高三年级物理总复习第一轮复习教学案.docx

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高三年级物理总复习第一轮复习教学案

第四章曲线运动万有引力与航天

[考纲展示]

1．运动的合成和分解Ⅱ

2．抛体运动Ⅱ

3．匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度Ⅰ

4．匀速圆周运动的向心力Ⅱ

5．离心现象Ⅰ

6．万有引力定律及其应用Ⅱ

7．环绕速度Ⅰ

8．第二宇宙速度和第三宇宙速度Ⅰ

说明：

（1）斜抛运动只作定性要求

（2）第二宇宙速度和第三宇宙速度只要求知道其物理意义

[命题热点]

1．运动的合成与分解的方法和思想是热点，尤其是处理类平抛运动、带电粒子在电磁复合场中的复杂运动，可以以选择题形式呈现，也可以以计算题的形式呈现．

2．运用圆周运动的知识和方法处理生活中常见的圆周运动、电场磁场中的圆周运动都是高考考查的热点，主要以计算题的形式考查，这几乎是高考必考内容．

3．运用万有引力定律及向心力公式分析人造卫星的绕行速度、运行周期以及计算天体的质量、密度等在近几年高考中每年必考．

第一节曲线运动运动的合成与分解

【三维目标】

知识与技能

1．知道曲线运动的条件及规律

2．知道并掌握运动合成与分解的方法

过程与方法

理解和掌握运动合成与分解的基本方法与过程

情感态度与价值观

培养学生对物理现象的分析及表达能力

【教学重点】

运动的合成与分解的方法

【教学难点】

小河渡河问题的分析

【教学过程】

复习引入（课前5分钟）

从曲线运动与直线运动的区别引入、复习

[基础知识梳理]（课中35分钟）

一、曲线运动

1．曲线运动的特点

在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度的方向就是通过曲线的这一点的________向，因此，质点在曲线运动中速度的方向时刻在变化．所以曲线运动一定是_________运动，但是，变速运动不一定是曲线运动，直线运动中速度大小变化时也是变速运动．

2.做曲线运动的条件

（1）从运动学角度，物体的加速度方向跟速度方向____________时，物体就做曲线运动.

（2）从动力学角度，如果物体所受合外力的方向跟物体的速度方向____________时，物体就做曲线运动．

思考:

怎样判断一个物体是否做曲线运动？

【思考·提示】　看合外力或加速度与速度方向是否在一条直线上．

3．曲线运动的分类

匀变速曲线运动

（1）物体所受合外力方向与初速度____________方向___________同一条直线上

（2）合外力是_________

变加速曲线运动

（1）物体所受合外力方向与初速度的方向__________同一条直线上

（2）合外力是__________

特别提示：

曲线运动一定是变速运动，至少速度的方向在时刻改变，而变速运动不一定是曲线运动，如匀变速直线运动．

二、运动的合成和分解

1．合成与分解的概念

已知分运动求合运动称为运动的___________；已知合运动求分运动称为运动的__________两者互为逆运算．运动的合成与分解是指描述运动的各物理量，即_________、________、的合成与分解．

2．遵循的法则

由于描述运动的各物理量都是矢量，故不在同一条直线上的两个分运动合成时遵循__________________________；分解时常用的方法有根据运动的实际效果分解或_________分解．

3．合运动和分运动的关系

（1）等时性：

合运动与分运动经历的时间_____________．

（2）独立性：

一个物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，不受其他分运动的______________．

（3）等效性：

各分运动叠加起来与合运动有完全相同的__________．

[课堂互动讲练]

一、曲线运动的合力、轨迹、速度之间的关系

1．轨迹特点：

轨迹在速度方向和合力方向之间，且向合力方向一侧弯曲．

2．合力的效果：

合力沿切线方向的分力改变速度的大小，沿径向的分力改变速度的方向，如图4－1－1所示的两个情景．

（1）当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，物体的速率将增大；

（2）当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，物体的速率将减小；

（3）当合力方向与速度方向垂直时，物体的速率不变．

二、合运动的性质和轨迹的判定

两直线运动的合运动的性质和轨迹，由两分运动的性质及合初速度与合加速度的方向关系决定．

1．根据合加速度是否变化判定合运动是匀变速运动还是非匀变速运动：

若合加速度不变则为匀变速运动；若合加速度变化（包括大小或方向）则为非匀变速运动．

2．根据合加速度与合初速度是否同线判定合运动是直线运动还是曲线运动：

若合加速度与合初速度的方向在同一直线上则为直线运动，否则为曲线运动．

（1）两个匀速直线运动的合运动仍然是匀速直线运动．

（2）一个匀速直线运动与一个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动，当二者共线时为匀变速直线运动，不共线时为匀变速曲线运动．

