2010届高中物理高考复习学案：曲线运动及天体运动规律应用

专题四 曲线运动及天体运动规律的应用第2讲 万有引力定律在天体运动中的应用【核心要点突破】知识链接一、万有引力定律及应用思路1.万有引力定律：叫引力常量其中万2211221/1067259.6,kg m N G rm m G F ∙⨯==- 2.（1）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力。

即 222224T r m r m r v m ma r Mm G πω====向（2）万有引力等于重力二、宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度V 1=7.9Km/s 。

（2）第二宇宙速度（脱离速度）：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，V 2=11.2Km/s 。

（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，V 3=16.7 Km/s 。

深化整合【典例训练1】（2010·安徽理综·T17）为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。

假设探测器在离火星表面高度分别为1h 和2h 的圆轨道上运动时，周期分别为1T 和2T 。

火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G 。

仅利用以上数据，可以计算出A ．火星的密度和火星表面的重力加速度B ．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C ．火星的半径和“萤火一号”的质量D ．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力【命题立意】本题以“萤火一号”火星探测器为背景材料,体现了现代航天技术始终是高考的一个热点。

主要考查对万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动等知识点的综合运用能力。

【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】选A.设火星的半径为R ，火星的质量为M ，由向万F =F 可得：2121214)(m )(M G T h R h R m π+=+，2222224)(m )(M G T h R h R m π+=+，联立可以求出火星的半径为R ，火星的质量为M ，由密度公式334M M R V πρ==，可进一步求出火星的密度；由mg M G 2=Rm ，可进一步求出火星表面的重力加速度，A 正确。

江苏省常州市西夏墅中学高三物理“曲线运动”第4课时 天体运动中容易出错的几个问题复习学案【典型例题】天体运动作为高中物理的一个重要组成部分,在备考复习中占有一定位置。

虽然内容不多但由于和航天、卫星等高科技相关,近年来受到较大关注。

但测试时常常不能很好完成这类题目，表现出理解上的一些偏差，归纳起来常出现的错误有以下几个方面。

1、对公式的理解不到位，机械记忆公式，出现混淆公式中M 和m 、R 和r.例1、(2005年北京，20)已知地球质量大约是月球质量的81倍，地球半径大约是月球半径的4倍。

不考虑地球、月球自转的影响，由以上数据可推算出（ ）Ａ．地球的平均密度与月球的平均密度之比约为9∶8Ｂ．地球表面重力加速度与月球表面重力加速度之比约为9∶4Ｃ．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器的周期与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器的周期之比约为 8∶9Ｄ．靠近地球表面沿圆轨道运行的航天器线速度与靠近月球表面沿圆轨道运行的航天器线速度之比约为 81∶4分析：2、混淆自转和公转例2、同步卫星离地心距离为r ，运行速率为V 1，加速度为a 1，地球赤道上的物体随地球 自转的向心加速度为a 2，第一宇宙速度为V 2，地球的半径为R ，则下列比值正确的是（ ） A ．a1a2 =r R B.a1a2 =(R r )2 C. v1v2 =r R D. v1v2 =rR 分析：3、混淆运行速度和发射速度例3、人造地球卫星绕地球运转时，其运转的速率与轨道半径的关系，下列说法正确的是（ ）A ．根据牛顿第二定律：万有引力提供卫星作圆周运动需要的向心力，即r GM v r v m r Mm G ==得22，由此得到卫星的速率随运转半径的增大而减小．B ．因第二宇宙速度(脱离速度)比第一宇宙速度(环绕速度)大，所以轨道半径越大的卫星速率越大．C ．增大卫星的运转速率，会出现受力的供需不平衡，即：rv m F 2〈，卫星会作远离圆心的运动，于是可得运转半径越大的卫星速率越大．D ．人造地球卫星的转动速率r GM v =，随轨道半径的增加而减小，当卫星速率减小后，会跳到轨道半径更大的轨道上运动，那么卫星在大气层中不断受到大气的摩擦阻力，速率不断减小，于是其轨道半径不断增大。

高三物理总复习—天体运动经典教案第一部分：平抛运动和圆周运动1. 物体做曲线运动的条件当物体所受的合外力方向与速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。

合运动与分运动具有等时性、独立性和等效性。

2.物体（或带电粒子）做平抛运动或类平抛运动的条件是：①有初速度②初速度方向与加速度方向垂直。

3.物体做匀速圆周运动的条件是：合外力方向始终与物体的运动方向垂直；绳子固定物体通过最高点的条件是：为绳长）L gL v (≥；杆固定通过最高点的条件是：0≥v 。

