2010届高考物理专题复习精品学案――曲线运动及天体运动规律的应用.doc
2010高考物理总复习名师学案物理试验54页WORD147370
2010高考物理总复习名师学案--物理实验（54页WORD）●考点指要一、要求知道有效数字的概念，会用有效数字表达直接测量的结果.二、要求会正确使用的仪器主要有①刻度尺②游标卡尺③螺旋测微器⑤秒表⑥打点计时器⑦弹簧秤⑨电流表⑩电压表○11多用电表○12滑动变阻器○13电阻箱等等.三、要求能在理解的基础上独立完成的学生实验有1.长度的测量2.验证力的平行四边形定则3.研究匀变速直线运动4.研究平抛物体的运动5.验证动量守恒定律6.验证机械能守恒定律7.探索弹力和弹簧伸长的关系8.用单摆测定重力加速度9.用油膜法估测分子的大小10.用描迹法画出电场中平面上的等势线11.描绘小电珠的伏安特性曲线12.测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）13.把电流表改装为电压表14.用电流表和电压表测电池的电动势和内阻15.练习使用示波器16.用多用电表探索黑箱内的电学元件17.传感器的简单应用18.测定玻璃的折射率19.用双缝干涉测光的波长●复习导航物理是一门以实验为基础的学科，物理实验也一直是高考考查的重要内容.从对近几年的高考实验试题的分析可以看出，高考对实验的考查有如下特点.一、注重联系实际操作的考查高考实验试题中有很多题目都是联系实际操作的，如游标卡尺的读数、弹簧秤的读数以及电表的读数等问题，实验电路的连线问题，描绘电场中等势线时几种纸的铺放顺序等等，都是实际操作的全真模拟.如果考生没有动手做过这些实验就不可能答好这些问题.二、近些年增加了对重要的演示实验的考查，用来考查学生的观察能力以全国卷为例，1999年考查了“绳波”的演示实验.2000年考查了“X射线管”，2001年考查了“光的单缝衍射”.对学生实验和演示实验的考查相结合，既突出了物理教学的特点，也对实验复习提出了更全面的要求.三、注重考查对实验的思想、方法及原理的理解譬如，“测玻璃折射率”的实验，课本实验中用的是平行玻璃砖，但高考实验题中给的却是三棱镜.虽然器材不同，但测量的原理、方法却是相同的——确定入射点和出射点，连接这两点画出折射线.考查“研究平抛物体的运动”的实验，所给方格图中的第一点并不是小球平抛的初始位置，这就要求考生要在认真分析的基础上找出解决问题的关键，把匀变速直线运动中的研究方法(Δs＝aT2)迁移到平抛运动中，来研究小球在竖直方向的分运动.对伏安法测电阻的考查更是花样不断翻新.测金属丝的阻值，测电压表的阻值，测电流表的阻值，虽然题目是全新的，但原理还是伏安法.这些都是考查学生对教材中实验原理的理解和对实验方法的迁移运用.还有伏安法测电阻实验中对实验条件的控制方法(滑动变阻器的接法)、实验误差的控制方法(电流表的内、外接)、作图时对个别误点的舍弃、图线的“曲化直”、2000年让考生设计一电路来测量电流表的内阻等等，这一切都说明近年来高考对学生的实验能力提出了更高层次的要求，对实验的考查已从简单的背诵实验转向考查对实验的思想、方法和原理的理解.●实验基础知识一、有效数字简介当用毫米刻度尺量书本时，量得的长度为184.2 mm，最末一位数字2是估计出来的，是不可靠数字，但是仍然有意义，仍要写出来.这种带有一位不可靠数字的近似数字，叫做有效数字．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．.在有效数字中，数2.7、2.70、2.700的含义是不同的，它们分别代表二位、三位、四位有效数字.数2.7表示最末一位数字7是不可靠的，而数2.70和2.700则表示最末一位数字0是不可靠的.因此，小数最后的零是有意义的，不能随便舍去或添加.但是，小数的第一个非零数字前面的零是用来表示小数点位置的，不是有效数字.例如，0.92，0.085，0.0063都是两位有效数字.大的数目，如365000，如果不全是有效数字，就不要这样写，可以写成有一位整数的小数和10的乘方的积的形式，如果是三位有效数字，就写成3.65×105，如果是四位有效数字，就写成3.650×105.许多物理量是从直接测量结果中计算出来的.测量结果既然是用有效数字表示的，在计算中就要遵守有效数字的规则：(1)不可靠数字与别的数字相加减、相乘除，所得的结果也是不可靠的.(2)计算结果只能保留一位不可靠数字，但在计算过程中可以保留两位不可靠数字，最后再四舍五入.应该注意的是，物体的个数、实验的次数等是准确数，它们与近似数相乘或相除时，有效数字的位数应等于原来近似数的有效数字位数.例如，8个相同的小球共重92.8 g，每个小球重11.6g，商数要取三位有效数字.如果误认为92.8 g有一位有效数字，因此商数也取一位有效数字，那就错了.严格地说，有效数字的规则是相当复杂的.中学阶段的物理习题中，如果没有特别要求，必严格按照有效数字的规则去做，通常只取两位或三位有效数字就可以了.但对物理实验中的测量结果，则要严格按照有效数字的规则表达.二、基本仪器的使用(一)测量长度的仪器1.刻度尺(米尺)：最小分度值为1 mm，量程不等.常用于测量的刻度尺有钢板尺、钢卷尺、木直尺等.测量时要估读到毫米以下一位，如：l1＝1.37 cm,l2＝23.65 cm.用刻度尺测量时应注意以下几点：(1)要使刻度尺的刻度线紧贴被测物，眼睛应正对刻度线读数，以避免视差.(2)用零刻度线在端头的刻度尺测量时，为了防止因端头磨损而产生误差，常选择刻度尺的某一刻度线为测量起点，测量的长度等于被测物体的两个端点在刻度尺上的读数之差.2.游标卡尺：根据游标上的分度格数，常把游标卡尺分为10分度的、20分度的和50分度的三种.