物理必修2导学案及答案.doc
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物理必修二导学案
目录
第五章曲线运动 1
§5.1曲线运动 1
§5.2平抛运动 5
§5.3实验：
研究平抛运动 11
§5.4圆周运动 16
§5.5向心加速度 20
§5.6向心力 23
§5.7生活中的圆周运动 27
《曲线运动》单元测试卷 30
第六章万有引力与航天 34
§6.1行星的运动 34
§6.2太阳与行星间的引力 39
§6.3万有引力定律 43
§6.4万有引力理论的成就 48
§6.5宇宙航行 52
§6.6经典力学的局限性 57
《万有引力与航天》单元测试卷 60
第七章机械能守恒定律 62
§7.1追寻守恒量——能量 62
§7.2功 62
§7.3功率 66
§7.4重力势能 71
§7.5探究弹性势能的表达式 75
§7.6实验：
探究功与物体速度变化的关系 78
§7.7动能和动能定理 81
§7.8机械能守恒定律 85
§7.9实验：
验证机械能守恒定律 89
§7.10能量守恒定律与能源 93
《机械能守恒定律》单元测试卷 95
参考答案 101
第五章曲线运动
§5.1曲线运动
一、【学习目标】
1.知道什么是曲线运动。
2.知道曲线运动中的曲线速度的方向，并能在轨迹图上划出方向。
3.知道曲线运动是一种变速运动。
4.知道物体做曲线运动的条件。
二、【重点难点】
1.曲线运动中速度的大小和方向的表示和计算。
2.曲线运动中的位移的大小和方向的计算。
3.曲线运动的条件。
三、【课前预习】
1、物体做曲线运动的速度方向是时刻发生变化的，质点经过某一点（或某一时刻）时的速度方向沿曲线上该点的____________。
2、物体做曲线运动时，至少物体速度的__________在不断发生变化，所以物体一定具有___________，所以曲线运动是__________运动。
3、物体做曲线运动的条件：
物体所受合外力的方向与它的速度方向_______。
4、力可以改变物体运动状态，如将物体受到的合外力沿着物体的运动方向和垂直于物体的运动方向进行分解，则沿着速度方向的分力改变物体速度的__________；垂直于速度方向的分力改变物体速度的___________。
速度大小是增大还是减小取决于沿着速度方向的分力与速度方向相同还是相反。
做曲线运动的物体，其所受合外力方向总指向轨迹______侧。
5、匀变速直线运动只有沿着速度方向的力，没有垂直速度方向的力，故速度的_________改变而__________不变；如果没有沿着速度方向的力，只有垂直速度方向的力，则物体运动的速度________不变而__________不断改变，这就是今后要学习的匀速圆周运动。
四、【课堂导学】
迁移应用1质点在三个恒力F1、F2、F3的共同作用下保持平衡状态，若突然撤去F1，则质点（ ）
A．一定做匀变速运动 B．一定做直线运动
C．一定做非匀变速运动 D．一定做曲线运动
典例2关于曲线运动，下面说法正确的是（）
A．物体运动状态改变着，它一定做曲线运动
B．物体做曲线运动，它的运动状态一定在改变
C．物体做曲线运动时，它的加速度的方向始终和速度的方向一致
D．物体做曲线运动时，它的加速度方向始终和所受到的合外力方向一致
五、【本课小结】
l合外力方向与速度方向共线还是不共线决定了物体是直线运动还是曲线运动。
l合外力方向与速度方向的夹角是锐角还是钝角决定了物体是做加速曲线运动还是做减速曲线运动
l合外力恒定还是不恒定决定了物体是匀变速运动还是非匀变速运动；做直线运动的加速度可能变化，
做曲线运动的加速度可以恒定
六、【课堂反馈】
（一）课堂练习
1．关于曲线运动速度的方向，下列说法中正确的是（）
A．在曲线运动中速度的方向总是沿着曲线并保持不变
B．质点做曲线运动时，速度方向是时刻改变的，它在某一点的瞬时速度的方向与这—点运动的轨迹垂直
C．曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向就是在曲线上的这—点的切线方向
D．曲线运动中速度方向是不断改变的，但速度的大小保持不变
2．如图所示的曲线为运动员抛出的铅球运动轨迹（铅球视为质点），A、B、C为曲线上的三点，关于铅球在B点的速度方向，说法正确的是（）
A．为AB的方向B．为BC的方向
C．为BD的方向D．为BE的方向
3．物体做曲线运动的条件为（）
