模块复习课--2021年人教版（新课标）高中物理必修2同步学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修2全册综合学案设计，共9页。

一、曲线运动
1．物体做曲线运动的条件
(1)运动学角度：物体的加速度方向跟速度方向不在同一条直线上．
(2)动力学角度：物体所受合外力的方向跟速度方向不在同一条直线上．
2．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，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵守平行四边形定则．
3．合运动的性质的判断
(1)根据合加速度是否恒定判定合运动的性质：若合加速度不变，则为匀变速运动；若合加速度(大小或方向)变化，则为非匀变速运动．
(2)根据合加速度的方向与合初速度的方向关系判定合运动的轨迹：若合加速度的方向与合初速度的方向在同一直线上，则为直线运动，否则为曲线运动．
二、平抛运动的规律
1．速度关系
2．位移关系
3．轨迹方程：y＝eq \f(g,2v\\al(2,0))x2.
三、匀速圆周运动
1．性质：加速度大小不变，方向总是指向圆心的变加速曲线运动．
2．向心加速度公式：a＝eq \f(v2,r)＝rω2＝vω.
3．向心力公式：F＝meq \f(v2,r)＝mrω2＝meq \f(4π2r,T2)＝mωv＝m·4π2f2r.
四、万有引力定律
1．表达式：F＝Geq \f(m1m2,r2)，其中G为引力常量，G＝6.67×10－11N·m2/kg2，由卡文迪许扭秤实验测定．
2．适用条件
(1)两个质点之间的相互作用．
(2)对质量分布均匀的球体，r为两球心的距离．
五、万有引力定律的应用
1．第一宇宙速度的计算方法
(1)由Geq \f(Mm,R2)＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(\f(GM,R)).
(2)由mg＝meq \f(v2,R)得v＝eq \r(gR).
2．卫星的运行规律及黄金代换
(1)万有引力提供向心力
eq \f(GMm,r2)＝eq \b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\c1(ma→a＝\f(GM,r2)→a∝\f(1,r2),m\f(v2,r)→v＝\r(\f(GM,r))→v∝\f(1,\r(r)),mω2r→ω＝\r(\f(GM,r3))→ω∝\r(\f(1,r3)),m\f(4π2,T2)r→T＝\r(\f(4π2r3,GM))→T∝\r(r3)))越高越慢
(2)天体对其表面的物体的万有引力近似等于重力，即eq \f(GMm,R2)＝mg或gR2＝GM(R、g分别是天体的半径、表面重力加速度)，公式gR2＝GM应用广泛，称“黄金代换”．
六、功和功率
1．功的公式：W＝Flcs α.
(1)α是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移．
(2)该公式只适用于恒力做功．
2．功率的公式
(1)P＝eq \f(W,t)，P为时间t内的平均功率．
(2)P＝Fvcs_α，若v为平均速度，则P为平均功率；若v为瞬时速度，则P为瞬时功率．
七、动能定理
1．表达式
(1)W＝ΔEk.
(2)W＝Ek2－Ek1.
(3)W＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,2)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,1).
2．适用条件
(1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动．
(2)动能定理既适用于恒力做功，也适用于变力做功．
(3)力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以不同时作用．
八、机械能守恒定律
常用的三种表达式
1．守恒式：E1＝E2或Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2.(E1、E2分别表示系统初末状态时的总机械能)
2．转化式：ΔEk＝－ΔEp或ΔEk增＝ΔEp减．(表示系统势能的减少量等于动能的增加量)
3．转移式：ΔEA＝－ΔEB或ΔEA增＝ΔEB减．(表示系统只有A、B两物体时，A增加的机械能等于B减少的机械能)
九、功能关系
1．几种常见力的功与能量转化的关系
(1)重力做功：重力势能和其他能相互转化．
(2)弹簧弹力做功：弹性势能和其他能相互转化．
(3)滑动摩擦力做功：机械能转化为内能．
2．能量守恒定律的表达式
(1)E初＝E末，初状态各种能量的总和等于末状态各种能量的总和．
(2)ΔE增＝ΔE减，增加的那些能量的增加量等于减少的那些能量的减少量．
[易错易混辨析]
(1)合运动不一定是物体的实际运动．(×)
(2)合运动的速度一定大于分运动的速度．(×)
(3)斜抛运动和平抛运动的加速度相同．(√)
(4)平抛运动的初速度与重力垂直．(√)
(5)平抛运动中，初速度越大，落地时间越长．(×)
(6)如果下落时间较长，平抛运动的物体的速度方向变为竖直方向．(×)
(7)从同一高度水平抛出的物体，不计空气阻力，初速度大的落地速度大．(√)
(8)随水平圆盘一起匀速转动的物体受重力、支持力和向心力作用．(×)
(9)做圆周运动的物体所受到的合外力不一定等于向心力．(√)
(10)做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出．(×)
(11)汽车驶过凸形桥最高点，速度很大时，对桥的压力可能等于零．(√)
(12)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用．(×)
(13)第一宇宙速度与地球的质量有关．(√)
(14)地球同步卫星的运行速度大于第一宇宙速度．(×)
(15)地球同步卫星可以定点于北京正上方．(×)
(16)若物体的发射速度大于第二宇宙速度，小于第三宇宙速度，则物体可以绕太阳运行．(√)
(17)作用力做正功时，反作用力一定做负功．(×)
(18)根据P＝Fv可知，发动机功率—定时，交通工具的牵引力与运动速度成反比．(√)
(19)汽车上坡的时候，司机必须换挡，其目的是减小速度，得到较小的牵引力．(×)
(20)如果物体所受的合外力为零，那么，合外力对物体做的功一定为零．(√)
(21)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化．(×)
(22)物体的动能不变，所受的合外力必定为零．(×)
(23)物体在速度增大时，其机械能可能在减小．(√)
(24)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒．(×)
(25)物体受到摩擦力作用时，机械能一定要变化．(×)
(26)物体只发生动能和势能的相互转化时，物体的机械能一定守恒．(√)
(27)力对物体做功，物体的总能量一定增加．(×)
(28)能量在转化或转移的过程中，其总量会不断减少．(×)
(29)能量的转化和转移具有方向性，且现在可利用的能源有限，故必须节约能源．(√)
(30)滑动摩擦力做功时，一定会引起能量的转化．(√)
[高考真题感悟]
1．发球机从同一高度向正前方依次水平射出两个速度不同的乒乓球(忽略空气的影响)．速度较大的球越过球网，速度较小的球没有越过球网．其原因是( )
A．速度较小的球下降相同距离所用的时间较多
B．速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大
C．速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少
D．速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大
C [在竖直方向，球做自由落体运动，由h＝eq \f(1,2) gt2知，选项A、D错误．
由v2＝2gh知，选项B错误．
在水平方向，球做匀速直线运动，通过相同水平距离，速度大的球用时少，选项C正确．]
2.如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环．小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力( )
A．一直不做功
B．一直做正功
C．始终指向大圆环圆心
D．始终背离大圆环圆心
A [光滑大圆环对小环只有弹力作用．弹力方向沿大圆环的半径方向(下滑过程先背离圆心，后指向圆心)，与小环的速度方向始终垂直，不做功．故选A.]
