高中物理必修二2重难点知识归纳总结及典型题目解析.pdf
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1、个性化辅导学案授课时间:授课时段:年级:高一科目:物理课时:学生姓名:授课老师:马老师第六章万有引力定律及其应用开普勒三大定律:所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处于椭圆的一个焦点上对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。万有引力定律:宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力,其大小与两物体的质量乘积成正比,跟它们间距离的平方成反比。对万有引力定律的理解万有引力定律:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比,两物体间引力的方向沿着二者的连
2、线。G m、2公式表示:F=r。引力常量G:适用于任何两物体。意义:它在数值上等于两个质量都是1 k g 的物体(可看成质点)相 距 1 m 时的相互作用力。G的通常取值为G=6。6 7 X 1 0 T l N m 2/k g 2。是英国物理学家卡文迪许用实验测得。适用条件:万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体是质量均匀分布的球体时,它们间的引力也可以直接用公式计算,但式中的r 是指两球心间的距离。万有引力具有以下三个特性:普遍性:万有引力是普遍存在于宇宙中的任何有质量的物体(大到天体小到微观粒子)间的相互吸引力,它是自然界的物体间的基本相互作用之一。相互性:两个物体相互作用的引
3、力是一对作用力和反作用力,符合牛顿第三定律。宏观性:通常情况下,万有引力非常小,只在质量巨大的天体间或天体与物体间它的存在才有宏观的物理意义,在微观世界中,粒子的质量都非常小,粒子间的万有引力可以忽略不计。万有引力定律的应用:(中心天体质量也天体半径耳天体表面重力加速度g)万有引力=向心力:(一个天体绕另一个天体作画周运动时,下面式中 刁?)c Mm V2 2 4万2G 二 m =m3 r=mr2 r2 T2重力=万有引力:Mm地面物体的重力加速度:mg=G-rR-Mm高空物体的重力加速度:如 g =G(R+h)iMg=G-9.8 m/s2Mg=+仃 9.8 m/s2三种宇宙 速 度:在地球表
4、面附近(轨道半径可视为地球半径)绕地球作圆周运动的卫星的线速度,在所有圆周运动的卫星中线速度是最大的.由磔1或由G gR 2第一宇宙速度:V 1 =7.9 k m/s,它是卫星的最小发射速度,也是地球卫星的最大环绕速度.第二宇宙速度(脱离速度):v 2 =1 1.2 km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度.第三宇宙速度(逃逸速度):v 3 =1 6.7 km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.地球同步卫星:所谓地球同步卫星,是相对于地面静止的,这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上,且绕地球运动的周期等于地球的自转周期,即 T=2 4 h=8 6 4 0 0 s,离地面高度
5、同步卫星的轨道一定在赤道平面内,并且只有一条.所有同步卫星都在这条轨道上,以大小相同的线速度,角速度和周期运行着.卫星的超重和失重:“超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程,此情景与“升降机”中物体超重相 同.“失重”是卫星进入轨道后正常运转时,卫星上的物体完全“失重”(因为重力提供向心力),此时,在卫星上的仪器,凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用.1,利用下列数据和引力常量,可以计算出地球质量的是:A、已知地球的半径R 和地面的重力加速度B、已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径r 和周期TC、已知卫星绕地球作匀速圆周运动的轨道半径r 线速度vD、已知卫星绕地球作匀速圆
6、周运动的线速度v 和周期T解析:选项A设相对于地面静止的某一物体的质量是m,根据万有引力等于重力的关系得:G M m/R2=m g得:M=g R 7 G选项B,设卫星的质量为m,根据万有引力等于向心力的关系G M m/R=M R 4 .2/T2得:M=4JI2 R 7 G T2选项C,设卫星的质量为m,根据万有引力等于向心力的关系G M m/R2=m vJ/R得:M=/R/G选项D,设卫星的质量为m,根据万有引力等于向心力的关系G M m/R2=m v 2 n /TG M m/R =m v2/R得:M=V3T/2 n G综上所述,该题的四个选项都是正确的,如果已知地球的半径是R,且把地球看作球
