2022新人教版(2019)《高中物理》必修第二册第五章 抛体运动、第六章 圆周运动、第七章 万有引力与宇宙航行 知识点总结.docx
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1、抛体运动知识点一:曲线运动一、曲线运动的速度方向1.质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.2.曲线运动是变速运动.(1)速度是矢量,既有大小,又有方向.(2)在曲线运动中,速度的方向是变化的,所以曲线运动是变速运动.二、物体做曲线运动的条件1.物体如果不受力,将静止或做匀速直线运动.2.物体做曲线运动时,由于速度方向时刻改变,物体的加速度一定不为0;物体所受的合力一定不为0.3.物体做曲线运动的条件:(1)动力学角度:物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.(2)运动学角度:物体的加速度方向与速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.技巧点拨一、曲线运动的
2、速度方向1.曲线运动中,质点在某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向.2.曲线运动中,质点的速度方向时刻改变,所以曲线运动一定是变速运动,加速度一定不为零.二、物体做曲线运动的条件1.物体做曲线运动的条件(1)动力学条件:合力方向与物体的速度方向不在同一直线上.(2)运动学条件:加速度方向与物体的速度方向不在同一直线上.说明:物体做曲线运动时,所受合力可能变化,也可能不发生变化.2.物体运动性质的判断(1)直线或曲线的判断看合力方向(或加速度的方向)和速度方向是否在同一直线上.(2)匀变速或非匀变速的判断合力为恒力,物体做匀变速运动;合力为变力,物体做非匀变速运动.(3)变速运动的几种类型
3、轨迹特点加速度与速度方向的关系加速度特点运动性质直线共线加速度不变匀变速直线运动加速度变化非匀变速直线运动曲线不共线加速度不变匀变速曲线运动加速度变化非匀变速曲线运动三、曲线运动中合力方向、速度方向与轨迹的关系由于曲线运动的速度方向时刻改变,合力不为零.合力垂直于速度方向的分力改变速度的方向,所以合力总指向运动轨迹的凹侧,即曲线运动的轨迹总向合力所指的一侧弯曲.知识点二:运动的合成与分解一、一个平面运动的实例观察蜡块的运动1.建立坐标系研究蜡块在平面内的运动,可以选择建立平面直角坐标系.如图1所示,以蜡块开始匀速运动的位置为原点O,以水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的方向,建立平
4、面直角坐标系.图12.蜡块运动的位置:玻璃管向右匀速平移的速度设为vx,蜡块沿玻璃管匀速上升的速度设为vy,在某时刻t,蜡块的位置P的坐标:xvxt,yvyt.3.蜡块运动的轨迹:将x、y消去t,得到yx,可见蜡块的运动轨迹是一条过原点的直线.4.蜡块运动的速度:大小v,方向满足tan .二、运动的合成与分解1.合运动与分运动如果物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就是合运动,同时参与的几个运动就是分运动.2.运动的合成与分解:已知分运动求合运动的过程,叫作运动的合成;已知合运动求分运动的过程,叫作运动的分解.3.运动的合成与分解遵循矢量运算法则.技巧点拨一、运动的合成与分解1.合运
5、动与分运动(1)如果物体同时参与了几个运动,那么物体实际发生的运动就是合运动,参与的几个运动就是分运动.(2)物体实际运动的位移、速度、加速度是它的合位移、合速度、合加速度,而分运动的位移、速度、加速度就是它的分位移、分速度、分加速度.2.合运动与分运动的四个特性等时性各分运动与合运动同时发生和结束,时间相同等效性各分运动的共同效果与合运动的效果相同同体性各分运动与合运动是同一物体的运动独立性各分运动之间互不相干,彼此独立,互不影响3.运动的合成与分解(1)运动的合成与分解是指位移、速度、加速度的合成与分解.其合成、分解遵循平行四边形定则.(2)对速度v进行分解时,不能随意分解,应按物体的实际
