新課標2023版高考物理一輪總復習第四章曲線運動萬有引力與航天第4講曲線運動基本概念與分類萬有引力定律及其推導過程航天器軌道問題探討曲線運動中能量轉化問題實驗：驗證萬有引力定律復習策略與備考建議contents目錄01曲線運動基本概念與分類曲線運動是物體運動軌跡為曲線的運動。定義特點受力特點速度方向時刻改變，加速度大小和方向可能改變也可能不變。合外力方向與速度方向不在同一直線上。030201曲線運動定義及特點

勻速圓周運動與非勻速圓周運動勻速圓周運動物體沿著圓周運動，且線速度大小處處相等。非勻速圓周運動物體沿著圓周運動，但線速度大小或方向發生變化。向心力和向心加速度勻速圓周運動的物體所受合力指向圓心，稱為向心力；向心加速度描述速度方向變化的快慢。拋體運動斜拋運動平拋運動其他曲線運動形式拋體運動及其他曲線運動形式01020304物體以一定的初速度拋出后，在只受重力作用下的運動。初速度與水平方向成一定角度的拋體運動。初速度沿水平方向的拋體運動。如螺旋式曲線運動、波浪式曲線運動等。汽車在水平路面上轉彎時，靜摩擦力提供向心力，保證汽車順利轉彎。汽車轉彎投擲項目中的鉛球、標槍等運動軌跡均為曲線，需要通過合理的出手角度和速度來獲得理想的運動成績。投擲運動人造衛星繞地球做勻速圓周運動，萬有引力提供向心力，保證衛星不會掉落到地面。衛星繞地球運動過山車在軌道上運行時，其運動軌跡為復雜的曲線，需要通過精確的設計和控制來保證乘客的安全和舒適感。過山車運動實際應用與案例分析02萬有引力定律及其推導過程萬有引力定律內容表述任何兩個物體之間都存在引力，且這個引力與它們質量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。公式表示為：F=G(m1m2/r2)，其中F為兩物體之間的引力，m1和m2分別為兩物體的質量，r為兩物體之間的距離，G為萬有引力常數。根據開普勒第三定律和牛頓第三定律進行推導。通過假設兩物體之間的引力與它們質量的乘積成正比、與它們距離的平方成反比，再結合牛頓第二定律，可以推導出萬有引力定律的數學表達式。公式推導與數學表達形式此外，萬有引力定律只適用于弱引力場中的情況，對于強引力場（如黑洞附近），需要使用廣義相對論進行描述。萬有引力定律適用于任何兩個物體之間的引力計算，無論這兩個物體是點質量還是具有一定形狀的物體。在應用萬有引力定律時，需要注意物體之間的距離r應取兩物體質心之間的距離，且當兩物體之間的距離遠大于物體本身的大小時，可將物體視為質點進行處理。適用范圍及注意事項萬有引力定律的實驗驗證主要包括卡文迪許扭秤實驗和月球激光測距實驗等。這些實驗都證明了萬有引力定律的正確性。萬有引力定律的提出具有重要的歷史背景。在牛頓之前，開普勒等人已經發現了行星運動的三大定律，但無法解釋其原因。牛頓在深入研究后提出了萬有引力定律，成功解釋了行星運動的原因，并為后來的天文學和宇宙學研究奠定了基礎。實驗驗證和歷史背景介紹03航天器軌道問題探討地球同步衛星軌道為圓形，且位于地球赤道平面上方。衛星運行周期與地球自轉周期相同，即24小時，因此衛星相對于地球表面是靜止的。同步衛星距離地球的高度固定，約為36000km，速度大小和方向也固定。地球同步衛星軌道特點分析行星繞太陽運動遵循開普勒三定律，即軌道定律、面積定律和周期定律。不同行星的軌道半長軸、偏心率、周期等參數各不相同，反映了太陽系行星運動的多樣性。行星軌道形狀為橢圓，太陽位于其中一個焦點上。太陽系行星軌道運動規律總結航天器變軌是指航天器從一種軌道轉移到另一種軌道的過程。變軌過程中，航天器需要進行加速或減速，以改變其速度大小和方向，從而實現軌道轉移。常見的變軌方式包括霍曼轉移軌道、雙橢圓轉移軌道等，這些軌道的設計需要考慮航天器的能源消耗、轉移時間等因素。航天器變軌過程剖析

