2020高考物理一轮能力提升 4-7单元整合考点+重点+方法 7页

第七课时 单元知识整合 知识网络 要点回顾 ‎1．分运动与合运动是一种等效替代关系，其理论基础是运动的独立性原理，即任何一个运动可以看做是几个独立进行的分运动的合运动，其运算法则是平行四边形定则。分清合运动与分运动是解决问题的关键。物体相对于参考系的实际运动 (位移、速度)为合运动。‎ ‎2．平抛运动分解为两个直线运动，两个直线沿什么方向与求解的问题有关，只要找出两个分运动的初速度和加速度，两个分运动就唯一的被确定了，然后按照直线运动的规律处理即可。‎ ‎3．竖直面内的圆周运动 物体在竖直面内做圆周运动时，绝大多数属于变速圆周运动．在不同的约束条件下，物体能完成圆周运动的条件也是不同的．在绳(或沿圆环内侧运动)约束下，物体在最高点的速度v≥，在杆（管或弧形轨道外侧等）约束下，物体在最高点的速度v≥0．审题时一定要分清是绳模型还是杆模型，这是前提。‎ ‎4．天体问题的处理方法：‎ ‎（1）建立一种模型 在分析天体问题时，首先应把研究对象看作质点．这样，天体的运动就抽象为一个质点绕另一个质点的匀速圆周运动模型．‎ ‎（2）抓住两条思路 ‎①利用在中心天体表面或附近，万有引力近似等于重力， G=mg0(g0表示天体表面的重力加速度)。‎ ‎②利用万有引力提供向心力。‎ 由此得到一个基本方程G=ma加 方法盘点 ‎1．等效法：有恒定的电场力参与的圆周运动，可以把重力与电场力的合力等效为新的重力mg′，新重力的方向即为合力的方向，据此确定圆周运动的等效最高点和最低点，类平抛运动的处理方法也属于等效法。‎ ‎2．极限分析法：常用此法分析圆周运动或平抛运动的临界状态。‎ ‎3．对比法：对比研究平抛运动和类平抛运动；匀速圆周运动和非匀速圆周运动，随地面一起的圆周运动和脱离地面的卫星运动，极地卫星和赤道卫星；第一宇宙速度，第二宇宙速度和第三宇宙速度所界定的情境区别等等。‎ ‎4．推论法：记住一些重要结论，如一些圆周运动的临界值，再如常用到的黄金代换“GM=gR‎2”‎等等。一些很重要的表达式及数据对于迅速分析题目很有帮助。‎ 重点突破 类型一利用运动的合成与分解解题 ‎【例1】在离地面高为h，离竖直光滑墙的水平距离为s1处，有一小球以v0的速度向墙水平抛出，如图所示。小球与墙碰撞后落地，不计碰撞过程中的能量损失，也不考虑碰撞的时间，则落地点到墙的距离s2为多少？‎ 导示: 小球抛出后先做平抛后作斜抛，题目要求的是斜抛的水平距离。‎ 该题有两种处理方法：方法一，分段处理，先分解平抛，后再分解斜抛，从而求得问题的结果。 方法二，对整个过程进行研究，抓住运动过程中的受力特点，可以将该曲线运动向水平和竖直分解，竖直方向只受重力，做自由落体运动；水平方向不受外力，所以先水平向左做匀速，碰后向右做速度相同的匀速直线运动。‎ 竖直方向：由h=gt2得t=‎ 水平方向：s1+s2=v0t得s2=v0-s1‎ 故答案为：v0-s1‎ 处理曲线运动时，其基本思路是将曲线运动分解为两个直线运动去讨论，这种方法不仅对抛体运动适用，对其他较为复杂曲线运动也适用，而且有时候显得更为方便。这一点，在处理带电粒子在电场中运动的问题时也会有所体现。‎ 类型二“黄金代换”的应用 在卫星问题中，一般并不告诉我们地球的质量M，而是告诉重力加速度，由于地球表面重力加速度与物体所受重力近似相等，所以可得：mg=即GM=gR2。我们把GM=gR2称为“黄金代换”。‎ ‎【例2】（启东市2020届高三第一次调研）我国在2020年实现探月计划——“嫦娥工程”。同学们也对月球有了更多的关注。‎ ‎（1）若已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，月球绕地球运动的周期为T，月球绕地球的运动近似看做匀速圆周运动，试求出月球绕地球运动的轨道半径；‎ ‎（2）若宇航员随登月飞船登陆月球后，在月球表面某处以速度v0竖直向上抛出一个小球，经过时间t，小球落回抛出点．已知月球半径为r，万有引力常量为G，试求出月球的质量M月．