物理必修二第五章知識點歸納

1、2014 2015 學(xué)年度下學(xué)期高一物理組集體備課主備教師：王雪第五章 曲線運動一、教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生在理解曲線運動的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)曲線運動中的兩種特殊運動，拋體運動以及圓周運動，進(jìn)而學(xué)習(xí)向心加速度并在牛頓第二定律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出向心力，結(jié)合生活中的實際問題對曲線運動進(jìn)一步加深理解。二、教學(xué)容1. 曲線運動及速度的方向；2. 合運動、分運動的概念；3. 知道合運動和分運動是同時發(fā)生的，并且互不影響；4. 運動的合成和分解；5. 理解運動的合成和分解遵循平行四邊形定則；6. 知道平拋運動的特點，理解平拋運動是勻變速運動，會用平拋運動的規(guī)律解答有關(guān)問題；7. 知道什么是勻速圓周運動;8. 理解什么是

2、線速度、角速度和周期;9. 理解各參量之間的關(guān)系;10. 能夠用勻速圓周運動的有關(guān)公式分析和解決有關(guān)問題；11. 知道勻速圓周運動是變速運動, 存在加速度。12. 理解勻速圓周運動的加速度指向圓心，所以叫做向心加速度；13. 知道向心加速度和線速度、角速度的關(guān)系；14. 能夠運用向心加速度公式求解有關(guān)問題；15. 理解向心力的概念，知道向心力大小與哪些因素有關(guān). 理解公式的確切含義，并能用來計算；會根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識分析和討論與圓周運動相關(guān)的物理現(xiàn)象；16. 培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、綜合能力和推理能力，明確解決實際問題的思路和方法。三、知識要點§ 5-1 曲線運動&

3、運動的合成與分解一、曲線運動1. 定義：物體運動軌跡是曲線的運動。2 .條件：運動物體所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直線上。3 .特點：方向：某點瞬時速度方向就是通過這一點的曲線的切線方向運動類型：變速運動（速度方向不斷變化）。F合#0, 一定有加速度a。F合方向一定指向曲線凹側(cè)。F合可以分解成水平和豎直的兩個力。4 .運動描述一一蠟塊運動涉及的公式：22tanvyvxV V vy二、運動的合成與分解獨立性、等效性、矢量性。1 .合運動與分運動的關(guān)系：等時性2 .互成角度的兩個分運動的合運動的判斷：兩個勻速直線運動的合運動仍然是勻速直線運動。速度方向不在同一直線上的兩個分運動，一個是勻速

4、直線運動，一個是勻變速直線運動，其合運動是勻變速曲線運動， a合為分運動的加速度。兩初速度為0的勻加速直線運動的合運動仍然是勻加速直線運動。兩個初速度不為0的勻加速直線運動的合運動可能是直線運動也可能是曲線運動。當(dāng)兩個分運動的初速度的和速度方向與這兩個分運動的和加速度在同一直線上時，合運動是勻變速直線運動，否則即為曲線運動。三、有關(guān)“曲線運動”的兩大題型（一）小船過河問題模型一：過河時間t最短：模型二：直接位移x最短：模型三：間接位移x最短:,ddt m in， x v 船sinv船 v水當(dāng)v水<v船時，Xmin=d,dv船當(dāng)v 1K>v船時,'cosdt v 船 sinL

5、， v船v水 d xmincos ?sincos。/、Lsmin（v水-v船 cos ）-§ 5-2平拋運動&類平拋運動一、拋體運動1 .定義：以一定的速度將物體拋出，在空氣阻力可以忽略的情況下，物體只受重 力的作用，它的運動即為拋體運動。2 .條件：物體具有初速度；運動過程中只受 G二、平拋運動1 .定義：如果物體運動的初速度是沿水平方向的，這個運動就叫做平拋運動。2 .條件：物體具有水平方向的加速度；運動過程中只受G3 .處理方法：平拋運動可以看作兩個分運動的合運動：一個是水平方向的勻速直 線運動，一個是豎直方向的自由落體運動。4 .規(guī)律：I(1)位移：X v°

6、t,ygt2,s I%)2 &gf)2,tan 父.22A(2)速度：Vx Vo , vy gt, v Jv； (gt)2 , tan Vo(3)推論：從拋出點開始，任意時刻速度偏向角0的正切值等于位移偏向角。的正切值的兩倍。證明如下： tan-, tan 2 -.tan 0 =tan a =2tan()。VoV0t2Vo從拋出點開始，任意時刻速度的反向延長線對應(yīng)的水平位移的交點為此水平位移的中點，即tan2y.如果物體落在斜面上，則位移偏向角與斜面傾斜角相等。X5.應(yīng)用結(jié)論一一影響做平拋運動的物體的飛行時間、射程及落地速度的因素a、飛行時間：t ,卷，t與物體下落高度h有關(guān)，與初速度

