高中物理必修二一二章知识点总结1份.docx

曲线运动知识点总结一、曲线运动1、所有物体的运动从轨迹的不同可以分为两大类：直线运动和曲线运动。2、曲线运动的产生条件：合外力方向与速度方向不共线（0，180） 性质：变速运动 3、曲线运动的速度方向：某点的瞬时速度方向就是轨迹上该点的切线方向。 4、曲线运动一定受到合外力，“拐弯必受力，”合外力方向：指向轨迹的凹侧。 若合外力方向与速度方向夹角为，特点：当090，速度增大； 当0180，速度增大； 当=90，速度大小不变。 5、曲线运动加速度：与合外力同向，切向加速度改变速度大小；径向加速度改变速度方向。例题平抛运动速度增量等时间内等向等大。6、关于运动的合成与分解（1）合运动与分运动定义：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叫做那几个运动的合运动。那几个运动叫做这个实际运动的分运动特征： 等时性； 独立性； 等效性； 同一性分运动的性质决定合运动的性质和轨迹（2）运动的合成与分解的几种情况：两个任意角度的匀速直线运动的合运动为匀速直线运动。一个匀速直线运动和一个匀变速直线运动的合运动为匀变速运动，当二者共线时轨迹为直线，不共线时轨迹为曲线。两个匀变速直线运动合成时，当合速度与合加速度共线时，合运动为匀变速直线运动；当合速度与合加速度不共线时，合运动为曲线运动。二、小船过河问题1、渡河时间最少：无论船速与水速谁大谁小，均是船头与河岸垂直，渡河时间，合速度方向沿的方向。2、位移最小：若，船头偏向上游，使得合速度垂直于河岸，船头偏上上游的角度为，最小位移为。若，则无论船的航向如何，总是被水冲向下游，则当船速与合速度垂直时渡河位移最小，船头偏向上游的角度为，过河最小位移为。 三、抛体运动1、平抛运动定义：将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，且物体只在重力作用下（不计空气阻力）所做的运动，叫做平抛运动。平抛运动的性质是匀变速曲线运动，加速度为g。类平抛：物体受恒力作用，且初速度与恒力垂直，物体做类平抛运动。2、平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速度为零的匀加速直线运动（自由落体）。 水平方向（x） 竖直方向（y）速度 合速度： 位移 合位移： 3、重要结论：时间的三种求法： ，在空中飞行时间由高度决定。，落地速度与和h有关。，末速度偏角为位移偏角正切值的2倍， 的反向延长线平分水平位移。4、斜抛运动定义：将物体以一定的初速度沿与水平方向成一定角度抛出，且物体只在重力作用下（不计空气阻力）所做的运动，叫做斜抛运动。它的受力情况与平抛完全相同，即在水平方向上不受力，加速度为0；在竖直方向上只受重力，加速度为g。 速度： 位移： 时间： 水平射程： 当时，x最大。四、圆周运动1、基本物理量的描述 线速度大小：v=L/t 单位m/s 匀速圆周运动： 角速度大小：=/t 单位rad/s 匀速圆周运动：周期T： 物体运动一周需要的时间 。 单位：s。 频率f： 物体1秒钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位：Hz 转速n：物体1分钟的时间内沿圆周绕圆心绕过的圈数。 单位：r/s或r/min 说明：弧度；角速度；转速 ，当转速为时，2、两种传动方式的讨论传动类型图示说明结论共轴传动如图所示，A点和B点虽在同轴的一个“圆盘”上，但是两点到轴(圆心)的距离不同， 当“圆盘”转动时，A点和B点沿着不同半径的圆周运动. 它们的半径分别为r和R，且rR皮带(链条)传动如图所示， A点和B点分别是两个轮子边缘上的点， 两个轮子用皮带连接起来， 并且皮带不打滑。，3、向心加速度（1）定义：做匀速圆周运动的物体，加速度指向圆心。 （2）物理意义：线速度方向改变的快慢。 （3）方向：沿半径方向，指向圆心。 （4）大小： （5）性质：匀速圆周运动是一个加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。4、向心力(1) 定义：做圆周运动的物体所受到的沿着半径指向圆心的合力，叫做向心力。(2) 大小： （3）方向：指向圆心。特点：是效果力，不是性质力。向心力是做圆周运动的物体受到的沿着半径指向圆心的力，它可以由某一个力单独承担，也可以是几个力的合力，还可以是物体受到的合外力在沿半径指向圆心方向上的分量。作用效果只是改变物体速度的方向，而不改变速度的大小。性质力：重力、弹力、摩擦力（拉力，压力，支持力）、电场力、磁场力（安培力，洛伦兹力）效果力：动力、阻力、下滑力、向心力(4) 性质：变加速运动。