128新课标高考物理专题复习：《曲线运动、万有引力与航天》习题课教案135

高考物理专题复习：《曲线运动、万有引力与航天》习题课教案(附参考答案)

【学习目标】

◆掌握连接体中运动与分解思想的使用方法和处理技巧

◆掌握分析单物体多过程运动的分析方法和处理技巧

◆熟练运用天体运行的基本规律解题

【重点难点】

◆灵活运用曲线运动基本知识熟练解题

◆物理过程的分析和方法的总结

【学习方法】

◆讨论学习、自主探究、思维拓展、思维分解探索法、课件展示

【学习过程】

●★近两年有关《曲线运动 万有引力与航天》高考题展示（课件展示）

总结：通过分析我们可以发现《曲线运动 万有引力与航天》在高考中的重要性、必考性和出题的表现形式：一般万有引力都出一个选择题且都出在18题的位置，而曲线运动的圆周和（类）平抛运动形式往往不会单独出题，而是结合其它知识点体现在多过程的运动之中，使问题更加复杂化，且难度较大，常在“最高点”和“最低点”等临界问题上作文章。

●★多物体多运动过程的分析方法

◆例1：

如图，半径为R的1/www.ks5u.com4圆弧支架竖直放置，支架底AB离地的距离为2R，圆弧边缘C处有一小定滑轮，一轻绳两端系着质量分别为与的物体，挂在定滑轮两边，且＞，开始时、均静止，、可视为质点，不计一切摩擦。

求： 释放后经过圆弧最低点A时的速度；

▼思维拓展①：若到最低点时www.ks5u.com绳突然断开，求落地点离A点水平距离；

▼思维拓展②：为使能到达A点，与之间必须满足什么关系?

◆探究训练1.

如图重物M沿竖直杆下滑，并通过绳带动小车沿斜面升高。则：当滑轮右侧的绳与竖直方向成角，且重物下滑的速率为v时，小车的速度为多少？

◆总结：

这部分多物体多运动过程的问题往往是连接体问题，不仅要注意运用力学知识：牛顿第二定律或动能定理来解答，还要注意是否使用物体运动的合成与分解的思想，否则就会出现知识性分析错误。能够熟练运用运动合成与分解的思想分析两个物体的速度关系，从而为正确的选用物理规律解决各阶段的物理问题打下了坚实的基础。

●★单物体多运动过程的分析方法

◆例2：

（09年浙江卷24.）某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg，通电后以额定功率P=1.5w工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N，随后在运动中受到的阻力均可不记。图中L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，S=1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间？（取g=10 m/s2）

▼思维分解1：赛车在C点能够越过壕沟的最小速度是多少？

▼思维分解2：赛车在竖直圆轨道最高点的临界最小速度是多少？

▼思维分解3：由竖直圆轨道最高点的最小速度所决定的最低点B点的速度是多少？

▼思维分解4：和中哪一个速度在本题中起到了限制作用？

▼思维分解5：电动机在比赛过程中在什么位置就可以停机了？

▼思维分解6：赛车从A→B的过程中应用什么物理规律解题？

◆探究训练2：

如下左图是过山车的实物图，右图为过山车的模型图．在模型图中半径分别为R1＝2.0m和R2＝8.0m的两个光滑圆形轨道，固定在倾角为＝37°斜轨道面上的Q、Z两点，且两圆形轨道的最高www.ks5u.com点A、B均与P点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接．为使小车从P点以一定的初速度沿斜面向下运动能过A、B两点，小车在P点的速度满足什么条件．（小车可视作质点，已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为μ＝，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．）www.ks5u.com

▼思维分解1：物体在运动过程中有几个力做功？有几个力做功导致系统机械能减少？

▼思维分解2：小车在A点和B点时哪一个速度最小？其值是多少？小车若能过B点是否一定能过A点？

▼思维分解3：小车从P点运动到B的过程中，应用什么物理规律解题？

◆总结：

在处理复杂的问题时，总是试图把复杂的问题分解成若干个比较简单的问题逐个击破。即：把复杂的问题转成比较简单的问题。分解后的简单问题大多变成我们熟悉的单过程的问题，按照单过程的问题分析方法：先是受力分析，分析临界以及物体运动特征，再正确选择、运用物理规律解决问题。最后注意各阶段的方程联合，注意速度关系、时间关系、位移关系、能量关系等。利用数学知识解决物理问题，这是一个重要的思想，应时时刻刻牢记。最重要的应用就是相似三角形、三角函数、正弦定理等。