7、V0無關(guān)。Fb、水平射程：X Vot Vo隹,由V0和h共同決定。gc、落地速度：V Jv02 vy2 Jv02 2gh , V由V0和Vy共同決定。§ 5-3 圓周運動&向心力&生活中常見圓周運動一、勻速圓周運動1 .定義：物體的運動軌跡是圓的運動叫做圓周運動，物體運動的線速度大小不變 的圓周運動即為勻速圓周運動。2 .特點：軌跡是圓；線速度、加速度均大小不變，方向不斷改變，故屬于加 速度改變的變速曲線運動，勻速圓周運動的角速度恒定；勻速圓周運動發(fā)生條 件是質(zhì)點受到大小不變、方向始終與速度方向垂直的合外力；勻速圓周運動的 運動狀態(tài)周而復(fù)始地出現(xiàn)，勻速圓周運動具有周期

8、性。3 .描述圓周運動的物理量：(1)線速度V是描述質(zhì)點沿圓周運動快慢的物理量， 是矢量；其方向沿軌跡切線， 國際單位制中單位符號是 m/s,勻速圓周運動中，V的大小不變，方向卻一直在變；(2)角速度是描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動快慢的物理量，是矢量；國際單位符號是rad/s；(3)周期T是質(zhì)點沿圓周運動一周所用時間，在國際單位制中單位符號是s；(4)頻率f是質(zhì)點在單位時間完成一個完整圓周運動的次數(shù)，在國際單位制中單位符號是Hz;r/s ,以及 r/min .(5)轉(zhuǎn)速n是質(zhì)點在單位時間轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，單位符號為4 .各運動參量之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系:_2 _ _變形 v2_2 _v RR2 nR2 n,TR.TR

9、 Tv5 .三種常見的轉(zhuǎn)動裝置及其特點：模型二:皮帶傳動模型一：共軸傳動模型三：齒輪傳動BA二、向心加速度1 .定義：任何做勻速圓周運動的物體的加速度都指向圓心，這個加速度叫向心加 速度。注：并不是任何情況下，向心加速度的方向都是指向圓心。當(dāng)物體做變速圓周運 動時，向心加速度的一個分加速度指向圓心。2 .方向：在勻速圓周運動中，始終指向圓心，始終與線速度的方向垂直。向心加 速度只改變線速度的方向而非大小。3 .意義：描述圓周運動速度方向方向改變快慢的物理量。24 .公式：anr2r2r (2 n)2r.5 .兩個函數(shù)圖像:二、向心力1 .定義：做圓周運動的物體所受到的沿著半徑指向圓心的合力，叫

10、做向心力。2 .方向：總是指向圓心。2O23 .公式： Fn m m 2r mv m - r m(2 n)2r. n rT4 .幾個注意點：向心力的方向總是指向圓心，它的方向時刻在變化，雖然它的 大小不變，但是向心力也是變力。在受力分析時，只分析性質(zhì)力，而不分析效 果力，因此在受力分析是，不要加上向心力。描述做勻速圓周運動的物體時, 不能說該物體受向心力，而是說該物體受到什么力，這幾個力的合力充當(dāng)或提供 向心力。四、變速圓周運動的處理方法1.特點：線速度、向心力、向心加速度的大小和方向均變化2.動力學(xué)方程：合外力沿法線方向的分力提供向心力：f2 v m rm 2r。合外力沿切線方向的分力產(chǎn)生切

11、線加速度：Ft=eo aT。3.離心運動:(1)當(dāng)物體實際受到的沿半徑方向的合力滿足 F供=F需=mrL» 2r時，物體做圓周運動;當(dāng)F »<F需=mw 2r時，物體做離心運動。(2)離心運動并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運動，而是慣性的表現(xiàn)，是<F需的結(jié)果；離心運動也不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運動。五、圓周運動的典型類型9受力特點圖示最高點的運動情況用細(xì)繩 拴一小 球在豎 直平面 轉(zhuǎn)動繩對球只 啟拉力若 F=0,則 mg=, v=，gRR若f?0,則v>jgR小球固 定在輕 桿的一 端在豎 直平面 轉(zhuǎn)動桿對球可 以是拉力 也可以是 支持力2GH 一 一

12、 r，mvr右 F=0,則 mg= -R, v=gR2若F向下，則m什F=mR，v>/gR2右F向上，則mg- F 或mg- FR=0,則 0<v<VgR小球在 豎直細(xì) 管轉(zhuǎn)動管對球的 彈力Fn可 以向上也 可以向下依據(jù)mg= 口判斷，右v = vo, Fn= 0；R若 V<Vo, Fn向上；若 V>V0, Fn向下球殼外 的小球在最局點 時彈力Fn 的方向向 上如果剛好能通過球殼的最高點 A, 貝U Va= 0, Fn= mg如果到達(dá)某點后離開球殼卸，該點 處小球受到殼面的彈力Fn= 0,之后 改做斜拋運動，若在最高點離開則為 平拋運動六、有關(guān)生活中常見圓周運動

