第四单元曲线运动万有引力与航天教材课程

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1、第四单元曲线运动万有引力与航天,第四单元 知识系统总览,第四单元 课标考纲展示,第四单元 复习策略指南,曲线运动与直线运动是物体最基本的两种运动形式，其运动规律在电场、磁场部分中应用广泛天体运动是人类探索自然和宇宙奥秘的一个重要窗口，由于现代航天技术、空间探测和深空探测的飞速发展，特别是我国航天事业取得的骄人成绩，曲线运动、万有引力与航天成为历年高考的重点与热点纵观近几年高考试题，可以看到高考对本单元的命题特点如下：,第四单元 复习策略指南,1重点考查运动的合成与分解、平抛运动规律及应用 2关于竖直面内的圆周运动，涉及临界条件和能量的问题，是高考中的一个热点，且与实际问题紧密相连 3应用万有引

2、力定律估算天体的质量和密度，并与牛顿运动定律甚至能量观点相结合来分析天体、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机的运动问题，是历年高考命题的主要形式特别是我国载人航天的成功(神舟系列与天宫一号的成功发射)和探月计划的实施(“嫦娥一号”和“嫦娥二号”的成功发射与运行)都会成为高考命题的素材或背景 建议对本单元的复习要重点突破以下三点：,第四单元 复习策略指南,1复习曲线运动时，要抓住处理复杂运动的基本方法运动的合成与分解，以此来分析拉船问题、渡河问题、平抛运动和类平抛运动等 2对圆周运动的复习，要按运动学、动力学、能量观点这样一个顺序进行即首先分析运动情况，确定圆周运动所在平面和圆心位置，找出半径、线速度

3、、角速度、周期、频率、向心加速度等参量及其定量关系，同时弄清向心力的来源，根据牛顿第二定律列动力学方程尤其对于竖直面内的圆周运动，要注意是否存在临界条件和极值问题，必要时要结合能量观点加以解决,第四单元 复习策略指南,3复习万有引力定律时，要强化两条主要思路(F万F向，mgF万)的应用，关注多星、黑洞、中子星、恒星的演化和航天技术(如卫星、空间站、宇宙探测器)等问题,第四单元 高考纵览,第四单元 高考纵览,第四单元 使用建议,1复习本单元应特别强调以下几点： (1)形成基本思路、强调两种模型：帮助学生建立运动的合成与分解的基本思想，这种思想要通过平抛运动模型去强化竖直面内圆周运动的绳模型、杆模

4、型是高考的热点，尤其是在最高点和最低点的临界问题要给予充分重视，要熟练掌握并能灵活应用 (2)把握核心方法、强化动力学思想：人造卫星问题涉及的知识比较多，题目虽然千变万化，但有一个最简单的关系，,第四单元 使用建议,即万有引力提供向心力，然后结合向心力的不同表达式，推导出已知量和所求量之间的关系理解圆周运动中描述圆周运动的几个物理量的意义，强化用牛顿运动定律的解题思想去分析匀速圆周运动和非匀速圆周运动的解题方法 2课时安排： 本单元建议安排10课时：第16、17、18、19讲各两课时，第20讲、单元训练各一课时,第16讲 运动的合成与分解,第16讲运动的合成与分解,第16讲 编读互动,1通过复

5、习，使学生明确曲线运动的条件和特点，掌握应用运动分解的方法研究曲线运动的基本思路，尤其是平抛运动、类平抛运动、带电粒子在电场中的曲线运动问题的求解方法，注重培养学生自主建模的能力 2本讲教学可以按下面的思路安排： (1)通过例1和变式题帮助学生理解曲线运动的特点和做曲线运动的条件,第16讲 编读互动,(2)结合例2和变式题加深对运动的合成与分解的理解，体会合速度与分速度、合位移与分位移、合运动与分运动的联系与区别 (3)通过例3和变式题让学生体会连接体问题的速度分解方法,第16讲 考点自主梳理,知识点一运动的性质和轨迹 1物体运动的性质：运动的性质由物体受到的_以及_与速度之间的方向关系决定