7、体,则地球的体积为V=4 R 7 3,根据P=M/V=3 n r:/G T2 Y计算出地球的密度,此法也可以计算其它天体的质量和密度。当绕行天体在中心天体表面附近运行时,此式可简化为P =M/V=3 JI/G T22,宇航员站在某行星表面上的某高处,沿水平方向抛出一个小球,经过时间t,小球落到行星表面,测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速度增大到2倍,则抛出点与落地点之间的距离为百 L.已知两落地点在同一水平面内,该行星的半径为A,万有引力常数为G,求该行星的质量.解析:设抛出点距地面的高度为H,重力加速度为g,两次抛出的时间相同,都为t,则根据平抛运动的公式可得:H=l g t2
8、一(1)2L2-H2=(Vt)2(2)3 L-H=(2 Vt)2(3)由以上三式得:g=2 L/V3 t2根据:g=G M/R?可得:M=2 L R 7 G t 七3,关于人造卫星,下列说法正确的是:A、运行的轨道半径越大,线速度越大B、运行的速率可以等于8k m/sC、运动的轨道半径越大,周期也越大D、运行的周期可以等于80 m解析:在中学物理中,一般认为人造卫星在圆轨道上绕地球作匀速圆周运动设地球的质量为M,卫星的质量是m,卫星在半径为r的轨道上运行时的速率为v,根据万有引力等于向心力的关系可得v=jGM/r-(1)3 =(G M/)2 -(2)T=(4 Jt2r3/G M)1/2-(3)
9、据(1)式选项A 错误因 v=(g r)1/2=(6.4 X 1 06X 1 0)1/2=7.9 k m/s故:B错误4,关于人造地球卫星,下列说法正确的是A.第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球运动所必须的最大地面发射速度B第一宇宙速度是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动的最大速度C.卫星离地面越高,运行速率越大,周期越小D.卫星的轨道半径越大,需要的发射速度越大,在轨道上运行的速度越小解析:第一宇宙速度是发射卫星的最小速度同时也是卫星绕地球运动的最大环绕速度。根据公式V,以及T=2 n r/v 可知:卫星离地面越高,运行速率越小,周期越大。根据能量守恒,要把卫星发射的越高,需要的发射速度就越大,
10、但在轨道上运行的速度就越小。答案:B D5,俄罗斯“和平号”轨道空间站因超期服役和缺乏维持继续在轨道运行的资金,俄政府于2 0 0 0 年底作出了将其坠毁的决定.坠毁过程分两个阶段,首先使空间站进入无动力自由运动状态,因受高空稀薄空气阻力的影响,空间站在绕地球运动的同时缓慢向地球靠近,2 0 0 1 年 3月,当空间站下降到距离地球2 2 k m 高度时,再由俄地面控制中心控制其坠毁.“和平号”空间站已于2 0 0 1 年 3月 2 3 日顺利坠入南太平洋预定海域.在空间站自由运动的过程中A.角速度逐渐减小 B .线速度逐渐减小C.加速度逐渐增大 D.周期逐渐减小c va解析:根据可得:卫星绕
11、地球的线速度:;卫星绕地球的周期:丁 一 嘉/卫星绕地球的角速度:T 卫星的加速度:r 2所以,当半径逐渐减小时,角速度增大,线速度增大,周期减小,加速度增大。答案:C D第 七 章 机械能守恒定律第 一 二 三 节 功 功 率功的定义:力和力的方向上的位移的乘积。做功的两要素:物体受力且在力的方向上的位移。单 位:焦 耳(J)o计算功的方法种:w =F l c o s a 其中a为力F的方向同位移L方向所成的角功是标量,只有大小,没有方向,但有正功和负功之分.物体做正功负功问题(将a理 解 为F与V所 成 的 角,更 为 简 单)(1)当a =90 时,W=0.这 表 示 力F的 方 向 跟
12、 位 移 的 方 向 垂 直 时,力F不 做 功,如 小 球 在 水 平 桌 面 上 滚 动,桌 面 对 球 的 支 持 力 不 做 功。(2)当a 0,W 0.这 表 示 力F对 物 体 做 正 功。如 人 用 力 推 车 前 进 时,人 的 推 力F对 车 做 正 功。(3)当 时,c o s a 0,W 0.这 表 示 力F对 物 体 做 负 功。如 人 用 力 阻 碍 车 前 进 时,人 的 推 力F对 车 做 负 功。一个 力 对 物 体 做 负 功,经 常 说 成 物 体 克 服 这 个 力 做 功(取 绝 对 值)。例 如,竖直向上抛出的 球,在 向 上 运 动 的 过 程 中,
13、重力对球做了-6J的 功,可以说成球克服重力做了 6 J的 功。说了“克 服”,就 不 能 再 说 做 了 负 功。功率:功率的定义式:P=W/t,所求出的功率是时间力内的平均功率。不 管 是 恒 力 做 功,还 是 变 力 做 功,都适用功率的计算式:(或=6 7P和V分 别 表 示t时 刻 的 功 率 和 速 度,a为两者间的夹角.单位:瓦 特(W)功率的物理意义:描述力对物体做功快慢;是标量,有正负,求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率.额定功率指机器正常工作时的最大输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。实际功率是指机器工作中实际输出的功率。机器不一定都在额