‎ 导示: （1）对于地月系统，月球绕着地球做圆周运动，根据万有引力定律提供向心力有：‎ G 又 mg = G 解得：r =‎ ‎（2）设月球表面处的重力加速度为g月，根据在月球表面作竖直上抛的物体可求得g月 即： V0=g月t/2‎ 又g月 = GM月/r2‎ 解得：M月 =2v0r2/Gt 在研究卫星的问题中，若已知中心天体表面的重力加速度g0时，常运用GM=g0R2作为桥梁，可以把“地上"和 “天上”‎ 联系起来。这一代换在卫星问题中相当普遍，所以应熟练掌握。但应注意，代换式中R是地球半径，而不是卫星运行半径，这一点要在列式中注意，一定要采用不同符号，不可混淆。‎ 类型三卫星的变轨问题 卫星绕天体在圆轨道上的匀速圆周运动是稳定的运行，此时万有引力提供向心力．在不同的轨道，卫星稳定运行的速度不同。当卫星由于某种原因速度突然改变时(开启或关闭发动机或空气阻力作用)，万有引力就不再等于向心力，卫星将做变轨运行。‎ ‎【例3】 （南通市2020届基础调研）“神州六号”飞船的成功飞行为我国在2020年实现探月计划——“嫦娥工程”获得了宝贵的经验．假设月球半径为R，月球表面的重力加速度为g0，飞船在距月球表面高度为3R的圆形轨道Ⅰ运动，到达轨道的A点点火变轨进入椭圆轨道Ⅱ，到达轨道的近月点B再次点火进入月球近月轨道Ⅲ绕月球作圆周运动．求：‎ ‎（1）飞船在轨道Ⅰ上的运行速率；‎ ‎（2）飞船在A点处点火时，动能如何变化；‎ ‎（3）飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间．‎ 导示: （1）设月球的质量为M，飞船的质量为m，则 解得 ‎ ‎（2）飞船在A点处点火，由轨道Ⅰ变轨进入椭圆轨道Ⅱ，在做近心运动，所以是在减速运动，故动能减小；‎ ‎（3）设飞船在轨道Ⅲ绕月球运行一周所需的时间为T，则：‎ 解得：‎ 当卫星的速度突然增加时，F mv2/r，即万有引力大于卫星所需的向心力，因此卫星将做向心运动，同样会脱离原来的圆轨道，轨道半径变小，进入新轨道运行速度将增大。卫星的发射和回收就是利用了这一原理。‎ 成功体验 ‎1．（东台市2020届第一次调研）如图甲所示，在一端封闭、长约lm的玻璃管内注满清水，水中放一个蜡烛做的蜡块，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧．然后将这个玻璃管倒置，在蜡块沿玻璃管上升的同时，将玻璃管水平向右移动．假设从某时刻开始计时，蜡块在玻璃管内每1s上升的距离都是‎10cm，玻璃管向右匀加速平移，每1s通过的水平位移依次是‎2.5cm、‎7.5cm、‎12.5cm、‎17.5cm．图乙中，y表示蜡块竖直方向的位移，x表示蜡块随玻璃管通过的水平位移，t=0时蜡块位于坐标原点。‎ ‎（1）请在图乙中画出蜡块4s内的轨迹；‎ ‎（2）求出玻璃管向右平移的加速度；‎ ‎（3）求t=2s时蜡块的速度v。‎ ‎2．（07全国卷Ⅱ）假定地球、月亮都是静止不动，用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器。假定探测器在地球表面附近脱离火箭。用W表示探测器从脱离火箭处飞到月球过程中克服地球引力做的功，用Ek表示探测器脱离火箭时的动能，若不计空气阻力，则（ ）‎ A．Ek必须大于或等于W，探测器才能到达月球 B．Ek小于W，探测器也可能到达月球 C．Ek=W/2，探测器一定能到达月球 D．Ek=W/2，探测器一定不能到达月球 ‎3．（徐州市2020届摸底考试）据报道，我国将于07年秋季发射“嫦娥1号”卫星，某同学查阅了一些与地球、月球有关的数据资料如下：‎ 地球半径R=‎6400km,月球半径r=‎1740km，地球表面重力加速度g0=‎9.80m/s2，月球表面重力加速度g′=‎1.56m/s2，月球绕地球转动一周时间为T=27.3天 请你利用上述物理量的符号表示：‎ ‎（1）“嫦娥1号”卫星绕月球表面运动一周所需的时间；‎ ‎（2）月球表面到地球表面之间的最近距离。‎ 答案：1、（1）如图 ‎（2）‎0.05m/s2 （3）m/s；‎ ‎2、BD；‎ ‎3、（1）‎ ‎（2）‎