2020年高考物理二輪復習 考前沖刺1 基礎回扣2 曲線運動與萬有引力精練（含解析）

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1、二、曲線運動與萬有引力知識點1曲線運動平拋運動基礎回扣1.曲線運動(1)運動條件:合外力與v不共線。(a、v不共線;v、v不共線)(2)運動性質:做曲線運動的物體,速度的方向時刻在改變,所以曲線運動一定是變速運動。(3)合力方向與軌跡的關系:物體做曲線運動的軌跡一定夾在合力方向和速度方向之間,速度方向與軌跡相切,合力方向指向軌跡的“凹”側。2.運動的合成與分解(1)分解原則:根據運動的實際效果分解。位移、速度、加速度的合成與分解都遵循平行四邊形定則。(2)合運動與分運動的關系:等時性、獨立性、等效性。(3)速率變化情況判斷:當合力方向與速度方向的夾角為銳角時,物體的速率增大;當合力方向與速度方

2、向的夾角為鈍角時,物體的速率減小;當合力方向與速度方向垂直時,物體的速率不變。3.小船渡河模型小船渡河過程中,設河寬為d,水的流速為v1,船在靜水中速度為v2。小船過河的最短時間小船過河的最短位移船頭與河岸垂直時,過河時間最短tmin=dv2,到達對岸時船沿水流方向的位移x=v1tmin=v1v2dv2v1時當船的合速度垂直于河岸時,最短位移為河寬d。此時有v2 sin =v1,v合=v2 cos v2v1時合速度方向與河岸下游方向夾角為=arcsinv2v1,此情形下船過河的位移x=v1v2d4.斜拉牽引問題5.平拋運動(1)性質:平拋運動是加速度為g的勻加速曲線運動,其運動軌跡是拋物線。(

3、2)研究方法:平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。圖示物理量x方向分運動y方向分運動合運動速度vx=v0vy=gt=2gy0v=v02+vy2tan =vyv0位移x0=v0ty0=12gt2s=x02+y02tan =y0x0(3)重要推論時間:由t=2y0g判斷,平拋物體在空中運動的時間只由物體拋出時離地的高度決定,而與拋出時的初速度無關。速度偏角與位移偏角的關系為tan =2 tan 。平拋運動到任一位置A,過A點作其速度方向的反向延長線交x軸于C點,有OC=x02。速度變化:平拋運動是勻變速曲線運動,故在相等的時間內,速度的變化量(v=gt)相等,且必沿豎

4、直方向,如圖所示。注意:平拋運動的速率隨時間并不均勻變化,而速度隨時間是均勻變化的。速度分解(圖甲)和位移分解(圖乙),如圖所示。甲乙a.圖甲中小球從拋出至落到斜面上的時間t=v0gtan;b.落到斜面上時,速度的方向與水平方向的夾角恒定,且tan =2 tan ,與初速度無關;c.圖乙中經過t=v0 tang小球距斜面最遠,最大距離d=(v0 sin)22gcos。易錯辨析1.運動合成與分解時,不能正確把握運動的獨立性特點,不能正確區(qū)分合速度與分速度。2.平拋運動中,誤將速度偏角當成位移偏角,誤認為平拋運動是變加速運動。3.錯誤地認為平拋運動只能分解為水平的勻速直線運動和豎直的自由落體運動。

5、知識點2圓周運動基礎回扣1.圓周運動(1)描述圓周運動的物理量物理量符號單位意義定義式轉化式關系及說明線速度vm/s質點在單位時間轉過的弧長v=stv=2rTv=r角速度rad/s質點在單位時間轉過的圓心角=t=2T向心加速度am/s2單位時間速度的變化a=v2ra=2ra=42rT2f=1T轉速n與頻率相當周期Ts質點運動一周所用的時間T=2rvT=2(2)勻速圓周運動特點:加速度大小不變,方向始終指向圓心,是變加速運動。條件:合外力大小不變、方向始終與速度方向垂直且指向圓心。常用公式:F=mv2r=m2r=m42rT2=mv=42mf2r。(3)變速圓周運動F合不指向圓心,沿半徑方向的分力

6、Fn充當向心力;F合沿半徑方向的分力Fn改變線速度的方向,垂直半徑方向的分力Ft改變線速度的大小(4)在傳動裝置中各物理量之間的關系同一轉軸的各點角速度相同;當皮帶不打滑時,用皮帶連接的兩輪邊沿上的各點線速度大小相等。2.豎直平面內的圓周運動繩、桿模型輕繩模型輕桿模型常見類型過最高點的臨界條件由mg=mv2r得v臨=grv臨=0討論分析過最高點時,vgr,FN+mg=mv2r,繩、軌道對球產生彈力FN不能過最高點時,vgr,在到達最高點前小球已經脫離了圓軌道從高到低過程機械能守恒:12mv低2= 12mv高2+ mgh過最高點,當v=0時,FN=mg,FN為支持力,沿半徑背離圓心過最高點,當0