A．物体运动的初速度不为零
B．物体所受的合外力为变力
C．物体所受的合外力的方向上与速度的方向不在同一条直线上
D．物体所受的合外力的方向与加速度的方向不在同—条直线上
4．关于曲线运动，下列说法中正确的是（）
A．变速运动—定是曲线运动
B．曲线运动—定是变速运动
C．速率不变的曲线运动是匀速运动
D．曲线运动也可以是速度不变的运动
5．做曲线运动的物体，在其轨迹上某一点的加速度方向（）
A．为通过该点的曲线的切线方向
B．与物体在这一点时所受的合外力方向垂直
C．与物体在这一点速度方向一致
D．与物体在这一点速度方向的夹角一定不为零
（二）高考链接
6．下面说法中正确的是（）
A．做曲线运动的物体的速度方向必变化
B．速度变化的运动必是曲线运动
C．加速度恒定的运动不可能是曲线运动
D．加速度变化的运动必定是曲线运动
七、【课后作业】
1．一质点在某段时间内做曲线运动，则在这段时间内（）
A．速度一定不断改变，加速度也一定不断改变；
B．速度一定不断改变，加速度可以不变；
C．速度可以不变，加速度一定不断改变；
D．速度可以不变，加速度也可以不变。
2．下列说法中正确的是（）
A．物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B．物体在变力作用下一定做曲线运动
C．物体在恒力或变力作用下都可能做曲线运动
D．做曲线运动的物体，其速度方向与加速度方向一定不在同一直线上
3．如图所示，物体在恒力F作用下沿曲线从A运动到B，这时突然使它所受的力方向改变而大小不变（即由F变为-F），在此力作用下物体以后的运动情况，下列说法正确的是（）
A．物体不可能沿曲线Ba运动；
B．物体不可能沿曲线Bb运动；
C．物体不可能沿曲线Bc运动；
D．物体可能沿原曲线由B返回A。
4．一个做匀速直线运动的物体，突然受到一个与运动方向不在同一直线上的恒力作用时，物体运动为（）
A．继续做直线运动
B．一定做曲线运动
C．可能做直线运动，也可能做曲线运动
D．运动的形式不能确定
5．一人游泳渡河以垂直河岸不变的速度（相对水）向对岸游去，河水流动速度恒定．下列说法中正确的是（）
A．河水流动速度对人渡河无任何影响
B．游泳渡河的路线与河岸垂直
C．由于河水流动的影响，人到达对岸的时间与静水中不同
D．由于河水流动的影响，人到达对岸的位置，向下游方向偏移
6．如果两个不在同一直线上的分运动都是匀速直线运动，对其合运动的描述中，正确的是（）
A．合运动一定是曲线运动
B．合运动一定是直线运动
C．合运动是曲线运动或直线运动
D．当两个分运动的速度数值相等时，合运动才为直线运动
7．一船以恒定的速率渡河，水流速度恒定（小于船速），要使船垂直到达对岸，则（）
A．船应垂直河岸航行
B．船的航行方向应偏向上游一侧
C．船不可能沿直线到达对岸
D．河的宽度一定时，船到对岸的时间是任意的
8．无风时气球匀速竖直上升的速度是4m/s，现自西向东的风速大小为3m/s，则
（1）气球相对地面运动的速度大小为_________，方向__________。
（2）若风速增大，则气球在某一时间内上升的高度与风速增大前相比将________。
（填“增大”、“减小”、“保持不变”）
§5.2平抛运动
一、【学习目标】
1.知道抛体运动的概念，特点及型，掌握平抛运动规律，理解其性质，知道处理平抛运动的思路，会解决平抛运动问题。
2.通过对平抛规律的探究，体会运动的合成与分解在研究平抛运动规律中的应用。
二、【重点难点】
1.平抛运动的规律，即物体（质点）的位移，速度如何随时间变化。
2.平抛运动问题的处理思路和方法。
三、【课前预习】
1.根据牛顿第二定律和公式，可推导出平抛运动的水平分位移和竖直分位移随时间变化的规律。
2.根据牛顿第二定律和公式，可推导出平抛运动的水平速度和竖直速度随时间变化的规律。
3.斜抛运动的水平方向分运动是。
4.研究平抛运动的位置随时间变化的规律时，应该建立一个坐标原点在坐标系。
5.由平抛运动的水平坐标和竖直坐标随时间的变化规律导出平抛运动的运动轨迹为。
四、【课堂导学】
一、平抛物体的位置
1.研究的方法和分析思路
（1）坐标系的建立：
以抛出点为，以水平抛出的方向为轴的方向，以竖直向下的方向为轴的正方向。
（2）水平方向上的受力情况及运动情况：
由于小球在平抛运动过程只受作用，小球在水平方向不受力的作用，故水平方向没有，水平方向的分速度v0保持不变。
（3）竖直方向上的受力情况及运动情况：