物体做匀速圆周运动的向心力即物体受到的合外力。

4.描述圆周运动的几个物理量为：角速度ω，线速度v ，向心加速度a ，周期T ，频率f 。

其关系为：22222244rf Tr r r v a ππω==== 5.平抛（类平抛）运动是匀变速曲线运动，物体所受的合外力为恒力，而圆周运动是变速运动，物体所受的合外力为变力，最起码合外力的方向时刻在发生变化。

第二部分：万有引力定律及应用1.在处理天体的运动问题时，通常把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需要的向心力由万有引力提供，其基本关系式为：rf m T r m r m r v m ma r Mm G 22222244ππω=====向，在天体表面，忽略星球自转的情况下：mg R Mm G =22.卫星的绕行速度、角速度、周期、频率和半径r 的关系：⑴由r v m r Mm G 22=，得rGM v =，所以r 越大，v 越小。

⑵由r m r Mm G 22ω=，得3r GM =ω，所以r 越大，ω越小⑶由r T m r Mm G 222??=π，得GM r T 32π=，所以r 越大，T 越大。

⑷由)(2g ma r Mm G '=向，得2)(r GM g a ='向，所以r 越大，a 向(g/)越小。

3. 三种宇宙速度：第一、第二、第三宇宙速度⑴第一宇宙速度（环绕速度）：是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度V 1=7.9Km/s 。

高考物理复习学案：曲线运动及天体运动规律应用【命题趋向】《大纲》对匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度等考点为Ⅰ类要求，对运动的合成与分解，抛体运动，匀速圆周运动的向心力等考点均为Ⅱ类要求。

对万有引力定律及其应用，环绕速度等考点均为Ⅱ类要求，对第二宇宙速度和第三宇宙速度等考点为Ⅰ类要求。

抛体运动与圆周运动是高中阶段学习的两种重要的运动形式，是历年高考重点考查的内容之一。

平抛运动、匀速圆周运动的规律及物体做曲线运动的条件是考查的重点和难点，万有引力定律与天体问题是历年高考必考内容。

考查形式多以选择、计算等题型出现。

本部分内容常以天体问题（如双星、黑洞、恒星的演化等）或人类航天（如卫星发射、空间站、探测器登陆等）为背景，考查向心力、万有引力、圆周运动等知识。

这类以天体运动为背景的题目，是近几年高考命题的热点，特别是近年来我们国家在航天方面的迅猛发展，更会出现各类天体运动方面的题。

【考点透视】1．理解曲线运动的条件和特点（1）曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。

（2）曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。

②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。

○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。

2．理解运动的合成与分解物体的实际运动往往是由几个的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。

运动的合成与分解基本关系：○1分运动的性；○2运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；○3运动的等时性；○4运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。

） 3.理解平抛物体的运动的规律（1）物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。

十年高考真题分类汇编(2010－2019) 物理专题 05曲线运动选择题：1.(2019•海南卷•T6)如图，一硬币(可视为质点)置于水平圆盘上，硬币与竖直转轴OO’的距离为r ，已知硬币与圆盘之间的动摩擦因数为µ(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，重力加速度大小为g 。

若硬币与圆盘一起OO’轴匀速转动，则圆盘转动的最大角速度为A.12g r μB.g r μC.2g r μD.2g rμ 2.(2019•海南卷•T10)三个小物块分别从3条不同光滑轨道的上端由静止开始滑下。

已知轨道1、轨道2、轨道3的上端距水平地面的高度均为4h 0；它们的下端水平，距地面的高度分别为10h h =、202h h =、303h h =，如图所示。

若沿轨道1、2、3下滑的小物块的落地点到轨道下端的水平距离分别记为s 1、s 2、s 3，则A.12s s >B.23s s >C.13s s =D.23s s =3.(2019•全国Ⅱ卷•T6)如图(a)，在跳台滑雪比赛中，运动员在空中滑翔时身体的姿态会影响其下落的速度和滑翔的距离。