6、运动效果进行分解.二、合运动的性质与运动轨迹1.分析两个互成角度的直线运动的合运动的性质时,应先求出合运动的合初速度v和合加速度a,然后进行判断.(1)是否为匀变速的判断:加速度或合力(2)曲、直判断:加速度或合力与速度方向2.两个互成角度的直线运动的合运动轨迹的判断:轨迹在合初速度v0与合加速度a之间,且向加速度一侧弯曲实验:探究平抛运动的特点知识点:实验:探究平抛运动的特点一、抛体运动和平抛运动1.抛体运动:以一定的速度将物体抛出,在空气阻力可以忽略的情况下,物体只受重力作用的运动.2.平抛运动:初速度沿水平方向的抛体运动.3.平抛运动的特点:(1)初速度沿水平方向;(2)只受重力作用.二
7、、实验:探究平抛运动的特点(一)实验思路:(1)基本思路:根据运动的分解,把平抛运动分解为不同方向上两个相对简单的直线运动,分别研究物体在这两个方向的运动特点.(2)平抛运动的分解:可以尝试将平抛运动分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动.(二)进行实验:方案一:频闪照相(或录制视频)的方法(1)通过频闪照相(或视频录制),获得小球做平抛运动时的频闪照片(如图所示);(2)以抛出点为原点,建立直角坐标系;(3)通过频闪照片描出物体经过相等时间间隔所到达的位置;(4)测量出经过T,2T,3T,时间内小球做平抛运动的水平位移和竖直位移,并填入表格;(5)分析数据得出小球水平分运动和竖直分运动的特
8、点.抛出时间T2T3T4T5T水平位移竖直位移结论水平分运动特点竖直分运动特点方案二:分别研究水平和竖直方向分运动规律步骤1:探究平抛运动竖直分运动的特点(1)如图所示,用小锤击打弹性金属片后,A球做_运动;同时B球被释放,做_运动.观察两球的运动轨迹,听它们落地的声音.(2)改变小球距地面的高度和小锤击打的力度,即改变A球的初速度,发现两球_,说明平抛运动在竖直方向的分运动为_.步骤2:探究平抛运动水平分运动的特点1.装置和实验(1)如图所示,安装实验装置,使斜槽M末端水平,使固定的背板竖直,并将一张白纸和复写纸固定在背板上,N为水平装置的可上下调节的向背板倾斜的挡板.(2)让钢球从斜槽上某
9、一高度滚下,从末端飞出后做平抛运动,使小球的轨迹与背板平行.钢球落到倾斜的挡板N上,挤压复写纸,在白纸上留下印迹.(3)上下调节挡板N,进行多次实验,每次使钢球从斜槽上同一(选填“同一”或“不同”)位置由静止滚下,在白纸上记录钢球所经过的多个位置.(4)以斜槽水平末端端口处小球球心在木板上的投影点为坐标原点O,过O点画出竖直的y轴和水平的x轴.(5)取下坐标纸,用平滑的曲线把这些印迹连接起来,得到钢球做平抛运动的轨迹.(6)根据钢球在竖直方向是自由落体运动的特点,在轨迹上取竖直位移为y、4y、9y的点,即各点之间的时间间隔相等,测量这些点之间的水平位移,确定水平方向分运动特点.(7)结论:平抛
10、运动在相等时间内水平方向位移相等,平抛运动水平方向为匀速直线运动.2.注意事项:(1)实验中必须调整斜槽末端的切线水平(将小球放在斜槽末端水平部分,若小球静止,则斜槽末端水平).(2)背板必须处于竖直面内,固定时要用铅垂线检查坐标纸竖线是否竖直.(3)小球每次必须从斜槽上同一位置由静止释放.(4)坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时钢球球心在木板上的投影点.(5)小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球做平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜.抛体运动的规律知识点:抛体运动的规律一、平抛运动的速度以速度v0沿水平方向抛出一物体,以抛出点为原点,建立如图所示的平面直角坐标系.(1)水
11、平方向:不受力,加速度是0,水平方向为匀速直线运动,vxv0.(2)竖直方向:只受重力,由牛顿第二定律得到:mgma.所以ag;竖直方向的初速度为0,所以竖直方向为自由落体运动,vygt.(3)合速度大小:v;方向:tan (是v与水平方向的夹角).二、平抛运动的位移与轨迹1.水平位移:xv0t2.竖直位移:ygt23.轨迹方程:由两式消去时间t,可得平抛运动的轨迹方程为yx2,由此可知平抛运动的轨迹是一条抛物线.三、一般的抛体运动物体被抛出时的速度v0沿斜上方或斜下方时,物体做斜抛运动(设v0与水平方向夹角为).(1)水平方向:物体做匀速直线运动,初速度v0xv0cos .(2)竖直方向:物
