【物理】2018届二轮复习考前第9天学案（全国通用）

【物理】2018届二轮复习考前第9天学案（全国通用）

考前第9天　曲线运动　功与能量 高频考点6　运动的合成与分解(Ⅱ)‎ 合运动与分运动的关系：‎ ‎(1)独立性：一个物体同时参与几个运动，各分运动独立进行，互不影响，合运动由几个分运动叠加而成.‎ ‎(2)等时性：若一个物体同时参与几个分运动，合运动与分运动是在同一时间内进行的.‎ 注意　①运动合成时，速度、加速度、位移的合成都遵循平行四边形定则.‎ ‎②合运动是物体的实际运动.‎ ‎③合运动的运动性质：‎ 两个匀速直线运动的合运动仍是匀速直线运动.一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动是匀变速运动，二者共线时为匀变速直线运动；二者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仍为匀变速运动，当合初速度与合加速度共线时为匀变速直线运动；当合初速度与合加速度不共线时为匀变速曲线运动.‎ 高频考点7　抛体运动(Ⅱ)‎ ‎(1)平抛运动问题的分析方法：分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动.‎ ‎(2)平抛运动的运动规律：‎ 平抛运动 水平分运动 竖直分运动 合运动 速度 大小 vx＝v0‎ vy＝gt v＝ 方向 x轴正方向 y轴负方向 tan θ＝ 位移 大小 x＝v0t y＝gt2‎ s＝ 方向 x轴正方向 y轴负方向 tan φ＝ 注意　①平抛运动是匀变速曲线运动，任意相等时间内速度变化量相同，方向竖直向下.‎ ‎②平抛物体下落时间仅取决于竖直下落高度；水平射程取决于竖直下落高度和初速度.‎ ‎③因平抛物体下落过程中仅有重力做功，故机械能守恒.‎ 高频考点8　匀速圆周运动的向心力(Ⅱ)‎ ‎(1)特点：合外力大小不变，方向总是指向圆心.匀速圆周运动是加速度(方向)时刻在变化的变速曲线运动.‎ ‎(2)角速度：ω＝＝，角速度单位：rad/s；线速度：v＝＝；v＝rω.‎ ‎(3)向心加速度：an＝＝rω2＝r()2.‎ ‎(4)做匀速圆周运动的物体所受外力的合力，称为向心力.向心力是一种效果力，可以是某个力也可以是几个力的合力还可以是某个力的分力，其效果是使物体做匀速圆周运动.向心力与向心加速度的关系遵从牛顿第二定律：Fn＝man＝m＝mrω2＝mr()2.‎ ‎(5)做圆周运动的物体，只要物体所受合外力大小恒定，且方向总是指向圆心(与速度方向垂直)，则物体一定做匀速圆周运动.‎ ‎(6)竖直平面内的圆周运动 ‎①轻绳模型 如图1所示，球过最高点的速度最小值vmin＝，若v>，绳对球产生拉力.球紧贴圆形光滑内侧轨道的运动与此相似，球过最高点时速度最小值同样是vmin＝，当v>时，轨道对球产生压力.‎ 图1‎ ‎②轻杆模型 如图2所示，球过最高点的速度最小值vmin＝0，当0时，FN随v增大而增大，FN为拉力.球在圆形光滑管道内的运动与此相似.‎ 图2‎ 高频考点9　万有引力定律及其应用(Ⅱ)‎ ‎(1)万有引力定律：F＝G，式中G为万有引力常量，G＝6.67×10－11 N·m2/kg2.‎ 是由卡文迪许通过扭秤实验测得的.‎ ‎(2)离地面高为h处的重力加速度g＝G.‎ ‎(3)天体运动问题的分析方法 把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供.‎ G＝m＝mω2r＝m()2r＝m(2πf)2r 应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算.‎ 研究天体运动时，一般不考虑天体自转因素的影响，而认为物体在某天体表面的重力大小等于天体对物体的万有引力，即mg＝G，整理得GM＝gR2，此式常称为黄金代换公式.‎ ‎(4)天体质量M、密度ρ的估算 测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T，‎ 由G＝mR得M＝，ρ＝＝＝(R0为天体的半径).‎ 当卫星沿天体表面绕天体运行时，R＝R0，则ρ＝.‎ 高频考点10　环绕速度 (Ⅱ)‎ ‎(1)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径r的关系 ‎①由G＝m得v＝ ，所以r越大，v越小.‎ ‎②由G＝mω2r，得ω＝ ，所以r越大，ω越小.‎ ‎③由G＝mr得T＝ ，所以r越大，T越大.