它们的精度(游标上的最小分度值)分别为0.1 mm、0.05mm、0.02mm.课本上只介绍了10分度游标卡尺的读数原理，实际上，20分度、50分度的卡尺与它的读数原理是相同的，譬如，50分度游标卡尺上50个分度只有49mm长，比主尺上的50个分度短1 mm，则游标上每个分度比主尺上的每个分度短1／50 mm＝0.02 mm，即它的测量精度为0.02 mm.游标卡尺按下列规则读数：(1)以游标零刻线位置为准，在主尺上读取整毫米数.(2)看游标上哪条刻线与主尺上的某一刻线(不用管是第几条刻线)对齐，由游标上读出毫米以下的小数.(3)总的读数为毫米整数加上毫米小数.注意：不管是10分度游标卡尺，还是20分度、50分度游标卡尺，在读数时均不需要向后估读一位.3.螺旋测微器(千分尺).螺旋测微器量程一般为0～25 mm，最小分度是0.01 mm.读数规则：(1)以鼓轮边缘为准在固定刻度上读出整毫米数.(2)从可动刻度上读出毫米以下的小数.(3)测量长度为上述二者之和.注意：(1)在测微螺杆快要接近被测物体时，要改拧螺旋柄后端的微调旋钮(棘轮)，以免将待测物夹得太紧使测量结果不准确，或损坏螺旋测微器内的精密螺纹.(2)读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出.(3)由螺旋测微器读数时必须估读一位，即估读到0.001mm这一位上.(二)测质量的仪器——天平中学物理实验中常用的天平有物理天平和托盘天平.1.天平的主要技术参数：(1)全称量：天平所能称量的最大质量.(2)感量：使天平指针从平衡位置偏转到最小分度所需质量.感量也叫做“分度值”.这一数值愈小，天平愈灵敏.2.天平的使用称量前应按下述步骤进行调整：(1)调水平：调天平底座上的两个调平旋钮，使重锤线的小重锤尖端与底座上的小锥体的尖端正对.(2)调平衡：用镊子把横梁上的游码拨到左边零位，然后通过调节横梁两端的平衡螺丝，使天平指针能在中央刻线两侧等幅摆动.注意：(1)被测物体的质量不能超过天平的全称量.(2)待测物体和砝码的放置应为“左物右码”.(3)取放待测物或加减砝码时应使天平止动.(4)待测物的质量等于砝码的总质量加上游码所示读数.(三)测时间的仪器1.秒表：(略)2.打点计时器：火花打点计时器接220 V交流电源，电磁打点计时器接4 V~6 V交流电源，当交变电流的频率为50Hz时，打点周期为0.02 s.使用时应注意：(1)为使打点的频率比较稳定，要求打点计时器振动片的固有频率也是50 Hz，使之发生共振现象.振动片的长度可在一定范围内调节，通过改变振动片的长度可调节它的固有频率.(2)实验前要检查打点的清晰情况，必要时应调整振针的高度，且不能让它松动，否则将会出现漏点、双点等现象，还会对纸带产生过大的阻力.(四)测力的仪器——弹簧秤(测力计)学生实验用弹簧秤量程一般为0～5 N，最小分度值为0.1 N.使用时应注意：(1)所测力不要超过弹簧秤量程.(2)使用前应检查弹簧秤是否需要调零.方法是将弹簧秤竖直挂起，如其指针不指零位，就需要调零，一般是通过移动指针来调零.(3)若弹簧秤零点准确，但挂上钩码检查时，示值误差随钩码的增大而增大，此时应调整弹簧的圈数来解决.示值小于钩码重力应增加弹簧圈数；示值大于钩码重力时，应减少弹簧的圈数.(五)测温度的仪器——温度计中学物理实验中常用的液体温度计有水银温度计、煤油温度计(红色液体)等.1.性能：水银温度计测量范围一般为0～100℃；煤油温度计的测量范围一般是－50℃～100℃.最小分度值一般为1℃.2.使用时应注意：(1)选用的测温范围要适当，待测物体的温度不能超出温度计的最高可测温度.(2)测量液体的温度时，温度计不要与器壁接触.(3)读数时，温度计不应离开被测物体(体温计除外)，而且眼睛要正对液柱的凸(或凹)弯月面的水平切线位置.(4)最好在液柱芯向上升至最高不再上升时或达稳定时进行读数.(六)电学测量仪表1.电流表和电压表学生实验中用的直流电流表的量程为0～0.6 A ～3 A ，内阻一般在1 Ω以下(毫安表的内阻一般在几欧～几十欧).直流电压表的量程为0～3 V ～15 V ，两个量程的内阻分别约为 3 k Ω和15 k Ω. 使用时应注意以下几点：(1)选择合适的量程：根据被测电流或电压值的大小选择量程，使得指针偏转超过所选量程的2／3，至少也要超过1／2.如果量程选择太大，指针偏转太小，会造成测量误差太大.量程选择太小，过大的电流或电压会使电表损坏.在不知道被测电流或电压大小的情况下，应选用电表的较大量程，然后再根据指针偏转情况选取合适的量程.(2)电流表应串联在被测电路中，电压表应并联在被测电路两端.电表的“＋”“－”接线柱不能接反，以免损坏电表.(3)读数时应使视线垂直于刻度表面，一般都要估读到电表的最小分格的1／2以下(学生实验用电表J0407、J0408型，3 V 和3 A 量程估读到最小分度的1／10，15 V 量程估读到最小分度的1／5，0.6 A 量程估读到最小分度的1／2).2.多用电表多用电表是一种比较常用的电学仪表，它可以用来测量交流电压、直流电压、直流电流和电阻，而且每一种可测量的电学量又有多个量程.其结构简单、使用方便，但是准确度稍低.其欧姆档的设计原理是根据闭合电路的欧姆定律I ＝rR E ，回路中的电流与电阻存在一一对应关系，这样就可以通过电流表的读数来反映被测电阻的大小. 使用欧姆档测电阻时应注意以下几点：(1)由于使用多用电表时不管测量项目是什么，电流都要从电表的“＋”插孔(红表笔)流入，从“－”插孔(黑表笔)流出，所以使用欧姆档时，多用电表内部电池的正极接的是黑表笔，负极接的是红表笔.(2)要区分开“机械零点”与“欧姆零点”.“机械零点”在表盘刻度左侧“0”位置，调整的是表盘下边中间的定位螺丝；“欧姆零点”在表盘刻度的右侧电阻刻度“0”位置.