高考物理专题1第4讲曲线运动常考的4个问题(选择题或计算题)教案

1、 1 20132013 年高考物理二轮压轴突破教案：专题年高考物理二轮压轴突破教案：专题 1 1 第第 4 4 讲曲线运动常考的讲曲线运动常考的 4 4 个问个问题题( (选择题或计算题选择题或计算题) ) 新课标全国卷三年(2010、 2011、 2012) 高考物理试题分析 题型、 题说、 题号、 考查内容 考查规律、 2010 2011 2012 不定项选择题 本大题共 8 小题，每小题 6分，共48分在每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得6 分，选对但不全的14 物理(电磁)学史 地球的磁场、 安培定则 牛顿第一定律、惯性的概念 3 年 3 考

2、 牛 顿 第 二 定律 、 受 力 分析、万有引力定律、带电粒子 在 电 场 中的运动 3 年 2 考 曲 线 运 动 的条件、动能定理、机械能守恒定律、电场强度、理想变压器、法拉第电 磁 感 应 定律、安培力、左手定则、安培定则、交流电的有效值 3 年 1 考 物理学史、胡15 胡克定律 力与运动的关系、 动能及其变化 平抛运动的规律 16 vt图象、功和功率、动能定理 重(弹)力做功与重力(弹性)势能的变化关系、 机械能守恒定律 受力分析、 物体的动态平衡 17 带电粒子在电场中的运动、曲线运动的特点、电场线与场强的关系 理想变压器的电压关系、 电流关系、 交流仪表的示数 理想变压器的电压

3、关系、 功率关系、 交流电的有效值 18 物体的平衡、受力分析、力的正交分解、动摩擦因数 安培力、 力与运动的关系、 运动学公式、 动能定理 带电粒子在电场中的运动、 牛顿第二定律、 电场力的功、 电势能 19 UI图象、电源的效率 万有引力定律、牛顿第二定律、同步卫星的特法拉第电磁感应定律、 欧姆定律、 变化的磁场 2 得3分，有选错的得 0 分 点、 电磁波的直线传播 克定律、运动学公式、牛顿第一定律、惯性的概念、平抛运动、UI图象、电源的效率 20 天体运动的周期与轨道半径的关系、万有引力定律、牛顿第二定律 带电粒子在电场中的运动、 曲线运动的条件、电场力与场强的关系 左手定则、 电磁感

4、应现象、 安培定则、 楞次定律 21 动生电动势、左手定则、机械 能 守 恒 定律、法拉第电磁感应定律 牛顿第二定律、at图象、受力分析、 整体法与隔离法 万有引力定律、重力加速度 实验题 按题目要求作答共2小题，共15分 22 (4 分)“验证机械能守恒定律”实验的器材、误差原因分析 (5分)“替代法测表头内阻”实验的步骤、 多次测量求平均值减少误差的方法 (5分)螺旋测微器的读数 高频考点 基 本 仪 器 读数、电阻的测量、数据处理(图象法)、根据 图 象 分 析计算、电路连接、误差分析 23 (11分)“伏安法测电阻”实验 的 实 物 连接、数据处理(图象法)、根据图象分析计算、电流表和

5、电压表的读数 (10 分)运动学 公式、 数据处理(图象法)、 根据图象分析计算 (10 分)“磁感应 强 度 的 测量”实验的电路图连接、 实验原理、实验步骤、力的平衡、左手定则 计算题 共 2 小题，共32 分 24 (14分)匀速直线运动、平均速率、加速度 (13 分)匀变速直线运动公式的应用 (14 分)物体的平衡、摩擦力、数学讨论 高频考点 带 电 粒 子 在电(磁)场中的运动、牛顿25 (18 分)(带电(19分)(带电粒(18分)(带电粒 3 粒子在磁场中的运动)牛顿第二定律、洛伦兹力、临界轨道、几何计算求半径 子在磁场中的运动)牛顿第二定律、洛伦兹力、 几何计算求半径 子在电场