某运动员先后两次从同一跳台起跳，每次都从离开跳台开始计时，用v 表示他在竖直方向的速度，其v-t 图像如图(b)所示，t 1和t 2是他落在倾斜雪道上的时刻。

则A. 第二次滑翔过程中在竖直方向上的位移比第一次的小B. 第二次滑翔过程中在水平方向上的位移比第一次的大C. 第一次滑翔过程中在竖直方向上的平均加速度比第一次的大D. 竖直方向速度大小为v1时，第二次滑翔在竖直方向上所受阻力比第一次的大4.(2019•江苏卷•T6)如图所示，摩天轮悬挂的座舱在竖直平面内做匀速圆周运动.座舱的质量为m，运动半径为R，角速度大小为ω，重力加速度为g，则座舱A.运动周期为2πRB.线速度的大小为ωRC.受摩天轮作用力的大小始终为mgD.所受合力的大小始终为mω2R5.(2018·江苏卷)某弹射管每次弹出的小球速度相等.在沿光滑竖直轨道自由下落过程中，该弹射管保持水平，先后弹出两只小球.忽略空气阻力，两只小球落到水平地面的A. 时刻相同，地点相同B. 时刻相同，地点不同C. 时刻不同，地点相同D. 时刻不同，地点不同6.(2018·北京卷)根据高中所学知识可知，做自由落体运动的小球，将落在正下方位置。

高考综合复习——曲线运动与万有引力复习专题一曲线运动的合成与分解、抛体运动总体感知知识网络第一部分曲线运动的合成与分解知识要点梳理知识点一——曲线运动▲知识梳理1．曲线运动物体运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。

2．曲线运动的速度方向曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是曲线上该点的切线方向。

3．曲线运动的性质做曲线运动的物体，速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动，但变速运动不一定是曲线运动。

4．物体做曲线运动的条件从运动学角度说，物体的加速度方向跟速度方向不在一条直线上，物体就做曲线运动；从动力学角度来说，如果物体所受合外力的方向跟物体的速度方向不在一条直线上时，物体就做曲线运动。

▲疑难导析物体做曲线运动所受合力的效果：如图所示，物体受到的合力F跟速度方向成角。

将力F沿切线方向和垂直切线方向分解为和，可以看出分力使物体速度大小发生改变，分力使物体的速度方向发生改变。

即在F的作用下，物体速度的大小和方向均改变，物体必定做曲线运动。

说明：①当或时，方向不变，物体做直线运动。

②当时，=0，v大小不变；方向改变，物体做速度大小不变、方向改变的曲线运动，即匀速圆周运动。

③当时，使物体速度增加，此时物体做加速运动；当时，分力使物体速度减小，此时物体做减速运动。

知识点二——运动的合成与分解▲知识梳理一、运动的合成与分解1．已知分运动求合运动，叫做运动的合成；已知合运动求分运动，叫做运动的分解。

分运动与合运动是一种等效替代关系，运动的合成与分解是研究曲线运动的一种基本方法．2．合运动与分运动的关系（1）等时性：各分运动经历的时间与合运动经历的时间相等。

（2）独立性：一个物体同时参与几个分运动，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响。

（3）等效性：各分运动的叠加与合运动有完全相同的效果。

二、合运动的性质和轨迹的判定合运动的性质和轨迹：由合初速度和合加速度共同决定。

1．两个匀速直线运动的合运动为一匀速直线运动。

曲线运动知识点总结曲线运动是物体在运动过程中所形成的曲线运动轨迹。

在物理学中，曲线运动是研究物体在运动中所产生的力和速度变化，以及运动轨迹的规律性。

本文将对曲线运动的概念、运动规律、运动轨迹和应用领域等方面进行全面总结和分析。

一、曲线运动的概念曲线运动也被称为非匀速运动或弯曲运动。

它是指物体在运动过程中所呈现出来的复杂运动轨迹，这种轨迹往往是不规则的，通常以曲线的形式表现出来。

曲线运动所涉及的物体可以是一个质点、一个刚体或者是一个系统，其基本特征是在没有任何外力干扰的情况下，物体在运动过程中保持一定的速度或运动方向，而其运动轨迹将呈现出曲线运动的形式。