12、体做竖直上抛或竖直下抛运动,初速度vy0v0sin .如图所示.技巧点拨一、对平抛运动的理解1.平抛运动的特点(1)做平抛运动的物体水平方向不受力,做匀速直线运动;竖直方向只受重力,做自由落体运动;其合运动为匀变速曲线运动,其轨迹为抛物线.(2)平抛运动的速度方向沿轨迹的切线方向,速度大小、方向不断变化.2.平抛运动的速度变化如图所示,由vgt知,任意两个相等的时间间隔内速度的变化量相同,方向竖直向下.二、平抛运动规律的应用1.平抛运动的研究方法(1)把平抛运动分解为水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的自由落体运动.(2)分别运用两个分运动的运动规律去求分速度、分位移等,再合成得到平抛运动的
13、速度、位移等.2.平抛运动的规律(1)平抛运动的时间:t,只由高度决定,与初速度无关.(2)水平位移(射程):xv0tv0,由初速度和高度共同决定.(3)落地速度:v,与水平方向的夹角为,tan ,落地速度由初速度和高度共同决定.3.平抛运动的推论(1)做平抛运动的物体在某时刻,其速度方向与水平方向的夹角为,位移方向与水平方向的夹角为,则有tan 2tan .证明:如图所示,tan tan 所以tan 2tan .(2)做平抛运动的物体在任意时刻的速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点.证明:xAv0t,yAgt2,vygt,又tan ,解得xAB.三、 平抛运动的临界问题分析平抛运动中的
14、临界问题时一般运用极限分析的方法,即把要求的物理量设定为极大或极小,让临界问题突显出来,找出满足临界状态的条件四、斜抛运动1.斜抛运动的规律(1)斜抛运动的性质:斜抛运动是加速度恒为重力加速度g的匀变速曲线运动,轨迹是抛物线.(2)斜抛运动的基本规律(以斜上抛为例说明,如图所示)水平方向:v0xv0cos ,F合x0.竖直方向:v0yv0sin ,F合ymg.(3)斜上抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动的合运动.速度公式:vxv0xv0cos vyv0ygtv0sin gt位移公式:xv0cos tyv0sin tgt22.斜抛运动的对称性(1)时间对称:相对于轨迹最
15、高点,两侧对称的上升时间等于下降时间.(2)速度对称:相对于轨迹最高点,两侧对称的两点速度大小相等.(3)轨迹对称:斜抛运动的轨迹相对于过最高点的竖直线对称.圆周运动知识点:圆周运动一、线速度1.定义:物体做圆周运动,在一段很短的时间t内,通过的弧长为s.则s与t的比值叫作线速度,公式:v.2.意义:描述做圆周运动的物体运动的快慢.3.方向:为物体做圆周运动时该点的切线方向.4.匀速圆周运动(1)定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫作匀速圆周运动.(2)性质:线速度的方向是时刻变化的,所以是一种变速运动,这里的“匀速”是指速率不变.二、角速度1.定义:连接物体与圆心的半
16、径转过的角度与转过这一角度所用时间的比值,公式:.2.意义:描述物体绕圆心转动的快慢.3.单位:弧度每秒,符号是rad/s或rads1.4.匀速圆周运动是角速度不变的运动.三、周期1.周期T:做匀速圆周运动的物体,运动一周所用的时间,单位:秒(s).2.转速n:物体转动的圈数与所用时间之比.单位:转每秒(r/s)或转每分(r/min).3.周期和转速的关系:T(n的单位为r/s时).四、线速度与角速度的关系1.在圆周运动中,线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积.2.公式:vr.技巧点拨一、线速度和匀速圆周运动1.对线速度的理解(1)线速度是物体做圆周运动的瞬时速度,线速度越大,物体运动得越快
17、.(2)线速度是矢量,它既有大小,又有方向,线速度的方向在圆周各点的切线方向上.(3)线速度的定义式:v,s代表在时间t内通过的弧长.2.对匀速圆周运动的理解(1)由于匀速圆周运动是曲线运动,其速度方向沿着圆周上各点的切线方向,所以速度的方向时刻在变化.(2)匀速的含义:速度的大小不变,即速率不变.(3)运动性质:匀速圆周运动是一种变速运动,其所受合外力不为零.二、角速度、周期和转速1.对角速度的理解(1)角速度描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢,角速度越大,物体转动得越快.(2)角速度的定义式:,代表在时间t内物体与圆心的连线转过的角度.(3)在匀速圆周运动中,角速度不变.2.对周期和频率