调整的是欧姆档的调零旋钮.(3)测量前应根据估计阻值选用适当的档位.由于欧姆档刻度的非线性，使用欧姆档测电阻时，表头指针偏转过大过小都有较大误差，通常只使用表盘中间一段刻度范围(41R 中～4R 中)为测量的有效范围.譬如，J0411型多用电表欧姆档的R 中＝15 Ω，当待测电阻约为2 k Ω时，则应采用R ×100档.(4)每变换一次档位，都要重新进行欧姆调零.(5)由于欧姆档表盘刻度不均匀，难于估读，测量结果只需取两位有效数字.读数时不要忘记乘上相应档位的倍率.(6)测量时待测电阻要跟其他元件和电源断开，不然就不能得到正确的测量结果，甚至还可能损坏电表.(7)多用电表使用完毕后，应将选择开关拨离欧姆档，一般旋至空档或交流电压最高档上.(七)电学实验器材1.滑动变阻器中学实验室内常用滑动变阻器有以下几种规格：0～10 Ω，2 A ；0～50 Ω，1.5A ；0～200 Ω，1.5 A ；0～1750 Ω，0.3 A.滑动变阻器有两种基本连接方法：限流式接法和分压式接法.下表是对两种连接方式的比较：1.用电器R 0与滑动变阻器R 的部分电阻串联，另一部分不起作用.2.R 0上电压调节范围为R R E R 00～E . 1.用电器R 0与滑动变阻器的部分电阻并联后再与另一部分串联. 2.R 0上电压调节范围为0～E.限流式接法的线路连接较简单，调节方便，但调节范围较小；分压式接法的线路连接较复杂，且随着滑动端的移动，R 0上的电压并非均匀变化，所以调节起来不如限流式方便.因此，在设计电路的时候，应首先考虑限流式，若切实无法满足题目要求，再选取分压式接法.2.电阻箱中学物理学生分组实验中采用的规格一般为：阻值调节范围0～9999 Ω，各档允许通过的最大电流如下表.使用方法及注意事项：(1)不要使通过电阻箱的电流超过其允许的最大电流.(2)电阻箱使用阻值的读数为：每档指示数字乘以相应倍率后相加的总和.(3)实验过程中改变阻值时，不要使电阻箱上电阻值出现零欧姆，以免损坏其他仪表.譬如，当要把90 Ω变至100 Ω，应先将“×100”档拨至“1”处，再将“×10”档拨至零.3.电源中学物理实验中主要使用干电池、学生电源和蓄电池.干电池每节电动势约1.5 V ，内阻大约(0.2 Ω左右)，不能提供较强的电流(0.6 A 以下).学生实验中用于做测定电源的电动势和内电阻等.铅蓄电池的电动势约2 V ，内阻小约(0.05 Ω左右)，可以提供较强的电流.在一些需要短时大电流放电的实验中常用，如在研究电磁感应现象的学生实验中、安培力的演示实验中都要用到.学生电源的最大特点是输出电压可调、交直流可变换.它的内阻不但偏大而且是变化的.用于电磁打点计时器和描绘电场中等势线的实验.三、实验的主要思想方法在中学物理实验中涉及的主要思想方法为.等效法：等效方法是物理学研究的重要方法，也是物理实验中常用的方法.如“碰撞中的动量守恒”实验中，用小球的水平位移代替小球的水平速度；画电场中等势线分布时用电流场模拟静电场；等等.累积法：把某些难以直接准确测量的微小量累积后测量，提高测量的精确程度.如测单摆振动的周期，应测量单摆多次全振动的时间除以全振动次数，以减少个人反应时间造成误差的影响.在初中物理中也曾经学过用累积法测细铜线的直径.控制变量法：在多因素的实验中，可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响.如牛顿第二定律实验中可以先保持质量一定，研究加速度和力的关系；再保持力一定，研究加速度和质量的关系.留迹法：把瞬息即逝的现象(位置、轨迹、图象等)记录下来.如通过纸带上打出的小点记录小车的位置；用描迹法画出平抛物体的运动轨迹；用沙摆显示振动的图象.四、实验的一般原则虽然各个物理实验的原理、方法、使用的器材不相同，但实验仍有一些共同的原则.分析找出实验的一般原则，有利于掌握实验的思想、方法，提高对实验的认识.现分作以下四个方面分别谈实验应遵守的一般原则.(一)选择仪器根据实验的原理和实验室条件选择仪器是进行正确测量的前提.一般遵循以下三个原则：可行性原则：要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器，使实验切实可行，能达到预期目标.譬如，当要求测量一个电阻器的阻值时，就要根据要求的测量精度、实验室条件及本人已有的理论知识，确定是采用电桥，还是采用欧姆表或伏安法.当采用伏安法测量时，还要根据电阻的规格(额定功率)选择电压表、电流表的量程.准确性原则：根据实验的需要，选用精度合适的测量工具.但对某个实验来讲，精确程度够用即可，并不是精度越高越好.正如称一吨煤用磅秤即可，没有必要用精密天平称量一样.譬如，在“测定金属丝电阻率”的实验中，为保证测量结果的有效数字位数合适(2～3位)，测金属丝直径要用螺旋测微器，而测金属丝长度用毫米刻度尺即可，伏安法测金属丝电阻用2.5级电表(学生实验用)即可满足实验要求.操作性原则：实验时调节方便、便于操作.如滑动变阻器的选择，既要考虑它的额定电流，又要考虑它的阻值范围，在二者都能满足实验要求的情况下，还要考虑阻值大小对实验操作中是否调节方便的影响.(二)仪器放置按规定放置好仪器是保证测量结果正确和实验便捷的前提.放置规范：不同的仪器有不同的放置要求，如多用电表要平卧；学生用的电流表、电压表应斜置；水银气压计要竖直悬挂；平抛实验用的斜槽末端要水平等等.操作顺手：仪器摆放要便于操作，防止实验中手忙脚乱.如开关、变阻器要放在便于手操作的位置；使用天平要“左物右码”.便于读数：实验人员要面对仪器、仪表的刻度，视线与刻度盘垂直.实验时能否有条理地把各种仪器正确放置好，也是实验素养高低的重要体现.