第四章曲线运动万有引力与航天.docx

第四章　曲线运动　万有引力与航天[学习目标定位]考 纲 下 载考 情 在 线1.运动的合成与分解(Ⅱ)2．抛体运动(Ⅱ)3．匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度(Ⅰ)4．匀速圆周运动的向心力(Ⅱ)5．离心现象(Ⅰ)6．万有引力定律及其应用(Ⅱ)7．环绕速度(Ⅱ)8．第二宇宙速度和第三宇宙速度(Ⅰ)9．经典时空观和相对论时空观(Ⅰ)高考地位　高考对本章中知识点考查频率较高的是平抛运动、圆周运动及万有引力定律的应用。单独命题常以选择题的形式出现；与牛顿运动定律、功能关系、电磁学知识相综合常以计算题的形式出现。考点点击1.平抛运动规律及研究方法。2．圆周运动的角速度、线速度、向心加速度，以及竖直平面内的圆周运动，常综合考查牛顿第二定律、机械能守恒定律或能量守恒定律。3．万有引力定律与圆周运动相综合，结合航天技术、人造地球卫星等现代科技的重要领域进行命题。第1单元曲线运动__运动的合成与分解曲线运动[想一想]如图4-1-1是一位跳水运动员从高台做“反身翻腾二周半”动作时头部的运动轨迹，最后运动员沿竖直方向以速度v入水。整个运动过程中在哪几个位置头部的速度方向与入水时v的方向相同？在哪几个位置与v的方向相反？把这些位置在图中标出来。图4-1-1提示：头部的速度方向为头部运动轨迹在各点的切线方向，如图所示，A、C两位置头部速度方向与v方向相同，B、D两位置头部速度方向与v方向相反。[记一记]1．速度方向质点在某一点的瞬时速度的方向，沿曲线上该点的切线方向。2．运动性质做曲线运动的物体，速度的方向时刻改变，故曲线运动一定是变速运动，即必然具有加速度。3．曲线运动的条件(1)运动学角度：物体的加速度方向跟速度方向不在同一条直线上。(2)动力学角度：物体所受合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上。[试一试]1．(多选)物体在光滑水平面上受三个水平恒力(不共线)作用处于平衡状态，如图4-1-2所示，当把其中一个水平恒力撤去时(其余两个力保持不变)，物体将(　)图4-1-2A．一定做匀加速直线运动B．可能做匀变速直线运动C．可能做曲线运动D．一定做曲线运动解析：选BC　物体原来受三个力作用处于平衡状态，现在撤掉其中一个力，则剩下两个力的合力与撤掉的力等大反向，即撤掉一个力后，合力为恒力，如果物体原来静止，则撤掉一个力后将做匀加速直线运动，选项B正确；如果物体原来做匀速直线运动，撤掉一个力后，若速度与合力不共线，则物体做曲线运动，若速度与合力共线，则物体将做匀变速直线运动，选项A、D错，C正确。运动的合成与分解[想一想]如图4-1-3所示，红蜡块可以在竖直玻璃管内的水中匀速上升，速度为v。若在红蜡块从A点开始匀速上升的同时，玻璃管从AB位置由静止开始水平向右做匀加速直线运动，加速度大小为a。图4-1-3请思考：红蜡块实际参与了哪两个方向的运动？这两个运动的合运动轨迹是直线还是曲线？与图中哪个轨迹相对应？提示：红蜡块沿竖直方向做匀速直线运动，沿水平方向做匀加速直线运动，此两运动的合运动为曲线运动，运动轨迹为图中的曲线AQC。[记一记]1．基本概念分运动合运动2．分解原则根据运动的实际效果分解，也可采用正交分解。3．遵循的规律位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则。(1)如果各分运动在同一直线上，需选取正方向，与正方向同向的量取“＋”号，与正方向反向的量取“－”号，从而将矢量运算简化为代数运算。(2)两分运动不在同一直线上时，按照平行四边形定则进行合成，如图4-1-4所示。图4-1-4 (3)两个分运动垂直时的合成满足：a合＝s合＝v合＝[试一试]2．某质点的运动速度在x、y方向的分量vx、vy与时间的关系如图4-1-5所示，已知x、y方向相互垂直，则4 s末该质点的速度和位移大小各是多少？图4-1-5解析：4 s末，在x方向上vx＝3 m/s，sx＝vxt＝12 m在y方向上vy＝4 m/s，a＝＝1 m/s2，sy＝at2＝8 m所以v合＝＝5 m/ss合＝＝4 m。答案：5 m/s　4 m合运动的性质与轨迹判断1.合力方向与轨迹的关系无力不拐弯，拐弯必有力。曲线运动轨迹始终夹在合力方向与速度方向之间，而且向合力的方向弯曲，或者说合力的方向总是指向曲线的“凹”侧。2．合力方向与速率变化的关系(1)当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率增大。(2)当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率减小。(3)当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变。3．合运动与分运动的关系(1)运动的独立性：一个物体同时参与两个(或多个)运动，其中的任何一个运动并不会受其他分运动的干扰，而保持其运动性质不变，这就是运动的独立性原理。虽然各分运动互不干扰，但是它们共同决定合运动的性质和轨迹。(2)运动的等时性：各个分运动与合运动总是