曲线运动可以分为平面曲线运动和空间曲线运动。

平面曲线运动是指物体在二维空间中的曲线运动，通常涉及在平面上的运动。

而空间曲线运动则是指物体在三维空间中的曲线运动，通常涉及在空间中的运动。

二、曲线运动的运动规律曲线运动的基本运动规律可以归纳为以下三个方面。

1.运动速度的变化规律在曲线运动过程中，物体的运动速度将随着时间的变化而发生改变。

具体来说，当物体处于曲线运动状态时，它所受到的加速度将直接影响其速度变化的快慢和方向。

通常情况下，加速度的大小和方向都会随着时间和物体所处位置的变化而发生多次变化，从而造成物体速度的不规则变化。

2.运动加速度的变化规律曲线运动中，物体所受到的加速度将对其运动方向发生影响。

具体来说，加速度的方向通常与曲线的切线方向相同或者相反，而加速度的大小则取决于曲线的强度。

如果曲线较陡峭，那么物体所受到的加速度将更大，反之则加速度更小。

同时，物体在曲线的不同位置上所受到的加速度也会有所不同，因为曲线的弯曲程度在不同位置上是不同的。

3.运动轨迹的变化规律曲线运动的最基本特征就是其不规则的运动轨迹。

在物体的运动中，曲线运动轨迹通常具有很多弯曲和转折。

这些弯曲和转折往往是由于物体所受到的力和加速度变化造成的，因此，在研究曲线运动轨迹时，必须对物体所受的运动力和加速度进行全面的分析和计算。

曲线运动与天体运动一、曲线运动①曲线运动：①概念：物体运动轨迹是曲线的运动。

（常见的曲线运动有斜抛运动、平抛运动以及匀速圆周运动。

在中学阶段只学习后两者。

）②条件：物体所受的合外力与其速度的方向不在同一直线上。

③曲线运动的轨迹与各矢量的关系：曲线运动的物体所受合外力及加速度方向总是指向该曲线的凹侧（即：提供向心力），其速度方向是沿该点的切线方向，其轨迹被合力与速度夹在其中。

设合力与瞬时速度夹角为θ，则当θ<90°时，物体运动速率增加；当θ=90°时，物体运动速率不变；当θ>90°时，物体运动速率减小。

②运动的合成与分解：在运动学中除时间外，其他物理量皆为矢量，所以：它们都遵守数学上的向量法则以及正交分解。

二、平抛运动①概念：物体以一定的初速度v 0沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动。

②实质以及性质：①实质：水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。

②性质：其所受合外力为恒力，其运动轨迹为抛物线，是匀变速曲线运动。

③公式：①基本公式：①速度公式：2220t g v v +=。

速度的方向是该点在抛物线上的切线方向，它与水平方向成的角的大小为0arctan v gt =α。

②位移公式：222042t g v t S +=。

②轨迹公式：2202x v g y =。

③速度角α与位移角β的关系：0022tan 2tan v gt v gt ⨯===βα 三、匀速圆周运动、向心力和向心加速度①描述圆周运动的物理量：①线速度：l 与所用的时间t 之比就是质点的线速度大小，用υ表示；其公式为tl =υ；单位是m/s ；其方向就是质点所在圆周位置的切线方向。

②角速度：α与所用的时间t 之比就是质点的角速度大小，用ω表示；其公式为t αω=；单位是rad/s ；读作弧度每秒。

（注：弧度制规定：等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1中r 是该圆半径。

专题四 曲线运动及天体运动规律的应用 第2讲 万有引力定律在天体运动中的应用【核心要点突破】知识链接一、万有引力定律及应用思路 1.万有引力定律：叫引力常量其中万2211221/1067259.6,kg mN G rm m GF ∙⨯==-2.（1）天体运动的向心力来源于天体之间的万有引力。

即 222224Tr mr m rvmmarMm Gπω====向（2）万有引力等于重力二、宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）：是卫星环绕地球表面运行的速度，也是绕地球做匀速圆周运动的最大速度，也是发射卫星的最小速度V 1=7.9Km/s 。

（2）第二宇宙速度（脱离速度）：使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，V 2=11.2Km/s 。

（3）第三宇宙速度（逃逸速度）：使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，V 3=16.7 Km/s 。

深化整合【典例训练1】（2010·安徽理综·T17）为了对火星及其周围的空间环境进行探测，我国预计于2011年10月发射第一颗火星探测器“萤火一号”。

假设探测器在离火星表面高度分别为1h 和2h 的圆轨道上运动时，周期分别为1T 和2T 。

火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，万有引力常量为G 。

仅利用以上数据，可以计算出A ．火星的密度和火星表面的重力加速度B ．火星的质量和火星对“萤火一号”的引力C ．火星的半径和“萤火一号”的质量D ．火星表面的重力加速度和火星对“萤火一号”的引力【命题立意】本题以“萤火一号”火星探测器为背景材料,体现了现代航天技术始终是高考的一个热点。