14、定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率.以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度v m=P/f作匀速直线运动.以 恒 定 牵 引 力F启 动:机 车 先 作 匀 加 速 运 动,当 功 率 增 大 到 额 定 功 率 时 速 度 为vl=P/F,而后7、平均功率和瞬时功率平均功率:描述力在一段时间内做功的快慢,用户=吆计算,若用P=F vc o s a,v为t时间内的平均速t度。开 始 作 加 速 度 减 小 的 加 速 运 动,最 后 以 最 大 速 度vm=P/f作 匀 速 直
15、线 运 动。平均功率是针对一段时间或一个过程而言的,因此在计算平均功率时一定要弄清是哪段时间或哪一个过程的平均功率。瞬时功率:描述力在某一时刻做功的快慢,只能用P =f Vc o s a,v为某时刻的瞬时速度。瞬时功率是针对某一时刻或某一位置而言的,因此在计算瞬时功率时一定要弄清是哪个时刻或哪一个位置的瞬时功率。动 能 是 标 量,只 有 大 小,没 有 方 向。表 达 式 为:丹”重力势能是标量,表达式为:E产mgh注意:(1)式中h应为物体重心的高度。(2)重力势能具有相对性,是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势能时,应该明确选取零势面。(3)重力势能可正可负,在零势面上方重力势能
16、为正值,在零势面下方重力势能为负值。(4)选取不同的零势面,物体的势能值是不同的,但势能的变化量不会因零势面的不同而不同。重力势能和重力做功的关系:重力做功与路径无关,只跟初末位置高度有关,物体减少的力势能仍等于重力所做的功,式 子 为 叫uF Ss i n e n m g%-m g为动能定理:W=m v2-m v j2 2其中W为外力对物体所做的总功,m为物体质量,v为末速度,%为初速度解答思路:选取研究对象,明确它的运动过程。分析研究对象的受力情况和各力做功情况,然后求各个外力做功的代数和。明确物体在过程始末状态的动能E-和Ek2 o列出动能定理的方程卬和=Ekl-Ek2 o机械能守恒定律
17、:+=+(内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变)判断机械能是否守恒的方法:用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒.用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒.对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化
18、为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。典型题目1,汽车发动机的额定功率为6 0 k W,汽车的质量为5 t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的,取g=1 0 m/s 2.汽车保持额定功率不变从静止启动后,汽车所能达到的最大速度是多大?当汽车的加速度为2 m/s,时速度是多大?若汽车从静止开始,保持以0.5 m/s?的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?解析:汽车运动过程中所受的阻力大小为F f =0.1 m g =0.1 x 5 x l 03x l 0 N =5 x l 03N汽 车 保 持 恒 定 功 率 启 动 时=当a =
19、0时,v达到v”,,输出功率图象及v m速度图象如图。当a =0时速度最大,此时牵引力最小,其值为F m i n =F f =5 x 1 0 3 N则汽车的最大速度为Vm =-pLFmin6xl045xlO3m/s=12m/s设汽车的加速度为2m/s2时牵引力为F 1F-Ff=maF,=Ff+ma=5xl03N+5xl03x2N=1.5xl04Np A,X 1 O4汽车的速度为V1=上=m/s=4m/sF,1.5X104当汽车以恒定加速度0.5m/s2匀加速运动时,汽 车 的 牵 引 力 为F2,F2=Ff+ma=5xlO3N+5xlO3 X0.5N=7.5xlO3N汽车匀加速运动时,a不变n
20、 v T n P =F-vT n当P=P额时匀加速运动结束,而a/0,速度继续增大,此后汽车以恒定的功率行驶,做加速度逐渐减小的加速运动直至速度最大,输出功率图象及速度图象如下图。P 1A4汽车匀加速运动的末速度为Vt=-m/s=8m/sF2 7.5X103匀加速运动的时间为t=L =Y-s=16s。a 0.52,一辆汽车在平直的公路上以速度开始加速行驶,经过一段时间t,前进了距离s,此时恰好达到其最大速度也.设此过程中汽车发动机始终以额定功率P工作,汽车所受的阻力恒定为F,则在这段时间里,发动机所做的功为()A.Fvmt B.PtC.-1 mv2 1 2 Vn+Vmm-+F-s mv0 D.
