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1、第四章 平抛运动圆周运动及万有引力本讲稿第一页，共三十七页北北东东南南西西向心力公式、向心力公式、万有引力定律的应用万有引力定律的应用 重点重点难点难点能力点能力点 天体运动、天体运动、万有引力定律的应用万有引力定律的应用 空间想象能力空间想象能力 思维能力思维能力 分分析解决问题的能力析解决问题的能力本章精髓提炼本讲稿第二页，共三十七页北北东东南南西西高考范围与能力要求 匀速圆周运动基本概念匀速圆周运动基本概念万有引力定律万有引力定律人造地球卫星的运动人造地球卫星的运动圆周运动中的向心力圆周运动中的向心力宇宙速度宇宙速度内内 容容要求要求本讲稿第三页，共三十七页北北东东南南西西高 考 预 测
2、 从近年高考看本章主要考查考生准确从近年高考看本章主要考查考生准确理解向心力公式，万有引力定律；要求理解向心力公式，万有引力定律；要求加深理解向心力公式、万有引力定律，加深理解向心力公式、万有引力定律，熟悉掌握其应用，尤其是对天体运动的熟悉掌握其应用，尤其是对天体运动的分析；本章考查的重点是圆周运动与天分析；本章考查的重点是圆周运动与天体运动、电场、磁场的结合。体运动、电场、磁场的结合。本讲稿第四页，共三十七页北北东东南南西西知识结构网络：知识结构网络：曲曲线线运运动动特例一特例一平抛运动平抛运动 特例二特例二圆周运动圆周运动匀变速曲线运动匀变速曲线运动 F合合恒量恒量a=恒量恒量变速圆周运动
3、变速圆周运动匀速圆周运动匀速圆周运动非匀变速曲线运动非匀变速曲线运动 F合合变量变量a=变量变量 特特 点点变速运动变速运动本讲稿第五页，共三十七页知识结构网络：知识结构网络：北北东东南南西西匀匀速速圆圆周周运运动动典型实例典型实例F合合F F向心向心mvmv2 2/r=mr/r=mr2 2a向心向心=v v2 2/r=r/r=r2 2线速度大小不变线速度大小不变 v=s/t=rv=s/t=r天体运动天体运动角速度不变角速度不变 =/t=2/t=2/T/T周期和频率不变周期和频率不变 T=1/fT=1/f描述的描述的物理量物理量受受力力特特征征电磁场中带电粒子的运动电磁场中带电粒子的运动F合合
4、大小不变大小不变方向：方向：始终指向圆心始终指向圆心本讲稿第六页，共三十七页北北东东南南西西知识结构网络：知识结构网络：变变速速圆圆周周运运动动描描述述的的物物理理量量线速度线速度大小变化大小变化 角速度角速度变变 化化 周期和频率周期和频率变变 化化 受受力力特特征征典典型型问问题题 竖直圆轨竖直圆轨 道问题道问题合合外外力力向向心心力力切向力切向力本讲稿第七页，共三十七页北北东东南南西西讨论讨论1对曲线运动的理解对曲线运动的理解1、变速运动一定是曲线运动吗？、变速运动一定是曲线运动吗？2、做曲线运动的物体，其所受合、做曲线运动的物体，其所受合外力指向何方？外力指向何方？（不一定，但曲线运动
5、一定是变速运动。）（不一定，但曲线运动一定是变速运动。）（指向弯曲的内侧）（指向弯曲的内侧）B BA AF FAF FB本讲稿第八页，共三十七页北北东东南南西西讨论讨论2两直线运动的合成问题两直线运动的合成问题1、两互成角度的匀速直线运动的合成、两互成角度的匀速直线运动的合成（一定是匀速直线运动）（一定是匀速直线运动）2、两互成角度的初速为零的匀加速直线运、两互成角度的初速为零的匀加速直线运动的合成动的合成（一定是匀加速直线运动）（一定是匀加速直线运动）3、两互成角度的初速不为零的匀加速直、两互成角度的初速不为零的匀加速直线运动的合成线运动的合成（匀变速直线运动或匀变速曲线运动）（匀变速直线运
6、动或匀变速曲线运动）4、一个匀速直线运动和一个匀加速直线运、一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合成动的合成（匀变速直线运动或匀变速曲线运动）（匀变速直线运动或匀变速曲线运动）本讲稿第九页，共三十七页北北东东南南西西讨论讨论3对圆周运动的几个概念理解对圆周运动的几个概念理解1、v v、T T、f f、r r的关系如何？的关系如何？2、区分、区分与与n n的关系的关系3、向心力和向心加速度的理解、向心力和向心加速度的理解F F向心向心=mvmv2 2/r/r=mr mr2 2=mvmv a a向心向心=v v2 2/r/r=r r2 2=v v方向：方向：指向圆心指向圆心物理意义或作用效果：物
7、理意义或作用效果：只改变速度的方向只改变速度的方向v v=r r=2=2r/Tr/T=2=2/T=2/T=2f f：rad/s rad/s n n：r/s r/s =2=2n n大小：大小：本讲稿第十页，共三十七页北北东东南南西西典型问题典型问题1共轴或共线转动问题共轴或共线转动问题共轴：角速度相同共轴：角速度相同共线：线速度大小相同共线：线速度大小相同结论结论A AB BC CO O1 1O O2 2本讲稿第十一页，共三十七页典型问题典型问题2匀速圆周运动基本规律的应用匀速圆周运动基本规律的应用北北东东南南西西1、公式：、公式：v v=r r =2 2/T/T T T=1/=1/f f s