（3）两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动．

（4）两个匀变速直线运动的合运动仍然是匀变速运动；若合初速度与合加速度在同一直线上，则合运动为匀变速直线运动如图4－1－3甲所示，不共线时为匀变速曲线运动．如图4－1－3乙所示．

三、渡河问题

　如图4－1－5所示，用v1表示船速，v2表示水速．我们讨论几个关于渡河的问题

1．渡河时间问题

在分析渡河时间问题时，我们将船的运动沿平行河岸和垂直河岸进行分解，于是船速v1可分解为平行河岸分量v∥和垂直河岸分量v⊥，如图4－1－5所示，而水速v2在垂直河岸方向没有分量，对小船过河没有影响．

v1垂直河岸渡河是,过河时间最短,且为d/v1

2．垂直渡河的条件

当v1>v2时船可以垂直渡河.渡河距离最短为d

[高频考点例析]

题型一对物体做曲线运动条件的理解

例1.一个质点受两个互成锐角的恒力F1和F2作用，由静止开始运动，若运动过程中保持二力方向不变，但F1突然增大到F1＋ΔF，则质点以后（　　）

A．继续做匀变速直线运动

B．在相等时间内速度的变化一定相等

C．可能做匀速直线运动

D．可能做变加速曲线运动

【思路点拨】　先判定是曲线运动还是直线运动，方法是看力的方向与速度方向是否在一条直线上；再判定是加速运动还是匀速运动，方法是看F合是否为零以及是否变化．

【解析】　F1、F2为恒力，物体从静止开始做匀加速直线运动，F1突变后仍为恒力，合力仍为恒力，但合力的方向与速度方向不再同线，所以物体将做匀变速曲线运动，故A错．

做匀速直线运动的条件是F合＝0，所以物体不可能做匀速直线运动，故C错．

由于F1突变后，F1＋ΔF和F2的合力仍为恒力，故加速度不可能变化，故D错．

【答案】　B

【规律总结】　对于质量一定的物体，我们应抓住加速度与合力两个关键因素，判断一个物体的运动轨迹是曲线还是直线，就是要看其速度方向与合力的方向是否在同一直线上，当运动物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体就做曲线运动．

【课后5分钟】

[随堂达标自测]1-5题

[作业布置]活页1-12题

【教学反思】

第二节抛体运动

【三维目标】

知识与技能

1．知道平抛运动的条件及规律

2．会利用平抛运动的规律解决生活中的问题

过程与方法

掌握利用平抛运动的规律解决生活中的问题的方法与过程

情感态度与价值观

培养学生对生活中的物理现象的分析及处理能力

【教学重点】

平抛运动的规律应该

【教学难点】

生活中物理问题的分析

【教学过程】

复习引入（课前5分钟）

从曲线运动的分类引入、复习

[基础知识梳理]（课中35分钟）

一、平抛运动

1．定义：

将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在__________作用下所做的运动，叫平抛运动．

2．性质：

平抛运动是加速度恒为____________________的_________________曲线运动，轨迹是抛物线．

二、平抛运动的规律

以抛出点为原点，以水平方向（初速度v0方向）为x轴，以竖直向下的方向为y轴建立平面直角坐标系，则

1．水平方向：

做______________运动，速度：

vx＝________，位移：

x＝________.

2．竖直方向：

做自由落体运动，速度：

vy＝__________，位移：

y＝__________

[课堂互动讲练]

一、对平抛运动规律的进一步理解

1.程和飞行时间

（1）.飞行时间：

t=___________

（2）.水平射程：

x=___________

2．速度的变化规律

水平方向分速度保持vx＝v0不变；竖直方向加速度恒为g，速度vy＝gt，从抛出点起，每隔Δt时间，速度的矢量关系如图4－2－1所示，这一矢量关系有两个特点：

（1）任意时刻的速度水平分量均等于初速度v0.

（2）任意相等时间间隔Δt内的速度改变量Δv的方向均竖直向下，大小均为Δv＝Δvy＝gΔt.

3．位移的变化规律

（1）任意相等时间间隔内，水平位移不变，且Δx＝v0Δt.

（2）任意相等的时间间隔Δt内，竖直方向上的位移差不变，即Δy＝gΔt2.

