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1、廊坊2013年高考押題猜想 圓周運動與萬有引力 一、大綱解讀： 內(nèi) 容 要求 運動的合成與分解 Ⅰ 曲線運動中質點的速度沿軌道的切線方向，且必和具有加速度 Ⅰ 平拋運動 Ⅱ 勻速率圓周運動；線速度和角速度；周期；圓周運動的向心加速度公式和向心力 Ⅱ 萬有引力定律(在地球表面附近可以近似等于萬有引力) Ⅱ 人造地球衛(wèi)星的運動（限于圓軌道）、萬有引力定律的應用 Ⅱ 宇宙速度 Ⅰ 航天技術的發(fā)展和宇宙航行 Ⅰ 實驗：研究平拋物體的運動 二、重點剖析： 1、理解曲線運動的條件 運動物體所受合外力的方向跟其速度方向不在一條直線上時，物體做曲線運動

2、。 2、理解運動的合成與分解 （1）運動的合成與分解的四性：分運動的獨立性；運動的等效性（合運動和分運動是等效替代關系，不能并存）；運動的等時性；運動的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四邊形定則。） 4.理解圓周運動的規(guī)律 5.理解萬有引力定律 ②萬有引力提供向心力： 三、考點透視 考點1：理解曲線運動的條件 例1. 在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車。關于脫離了的后輪的運動情況，以下說法正確的是（ ） A.仍然沿著汽車行駛的彎道運動 B.沿著與彎道垂直的方向飛出 C.沿著脫離時輪子前進的方向做

3、直線運動，離開彎道 D.上述情況都有可能 解析：在彎道上高速行駛的賽車，突然后輪脫離賽車，由于有慣性要沿著原來的速度方向運動，只有受到和速度方向不在一條直線上的合外力作用下，才作曲線運動，所以沿著脫離時輪子前進的方向做直線運動，離開彎道，C正確。 正確答案為：C。 點撥：運動物體所受合外力的方向跟其速度方向不在一條直線上時，物體做曲線運動。 考點3：理解平拋物體的運動規(guī)律 例3. ）如圖所示，一物體自傾角為θ的固定斜面頂端沿水平方向拋出后落在斜面上。物體與斜面接觸時速度與水平方向的夾角φ滿足( ) A.tanφ=sinθ B. tanφ=cosθ C. tan

4、φ=tanθ D. tanφ=2tanθ 點撥：對于平拋運動問題要能理解平拋運動的實質，把它轉化為兩個方向研究，得到某一時刻的分量，再應用合成思路，找到物體實際運動參量，結合題目中給的條件，想法找到聯(lián)系點，考生就能很快找到解決方案。 考點4：圓周運動與其它知識的結合 例4、某興趣小組設計了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)（所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細管的內(nèi)徑大得多），底端與水平地面相切。彈射裝置將一個小物體（可視為質點）以va=5m/s的水平初速度由a點彈出，從b點進入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點水平拋出。小物體

5、與地面ab段間的動摩擦因數(shù)u=0.3,不計其它機械能損失。已知ab段長L＝1. 5m，數(shù)字“0”的半徑R＝0.2m，小物體質量m=0.01kg,g=10m/s2。求：（1）小物體從p點拋出后的水平射程。（2）小物體經(jīng)過數(shù)這“0”的最高點時管道對小物體作用力的大小和方向。 點撥：本題能將圓周運動及勻變速直線運動、平拋運動三種高中物理中典型的運動模型相結合，能很好考查了力學兩大基本觀點和一個基本方法。注意在分析圓周運動某一點的受力情況常用牛頓第二定律引結合，研究平拋運動的基本方法是運動的合成和分解，解答曲線運動全過程問題常用動能定理，本題是一道中等難度新穎的好題． 考點5：理解萬有引力提供向