‎ ‎(2)三种宇宙速度 ‎①第一宇宙速度：v1＝7.9 km/s，是人造地球卫星的最小发射速度，也是人造地球卫星绕地球做圆周运动的最大环绕速度.‎ ‎②第二宇宙速度：v2＝11.2 km/s，是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.‎ ‎③第三宇宙速度：v3＝16.7 km/s，是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.‎ 高频考点11　功和功率(Ⅱ)‎ ‎(1)功的两个不可缺少的因素：力和在力的方向上发生的位移.‎ ‎①恒力做功的计算公式：W＝Flcos α.‎ ‎②当F为变力时，用动能定理W＝ΔEk或功能关系求功.所求得的功是该过程中外力对物体(或系统)做的总功(或者说是合外力对物体做的功).‎ ‎③利用F－l图象与坐标轴所围的面积求功.‎ ‎④利用W＝Pt计算.‎ 注意　①摩擦力做功取决于物体运动的路程，不是位移，摩擦力做功的特点是：a.摩擦力既可对物体做正功，也可对物体做负功.‎ b.在相互间存在静摩擦力的系统内，一对静摩擦力做功之和为零，没有机械能转化为内能.c.在相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力的净功为负值，在数值上等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.‎ ‎②作用力和反作用力做功的特点：‎ a.作用力和反作用力中可以一个做正功，另一个做负功或不做功.‎ b.作用力和反作用力可以都做正功或都做负功.‎ c.作用力和反作用力做功之和可以为零，也可以不为零.‎ ‎(2)功率：描述做功快慢的物理量.‎ ‎①功率定义式：P＝.所求功率是时间t内的平均功率.‎ ‎②功率计算式：P＝Fvcos α.其中α是力与速度间的夹角.‎ 高频考点12　动能和动能定理(Ⅱ)‎ 物体的动能表达式Ek＝mv2，动能是标量，是状态量，只与物体的状态有关.动能定理表达式：W＝mv－mv.‎ 说明：①研究对象是单一物体，有时也可以是系统.②W是外力功，包括自身重力.③合力功由W合＝W1＋W2＋W3＋……或W合＝F合l来计算.④ΔEk是动能增量，ΔEk>0、ΔEk＝0、ΔEk<0分别表示动能增加、不变和减少.‎ 高频考点13　重力做功与重力势能(Ⅱ)‎ ‎(1)重力势能Ep＝mgh，式中的h是物体相对零势能面的高度，它与零势能面的选择有关.‎ ‎(2)重力做功将引起物体重力势能的变化，重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少，WG＝－ΔEp.‎ 高频考点14　功能关系、机械能守恒定律及其应用(Ⅱ)‎ ‎(1)做功的过程就是能量转化的过程，功是能量转化的量度，中学阶段常见的功能关系有：‎ ‎①重力做功等于重力势能的变化(重力做正功，重力势能减少)；②弹力做功等于弹性势能的变化(弹力做正功，弹性势能减少)；③合外力做功等于动能的变化(动能定理)；④重力或弹力以外的其他力做的功等于机械能的变化；⑤一对相互作用的滑动摩擦力做的总功，等于系统增加的内能(摩擦生热)；⑥电场力做功等于电势能的变化(电场力做正功，电势能减少).‎ ‎(2)机械能守恒定律：在只有系统内重力和弹簧弹力做功时，物体的动能与重力势能、弹性势能相互转化，机械能总量保持不变.机械能守恒定律有以下几种表达形式：‎ ‎①可任选两个状态(一般选择过程的初、末状态)，研究对象的机械能相等，即E1＝E2，利用E1＝E2建立方程需要选择零势能面.‎ ‎②系统势能(包括重力势能和弹性势能)减少多少，动能就增加多少，反之亦然，即ΔEp＝－ΔEk.‎ ‎③系统内某一部分机械能减少多少，另一部分机械能就增加多少，即ΔE1＝－ΔE2.‎ 例1　(多选)如图3所示，某公路急转弯处是一段圆弧，当汽车行驶的速率为v时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处(　　)‎ 图3‎ A.路面外侧高、内侧低 B.车速只要低于v，车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于v，但只要不超出某一限度，车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v的值变小 解析　 路面应建成外高内低，此时重力和支持力的合力指向内侧，可以提供做圆周运动的向心力.