4．平抛运动的两个重要推论

（1）推论Ⅰ：

做平抛（或类平抛）运动的物体在任一时刻任一位置处，设其末速度方向与水平方向的夹角为θ，位移与水平方向的夹角为φ，则tanθ＝2tanφ.

（2）推论Ⅱ：

做平抛（或类平抛）运动的物体，任意时刻的瞬时速度方向的反向延长线一定通过此时水平位移的中点．如图4－2－3所示，设平抛物体的初速度为v0，从原点O到A点的时间为t，A点坐标为（x，y），B点坐标为（x′，0）

特别提醒：

速度和位移与水平方向的夹角关系为tanθ＝2tanφ，但不能误认为θ＝2φ.　　

[高频考点例析]

题型一平抛运动规律的应用

例1．物体做平抛运动，在它落地前的1s内它的速度与水平方向夹角由30°变成60°，g＝10m/s2.求：

（1）平抛运动的初速度v0；

（2）平抛运动的时间；

（3）平抛时的高度．

【思路点拨】　根据已知条件，需正确利用水平方向的速度不变，竖直方向速度随时间均匀增大，应画出速度的矢量关系图，然后利用平抛运动的规律求解．

【解析】

当物体做平抛运动时，水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动。

列出水平和竖直方向的基本关系外，一般题目中还有x与y或者vx与vy的某中关系。

本题中存在60o时和30o时两个速度关系。

【方法技巧】　分析和研究平抛运动，重在对水平方向做匀速直线运动，竖直方向做自由落体运动规律的理解和灵活交替运用．还要充分利用平抛运动中的两个矢量三角形找各量的关系．

题型二与斜面有关联的平抛运动

例2.如图4－2－8所示，在倾角为α＝30°的斜坡顶端A处，沿水平方向以初速度v0＝10m/s抛出一小球，恰好落在斜坡的B点，取重力加速度g＝10m/s2，求：

1）小球在空中飞行的时间；

（2）从抛出开始经多长时间小球与斜面间的距离最大．

【解析】

（1）设小球的飞行时间为t.，A、B之间的距离为sAB，

由题中图可知：

sABcosα＝v0t①

sABsinα=gt2/2②

解①②即可。

（2）由小球的运动轨迹可知，当小球的速度方向与斜面平行时，小球与斜面间的距离最大．设此时小球已运动的时间为t0，如图4－2－9所示，则：

由题中图可知当gt/v0=tgα时小球与斜面间的距离最大。

【规律总结】　

（1）与斜面有关的平抛运动，注意挖掘速度或位移方向这个条件，要么分解速度，要么分解位移，一定能使问题得到解决．

（2）对平抛运动的分解不是唯一的，可借用斜抛运动的分解方法研究平抛，即要灵活合理地运用运动的合成与分解解决曲线运动．

【课后5分钟】

[随堂达标自测]1-5题

[作业布置]活页1-12题

【教学反思】

第三节圆周运动

【三维目标】

知识与技能

1．知道圆周运动基本物理及关系

2．理解向心里的来源及会求解向心力

3．能分析处理生活中的简单圆周运动问题

过程与方法

通过竖直一平面内圆周运动的处理，进一步掌握机械守恒定律的应用。

情感态度与价值观

通过圆周运动对称性的周性性的学习，使学生知道生活中的对称美和周期性的美。

【教学重点】

竖直平面内的圆周运动的处理。

【教学难点】

竖直平面内的圆周运动的临界问题的分析

【教学过程】

复习引入（课前5分钟）

从生活中圆周运动运动现象分析引入、复习

[基础知识梳理]（课中35分钟）

一、描述圆周运动的物理量

常用的有：

线速度、角速度、周期、转速、向心加速度、向心力等

特别提示：

（1）注意区别角速度ω的单位rad/s和转速n的单位r/s.

