人教版高中物理必修二基本知识点

- 1 - 物理物理必修二必修二基本知识点基本知识点 第一第一、二章二章曲线运动曲线运动 一一 运动的合成和分解运动的合成和分解 平抛运动平抛运动 1、曲线运动 （1）曲线运动的条件：合外力方向（或加速度方向）与速度方向不在一条直线上。 （2） 曲线运动的特点及性质： 曲线运动中质点的速度方向为某时刻曲线中这一点的切 线方向，曲线运动一定是变速运动。 2、运动的合成和分解 （1） 已知分运动求合运动的过程叫运动的合成； 已知合运动求分运动的过程叫运动的 分解。 （2）运动合成和分解的总原则：平行四边形定则（包括 s、v、a 的合成和分解） 。 运动的分解原则：根据实际效果分解或正交分解。 （3） 运动合成和分解的特点： 等效性等效性： 几个分运动的总效果为合运动； 某个运动 （合 运动）可以用几个分运动等效代替。独立性独立性：各个分运动可以是不同性质的运 动，且互不干扰，独立进行。等时性等时性：合运动和分运动具有同时开始、同时结 束的特性，物体运动的时间取决于具有某种约束的分运动，如平抛运动中物体下 落的高度可能决定平抛运动的时间。 3、平抛运动 （1）定义：水平抛出的物体只在重力作用下的运动。 （2）性质：平抛运动是加速度 a=g 的匀变速曲线运动。 （3）规律：以水平方向抛出速度 V0做匀速直线运动，vx=v0 ,x=v0t；竖直方向做自由落 体运动，vy=gt，y=(1/2)gt2。 （4）运动轨迹：由 x= v0t 和 y=(1/2)gt2 得 y=gx2/2v02，顶点为（0，0） ，开口向下的 半支抛物线（x0,y0） 。 二二 匀速圆周运动匀速圆周运动 1、描述圆周运动的物理量 （1）线速度：表征做匀速圆周运动质点运动的快慢，线速度的大小，v=s/t(s 是 t 时间 内通过的弧长)；方向：圆弧上该点的切线方向。 （2）角速度：表征做匀速圆周运动的质点绕圆心转动的快慢。大小：=/t（ 是连 接质点和圆心的半径在 t 时间内转过的角度） 。 （3）周期、频率、转速过程标量 质点做圆周运动一周所用的时间叫周期，用 T 表示。 质点在单位时间里做圆周运动的圈数叫做频率，用 f 表示，单位：s-1，又叫转速 n，单位：r/s 或 r/min(转/秒或者转/分)。 （4）各量的关系：f=1/T, =2/T=2f，v=r。 （5）向心加速度：描述线速度方向（不是大小）改变的快慢。大小：a=v2/r=r2 方向：总是沿半径指向圆心，因而是不断变化的量。 2、匀速圆周运动 （1）特点：线速度的大小不变，线速度的方向时刻改变；角速度、周期、频率均是 - 2 - 恒定不变的；匀速圆周运动是周期性运动。 （2）性质：变速、变加速曲线运动。 （3）匀速圆周运动的动力学特征： 合外力（向心力） ：大小不变，方向始终指向圆心，向心力 22 222 2 4 4 n v Fmmmrmrmrf rT a，各种性质的力均可提供向心力，向心力只 改变速度方向，不改变速度大小，对运动质点不做功。 匀速圆周运动是变加速曲线运动。“匀速”理解为“匀速率”，即速度的大小不变。 3、一般圆周运动 物体所受的合力不指向圆心，合力的一个分力指向圆心，充当向心力，另一个分力 沿切线方向，改变速度的大小。 三三 圆周圆周运动中的常见问题运动中的常见问题 1、圆周运动中的临界问题 （1）水平面内的临界问题、模型：火车转弯。 在水平方向按 F=m v2/R 或 F=mr2列方程。物体在竖直方向上平衡，可按 F=0 列 方程，然后联立求解。 此类问题的常见临界状态： 绳子能承受的最大拉力；物体与水平面的最大静摩擦力；弹簧的伸长与缩短。 （2）常见竖直平面内的圆周运动最高点临界条件分析： 竖直平面内的圆周运动，是典型的变速圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速 圆周运动的问题，中学物理中只研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常 出现有关最高点的临界问题 轻绳约束、单轨约束条件下，小球过圆周最高点： 临界条件：小球达最高点时绳子的拉力或单轨的弹力刚好 等于零，小球的重力提供向心力 即：mgmv临 2/r 临界速度 v临(gr)1/2 能过最高点的条件：vv临（此时绳、轨道对球分别产生拉力、压力） 不能过最高点的条件：vv临（实际上球还没有到最高点就脱离了轨道） 轻杆约束、双轨约束条件下，小球过圆周最高点： 临界条件：由于轻杆和双轨的支撑作用，小球恰能达最高 点的临界速度 v临0。 