18、(转速)的理解(1)匀速圆周运动具有周期性,每经过一个周期,线速度大小和方向与初始时刻完全相同.(2)当单位时间取1 s时,fn.频率和转速对匀速圆周运动来说在数值上是相等的,但频率具有更广泛的意义,两者的单位也不相同.3.周期、频率和转速间的关系:T.三、描述匀速圆周运动各物理量之间的关系1.描述匀速圆周运动各物理量之间的关系(1)v2nr(2)2n(3)vr2.各物理量之间关系的理解(1)角速度、周期、转速之间关系的理解:物体做匀速圆周运动时,由2n知,角速度、周期、转速三个物理量,只要其中一个物理量确定了,其余两个物理量也确定了.(2)线速度与角速度之间关系的理解:由线速度大小vr知,r
19、一定时,v;v一定时,;一定时,vr.四、同轴转动和皮带传动问题同轴转动皮带传动齿轮传动装置A、B两点在同轴的一个圆盘上两个轮子用皮带连接(皮带不打滑),A、B两点分别是两个轮子边缘上的点两个齿轮啮合,A、B两点分别是两个齿轮边缘上的点特点角速度、周期相同线速度大小相等线速度大小相等规律线速度大小与半径成正比:角速度与半径成反比:角速度与半径成反比:向心加速度知识点:向心加速度一、匀速圆周运动的加速度方向1.定义:物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心,这个加速度叫作向心加速度.2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.二、匀速圆
20、周运动的加速度大小1.向心加速度公式an或an2r.2.向心加速度的公式既适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动.技巧点拨一、向心加速度及其方向对向心加速度及其方向的理解1.向心加速度的方向:总指向圆心,方向时刻改变.2.向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小.3.圆周运动的性质:不论向心加速度an的大小是否变化,其方向时刻改变,所以圆周运动的加速度时刻发生变化,圆周运动是变加速曲线运动.4.变速圆周运动的加速度并不指向圆心,该加速度有两个分量:一是向心加速度,二是切向加速度.向心加速度描述速度方向变化的快慢,切向加速度描述速度
21、大小变化的快慢,所以变速圆周运动中,向心加速度的方向也总是指向圆心.二、向心加速度的大小1.向心加速度公式(1)基本公式:an;an2r.(2)拓展公式:anr;an42n2r42f2r;anv.2.向心加速度公式的适用范围向心加速度公式不仅适用于匀速圆周运动,也适用于非匀速圆周运动,v即为那一位置的线速度,且无论物体做的是匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,其向心加速度的方向都指向圆心.3.向心加速度与半径的关系(如图所示)向心加速度公式的应用技巧向心加速度的每一个公式都涉及三个物理量的变化关系,必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系.(1)先确定各点是线速度大小相等,还是角速度相同
22、.(2)在线速度大小相等时,向心加速度与半径成反比,在角速度相同时,向心加速度与半径成正比.向心力一、向心力1.定义:做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心,这个指向圆心的力叫作向心力.2.方向:始终沿着半径指向圆心.3.作用:只改变速度的方向,不改变速度的大小.4.向心力是根据力的作用效果命名的,它由某个力或者几个力的合力提供.5.表达式:(1)Fnm(2)Fnm2r.二、变速圆周运动和一般的曲线运动1.变速圆周运动的合力:变速圆周运动的合力产生两个方向的效果,如图所示.(1)跟圆周相切的分力Ft:改变线速度的大小.(2)指向圆心的分力Fn:改变线速度的方向.2.一般的曲线运动的处理方法(
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