主要考查对万有引力定律、牛顿第二定律、匀速圆周运动等知识点的综合运用能力。

【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：【规范解答】选A .设火星的半径为R ，火星的质量为M ，由向万F =F 可得：2121214)(m )(M GT h R h R m π+=+，2222224)(m )(M GT h R h R m π+=+，联立可以求出火星的半径为R ，火星的质量为M ，由密度公式334M M RVπρ==，可进一步求出火星的密度；由mg M G2=Rm ，可进一步求出火星表面的重力加速度，A 正确。

线运动及天体运动规律的应用【知识点梳理】1．理解曲线运动的条件和特点（1）曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。

（2）曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。

②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。

○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。

2．理解运动的合成与分解物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。

运动的合成与分解基本关系：1、分运动的独立性；2、运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；3、运动的等时性；4、运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。

）3.理解平抛物体的运动的规律（1）物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。

物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。

（2）平抛运动的处理方法通常，可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。

(3)平抛运动的规律以抛出点为坐标原点，水平初速度V0方向为沿x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t.①位移分位移tVx=, 221gty=合位移222)21()(gttVs+=,2tanVgt=ϕ.ϕ为合位移与x轴夹角.②速度分速度VVx=, Vy=gt,合速度22)(gtVV+=,tanVgt=θ.θ为合速度V与x轴夹角(4)．平抛运动的性质做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。

4.理解圆周运动的规律(1)匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的弧长相等，这种运动就叫做匀速周圆运动。

一、教学目标1. 理解曲线运动的概念及其分类，掌握曲线运动的速度、加速度等物理量的关系。

2. 掌握万有引力定律及其应用，理解引力势能的概念。

3. 熟悉航天技术的基本原理，了解航天器在曲线运动中的受力分析。

4. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，提高学生的科学思维和实验技能。

二、教学内容1. 曲线运动的概念及其分类2. 曲线运动的速度、加速度关系3. 万有引力定律及其应用4. 引力势能的概念及其计算5. 航天技术的基本原理及曲线运动在航天中的应用三、教学重点与难点1. 教学重点：曲线运动的概念及其分类曲线运动的速度、加速度关系万有引力定律及其应用引力势能的概念及其计算航天技术的基本原理及曲线运动在航天中的应用2. 教学难点：曲线运动的速度、加速度关系的推导和应用引力势能的计算及实际应用航天器在曲线运动中的受力分析和轨道计算四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生通过自主学习、合作探讨，解决曲线运动、万有引力与航天中的实际问题。

2. 利用多媒体课件、动画等教学资源，生动展示曲线运动、万有引力与航天相关的物理现象，提高学生的学习兴趣。

3. 结合实验教学，让学生亲身体验和观察曲线运动的特点，加深对曲线运动物理概念的理解。

五、教学过程1. 导入新课：通过展示航天器曲线运动的视频，引发学生对曲线运动、万有引力与航天的兴趣，引出本节课的主题。

2. 知识讲解：讲解曲线运动的概念及其分类，引导学生掌握曲线运动的基本特征。

推导曲线运动的速度、加速度关系，并通过实例进行分析。

讲解万有引力定律的发现过程，引导学生理解万有引力的概念及其应用。

引入引力势能的概念，讲解其计算方法及实际应用。

3. 案例分析：分析航天器在曲线运动中的受力情况，引导学生运用万有引力定律解决实际问题。

4. 课堂互动：组织学生进行小组讨论，探讨航天器曲线运动中的受力分析和轨道计算方法。

5. 总结与作业：对本节课的内容进行总结，布置相关习题，巩固所学知识。

高中物理曲线运动的教案
课题：曲线运动
目标：学生能够理解曲线运动的基本概念并能够应用相关知识解决问题。

教学内容：
1. 曲线运动的定义与特点
2. 曲线运动中的速度、加速度与位移的关系
3. 曲线运动中的向心力与离心力
教学方法：
1. 通过实例引导学生理解曲线运动的基本概念
2. 通过公式推导与实验验证，让学生掌握曲线运动中速度、加速度与位移的关系
3. 通过实例分析，帮助学生理解曲线运动中的向心力与离心力的作用
教学步骤：
1. 引入：通过展示一段视频或图片，引导学生对曲线运动的概念有一个直观的认识。