6、、 磁场中的运动)牛顿第二定律、 洛伦兹力、 几何计算求半径、 类平抛运动 第二定律、洛伦兹力、匀变速 直 线 运 动公式 选考题 3 选 1，每小题15 分，如果多做按第一题计分 33 (33模块) (1)(双选)单晶体、 多晶体、非晶体的物理性质(2)(计算)压强的计算、玻意耳定律 (1)(多选)理想气体状态方程、温度与内能、 热力学第一定律(2)(计算)压强的计算、 玻意耳定律 (1)(多选)热力学第一定律、 热力学第二定律(2)(计算)压强的计算、 玻意耳定律、 查理定律 高频考点 压强的计算、气 体 实 验 定律、热力学第一定律、光的折射定律、全反 射 、 机 械波、动量守恒定律、机

7、械能守恒定律 34 (3 4 模 块) (1)(单选)光的折射定律、全反射(2)(计算)波长、 波速与频率的关系、 波的干涉、加强点与减弱点的产生条件 (1)(多选)波的形成、 振幅周期波速的关系(2)(计算)做光路图、 光的折射定律、折射率 (1)(填空)波动图象、振动图象、 质点的振动方向、 根据图象求波长(2)(计算)光的折射定律、全反射、几何计算 35 (3 5 模 块) (1)(单选)氢原子能级及能级跃迁(2)(计算)牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律、运动学公式 (1)(填空)光电效应方程、 逸出功、电场力做功、遏止电压(2)(计算)动量守恒定律、 机械能守恒定律、 弹性势能 (

8、1)(填空)核反应方程、 质能方程(2)(计算)动量守恒定律、 机械能守恒定律、能量守恒 4 在全国高考态势趋于稳定的情况下，高考试题的命制也将具有较强的规律性分析三年(2010、2011、2012)高考试题，把握重点、难点、热点，了解知识点考查的频度、深度和广度，有利于我们研究高考命题规律，洞察 2013 高考命题趋势，使同学们在二轮复习中更加胸有成竹，有的放矢，快速高效只要你一步一个脚印，一天一个台阶，跨入理想大学的大门将指日可待！ 知识互联网 达人寄语 科学复习、事半功倍苹果改变了世界！ “第一个苹果诱惑了夏娃，第二个苹果砸醒了牛顿，第三个苹果激起了乔布斯”我是一名中华学子，正在英国剑桥

9、大学攻读物理博士学位，学成后立志报效祖国，为改变世界做出贡献！ 二轮复习即冲刺复习，其任务是：“连线”、“织网”、“建模 ” 、 “ 规范”、“发散”，对高考常考问题个个击破 “运动分析，受力分析”是破题法宝，千万要抓住、抓死、抓牢希望你能出奇制胜，奋力夺冠， 5 我们共同去寻求第四个“苹果”！ 第 4 讲 曲线运动常考的 4 个问题(选择题或计算题) (说明：此处计算题见专题二功和能) 主要题型：选择题 难度档次：中档 以平抛运动、圆周运动为背景考查学生对基本运动形式的认识及理解、推理和分析能力； 综合万有引力、天体的运动的相关知识点，体现于题中各选项中，以简单分析，计算为主 高考热点 1运

10、动的合成与分解 2平抛运动 3圆周运动 4万有引力定律 与天体的运动 综合知识 几何知识 6 功、能关系 超重、失重 时事背景材料、信息 1物体做曲线运动的条件 当物体所受合外力的方向跟它的速度方向_时，物体做曲线运动合运动与分运动具有_、_ 和_ 2物体(或带电粒子)做平抛运动或类平抛运动的条件 (1)有初速度；(2)初速度与加速度的方向_ 3物体做匀速圆周运动的条件 合外力的方向与物体运动的方向_；绳固定物体能通过最高点的条件是_；杆固定物体能通过最高点的条件是_物体做匀速圆周运动的向心力，即为物体所受_ 4描述圆周运动的几个物理量 角速度、线速度v和_，还有周期T和频率f.其关系式为av