(5)匀速圆周运动：周期、频率、角速度大小不变；向心力，向心加速度、速度大小不变，方向时刻改变。五、生活中实际问题1、火车弯道转弯问题（1）受力分析：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的挤压。最佳情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力。如图所示火车受到的支持力和重力的合力的水平指向圆心，成为使火车拐弯的向心力，（2）向心力为： 火车转弯时的规定速度为： （3）讨论：当火车实际速度为v时，可有三种可能：时，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力。时，内外轨均无侧压力，车轮挤压磨损最小。， 内轨向外挤压轮缘，提供侧压力。2、拱形桥（1）汽车过拱桥时，牛二定律： 结论： A汽车对桥面的压力小于汽车的重力，属于失重状态。 B汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。当速度不断增大的时候，压力会不断减小，当达到某一速度时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。汽车以大于或等于临界的速度驶过拱形桥的最高点时，汽车与桥面的相互作用力为零，汽车只受重力，又具有水平方向的速度的，因此过最高点后汽车将做平抛运动。（2）汽车过凹桥时，牛二定律: 结论：A.汽车对桥面的压力大于汽车的重力，属于超重状态。B.汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越大。当速度不断增大的时候，压力会不断增大。3、航天器中的失重现象航天器中的人和物随航天器一起做圆周运动，其向心力也是由重力提供的，此时重力完全用来提供向心力，不对其他物体产生压力，即里面的人和物出于完全失重状态。4、离心运动（1）定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。（2）本质：离心现象是物体惯性的表现。（3）应用：洗衣机甩干桶，火车脱轨，棉花糖制作。（4）离心； 向心。5、临界问题1如图所示细绳系着的小球或在圆轨道内侧运动的小球，当它们通过最高点时：（1）时，物体没有达到轨道最高点便发生斜抛，离开了轨道。 (2) 时，物体恰好通过轨道最高点，绳或轨道与物体间无作用力。(3) 时，绳或轨道对物体产生向下的作用力。2在轻杆或管的约束下的圆周运动：杆和管对物体能产生拉力，也能产生支持力。当物体通过最高点时：(1)当时，杆中表现为支持力。（物体到达最高点的速度为0。）（2）当时，杆或轨道产生对物体向上的支持力。（3）当时，N0，杆或轨道对物体无作用力。(4)当时，杆或轨道对物体有压力。 一. 万有引力定律：内容：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量和的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。即：其中G=6. 671011Nm2/kg2 适用条件（）可看成质点的两物体间，r为两个物体质心间的距离。（）质量分布均匀的两球体间，r为两个球体球心间的距离。运用（1）万有引力与重力的关系：重力是万有引力的一个分力，一般情况下，可认为重力和万有引力相等。忽略地球自转可得： 二. 重力和地球的万有引力：1. 地球对其表面物体的万有引力产生两个效果：（1）物体随地球自转的向心力：F向=mR（2/T0）2，很小。由于纬度的变化，物体做圆周运动的向心力不断变化，因而表面物体的重力随纬度的变化而变化。（2）重力约等于万有引力：在赤道处：，所以，因地球自转角速度很小，所以。地球表面的物体所受到的向心力f的大小不超过重力的0. 35%，因此在计算中可以认为万有引力和重力大小相等。如果有些星球的自转角速度非常大，那么万有引力的向心力分力就会很大，重力就相应减小，就不能再认为重力等于万有引力了。如果星球自转速度相当大，使得在它赤道上的物体所受的万有引力恰好等于该物体随星球自转所需要的向心力，那么这个星球就处于自行崩溃的临界状态了。在地球的同一纬度处，g随物体离地面高度的增大而减小，即。强调：g=GM/R2不仅适用于地球表面，还适用于其它星球表面。2. 绕地球运动的物体所受地球的万有引力充当圆周运动的向心力，万有引力、向心力、重力三力合一。即：GMm/R2=ma向=mgg=a向=GM/R2三. 天体运动：1. 