第1编 专题1 力与运动 第4讲 圆周运动 天体的运动（课件PPT）-【满分思维】2026年高考二轮专题复习·物理

该高中物理高考复习课件聚焦“圆周运动与天体运动”专题，依据高考评价体系梳理了水平面/竖直平面圆周运动、天体质量密度计算、变轨问题等核心考点，结合近三年全国卷及地方卷真题，明确了临界问题分析、模型建构等高频考查方向，归纳了轻绳轻杆模型、多星系统等常考题型，体现高考备考的系统性和针对性。 课件亮点在于“真题解析+模型突破+素养融合”的复习策略，如以2025湖南卷天体变轨题为例，运用科学思维中的模型建构和科学推理，剖析“高轨低速大周期”规律，培养运动和相互作用观念。提供临界条件分析模板及多星模型受力分析方法，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此精准把握学情，提升高考冲刺复习效率。

第4讲　圆周运动　天体的运动 贯通•知识脉络 研学•核心考点 目录索引 贯通•知识脉络 研学•核心考点 考点一　圆周运动 命题角度1水平面内的圆周运动 (1)水平面内圆周运动的分析思路 考点一 考点二 (2)水平面内圆周运动的临界问题 ①绳的临界:拉力FT=0。 ②接触面滑动临界:F=Ffmax。 ③接触面分离临界:FN=0。 绳恰好伸直 达到最大静摩擦力 考点一 考点二 例1　(多选)(2025贵州黔东南模拟)如图所示,两个可视为质点的相同木块A和B 放在水平转盘上,用不可伸长的轻绳相连,连线过转盘的圆心O,木块A、B 到转轴中心的距离分别为L和2L,木块与转盘之间的动摩擦因数均为μ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。开始时,轻绳恰好伸直但无弹力,现让转盘在水平面内由静止开始绕转轴OO'做角速度ω 缓慢增大的圆周运动。 考点一 考点二 下列说法正确的是(　 　) A.当角速度ω增大到时,木块A将相对转盘滑动 B.当角速度ω>时,木块A相对转盘滑动 C.角速度ω在<ω<范围内增大时,轻绳的拉力增大 D.角速度ω在<ω<范围内增大时,木块A受到的摩擦力先减小后增大 BCD　 考点一 考点二 解析 当角速度 ω较小时,A、B 两木块都靠摩擦力提供向心力,由Ff=mrω2可知,B的摩擦力先达到最大值,此时 μmg=2mL,解得 ω1=,若角速度大于 ω1,对A,有F+FfA=mLω2,对B,有F+μmg=2mLω2,得FfA=μmg-mLω2,当角速度等于时,FfA=0,A错误;随着角速度增大,FfA先减小然后反向增大,设当角速度增大到 ω2时,A相对于转盘即将滑动,A的摩擦力达到最大,方向背离圆心,对A,有F-μmg=mL,对B,有F+μmg=2mL,联立解得 ω2=,B正确;角速度在 <ω<的范围内,随着角速度的增大,轻绳的拉力增大,A、B 均相对于转盘静止,B受到的摩擦力不变,而A受到的摩擦力先减小后增大,C、D正确。 考点一 考点二 例2　(2024江西卷)雪地转椅是一种游乐项目,其中心传动装置带动转椅在雪地上滑动。如图甲、乙所示,传动装置有一高度可调的水平圆盘,可绕通过中心O点的竖直轴匀速转动。圆盘边缘A处固定连接一轻绳,轻绳另一端B连接转椅(视为质点)。转椅运动稳定后,其角速度与圆盘角速度相等。转椅与雪地之间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,不计空气阻力。 甲　圆盘在水平雪地 乙　圆盘在空中 考点一 考点二 (1)在图甲中,若圆盘在水平雪地上以角速度ω1匀速转动,转椅运动稳定后在水平雪地上绕O点做半径为r1的匀速圆周运动。求AB与OB之间夹角α的正切值。 (2)将圆盘升高,如图乙所示。