轻杆约束小球过最高点时，杆对小球的弹力： a、当 v0 时，杆对小球有竖直向上的支持力，Nmg b、当 0v(gr)1/2时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减 小，其取植范围是 mgN0 c、当 v(gr)1/2时，N0 d、当 v(gr)1/2时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大 .图（b）所示的小球过最高点时，双轨对小球的弹力情况： 当 v0 时，内轨对小球有竖直向上的支持力，Nmg 当 0v(gr)1/2时，内轨对小球有竖直向上的支持力 N，大小随速度的增大而减 - 3 - 小，其取植范围是 mgN0 当 v(gr)1/2时，N0 当 v(gr)1/2时，外轨对小球有竖直向下的压力，其大小随速度的增大而增大 2、圆周运动的周期性问题 在与圆周运动相联系的运动学和动力学问题中，由于圆周运动的周期性特点， 特别是时间的周期性，位置的周期性导致了问题结论的周期性。 3、圆周运动的连接体 两个或多个物体通过绳子、弹簧、摩擦力连接绕共同的圆点做圆周运动，解题 方法同牛顿定律中连接体解题方法，注意整体法和隔离法的应用，注意运用牛顿第 三定律。 第三章第三章 万有引力万有引力 1、开普勒三定律 第一定律（轨道定律） ：行星沿椭圆轨道绕日运动，太阳在椭圆轨道的一个焦点上。 第二定律（面积定律） ：太阳与行星之间的连线，在相等的时间内扫过相等的面积。 第三定律（周期定律） ： 行星绕太阳公转的周期的平方与轨道半长轴的立方成正比， 即 a3 /T2=k 2、万有引力定律 （1）万有引力定律的内容和公式 宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘 积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。 1122 12 2 ,6.67 10/ m m FGGNmkg r 其中 （2）适用条件适用条件：公式适用于质点间的相互作用，当两个物体间的距离远远大于物体本 身的大小时，物体可视为质点，均匀的球体可视为质点，r 是两球心间的距离。 （3）应用万有引力定律分析天体的运动 基本方法：把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供。 22 2 2 12 2222 22 4 2 m mv Gmmrmrmfr rrT 应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析和计算。 天体质量 m1、密度 的估算： 测出卫星绕天体匀速圆周运动的半径 R 和周期 T，由 2233 1211 210 22223 3 0 0 443 ,., 4 3 m mmmrr Gmrmr rTGTVGT r r 得则：为天体的半径 当卫星沿天体表面绕天体运动时，r=r0时，则 =3/GT2 已知行星表面的重力加速度 g 和行星半径 R 2 2 3 4 MmgRMg mgGM RGVGR 由得：，则： - 4 - 3、人造卫星 （1）人造天体在运动过程中的能量关系，当人造天体具有较大动能时，它将上升到 较高的轨道运动，而在较高轨道上运动的人造天体都具有较小的动能，反之， 如果人造天体在运动中动能增大，它的轨道半径将变小，在这一过程中，因引 力对其做正功，将导致其动能增大。 （2）卫星的绕行速度、角速度、周期与半径 R 的关系。 由 2 121 2 2 m mGmv Gmv rrr 得，所以 r 越大，v 越小； 由 121 2 23 m mGm Gm rr 2r得 ，所以 r 越大， 越小； 由 23 12 2 2 1 4m mr Gm rGm 2 2 4 r得T T ，所以 r 越大，T 越大。 （3）人造卫星的种类按运行参数及特征划分。 a、共性：所有的人造卫星的线速度矢量与地心共面，地心为人造卫星的轨道中心。 b、分类： 极地卫星极地卫星：地轴位于卫星轨道平面上，卫星每转一圈，都要经过地球南北极各一 次。 地球同步卫星地球同步卫星：轨道平面位于赤道平面，且相对地球静止。 所谓同步卫星，是相对于地面静止且和地球具有相同周期的卫星，T=24h。 