11、2r_2T2r(2f)2r. 特别提醒 (1)平抛(类平抛)运动是匀变速曲线运动，物体所受合力为恒力；而圆周运动是变速运动，物体所受合力为变力 (2)平抛运动有两个重要的推论：从抛出点开始，任意时刻速度偏向角的正切值等于位移偏向角的正切值的 2 倍；从抛出点开始，任意时刻速度的反向延长线交于水平位移的中点 5万有引力定律及天体的运动 (1)万有引力定律的表达式F_ (2)天体的运动 天体的运动看成是_运动，其所需要的向心力由_提供其基本关系式为GMmr2mv2rm2rm2T2rm(2f)2r. 在天体表面，忽略自转的情况下有GMmR2mg. 7 (3)卫星的绕行速度v、角速度、周期T与轨道半径

12、r的关系 由GMmr2mv2r，得v_，则r越大，v越小 由GMmr2m2r，得_，则r越大，越小 由GMmr2m42T2r，得T_，则r越大，T越大 (4)第一宇宙速度：近地卫星的线速度即第一宇宙速度，是卫星绕地球做圆周运动的_速度，也是发射卫星的_速度 状元微博 名师点睛 处理曲线运动问题的基本思想“化曲为直” 竖直平面内圆周运动的最高点和最低点的速度关系通常利用动能定理来建立联系 对于平抛或类平抛运动与圆周运动组合的问题 应用合成与分解的思想分析这两种运动，转折点的速度是解题的关键 利用万有引力定律解决天体运动的一般思路 1一个模型 天体的运动简化为质点的匀速圆周运动模型 2两组公式 8

13、 GMmr2mv2rm2rm42T2rma mgGMmR2 常考问题 10 平抛运动规律的应用 图 41 【例 1】 (2012课标全国卷，15)如图 41 所示，x轴在水平地面内，y轴沿竖直方向图中画出了从y轴上沿x轴正向抛出的三个小球a、b和c的运动轨迹，其中b和c是从同一点抛出的不计空气阻力，则( ) Aa的飞行时间比b的长 Bb和c的飞行时间相同 Ca的水平速度比b的小 Db的初速度比c的大 图 42 如图 42 所示，水平路面上匀速运动的小车支架上有三个完全相同的小球A、B、C，当小车遇到障碍物D时，立即停下来，三个小球同时从支架上抛出，落到水平面上已知三小球的高度差相等，即hAhB

14、hBhC，下列说法中正确的是( ) A三个小球落地时间差与车速无关 B三个小球落地时的间隔距离L1和L2与车速无关 CA、B小球落地的间隔距离L1与车速成正比 D三个小球落地时的间隔距离L1L2,思维模板 1平抛运动或类平抛运动的研究方法正交分解法 (1)沿初速度v0方向上的匀速运动； (2)垂直v0方向上的匀加速运动 9 2平抛运动常分解的物理量 (1)速度 vxv0 vygt v v2xv2y (2)位移 xv0t h12gt2 s x2h2 常考问题 11 圆周运动的动力学问题 图 43 【例 2】 (2012北京西城区期末)如图 43 所示，半径为R的光滑圆轨道竖直固定放置，小球m在圆

15、轨道内侧做圆周运动对于半径R不同的圆轨道，小球m通过轨道最高点时都恰好与轨道间没有相互作用力下列说法中正确的是( ) A半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大 B半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越小 C半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越大 D半径R越大，小球通过轨道最低点时的角速度越小 名师支招教你读题审题 10 解析 本题考查机械能守恒定律以及圆周运动基本物理量的关系小球恰好过最高点，小球与轨道间没有压力，小球的重力充当向心力，由牛顿第二定律可得：mgmv2R所以vgR，可得半径R越大，小球通过轨道最高点时的速度越大，A 正确，B 错误；设小球在最低点的速度为v0，由机械能

16、守恒定律可得：12mv20mg(2R)12mv2，其中vgR可解得v0 5gR，由v0R得 5gR，可知半径R越大，小球通过轨道最低点的角速度越小，C 错误，D 正确 答案 AD 图 44 如图 44 所示，小球能在水平光滑滑杆上滑动，滑杆连同支架可以绕竖直轴转动，球通过弹簧与转动轴相连当系统以角速度1匀速转动时，球离轴距离为r18 cm.当系统角速度增加为2431时，球离轴距离为r29 cm，则此弹簧的自然长度l0为( ) A8.5 cm B7 cm C8 cm D1 cm 思维模板 对圆周运动，应先分析物体是否做匀速圆周运动，若是，则 合力一定指向圆心 利用F合mv2rm2r求解即可，若不