在竖直方向，根据牛顿第二定律，小球在重力的作用下产生的加速度为，而在竖直方向上的初速度为。
2.位置的确定
（1）水平坐标：
由于水平方向的分速度保持v0不变，运动中小球的水平坐标随时间变化的规律是x=。
（2）竖直坐标：
小球在竖直方向产生的加速度为，竖直方向初速度为，根据运动学的规律，小球在竖直方向的坐标随时间变化的规律是y=。
二、平抛物体的速度
1.水平速度vx
初速度为v0的平抛运动，水平方向受力为零，故在时刻t的水平分速度vx=。
2.竖直分速度
平抛运动的竖直初速度为，竖直方向只受重力，根据牛顿第二定律可知，加速度为重力加速度，由运动学公式可知，竖直分速度vy=。
三、平抛运动的轨迹
1.平抛小球水平方向坐标为x=v0t，竖直方向坐标为，联立这两个式子消去t，可得到平抛物体的轨迹方程：
y=。
式中、都是与x、y无关的常量，这正是初中数学中的函数的图象，是一条线。
即平抛物体运动的轨迹是一条线。
2.进一步的拓展—斜抛运动
（1）斜上抛运动的受力情况：
在水平方向上不受力，加速度是；在竖直方向只受，加速度大小为。
（2）斜上抛物体的初速度为v0，与水平方向间的夹角为θ，则此速度沿水平方向的分量vx=，
vy=。
（3）求解斜上抛运动的方法：
水平方向为运动；竖直方向为初速度为的匀速直线运动，加速度a=。
3.合速度
（1）大小：
若知vx和vy的值，按照数学上的定理，可求得t时刻平抛运动速度大小vt=。
（2）方向：
根据vx和vy的值，按照三角函数知识，可求得t时刻瞬时速度的方向跟水平方向夹角θ的正切值tanθ=。
典例1在490m的高空，以240m/s的速度水平飞行的轰炸机追击一鱼雷艇，该艇正以25m/s的速度与飞机同方向行驶。
飞机应在鱼雷后面多远处投下炸弹，才能击中该艇？
（g取9.8m/s2）
迁移应用1一个物体以速度v水平抛出，不计空气阻力，经过时间t击中竖直墙壁，求这段时间内物体通过的位移大小和击中墙壁时的速度方向。
典例2以9.8m/s的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞在倾角θ=30°的斜面上，则物体飞行的时间是多少？
（g取9.8m/s2）
迁移应用2一个物体以速度v水平抛出，不计空气阻力，落地时速度方向与水平地面的夹角为θ，求平抛运动的时间和抛出时的高度。
五、【本课小结】
在解决平抛运动的问题时，将平抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，时间相同是两分运动联系的桥梁。
六、【课堂反馈】
（一）课堂练习
1.从理论上对抛体运动规律的分析，下列说法正确的是（）
A.抛体运动的物体只受到重力的作用，故质量不同的物体做抛体运动的加速度不一样
B.抛体运动的物体在水平方向所受外力为零，故在水平方向没有加速度
C.同一个物体做斜抛运动和平抛运动时的受力情况不一样，所以轨迹不一样
D.不同物体做抛体运动时的合力可能不同，但它们做抛体运功的加速度一样
2.对平抛运动，由下列条件可以确定物体初速度的是（）
A.已知水平位移B.已知下落高度
C.已知落地速度、下落高度D.已知全程位移的大小和方向
3.关于抛体运动的轨迹，正确的是（）
A.抛体运动的轨迹都是抛物线B.抛体运动的轨迹都是反比例曲线
C.平抛运动的轨迹都是抛物线D.平抛运动的轨迹都是反比例曲线
4.一个质量为m的物体，从距地面高度为h处以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，物体在空中运动的水平位移是由下列哪个选项中的物理量决定的（）
A.质量m和初速度v0B.初速度v0和高度h
O
Q
x
y
P（x0y0）
图5-7
C.质量m和高度hD.高度h
5.如图5-7所示，将小球从坐标原点沿水平轴ox抛出，经一段时间到达P点，其坐标为（x0,y0）。
作小球轨迹在P点的切线并反向延长与ox轴相交于Q点，则Q点的横坐标为（）
A.x0/5B.3x0/10C.x0/2D.3x0/4
6.一个质点从A点被水平抛出，不计空气阻力，要想击中B点（已知A、B之间的距离为L，AB连线与水平方向的夹角为θ），由此可求得（）
A.由A到B的时间为B.由A到B的运动时间为
C.由A到B的时间为D.由于初速度未知，以上结论都不对
7.以初速度v0水平抛出一物体，当其竖直分位移与水平分位移相等时，此物体的（）
A.竖直分速度等于水平分速度B.瞬时速度为
C.运动时间为D.运动的位移是