●★天体运行基本规律的应用

◆例3：

2007年11月5日，“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道到达月球，在距月球表面200km的p点进行第一次刹车制动后被月球俘获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，然后，卫星在p点又经过两次“刹车制动”，最终在距月球表面200km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动，如图所示，则下列说法正确的是

A．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周期长

B．卫星在轨道Ⅲ上运动的周期比沿轨道Ⅰ运动的周欺短

C．卫星在轨道Ⅲ上运动的加速度小于沿轨道Ⅰ运动到点（尚未制动）时的加速度

D．卫星在轨道Ⅲ上运动的加速度等于沿轨道Ⅰ运动到点（尚未制动）时的加速度

▼思维拓展：

E．卫星沿轨道Ⅰ上运行时机械能大于在轨道Ⅲ上运行的机械能

F．卫星沿轨道Ⅰ经过P点的加速度大于沿轨道Ⅱ经过P点的加速度

◆探究训练3：

（09年山东卷18．）2008年9月25日至28日我国成功实施了“神舟”七号载入航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道飞行，后在远地点343千米处点火加速，由椭圆轨道变成高度为343千米的圆轨道，在此圆轨道上飞船运行周期约为90分钟。下列判断正确的是

A．飞船变轨前后的机械能相等

B．飞船在圆轨道上时航天员出舱前后都处于失重状态

C．飞船在此圆轨道上运动的角度速度大于同步卫星运动的角速度

D．飞船变轨前通过椭圆轨道远地点时的加速度大于变轨后沿圆轨道运动的加速度

◆总结：

近几年高考以天体问题为背景的信息给予题，特别是近几年中国及世界上空间技术的飞速发展，备受专家的青睐。另一个方面这部分题目还可以考查学生从材料中获取“有效信息”的能力。应用万有引力定律解决实际问题考点不多，涉及到的题型以天体运动为核心，如变轨问题、能量问题、估算天体质量或平均密度问题，核心是万有引力提供向心力和常用的黄金代换：GM=GR2，以及常用公式由得，由得，由得，可求向心加速度。

●★跟踪练习：

1．（2009年12月日照期末考试）

2．一小球以初速度v­0竖直上抛，它能到达的最大高度为H，问下列几种情况中，哪种情况小球不可能达到高度H（忽略空气阻力）（    ）

A．图a，以初速v0沿光滑斜面向上运动

 B．图b，以初速v0沿光滑的抛物线轨道，从最低点向上运动

 C．图c（H>R>H/2），以初速v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向上运动

 D．图d（R>H），以初速v0沿半径为R的光滑圆轨道，从最低点向上运动

3. 我国未来将建立月球基地，并在绕月轨道上建造空间站。如图所示，关闭动力的航天飞机在月球引力作用下经椭圆轨道向月球靠近，并将与空间站在B处对接。已知空间站绕月轨道半径为r，周期为T，万有引力常量为G，下列说法中正确的是

A. 图中航天飞机在飞向B处的过程中，月球引力做正功

B. 航天飞机在B处由椭圆轨道进入空间站轨道必须点火减速

C. 根据题中条件可以算出月球质量

D. 根据题中条件可以算出空间站受到月球引力的大小

4．如图所示，水平传送带AB的右端与竖直面内的用光滑钢管弯成的“9”形固定轨道相接, 钢管内径很小。 传送带的运行速度为v0=6m/s ，将质量m=1.0kg的可看作质点的滑快无初速地放到传送带A端，已知传送带高度为h=0.4m ,  长度为L=12.0m , “9” 字全高H=0.8m ,“9” 字上半部分圆弧半径为R=0.2m， 滑块与传送带间的动摩擦因数为0.3 , 重力加速度g=10m/s2 ,  试求：

（1）滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间

（2）滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向

（3）滑块从D点抛出后的水平射程