(三)初始状态设置测量前先设置好仪器仪表的初始状态，否则将可能损坏仪器，甚至会造成事故.连接电路时，电路开关要处于断开状态；开关闭合前变阻器的滑片位置要合理(限流时阻值大，分压时阻值小)；仪表要先调零，再选好档位(不好确定时先选高档位).(四)操作程序设计实验操作程序的安排要科学合理，譬如，在“力的合成”实验中，要先用两只弹簧秤互成角度地把结点拉至某点，再用一只弹簧秤拉至同一点；使用打点计时器做“验证机械能守恒定律”的实验时，要先接通电源再松开纸带；电路连线时，应从电源正极开始，先连干路再连支路；使用欧姆表时要先调“机械零点”再调“欧姆零点”等等.程序混乱将会导致测量困难或测量错误.五、实验数据的处理数据处理是对原始实验记录的科学加工.通过数据处理，往往可以从一堆表面上难以察觉的、似乎毫无联系的数据中找出内在的规律.在中学物理中只要求掌握数据处理的最简单的方法.(一)列表法在记录和处理数据时，常常将数据列成表格.数据列表可以简单而又明确的表示出有关物理量之间的关系，有助于找出物理量之间的规律性的联系.列表的要求是：(1)写明表的标题或加上必要的说明.(2)必须交待清楚表中各符号所表示的物理量的意义，并写明单位，单位写在标题栏中.(3)表中的数据要是能正确反映测量结果的有效数字.(二)作图法用作图法处理实验数据是物理实验中最常用的方法之一.用作图法处理数据的优点是直观、简便，有取平均的效果.由图线的斜率、截距、包围面积等可以研究物理量之间的变化关系，找出规律.作图的规则：(1)作图一定要用坐标纸.坐标纸的大小要根据测量数据有效数字的多少和结果的需要来定.(2)要标明轴名、单位，在轴上每隔一定相等的间距按有效数字位数标明数值.(3)图上连线要用直尺(直线、折线)或曲线尺(光滑曲线)，连线时不一定通过所有的数据点，而要使数据点在线的两侧合理的分布.(4)在图上求直线的斜率时，要选取线上相距较远的两点.不一定要取原来测的数据点.(5)作图时常设法使图线线性化，即“将曲改直”.就可将不易看出二者关系的曲线改画成关系明朗的直线.(三)平均值法现行教材中只介绍算术平均值，即把测定的若干组数相加求和，然后除以测量次数.必须注意，求取平均值时应该按原来测量仪器的准确度决定保留的位数.六、实验误差的分析测量值总是有规律的朝着某一方向偏离真实值(总是偏大或总是偏小)的误差，称为系统误差.系统误差的主要原因是仪器设备本身不够精确或实验原理、方法不够完善.由于偶然因素的影响，造成测量值无规则的起伏称为偶然误差.偶然误差是由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的.例如，用有毫米刻度的尺子量物体的长度，毫米以下的数值只能用眼睛来估计，各次测量的结果就不一致，有时偏大，有时偏小，多次测量偏大和偏少的机会相同.因此，多次测量求平均值可减小偶然误差.●学生实验复习一、长度的测量1.常用的游标卡尺最多可测量______的长度.主尺的最小分度是______，十等分的游标尺上的每一个小等分的长度是______，精度为______.另一种卡尺的精度为0.05 mm，它的游标尺有______个等分刻度，这些刻度的总长度是______，每一刻度比主尺最小刻度相差______mm.【答案】十几个厘米1 mm 0.9 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.052.用游标卡尺(图16—1—1甲)测一根金属管的内径和外径时，卡尺上的游标位置分别如图（乙）和图（丙）所示.这根金属管的内径读数是______cm，外径读数是______cm，管壁厚是______cm.图16—1—1【答案】2.37 3.05 0.343.有一游标卡尺，主尺的最小分度是1mm，游标上有20个小的等分刻度.用它测量一工件的长度，如图16—1—2所示，图示的读数是______mm.图16—1—2【答案】104.054.用如图16—1—3所示卡尺测量一个金属圆筒所用材料的体积.应该用测脚aa′测_______.应该用测脚bb′测______.应该用测脚ｃ测______.图16—1—3【答案】圆筒的外径与高圆筒内径筒的深度5.有一种游标卡尺，主尺的最小分度是1 mm，游标尺上有50个等分刻度，此游标卡尺的总长度为_______mm，用这种游标卡尺测长度可以准确到_______mm.用此卡尺测一木球直径时，游标卡尺零刻度是在3.2 cm和3.3 cm两刻度线之间，若游标卡尺的第19条刻度线与主尺刻度线对齐，则此木球的直径为_______cm.【答案】49;0.02;3.2386.准确度为0.1 mm的游标卡卡尺，游标卡尺刻度总长度为9 mm，若其最末一个刻度线与主尺的44 mm 刻度线对齐，则游标尺的第5条刻度线所对着的主尺刻度为A.35.0 mmB.39.5 mmC.43.4 mmD.35.4 mm【答案】B7.已知游标卡尺的主尺最小分度是1 mm，游标卡尺上有10个小的等分刻度，它们的总长等于9 mm，用此游标卡尺测得物体长度为2.37 cm，这时游标卡尺上的第_______条刻度线与主尺上的_______mm刻度线对齐.【解析】根据游标卡尺读数原理知：2.37 cm表明游标卡尺零刻度在23 mm多一点的位置，0.07 cm 表示游标卡尺第7个小分格与主尺上的刻度恰好对齐，且主尺的刻度线为23+7= 30 mm，所以上述答案为分别为7和30.【答案】7;30二、验证力的平行四边形定则。
高考复习曲线运动专题
G
G
例3 下课后;小丽在运动场上荡秋千 已知小丽的质量为40 kg;每根系秋千 的绳子长为4 m ;能承受的最大张力是 300N 如右图;当秋千板摆到最低点时; 速度为3 m/s g =10m/s2;小丽看成质点处理;秋千绳 底座等不计质量 1 此时;小丽做圆周运动的向心力是多 大 2 此时;小丽对底座的压力是多少 每