开普勒行星运动规律：（1）所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。（2）对每一个行星而言，太阳行星的连线在相同时间内扫过的面积相等。（3）所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。其表达式为：，其中R是椭圆轨道的半长轴，T是行星绕太阳公转的周期，其中k是只与中心天体的质量有关，与做圆周运动的天体的质量无关。2. 基本问题是研究星体（包括人造星体）在万有引力作用下做匀速圆周运动。基本方法：将天体运动理想化为匀速圆周运动，所需的向心力由万有引力提供。即：GMm/r2=mv2/r=mr2=mr（2/T）2=mr（2f）23. 绕行中心星体的运动的快慢与绕行半径的关系：（1）由GMm/r2=mv2/r得v=，r越大，v越小。（2）由GMm/r2=mr2得，r越大，越小。（3）由GMm/r2=mr（2/T）2得，r越大，T越大。在地表附近，可以认为T=83. 7h。4. 中心天体质量M和密度的估算：测量卫星绕天体匀速圆周运动的半径r和周期T，由GMm/r2=mr（2/T）2得M=42r3/GT2再测量天体的半径，得到=M/V=M/（R3）=42r3/（GT2R3）=3r3/（GT2R3）若卫星绕天体表面圆周运动，则：=3/（GT2）5计算重力加速度地球表面附近（hR） 方法：万有引力重力 地球上空距离地心r=R+h处 方法： 在质量为M，半径为R的任意天体表面的重力加速度 方法： 6. 双星：宇宙中往往会有相距较近，质量可以相比的两颗星球，它们离其它星球都较远，因此其它星球对它们的万有引力可以忽略不计。在这种情况下，它们将各自围绕它们连线上的某一固定点做同周期的匀速圆周运动。这种结构叫做双星。（1）由于双星和该固定点总保持三点共线，所以在相同时间内转过的角度必相等，即双星做匀速圆周运动的角速度必相等，因此周期也必然相同。（2）由于每颗星的向心力都是由双星间相互作用的万有引力提供的，因此大小必然相等，由F=mr2可得，得，即固定点离质量大的星较近。 (3)公式：2、两颗星的周期及角速度都相同，即：T1=T2，1=2；3、两颗星的半径与它们之间距离关系为：r1+r2=L。注意：万有引力定律表达式中的r表示双星间的距离，按题意应该是L，而向心力表达式中的r表示它们各自做圆周运动的半径，在本题中为r1、r2，千万不可混淆。当我们只研究地球和太阳系统或地球和月亮系统时（其他星体对它们的万有引力相比而言都可以忽略不计），其实也是一个双星系统，只是中心星球的质量远大于环绕星球的质量，因此固定点几乎就在中心星球的球心。可以认为它是固定不动的。7 人造地球卫星：（1）近地卫星：近地卫星的轨道半径r可以近似地认为等于地球半径R，又因为地面附近，所以有。它们分别是绕地球做匀速圆周运动的人造卫星的最大线速度和最小周期。（2）地球同步卫星：（通讯卫星） （1）运动周期与地球自转周期相同，且T=24h；（2）运转角速度等于地球自转的角速度，周期等于地球自转的周期；（3）同步卫星高度不变，运行速率不变（因为T不变）；（4）同步卫星的轨道平面必须与赤道平面平行，在赤道正上方。对同步卫星：运动规律： 分析：绕地球旋转的卫星所需的向心力由地球的万有引力提供，因为物体所受的引力指向地心，因而所有的地球卫星的轨道平面一定过地心；而地球同步卫星相对地表静止，必随地球自转，所以同步卫星的轨道平面一定过地心且垂直地轴过赤道的平面。推导：由同步卫星T=24h，而GMm/r2=mr(2/T)2r=4. 2104km （3）三种宇宙速度：第一宇宙速度（环绕速度）：人造地球卫星最小的发射速度，等于物体近地圆运动的运行速度。推导：由GMm/R2=mv12/R或mg=mv12/R得v1= =7. 9km/s第二宇宙速度（脱离速度）：物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。v2=11. 2km/s第三宇宙速度（逃逸速度）：物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。v3=16. 7km/s8. 人造卫星的运行规律9. 常用结论：（1）天上”：万有引力提供向心力 （2）“地上”：万有引力近似等于重力 10.环绕（运行）速度与发射速度的区别：三种宇宙速度都是发射速度，环绕速度是指卫星绕地球做匀速圆周运动时的线速度大小；轨道越高，环绕速度越小，所需的发射速度越大，所以第一宇宙速度时指最大环绕速度，B最小发射速度。11. 卫星变轨问题 人造卫星发射过程要经过多次变轨，如图所示，我们从以下几个方面讨论：一、变轨原理及过程1、为