2. 概念讲解：介绍曲线运动的定义与特点，引导学生思考曲线运动与直线运动的区别。

3. 知识学习：讲解曲线运动中速度、加速度与位移的关系，让学生掌握相关公式并能够应用。

4. 实例分析：通过几个实例，让学生掌握曲线运动中向心力与离心力的作用。

5. 拓展应用：提出一些实际问题，让学生通过所学知识解决问题。

课堂练习：让学生完成几道相关习题，巩固所学知识。

课堂总结：通过讨论总结，强调曲线运动的特点与重要性。

作业布置：布置相关作业，让学生进一步巩固所学知识。

教学反思：教师根据学生的反馈情况，对本节课进行反思，并进行适当调整。

教具准备：视频、图片、实验装置、习题册等。

教学辅导：提供学生相关学习资料，帮助他们更好地理解曲线运动。

评估方式：通过课堂练习与作业考查学生对曲线运动的理解与应用能力。

曲线运动与天体运动一、追赶相逢类型1-1、科学家在地球轨道外侧发现了一颗绕太阳运行的小行星，经过观测该小行星每隔t 时间与地球相遇一次，已知地球绕太阳公转半径是R ，周期是T ，设地球和小行星都是圆轨道，求小行星与地球的最近距离。

解：设小行星绕太阳周期为T /，T />T,地球和小行星没隔时间t 相遇一次，则有/1t t T T -= /tTT t T=- 设小行星绕太阳轨道半径为R /,万有引力提供向心力有/2///2/24Mm G m R R Tπ= 同理对于地球绕太阳运动也有 2224Mm G m R R T π= 由上面两式有 /3/232R T R T= /2/3()t R R t T =- 所以当地球和小行星最近时 /2/3()t d R R R R t T=-=--1-2、火星和地球绕太阳的运动可以近似看作为同一平面内同方向的匀速圆周运动，已知火星的轨道半径m r 11105.1⨯=火，地球的轨道半径m r 11100.1⨯=地，从如图所示的火星与地球相距最近的时刻开始计时，估算火星再次与地球相距最近需多少地球年？（保留两位有效数字）解：设行星质量m ，太阳质量为M ，行星与太阳的距离为r ，根据万有引力定律， 行星受太阳的万有引力2rmMGF =（2分） 行星绕太阳做近似匀速圆周运动，根据牛顿第二定律有r m ma F 2ω==（2分）T πω2=（1分） 以上式子联立r Tm r m M G 2224π= 故3224r GM T π=（1分）地球的周期1=地T 年，（1分） 32)()(地火地火r r T T = 火星的周期地地火火T t t T ⋅=3)(（2分）1)100.1105.1(31111⨯⨯⨯=年=1.8年 （1分） 设经时间t 两星又一次距离最近，根据t ωθ=（2分） 则两星转过的角度之差πππθθ2)22(=-=-t T T 火地火地（2分） 年年地火地火火地3.218.118.1111=-⨯=-=-=T T T T T T t （2分，答“2.2年”同样给分）二、宇宙飞船类型（神舟五号类型）2-1、随着我国“神舟五号”宇宙飞船的发射和回收成功。

高三物理曲线运动及天体运动定律的应用鲁教版【本讲教育信息】一. 教学内容：曲线运动及天体运动定律的应用 二. 本专题的知识点 〔一〕曲线运动1、曲线运动的条件：合F 〔或a 〕与v__________。

2、运动的合成与分解〔1〕遵循规律：__________定那么〔2〕各分运动的特点：__________性、独立性。

3、平抛运动〔1〕位移关系⎩⎨⎧==__________y __________x〔2〕速度关系⎩⎨⎧==__________v v v yx4、匀速圆周运动〔1〕向心力表达式：F ＝__________＝__________＝__________ 〔2〕参量间的关系v ＝__________，ω＝__________ 〔二〕天体运动的两个根本规律 1、万有引力提供向心力注意：r 为两天体间的___________，r '为物体圆周运动的___________。

2、万有引力等于重力 =2R MmG ___________〔在地面随地球自转时近似相等〕 g m )h R (Mm G 2'=+〔在离地h 处，不参与自转时完全相等，g ′为该处的重力加速度〕 〔三〕宇宙速度1、第一宇宙速度〔环绕速度〕：==gR v __________km/s ，是卫星发射的__________速度，是卫星环绕运行的__________速度。