7、vgr時,FN+mg=mv2r,FN指向圓心并隨v的增大而增大恰好過最高點時,此時從高到低過程 2mgR=12mv2在最高點的FN-v2圖線取豎直向下為正方向取豎直向下為正方向3.彎道問題火車的彎道、公路的彎道都向內側傾斜,若彎道半徑為r,車輛通過速度為v0,則彎道的傾角應為=arctanv02rg。飛機、鳥在空中盤旋時受力與火車以“v0”過彎道相同,故機翼、翅膀的傾角=arctanv02rg。騎自行車在水平路面上轉彎時,向心力由靜摩擦力提供,但車身的傾斜角仍為=arctanv02rg。易錯辨析1.不能正確分析向心力的來源。2.混淆豎直平面內圓周運動兩種模型在最高點的“臨界條件”。知識點3萬有

8、引力定律基礎回扣1.萬有引力定律在天體中的運用運動規(guī)律應用重要規(guī)律特點衛(wèi)星環(huán)繞模型GMmr2=mv2r地球表面上:mgGMmR2天體質量計算M=42r3GT2與衛(wèi)星的質量無關;注意列方程分析人造衛(wèi)星 a=GMr2v=GMr都是r的函數;rT,vaF任何人造地球衛(wèi)星的軌道圓心都是地心;衛(wèi)星運行速度v7.9 km/s,運行周期T85 min2=GMr3T2=42GMr3注意:GM=R2g同步衛(wèi)星GMm(R+h)2=m42T2(R+h)在赤道正上方,高度(5.6R),周期一定與地球自轉周期相同三種宇宙速度環(huán)繞速度7.9 km/s都是衛(wèi)星在地面發(fā)射的最小速度脫離速度11.2 km/s逃逸速度16.7

9、km/s兩星發(fā)現(xiàn)天王星與海王星的發(fā)現(xiàn)說明:(1)由近地衛(wèi)星的運行周期,即可求星球密度=3GT2。 (2)重力加速度 GMmR2=mg(物體在地球表面且忽略地球自轉影響);GMm(R+h)2=mg(在離地面高h處,忽略地球自轉影響,g為該處的重力加速度)。 2.同步衛(wèi)星的運動規(guī)律 同步衛(wèi)星的六個“一定”3.衛(wèi)星變軌問題(1)變軌原理及過程為了節(jié)省能量,在赤道上順著地球自轉方向發(fā)射衛(wèi)星到圓軌道上,如圖所示。在A點(近地點)點火加速,由于速度變大,萬有引力不足以提供衛(wèi)星在軌道上做圓周運動的向心力,衛(wèi)星做離心運動進入橢圓軌道。在B點(遠地點)再次點火加速進入圓形軌道。(2)變軌過程各物理量分析速度:設

10、衛(wèi)星在圓軌道和上運行時的速率分別為v1、v3,在軌道上過A點和B點時速率分別為vA、vB。在A點加速,則vAv1,在B點加速,則v3vB,又因v1v3,故有vAv1v3vB。加速度:因為在A點,衛(wèi)星只受到萬有引力作用,故不論從軌道還是軌道上經過A點,衛(wèi)星的加速度都相同,同理,經過B點時加速度也相同。周期:設衛(wèi)星在、軌道上的運行周期分別為T1、T2、T3,軌道半徑分別為r1、r2(半長軸)、r3,由開普勒第三定律r3T2=k可知T1T2T3。機械能:在一個確定的圓(橢圓)軌道上機械能守恒。若衛(wèi)星在、軌道的機械能分別為E1、E2、E3,則E1E2E3。4.雙星模型(1)定義:繞公共圓心轉動的兩個星

11、體組成的系統(tǒng),我們稱之為雙星系統(tǒng),如圖所示。(2)特點:各自所需的向心力由彼此間的萬有引力相互提供,即Gm1m2L2=m112r1,Gm1m2L2=m222r2兩顆星的周期及角速度都相同,即T1=T2,1=2兩顆星的半徑與它們之間的距離關系為:r1+r2=L兩顆星到圓心的距離r1、r2與星體質量成反比,即m1m2=r2r1。雙星的運動周期T=2L3G(m1+m2)雙星的總質量m1+m2=42L3T2G5.多星模型(1)定義:所研究星體的萬有引力的合力提供做圓周運動的向心力,除中央星體外,各星體的角速度或周期相同。(2)三星模型:三顆星位于同一直線上,兩顆環(huán)繞星圍繞中央星在同一半徑為R的圓形軌道上運行(如圖甲所示)。三顆質量均為m的星體位于等邊三角形的三個頂點上(如圖乙所示)。(3)四星模型:其中一種是四顆質量相等的恒星位于正方形的四個頂點上,沿著外接于正方形的圓形軌道做勻速圓周運動(如圖丙所示)。另一種是三顆恒星始終位于正三角形的三個頂點上,另一顆位于中心O,外圍三顆星繞O做勻速圓周運動(如圖丁所示)。易錯辨析1.將地面上物體隨地球的自轉與環(huán)繞地球運行的物體混淆。2.混淆速度變化引起的變軌與變軌引起的速度變化的區(qū)別。3.不能正確應用“黃金代換”公式GM=gR2或GM=g(R+h)2。4.雙星模型中不能正確區(qū)分軌道半徑和距離。9