6、心力 例5、月球質量是地球質量的，月球的半徑是地球半徑的.月球上空高500m處有一質量為60kg的物體自由下落.它落到月球表面所需要的時間是多少? () 點撥：應用萬有引力定律天體問題應熟練掌握的一條思路即萬有引力跟重力的關系，特別是除地球外其它星球表面的“重力加速度”，如此題中求自由下落時間，一定要先求出月球表面的“重力加速度” 考點6：萬有引力提供向心力 例6.北京時間９月27日17時，航天員翟志剛在完成一系列空間科學實驗，并按預定方案進行太空行走后，安全返回神舟七號軌道艙, 這標志著我國航天員首次空間出艙活動取得成功. 若這時神舟七號在離地面高為h的軌道上做圓周運動，已知地球半徑

7、為R，地球表面處的重力加速度為g．航天員站在飛船時，求 (1)航天員對艙底的壓力，簡要說明理由． (2)航天員運動的加速度大?。? 點撥：在應用萬有引力定律解題時，首先要明確是哪種模型，利用平時掌握的模型可以使問題得到很快的解決。 四、熱點分析 （1）平拋運動 例1、某同學對著墻壁練習打網(wǎng)球，假定球在墻面上以25m/s的速度沿水平方向反彈，落地點到墻面的距離在10m至15m之間，忽略空氣阻力，取g=10m/s2,球在墻面上反彈點的高度范圍是( ) A.0.8m至１.8m B.0.8m至1.6m C.1.0m至

8、1.6m D.1.0m至1.8m （2）天體運動 例2我國發(fā)射一顆繞月運行的探月衛(wèi)星“嫦娥1號”。設該衛(wèi)星的軌道是圓形的，且貼近月球表面。已知月球的質量約為地球質量的，月球的半徑約為地球半徑的，地球上的第一宇宙速度約為7.9 km/s，則該探月衛(wèi)星繞月運行的速率約為（ ） A.0.4 km/s?????? ?B.1.8 km/s?????? ?C.11 km/s??????? D.36 km/s 五、能力突破： （1）平拋運動在實際生活中的運用 例1、國家飛碟射擊隊進行模擬訓練用如圖1的裝置進行。被訓練的運動員在高

9、為H=20m的塔頂，在地面上距塔的水平距離S處有一電子拋靶裝置。圓形靶以速度豎直上拋。當靶被豎直上拋的同時，運動員立即用特制的手槍水平射擊，子彈的速度。不計人的反應時間、拋靶裝置的高度和子彈在槍膛中的運動時間，忽略空氣阻力及靶的大?。╣=10m/s2）。求：（1）當s取值在什么范圍內(nèi)，無論v2為何值都不能擊中靶？（2）若s=100m，v2=20m/s，請通過計算說明靶能否被擊中？ 水平方向： ④ 豎直方向： ⑤ 靶子上升的高度： ⑥ 聯(lián)立上面三式，并代入數(shù)據(jù)得：，恰好等于塔高， 所以靶恰好被擊中。 反思：解決平拋運動的關鍵是將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運

10、動和豎直方向的自由落體運動，然后從題設條件找準分解的矢量，并分解。 （2）平拋運動和天體運動相結合 反思：利用平拋運動可以求出天體的重力加速度，再利用萬有引力提供重力的規(guī)律來研究天體的其他運動規(guī)律和對天體的探究，這也是2008年高考命題的方向。 （3）萬有引力定律的應用 例3、為了迎接太空時代的到來，美國國會通過一項計劃：在2050年前建造成太空升 降機，就是把長繩的一端擱置在地球的衛(wèi)星上，另一端系住長降機。放開繩，升降機能到達地球上；人坐在升降機里，在衛(wèi)星上通過電動機把升降機拉到衛(wèi)星上。已知地球表面的重力加速g=10m/s2，地球半徑為R。求： （1）某人在地球表

