物理人教版必修2全套ppt课件

人教版必修二物理 1 一 曲线运动1 曲线运动物体的运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动 适用范围 曲线运动是普遍的运动情形 小到围观世界 大到宏观世界 2 曲线运动的特点曲线运动中速度的方向是时刻改变的 质点在某一点 或某一时刻 的速度方向沿曲线在这一点的切线方向 第五章曲线运动课时1曲线运动 2 3 曲线运动的位移4 物体做曲线运动的条件从运动学的角度讲 物体的加速度方向跟速度的方向不在同一条直线上时 物体就做曲线运动 从动力学的角度讲 物体所受合力的方向跟速度的方向不在同一条直线上时 物体就做曲线运动 说明 判断直线还是曲线运动关键看a与v是否同一直线 判断匀变速还是变加速关键看a是否恒定 3 二 运动的合成与分解 2 运动的合成与分解包括位移 速度 加速度的合成与分解 由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成 而已知合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解 1 合运动与分运动合运动就是物体的实际运动 一个运动也可以看作物体同时参与了几个运动 这几个运动就是物体实际运动的分运动 物体的实际运动 合运动 位移 速度 加速度就是它的合位移 合速度 合加速度 而分运动的位移 速度 加速度是它的分位移 分速度 分加速度 4 3 合运动和分运动的关系 1 等时性 合运动与分运动经历的时间相等 2 独立性 一个物体同时参与几个分运动 各分运动独立进行 不受其他分运动的影响 3 等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全相同的效果 5 4 运动的合成与分解的运算法则运动的合成与分解是指描述运动的各物理量 即位移 速度 加速度的合成与分解 由于它们都是矢量 所以都遵循平行四边形定则 1 两分运动在同一直线上时 同向相加 反向相减 2 两分运动不在同一直线上时 按照平行四边形定则进行合成 如图所示 6 三 小船渡河问题分析船在过河时 同时参与了两个运动 一是船随水沿河岸方向的运动 二是船本身相对水的运动 设一条河宽L 水流速度为v水 船在静水中的速度为v船 船的实际速度为v合 那么 7 8 四 绳连物体的速度分解问题指物拉绳 杆 或绳 杆 拉物问题 由于高中研究的绳都是不可伸长的 杆都是不可伸长和压缩的 即绳或杆的长度不会改变 所以解题原则是 把物体的实际速度分解为垂直于绳 杆 和平行于绳 杆 方向的两个分量 根据绳 杆 连物体沿绳 杆 方向的分速度大小相同求解 9 10 随堂训练1 2009 广东高考 船在静水中的航速为v1 水流的速度为v2 为使船行驶到河正对岸的码头 则v1相对v2的方向应为 答案 C 11 2 一小船在静水中的速度为3m s 它在一条河宽150m 水流速度为4m s的河流中渡河 则 A 小船不可能到达正对岸B 小船渡河的时间不可能少于50sC 小船以最短时间渡河时 它沿水流方向的位移大小为200mD 小船以最短位移渡河时 位移大小为150m 解析 小船在静水中的速度为3m s 水流速度为4m s 小船在静水中的速度小于水流速度 所以小船不能到达正对岸 其位移必大于150m A正确 D错误 当船头垂直河岸运动时 分运动时间最短 合运动时间也最短 为50s B正确 这时小船沿水流方向的位移大小为200m C正确 答案 ABC 12 3 如图所示 重物M沿竖直杆下滑 并通过绳带动小车m沿斜面升高 当滑轮右侧绳与竖直方向的夹角为 时 知重物下滑的速度为u 求 此时小车的速度v是多少 答案 物体M下滑的速度是合运动的速度 且物体M和绳的端点的速度也是合速度u 其速度可以分解为沿绳子方向拉小车的速度v1和垂直于绳子方向的速度v2 如图15所示 由图可知 v v1 ucos 13 一 抛体运动1 定义 将物体以一定的速度将物体抛出 不考虑空气阻力 物体只在重力作用下的运动叫做平抛运动 2 几种抛体运动斜上抛运动 斜下抛运动 平抛运动 课时2平抛运动 14 二 平抛运动1 定义 将物体以一定的速度水平抛出 物体只在重力作用下的运动叫平抛运动 2 平抛运动的运动性质 1 从受力情况看a 重力与速度方向有夹角 做曲线运动b 水平方向不受力 做匀速直线运动c 竖直方向只受重力 初速度为零 自由落体运动因此 平抛运动是匀变速曲线运动 15 2 实验验证a 竖直方向自由落体运动b 水平方向匀速直线运动 16 3 平抛运动的基本规律 17 18 随堂训练 19 20 第三节实验 研究平抛运动 21 相等 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 第四节圆周运动 一 圆周运动在物理学中 把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动 二 匀速圆周运动定义 物体沿着圆周运动 并且线速度的大小处处相等 这种运动叫做匀速圆周运动 38 1 物理意义 描述质点沿圆周运动的快慢 2 定义 质点做圆周运动通过的弧长 s和所用时间 t的比值叫做线速度 3 大小 4 单位 m s 5 方向 质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向 1 线速度 三 描述圆周运动的物理量 39 1 物理意义 