高一物理曲线运动知识点总结.pdf
_ 高一物理（期中复习）核心知识点、公式总结第五章曲线运动知识点一曲线运动1.曲线运动：物体的运动轨迹为曲线的运动叫曲线运动2.曲线运动的条件是：质点受合外力的方向(或加速度方向)跟它的速度方向不在同一直线上3.曲线运动的特点：（1）速度方向一定改变，所以是变速运动，必有加速度（2）质点在某一点（或某一时刻）的速度方向是在曲线的这一点的切线方向（3）质点做曲线运动，曲线的弯曲方向定是合外力的方向（即：在哪边受力向哪边弯曲）知识点二运动的合成和分解1.运动的合成与分解：如果物体同时参与了几个运动，那么物体实际发生的运动就叫做那几个运动的合运动，那几个运动叫做这个实际运动的分运动合运动与分运动的关系：（ 1）等效性（ 2）等时性（3）独立性2.运动的合成与分解的运算法则：位移、速度、加速度的合成与分解遵循平行四边形定则进行合成或分解3.合运动与分运动的性质和轨迹的关系两直线运动的合运动的性质和轨迹有各分运动的性质及合初速度的方向和大小关系决定（1）两个匀速直线运动的和运动一定是匀速直线运动（2）一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动（3）当二者共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动两个匀变速直线运动的合运动一定是变速运动若合初速度方向与合加速度方向不在一条直线上时，则是曲线运动4.两类典型问题（1）小船过河问题：最短时间过河：过河时间仅由的垂直于岸的分量v决定，即dtv，与 v水无关，所以当v船垂直于河岸时，过河所用时间最短，最短时间为dtv船最短位移过河：过河路程由实际运动轨迹的方向决定，当v船v水时，最短路程为d ；当 v船v水时，最短路程为vdv水船_ （2）关联速度问题物体的实际运动速度为合速度，一般将该速度沿绳和垂直于绳两个方向正交分解如图所示，通过不可伸长的绳连在一起则沿绳方向的分速度大小相等cosAvv知识点三平抛运动1定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动2性质：加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动，轨迹是抛物线平抛运动的速率随时间变化不是均匀的，但速度随时间的变化是均匀的，要注意区分3规律（1）其合运动及在水平方向上、竖直方向上的运动如下表所示：运动特征速度v加速度a位移s水平方向匀速直线运动0 xvv0 xa0 xv t竖直方向自由落体运动yvgtyag212ygt合运动平抛运动2222 20txyvvvvg t方向0tanyxvgtvvag22sxy方向：0tan2ygtxv（3）重要推论从抛出点开始，任意时刻速度偏向角的正切值等于位移偏向角正切值的两倍抛物线上某点的速度反向延长线与初速度延长线的交点到抛点的距离等于该段平抛水平位移的_ 一半在任意两个相等的t内，速度矢量的变化量v是相等的，即v的大小与t成正比，方向竖直向下平抛运动的时间为2htg， 取决于下落的高度， 而与初速度大小无关 水平位移002hxv tvg，取决于下落的高度和初速度知识点四斜抛运动1.斜抛运动的特点：初速度斜向上或者斜向下，仅受重力作用2.斜抛运动分解为：水平方向 匀速直线运动竖直方向 竖直上抛运动0cosxvv0sinyvvgt0cosxvt201sin2yvtgt当yv=0 时，小球达到最高点，所用时间0sinvtg；小球自最高点自由落下所需时间，与上升到最高点所需时间相等，因此小球飞行时间为02sin2vTtg小球能达到的最大高度（h）叫做射高；从抛出点到落地点的水平距离(s)叫做射程知识点五描述圆周运动的物理量1.线速度：质点沿圆周运动的快慢，大小lvt2.角速度：质点绕圆心转动的快慢，t（ rad/s）3.v、T、 f 具有如下的换算关系：1Tf，22fT，22vrrfrT4.向心加速度：线速度方向改变的快慢（1）22222244nvarf rrrT（2）方向在不停地改变，但总是指向圆心，因此na 是个变量（3）na 与 r 是成正比还是反比，取决于固定不变的量，如：若固定不变，则na 与 r 成正比；若v固定不变，则na 与 r 成反比5.向心力（1）按效果命名，不是性质力，可能是单个力，也可能是几个力的合力共同提供y V0 o vx vy x _ （2）大小：22224nnvFmammrm vmrrT（3）当沿半径方向的力2vFmr时，物体做离心运动知识点六匀速圆周运动1.特点：线速度大小恒定，角速度、周期、频率恒定，向心加速度和向心力大小恒定2.质点做匀速圆周的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直，且指向圆心3.