8、s=vtvt2、与实际问题的综合、与实际问题的综合圆心指向圆心指向地轴地轴，周期，周期T=24小时小时,方向方向自西向东转自西向东转地球自转：地球自转：其他问题：其他问题：本讲稿第十二页，共三十七页练习练习4北北东东南南西西 甲、乙、丙三个物体，甲放在广州，乙放在上甲、乙、丙三个物体，甲放在广州，乙放在上海，丙放在北京，当它们随地球一起转动时，则海，丙放在北京，当它们随地球一起转动时，则()A.甲的角速度最大，乙的线速度最小甲的角速度最大，乙的线速度最小B.丙的角速度最小，甲的线速度最大丙的角速度最小，甲的线速度最大C.三个物体的角速度、周期、和线速度都相等三个物体的角速度、周期、和线速度都相
9、等D.三个物体的角速度、周期一样，丙的线速度都最三个物体的角速度、周期一样，丙的线速度都最小小D本讲稿第十三页，共三十七页练习练习5北北东东南南西西 太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但太阳从东边升起，西边落下，是地球上的自然现象，但在某些条件下，如在纬度较高地区上空飞行的飞机上的旅客可在某些条件下，如在纬度较高地区上空飞行的飞机上的旅客可以看到太阳从西边升起的奇妙现象，这些条件是（）（以看到太阳从西边升起的奇妙现象，这些条件是（）（20022002年上海年上海）A、时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度较大；、时间必须是在清晨，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度较大；B
10、、时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度较大；、时间必须是在清晨，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度较大；C、时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度较大；、时间必须是在傍晚，飞机正在由东向西飞行，飞机的速度较大；D、时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大。、时间必须是在傍晚，飞机正在由西向东飞行，飞机的速度不能太大。本讲稿第十四页，共三十七页西西东东日出日落 西西 东东东东 西西bdca分析：分析：西西东东进入黑暗进入黑暗进入黑暗进入黑暗西升东落西升东落飞飞 地地东升西落东升西落飞飞地地东升西落东升西落飞飞地地进入黑暗进入黑暗飞飞gRgRF FN2N2
11、实际实际问题问题变化变化模型模型 车过拱桥车过拱桥V0内内外外轨轨不受力不受力V0=gRgR支持力支持力V0gRgR本讲稿第十九页，共三十七页拓展与思变拓展与思变北北东东南南西西与电场的综合与电场的综合O O+E E临界：临界：(Eq（g-Eq/mg-Eq/m）R RG GEqEqO O+E EG GEqEq临界：临界：(Eqmg)V0 （Eq/m-gEq/m-g）R RO O+E EG GEqEqF F合合临界：临界：本讲稿第二十页，共三十七页 在地球赤道上的在地球赤道上的A处静止放置一个小物体，现在假设地球对小物体处静止放置一个小物体，现在假设地球对小物体的万有引力突然消失，则在数小时内小
12、物体相对地面的万有引力突然消失，则在数小时内小物体相对地面A处来说，将处来说，将()A、原地不动、原地不动,物体对地面的压力消失物体对地面的压力消失;B、向上并逐渐向西飞去、向上并逐渐向西飞去;C、向上并逐渐向东飞去、向上并逐渐向东飞去;D、一直垂直向上飞去、一直垂直向上飞去.A/B西东AOOAA/B西东平平面面图图练习练习10北北东东南南西西B B本讲稿第二十一页，共三十七页典型问题典型问题7北北东东南南西西万有引力定律与天体的结合万有引力定律与天体的结合 处理的处理的基本方法：基本方法：天体运动看成天体运动看成匀速匀速圆周圆周运动，万有引力提供向心力。运动，万有引力提供向心力。F=maF合
13、合=F引引=F=F心心=GMm/r2 a=v2/r=2r=vv a=（2/T）2r a=（2f）2r反思：反思：万有引力等于重力万有引力等于重力F F引引=mg=mg GM=grGM=gr2 2 (黄金代换式，条件：不考虑自转）黄金代换式，条件：不考虑自转）本讲稿第二十二页，共三十七页北北东东南南西西练习练习14 （20012001年全国理综）为了研究太阳演化进程，需年全国理综）为了研究太阳演化进程，需知道目前太阳的质量，已知地球的半径知道目前太阳的质量，已知地球的半径R=6.410R=6.4106 6m m，地球质量地球质量m=6m=6.0 010102424kgkg，日地中心距离，日地中心
14、距离r=1r=1.5 510101111m m，地球表面处的重力加速度地球表面处的重力加速度g=10m/sg=10m/s2 2，1 1年约为年约为3 3.2 210107 7s s，试估算目前太阳的质量，试估算目前太阳的质量M M。(估算结果只保留一位有估算结果只保留一位有效数字）效数字）析：地球绕太阳析：地球绕太阳 GMm/rGMm/r2 2=4=42 2mr/Tmr/T2 2 地球表面地球表面 mg=GMm/Rmg=GMm/R2 2 结论：结论：M=210M=2103030kgkg本讲稿第二十三页，共三十七页本讲稿第二十四页，共三十七页本讲稿第二十五页，共三十七页本讲稿第二十六页，共三十七页本讲稿第二十七页，共三十七页本讲稿第二十八页，共三十七页本讲稿第二十九页，共三十七页本讲稿第三十页，共三十七页本讲稿第三十一页，共三十七页本讲稿第三十二页，共三十七页本讲稿第三十三页，共三十七页本讲稿第三十四页，共三十七页本讲稿第三十五页，共三十七页本讲稿第三十六页，共三十七页本讲稿第三十七页，共三十七页