描述质点转过圆心角的快慢 2 定义 质点所在的半径转过圆心角 和所用时间 t的比值叫做角速度 3 大小 4 单位 rad s或s 1 说明 匀速圆周运动是角速度不变的运动 2 角速度 40 3 转速 周期 频率 41 思考 线速度 角速度与周期的关系 设物体做半径为r的匀速圆周运动 线速度与周期的关系 角速度与周期的关系 42 思考 线速度与角速度的关系 设物体做半径为r的匀速圆周运动 在 t内通过的弧长为 s 半径转过的角度为 由数学知识得 s r v r 43 四 常见传动从动装置 a 皮带传动 线速度大小相等 b 齿轮传动 线速度大小相等 c 自行车钢条上离圆心不同远近的质点 角速度相等 44 对自行车三轮转动的描述 C B A 1 A B的线速度相同 2 B C的角速度相同 45 随堂训练 1 一个物体以角速度 做匀速圆周运动时 下列说法中正确的是 A 轨道半径越大线速度越大B 轨道半径越大线速度越小C 轨道半径越大周期越大D 轨道半径越大周期越小 解析由v r 可知 一定时 v与r成正比 A正确 B错误 46 2 一个大轮通过皮带带动小轮转动 皮带和两轮之间无滑动 大轮半径是小轮半径的3倍 大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1 3 大轮边缘上一点P 小轮边缘上一点Q 则vQ vP vS Q P S 重要结论 同一转盘上各点的角速度相等 同一皮带轮缘上各点的线速度相等 3 3 1 3 1 1 47 3 如图所示皮带传动装置 皮带轮O1和O2上的三点A B和C O1A O2C r O2B 2r 则皮带传动时 皮带传动时不打滑 关于A B C三质点的运动情况是 解析O1 O2两轮通过皮带传动 且皮带不打滑则O1 O2两轮边缘的线速度大小相等 即vA vB 因为O1A B B C两点在同一个轮上 具有相同的角速度 即 B C 而rB 2rC 所以由v r可知vB vC 故A正确 选项B C D均错误 48 第五节向心加速度 向心力 49 一 速度变化量 速度的变化量 V是矢量还是标量 如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上 如何表示速度的变化量 V 把我们在以前学过的两个矢量相加的三角形法则逆过来运用就可以得出两个不在同一直线上的矢量的相减 50 51 52 四 关于向心力的基本描述 1 定义 做匀速圆周运动的合力始终指向圆心这个合力就叫做向心力 2 大小 3 方向 总指向圆心 与速度垂直 方向不断变化 4 作用效果 只改变速度的方向 不改变速度的大小 53 思考 向心力是按照性质还是按照作用效果命名的 向心力通常由重力 弹力 摩擦力 中的某一个力 或者是某个力的分力 或几个力在半径方向的合力所提供 向心力是根据力的作用效果来命名的 不是性质的力 也可以说不是实际存在的力 受力分析时不要重复考虑 五 向心力的来源 54 课堂练习 1 关于匀速圆周运动 下列说法正确的是 A 匀速圆周运动是一种匀速运动B 匀速圆周运动是一种匀变速运动C 匀速圆周运动是一种变加速运动D 物体做圆周运动时其向心力不改变线速度的大小 CD 2 分析下图中物体A B C的受力情况 并说明这些物体做圆周运动时向心力的来源 A的向心力源自转盘对它的摩擦力 B的向心力源自筒壁对它的压力 C的向心力源自绳对它的拉力和它受到重力的合力 N N G G G f f T 55 课堂小结 一 向心力 大小 方向 沿半径指向圆心 是变力 特点 F与V始终垂直 方向不断变化 来源 重力 弹力 摩擦力或某个力的分力 或几个力在半径方向的合力所提供 F m 2r 二 向心加速度 大小 a 2r或a V2 r 方向 沿半径指向圆心 方向不断变化 是变加速运动 物理意义 表示速度方向变化快慢的物理量 56 第七节生活中的圆周运动 一 铁路的弯道 火车在轨道上运行 57 火车水平转弯时情况分析 由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F 车轮介绍 由上图知 此时火车车轮受三个力 重力 支持力 外轨对轮缘的弹力 外轨对轮缘的弹力提供向心力 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的 且由于火车质量很大 故轮缘和外轨间的相互作用力很大 易损害铁轨 58 火车外轨高于内轨时车轮的受力情况 由上图知 说明此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的 而是斜向弯道的内侧 此时支持里与重力的合力提供火车转弯所需的向心力 转弯处要选择内外轨适当的高度差 使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持里FN来提供 这样外轨就不受轮缘的挤压了 59 二 拱型桥 小车经过三种不同形式的桥 60 汽车在拱桥上以速度v前进 桥面的圆弧半径为R 求汽车过桥的最高点时对桥面的压力 步骤 选汽车为研究对象 对汽车进行受力分析 受到重力和桥对车的支持力 上述两个力的合力提供向心力 且向心力方向向下 建立关系式 又因支持力与压力是一对作用力与反作用力 所以 61 一辆质量 2 0 的小轿车 驶过半径R 90m的一段圆弧形桥面 重力加速度g 10m s2 求 1 若桥面为凹形 汽车以20m s的速度通过桥面最低点时 对桥面压力是多大 2 