11、面用體重計稱得重800N，站在升降機中，當長降機以加速度a=g（g 為地球表面處的重力加速度）豎直上升，在某處此人再一次用同一體重計稱得視重為850N，忽略地球自轉的影響，求升降機此時距地面的高度； （2）如果把繩的一端擱置在同步衛(wèi)星上，地球自轉的周期為T，求繩的長度至少為多長。 （5）開普勒三定律中、萬有引力在神舟七號飛船的應用 例5、 開普勒三定律也適用于神舟七號飛船的變軌運動. 飛船與火箭分離后進入預定軌道, 飛船在近地點(可認為近地面)開動發(fā)動機加速, 之后，飛船速度增大并轉移到與地球表面相切的橢圓軌道, 飛船在遠地點再次點火加速, 飛船沿半徑為r的圓軌道繞地運動.

12、 設地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g， 若不計空氣阻力，試求神舟七號從近地點到遠地點時間（變軌時間）. 反思：學以致用是學習物理的目的之 ，要關注意社會熱點中所波及到的物理知識，能根據(jù)題意，提取信息，描述物理情景，用學過的物理知識和物理模型靈活處理實際問題。 六、規(guī)律整合： （1）平拋運動的處理方法：把平拋運動看作為兩個分運動的合動動：一個是水平方向（垂直于恒力方向）的勻速直線運動，一個是豎直方向（沿著恒力方向）的勻加速直線運動。 平拋運動的性質：做平拋運動的物體僅受重力的作用，故平拋運動是勻變速曲線運動 （3）在重力場中沿豎直軌道做圓周運動的物體，在最高點最易脫離圓軌道.對于

13、沿軌道內(nèi)側和以細繩相連而做圓周運動的物體，軌道壓力或細繩張力恰為零——即只有重力充當向心力時的速度，為完成圓周運動在最高點的臨界速度.其大小滿足方程：mg=m,所以v臨=.對于沿軌道外側或以硬桿支持的物體，在最高點的最小速度可以為零. 因豎直面上物體的圓周運動一般為變速的圓周運動，在中學階段只能討論物體在圓周上特殊點——最“高”點或最“低”點的運動情況，因此，討論物體在軌道的最“高”點或最“低”點的運動情況、受力情況及其間關系。 （6）對于任何軌道的人造地球衛(wèi)星，地球總位于其軌道中心.對于地球同步衛(wèi)星，其軌道平面只能和赤道平面重合，且只能發(fā)射到特定的高度，以特定的速率運行.人造地球衛(wèi)星問題

14、，是高考命題的熱點之一，特別是同步衛(wèi)星問題，幾乎各種形式的高考，每年都有考題出現(xiàn)，因此應當把它作為重點對待. 3．如右圖所示，民族運動會上有一個騎射項目，運動員騎在奔馳的馬背上沿著水平直跑道AB運動拉弓放箭射向他左側的固定靶。假設運動員騎馬奔馳的速度為v1，運動員靜止時射出的箭速度為v2，跑道離固定靶的最近距離OA＝d。若不計空氣阻力和箭的重力的影響，要想命中目標且射出的箭在空中飛行時間最短，則 （ ） A．運動員騎馬奔馳時應該瞄準靶心放箭 B．運動員應該在距離A點為的地方放箭 C．箭射到靶的最短時間為 D．箭射到靶的最短時間為 B．在碰

15、撞中小球的速度變化大小為 C．小球在豎直方向下落的距離與在水平方向通過的距離的比為 D．小球在豎直方向下落的距離與在水平方向通過的距離之比為 5．如右圖所示，質量為m的小球置于立方體的光滑盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑。某同學拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運動，已知重力加速度為g，空氣阻力不計，要使在最高點時盒子與小球之間作用力恰為mg，則 A．該盒子做勻速圓周運動的周期一定小于 B．該盒子做勻速圓周運

