人教版必修2物理知识及解题方法总结

人教版必修2物理知识及解题方法总结（很全面）曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动1、深刻理解曲线运动的条件和特点（1）曲线运动的条件：运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时，物体做曲线运动。（2）曲线运动的特点：○1在曲线运动中，运动质点在某一点的瞬时速度方向，就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动，这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。○3做曲线运动的质点，其所受的合外力一定不为零，一定具有加速度。(3)曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上，且一定指向曲线的凹侧。2、深刻理解运动的合成与分解(1)物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的，由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成；由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。运动的合成与分解基本关系：○1分运动的独立性；○2运动的等效性（合运动和分运动是等效替代关系，不能并存）；○3运动的等时性；○4运动的矢量性（加速度、速度、位移都是矢量，其合成和分解遵循平行四边形定则。）(2)互成角度的两个分运动的合运动的判断合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度，两者是否在同一直线上，在同一直线上作直线运动，不在同一直线上将作曲线运动。①两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。②一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。③两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时，合运动是匀加速直线运动，否则是曲线运动。（3）怎样确定合运动和分运动①合运动一定是物体的实际运动②如果选择运动的物体作为参照物，则参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动，物体相对地面的运动是合运动。③进行运动的分解时，在遵循平行四边形定则的前提下，类似力的分解，要按照实际效果进行分解。3、绳端速度的分解此类有绳索的问题，对速度分解通常有两个原则①按效果正交分解物体运动的实际速度②沿绳方向一个分量，另一个分量垂直于绳。（效果：沿绳方向的收缩速度，垂直于绳方向的转动速度）4、小船渡河问题17、一条宽度为L的河流，水流速度为Vs,已知船在静水中的速度为Vc，那么：（1）怎样渡河时间最短？（2）若VcVs,怎样渡河位移最小？（3）若VcVs,怎样使船沿河漂下的距离最短？分析与解：（1）如图2甲所示，设船上头斜向上游与河岸成任意角θ，这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V1=Vcsinθ,渡河所需时间为：sincVLt.可以看出：L、Vc一定时，t随sinθ增大而减小；当θ=900时，sinθ=1,所以，当船头与河岸垂直时，渡河时间最短，cVLtmin.VsVcθV2图2甲V1VsVcθ图2乙θVVsVcθ图2丙VαABE(2)如图2乙所示，渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移等于L，必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头应指向河的上游，并与河岸成一定的角度θ。根据三角函数关系有：Vccosθ─Vs=0.所以θ=arccosVs/Vc,因为0≤cosθ≤1,所以只有在VcVs时，船才有可能垂直于河岸横渡。（3）如果水流速度大于船上在静水中的航行速度，则不论船的航向如何，总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢？如图2丙所示，设船头Vc与河岸成θ角，合速度V与河岸成α角。可以看出：α角越大，船漂下的距离x越短，那么，在什么条件下α角最大呢？以Vs的矢尖为圆心，以Vc为半径画圆，当V与圆相切时，α角最大，根据cosθ=Vc/Vs,船头与河岸的夹角应为：θ=arccosVc/Vs.船漂的最短距离为：sin)cos(minccsVLVVx.此时渡河的最短位移为：LVVLscscos.5、平抛运动（1）．物体做平抛运动的条件：只受重力作用，初速度不为零且沿水平方向。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）．平抛运动的处理方法通常，可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向（垂直于恒力方向）的匀速直线运动，一个是竖直方向（沿着恒力方向）的匀加速直线运动。(3)．平抛运动的规律以抛出点为坐标原点，水平初速度V0方向为沿x轴正方向，竖直向下的方向为y轴正方向，建立如图1所示的坐标系，在该坐标系下，对任一时刻t.①位移分位移tVx0,221gty,合位移2220)21()(gttVs,02tanVgt.图1为合位移与x轴夹角.②速度分速度0VVx,Vy=gt,合速度220)(gtVV,0tanVgt.为合速度V与x轴夹角(4)．平抛运动的性质做平抛运动的物体仅受重力的作用，故平抛运动是匀变速曲线运动。29、如图4所示，排球场总长为18m，设球网高度为2m，运动员站在离网3m的线上（图中虚线所示）正对网前跳起将球水平击出。（不计空气阻力）(1)设击球点在3m线正上方高度为2.5m处，试问击球的速度在什么范围内才能使球即不触网也不越界？（2）若击球点在3m线正上方的高度小余某个值，那么无论击球的速度多大，球不是触网就是越界，试求这个高度？思路分析：排球的运动可看作平抛运动，把它分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动来分析。但应注意本题是“环境”限制下的平抛运动，应弄清限制条件再求解。关键是要画出临界条件下的图来。解答：（1）如图，设球刚好擦网而过擦网点x1＝3m，y1＝h2－h1＝2.5－2＝0.5m据位移关系：得xvtygtvxgy1222代入数据可求得，即为所求的速度下限。vms1310/设球刚好打在边界线上，则落地点x2＝12m，y2＝h2＝2.5m，代入上面速度公式可求得：图43m18m2mvms2122/欲使球既不触网也不越界，则球初速度v0应满足：3101220msvms//（2）设击球点高度为h3时，球恰好既触网又压线，如图所示。