17、是，需正交分解 竖直面内的圆周运动可分为三种模型 11 轻绳模型： 临界条件： mgmv2高R 轻杆模型 临界条件 v高0 外轨模型 球在最高点时，若v gR，将沿轨道做圆周运动，若v gR，将离开轨道做抛体运动 常考问题 12 万有引力定律及天体的运动 图 45 【例 3】 (2012广东卷，21)如图 45 所示，飞船从轨道 1 变轨至轨道 2.若飞船在两轨道上都做匀速圆周运动，不考虑质量变化，相对于在轨道 1 上，飞船在轨道 2 上的( ) A动能大 B向心加速度大 C运动周期长 D角速度小 解析 飞船绕中心天体做匀速圆周运动，万有引力提供向心力， 即F引F向，所以GMmr2ma向mv2

18、r42mrT2mr2， 即a向GMr2，Ek12mv2GMm2r， 12 T 42r3GM， GMr3(或用公式T2求解) 因为r1Ek2，a向 1a向 2，T12，选项 C、D 正确 答案 CD 本题考查万有引力定律及其应用、向心力表达式及圆周运动各物理量间的关系，着重考查学生的理解能力和推理能力 图 46 (2012安徽皖南八校联考)我国自主研制的“北斗一号”卫星导航系统在抗震救灾中发挥了巨大作用北斗导航系统又被称为“双星定位系统”，具有导航、定位等功能“北斗”系统中两颗工作星均绕地心O做匀速圆周运动，轨道半径为r，某时刻两颗工作卫星分别位于轨道上的A、B两位置(如图 46 所示)若卫星均

19、顺时针运行，地球表面处的重力加速度为g，地球半径为R.不计卫星间的相互作用力则以下判断中正确的是( ) A这两颗卫星的加速度大小相等，均为Rgr B卫星 1向后喷气就一定能追上卫星 2 C卫星 1 由位置A运动到位置B所需的时间为r3R rg D卫星 1 中质量为m的物体的动能为12mgr 借题发挥 “一、二、三”跑步解决天体问题 “一”理解一个定律万有引力定律 “二”构建两大模型 (1)“天体”公转模型 某天体绕中心天体做匀速圆周运动 万有引力提供向心力 GMmr2mv2rm2rm2T2rmanmg(g表示轨道处的重力加速度)可称为“天上公式” 13 在地球表面：GMmR2mg.(g表示地球

20、表面的重力加速度) 可称为“地面公式”，GMgR2也称为“黄金代换公式” (2)“天体自转”模型 绕通过自身中心的某一轴以一定的角速度匀速转动的天体称为“自转”天体 “三”个区别 中心天体和环绕天体的区别；自转周期和公转周期的区别； 星球半径和轨道半径的区别 课堂笔记 常考问题 13 平抛运动与圆周运动的综合 图 47 【例 4】 (2012福建卷，20)如图 47 所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动现测得转台半径R0.5 m，离水平地面的高度H0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小 s0.4 m设物块所受的最大静摩擦力等

21、于滑动摩擦力，取重力加速度g10 m/s2.求： (1)物块做平抛运动的初速度大小v0； (2)物块与转台间的动摩擦因数. 解析 (1)物块做平抛运动，在竖直方向上有 H12gt2， 在水平方向上有：sv0t， 由式解得v0s g2H， 代入数据得v01 m/s. (2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有： fmmv20R， fmNmg， 14 由式得v20gR， 代入数据得0.2. 答案 (1)1 m/s (2)0.2 本题考查平抛运动、匀速圆周运动及向心力等知识，旨在考查学生的推理能力及分析综合能力，难度适中 滑板运动是青少年喜爱的一项活动如图 48 所示，滑板运动员以某一初速度从