60
30
比
N
例2 如图所示;质量m＝2 0×104kg的汽车以不变
的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面;两桥面的圆 弧 半 径 均 为 60m; 如 果 桥 面 承 受 的 压 力 不 得 超 过 3 0×105N则： 1汽车允许的最大速率是多少 2若以所求速度行驶;汽车对桥面的最小压力是多
少 g取10m/s2
3 向心力的来源： 沿半径方向的合力
匀速圆周运动：合力提供向心力
几
O圆
种
锥
常 FT θ
摆
见
FN r
F静
的 匀
F合 O'
mg FN
速 圆 mg
r F合O
周 运
火车 转弯
FN
mg
θ
动
F合
R
θ
mg
圆台筒
O
滚 筒
转盘
F静
FN
O
r
mg
几
种
常
见
的
圆 周
mg+FN＝m
v2
R
运
v
动
光滑
管道
mg两小球运动时间之比为
AB
37o
53o
圆
周 1 描述圆周运动快慢的物理量：
运
动
线速度v 角速度ω 转速n 频率f 周期T
2010届高三物理140分突破精品复习资料全70套打包曲线运动练习题
班级 ___________ 学号 _______ 姓名 _______________________一、单项选择题 1、 ()关于曲线运动的速度，下列说法中正确的是A .速度的大小一定变化B .速度的方向一定变化C 速度的大小和方向一定同时变化D .速度的大小一定变化，但方向可能不变2.( )关于运动的分解，下列说法中正确的是A .初速度为v o 的匀加速直线运动，可以分解为速度为 V o 的匀速直线运动和一个初速度为零的匀加速直线运动B •沿斜面向下的匀加速直线运动，不能分解为水平方向的匀加速直线运动和竖直方向的 匀加速直线运动这两个分运动C •任何曲线运动都不可能分解为两个直线运动D .所有曲线运动都可以分解为两个直线运动3. () 一架飞机水平匀加速飞行，从飞机上每隔一秒释放一个铁球，先后共释放 4个,若不计空气阻力，则人从飞机上看四个球A •在空中任何时刻总排成抛物线，它们的落地点是不等间距的B •在空中任何时刻总是在飞机的正下方排成竖直的线，它们的落地点是不等间距的C .在空中任何时刻总是在飞机的下方排成倾斜的直线，它们的落地点是不等间距的D .在空中排成的队列形状随时间的变化而变化 4.( )对于做平抛运动的物体，以下说法正确的是A •若只将其抛出点的高度增加一倍，则它在空中运动的时间也增加一倍B •若只将其抛出点的高度增加一倍，则它的水平位移也增加一倍C .若只将其初速度增加一倍，则其水平位移也增加一倍D •若只将其初速度增加一倍，则其在空中运动时间也增加一倍 5. ()两个物体做平抛运动的初速度之比为 2:1，若它们的水平射程相等，则它们的抛 出点离地面高度之比为 A . 1:2 B . 1:4C . 1： . 2D . 4: 16. ()如图3所示，小球a.b 质量分别为m 和2m,a 从倾角为30°的光滑固定斜面的顶端无初速度下滑，b 从斜面等高处以初速度 A 所用时间相同 B a.b 都做匀变速运动C a 的运动时间小于b 的运动时间D 落地前瞬间a.b 速度相同 7.( )对于由两个分运动合成的运动，下面哪个说法是正确的A. 合运动的速度一定大于两个分速度E.合运动的速度一定小于两个分速度C. 合速度的方向即是物体实际运动的方向D. 由两个分速度的大小可以确定合速度的大小vo平抛，比较a.b 落地过程，有 v8. ( )人站在平台上平抛一小球，球离手时的速度为V1,落地时速度为V2,不计空气阻力, 如图1所示能表示出速度矢量的演变过程的是9、 ( )物体受到几个外力的作用而做匀速直线运动，如果撤掉其中的一个力而其它力不变，它不可能做A .匀加速直线运动B .匀减速直线运动C.匀变速曲线运动 D .变加速曲线运动10. ( )如图4所示，河水流速为v o 一定，船在静水中的速度为v•，若船从A点出发船头分别朝AB、AC方向划行到达对岸，已知划行方向与河的垂线方向夹角相等，两次的划行时间分别为t AB、t AC，则有B\ D / CA . t AB > t AC B . t AB <t AC ―v0^7C. t AB = t AC D •无法确定M V°A I N图411、( )一只小船在静水中的速度大小始终为5m/s，在流速为3m/s的河中航行，则河岸上的人能看到船的实际航速大小最大值是A . 1m/sB . 3m/s C. 8m/s D. 10m/s12 .( )在研究平抛运动的实验中，一同学在纸上标出了重锤线y轴方向，并描出下图中的曲线，但没记下斜槽末端位置。
曲线运动(高三复习课)
教学目标
组学目标：
1．了解带电粒子在电场中的运动——只受电场力， 带电粒子做匀变速运动。2．重点掌握初速度与场强 方向垂直的带电粒子在电场中的运动(类平抛运动)。 3．知道示波管的主要构造和工作原理。4．渗透物 理学方法的教育：运用理想化方法，突出主要因素， 忽略次要因素，不计粒子重力。 5．培养综合分析问题的能力，体会物理知识的实际 应用。 教学重点: 带电粒子在电场中的加速和偏转规律 教学难点: 带电粒子在电场中的偏转问题及应用。
- - - - - L (2) 粒子离开电场时的速度V
V0
L t V0
粒子沿电场方向做匀加速直线运动,加速度 粒子离开电场时平行电场方向的分速度 Vy at 所以:
qU a md qUl
mdV 0
V Vx Vy V 0
2 2
2
qUl 2 ( ) m dV0
如图,设质量为m,电量为q的带电粒子以初速度V0沿垂直于 电场的方向进入长为L,间距为d,电势差为U的平行金属板 间的匀强电场中,若不计粒子的重力.