16、動的周期一定等于 C．盒子在最低點時盒子與小球之間的作用力大小可能小于3mg D．盒子在最低點時盒子與小球之間的作用力大小可能大于3mg 8．“嫦娥一號”探月衛(wèi)星沿地月轉移軌道到達月球，在距月球表面200km的P點進行第一次“剎車制動”后被月球捕獲，進入橢圓軌道Ⅰ繞月飛行，如右圖所示。之后，衛(wèi)星在P點經(jīng)過幾次“剎車制動”，最終在距月球表面200km的圓形軌道Ⅲ上繞月球做勻速圓周運動。用T1、T2、T3分別表示衛(wèi)星在橢圓軌道Ⅰ、Ⅱ和圓形軌道Ⅲ上運動的周期，用a1、a2、a3分別表示衛(wèi)星沿三個軌道運動到P點的加速度，v1、v2、v3分別表示衛(wèi)星沿三個軌道運動到P點的速度，用F1、F2、F3分

17、別表示衛(wèi)星沿三個軌道運動到P點時受到的萬有引力，則下面關系式中正確的是（ ） A．a(chǎn)1＜a2＜a3 B．v1＜v2＜v3 C．T1＞T2＞T3 D．F1＝F2＝F3 11．（8分）某物理興趣小組在探究平拋運動的規(guī)律實驗時，將小球做平拋運動，用頻閃照相機對準方格背景照相，拍攝到了如下圖所示的照片，已知每個小方格邊長9.8cm，當?shù)氐闹亓铀俣葹間=9.8m/s2。 （1）若以拍攝的第一點為坐標原點，水平向右和豎直向下為正方向，則沒有被拍攝到的小球位置坐標為 。 （2）小球平拋的初速度大小為 。

18、 14．（10分）有一顆繞地球做勻速圓周運動的衛(wèi)星，到地心的距離為地球半徑R0的2倍，衛(wèi)星圓形軌道平面與地球赤道平面重合。已知地球表面重力加速度為g，近似認為太陽光是平行光，試估算： （1）衛(wèi)星做勻速圓周運動的周期； （2）衛(wèi)星繞地球一周，太陽能收集板工作時間。 四答案與解析 4．【答案】AD【解析】小球在碰撞斜面前做平拋運動。設剛要碰撞斜面時小球速度為v 。由題意，v的方向與豎直線的夾角為30°且水平分量仍為v0，如圖。由此得v=2v0，碰撞過程中，小球速度由v變?yōu)榉聪虻?。故碰撞時小球的速度變化大小為，故選項A正確。小球

19、下落高度與水平射程之比為，選項D正確。 6．【答案】B【解析】轉盤勻速轉動時，摩擦力提供向心力，故P受到的摩擦方向為c方向，選項A錯誤；當轉盤加速轉動時，摩擦力有兩個效果：一個是沿半徑方向提供向心力，一個是沿速度方向使速度增大，故P受到的摩擦力可能為b方向，選項B正確；轉盤減速轉動時，摩擦力有兩個效果：一個沿半徑方向提供向心力，一個是沿速度反方向使速度減小，故P受摩擦力方向可能為d方向，選項D錯誤。 7．【答案】D【解析】由可知，選項D正確。 11．【答案】（1）58.8cm；58.8cm （2）1.96m/s（每空4分） 【解析】（1）觀察圖象可得小球在水平方向，在曝光的周期內(nèi)，

20、勻速運動兩個單位長度，所以可求橫坐標為：；在豎直方向做勻變速運動，由勻變速直線運動的規(guī)律在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)位移差值相等，可求被遮住的點與第三點豎直方向的距離為：h=3l0，所以縱坐標為：y=(1+2+3)l0=58.8cm； （2）豎直方向做勻變速運動可得：，可求得：T=0.1s，所以平拋的初速度大小為：。 13．【答案】（1） （2）[ 【解析】（1）由題意：小球恰好通過最高點C時，對軌道壓力N=0，此時L最小。（1分） （1分） （1分） 從A到C機械能守恒， （2分） 解得： （1分） 落到斜面上時：x=vct （1分） （1分） （1分） 解得： （1分） 15．【答案】（1） （2） 聯(lián)立解得 （1分）