3.如图所示，一质量为m，长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂．用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距eq \f(1,3)l.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为( )
A.eq \f(1,9)mgl B.eq \f(1,6)mgl C.eq \f(1,3)mgl D.eq \f(1,2)mgl
A [以均匀柔软细绳MQ段为研究对象，其质量为eq \f(2,3) m，取M点所在的水平面为零势能面，开始时，细绳MQ段的重力势能Ep1＝－eq \f(2,3)mg·eq \f(l,3)＝－eq \f(2,9)mgl，用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点时，细绳MQ段的重力势能Ep2＝－eq \f(2,3)mg·eq \f(l,6)＝－eq \f(1,9)mgl，则外力做的功即克服重力做的功等于细绳MQ段的重力势能的变化，即W＝Ep2－Ep1＝－eq \f(1,9)mgl＋eq \f(2,9)mgl＝eq \f(1,9)mgl，选项A正确．]
4．(多选)如图所示，海王星绕太阳沿椭圆轨道运动，P为近日点，Q为远日点，M、N为轨道短轴的两个端点，运行的周期为T0.若只考虑海王星和太阳之间的相互作用，则海王星在从P经M、Q到N的运动过程中( )
A．从P到M所用的时间等于eq \f(T0,4)
B．从Q到N阶段，机械能逐渐变大
C．从P到Q阶段，速率逐渐变小
D．从M到N阶段，万有引力对它先做负功后做正功
CD [A错：由开普勒第二定律可知，相等时间内，太阳与海王星连线扫过的面积都相等．
B错：由机械能守恒定律知，从Q到N阶段，机械能守恒．
C对：从P到Q阶段，万有引力做负功，动能减小，速率逐渐变小．
D对：从M到N阶段，万有引力与速度的夹角先是钝角后是锐角，即万有引力对它先做负功后做正功．]
5．2017年4月，我国成功发射的天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室完成了首次交会对接，对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道(可视为圆轨道)运行．与天宫二号单独运行时相比，组合体运行的( )
A．周期变大 B．速率变大
C．动能变大D．向心加速度变大
C [天舟一号货运飞船与天宫二号空间实验室对接形成的组合体仍沿天宫二号原来的轨道运行，根据Geq \f(Mm,r2)＝ma＝eq \f(mv2,r)＝mreq \f(4π2,T2)可知，组合体运行的向心加速度、速率、周期不变，质量变大，则动能变大，选项C正确．]
6．(多选)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连．现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点．已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMNA．弹力对小球先做正功后做负功
B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度
C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零
D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差
BCD [在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM<∠OMN7．利用三颗位置适当的地球同步卫星，可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯．目前，地球同步卫星的轨道半径约为地球半径的6.6倍．假设地球的自转周期变小，若仍仅用三颗同步卫星来实现上述目的，则地球自转周期的最小值约为( )
A．1 hB．4 h
C．8 hD．16 h
B [万有引力提供向心力，对同步卫星有：
eq \f(GMm,r2)＝mreq \f(4π2,T2)，整理得GM＝eq \f(4π2r3,T2)
当r＝6.6R地时，T＝24 h
若地球的自转周期变小，轨道半径最小为2R地
三颗同步卫星A、B、C如图所示分布
则有eq \f(4π26.6R地3,T2)＝eq \f(4π22R地3,T′2)
解得T′≈eq \f(T,6)＝4 h，选项B正确．]
8．为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线相距s0和s1(s1(1)冰球与冰面之间的动摩擦因数；
(2)满足训练要求的运动员的最小加速度．
[解析] (1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因素为μ，由动能定理得
－μmgs0＝eq \f(1,2)mveq \\al(2,1)－eq \f(1,2)mveq \\al(2,0)①
解得μ＝eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0).②
(2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t.
由运动学公式得
veq \\al(2,0)－veq \\al(2,1)＝2a1s0③
v0－v1＝a1t④
s1＝eq \f(1,2)a2t2⑤
联立③④⑤式得
a2＝eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0)).⑥
[答案] (1)eq \f(v\\al(2,0)－v\\al(2,1),2gs0) (2)eq \f(s1v1＋v02,2s\\al(2,0))