2、平抛物体在某时刻的瞬时速度： 水平方向： o
x 0
y gt
2 2 2
VO
t
x
竖直方向： 合速度大小：
mg
θ y
vy
vx
x v
x gt tan y 0
垂直射入电场中的粒子的特点
• 1、垂直于电场方向做匀速直线运动。 • 2、沿电场方向做初速度为零的匀加速直线 运动。 • 3、做匀变速曲线运动。
U + + + + + +
Vy
Vx
y (3) 粒子离开电场时的侧移距离y
高考物理复习第4章曲线运动学案(无答案)
第四章曲线运动✧学问要点➢运动的合成与分解（一）两个互成角度的分运动的合成：①两个匀速直线运动的合成肯定是匀速直线运动②两个初速度均为零的匀加速直线运动的合运动肯定是匀加速直线运动，并且合运动的初速度为零，a合由平行四边形定则求解。
③一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合成肯定是曲线运动④两个匀变速直线运动的合成其性质由它们的关系确定（二）两类实际运动的合成与分解⑴小船过河问题⑵连带运动问题典型例题：【例1】如图所示，竖直放置的两端封闭的玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中以速度v匀速上浮.现当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀加速向右运动，则红蜡块的轨迹可能是（）A.直线PB.曲线QC.曲线RD.无法确定【例2】关于互成角度的两个初速度不为零的匀加速直线运动的合成结果，下列说法中正确的是（）A．肯定是直线运动 B．可能是直线运动，也可能是曲线运动C．肯定是曲线运动D．以上说法都不对【例3】小船在水速较小的河中横渡，并使船头始终垂直河岸航行，到达河中间时，突然上游来水使水流速度加快.则对此小船渡河的说法正确的是( )A.小船要用更长的时间才能到达对岸B.小船到达对岸的位移将变大，但所用时间仍不变C.因小船船头始终垂直河岸航行，故所用时间及位移都不会变更D.因船速与水速关系未知，故无法确定渡河时间及位移的变更【例4】如图所示，在河岸上利用定滑轮拉绳使小船靠岸，匀速拉绳速度为v，当船头绳长方向与水平方向夹角为θ时，船的速度多大？（船做什么运动？）若船的速度为v向右匀速行驶，岸上的绳子的速度为多少？【例5】在水平面上有A.B两物体，通过一根跨过滑轮的轻绳相连，现A物体以v1的速度向右匀速运动，当绳被拉成与水平面夹角分别为α.β时（如图所示），B物体的运动速度V B（绳始终有拉力）A．1sin/sinvαβB．1cos/sinvαβC．1sin/cosvαβD．1cos/cosvαβ课后作业1. 若河水的流速大小与水到河岸的距离有关，河中心水的流速最大，河岸边缘处水的流速最小。
高三物理“曲线运动”行星的运动、万有引力定律温习学案
江苏省常州市西夏墅中学高三物理“曲线运动”行星的运动、万有引力定律温习学案【基础知识梳理】开普勒行星运动定律定律内容图示开普勒第一定律（轨道定律）所有的行星围绕太阳运动的轨道都是，太阳处在所有椭圆的上开普勒第二定律（面积定律）对于每一个行星而言，它与________的连线在相等的时间内扫过相等的________开普勒第三定律（周期定律）所有行星的轨道的半长轴的次方跟公转周期的次方的比值都相等。
即【典型例题】例一、（03年广东卷）据美联社2002年10月7日报导，天文学家在太阳系的9大行星之外，又发现了一颗比地球小得多的新行星，而且还测得它绕太阳公转的周期约为288年. 若把它和地球绕太阳公转的轨道都看做圆，问它与太阳的距离约是地球与太阳距离的多少倍。
（最后结果可用根式表示）例二、地球公转接近圆，彗星的运动轨道则是一个超级扁的椭圆；天文学家哈雷曾经在1682年跟踪过一颗慧星，他算出这颗慧星轨道的半长轴轴约等于地球公转半径的18倍，并预言这颗慧星将每隔必然的时间就会出现，哈雷的预言取得证明，该慧星被命名为哈雷慧星，哈雷慧星最近出现的时间是1986年，请你按照开普勒行星运动第三定律估算，它下次飞近地球是哪一年？二、万有引力定律(发现历程：阅读教材)例3、开普勒1609年—1619年发表了著名的开普勒行星运行三定律，其中第三定律的内容是：所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。
万有引力定律是科学史上最伟大的定律之一，它于1687年发表在牛顿的《自然哲学的数学原理中》。
（1）请从开普勒行星运动定律等推导万有引力定律(设行星绕太阳的运动为匀速圆周运动)；（2）万有引力定律的正确性可以通过“月—地查验”来证明：若是重力与星体间的引力是同种性质的力，都与距离的二次方成反比关系，那么，由于月心到地心的距离是地球半径的60倍，月球绕地球做近似圆周运动的向心加速度就应该是重力加速度的1/3600。
2010年高考物理 曲线运动,万有引力
曲线运动、万有引力2010-全国卷1-1818．一水平抛出的小球落到一倾角为θ的斜面上时，其速度方向与斜面垂直，运动轨迹如右图中虚线所示。
小球在竖直方向下落的距离与在水平方向通过的距离之比为A ．1tan θ B ．12tan θC ．tan θD ．2tan θ 答案:D解析:如图平抛的末速度与竖直方向的夹角等于斜面倾角θ，根据有：gt v 0tan =θ。
则下落高度与水平射程之比为θtan 2122002===v gt t v gt x y ，D 正确。
2010-全国1-2525．（18分）如右图，质量分别为m 和M 的两个星球A 和B 在引力作用下都绕O 点做匀速周运动，星球A 和B 两者中心之间距离为L 。
已知A 、B 的中心和O 三点始终共线，A 和B 分别在O 的两侧。
引力常数为G 。
⑴ 求两星球做圆周运动的周期。
⑵ 在地月系统中，若忽略其它星球的影响，可以将月球和地球看成上述星球A 和B ，月球绕其轨道中心运行为的周期记为T 1。
但在近似处理问题时，常常认为月球是绕地心做圆周运动的，这样算得的运行周期T 2。
