhǔn)備跑過一個屋頂, ,然然 后水平地跳躍并離開屋頂后水平地跳躍并離開屋頂, ,在下一棟建筑物的屋頂上在下一棟建筑物的屋頂上 登陸登陸. .如果他在屋頂跑動的最大速度是如果他在屋頂跑動的最大速度是4.5 m/s,4.5 m/s,那么那么 下列關(guān)于他能否安全跳過去的說法正確的是下列關(guān)于他能否安全跳過去的說法正確的是( ( g g取取 9.8 m/s9.8 m/s2 2) ( ) ( ) 圖圖7 7A.A.他安全跳過去是可能的他安全跳過去是可能的B.B.他安全跳過去是不可能的他安全跳過去是不可能的C.C.如果要安全跳過去如果要安全跳過去, ,他在屋頂跑動的最小速度應(yīng)大他在

21、屋頂跑動的最小速度應(yīng)大 于于6.2m/s6.2m/sD.D.如果要安全跳過去如果要安全跳過去, ,他在屋頂跑動的最大速度應(yīng)小他在屋頂跑動的最大速度應(yīng)小 于于4.5 m/s4.5 m/s解析解析 根據(jù)根據(jù) 當(dāng)他降落在下一個屋頂時當(dāng)他降落在下一個屋頂時, ,下落下落的高度為的高度為y y=4.9 m=4.9 m, ,所用時間所用時間最大水平位移最大水平位移: :x x= =v vm mt t=4.5=4.51.0 m=4.5 m6.2 m,1.0 m=4.5 m v v1 1B.B.1 1= =3 3 2 2C.C.a a1 1 a a1 1 a a3 3 學(xué)生作答學(xué)生作答圖圖3 3D錯解分析錯解

22、分析 錯選錯選A.A.錯因是由萬有引力提供向心力錯因是由萬有引力提供向心力, ,得出得出由由r r2 2= =r r3 3 v v1 1. .正確答案正確答案 正確選項是正確選項是B B、D.D.因因1 1、2 2都是衛(wèi)星都是衛(wèi)星, ,故地球的故地球的萬有引力提供向心力萬有引力提供向心力, ,由由因因r r1 1 r r2 2, ,故故1 1 2 2, ,又因又因1 1是同步衛(wèi)星是同步衛(wèi)星, ,和地球自轉(zhuǎn)的和地球自轉(zhuǎn)的角速度相同角速度相同, ,故故1 1= =3 3,B,B正確正確, ,同理由同理由 知知a a1 1 a a3 3, ,故故D D正確正確. .rGMv ,222rGMrMmGm

23、r得2rGMa 衛(wèi)星運動時只受萬有引力衛(wèi)星運動時只受萬有引力, ,而地面上的物體除受萬而地面上的物體除受萬有引力外還受地面支持力有引力外還受地面支持力. .故雖然它們都繞地心做勻故雖然它們都繞地心做勻速圓周運動速圓周運動, ,但但v v、a a等與半徑等與半徑r r的關(guān)系卻大不相同的關(guān)系卻大不相同. .不能將衛(wèi)星運動的規(guī)律直接用于赤道上的物體不能將衛(wèi)星運動的規(guī)律直接用于赤道上的物體. . 4.4.不能正確分析向心力造成的錯誤不能正確分析向心力造成的錯誤試題回放試題回放 如圖如圖4 4所示所示, ,半徑半徑R R=0.9 m=0.9 m的光滑的半的光滑的半圓軌道固定在豎直平面內(nèi)圓軌道固定在豎直平

24、面內(nèi), ,直徑直徑ACAC豎直豎直, ,下端下端A A與光滑的水平軌道相切與光滑的水平軌道相切. .一個質(zhì)一個質(zhì)量量m m=1 kg=1 kg的小球沿水平軌道進入豎直圓的小球沿水平軌道進入豎直圓軌道軌道, ,通過最高點通過最高點C C時對軌道的壓力為其重力的時對軌道的壓力為其重力的3 3倍倍. .不計空氣阻力不計空氣阻力, ,g g取取10 m/s10 m/s2 2. .求：求：(1)(1)小球在小球在A A點的速度大小點的速度大小v vA A；(2)(2)小球的落地點到小球的落地點到A A點的距離點的距離x x；(3)(3)小球在落地前瞬間重力的瞬時功率小球在落地前瞬間重力的瞬時功率P PG

25、 G. .圖圖4 4錯解分析錯解分析錯解一：錯解一：(1)(1)由由mgmg= =mvmvC C2 2/ /R R得得v vC C=3 m/s=3 m/s. .錯解原因是機械照搬繩球模型最高點的速度最小值錯解原因是機械照搬繩球模型最高點的速度最小值. .錯解二：由錯解二：由3 3mgmg= =mvmvC C2 2/ /R R得得v vC C= = m/sm/s錯誤原因是不能正確分析全受力情況錯誤原因是不能正確分析全受力情況, ,計算向心力計算向心力時漏掉了重力時漏掉了重力. . 后兩問都要以第一問的結(jié)論為基礎(chǔ)后兩問都要以第一問的結(jié)論為基礎(chǔ), ,一旦出錯失分將一旦出錯失分將會很多會很多. .正確答案正確答案(1)(1)設(shè)小球通過最高點設(shè)小球通過最高點C C時的速度為時的速度為v vC C, ,根據(jù)牛頓第二根據(jù)牛頓第二定律定律, ,有有mgmg+3+3mgmg= = 解得解得v vC C=6 m/s=6 m/s. .27,2RvmC 設(shè)小球在設(shè)小球在A A點的速度大小為點的速度大小為v vA A, ,以地面為參考平面以地面為參考平面, ,根據(jù)機械能守恒定律根據(jù)機械能守恒定律, ,有：有：(2)(2)小