22、A点水平离开h0.8 m 高的平台，运动员(连同滑板)恰好能无碰撞的从B点沿圆弧切线进入竖直光滑圆弧轨道，然后经C点沿固定斜面向上运动至最高点D.圆弧轨道的半径为 1 m，B、C为圆弧的两端点，其连线水平，圆弧对应圆心角106， 斜面与圆弧相切于C点 已知滑板与斜面间的动摩擦因数为13，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不计空气阻力，运动员(连同滑板)质量为 50 kg，可视为质点试求： 图 48 (1)运动员(连同滑板)离开平台时的初速度v0大小； (2)运动员(连同滑板)通过圆弧轨道最低点时对轨道的压力大小 阅卷感悟 错因档案 1找不到临界状态 2不知道哪些力提供向

23、心力 3找不到衔接两种运动的物理量 应对策略 审题能力是一种综合能力，它包括阅读、理解、分析、综合等多种能力 (1)审题时应注意抓好关键字、词、句(如例 4 的关键词：“物块恰好滑离转台开始做平抛运动”) (2)通过读题、审题应达到的目的是： 15 课堂笔记 信息聚焦 1 “天”“神”对接 我国在 2011 年 9 月 29 日 21 时 16 分，“天宫一号”顺利发射升空.2011 年 11 月 1 日 5 时 58 分“神舟八号”顺利升空.2011 年 11 月 3 日和 14 日“天宫一号”与“神舟八号”分别进行了两次自动交会对接.2012 年 6 月 16 日 18 时 37 分，载有

24、包括 1 名女航天员在内的 3 名航天员的“神舟九号”顺利发射，并 16 成功实施与“天宫一号”的手控交会对接，标志着我国已全面掌握了空间交会对接技术 2深空探测 整个航天科学技术分为三大领域：卫星应用、载人航天和深空探测我国在前两项上已经取得了很大成就，但在深空探测方面还处于起步阶段从探月做起.2007 年 10 月 24 日 18 时 05 分，“嫦娥一号”成功发射，圆满完成任务，后于 2009 年 3 月 1 日受控顺利撞月.2010 年 10 月 1 日“嫦娥二号”又发射奔月，后续工程“嫦娥三号”“嫦娥四号”等计划也将陆续实施对其他深空星球的探测将逐步展开 链接高考 1纵观近几年高考试

25、题，以天体运动、人类航天为背景的题目，已经成为高考命题的热点以“天宫一号”和“神舟八号”“神舟九号”的发射、交会对接和回收“嫦娥”等为背景的高考命题的会闪亮登场 2此类题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的综合运用能力 【典例 1】 2011 年 11 月 3 日凌晨 1 时 36 分，“天宫一号”目标飞行器与“神舟八号”飞船顺利完成首次交会对接，揭开了中国航天的崭新阶段假如“神舟八号”与“天宫一号”对接前所处的轨道如图49 甲所示，图乙是它们在轨道上即将对接时的模拟图当它们处于图甲所示的轨道运行时，下列说法正确的是( ) 图 49 A “神舟八号”的加速度比“天宫一号”

26、的大 B “神舟八号”的运行速度比“天宫一号”的小 C “神舟八号”的运行周期比“天宫一号”的长 D “神舟八号”适度加速后有可能与“天宫一号”实现对接 解析 由万有引力提供向心力可知加速度aGMr2，对比轨道半径关系可知“神舟八号”的加速度比“天宫一号”的大，选项 A 正确；由运行速度v GMr可知，“神舟八号”的运行速度比“天宫一号”的大，选项 B 错误；由运行周期T 42r3GM可知，“神舟八号”的运行周期比“天宫一号”的小，选项 C 错误；“神舟八号”适度加速后做离心运动有可能追上“天宫一号”实现对接，选项 D 正确 17 答案 AD 【典例 2】 为了对火星及其周围的空间环境进行探测