匀速圆周运动的向心力（1）做匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力（2）22224nnvFmammrm vmrrT4. 两种传动方式共轴转动：特点：a=b Ta=Tb Va:Vb=Ra:Rb _ 皮带、齿轮传动：Va=Vb Ta:Tb=Ra:Rb a:b=Rb:Ra 知识点七生活中的圆周运动1.火车拐弯对内外轨均恰无作用力：2vRmgtan=m2.凸、凹形桥3.竖直圆内圆周运动_ 第六章万有引力与航天知识点一天体的运动1人类对天体运动的认识过程托勒密：地心说。哥白尼：日心说第谷：大量观测数据开普勒：行星运动三大定律2开普勒三定律开普勒第一定律：又称轨道定律，所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上开普勒第二定律：又称面积定律，对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过的面积相等开普勒第三定律： 又称周期定律， 所有行星轨道半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值相等用公式表示：32RkT，其中比例常数k 与行星无关只与太阳有关知识点二万有引力定律1 万有引力定律定律内容：自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们距离的二次方成反比2 公式：2mmFGr公式中的G叫做引力常量，11226.6710N m / kgG物理意义： 对于任何物体来说，G 值都是相同的， 它在数值上等于质量为1kg 的两个物体， 相距1m时_ 的相互作用力3对万有引力定律的理解（1）适用条件：当两个物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时，物体可以看成质点， 直接使用万有引力定律计算当两物体是质量分布均匀的球体时，它们之间的引力也可直接用公式计算，但式中r 是指两球心间距离当研究物体不能看成质点时，可以把物体假想分割成无数个质点，求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力，然后求合力（2）万有引力的性质：普遍性： 相互性： 一般物体之间虽然存在万有引力，但是很小，天体与物体之间或天体之间的万有引力才比较显著因此在涉及天体运动时，才考虑万有引力知识点三重力、重力加速度与万有引力的关系1地球上的重力和万有引力的关系在地球表面上的物体所受的万有引力F引可以分解成物体所受的重力mg和随地球自转而做圆周运动的向心力F，如图所示，其中2MmFGR引，而2Fmr，（1） 当物体在赤道上时，F引、mg、F三力同向，此时F达到最大值2maxFmr，重力加速度达到最小值2min2FFMgGRmR引；（2）当物体在两极的极点时，0F， Fmg引，此时重力等于万有引力，重力加速度达到最大值，此最大值为max2MgGR；因为地球自转角速度很小，22MmGmRR，所以在一般情况下计算时认为2MmmgGR。2天体表面的重力和重力加速度在质量为M、半径为R的天体表面上，若忽略天体自转影响，质量为m的物体的重力加速度g可以认为是由万有引力产生的，则2MmmgGR，得：2MgGR（R为天体半径，M为天体质量） 。由此可得不同星球表面重力加速度的关系为：21212212gRMgRM3求某高度处的重力加速度设离星球表面高度为h 处的重力加速度为hg ，则2()hMmmgGRh，则2()hMgGRh，重力加速度随高度的增加而减小。星球表面的重力加速度和某高度处的重力加速度之间的关系为：22()hgRgRh知识点四天体质量和密度的计算1天体质量的计算（1）已知行星的公转半径r，公转周期T，设行星的质量为m，中心天体质量为M_ 那么由万有引力定律得：222()FmrmrT向根据圆周运动规律，FF万向，即222()MmGmrrT，所以2324rMGT（2）已知天体：半径R和天体表面的重力加速度g，根据2MmmgGR得2gRMG（3）已知行星绕中心天体做匀速圆周运动的线速度v和轨道半径r ，根据22GMmvmrr，得：2rvMG（5）已知行星绕中心天体运行的线速度v和周期T，根据22GMmmvrT和22GMmmvrr得：32v TMG2天体密度的测定（1）天体质量测出后，如果能求出天体的体积，那么天体的密度可以测定，即3332324343MrrRVGT RGT式中r为行星的公转轨道半径，R为中心天体的半径，T为行星的公转周期若行星为中心天体的近地卫星，则rR，中心天体的密度23GT（2）天体半径与天体表面的重力加速度已知时，根据2gRMG，求出天体质量2gRMG，则天体密度233443MgRgVGRGR3“ 星体自转不解体”模型指星球表面上的物体随星球自转而绕自转轴（某点）做匀速圆周运动，其特点为：具有与星球自转相同的角速度和周期；万有引力除提供物体做匀速圆周运动所需的向心力外，还要产生重力知识点五圆周运动各物理量与轨道半径的关系1.