物理曲线运动复习.ppt

第五章 曲 线 运 动,1.物体作曲线运动的条件,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.,轨迹是曲线；速度的方向时刻改变；加速度与速度不在一条直线上；合外力与速度不在一条直线上；曲线运动；是变速运动。,2.曲线运动的特点,3.重点掌握的两种情况,一是加速度大小、方向都不变的曲线运动，叫匀变速曲线运动，如平抛运动。一是加速度大小不变、方向时刻改变的曲线运动，如匀速圆周运动。,有关曲线运动的观点,1.关于曲线运动的描述，正确的是 A.曲线运动可以是匀速率运动 B.曲线运动一定是变速运动 C.曲线运动的加速度可能为零 D.曲线运动的位移不能为零,2.物体做曲线运动时，一定变化的物理量是A速率 B速度 C加速度 D合外力,答案：A B,答案：B,3.下列说法正确的是 A.物体受到一个方向不断改变的力的作用,才可能做曲线运动 B.物体受到一个大小不断改变的力的作用,才可能做曲线运动 C.物体受到一个方向和大小不断改变的力的作用,才可能做曲线运动 D.物体受到恒力的作用，也可能做曲线运动,答案：D,运动的合成与分解,（1）从已知的分运动来求合运动，叫做运动的合成。包括位移、速度和加速度的合成，由于它们都是矢量，所以遵循平行四边形定则。（2）求一个已知运动的分运动，叫运动的分解，解题时应按实际“效果”分解，或正交分解.,1、运动的合成和分解,2、合运动和分运动的关系,合运动一定是物体的实际运动。分运动之间互不相干。分运动与合运动是同时进行的（等时性）。,4.两个互成角度为(0和180)的初速不为零的匀加速直线运动，其合运动可能是 A.匀变速曲线运动 B.匀变速直线运动 C.非匀变速的曲线运动 D.非匀变速的直线运动,答案：A B,平抛运动,1：定义,物体被水平抛出，只在重力作用下的运动,2：条件,1）物体只受重力作用2）物体的初速度与重力的方向垂直,3：运动特征,匀变速曲线运动,4：平抛运动基本规律,加速度：,水平方向：合外力为0，a=0竖直方向：合外力为G，a=g合运动：a=g、方向竖直向下,速度：,位移：,飞行时间：,t=,tan 2tan,解平抛运动类问题的一般思维：,1.从速度关系入手，根据合速度和分速度的方向（角度）和大小关系进行求解,2.从位移关系入手，根据合位移和分位移的大小和方向（角度）关系进行求解,描述圆周运动的物理量1.线速度.(1)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢(2)方向：质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向(3)大小：v=s/t(s是t时间内通过的弧长),2.角速度(1)物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢(2)大小：=/t rad/s,是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度,3.周期T，频率f做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期T做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，叫做频率f,4.v、T、f关系：T=1/f，=2/T=2f，v=2r/T=2fr=r.注意：T、f、三个量任一个确定，其余两个也就确定了,6.向心力(1)作用效果：产生向心加速度，只改变线速度的方向，不改变速度的大小因此，向心力不做功(2)大小：F=ma=mv2/r=m2r=m42r/T2.(3)方向：总是沿半径指向圆心，向心力是个变力,5.向心加速度(1)物理意义：描述线速度方向改变的快慢(2)大小：a=v2/r=2r=42f2r=42r/T2.(3)方向：总是指向圆心，所以不论a的大小是否变化，它都是个变化的量,匀速圆周运动 1.特点：(1)速率的大小始终不变，运动的方向时刻在变，是变速曲线运动(2)合外力（或加速度）的方向时刻与速度方向垂直，大小恒定，方向变化（时刻指向圆心），是变加速曲线运动。(3）加速度：大小不变，方向时刻在发生变化，所以只存在向心加速度而无切向加速度。,(4）向心力：即物体所受到的合外力，时刻指向圆心。(5）向心力对物体不做功。（6）产生匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，始终与速度方向垂直且指向圆心。2.质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直,重力、绳的拉力,重力、杆的拉力或支持力,重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力,竖直平面内的变速圆周运动,相关练习,5、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比、加速度之比。,2：1：2：4,2：1：1：1,4：1：2：4,6、对于做匀速圆周运动的质点，下列说法正确的是：A 根据公式a=V2/r，可知其向心加速度a与半径r成反比B 根据公式a=2r，可知其向心加速度a与半径r成正比C 根据公式=V/r，可知其角速度与半径r成反比D 根据公式=2n，可知其角速度与转数n成正比,D,8、关于向心力的说法正确的是()A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力B.做圆周运动的物体除受其他力外，还要受一个向心力作用C.向心力不改变圆周运动物体速度的大小D.