已知地球和月球的质量分别为5.98×1024kg 和 7.35 ×1022kg 。
求T 2与T 1两者平方之比。
（结果保留3位小数）答案:⑴)(23m M G L T +=π ⑵1.01解析:⑴A 和B 绕O 做匀速圆周运动，它们之间的万有引力提供向心力，则A 和B 的向心力相等。
且A 和B 和O 始终共线，说明A 和B 有相同的角速度和周期。
因此有R M r m 22ωω=，L R r =+，连立解得L M m m R +=，L M m Mr +=对A 根据牛顿第二定律和万有引力定律得L m M MT m L GMm +=22)2(π 化简得 )(23m M G L T +=π⑵将地月看成双星，由⑴得)(231m M G L T +=π将月球看作绕地心做圆周运动，根据牛顿第二定律和万有引力定律得L T m LGMm 22)2(π= 化简得 GML T 322π=所以两种周期的平方比值为01.11098.51035.71098.5)(242224212=⨯⨯+⨯=+=M M m T T 2010-全国2-2121.已知地球同步卫星离地面的高度约为地球半径的6倍。
新高考物理复习专题四曲线运动
T= 2πr,单位:s
v
f= 1 ,单位:Hz
T
n的单位:r/s、r/min
的圈数(n)
(1)描述速度方向变化快慢的物 理量(a) (2)方向指向圆心
a= v2 =rω2
r
单位:m/s2
(1)作用效果是产生向心加速度 (2)方向始终指向圆心
F=ma= mv2 =mω2r=mωv
r
单位:N
(1)T= 1,f= 1 (2)v=rω= 2π r=2πfr
T2
注意 对于非匀速圆周运动,沿半径方向的合力提供向心力。 2.应用步骤 (1)确定轨道平面和圆心位置,从而确定向心力的方向。 (2)选定向心力的正方向。 (3)受力分析(不要把向心力作为某一性质的力进行分析)。 (4)由牛顿第二定律列方程。 (5)求解并说明结果的物理意义。
四、圆周运动的常见模型 圆周运动图例
受力分析并 建立坐标系
利用向心力分析
F cos θ=mg F sin θ=F向=mω2l sin θ
F cos θ=mg F sin θ=F向=mω2(d+l sin θ)
FN cos θ=mg FN sin θ=F向=mω2r
在水平面内 接触面光滑
F升 cos θ=mg F升 sin θ=F向=mω2r
vA=vB,ωA∶ωB=R∶r aA∶aB=R∶r (齿数比等于半径比)
三、匀速圆周运动中的动力学方程 将牛顿第二定律F=ma应用于圆周运动,可得到匀速圆周运动中的动力学方程。 1.将牛顿第二定律F=ma应用于匀速圆周运动,F就是向心力,a就是向心加速度。即得F= mv2 =mω2r
r
=mωv=mr4 2 =4π2f 2mr。
一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动 v0≠0,a≠0且v0与a不共线
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2010届高考物理专题复习精品学案――曲线运动及天体运动规律的应用 【命题趋向】 《大纲》对匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度等考点为Ⅰ类要求，对运动的合成与分解，抛体运动，匀速圆周运动的向心力等考点均为Ⅱ类要求。对万有引力定律及其应用，环绕速度等考点均为Ⅱ类要求，对第二宇宙速度和第三宇宙速度等考点为Ⅰ类要求。 抛体运动与圆周运动是高中阶段学习的两种重要的运动形式，是历年高考重点考查的内容之一。平抛运动、匀速圆周运动的规律及物体做曲线运动的条件是考查的重点和难点， 万有引力定律与天体问题是历年高考必考内容。考查形式多以选择、计算等题型出现。本部分内容常以天体问题（如双星、黑洞、恒星的演化等）或人类航天（如卫星发射、空间站、探测器登陆等）为背景，考查向心力、万有引力、圆周运动等知识。这类以天体运动为背景的题目，是近几年高考命题的热点，特别是近年来我们国家在航天方面的迅猛发展，更会出现各类天体运动方面的题。 【考点透视】
1．理解曲线运动的条件和特点 （1）曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。 （2）曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。 2．理解运动的合成与分解 物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。 运动的合成与分解基本关系：○1分运动的独立性；○2运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；○3运动的等时性；○4运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。） 3.理解平抛物体的运动的规律 （1）物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。 物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。 （2）平抛运动的处理方法
通常，可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是
水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。 (3)平抛运动的规律 以抛出点为坐标原点，水平初速度V0方向为沿x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t. ①位移
分位移tVx0, 221gty
合位移2220)21()(gttVs,02tanVgt. 为合位移与x轴夹角.