基本方法：将天体运动或卫星运动看成匀速圆周运动，向心力由万有引力提供，因此可以根据万有引力定律、牛顿第二定律及向心力公式来求解各类问题1.222224MmvrFGmmrmrrT式中M为中心天体的质量，m为环绕天体的质量，nav、 、和T分别表示环绕天体做圆周运动的向心加速度、线速度、角速度和周期根据问题的特点条件，灵活选用的相应的公式进行分析求解2.当天体做稳定的匀速圆周运动时，天体a、v、T、 、 r 间的关系如下：_ 2.2222233223321()1144GMmaaagrrvGMmvvrrrMmFGFGMrmrrrrmrTTrTGM万向轨道所在处重力加速度口诀：高轨低速大周期知识点六人造卫星和宇宙速度1如图所示三种轨道中，b 、c轨道经过地心，可以存在，而a轨道不存在2人造卫星的运动学特征（1m为地球质量，r为卫星轨道半径）人造卫星绕地球做圆周运动时，由万有引力提供环绕地球做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律：（1）由21222mmvGmrr得1Gmvr， r 越大，v越小（2）由21222m mGmrr得1Gmr， r 越大，越小（3）由122224m mGmrrT得2314rTGm，r越大，T越大取6400kmrR代入有min84minT这是地球卫星的最小周期，任何实际卫星的周期均大于该值3三种宇宙速度（1）第一宇宙速度（环绕速度）卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度17.9km/sv， 此值为人造卫星在地面附近做匀速圆周运动所必须具有的速度，叫第一宇宙速度同时它也是发射卫星的最小速度，小于这个速度，不可能发射卫星求第一宇宙速度有两种方法：由22MmvGmRR，得GMvR；由2vmgmR，得vgR其他星球的第一宇宙速度计算方法同上，M为该星球的质量，R为该星球的半径，g为该星球表面的重力加速度依据已知条件，灵活选用计算公式（2）第二宇宙速度（脱离速度）卫星或飞船要想脱离地球的引力束缚，成为绕太阳运动的人造行星或飞到其他行星上去所必需的最小发射速度，称为第二宇宙速度，其大小为11.2km/s _ （3）第三宇宙速度（逃逸速度）地面上的物体发射出去，使之最后能脱离太阳的引力范围，飞到太阳系以外的宇宙空间所必需的最小发射速度，称为第三宇宙速度，其大小为16.7km/s （4）地球同步卫星是指，位于赤道上方，相对于地面静止的、运行周期与地球的自转周期(24h)T相等的卫星，这种卫星主要用于全球通信和转播电视信号又叫做同步通信卫星同步卫星：概括为“六个一定 ”位置一定（必须位于地球赤道的上空）周期一定(24h)T高度一定4(3.610 km)h速率一定3.1km/sv（）向心加速度一定2(0.228m/s )na运行方向一定（自西向东运行）知识点七变轨问题及卫星追及问题1稳定运行：卫星稳定运行时万有引力提供了卫星做圆周运动的向心力。2 变轨运行： 当卫星的速度突然发生变化时，向心力与万有引力不再相等，解答这一模型的有关问题，可根据圆周运动的向心力供求平衡关系进行分析求解：若FF供求，供求平衡 物体做匀速圆周运动；若FF供求，供不应求 物体做离心运动；若FF供求，供过于求 物体做向心运动知识点八卫星及天体相遇问题两天体（行星、卫星或探测器）相遇，实际上是指两天体相距最近设卫星1（离地球近些）与卫星2某时刻相距最近，如果经过时间t，两卫星与地心连线半径转过的角度相差2的整数倍，则两卫星又相距最近，即122(1,2,3,)ttnn；如果经过时间t，两卫星与地心连线半径转过的角度相差的奇数倍，则两卫星相距最远，即12(21)1,2,3,ttnn，（）知识点九双星问题对于双星问题要注意：两星球所需的向心力由两星球间万有引力提供，两星球圆周运动向心力大小相等；两星球绕两星球间连线上的某点（转动中心）做圆周运动的角速度或周期T的大小相等；两星球绕共同中心转动的半径1r、2r的和等于两星球间的距离L，即12rrLP Q 3 1 2 _ 若已知双星间距L，周期 T，则双星总质量为：231224LMMGT知识点十经典力学的局限性：1.经典力学的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界；只适用于弱引力情况，不适用于强引力情况2.相对质量021mmvc