圆盘匀速转动,转椅运动稳定后在水平雪地上绕O1点做半径为r2的匀速圆周运动,绳子与竖直方向的夹角为θ,绳子在水平雪地上的投影A1B与O1B的夹角为β。求此时圆盘的角速度ω2。 考点一 考点二 答案 (1) (2) 解析 (1)转椅做匀速圆周运动,设此时轻绳拉力为FT,转椅质量为m,受力分析可知轻绳拉力沿切线方向的分量与转椅受到地面的滑动摩擦力平衡,沿径向方向的分量提供转椅做圆周运动的向心力,故可得FTcos α=mr1, FTsin α=μmg 联立解得tan α=。 考点一 考点二 (2)设此时轻绳拉力为FT',沿A1B和垂直A1B竖直向上的分力分别为F1=FT'sin θ,F2=FT'cos θ 对转椅根据牛顿第二定律得F1cos β=mr2 沿切线方向F1sin β=Ff=μFN 竖直方向FN+F2=mg 联立解得 ω2= 考点一 考点二 考教衔接 水平面内的圆周运动 真题图示 (2025山东卷) (2023江苏卷) (2024海南卷 ) (2023福建卷) 考点一 考点二 衔接教材 人教必修第二册 P28图6.2-3 关键点拨 对做圆周运动的物体受力分析,确定向心力来源;当物体做匀速圆周运动时,合力一定指向圆心充当向心力 人教必修第二册 P30图6.2-7 考点一 考点二 命题角度2竖直平面内的圆周运动 (1) 考点一 考点二 (2)常见模型 模型 主要位置 临界情况 轻绳模型 最高点FT+mg=m 恰好通过最高点时,轻绳的拉力为0 轻杆模型 最高点mg±F=m 恰好通过最高点时,轻杆对小球的弹力等于小球的重力 考点一 考点二 模型 主要位置 临界情况 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 考点一 考点二 例3　(2025江西景德镇三模)如图所示,轻杆长3L,在轻杆两端分别固定质量均为m的A、B两球,光滑水平转轴穿过轻杆上距球A为L处的O点,外界给系统一定能量后,轻杆和球在竖直平面内转动,球B运动到最高点时,轻杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻力,重力加速度为g。则球B在最高点时 (　　) A.速度为零 B.球A的速度大小为 C.水平转轴对轻杆的作用力为mg D.水平转轴对轻杆的作用力为2mg B 考点一 考点二 解析 球B运动到最高点时,轻杆对球B恰好无作用力,即重力恰好提供向心力,有mg=m,解得vB=,A错误;由于A、B两球的角速度相等,由v=ωr得球A的速度大小为vA=vB=,B正确;轻杆对球A的作用力FT-mg =m,则FT=mg,球B到最高点时,对轻杆无弹力,所以水平转轴对轻杆的作用力为mg,C、D错误。 考点一 考点二 考点二　天体的运动 1.不同位置的重力加速度 考点一 考点二 2.天体质量和密度的计算 考点一 考点二 3.变轨问题 卫星稳定运行时:“高轨(r大)低速(‘速’包含线速度、加速度和向心加速度)大周期,低轨高速小周期”。 考点一 考点二 例4　(2025湖南卷)我国研制的“天问二号”探测器,任务是对伴地小行星及彗星交会等进行多目标探测。某同学提出探究方案,通过释放卫星绕小行星进行圆周运动,可测得小行星半径R和质量m行。为探测某自转周期为T0的小行星,卫星先在其同步轨道上运行,测得距离小行星表面高度为h,接下来变轨到小行星表面附近绕其做匀速圆周运动,测得周期为T1。已知引力常量为G,不考虑其他天体对卫星的引力,可根据以上物理量得到R=h,m行=。下列选项正确的是(　　) A.a为T1,b为T0,c为T1 B.a为T1,b为T0,c为T0 C.a为T0,b为T1,c为T1 D.a为T0,b为T1,c为T0 A 考点一 考点二 解析 根据题意,卫星在小行星同步轨道和表面附近轨道运行时轨道半径分别为R+h、R,设卫星的质量为m,由开普勒第三定律可知,解得R=h,卫星绕小行星表面附近做匀速圆周运动,由万有引力提供向心力可知=mR,解得m行=,对应结果可得a为T1,b为T0,c为T1,故A正确。 