同步卫星必位于赤道上方 h 处，且 h 是一定的（约 3.6104km）否则万有引 力的一个分力提供向心力，另一个分力将使卫星运动轨道靠向赤道。 太阳同步卫星太阳同步卫星：太阳始终位于地球卫星运行的轨道平面上。 4、宇宙速度 （1）环绕速度：绕地球表面运行所必须具有的速度或地球卫星的最小发射速度 v1 =7.9km/s。 （2）脱离速度：脱离地球束缚的最小发射速度 v2 =11.2km/s。 （3）逃逸速度：摆脱太阳束缚的最小发射速度 v3=16.7 km/s。 第四章第四章 机械能及能源机械能及能源 一一 势能势能、机械能守恒定律机械能守恒定律 1. 重力势能 (1) 概念：物体与地球组成的系统中，由于物体与地球间相互作用，由它们间相对位置 决定的能 (2) 表达式： Epmgh (3) 注意事项： 重力势能是地球和物体共有的，而不是物体单独具有的 重力势能有相对性，与零势能参考平面的选择有关而重力势能差值具有绝对性 重力势能是标量，但有正负，若物体所处位置在零重力势能面上方，物体的重力 势能为正，物体处在零势能面下方，重力势能则为负可见，Ep的符号仅表示重 - 5 - 力势能的相对大小 单位：焦耳 ( J ) 重力做功的特点：重力做功与路径无关，只与物体运动的起点与终点的位置有关 (4) 重力做功与重力势能的变化的关系 重力做正功多少，重力势能就减少多少；物体克服重力做功多少，重力势能就 增加多少总之，重力做功等于重力势能增量的负值，即 WGEp 2. 弹性势能 (1) 概念：物体由于发生弹性形变而具有的能 (2) 大小：弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关，弹簧的形变量越大，劲度系数越 大，弹簧的弹性势能越大 3. 机械能守恒定律 (1) 内容：在只有重力(或弹力)做功的情况下，物体的重力势能(或弹性势能)和动能发 生转化，但机械能的总量保持不变 (2) 各种表达形式： 22 2 1 2 1 vmhmgmvmgh ，即 kpkp EEEE ； 0 kP EE；0 21 EE； 减增 EE (3) 物体或系统机械能守恒的条件 a.只有重力、内部弹力做功，如果受其他外力，但其他外力应不做功 b.对于两个或两个以上物体组成的系统，如果其他外力不做功，且系统内力不是耗散 力，即没有内能产生，即只发生动能和势能的相互转化，此系统机械能守恒 (4) 用机械能守恒定律解题的一般步骤 a. 确定研究对象及其研究过程 b. 受力分析, 考察守恒条件 c. 选取零势能面，明确始末位置的机械能 d. 根据机械能守恒定律列方程求解 e. 检查结果是否合理 (5) 机械能守恒定律的应用 用机械能守恒定律求变力做功 在满足机械能守恒定律的前题下，如果求弹力这个变力做的功，可用机械能守恒定 律来求解 机械能守恒定律与圆周运动的综合问题 当系统内的物体都在做圆周运动，若机械能守恒，则可利用机械能守恒定律列一 个方程，但未知数有多个，因此必须利用圆周运动的知识补充方程，才能解答相关 问题 机械能守恒定律与绳连问题的综合问题 若系统内的物体通过不可伸长的细绳相连接，系统的机械能守恒，但只据机械能 守恒定律不能解决问题，必须求出绳连物体的速度关联式，才能解答相应的问题 二二 动能动能 动能定理动能定理 1动能 （1）概念：物体由于运动而具有的能 - 6 - （2）公式；Ek= 2 1 mv2 （3）单位：焦耳，符号是 J （4）动能的变化：Ek= 2 1 mv22- 2 1 m v12 （5） 动能具有相对性，一般选地面为参考系动能是标量，动能定义式中的 v 是 物体的速率，动能恒为正值 2功和能的关系：功是能量转化的量度 （1）能量有不同形式，且不同形式的能量之间可以相互转化 （2）不同形式的能量间的相互转化是通过做功实现的，即做功的过程就是能量转化 的过程 （3）做了多少功，就有多少能量从一种形式转化为另一种形式，即能量转化的多少 可用做功的多少来量度例如，被压缩的水平弹簧具有弹性势能，在弹簧把小 球弹出的过程中，小球的动能增加，同时弹簧的弹性势能减少，弹性势能转化 为动能，弹簧对小球做多少功就有多少弹性势能转化为动能 3动能定理 (1)内容：外力对物体所做的总功（或合外力做的功）等于物体动能的增量 (2)表达式：W总Ek (3)对动能定理的理解： W总是各力对物体做功的代数和，即 W合=W1+ W+ W+；或先将物体的外力 进行合成，求出合外力 