（2）a和r成正比还是反比，要看前提条件：

若ω相同，a和r成正比；若v相同，a和r成反比．

二、匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较

特别提示：

匀速圆周运动并不是匀速直线运动，也不是匀变速曲线运动，而是变加速曲线运动．

三、离心运动

1．定义：

做__________运动的物体，在合力___________或者_________提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐________圆心的运动．

2．原因：

做圆周运动的物体，由于本身的________，总有沿着圆周________方向飞出去的倾向．

3．如图4－3－1所示，F为实际提供的向心力，则

（1）当______________时，物体做匀速圆周运动；

（2）当______________时，物体沿切线方向飞出；

（3）当______________时，物体逐渐远离圆心；

（4）当______________时，物体逐渐靠近圆心．

[课堂互动讲练]

一、圆周运动中的动力学问题分析

1．向心力的来源

向心力是按力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力．

2．向心力的确定

（1）确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置．

（2）分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力．

3．解决圆周运动问题的主要步骤

（1）审清题意，确定研究对象；

（2）分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；

（3）分析物体的受力情况，画出受力示意图，确定向心力的来源；

（4）据牛顿运动定律及向心力公式列方程；

（5）求解、讨论．

特别提醒

1．无论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动，沿半径指向圆心的合力均为向心力．

2．当采用正交分解法分析向心力的来源时，做圆周运动的物体在坐标原点，一定有一个坐标轴沿半径指向圆心．

二、竖直面内圆周运动的临界问题分析

物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型——轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：

[高频考点例析]

题型一皮带传动问题

例1.（2010年北京西城区模拟）如图4－3－4所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上．若在转动过程中，皮带不打滑，则（　　）

A．a点与b点的线速度大小相等

B．a点与b点的角速度大小相等

C．a点与c点的线速度大小相等

D．a点与d点的向心加速度大小相等

【解析】　左、右两轮通过皮带传动，在皮带不打滑的前提下，应有a、c两点的线速度大小相等，b、c、d三点的角速度大小相等，即va＝vc，ωb＝ωc＝ωd.

由v＝Rω可得vb＝rωb，vc＝2rωc，显然vc>vb，则va>vb.

又va＝rωa>vb＝rωb，则ωa>ωb，A、B两选项错，C选项正确．

【答案】　CD

【规律总结】　在分析传动问题时，要抓住不等量和相等量的关系．同一个转轮上的角速度相同，而线速度跟该点到转轴的距离成正比；在不考虑皮带打滑的情况下，传动皮带及和皮带相接触的两轮边缘上的各点线速度的大小相等．

题型二圆周运动的临界问题分析

例2.如图4－3－8所示，两绳系一个质量为m＝0.1kg的小球，两绳的另一端分别固定于轴的A、B两处，上面绳长L＝2m，两绳都拉直时与轴夹角分别为30°和45°，问球的角速度在什么范围内，两绳始终张紧？

（g取10m/s2）

【解析】　两根绳张紧时，小球受力如图4－3－8所示，当ω由0逐渐增大时，ω可能出现以下两个临界值．

（1）BC恰好拉直，但F2仍然为零，设此时的角速度为ω1，则有

F1sin30°＝mω12Lsin30°

F1cos30°＝mg

代入数据解得ω1＝2.4rad/s.

（2）AC由拉紧转为恰好拉直，但F1已为零，设此时的角速度为ω2，则有F2sin45°＝mω22LBCsin45°

F2cos45°＝mg

代入数据解得ω2＝3.16rad/s

可见，要使两绳始终张紧，ω必须满足

2.4rad/s≤ω≤3.16rad/s.

【答案】　2.4rad/s≤ω≤3.16rad/s

【规律总结】

（1）解决圆周运动临界问题的关键是找出临界条件，分析刚好由哪些力提供向心力，或速度刚好出现哪些临界条件．

（2）若ω<ω1时，哪根绳弯曲？

若ω>ω2时，哪根绳弯曲？

【课后5分钟】

[随堂达标自测]1-5题

[作业布置]活页1-12题

【教学反思】

第四节万有引力与航天

【三维目标】

知识与技能

1．知道开普勒行星运动规律

2．知道万有引力定律

3．会利用万有引力定律解决生活中的问题

过程与方法

通过对万有引力定律的分析，使学生掌握基本的天体的相关计算方法

情感态度与价值观

通过对人类对宇宙的认识过程的学习，培养学生对宇宙的兴趣，更加热爱生活

【教学重点】

天体的相关计算

【教学难点】

卫星的变轨问题分析

【教学过程】

复习引入（课前5分钟）

从卫星的分类引入、复习

[基础知识梳理]（课中35分钟）

一、开普勒行星运动规律

1.开普勒第一定律

所有的行星绕太阳运动的轨道都是__________，太阳处在椭圆的一个_____________上

2.开普勒第二定律

对任意一个行星而言，它与太阳的_______在相等的时间内扫过_____的面积

3.开普勒第三定律

所有行星轨道半长轴的______和它公转周期的_______的比值相等.