2、第二宇宙速度：s /km 2.11v =3、第三宇宙速度：s /km 7.16v =三. 本专题的重点知识 〔一〕曲线运动的加速度1、曲线运动的物体所受的合外力沿速度方向和垂直于速度方向进行正交分解，其中沿速度方向的分力产生切向加速度，垂直于速度方向的分力产生向心加速度。

2、切向加速度描述速度大小变化的快慢；向心加速度描述速度方向变化的快慢。

〔二〕两类典型运动的合成与分解 1、船过河问题〔1〕要求最短时间过河，那么船头必须垂直指向对岸，不管船速与水流速度的关系如何。

高一物理第五章曲线运动规律的综合应用复习教案●高考对本章的要求［说明］运动的合成和分解、向心加速度都从Ⅰ到Ⅱ．●考点分析纵观近几年的考题，与本章内容相关的考题呈主观性较强的综合性，考题知识覆盖面宽，一题中考查知识点多，更多的是与电场、磁场、机械能相结合的综合题，以及与实际生活、新科技、新能源等结合的应用题型，学习过程中要加强本章知识综合题及应用题训练．●教学目标一、知识目标1．系统总结本章的基本概念和基本规律．2．能综合本章规律解决有关的一些实际问题．二、能力目标培养学生总结归纳知识的能力，应用知识解决实际问题的能力，具体问题具体分析的能力，理论联系实际的能力．三、德育目标知识的归纳渗透于事物规律间的联系观点，一分为二的观点．●教学重点1．掌握本章的基本概念和规律．2．能解决一些和本章有关的实际问题．●教学难点在解决实际问题时如何正确转化为物理模型进行解决．●教学方法总结归纳法、分析推理法．●教学用具实物投影仪、投影片、CAI课件．●课时安排1课时●教学过程［投影］本节课的学习目标1．系统总结本章的基本概念和基本规律．2．应用本章知识解决有关实际问题．学习目标完成过程一、知识再现［学生活动设计］同桌的两位同学为一组，一位同学归纳本章的基本概念，一位同学归纳本章的基本规律，然后互相补充．［教师选择较好的几组进行实物投影］激励评价［学生活动］相互对照，查缺补漏．［用CAI课件出示本章的知识网络］［学生活动］对比归纳，查缺补漏．二、综合问题分析与能力培养［投影例1］在一次飞车过黄河的表演中，汽车在空中经最高点后在对岸着陆，已知汽车从最高点到地经历时间约0.8 s ，两点间的水平距离约为30 m ，不计空气阻力，求： 汽车在最高点时的速度，最高点和着地点的高度差． CAI 课件模拟题中的物理情景，并打出思考题： (1)汽车从最高点到着地点间所做的是什么运动？ (2)汽车完成这一过程所用的时间是多长？(3)根据经历的时间你能直接求得最高点和着地点间的高度差吗？ (4)汽车在最高点时的速度方向如何？如何求解该速度？ ［学生活动］分析思考题并写出解题过程解：从最高点到着地点间，汽车做平抛运动．所以h ＝21gt 2＝21×10×0.82m ＝3.2 m又x ＝v 0t所以v 0＝8.030 t x m/s ＝37.5 m/s ［巩固训练］试根据平抛运动原理设计测量自行车的瞬时速度． a ：说明选用什么器材？ b ：该如何去做？程序：先让学生分组叙述自己的测量方法，然后用CAI 课件模拟常用的测量方法． ［投影例2］北纬45°的某地，由于地球的自转，地球表面上的物体随地球做圆周运动的角速度和线速度各是多大？(取地球半径R ＝6.4×106m) CAI 课件模拟题中物理情景，并出示思考题： (1)地球自转一周所用的时间是多长？(2)在这么长时间内，地球上各处的物体绕地轴转过的角度是多大？ (3)在北纬45°处的物体绕地轴转动的半径如何求解？ (4)如何求解该物体的线速度？ ［学生活动］解答思考题并写出解题过程．解：据题意地球上各处随地球自转的角速度相等．所以＝T π2＝864002πrad/s ＝7.27×10-5rad/s又因为在北纬45°的转动半径R 0＝R cos ，在自转一周内(T ＝24 h)转过的弧长为 s ＝2R 0＝2R cos所以它的线速度为：v ＝8640022104.614.32cos 26⨯⨯⨯⨯=θπT r m/s .=328.89 m/s［巩固训练］如图所示，在电动机距转轴为r 处固定一质量为m 的铁块，电机启动后，铁块以角速度绕轴O 匀速转动，求电机对地面的最大压力和最小压力之差．参考答案：2m 2r三、小结 1．教师归纳平抛物体的运动和圆周运动一直是高考的热点，尤其是平抛运动的规律和研究方法，以及圆周运动问题考查较多，且题目新颖，有一定难度，区分度较高，因此，在应用这部分知识时应注意：1．判定物体的实际物理情景． 2．各种思维方法的综合应用． 四、作业 习题五、板书设计六、本章相关高考题1．