F合后，再 W总F合cos进行计算 因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关， 所以动能定理也与参考系的选取 有关中学物理中一般取地球为参考系，且研究对象一般取单个物体 不论物体做什么形式的机械运动，受力如何，动能定理总是适用的，动能定理是 计算物体位移或速率的简捷公式，当题目中涉及到位移时可优先用动能定理求 解 动能定理建立起过程量（功）和状态量（动能）间的联系这样，无论求合外力 做的功还是求物体动能的变化， 就都有了两个可供选择的途径 功和能都是标量， 动能定理表达式是一个标量式 (4)应用动能定理解题步骤： 确定研究对象及其研究过程 受力分析,明确各力做功正负及初末动能 根据定理列方程求解. 说明说明： 有些力在运动过程中不是始终存在，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体 运动状态、受力等情况均发生变化，则在求外力做功时，必须根据不同情况，分别对待； 若物体运动过程中包含几个运动性质不同的小过程（如加速、减速的过程） ，此 时可以分段考虑， 也可以对全过程考虑， 但如能对整个过程利用动能定理列式则使问题 简化。 三三 能的转化和守恒定律能的转化和守恒定律 1. 能的转化和守恒定律 (1) 内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形 式，或者从一个物体转移到另一个物体。 - 7 - (2) 理解：某种形式的能减少，一定存在其他形式的能的增加，且减少量和增加量 一定相等；某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和 增加量一定相等；功是能的转化的量度，即做了多少功就有多少能量转化，反 之转化了多少能量就说明做了多少功。这是我们用能量守恒定律解题的三条基本思 路。 (3) 解题注意事项： 分清有多少种形式的能(如动能、势能、内能、电能等)在变化； 分别列出减少的能量和增加的能量的表示式； 列恒等式E减E增或 WE 2. 摩擦力做功与产生内能的关系 (1) 静摩擦力做功的过程中， 只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用)， 而没有内能的产生。 (2) 滑动摩擦力做功的过程中，能量的转化有两个方向， 一是相互摩擦的物体之间机械能的转移； 二是机械能转化为内能，转化为内能的量值等于机械能的减少量， 表达式为 Qf滑s相对 2能源和能量耗散 (1) 大量常规能源（煤、石油和天然气）的使用在给人类带来文明与繁荣的同时，也 给人类的生存环境带来了巨大的灾难环境问题已经成为世界各国关心的重点 (2) 节约能源、开发新能源和使用清洁能源是缓解能源危机及保护和改善人类生存环 境的有效措施 (3) 能量转化和转移具有方向性 能量耗散：宏观过程中，流散到周围环境中的内能无法收集重新利用的现象； 能量利用过程的实质：能量转化和传递的过程 能量耗散表明，能量数量并未减少，但在可以利用的品质上降低了，从便于使用 到不便于使用，从能量转化角度反映出自然界宏观过程具有方向性（应提高能量 利用率） 四四 功功 功率功率 1. 功 (1) 做功的两个必要因素：力和在力的方向上发生的位移 (2) 功的公式：WFscos 其中 s 为受力点的位移， 是力 F 与位移 s 的夹角，力 F 在位移 s 上应是恒力 (3) 功是标量：功的正、负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功，前者取正，后 者取负当 O900时，力对物体做正功：9001800时，力对物体做负功(物体 克服某力做功，取正值) (4) 功是过程量，具有相对性一般取地面参照系，即力作用的那个质点的位移一般指 相对地面的位移 (5) 求总功的方法： 先求合外力，再根据功的公式计算功，注意 应是合外力与位移 s 的夹角； 先分别求各个力的功，再把各个力的功代数相加 (6) 计算功的方法： 利用功的公式 WFscos，求恒力做功 利用功率进行计算：WPt 利用动能定理进行计算：WEk，既可求恒力的功又可求变力的功 - 8 - 利用功是能量的转化的量度进行计算。 (7) 摩擦力做功 无论是静摩擦力，还是动摩擦力都可以做正功、负功还可以不做功一对静摩擦力 做功的代数和为