特别提示：

（1）开普勒三定律虽然是根据行星绕太阳的运动总结出来的，但也适用于卫星绕行星的运动．

（2）开普勒第三定律中的k是一个与运动天体无关的量，只与中心天体有关．

二、万有引力定律

1．内容：

自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的方向在它们的连线上，引力的大小与物体的质量m1和m2的__________成正比，与它们之间_____________________成反比．

2．公式：

F＝______________，其中G＝6.67×10－11N·m2/kg2.

3．适用条件：

严格地说，公式只适用于______________间的相互作用，当两个物体间的距离_____________________物体本身的大小时，公式也可以使用．对于均匀的球体，r是_______________________．

三、三种宇宙速度

宇宙速度

数值（km/s）

意义

第一宇

宙速度

7.9

这是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，若7.9km/s≤v<11.2km/s，物体绕___________运行（环绕速度）

第二宇宙速度

11.2

这是物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，若11.2km/s≤v<16.7km/s，物体绕_______________运行（脱离速度）

第三宇宙速度

16.7

这是物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，若v≥16.7m/s，物体将脱离在宇宙空间运行（逃逸速度）

名师点拨：

（1）三种宇宙速度均指的是发射速度，不能理解为环绕速度．

（2）第一宇宙速度既是最小发射速度，又是卫星绕地球做匀速圆周运动的最大环绕速度．

[课堂互动讲练]

一、对开普勒三定律的理解和应用

1．开普勒第一定律说明了不同行星绕太阳运行时的椭圆轨道是不同的．

2．开普勒第二定律说明行星在近日点的速率大于在远日点的速率，从近日点向远日点运动时速率变小，从远日点向近日点运动时速率变大．

二、万有引力定律的应用

1、基本方法

把天体或人造卫星的运动看成匀速圆周运动，万有引力提供向心里。

2、解决天体圆周运动问题的两条思

（1）利用GM＝gR2

（2）万有引力提供向心力

3、天体质量和密度的计算

（1）用天体表面的重力加速度g及天体的半径R

利用M＝gR2/G及ρ＝M/V

（2）用卫星的轨道半径r及周期T

三、人造卫星的绕行速度、角速度、周期、向心加速度与半径的关系

[高频考点例析]

题型一天体的计算

例1.我国探月计划——“嫦娥工程”已启动，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作匀速圆周运动，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．

【解析】

（1）　根据万有引力提供向心里有：

----------------①

-------------------------①

解①①即为r=

（2）设月球表面处的重力加速度为g月，根据题意：

v0＝g月t/2③

g月＝GM月/r2④

解③④得M月＝2v0r2/Gt.

题型二比较分析卫星运行的轨道参量问题

例2.美国的全球卫星定位系统（简称GPS）由24颗卫星组成，这些卫星距地面的高度均为20000km.我国的“北斗一号”卫星定位系统由三颗卫星组成，三颗卫星都定位在距地面36000km的地球同步轨道上．比较这些卫星，下列说法中正确的是（　　）

A．“北斗一号”系统中的三颗卫星的质量必须相同

B．GPS的卫星比“北斗一号”的卫星周期短

C．GPS的卫星比“北斗一号”的卫星的加速度大

D．GPS的卫星比“北斗一号”的卫星的运行速度小

【方法技巧】　卫星运动的线速度、角速度、周期都和轨道半径r有关．

【答案】　BC

【

题型三宇宙速度的求解

例3.紫金山天文台将1965年9月20日发现的第2752号小行星命名为吴健雄星，其直径为32km，如该小行星的密度和地球相同，求该小行星的第一宇宙速度．（已知地球半径R0＝6400km，地球的第一宇宙速度v0＝8km/s）

【解析】　根据万有引力提供向心里及密度公式有：

对吴健雄星有：

①

②

对地球有：

③

④

且有ρ1=ρ2⑤

解以上各式得v=20m/s

【答案】　20m/s

【方法技巧】　解决此类题的关键：

要明确卫星的第一宇宙速度等于近地卫星的环绕速度．

【课后5分钟】

[随堂达标自测]1-5题

[作业布置]活页1-12题

【教学反思】

第五章机械能及其守恒定律

[考纲展示]

1．功和功率Ⅱ

2．动能和动能定理Ⅱ

3．重力做功和重力势能Ⅱ

4．弹性势能Ⅰ0

5．功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ

实验五：

探究动能定理

实验六：

验证机械能守恒定律

[命题热点]

1.功和功率是能量的基础，可以以选