8.枪管AB对准小球C，A、B、C在同一水平线上，已知BC=100m。
当子弹射出枪口B时，C球自由落下。
若小球C落下20m时被击中，则子弹离开枪口时的速度为（g取10m/s2）（）
A.20m/sB.30m/sC.40m/sD.50m/s
9.一架飞机以150m/s的速度在高空某一水平面上做匀速直线飞行。
相隔1s先后从飞机上落下M、N两物体。
不计空气阻力，在运动过程中它们的位置关系是（）
A.M在N前150mB.M在N后150m
C.M在N正下方，保持4.9m的距离D.M在N正下方距离随时间增大
10.火车以1m/s2的加速度在平直轨道上加速行驶，车厢中一乘客把手伸到窗外，从距地面2.5m高处自由释放一物体，若不计空气阻力，则物体落地时与乘客的水平距离为（g取10m/s2）（）
A
B
C
图5-8
A.0B.0.5mC.0.25mD.0.75m
（二）高考链接
11.如图5-8所示，是一小球做平抛运动的闪光照片的一部分，其中A、B、C是小球不同时刻在照片上的位置，图中背景方格的边长为5cm，如果g取10m/s2，则小球初速度为多少？
θ
A
h
v0
图5-9
12.如图5-9所示，一高度为h=0.2m的水平面在A点处与一倾角为θ=30°的斜面连接，一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右运动。
求小球从A点运动到地面所需的时间（平面与斜面均光滑，g取10m/s2）。
某同学对此题的解法为：
小球沿斜面运动，则，由此可求得落地的时间t。
问：
你同意上述解法吗？
若同意，求出所需的时间；若不同意，则说明理由并求出你认为正确的结果。
13.在距地面高度为1500m处，有一架飞机以v0=360km/h的速度水平匀速飞行，已知投下的小物体在离开飞机后做平抛运动，小物体做平抛运动10s后降落伞自动张开即做匀速运动。
为了将这个小物体投到地面某处，应该在距该处水平距离多远的地方开始投下？
（g取10m/s2）
七、【课后作业】
1．（2011·哈师大附中高一检测）在水平方向匀加速行驶的火车中，一位乘客将一个小球相对火车向后水平抛出，不计空气阻力，地面上观察者看这个小球的运动轨迹可能是图中的（）
2．如图所示，在光滑的水平面上有小球A以初速度v0向左运动，同时刻一个小孩在A球正上方以v0的速度将B球平抛出去，最后落于C点，则（ ）
A．小球A先到达C点 B．小球B先到达C点
C．两球同时到达C点D．不能确定
3．物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向的分速度vy（取向下为正）随时间变化的图象是图中的（ ）
4．某同学对着墙壁练习打网球，假定球在墙面上以25m/s的速度沿水平方向反弹，落地点到墙面的距离在10m至15m之间．忽略空气阻力，取重力加速度g＝10m/s2.则球在墙面上反弹点的高度范围是（ ）
A．0.8m至1.8mB．0.8m至1.6m
C．1.0m至1.6mD．1.0m至1.8m
5．决定平抛运动物体飞行时间的因素是（ ）
A．初速度B．抛出时的高度
C．抛出时的高度和初速度D．以上均不对
6．关于平抛运动，下列说法中正确的是（）
A．平抛运动的轨迹是曲线，所以平抛运动是变速运动
B．平抛运动是一种匀变速曲线运动
C．平抛运动的水平射程x仅由初速度v0决定，v0越大，x越大
D．平抛运动的落地时间t由初速度v0决定，v0越大，t越大
7.斜向上方抛出一物体，在物体运动到最高点时，物体的速度（ ）
A．为零B．不为零，方向竖直向上
C．不为零，方向竖直向下D．不为零，方向沿水平方向
8．以速度v0水平抛出一物体，当其竖直分位移与水平分位移相等时，此物体的（）
A．竖直分速度等于水平分速度 B．瞬时速度为
C．运动时间为 D．发生的位移为
9．空中悬挂一串五彩圆环，圆环面垂直于纸面，一支玩具手枪的枪管与绿环的圆心在同一条直线上，管口与绿环的距离为L，绿环的圆心离地面的高度为H，现使手枪射出一颗子弹，同时自由释放这串五彩圆环，子弹可能击中（如图所示）（ ）
A．红环 B．蓝环 C．黄环 D．绿环
10．一物体被水平抛出后ts，2ts，3ts内竖直下降的距离之比为，通过的水平距离之比为。
11．在一次“飞车过黄河”的表演中，汽车在空中飞经最高点后在对岸着地．已知汽车从最高点至着地点经历时间约0.8s，两点间的水平距离约为30m，忽略空气阻力，则最高点与着地点间的高度差约为m.
