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2024年高考物理二轮专题复习精品讲义:第3专题圆
周运动、航天与星体问题
知识网络
考预测
本专题包含两类问题或者说两大题型，无论是星体问题还是其他
圆周运动的问题，往往都要运用牛顿运动定律和功能关系进行求解,
但由于在高考中地位重要，因而单独作为一个专题进行总结、分类
和强化训练.
航天与星体问题是近几年各地高考卷中的必考题型.由于对这个
小模块每年都考，各类题型都有，考得很细，所以历年高考试题往往
与近期天文的新发现或航天的新成就、新事件结合，我们在平时学习
的过程中应多思考这类天文新发现和航天新事件中可能用于命题的
要素.
在高考卷中，关于航天及星体问题的大局部试题的解题思路明确,
即向心力由万有引力提供，设问的难度不大，但也可能出现设问新颖、
综合性强、难度大的试题.如2008年高考全国理综卷n中第25题，
2009年高考全国理综卷11第26题.
要归纳
一、圆周运动
1.描述匀速圆周运动的相关物理量及其关系
(1)物理量：线速度八角速度3、周期T、频率八转速仄向
心加速度a等等.
2
-2nrv4n…
(2)关系：v=——=3r=2兀rf,a=—=9r=—rr=4n/r.
TrT
2.匀速圆周运动的向心力
(1)向心力的来源：向心力是由效果命名的力，它可以由重力、
弹力、摩擦力等力来充当，也可以是由这些力的合力或它们的分力来
提供，即任何力都可能提供向心力，向心力的作用是只改变线速度的
方向，不改变线速度的大小.
..V24/
x
(2)大小：F向=ma=町=m3r=m—rr
=4理2〃(牛顿第二定律)
3.圆周运动的临界问题
分析圆周运动的临界问题时，一般应从与研究对象相联系的物体
(如：绳、杆、轨道等)的力学特征着手.
(1)如图3-1所示，绳系小球在竖直平面内做圆周运动及小球沿
竖直圆轨道的内侧面做圆周运动过最高的临界问题(小球只受重力、
绳或轨道的弹力).
由于小球运动到圆轨迹的最高时，绳或轨道对小球的作用力只
能向下，作用力最小为零，所以小球做完整的圆周运动在最高应有
一最小速度当小球刚好能通过最高时，有：
2
Knin
解得：yfgr.
又由机械能守恒定律有：J/〃r「=:/〃/上：+/喈。必可得2入/|四
所以，小球要能通过最高点，它在最高点时的速度/需要满足的
条是当vy[gr时，绳对球产生拉力，轨道对球产生压
力.
(2)如图3-2所示，轻质杆一端的小球绕杆的另一端做圆周运动
及小球在竖直放置的圆环内做圆周运动过最高点的临界问题.
图3—2
分析小球在最高点的受力情况：小球受重力/〃g、杆或轨道对小
球的力
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