實際應用：火箭發射和空間站建設火箭發射是航天器進入軌道的重要步驟，需要考慮發射時間、發射角度、推力大小等因素。空間站建設需要考慮軌道選擇、模塊對接、人員輪換等問題，其中軌道選擇需要確保空間站能夠長期穩定運行且易于訪問。在火箭發射和空間站建設過程中，航天器軌道問題的探討具有重要的指導意義，有助于提高任務的可靠性和經濟性。04曲線運動中能量轉化問題動能是物體由于運動而具有的能量，與質量和速度平方成正比；勢能是物體由于位置或形態而具有的能量，如重力勢能和彈性勢能等。動能與勢能定義及關系在曲線運動中，物體的速度和高度可能同時發生變化，導致動能和勢能之間相互轉化。例如，在豎直平面內的圓周運動中，物體在上升過程中動能減小、勢能增加，下降過程中動能增加、勢能減小。曲線運動中動能與勢能轉化動能、勢能相互轉化原理闡述能量守恒定律表述能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到其它物體，而能量的總量保持不變。曲線運動中的能量守恒在曲線運動中，雖然動能和勢能可能發生變化，但它們的總和（即機械能）保持不變。這一原理可應用于解決各種曲線運動問題，如拋體運動、圓周運動等。能量守恒定律在曲線運動中應用在曲線運動中，摩擦力可能對物體做功，導致機械能減少。摩擦力做功的大小與路徑有關，與初末位置無關。摩擦力做功特點計算摩擦力做功時，需要確定摩擦力的方向和物體的位移方向，然后應用功的計算公式進行計算。在曲線運動中，由于物體的位移方向不斷變化，因此需要分段計算摩擦力做功。摩擦力做功的計算方法摩擦力做功問題探討例題1解析一道涉及動能和勢能相互轉化的曲線運動問題，展示如何應用能量守恒定律解決問題。例題2解析一道涉及摩擦力做功的曲線運動問題，展示如何計算摩擦力做功并應用能量守恒定律解決問題。答題技巧在解決曲線運動中的能量轉化問題時，首先要明確物體的運動過程和受力情況；其次要熟練掌握動能、勢能和機械能的概念及計算方法；最后要善于應用能量守恒定律和摩擦力做功的特點解決問題。典型例題解析與答題技巧分享05實驗：驗證萬有引力定律實驗目的和原理介紹實驗目的通過測量物體間的引力，驗證萬有引力定律的正確性，并求出萬有引力常量。實驗原理根據萬有引力定律，兩物體間的引力與它們質量的乘積成正比，與它們距離的平方成反比。通過精確測量物體間的引力和距離，可以驗證這一關系并求出萬有引力常量。實驗器材：扭秤、砝碼、光杠桿、平面鏡、米尺、游標卡尺、微小量測量裝置等。實驗器材準備及操作步驟指導操作步驟1.安裝和調整扭秤，使其處于水平狀態并固定好。2.在扭秤的兩端掛上砝碼，調整它們的位置使扭秤平衡。實驗器材準備及操作步驟指導3.將光杠桿放置在扭秤附近，并調整平面鏡的角度，使光線能夠通過平面鏡反射到微小量測量裝置上。5.根據振動周期和扭秤的常數計算出物體間的引力。4.輕輕擾動扭秤的一端，觀察并記錄扭秤的振動周期。6.重復實驗多次，取平均值以減小誤差。實驗器材準備及操作步驟指導數據處理方法和誤差分析技巧采用逐差法處理數據，通過多次測量求平均值來減小誤差。同時，利用已知的物理公式和實驗數據計算出萬有引力常量的值。數據處理方法分析實驗過程中可能產生的誤差來源，如扭秤的靈敏度、光杠桿的精度、測量距離的準確度等。針對這些誤差來源采取相應的措施來減小誤差，如提高測量精度、改進實驗方法等。誤差分析技巧VS可以考慮采用更精確的測量儀器和方法來減小誤差，如使用激光干涉儀來測量距離、使用更高精度的砝碼和扭秤等。同時，可以優化實驗步驟和操作過程，提高實驗的重復性和穩定性。提高精度通過對實驗數據的詳細分析和處理，可以發現并修正可能存在的誤差。此外，可以采用多次測量求平均值、改進數據處理方法等方式來提高實驗結果的精度和可靠性。改進實驗方案拓展思考：改進實驗方案提高精度06復習策略與備考建議系統回顧曲線運動、萬有引力與航天的基本概念、定律和公式，形成完整的知識網絡。知識點梳理針對常考的拋體運動、圓周運動、天體運動等重點難點進行專題突破，強化理解和應用能力。重點難點突破知識點梳理和重點難點突破總結歷年高考中曲線運動、萬有引力與航天的常見題型，如選擇題、計算題、實驗題等。針對不同題型，歸納總結出有效的解題方法和技巧，提高解題效率和準確性。典型題型歸納和解題方法總結解題方法總結典型題型歸納進行大量的模擬試題演練，熟悉考試形式和難度，提高應試能力。注重培養答題規范，如書