专题圆周运动和天体运动.doc

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1、年级高一学科物理版本人教新课标版课程标题专题：圆周运动和天体运动编稿老师张晓春一校李秀卿二校林卉审核薛海燕一、学习目标：1.掌握圆周运动问题的分析求解方法、归纳解题步骤。2.熟练掌握万有引力在天文学上应用的解题方法。3.归纳圆周运动和万有引力定律的知识体系，掌握知识间的联系。二、重点、难点：1.圆周运动条件的应用及其解题步骤的归纳。2.万有引力定律应用的一般技巧。三、考点分析：内容和要求考点细目出题方式圆周运动描述圆周运动的物理量选择题生活中的圆周运动实例分析计算题竖直平面内的圆周运动计算题万有引力

2、定律万有引力定律的理解选择题万有引力在天文学上的应用计算题万有引力和航天计算题一、圆周运动的规律的理解（1）两种模型：凡是直接用皮带传动（包括链条传动、摩擦传动）的两个轮子，两轮边缘上各点的线速度大小相等；凡是同一个轮轴上（各个轮都绕同一根轴同步转动）的各点角速度相等（轴上的点除外）。（2）描述匀速圆周运动的各物理量间的关系：。（3）竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类：①弹力只可能向下，如绳拉球。②弹力只可能向上，特例如车过桥。③弹力既可能向上又可能向下，如管内转球（或杆连球、环穿珠），弹力可

3、取任意值。但可以进一步讨论：当时物体受到的弹力必然是向下的；当时物体受到的弹力必然是向上的；当时物体受到的弹力恰好为零。当弹力大小Fmg时，向心力只有一解：F+mg；当弹力F=mg时，向心力等于零。二、万有引力定律的理解（1）万有引力定律：，G=6.67×10-11N·m2/kg2。适用条件：相距很远，可以看作质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间的距离。（2）万有引力定律的应用：①万有引力近似等于重力：。讨论重力

4、加速度g随离地面高度h的变化情况：物体的重力近似为地球对物体的引力，即mg=G。所以重力加速度g=G，可见，g随h的增大而减小。②万有引力提供向心力：。求天体的质量：通过观测天体运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R，就可以求出天体的质量M。③求解卫星的有关问题：根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、周期、动能、动量等状态量。由G=m得v=，由G=mr(2π/T)2得T=2π。由G=mrω2得ω=，从而得Ek=mv2=G。知识点一：圆周运动及其综合应用例1：有

5、一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如下图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，且与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。分析：该题考查水平面内圆周运动问题的求解。解：设转盘转动角速度为ω时，夹角为θ，座椅到中心轴的距离为R=r+Lsinθ①对座椅受力分析，由牛顿第二定律有F合=mgtanθ=mRω2②由①②两式联立得解题后的思考：圆锥摆是运动轨迹在水平

6、面内的一种典型的匀速圆周运动。其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力，向心力的方向水平，也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力（弹力的竖直分力和重力平衡），“火车转弯”、“飞机在水平面内做匀速圆周飞行”等在水平面内的匀速圆周运动的问题都属于此类问题。例2：如下图所示，两条圆弧轨道固定在水平地面上，半径R相同，A轨道由金属凹槽制成，B轨道由金属圆管制成，均可视为光滑轨道。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A和B由静止释放，小球距离地面的高度分别用hA和hB表示，则下列说法正确的是（　　）A.若

7、hA＝hB≥2R，则两小球都能沿轨道运动到最高点B.若hA＝hB＝，由于机械能守恒，两个小球沿轨道上升的最大高度均为C.适当调整hA和hB，均可使两小球从轨道最高点飞出后，恰好落在轨道右端口处D.若使小球沿轨道运动并且从最高点飞出，A小球的最小高度为，B小球在hB>2R的任何高度均可分析：该题考查竖直平面内圆周运动与机械能守恒定律的综合。解：当hB＝2R时，B小球能沿圆管运动到达最高点，且由机械能守恒定律知到达最高点时速度减为零，故当hA＝2R时，A小球到达最高点前已离开圆弧轨道；同理，当hA＝hB

8、＝R时，B小球能恰好上升至R，A小球上升至前已离开圆弧，故选项A、B错误。要使两小球从轨道最高点飞出后恰好落在轨道右端口，在最高点的初速度应为v0＝＝又因为A小球沿凹槽到达最高点的条件为m≥mg，即v≥，故A小球不可能从轨道最高点飞出后恰好落在轨道右端口处。又由机械能守恒定律，A小球能到达凹槽轨道最高点的条件为：MghA≥mg·2R＋m()2得hA≥R。故选项C错误、D正确。解答过程：D解题后的思考：该题的求解过程中要注意竖直面内圆周运动的两种模型，小球运动至最高点时