6、2物体运动的轨迹：运动轨迹是直线还是曲线取决于物体的合速度和合外力方向是否_ 3常见的运动类型 (1)加速度a0：物体处于_运动或静止状态 (2)加速度a恒定：物体做匀变速运动，可分为三类：,合外力,合外力,共线,匀速直线,第16讲 考点自主梳理,第一类：速度v与a同向，为_运动； 第二类：速度v与a反向，为_运动； 第三类：速度v与a方向不平行，物体做_运动，轨迹在v、a之间当v、a之间的夹角为锐角时，物体做加速运动；当v、a之间的夹角为钝角时，物体做减速运动 (3)加速度a变化：物体的_运动，如简谐运动 知识点二合运动与分运动 1合运动与分运动的定义 如果一个物体实际运动产生的效果跟另外两

7、个运动共同产生的效果_，则实际发生的运动叫做合运动，两个等效运动叫做实际运动的分运动,匀加速直线,匀减速直线,匀变速曲线,变加速,相同,2合运动与分运动的关系 (1)运动的独立性原理：各分运动都可以看作各自独立进行，它们之间_ (2)运动的等时性原理：合运动和分运动是在_内进行的，它们具有等时性 (3)运动的等效性原理：各分运动叠加起来的规律与合运动的规律具有完全相同的效果因此，合运动与分运动可以相互_,互不干扰,相同时间,替代,第16讲 考点自主梳理,探究考向一对曲线运动的条件的理解 曲线运动是指运动轨迹为曲线的运动，可从以下几方面强化对曲线运动的理解和认识： 1运动学特征：由于做曲线运动的

8、物体瞬时速度方向沿曲线上物体所经过的即时位置的切线方向，所以做曲线运动的物体的速度方向时刻发生变化，即曲线运动一定为变速运动若从某一时刻起物体速度方向不再变化，则说明物体开始做直线运动,第16讲 考向互动探究,2动力学特征：由于物体速度时刻变化，说明物体具有加速度，根据牛顿第二定律可知做曲线运动的物体所受合外力一定不为零且和速度始终有夹角(曲线运动条件)合外力在垂直速度方向上的分力改变物体速度方向，合外力在沿速度方向上的分力改变物体速度大小 3轨迹特征：曲线运动的轨迹始终夹在合力的方向与速度的方向之间，而且向合力的一侧弯曲，或者说合力的方向总指向曲线的“凹”侧 4能量特征：如果物体所受合外力始

9、终和物体速度垂直，则合外力对物体不做功，物体动能不变；若合外力不与物体速度垂直，则合外力对物体做功，物体动能发生变化,第16讲 考向互动探究,例12011苏州联考 (双选)光滑水平面上一运动质点以速度v0通过点O，运动方向如图161所示，与此同时给质点加上沿x轴正方向的恒力Fx和沿y轴正方向的恒力Fy，则() A因为有Fx，故质点一定做曲线运动 B如果FyFx，则质点向y轴一侧做 曲线运动 C如果FyFxtan，则质点做直线 运动 D如果FxFycot，则质点向x轴一 侧做曲线运动,CD,第16讲 考向互动探究,解析 质点除受Fx外还受到Fy作用，如果两个力合力的方向与速度的方向共线，则质点做

10、直线运动，A错误；由于不知道大小，所以Fx 、Fy的合力不一定在y轴和v0方向之间，如果合力在x轴与v0方向之间，则运动轨迹向x轴方向弯曲，当FxFycot时，合力在x轴与v0方向之间，质点向x轴一侧做曲线运动，选项B错误、 选项D正确；当FyFxtan时，合力沿v0方向，质点做直线运动，选项C正确,第16讲 考向互动探究,点评 判定物体做曲线运动还是直线运动，关键是看物体所受合力的方向与速度的方向是否在一条直线上：当运动物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动；当运动物体所受的合力方向跟它的速度方向在同一直线上时，物体就做直线运动,第16讲 考向互动探究,变式题20

11、11四川卷 某研究性学习小组进行了如下实验：如图162所示，在一端封闭的光滑细玻璃管中注满清水，水中放一个红蜡做成的小圆柱体R.将玻璃管的开口端用胶塞塞紧后竖直倒置且与y轴重合，在R从 坐标原点以速度v03 cm/s匀速上浮的 同时，玻璃管沿x轴正方向做初速为零的 匀加速直线运动,第16讲 考向互动探究,5,D,第16讲 考向互动探究,第16讲 考向互动探究,探究考向二运动的合成与分解 1运动的合成与分解实质是对描述物体运动的参量(位移、速度、加速度)进行合成与分解，和力的合成与分解一样，遵从平行四边形定则 2合运动的性质可由合初速度与合加速度进行判断 (1)两个匀速直线运动的合运动一定为匀速