②速度
分速度0VVx, Vy=gt,
合速度220)(gtVV,0tanVgt. 为合速度V与x轴夹角
(4)．平抛运动的性质 做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。 4.理解圆周运动的规律 (1)匀速圆周运动：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的弧长相等，这种运动就叫做匀速周圆运动。 (2)描述匀速圆周运动的物理量 ①线速度v，物体在一段时间内通过的弧长S与这段时间t的比值，叫做物体的线速度，即V=S/t。线速度是矢量，其方向就在圆周该点的切线方向。线速度方向是时刻在变化的，所以匀速圆周运动是变速运动。 ②角速度，连接运动物体和圆心的半径在一段时间内转过的角度θ与这段时间t的比值叫做匀速圆周运动的角速度。即=θ/t。对某一确定的匀速圆周运动来说，角速度是恒定不变的，角速度的单位是rad/s。
③周期T和频率f
(3)描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:rfrTrV22 (4)向心力：是按作用效果命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，即只改变线速度方向，不会改变线速度的大小。对于匀速圆周运动物体其向心力应由其所受合外力提供。 rmfrTmrmrVmmaFnn22222244.
5.理解万有引力定律 （1）万有引力定律： ○1自然界的一切物体都相互吸引，两个物体间的引力的大小，跟它们的质量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。
○2公式：221
r
mmGF，G=6.67×10-11N.m2/kg2.
○3适用条件：适用于相距很远，可以看做质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间的距离。 （2）万有引力定律的应用： ○1讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况： 物体的重力近似为地球对物体的引
力，即mg=G2)(hRMm。所以重力加速度g= G2)(hRM，可见，g随h的增大而减小。 ○2求天体的质量：通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R，就可以求出天体的质量M。 ○3求解卫星的有关问题：根据万有引力等于卫星做圆周运动的向心力可求卫星的速度、
周期、动能、动量等状态量。由G2rMm=mrV2得V=rGM，由G2rMm= mr(2π/T)2得
T=2πGMr3。由G2rMm= mrω2得ω=3rGM，由Ek=21mv2=21GrMm。
(3)三种宇宙速度：○1第一宇宙速度V1=7.9Km/s,人造卫星的最小发射速度；○2第二宇宙速度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V3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 【例题解析】 类型一：运动的合成与分解的应用 例1．一条宽度为L的河流，水流速度为Vs,已知船在静水中的速度为Vc，那么： （1）怎样渡河时间最短？ （2）若Vc>Vs,怎样渡河位移最小？ （3）若Vc解：（1）如图甲所示，设船上头斜向上游与河岸成任意角θ，这时船速在垂直于河岸
方向的速度分量V1=Vcsinθ,渡河所需时间为：sincVLt. 可以看出：L、Vc一定时，t随sinθ增大而减小；当θ=900时，sinθ=1,所以，当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，cVLtmin.
(2)如图乙所示，渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L，必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度θ。根据三角函数关系有：Vccosθ─Vs=0. 所以θ=arccosVs/Vc,因为0≤cosθ≤1,所以只有在Vc>Vs时，船才有可能垂直于河岸横渡。 （3）如果水流速度大于船上在静水中的航行速度，则不论船的航向如何，总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢？如图丙所示，设船头Vc与河岸成θ角，合速度V与河岸成α角。可以看出：α角越大，船漂下的距离x越短，那么，在什么条件下α角最大呢？以Vs的矢尖为圆心，以Vc为半径画圆，当V与圆相切时，α角最大，根据cosθ=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为：θ=arccosVc/Vs.
船漂的最短距离为：sin)cos(minccsVLVVx.
此时渡河的最短位移为：LVVLscscos. 针对训练1：如图所示，杆OA长为R，可绕过O点的水平轴在竖直平面内转动，其端点A系着一跨过定滑轮B、C的不可伸长的轻绳，绳的另一端系一物块M。滑轮的半径可忽略，B在O的正上方，OB之间的距离为H。某一时刻，当绳的BA段与OB之间的夹角为α时，杆的角速度为ω，求此时物块M的速率Vm。
类型二：平抛运动的相关问题
Vs Vc θ V2 图甲 V1 Vs
Vc
图乙 θ V
Vs
Vc
θ 图丙 V α
A
B E
B M C
A
R
O ω
α 例2．如图所示，一足够长的固定光滑斜面与水平面的夹角为53°，物体A以初速度v1
从斜面顶端水平抛出，物体B在斜面上距顶端L=20m处同时以速度v2沿斜面向下匀加速运
动，经历时间t物体A和物体B在斜面上相遇，则下列各组速度和时间中满足条件的是（cos53°=0.6，sin53°=0.8，g=10 m/s2） A．v1=15m/s，v2=4 m/s，t=4s B．v1=15 m/s，v2=6 m/s，t=3s C．v1=18 m/s，v2=4 m/s，t=4s D．v1=18m/s，v2=6 m/s，t=3s
解析：由平抛运动知识得tvgt12253tan，得4v1＝15t，把各选项中的时间t和速度v1
代入上式，只有A项能使关系式有解。故正确答案为A。 答案：A。 点评：本题考查考点“平抛运动”，涉及到运动的合成与分解、匀变速直线运动等知识。本题重在考查考生对“物体A和物体B在斜面上相遇”这一条件的理解应用能力。本题不仅考查对平抛运动规律的应用，同时考查考生应用多种方法解决问题的能力。如果不采用代入法而自接推导会复杂得多。平抛运动还可结合牛顿运动定律、天体运行、电场等知识进行综合命题。 针对训练2：如图在倾角为θ的斜面顶端A处以速度V0水平抛出一小球，落在斜面上的某一点B处，设空气阻力不计，求（1）小球从A运动到B处所需的时间；（2）从抛出开始计时，经过多长时间小球离斜面的距离达到最大？
类型三：匀速圆周运动的特点分析求解皮带传动和摩擦传动问题 例3．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。 解析：因va= vc，而vb∶vc∶vd =1∶2∶4，所以va∶ vb∶vc∶vd =2∶1∶2∶4；ωa∶ωb=2∶1，而ωb=ωc=ωd ，所以ωa∶ωb∶ωc∶ωd =2∶1∶1∶1；再利用a=vω，可得aa∶ab∶
ac∶ad=4∶1∶2∶4。 针对训练3：如图所示，一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径r0=1.0cm的
θ B A V0
V0
Vy1
a b c d