高考物理一輪復(fù)習(xí)-物理思想方法與高考能力要求4課件-人教大綱版

一、模型構(gòu)建思想在天文學(xué)問題中的應(yīng)用1．軌道模型 解決星體運(yùn)動(dòng)問題是萬有引力定律的一個(gè)非常重要的應(yīng)用，除近地衛(wèi)星外，實(shí)際星體的運(yùn)動(dòng)軌跡大多為橢圓軌道．在實(shí)際問題的處理中由于學(xué)生所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的限制，通常把行星或衛(wèi)星的軌道近似為圓軌道，計(jì)算時(shí)認(rèn)為行星或衛(wèi)星繞中心天體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，從而利用同學(xué)們熟知的圓周運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)粗略地認(rèn)識(shí)和分析天體運(yùn)動(dòng)知識(shí)．物理思想方法與高考能力要求（四）2．運(yùn)動(dòng)模型 常見的天體運(yùn)動(dòng)模型有以下三種 (1)核星模型 模型特點(diǎn)：這類天體運(yùn)動(dòng)模型中，一般由運(yùn)行天體繞中心天體(視為靜止) 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，為常規(guī)性天體運(yùn)動(dòng)類型．【例1】(2010·江西師大附中、臨川一中聯(lián)考)2008年9月25日，我國成功發(fā)射“神舟七號(hào)”載人飛船．假設(shè)“神舟七號(hào)”載人飛船在距地面高度為h的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知地球半徑為R，地面上的重力加速度為g，據(jù)此可知() A．宇航員在飛船中用彈簧秤測量質(zhì)量為m的物體其讀數(shù)為mgR2/(R＋h)2 B．飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R＋2h C．飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v＝ D．飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝解析：由于飛船在距地面高度為h的圓形軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，處于完全失重狀態(tài)，宇航員在飛船中用彈簧秤測量質(zhì)量為m的物體其讀數(shù)為0，A錯(cuò)誤；飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為R＋h，B錯(cuò)誤；由g＝GM/R2和GM/(R＋h)2＝v2/(R＋h)聯(lián)立解得飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度為v＝，C錯(cuò)誤；由g＝GM/R2和GMm/(R＋h)2＝m2(R＋h)聯(lián)立解得飛船做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T＝ ，D正確．答案：D(2)雙星模型模型特點(diǎn)：在天體模型中，將兩顆彼此距離較近的恒星稱為雙星，它們在相互之間萬有引力作用下，繞兩球連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．①彼此間的萬有引力是雙星各自做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力——作用力和反作用力．②雙星具有共同的角速度．③雙星始終與它們共同的圓心在同一條直線上．【例2】兩個(gè)星球組成雙星，它們在相互之間的萬有引力作用下繞連線上某點(diǎn)做周期相同的勻速圓周運(yùn)動(dòng)．現(xiàn)測得兩星中心的距離為R，其運(yùn)動(dòng)周期為T，求兩星的總質(zhì)量． 解析：設(shè)兩星質(zhì)量分別為M1和M2，都繞連線上O點(diǎn)做周期為T的圓周運(yùn)動(dòng)，星球1和星球2到O點(diǎn)的距離分別為l1和l2.由萬有引力定律、牛頓第二定律可得：對M1：

所以：M2＝對M2：

所以：M1＝兩式相加得M1＋M2＝(l1＋l2)＝答案：(3)三星模型模型特點(diǎn)：宇宙中存在一些離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)．【例3】宇宙中存在一些距離其他恒星較遠(yuǎn)的、由質(zhì)量相等的三顆星組成的三星系統(tǒng)，通?？珊雎云渌求w對它們的引力作用．已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中心星在同一半徑為R的圓軌道上運(yùn)行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運(yùn)行．設(shè)每個(gè)星體的質(zhì)量均為m.(1)試求第一種形式下，星體運(yùn)動(dòng)的線速度和周期．(2)假設(shè)兩種形式星體的運(yùn)動(dòng)周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？解析：(1)對于第一種形式，以某個(gè)運(yùn)動(dòng)星體為研究對象，如下圖所示，根據(jù)牛頓第二定律有：F1＝，F(xiàn)2＝，F(xiàn)1＋F2＝運(yùn)動(dòng)星體的線速度：v＝又由T＝，得T＝4π

(2)設(shè)第二種形式下星體之間的距離為r，軌道半徑為R′，如下圖所示．則三個(gè)星體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為：R′＝由于任一星體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力靠其他兩個(gè)星體的萬有引力的合力提供，由力的合成和牛頓運(yùn)動(dòng)定律有：F合＝

，F(xiàn)合＝由以上條件及(1)中結(jié)果得：r＝

答案：(1)

4π (2)二、一題多解——發(fā)散思維【例4】如下圖所示，紅蠟塊能在玻璃管里的水中勻速上升，若紅蠟塊在A點(diǎn)勻速上升的同時(shí)，使玻璃管水平向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則紅蠟塊實(shí)際運(yùn)動(dòng)的軌跡是圖中的() A．直線P B．曲線Q C．曲線R D．無法確定

答案：B方法一：受力分析：紅蠟塊豎直方向勻速，即G＝F浮，所以，相當(dāng)于只受玻璃管側(cè)壁向右的彈力F，且與初速度的方向垂直，蠟塊做曲線運(yùn)動(dòng)；F向右，曲線的曲率中心在右方，曲線向右彎曲，故為曲線Q.方法二：位移分析：在運(yùn)動(dòng)中取相同、連續(xù)兩段時(shí)間．豎直方向分運(yùn)動(dòng)勻速，位移相等，y軸上間距相等；水平方向分運(yùn)動(dòng)勻加速，位移逐漸變大，x軸間距變大，可以作間距相等的水平線，與圖線相交，過交點(diǎn)作x軸的垂線，x的間距變大的是曲線Q，如右圖所示．方法三：速度分析：設(shè)v與水平方向的夾角為θ，則tanθ＝ 因?yàn)閍t不斷增大，θ不斷變小，曲線切線斜率不斷變小，只有曲線Q.方法四：加速度分析：實(shí)際運(yùn)動(dòng)加速度方向，即水平運(yùn)動(dòng)的加速度方向——水平向右．在不同軌跡上取兩個(gè)相鄰點(diǎn)的切線表示速度，用矢量作圖法表示速度變化Δv(如圖)，Δv的方向和加速度a的方向相同，應(yīng)向右，即為曲線Q.方法五：曲線方程分析：以初始位置A為坐標(biāo)原點(diǎn)，水平向右為x軸，豎直向上為y軸，由水平位置x＝at2，豎直位置y＝v0t得x＝

令k＝即該軌道曲線方程式為x＝ky2(y＞0)，曲線為過原點(diǎn)開口向右以x軸為對稱軸的拋物線的一半，即為曲線Q.