13、的涉及的幾大題型分析（一）解題步驟：明確研究對象；定圓心找半徑；對研究對象進(jìn)行受力分析；對外力進(jìn)行正交分解；列方程：將與和物體在同一圓周運動平面上的力或其分力代數(shù)運算后,另得數(shù)等于向心力；解方程并對結(jié)果進(jìn)行必要的討論。(二)典型模型：I、圓周運動中的動力學(xué)問題模型一：火車轉(zhuǎn)彎問題:談一談：圓周運動問題屬于一般的動力學(xué)問題，無非是由物體的受力情況確定物 體的運動情況，或者由物體的運動情況求解物體的受力情況。解題思路就是，以 加速度為紐帶，運用那個牛頓第二定律和運動學(xué)公式列方程，求解并討論。八一h ga、涉及公式：層 mgtan mgsin mg1F合mv2，由得：vo JRLR0 L Lb、分析

14、：設(shè)轉(zhuǎn)彎時火車的行駛速度為v,則: (1)若v>v°,外軌道對火車輪緣有擠壓作用； (2)若v<v。，內(nèi)軌道對火車輪緣有擠壓作用。模型二：汽車過拱橋問題：22a、涉及公式： mg FN mv,所以當(dāng) FN mg m mg,RR此時汽車處于失重狀態(tài)，而且 v越大越明顯，因此汽車過拱橋時不 宜告訴行駛。2b、分析：當(dāng) Fn mg m- v dgR : R(1)v v'gR ,汽車對橋面的壓力為0,汽車出于完全失重狀態(tài)；(2) 0 v qgR ,汽車對橋面的壓力為。Fn mg。(3) v JgR ,汽車將脫離橋面，出現(xiàn)飛車現(xiàn)象。2c、注意：同樣，當(dāng)汽車過凹形橋底端時滿足

15、 Fn mg m工，汽車對R橋面的壓力將大于汽車重力，汽車處于超重狀態(tài)，若車速過大，容 易出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，即也不宜高速行駛。II、圓周運動的臨界問題A.常見豎直平面圓周運動的最高點的臨界問題談一談：豎直平面的圓周運動是典型的變速圓周運動。對于物體在豎直平面做變 速圓周運動的問題，中學(xué)物理只研究問題通過最高點和最低點的情況，并且經(jīng)常 出現(xiàn)有關(guān)最高點的臨界問題。模型三：輕繩約束、單軌約束條件下，小球過圓周最高點:(注意：繩對小球只能產(chǎn)生沿繩收縮方向的拉力 .)(1)臨界條件：小球到達(dá)最高點時，繩子的拉力或單軌的彈力剛好等于0,小球的重力提供向心力。即：2V臨界-mg m v臨界 “gR。R(2)小球

16、能過最高點的條件：v原當(dāng)v 痂時，繩 對球產(chǎn)生向下的拉力或軌道對球產(chǎn)生向下的壓力。(3)小球不能過最高點的條件：v VgR (實際上球還 沒到最高點時就脫離了軌道)。模型四：輕桿約束、雙軌約束條件下，小球過圓周最高點:(1)臨界條件：由于輕桿和雙軌的支撐作用，小球恰能到達(dá)最高點的臨街速度 v臨界0.(2)如圖甲所示的小球過最高點時，輕桿對小球的彈力情況：當(dāng)v=0時，輕桿對小球有豎直向上的支持力 Fn,其大小等于小 球的重力，即FN=mg當(dāng)0 v %：赤時，輕桿對小球的支持力的方向豎直向上，大小隨小球速度的增大而減小，其取值范圍是 0 Fn當(dāng)v"時，F(xiàn)n=0;當(dāng)v TgR時，輕桿對小球

17、有指向圓心的拉力，其大小隨速度的增大而增大。(3)如圖乙所示的小球過最高點時，光滑雙軌對小球的彈力情況：當(dāng)v=0時，軌道的內(nèi)壁下側(cè)對小球有豎直向上的支持力 Fn,其大小等于小球的重力，即FN=mg當(dāng)0 v *，gR時，軌道的內(nèi)壁下側(cè)對小球仍有豎直向上的支持力Fn,大小隨小球速度的增大而減小，其取值范圍是0 Fn mg ;當(dāng) v jgR 時，F(xiàn)n=0;當(dāng)v而R時，軌道的內(nèi)壁上側(cè)對小球有豎直向下指向圓心的彈力，其大小隨速度的增大而 增大。模型五：小物體在豎直半圓面的外軌道做圓周運動：兩種情況：(1)若使物體能從最高點沿軌道外側(cè)下滑，物體在最高點的速度 v的限制條件是v gR.(2)若v vgR,物體將從最高電起，脫離圓軌道做平拋運動。B.物體在水平面做圓周運動的臨界問題談一談：在水平面做圓周運動的物體，當(dāng)角速度3變化時，物體/ 有遠(yuǎn)離或向著圓心運動(半徑變化)的趨勢。這時要根據(jù)物體的：受力情況判斷物體所受的某個力是否存在以及這個力存在時方向如何(特別是一些接觸力，如靜摩擦力、繩的拉力等)。模型六：轉(zhuǎn)盤問題處理方法：先對A進(jìn)行受力分析，如圖所示，注意在分析