2015年高三物理一轮复习专题(四)圆周运动、天体运动.doc

2015高考物理复习（五） 圆周运动 天体运动 一、匀速圆周运动 　1．匀速圆周运动 (1)定义：做圆周运动的物体，若在相等的时间内通过的圆弧长相等，就是匀速圆周运动． (2)特点：加速度大小不变，方向始终指向圆心，是变加速运动． (3)条件：合外力大小不变、方向始终与速度方向垂直且指向圆心． 2．描述圆周运动的物理量 定义、意义 公式、单位 线速度 描述圆周运动的物体运动快慢的物理量(v)是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切 v＝＝ 单位：m/s 角速度 描述物体绕圆心转动快慢的物理量(ω)中学不研究其方向 ω＝＝单位：rad/s 周期和转速 周期是物体沿圆周运动一周的时间(T)转速是物体单位时间转过的圈数(n)，也叫频率(f) T＝ 单位：s n的单位：r/s、r/min，f的单位：Hz 向心加速度 描述速度方向变化快慢的物理量(a)方向指向圆心 a＝＝rω2 单位：m/s2 1.作用效果：向心力产生向心加速度，只改变速度的方向，不改变速度的大小． 2．大小：F＝m＝mω2r＝mr＝mωv＝4π2mf2r. 3．方向：始终沿半径方向指向圆心，时刻在改变，即向心力是一个变力． 4．来源 向心力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由一个力的分力提供. 1.定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动． 2．本质：做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势． 3．受力特点 当F＝mrω2时，物体做匀速圆周运动； 当F＝0时，物体沿切线方向飞出； 当F＜mrω2时，物体逐渐远离圆心，F为实际提供的向心力，如图所示． 竖直平面内圆周运动的“轻绳、轻杆”模型 1．模型条件 (1)物体在竖直平面内做变速圆周运动． (2)“轻绳模型”在轨道最高点无支撑，“轻杆模型”在轨道最高点有支撑． 2．模型特点 轻绳模型 轻杆模型 常见类型 过最高点的 临界条件 由mg＝m得v临＝ 由小球恰能做圆周运动即得v临＝0 讨论分析 (1)过最高点时，v≥，FN＋mg＝m，绳、轨道对球产生弹力FN(2)不能过最高点v＜，在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道 (1)当v＝0时，FN＝mg，FN为支持力，沿半径背离圆心 (2)当0＜v＜时，－FN＋mg＝m， FN背离圆心，随v的增大而减小 (3)当v＝时，FN＝0 (4)当v＞时， FN＋mg＝m，FN指向圆心并随v的增大而增大 1.内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比． 2．表达式：F＝G G为引力常量：G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.　 3．适用条件 (1)公式适用于质点间的相互作用．当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时，物体可视为质点． (2)质量分布均匀的球体可视为质点，r是两球心间的距离． 1.第一宇宙速度又叫环绕速度． 2．第一宇宙速度是人造地球卫星在地面附近环绕地球做匀速圆周运动时具有的速度． 3．第一宇宙速度是人造卫星的最大环绕速度，也是人造地球卫星的最小发射速度． 4．第一宇宙速度的计算方法． (1)由G＝m得v＝. (2)由mg＝m得v＝. 1.第二宇宙速度(脱离速度)：v2＝11.2 km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度． 2．第三宇宙速度(逃逸速度)：v3＝16.7 km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度． 卫星运行参量的分析与计算 1．利用万有引力定律解决卫星运动的一般思路 (1)一个模型 天体(包括卫星)的运动可简化为质点的匀速圆周运动模型． (2)两组公式 G＝m＝mω2r＝mr＝ma mg＝(g为星体表面处的重力加速度) 2．卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系 当r增大时 3．地球同步卫星的特点 轨道平面一定 轨道平面与赤道平面重合 高度一定 距离地心的距离一定，h＝4.225×104km；距离地面的高度为3.6×104km 环绕速度一定 v＝3.08 km/s，环绕方向与地球自转方向相同 角速度一定 ω＝7.3×10－5rad/s 周期一定 与地球自转周期相同，常取T＝24 h 向心加速度大小一定 a＝0.23 m/s2 4.卫星的可能轨道(如图4－4－1所示) 卫星的轨道平面一定过地球的地心 图4－4－1 图4－3－2 【典例1】 如图4－3－2所示为皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径是4r，小轮的半径是2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动过程中皮带不打滑，则(　　)． A．a点和b点的线速度大小相等 B．a