物理必修二第五章知識(shí)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)一、教學(xué)目標(biāo)使學(xué)生在理解曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)曲線運(yùn)動(dòng)中的兩種特殊運(yùn)動(dòng)，拋體運(yùn)動(dòng)以及圓周運(yùn)動(dòng)，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(shí)際問(wèn)題對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步加深理解。二、教學(xué)容1. 曲線運(yùn)動(dòng)及速度的方向；2. 合運(yùn)動(dòng)、分運(yùn)動(dòng)的概念；3. 知道合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是同時(shí)發(fā)生的，并且互不影響；4. 運(yùn)動(dòng)的合成和分解；5. 理解運(yùn)動(dòng)的合成和分解遵循平行四邊形定則；6. 知道平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，理解平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，會(huì)用平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解答有關(guān)問(wèn)題；7. 知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng);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(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決有關(guān)問(wèn)題；11. 知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng), 存在加速度。12. 理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)用向心加速度公式求解有關(guān)問(wèn)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(lái)計(jì)算；會(huì)根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識(shí)分析和討論與圓周運(yùn)動(dòng)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(shí)際問(wèn)題的思路和方法。三、知識(shí)要點(diǎn)§ 5-1 曲線運(yùn)動(dòng)&

3、運(yùn)動(dòng)的合成與分解一、曲線運(yùn)動(dòng)1. 定義：物體運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)。2 .條件：運(yùn)動(dòng)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(diǎn)：方向：某點(diǎn)瞬時(shí)速度方向就是通過(guò)這一點(diǎn)的曲線的切線方向運(yùn)動(dòng)類型：變速運(yùn)動(dòng)（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(gè)力。4 .運(yùn)動(dòng)描述一一蠟塊運(yùn)動(dòng)涉及的公式：22tanvyvxV V vy二、運(yùn)動(dòng)的合成與分解獨(dú)立性、等效性、矢量性。1 .合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：等時(shí)性2 .互成角度的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)的判斷：兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍然是勻速直線運(yùn)動(dòng)。速度方向不在同一直線上的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是勻速

4、直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，其合運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)， a合為分運(yùn)動(dòng)的加速度。兩初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍然是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)初速度不為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)可能是直線運(yùn)動(dòng)也可能是曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的初速度的和速度方向與這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的和加速度在同一直線上時(shí)，合運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，否則即為曲線運(yùn)動(dòng)。三、有關(guān)“曲線運(yùn)動(dòng)”的兩大題型（一）小船過(guò)河問(wèn)題模型一：過(guò)河時(shí)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(shí)，Xmin=d,dv船當(dāng)v 1K>v船時(shí),'cosdt v 船 sinL

5、， v船v水 d xmincos ?sincos。/、Lsmin（v水-v船 cos ）-§ 5-2平拋運(yùn)動(dòng)&類平拋運(yùn)動(dòng)一、拋體運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)即為拋體運(yùn)動(dòng)。2 .條件：物體具有初速度；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受 G二、平拋運(yùn)動(dòng)1 .定義：如果物體運(yùn)動(dòng)的初速度是沿水平方向的，這個(gè)運(yùn)動(dòng)就叫做平拋運(yùn)動(dòng)。2 .條件：物體具有水平方向的加速度；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只受G3 .處理方法：平拋運(yùn)動(dòng)可以看作兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)：一個(gè)是水平方向的勻速直 線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)開(kāi)始，任意時(shí)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(diǎn)開(kāi)始，任意時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線對(duì)應(yīng)的水平位移的交點(diǎn)為此水平位移的中點(diǎn)，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(yùn)動(dòng)的物體的飛行時(shí)間、射程及落地速度的因素a、飛行時(shí)間：t ,卷，t與物體下落高度h有關(guān)，與初速度

7、V0無(wú)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(yùn)動(dòng)&向心力&生活中常見(jiàn)圓周運(yùn)動(dòng)一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)1 .定義：物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓的運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng)，物體運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變 的圓周運(yùn)動(dòng)即為勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2 .特點(diǎn)：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(yùn)動(dòng)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度恒定；勻速圓周運(yùn)動(dòng)發(fā)生條 件是質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)周而復(fù)始地出現(xiàn)，勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期