故A正确；车速低于v，所需的向心力减小，此时摩擦力可以指向外侧，减小提供的力，车辆不会向内侧滑动.故B错误；当速度为v时，静摩擦力为零，靠重力和支持力的合力提供向心力，速度高于v时，摩擦力指向内侧，只要速度不超出最高限度，车辆不会侧滑.故C正确；当路面结冰时，与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则v的值不变.故D错误.‎ 答案　AC 说明　本题以公路急转弯处为背景，分析安全行驶中应注意的物理问题，是一道紧密联系日常生活的试题，通过简化模型，考查应用圆周运动的规律、力的合成和向心加速度公式定性分析问题的能力，属于较难的题目.‎ 例2　(多选)如图4所示，3根直杆1、2、3，直杆的粗细不计，高度均为0.1 m，相邻两直杆之间的距离为0.3 m.比赛时，运动员将内圆直径为0.2 m的环沿水平方向抛出，刚抛出时环平面距地面的高度为1.35 m，环的中心与直杆1的水平距离为1 m.假设直杆与环的中心位于同一竖直面，且运动中环心始终在该平面上，环面在空中保持水平，忽略空气阻力的影响，g取10 m/s2.以下说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A.如果能够套中直杆，环抛出时的水平初速度不能小于1.9 m/s B.如果能够套中第2根直杆，环抛出时的水平初速度范围在2.4～2.8 m/s之间 C.若以2 m/s的水平初速度将环抛出，就可以套中第1根直杆 D.若环抛出的水平速度大于3.3 m/s，就不能套中第3根直杆 解析　环沿水平方向抛出后做平抛运动，要能够套中直杆，竖直方向下落的位移为h＝1.25 m.则t＝＝0.5 s.如果能够套中直杆，水平方向的位移x≥(1－0.1) m＝0.9 m，则v0＝≥ m/s＝1.8 m/s，故A错误；要能套中第2根直杆，水平方向的位移范围为1.2～1.4 m，根据v0＝可得，水平速度的范围为2.4～2.8 m/s，故B正确；若以2 m/s的水平初速度抛出，水平位移为1 m，就可以套中第1根直杆，故C正确；若环抛出的水平速度大于3.3 m/s，则水平位移大于1.65 m，能套中第3根直杆，D错误.‎ 答案　BC 说明　本题素材来自学生感兴趣的套环，贴近生活实际.考查对平抛运动规律的理解和应用及临界、极值问题，考查学生根据所学知识构建物理模型的能力，难度适中.‎ 例3　(多选)目前，在地球周围有许多人造地球卫星绕着它运转，其中一些卫星的轨道可近似为圆，且轨道半径逐渐变小.若卫星在轨道半径逐渐变小的过程中，只受到地球引力和稀薄气体阻力的作用，则下列判断正确的是(　　)‎ A.卫星的动能逐渐减小 B.由于地球引力做正功，引力势能一定减小量 C.由于气体阻力做负功，地球引力做正功，机械能保持不变 D.卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的减小 解析　由＝可知，v＝ ，卫星的速度大小随轨道半径的减小而增大，故卫星的动能逐渐增大，由于卫星高度逐渐降低，所以地球引力对卫星做正功，引力势能减小；由于气体阻力做负功，所以卫星与地球组成的系统机械能减少；根据动能定理可知引力与空气阻力对卫星做的总功应为正值，而引力做的功等于引力势能的减少量，即卫星克服气体阻力做的功小于引力势能的变化.‎ 答案　BD 说明　 本题结合地球所处的近太空卫星目前的实际情况，将卫星轨道半径逐渐变小的原因限制为一个因素进行设问，考查学生应用万有引力定律、牛顿第二定律、功能关系进行推理判断的能力.‎ 例4　(多选)如图5所示，在外力作用下某质点运动的v－t图象为正弦曲线，从图中可以判断 (　　)‎ 图5‎ A.在0～t1时间内，外力做正功 B.在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大 C.在t2时刻，外力的功率最大 D.在t1～t3时间内，外力做的总功为零 解析　在0～t1时间内，速度增大，由动能定理得，外力做正功；由P＝F·v可知，在t＝0时刻，速度为零，外力功率为零，v－t图象中的图线的斜率代表加速度，在t1时刻a＝0，则F＝0，外力功率为0，所以外力的功率先增大后减小；同理分析可得，在t2时刻，速度为零，所以功率的大小为零；在t1～t3时间内，动能改变量为零，由动能定理得，外力做的总功为零.‎ 答案　AD 说明　本题要求学生从函数图象中获取信息，分析质点在运动过程中各物理量的关系，考查学生的理解能力和推理能力，难度适中.‎