27、， 我国于 2011 年 11 月 9 日发射了第一颗火星探测器“萤火一号”假设探测器在离火星表面高度分别为h1和h2的圆轨道上运动时，周期分别为T1和T2.火星可视为质量分布均匀的球体，且忽略火星的自转影响，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 解析 设火星的半径为R，火星的质量为M，由F万F向可得： GMm（Rh1）2m(Rh1)42T21，GMm（Rh2）2m(Rh2)42T22，联立可以求出火星的半径R和火星的质量M，

28、由密度公式MVM43R3，可进一步求出火星的密度；由GMmR2mg，可进一步求出火星表面的重力加速度，A 正确由于不知道“萤火一号”的质量，所以不能求出火星对“萤火一号”的引力 答案 A 1(2012山东理综卷，15)2011 年 11 月 3 日，“神舟八号”飞船与“天宫一号”目标飞行器成功实施了首次交会对接任务完成后“天宫一号”经变轨升到更高的轨道，等待与“神舟九号”交会对接变轨前和变轨完成后“天宫一号”的运行轨道均可视为圆轨道，对应的轨道半径分别为R1、R2，线速度大小分别为v1、v2.则v1v2等于( ) A. R31R32 B. R2R1 C.R22R21 D.R2R1 图 410

29、2(2012上海单科，12)如图 410 所示，斜面上a、b、c三点等距，小球从a点正上方O点抛出，做初速为v0的平抛运动恰落在b点若小球初速变为v，其落点位于c，则( ) Av0v2v0 Bv2v0 C2v0v3v0 18 图 411 3如图 411 所示，小船以大小为v1、方向与上游河岸成的速度(在静水中的速度)从A处过河经过t时间，正好到达正对岸的B处现要使小船在更短的时间内过河并且也正好到达正对岸B处，在水流速度不变的情况下，可采取下列方法中的哪一种( ) A只要增大v1大小，不必改变角 B只要增大角，不必改变v1大小 C在增大v1的同时，也必须适当增大角 D在增大v1的同时，也必须适

30、当减小角 42011 年 7 月 27 日清晨，中国西昌卫星发射中心发射场周边雷电交加、暴雨如注，就在两次雷电间隙，“长征三号甲”点火腾空宛如一条火龙在暴雨雷电中直刺苍穹，将第九颗北斗导航卫星成功送入太空预定转移轨道，这是北斗导航系统组网的第四颗倾斜地球同步轨道卫星，如图 412 所示下列关于这颗北斗导航卫星的说法中，正确的是( ) 图 412 A卫星的发射速度大于 7.9 km/s B卫星运行时的速度大于 7.9 km/s C卫星离地面的高度为一定值 D卫星运行的向心加速度大于地球表面的重力加速度 5(2012课标全国卷，21)假设地球是一半径为R、质量分布均匀的球体一矿井深度为d.已知质量

31、分布均匀的球壳对壳内物体的引力为零矿井底部和地面处的重力加速度大小之比为 ( ) A1dR B1dR C.RdR2 D. 提 示 课后完成专题能力提升训练第 151 页 19 【高考必备】 1不共线 等时性 独立性 等效性 2.垂直 3.垂直 v gL(L为绳长) v0 合外力 4.向心加速度a 2r 5(1)Gm1m2r2 (2)匀速圆周 万有引力 (3) GMr GMr3 42r3GM (4)最大 最小 【常考问题】 【例 1】 BD 根据平抛运动的规律h12gt2，得t 2hg，因此平抛运动的时间只由高度决定，因为hbhcha，所以b与c的飞行时间相同，大于a的飞行时间，因此选项 A 错误、选项 B 正确；又因为xaxb，而tavc，即b的水平初速度比c的大，选项 D 正确 预测 1 AC 当小车遇到障碍物D时，立即停下来的瞬间，小球做平抛运动，因此落地的时间取决于高度，与车速无关，A 项正确；平抛运动在水平方向做匀速直线运动，因此三个小球落地时的间隔距离L1和L2与车速有关，B 项错误；A、B小球落地的间隔距离L1v0 2hAg 2hBg可知，与车速成正比，C项正确、D 项错误 预测 2 B 设弹簧劲度系数为k，小球以1转动时，弹簧拉力等于向心力，则k(r1l0)mr121，小球以2转动时：k(r2