8、性。3 .描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量：(1)線速度V是描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量， 是矢量；其方向沿軌跡切線， 國(guó)際單位制中單位符號(hào)是 m/s,勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，V的大小不變，方向卻一直在變；(2)角速度是描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量，是矢量；國(guó)際單位符號(hào)是rad/s；(3)周期T是質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)一周所用時(shí)間，在國(guó)際單位制中單位符號(hào)是s；(4)頻率f是質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間完成一個(gè)完整圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù)，在國(guó)際單位制中單位符號(hào)是Hz;r/s ,以及 r/min .(5)轉(zhuǎn)速n是質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)，單位符號(hào)為4 .各運(yùn)動(dòng)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(jiàn)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置及其特點(diǎn)：模型二:皮帶傳動(dòng)模型一：共軸傳動(dòng)模型三：齒輪傳動(dòng)BA二、向心加速度1 .定義：任何做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度都指向圓心，這個(gè)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(yùn) 動(dòng)時(shí)，向心加速度的一個(gè)分加速度指向圓心。2 .方向：在勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度方向方向改變快慢的物理量。24 .公式：anr2r2r (2 n)2r.5 .兩個(gè)函數(shù)圖像:二、向心力1 .定義：做圓周運(yùn)動(dòng)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(gè)注意點(diǎn)：向心力的方向總是指向圓心，它的方向時(shí)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(shí)，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(yùn)動(dòng)的物體時(shí), 不能說(shuō)該物體受向心力，而是說(shuō)該物體受到什么力，這幾個(gè)力的合力充當(dāng)或提供 向心力。四、變速圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法1.特點(diǎn)：線速度、向心力、向心加速度的大小和方向均變化2.動(dòng)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(yùn)動(dòng):(1)當(dāng)物體實(shí)際受到的沿半徑方向的合力滿足 F供=F需=mrL» 2r時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng);當(dāng)F »<F需=mw 2r時(shí)，物體做離心運(yùn)動(dòng)。(2)離心運(yùn)動(dòng)并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，而是慣性的表現(xiàn)，是<F需的結(jié)果；離心運(yùn)動(dòng)也不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。五、圓周運(yùn)動(dòng)的典型類型9受力特點(diǎn)圖示最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況用細(xì)繩 拴一小 球在豎 直平面 轉(zhuǎn)動(dòng)繩對(duì)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(dòng)桿對(duì)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(dòng)管對(duì)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(diǎn) 時(shí)彈力Fn 的方向向 上如果剛好能通過(guò)球殼的最高點(diǎn) A, 貝U Va= 0, Fn= mg如果到達(dá)某點(diǎn)后離開(kāi)球殼卸，該點(diǎn) 處小球受到殼面的彈力Fn= 0,之后 改做斜拋運(yùn)動(dòng)，若在最高點(diǎn)離開(kāi)則為 平拋運(yùn)動(dòng)六、有關(guān)生活中常見(jiàn)圓周運(yùn)動(dòng)

13、的涉及的幾大題型分析（一）解題步驟：明確研究對(duì)象；定圓心找半徑；對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析；對(duì)外力進(jìn)行正交分解；列方程：將與和物體在同一圓周運(yùn)動(dòng)平面上的力或其分力代數(shù)運(yùn)算后,另得數(shù)等于向心力；解方程并對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。(二)典型模型：I、圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題模型一：火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題:談一談：圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題屬于一般的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，無(wú)非是由物體的受力情況確定物 體的運(yùn)動(dòng)情況，或者由物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)用那個(gè)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)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(shí)火車的行駛速度為v,則: (1)若v>v°,外軌道對(duì)火車輪緣有擠壓作用； (2)若v<v。，內(nèi)軌道對(duì)火車輪緣有擠壓作用。模型二：汽車過(guò)拱橋問(wèn)題：22a、涉及公式： mg FN mv,所以當(dāng) FN mg m mg,RR此時(shí)汽車處于失重狀態(tài)，而且 v越大越明顯，因此汽車過(guò)拱橋時(shí)不 宜告訴行駛。2b、分析：當(dāng) Fn mg m- v dgR : R(1)v v'gR ,汽車對(duì)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(duì)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(guò)凹形橋底端時(shí)滿足

15、 Fn mg m工，汽車對(duì)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(guò)大，容 易出現(xiàn)爆胎現(xiàn)象，即也不宜高速行駛。II、圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題A.常見(jiàn)豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)的臨界問(wèn)題談一談：豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)于物體在豎直平面做變 速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，中學(xué)物理只研究問(wèn)題通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并且經(jīng)常 出現(xiàn)有關(guān)最高點(diǎn)的臨界問(wèn)題。模型三：輕繩約束、單軌約束條件下，小球過(guò)圓周最高點(diǎn):(注意：繩對(duì)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(diǎn)時(shí)，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(guò)最高點(diǎn)的條件：v原當(dāng)v 痂時(shí)，繩 對(duì)球產(chǎn)生向下的拉力或軌道對(duì)球產(chǎn)生向下的壓力。(3)小球不能過(guò)最高點(diǎn)的條件：v VgR (實(shí)際上球還 沒(méi)到最高點(diǎn)時(shí)就脫離了軌道)。模型四：輕桿約束、雙軌約束條件下，小球過(guò)圓周最高點(diǎn):(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(diǎn)的臨街速度 v臨界0.(2)如圖甲所示的小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對(duì)小球的彈力情況：當(dāng)v=0時(shí)，輕桿對(duì)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(shí)，輕桿對(duì)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(shí)，F(xiàn)n=0;當(dāng)v TgR時(shí)，輕桿對(duì)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(guò)最高點(diǎn)時(shí)，光滑雙軌對(duì)小球的彈力情況：當(dāng)v=0時(shí)，軌道的內(nèi)壁下側(cè)對(duì)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(shí)，軌道的內(nèi)壁下側(cè)對(duì)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(shí)，F(xiàn)n=0;當(dāng)v而R時(shí)，軌道的內(nèi)壁上側(cè)對(duì)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(yùn)動(dòng)：兩種情況：(1)若使物體能從最高點(diǎn)沿軌道外側(cè)下滑，物體在最高點(diǎn)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(yùn)動(dòng)。B.物體在水平面做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題談一談：在水平面做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)角速度3變化時(shí)，物體/ 有遠(yuǎn)離或向著圓心運(yùn)動(dòng)(半徑變化)的趨勢(shì)。這時(shí)要根據(jù)物體的：受力情況判斷物體所受的某個(gè)力是否存在以及這個(gè)力存在時(shí)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(wèn)題處理方法：先對(duì)A進(jìn)行受力分析，如圖所示，注意在分析