专题03 曲线运动与天体运动（讲义）--2024年高考物理二轮专题综合能力突破训练

专题03 曲线运动与天体运动 01专题网络·思维脑图 02考情分析·解密高考 03高频考点·以考定法 04核心素养·难点突破 05创新好题·轻松练 考点内容 学习目标 运动的合成与分解 1.掌握质点曲线运动的条件，掌握运动的合成与分解方法；2.掌握平抛运动的特点与规律；3.掌握圆周运动的特点与应用，会计算圆周运动的临界情况；4.掌握天体运动的特点、掌握变轨问题 平抛运动 圆周运动 天体运动 1、 运动的合成与分解 1． 判断两个直线运动的合运动性质，关键看合初速度方向与合加速度方向是否共线． 两个互成角度的分运动 合运动的性质 两个匀速直线运动 匀速直线运动 一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动 匀变速曲线运动 两个初速度为零的匀加速直线运动 匀加速直线运动 两个初速度不为零的匀变速直线运动 如果v合与a合共线，为匀变速直线运动 如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动 2． 把物体的实际速度分解为垂直于绳(杆)和平行于绳(杆)两个分量，根据沿绳(杆)方向的分速度大小相等求解．常见的模型如图所示． 2、 平抛运动 平抛运动问题的求解方法 已知条件 情景示例 解题策略 已知速度方向 从斜面外平抛，垂直落在斜面上，如图所示，已知速度的方向垂直于斜面. 分解速度 tan θ＝＝ 从圆弧形轨道外平抛，恰好无碰撞地进入圆弧形轨道，如图所示，已知速度方向沿该点圆弧的切线方向. 分解速度 tan θ＝＝ 已知位移方向 从斜面上平抛又落到斜面上，如图所示，已知位移的方向沿斜面向下. 分解位移 tan θ＝＝＝ 在斜面外平抛，落在斜面上位移最小，如图所示，已知位移方向垂直斜面. 分解位移 tan θ＝＝＝ 利用位移关系 从圆心处水平抛出，落到半径为R的圆弧上，如图所示，已知位移大小等于半径R 从与圆心等高的圆弧上水平抛出，落到半径为R的圆弧上，如图所示，已知水平位移x与R的差的平方与竖直位移的平方之和等于半径的平方 3、 圆周运动 1． 圆周运动的三种临界情况 1　 接触面滑动临界：摩擦力达到最大值． 2　 接触面分离临界：FN＝0. 3　 绳恰好绷紧：FT＝0；绳恰好断裂：FT达到绳子最大承受拉力． 2． 常见的圆周运动及临界条件 1　 水平面内的圆周运动 水平面内 动力学方程 临界情况示例 水平转盘上的物体 Ff＝mω2r 恰好滑动 圆锥摆模型 mgtan θ＝mrω2 恰好离开接触面 2　 竖直面及倾斜面内的圆周运动 轻绳模型 最高点FT＋mg＝m 恰好通过最高点，绳的拉力恰好为0 轻杆模型 最高点mg±F＝m 恰好通过最高点，杆对小球的力等于小球重力 带电小球在叠加场中的圆周运动 等效法 关注六个位置的动力学方程，最高点、最低点、等效最高点、等效最低点，最左边和最右边位置 恰好通过等效最高点；恰好做完整圆周运动 倾斜转盘上的物体 最高点mgsin θ±Ff＝mω2r 最低点Ff－mgsin θ＝mω2r 恰好通过最低点 3． 变速圆周运动中向心力来源 如图所示，当小球在竖直面内摆动时，沿半径方向的合力提供向心力，Fn＝FT－mgcos θ＝m，如图所示． 4、 天体的运动 1． 卫星的发射、运行及变轨 在地面 附近静止 忽略自转：G＝mg，故GM＝gR2(黄金代换式) 考虑自转 两极：G＝mg 赤道：G＝mg0＋mω2R 卫星的 发射 第一宇宙速度：v＝＝＝7.9 km/s (天体) 卫星在 圆轨道 上运行 G＝Fn＝ 越高越慢，只有T与r变化一致 变轨 (1)由低轨变高轨，瞬时点火加速，稳定在高轨道上时速度较小、动能较小、机械能较大；由高轨变低轨，反之 (2)卫星经过两个轨道的相切点，加速度相等，外轨道的速度大于内轨道的速度 (3)根据开普勒第三定律，半径(或半长轴)越大，周期越长 2． 天体质量和密度的计算 3． 双星问题 模型概述 两星在相互间万有引力的作用下都绕它们连线上的某一点做匀速圆周运动 特点 角速度(周期) 相等 向心力 各自所需的向心力由彼此间的万有引力提供 ＝m1ω2r1，＝m2ω2r2 轨迹半径关系 (1)r1＋r2＝l (2)m1r1＝m2r2 总质量 m1＋m2＝ 4． 如图所示，a为近地卫星，轨道半径为r1；b为地球同步卫星，轨道半径为r2；c为赤道上随地球自转的物体， 轨道半径为r3. 比较项目 近地卫星(r1、ω1、v1、a1) 同步卫星(r2、ω2、v2、a2) 赤道上随地球自转的物体(r3、ω3、v3、a3) 向心力来源 万有引力 万有引力 万有引力的一个分力 轨道半径 r2>r