考点一 考点二 例5　(2025北京卷)2024年6月,嫦娥六号探测器首次实现月球背面采样返回,如图所示,探测器在圆形轨道1上绕月球飞行,在A点变轨后进入椭圆轨道2,B为远月点,关于嫦娥六号探测器,下列说法正确的是(　　) A.在轨道2上从A向B运动过程中动能逐渐减小 B.在轨道2上从A向B运动过程中加速度逐渐变大 C.在轨道2上机械能与在轨道1上相等 D.利用引力常量和探测器在轨道1运行的周期,可求出月球的质量 A 考点一 考点二 解析 在轨道2上从A向B运动过程中,探测器远离月球,月球对探测器的引力做负功,根据动能定理,探测器的动能逐渐减小,故A正确;探测器受到来自月球的引力,由G=ma,解得a=G,在轨道2上从A向B运动过程中,r增大,加速度逐渐变小,故B错误;探测器在A点从轨道1变轨到轨道2,需要加速,机械能增加,所以探测器在轨道2上的机械能大于在轨道1上的机械能,故C错误;探测器在轨道1上做圆周运动,根据万有引力提供向心力,可得G=mr,解得m月=,利用引力常量G和探测器在轨道1运行的周期T,还需要知道轨道1的半径r,才能求出月球的质量,故D错误。 考点一 考点二 例6　(2025河北邯郸模拟)2025年1月我国成功将通信技术试验卫星十四号发射升空。相对于通信卫星来说,天宫空间站距离地面较近,可近似认为轨道半径等于地球半径R。一地球通信卫星离地高度为R,其轨道与天宫空间站轨道共面,运行方向与空间站同向,地球表面的重力加速度为g。通信卫星与空间站通过微波进行通信,微波通信主要依赖直线传播,则空间站可连续与通信卫星进行数据传输的时间为(　　) A. B. C. D. A 考点一 考点二 解析 通信卫星的轨道半径为2R,运行周期为T卫,则有G=m·2R,又G=m0g,解得T卫=4π,设空间站运行周期为T,同理有T=2π,由几何关系可知从空间站进入可传输范围到运行出可传输范围,空间站比通信卫星绕地心多转过的角度为120°,设二者可连续进行数据传输的时间为t,则t-t=,联立解得t=,故选A。 考点一 考点二 例7　(2024重庆卷)在万有引力作用下,太空中的某三个天体可以做相对位置不变的圆周运动,假设甲、乙两个天体的质量均为m1,相距为2L,其连线的中点为O,另一天体丙(图中未画出)的质量为m2(m2≪m1),若丙处于甲、乙连线的垂直平分线上某特殊位置,甲、乙、丙可视为绕O点做角速度相同的匀速圆周运动,且相对位置不变,忽略其他天体的影响,引力常量为G。则(　　) A.丙的线速度大小是甲的倍 B.丙的向心加速度大小是乙的一半 C.丙在一个周期内的路程为2πL D.丙的角速度大小为 A 考点一 考点二 解析 甲、乙、丙三个天体角速度相同,由于m2≪m1,则对甲天体有G=m1ω2L,解得ω=,D错误;设丙与甲、乙的连线与甲、乙连线中垂线的夹角为α,对丙天体有2Gcos α=m2ω2,解得α=30°,则丙的轨道半径为r丙=L,由v=ωr,可知丙的线速度大小是甲的倍,A正确;由a=ω2r,可知丙的向心加速度大小是乙的倍,B错误;丙在一个周期内运动的路程为s=2πr丙=2πL,C错误。 考点一 考点二 多题归一 多星模型 模型 “双星”模型 “三星”模型 “四星”模型 示意图 考点一 考点二 受力特点 两星间的万有引力提供两星做圆周运动的向心力 各星所受万有引力的合力提供其做圆周运动的向心力 各星所受万有引力的合力提供其做圆周运动的向心力 关键点 m1r1=m2r2 r1+r2=L r=或r=L r=L或r=L 考点一 考点二 $