12．以初速度v＝10m/s水平抛出一个物体，取g＝10m/s2，1s后物体的速度与水平方向的夹角为，2s后物体在竖直方向的位移为m
13．如图所示，飞机距离地面高H=500m，水平飞行速度为v1=100m/s，追击一辆速度为v2=20m/s同向行驶的汽车，欲使投弹击中汽车，飞机应在距汽车水平距离多远处投弹？
（g=10m/s2）
§5.3实验：
研究平抛运动
一、【学习目标】
1.学习描绘曲线运动轨迹的方法。
2.测定平抛小球的初速度，巩固对平抛运动性质的认识。
二、【重点难点】
1.平抛运动轨迹的描绘。
2.实验顺序及其注意事项。
三、【课前预习】
1．描绘平抛运动的轨迹常用的有以下几种方法：
（1）利用实验室的斜面小槽等器材．钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做__________运动，每次钢球都应从斜槽上的____________滚下．用铅笔描出小球经过的________．通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的________，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹．
（2）用细水柱显示平抛运动的轨迹．水从________的管口喷出，在空中形成弯曲的细水柱，设法把细水柱所显示的________运动的轨迹描在纸上．
（3）用________相机或________摄像机记录平抛运动的轨迹．
2．判断平抛运动的轨迹是不是抛物线的方法：
用刻度尺测量某点的x、y两个坐标，代入________，求出a的数值，再选取其他的点，进一步求a的______，若求得的结果相同，则说明平抛运动的轨迹是__________．
3．利用描迹法描出小球的运动轨迹，建立坐标系，测出轨迹曲线上某一点的坐标x和y，根据公式：
x＝__________和y＝________，就可求得v0＝x，即为小球做平抛运动的初速度．
4．在做“研究平抛运动”的实验时，可以通过描点法画出小球的平抛运动轨迹，并求出平抛运动的初速度．实验装置如图1所示．
图1
（1）实验时将固定有斜槽的木板放在实验桌上，实验前要检查木板是否水平，请简述你的检查方法：
____________________________________.
（2）关于这个实验，以下说法正确的是（ ）
A．小球释放的初始位置越高越好
B．每次小球要从同一高度由静止释放
C．实验前要用重垂线检查坐标纸上的竖直线是否竖直
D．小球的平抛运动要靠近但不接触木板
四、【课堂导学】
一、仪器的选择及操作
典例1在做“研究平抛运动”实验时，
（1）除了木板、小球、斜槽、铅笔、图钉之外，下列器材中还需要的是________．
A．游标卡尺 B．秒表
C．坐标纸 D．天平
E．弹簧秤 F．重垂线
迁移应用1实验中，下列说法正确的是________．
A．应使小球每次从斜槽上相同的位置自由滑下
B．斜槽轨道必须光滑
C．斜槽轨道末端可以不水平
D．要使描出的轨迹更好地反映真实运动，记录的点应适当多一些
E．为了比较准确地描出小球运动的轨迹，应该用一条曲线把所有的点连接起来
二、实验中的注意事项
典例2在“探究平抛运动的运动规律”的实验中，可以描绘出小球平抛运动的轨迹，实验简要步骤如下：
A．让小球多次从__________________位置滚下，记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置．
B．按图2安装好器材，注意____________________________________，记下平抛初
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