再设此时排球飞出的初速度为v，对触网点x3＝3m，y3＝h3－h1＝h3－2代入（1）中速度公式可得：vh32513对压界点x4＝12m，y4＝h3，代入（1）中速度公式可得：vh125231、2两式联立可得h3＝2.13m即当击球高度小于2.13m时，无论球被水平击出的速度多大，球不是触网，就是出界。6、圆周运动线速度、角速度、周期间的关系r③vT②Tr①v22皮带传动问题①皮带上的各点的线速度大小相等②同一轮子上的各点的角速度相等，周期相等。万有引力定律天体运动一、万有引力定律（1）开普勒三定律①所有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对每个行星而言太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积③所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同，即常量TR23，常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。（2）万有引力定律：○1自然界的一切物体都相互吸引，两个物体间的引力的大小，跟它们的质量乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。○2公式：221rmmGF，G=6.67×10-11N.m2/kg2.○3适用条件：适用于相距很远，可以看做质点的两物体间的相互作用，质量分布均匀的球体也可用此公式计算，其中r指球心间的距离。（3）三种宇宙速度：○1第一宇宙速度V1=7.9Km/s,人造卫星的最小发射速度；○2第二宇宙速度V2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度；（3）第三宇宙速度V3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。注意：①V1=7.9Km/s是最小的发射速度，但是是最大的运行速度。当V1=7.9Km/s时，卫星近表面运行，V运=7.9Km/s。②当7.9Km/sv射11.2km/s时，卫星在离地较远处运行，v运7.9km/s二、万有引力定律的应用：1、开普勒三定律应用所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等，这就是开普勒第三定律，也叫周期定律.我们把行星的椭圆轨道近似地当作圆，若用r代表轨道半径，T代表公转周期，则开普勒第三定律的表达式为r3/T2=k.因用周期T表示，则把224Tan代入基本方程2224TmrMmG即得：kGMTr2234显然这个量k只与恒星的质量M有关，而与行星其他任何物理量均无关。2、各物理量与轨道半径的关系若已知人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r，地球的质量为M。由nmarMmG2得卫星运行的向心加速度为221rrMGan由rvmrMmG22得卫星运行的线速度为：rrGMv1由rmrMmG22得卫星运行的角速度为：2331rrGM由rTmrMmG222得卫星运行的周期为：2332)4(rGMrT由rvmrMmG22得卫星运行的动能：rrGMmEk121即随着运行的轨道半径的逐渐增大，向心加速度an、线速度v、角速度ω、动能Ek将逐渐减小，周期T将逐渐增大.3、会讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况。4、会用万有引力定律求天体的质量。通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R，就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例（1）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r，根据：rTmrmGm月月地222得：2324GTrm地（2）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r根据：rvmrmGm月月地22得：Gvrm地2（3）若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T根据：TvmrmGm月月地22和rvmrmGm月月地22得：GTvm地23（4）若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度gmgrmGm地2得：GgRm地2——此式通常被称为黄金代换式。5、会用万有引力定律计算天体的平均密度。通过观测天体表面运动卫星的周期T，，就可以求出天体的密度ρ。6、会用万有引力定律求卫星的高度。通过观测卫星的周期T和行星表面的重力加速度g及行星的半径R可以求出卫星的高度。7、会用万有引力定律推导恒量关系式。8、会求解卫星运动与光学问题的综合题9、二个特殊卫星（1）通讯卫星（同步卫星）通讯卫星是用来通讯的卫星，相当于在太空中的微波中继站，通过它转发和反射无线电信号，可以实现全地球的电视转播.这种卫星位于赤道的上空，相对于地面静止不动，犹如悬在空中一样，也叫同步卫星.要使卫星相对于地面静止，卫星运动的周期与地球自转的周期必须相等（即为24小时）；卫星绕地球的运动方向与地球自转方向必须相同，即卫星的轨道平面与地轴垂直；又因为卫星所需的向心力来自地球对它的引力，方向指向地心，因此同步卫星的轨道平面必须通过地心，即与赤道平面重合。.因已知T，将rTan224代入基本方程2224TmrMmG得：224GMTr若已知地球的半径R地=6.4×106m，地球的质量M=6.0×1024kg，用h表示卫星离地的高度，则R地+h=r=4.2×107m，即h＝3.6×107m.所有的同步卫星均在赤道的上空离地为3.6×107m的高处的同一轨道上以相同的速率运行，当然同步卫星间绝不会相撞.（2）近地卫星把在地球表面附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星，它运行的轨道半径可以认为等于地球的半径R0，其轨道平面通过地心.若已知地球表面的重力加速度为g0，则由020Rvmmg得：00Rgv由020Rmmg得：00Rg由02204RTmmg得：002RgT若将地球半径R0=6.4×106m和g0=9.8m/s2代入上式，可得v=7.9×103m/s，ω=1.24×10-3rad/s，T=5074s，由于rv1，231r和231rT且卫星运行的轨道半径r＞R0，所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度v＜7.9×103m/s，角速度ω＜1.24×10-3rad/