若桥面为凸形 汽车以10m s的速度通过桥面最高点时 对桥面压力是多大 3 汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时 对桥面刚好没有压力 课堂练习 62 解析 1 汽车通过凹形桥面最低点时 在水平方向受到牵引力F和阻力f 在竖直方向受到桥面向上的支持力N和向下的重力G mg的合力为N1 mg 这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力 即F向 由向心力公式有 63 解得桥面的支持力大小为 根据牛顿第三定律 汽车对桥面最低点的压力大小是2 98 104N 64 2 汽车通过凸形桥面最高点时 在水平方向受到牵引力F和阻力 在竖直方向受到竖直向下的重力G 和桥面向上的支持力N2 圆弧形轨道的圆心在汽车的下方 重力G 与支持力的合力为 这个合力就是汽车通过桥面顶点时的向心力 即F向 N2 由向心力公式有 65 解得桥面的支持力大小为根据牛顿第三定律 汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为l 78X104N 66 3 设汽车速度未知时 通过凸形桥面顶点时对桥面压力等于零 根据牛顿第三定律 这时桥面对汽车的支持力也为零 汽车在竖直方向只受到重力G作用 重力G 就是汽车驶过桥顶点时的向心力 即F向 mg 由向心力公式有解得 汽车以30m s的速度通过桥面顶点时 对桥面刚好没有压力 67 三 航天器中的失重现象 以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明 当飞船距地面高度为一 二百千米时 它的轨道半径近似等于地球半径R 航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重 除此之外 他还可能受到飞船座舱对他的支持力FN 引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力 探究 68 此时 座舱对航天员的支持力FN 0 航天员处于失重状态 69 四 离心运动 做圆周运动的物体一旦失去向心力的用 它会怎样运动呢 它会飞出去吗 如果物体受的合力不足以提供向心力 它会怎样运动呢 探究 70 飞车走壁 71 做圆周运动的物体 它的线速度方向就在圆周的切线上 物体之所以没有飞出去 是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力 当向心力突然消失时 物体就沿切线飞出去 当向心力不足时 物体虽不会沿切线飞出去 也会逐渐远离圆心 当向心力过大时 物体也不会沿切线方向飞出 而是逐渐靠近圆心 72 定义 做匀速圆周运动的物体 在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下 将远离圆心运动下去 这种运动叫离心运动 应用 离心干燥器 离心水泵 洗衣机脱水 棉砂糖 制作无缝钢管 魔盘游戏 汽车转弯 转动的砂轮速度不能过大 73 杂技演员在做水流星表演时 用绳系着装有水的水桶 在竖直平面内做圆周运动 大家讨论一下满足什么条件水才能从水出桶中流出来 若水的质量M 0 5kg 绳L 60cm 求 1 最高点水不流出的最小速率 2 水在最高点速率训v 3m s时 水对桶底的压力 课堂练习 74 解析 1 在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动需要的向心力 则所求最小速率 75 2 当水在最高点的速率大于v0时 只靠重力提供向心力已不足 此时水桶底对水有一向下的压力 设为FN由牛顿第二定律有由牛顿第三定律可知 水对水底的作用力竖直向上 76 第六章万有引力与航天第一节行星的运动 77 78 79 80 81 82 第二节太阳与行星间的引力 83 84 85 86 第三节万有引力定律 87 88 4 万有引力的特性 89 特别说明 1 任何物体间的万有引力都是同种性质的力 2 任何有质量的物体间都存在万有引力 一般情况下 质量较小的物体间的万有引力忽略不计 只考虑天体间或天体对附近或表面的物体的万有引力 90 重力是万有引力的一个分力重力是由于地球的吸引而产生的 但能否说万有引力就是重力呢 分析这个问题应从地球自转入手 在地球表明上的物体所受的万有引力F可以分解成物体所受到的重力G和随地球自转而做圆周运动的向心力F 如图所示 5 万有引力与重力的关系 91 在赤道出的重力在赤道处 物体所受的地球给的万有引力可以分解成两个同方向的力 其中一个是物体的重力 另一个是物体随地球自转需要的向心力 假设地球自转的角速度为w 则有 所以 方向指向地心 由于地球自转的角速度很小 物体自转的向心力很小 所以对于任何物体都有 因此在一般情况下进行计算时可以认为 在两极的重力在两极处 由于物体自转需要的向心力为零 所以地球对物体的万有引力就等于物体的重力 方向指向地心 92 在高空处的重力假如说物体距离地面的高度为h 在忽略地球自转的条件下有 而则 93 94 95 第四节万有引力理论的成就 96 97 98 第五节宇宙航行 99 100 一 人造卫星在轨运行和变轨问题 101 102 103 104 105 二 天体运动中的 双星 问题 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120