做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的,C,一、万有引力定律,1.万有引力定律的内容,自然界中任何物体都是互相吸引的。两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比.,2.公式：,其中G=6.67-11Nm/kg，叫引力常量.,3.适用条件,仅仅适用于质点或可以看作质点的物体。相距较远（相对于物体自身的尺寸）的物体和质量均匀分布的球体可以看作质点，此时，式中的r指两质点间的距离或球心间的距离。,4.引力常量G的测定,(1)卡文迪许扭秤,实验原理是力矩平衡,万有引力常量的测定使卡文迪许成为“能称出地球质量的人”,(2)引力常量测出的重要意义在于：,证明了万有引力的存在,使万有引力定律有了真正的实用价值,5.对万有引力定律的理解,(1)普遍性：万有引力是任何有质量的物体间的相互吸引力，普遍存在于整个宇宙中。它是自然界物质之间的基本相互作用之一。,(2)相互性：物体间的万有引力是一对作用力与反作用力。,(3)宏观性：通常情况下，万有引力非常小，它的存在可由卡文迪许扭秤来观察。只有在质量巨大的天体间，它的存在才有宏观意义，微观粒子间的万有引力和电场力、磁场力、核力相比可以忽略不计。,关于万有引力定律和引力常量的发现，下面 说法中哪个是正确的（）A万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由伽利略测定的 B万有引力定律是由开普勒发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的 C万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由胡克测定的 D万有引力定律是由牛顿发现的，而引力常量是由卡文迪许测定的,D,二.开普勒行星运动三定律简介,1.第一定律：所有行星都在椭圆轨道上运动，太阳则处在这些椭圆轨道的一个焦点上；,2.第二定律：行星沿椭圆轨道运动的过程中，与太阳的连线在单位时间内扫过的面积相等；,3.第三定律：行星轨道半长轴的立方与其周期的平方成正比，即,开普勒行星运动的定律是在丹麦天文学家弟答的大量观测数据的基础上概括出的，给出了行星运动的规律。,三、应用万有引力定律解释天体的运动,1、基本方法：行星和卫星的运动可以近似视为匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供：,应用时可根据实际情况，选用适当的公式进行分析或计算.,2.一个重要的关系式 由GmM地/R地2=mg GM地=gR地 2,3.中心天体质量M、密度的估算,测出环绕中心天体M做匀速圆周运动的星体做圆周运动的半径R和运行周期T，,若卫星绕中心天体近地运行时，即,例如：利用月球可以计算地球的质量，利用地球可以计算太阳的质量。可以注意到：环绕星体本身的质量在此是无法计算的。,4.发现未知天体,用万有引力去分析已经发现的星体的运动，可以知道在此星体附近是否有其他星体，例如：历史上海王星是通过对天王星的运动轨迹分析发现的。冥王星是通过对海王星的运动轨迹分析发现的。,5.重力加速度的测定,物体在距离地球球心r处（或距离地面h处）受到的重力为mg（g为该处的重力加速度）。则有：,特例：在地面附近，r=RE或（h=0），有,6.卫星的绕行速度、角速度、周期与半径R的关系,(1),所以R越大，v越小,(2),所以R越大，越小,(3)，所以R越大，T越大,7.三种宇宙速度,(1)第一宇宙速度(环绕速度)：v1=7.9km/s，是人造地球卫星的最小发射速度，是绕地球做匀速圆周运动中的最大运行速度.,(2)第二宇宙速度(脱离速度)：v2=11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.,(3)第三宇宙速度(逃逸速度)：v3=16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.,宇宙速度的意义:,当vv1时，被发射物体最终仍将落回地面；,当v1vv2时，被发射物体将环境地球运动，成为地球卫星；,当v2vv3时，被发射物体将脱离地球束缚，成为环绕太阳运动的“人造行星”；,当vv3时，被发射物体将从太阳系中逃逸。,第一宇宙速度的推导：,8.人造卫星中的超重和失重,(1)卫星在轨道上正常运行时，卫星以及卫星内的物体具有指向地球球心的向心加速度（即卫星的重力加速度），处于完全失重状态，卫星所受万有引力仅仅用来提供向心加速度。,(2)在卫星的加速发射和减速回收时，卫星以及卫星内的物体具有向下的加速度，处于超重状态。,9.两种最常见的卫星,近地卫星,近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R，可得其线速度大小为v1=7.9103m/s；可得其周期为T=5.06103s=84min。它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。,神舟号飞船的运行轨道离地面的高度为340km，线速度约7.6km/s，周期约90min。,同步卫星（通信卫星均为同步卫星）,“同步”的含义就是和地球保持相对静止.,(a)其周期等于地球自转周期，即T=24h。,(b)轨道平面：一定是在赤道平面内。,(c)只能位于赤道上方某一高度一定的轨道上,运转方向必须跟地球自转方向一致即由西向东。,(d)同步卫星的线速度 v=,=3.07103m/s,通讯卫星可以实现全球的电视转播，从图可知，如果能发射三颗相对地面静止的卫星（即同步卫星）并相互联网，即可覆盖全球的每个角落。,