12、直线运动 (2)合初速度与合加速度共线，物体做直线运动 (3)合初速度与合加速度不共线，物体做曲线运动，合外力恒定时物体做匀变速曲线运动,第16讲 考向互动探究,3涉及运动合成与分解的常见问题主要有拉船问题(又称绳端问题)、渡河问题，准确确定合运动(物体的实际运动为合运动)是分析这两类问题的关键 (1)人拉小船运动问题(如图164所示)， 船的实际速度v船为合速度， 小船沿绳方向的速度为分速 度v1，小船绕滑轮转动的速 度为分速度v2，人拉绳的速 度v人与小船速度v船满足 v人v1v船cos.,第16讲 考向互动探究,(2)关于渡河问题应注意下面几种情形： 渡河时间最短：因船随流水的分运动速度

13、v水平行河岸，所以渡河时间取决于小船相对静水的分速度v船，当小船相对静水的分速度v船垂直河岸时，渡河时间最短，此时船身与河岸垂直 渡河位移最短：最短渡河位移是指合运动的位移最短若v船v水，则合速度方向垂直于河岸时渡河位移最短；若v船v水，则船头垂直于合速度方向时渡河位移最短 船速最小：当题目要求渡河方向(即合运动方向)一定时，船头垂直于合运动方向时船在静水中运行速度最小，如下面例题2的分析,第16讲 考向互动探究,例22011湖州模拟 如图165所示，船从A处开出后沿直线AB到达对岸，若AB与河岸成37角，水流速度为4 m/s，则船从A点开出的最小速度为() A2 m/s B2.4 m/s C

14、3 m/s D3.5 m/s,B,第16讲 考向互动探究,点评 小船在流水中渡河时，同时参与了两个方向上的分运动，其一是船随流水的运动，其二是船相对于水的运动(即在静水中船的运动)，船的实际运动为合运动,解析 如图所示，当v船v合时，v船最小，v船v水sin372.4 m/s.,第16讲 考向互动探究,变式题(双选)河宽420 m，若船在静水中的速度是5 m/s，水流速度是3 m/s，则下列说法正确的是() A船过河的最短时间是140 s B船过河的最短时间是84 s C当船头指向与上游的夹角为37时，渡河航程最短 D当船头指向与上游的夹角为53时，渡河航程最短,BD,第16讲 考向互动探究,

15、第16讲 考向互动探究,第16讲 考向互动探究,(杆)和平行于绳(杆)两个分量，根据各端点沿绳(杆)方向的分速度大小相同求解 特别提醒：沿着绳(杆)的方向上的两个分速度相等是绳(杆)连接物问题的隐含条件,第16讲 考向互动探究,例3如图166所示，在水平地面上做匀速直线运动的小车通过定滑轮用绳子吊起一个物体，若小车和被吊的物体在同一时刻速度分别为v1和v2，绳子对物体的拉力为T，物体所受重力为G，则下列说法正确的是() A物体做匀速运动，且v1v2 B物体做加速运动，且v2v1 C物体做加速运动，且TG D物体做匀速运动，且TG,C,第16讲 考向互动探究,【建议点拨】 将一个运动分解，可以按

16、照运动的效果来分解，这时运动的分解满足平行四边形定则在本题中，分解的方向之一是拉绳的方向，另一方向是与绳垂直的方向此题可以这样来理解：车的运动可以分解为沿拉绳方向的运动以及绕滑轮的转动通过滑轮拉船靠岸也是这种情况.,第16讲 考向互动探究,解析 小车向左的运动产生两个效果：一是拉长了车与滑轮间的绳子，二是增大了绳子与竖直方向的夹角，使绳子有一个转动的效果，故可将汽车的速度v1分解为沿绳子方向和垂直于绳子方向的分速度v和v2，如图所示，由几何关系可知v2v1cos.当小车匀速前进时，减小，v2增大，物体做加速运动,第16讲 考向互动探究,C,第16讲 考向互动探究,解析 人的速度可以沿绳的方向及垂直绳的方向分解，沿绳方向的分速度大小就是船的速率，即v船vcos.,第16讲 考向互动探究,第16讲 备用习题,12011广东联考下列关于运动和力的叙述中，正确的是() A做曲线运动的