(1991年全国)如图所示，以9.8 m /s 的初速度水平抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角为30°的斜面上，可知物体完成这段飞行的时间是( )A ．33sB ．332s C ．3sD ．2 s2．(1992年全国)如图所示为一皮带传动装置，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 ，小轮的半径为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 点与b 点的线速度大小相等B ．a 点与b 点的角速度大小相等C ．a 点与c 点的线速度大小相等D ．a 点与d 点的向心加速度大小相等3．(1997年上海)质量为m 的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg ，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能过最高点，则在该过程中小球克服空气阻力所做的功为( )A ．41mgRB ．31mgRC ． 21mgRD ．mgR4．(1999年全国)如图，细杆的一端与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动．现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a 、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是( )A ．a 处为拉力，b 处为拉力B ．a 处为拉力，b 处为推力C ．a 处为推力，b 处为拉力D ．a 处为推力，b 处为推力5．(1997年全国)一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R (比细管半径大得多)，在圆管中有两个直径与细管直径相同的小球(可视为质点)，A 球的质量为m 1，B 球的质量为m 2，它们沿环形圆管顺时针运动，经过最低点时的速度都为v 0．设A 球运动到最低点时，B 球恰好运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为零，那么m 1、m 2、R 与v 0应满足的关系是________． 参考答案：1．C 2．CD 3．C 4．AB5．(m 1-m 2)R v 2＋(m 1＋5m 2)g ＝0［综合题导析］通常在水平地面上做圆周运动的汽车，是靠地面对汽车的摩擦来提供向心力的，但是，高速公路上的汽车，速度很大，在转弯时(可视为做圆周运动)不能采取无限增大摩擦力的方式(如使路面粗糙程度增加等)提供向心力，人们想到了力的分解——利用汽车自身重量(重力)的一个分力，提供一定程度的向心力，从而使车辆顺利转弯，且有效地保护着高速路面(过大的摩擦会缩短路面和汽车轮胎的寿命)．汽车以一定的速度在曲线上行驶，必须具有足够的向心力，向心力的大小与车速v 的平方成正比，与曲线半径成反比，在工程上计算式为：F n ＝gR Gv2式中：F n 为向心力(N)，G 为汽车重力(N)，v 为汽车行驶速度(m/s)，R 为曲线半径(m)，g 为重力加速度．(g ＝9.8 m/s 2)向心力F n 的作用点在汽车重心，方向指向圆心．为了使汽车自身重力的一个分力充当一定量的向心力(一般地说，并非向心力的全部)，常把曲线上路面做成外侧高、内侧低呈单向横坡的形式，这就叫做曲线超高，汽车行驶在具有超高的曲线上如图所示．试求出路面与轮胎之间的横向摩擦力与汽车自重之比．解析：F n 表示汽车转弯应当具有的向心力，该力在横向(x 轴)和纵向(y 轴)被分解为F n cos 和F n sin ，汽车重力的一个分力G sin 沿横坡(x 轴)方向充当了一部分向心力的作用，向心力的另外部分，则仍由路面与轮胎之间的摩擦力提供，因此，在x 轴方向上有： F n cos ＝G sin ＋F式中F 为路面对汽车的横向作用力，它是由路面对轮胎的摩擦力提供的，在y 轴方向上汽车受合力为零，对转弯运动不产生影响．由于路面横坡不大，即斜面倾角很小，可近似认为： cos ＝1 sin ＝tan＝i (i 叫超高坡度)于是有F ＝ F n cos -Gs i n ＝F n -ic ＝gR Gv 2-iG 所以G F＝gR v 2-i在工程上把G F 称为横向力系数，其意义为单位车重的横向力．G F值愈大，汽车在曲线上行驶的稳定性愈小，司乘人员感受的舒适性就愈差．一些研究报告指出，G F的舒适界限由0.11到0.16随行车速度在变化．在设计时，高速公路上取较低数值，低速路上取较高数值．。