21、Ft-2 2 2解析:汽车在恒定功率作用下是做变牵引力的加速运动,所以发动机做功为变力做功。根据P=W/t,可求出W 二 Pt而P =Fv =FV m,所以 P =F-V m,W=F-V m t1 ,1 ,根据能量守恒:W+-m v0-=-m vm +F-s1 ,1,所以 W=m V n+F s m v0 ,故选 A B C2 23,如图所示,轻弹簧一端与竖直墙壁连接,另一端与质量为m的物体连接,放在光滑的水平面上,弹簧的劲度系数为k,弹簧处于自然状态,用水平力缓慢拉物体,使物体前进x,求这一过程中拉力对物体做了多少功.解析:方法一:力F做功是用来克服弹簧弹力做功,但弹力不是恒力,其大小与形变
22、量成正比,又知缓慢拉物体,物体处于平衡状态,即F=k x,可用平均力来代替。平均力F=0+C=生,F做功W=Fx =k x 2。2 2 2方法二:画出拉力F随 位 移x的变化图象如图所示,则图线与横轴构成的三角形面积即为拉力做的功1|,W=S=k x x =k x o2 24,如图所示,A B为1/4圆弧轨道,半径为R=0.8 m,B C是水平轨道,长S=3 m,B C处的摩擦系数为U=1/1 5,今有质量m=l k g的物体,自A点从静止起下滑到C点刚好停止。求物体在轨道A B段所受的阻力对物体做的功。解析:物体在从A滑到C的过程中,有重力、A B段的阻力、B C段的摩擦力共三个力做功,W
23、G=m g R,f B C=u m g,由于物体在A B段受的阻力是变力,做的功不能直接求。根据动能定理可知得:所以 m g R-u m g S-WAB=O即 WA B=m g R-u m g S=1 X 1 0 X 0.8-1 X 1 0 X 3/1 5=6(J)5,从离地面H高处落下一只小球,小球在运动过程中所受的空气阻力是它重力的k (k l)倍,而小球与地面相碰后,能以相同大小的速率反弹,求:(1)小球第一次与地面碰撞后,能够反弹起的最大高度是多少?(2)小球从释放开始,直至停止弹跳为止,所通过的总路程是多少?解析:(1)设小球第一次与地面碰撞后,能够反弹起的最大高度是h,则由动能定理
24、得:W 令=Ek6,如图所示,跨过同一高度处的定滑轮的细线连接着质量相同的物体A和B,A套在光滑水平杆上,定滑轮离水平杆的高度h=0.2 m,开始时让连着A的细线与水平杆的夹角。=3 7。,由静止释放B,在运动过程中,A所获得的最大速度为多大?(设B不会碰到水平杆,s i n 3 7 =0.6,s i n 5 3 =0.8,取 g=1 0 m/s 2)解析:由运动的合成与分解知,vB=vAc o s。,当A运动到左边滑轮正下方时A的速度最大,此 时B的速度为0,由机械能守恒定律有:mB g(-h)=mAvm2,s i n g得小心山二岛八.答案:J g m/s7,如图所示,一个劲度系数为k=6
25、 0 0 N/m的轻弹簧两端焊接着质量均为m=1 2 kg的物体A和B竖直静止在水平地面上,若在A上加一个竖直向上的力F,使A向上做匀加速运动,经过0.4 s B刚好要离开地面.设整个过程弹簧都处在弹性限度内,取g=1 0 m/s 2,求此过程力F所做的功.解析:没有加外力时,弹簧的压缩量x产a=0.2 m,B刚要离开地面时弹簧的伸长量X 2=3=0.2 mk k在外力作用下A做加速运动时有弹簧恢复原长前F-m g+FT=m a,FT为弹簧的弹力,由此得开始时拉力F最小;弹簧恢复原长后F-m g-Fr=m a,FT为弹簧的弹力.由此得当t=0.4 s B刚要离开地面时拉力F最大,此时弹力FT=
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