物理必修二教学课件

高中物理必修二教学课件目录第五章曲线运动第六章圆周运动第七章万有引力曲线运动概念向心力与向心加速度万有引力定律•••速度与加速度分析角速度与线速度地球引力•••平抛运动规律牛顿定律应用卫星运动规律•••第一章曲线运动导入曲线运动的特点运动轨迹非直线，速度方向不断变化•可分解为多个方向上的分运动•需要矢量分析法处理•曲线运动是物体沿着非直线轨迹运动的过程，其速度矢量的方向随时间不断变化在生活中，投掷物体、车辆转弯、行星运动等都是典型的曲线运动实例曲线运动的速度与加速度速度矢量特点速度是矢量，具有大小和方向在曲线运动中，速度方向沿轨迹的切线方向，随轨迹变化而变化加速度方向加速度是速度变化率，指向速度变化的方向当速度大小不变仅方向变化时，加速度垂直于速度方向矢量分解可将曲线运动中的速度和加速度分解为相互垂直的分量，简化分析过程曲线运动的合成与分解运动的合成与分解方法平行四边形法则两个矢量的合成•确定坐标系正交分解将矢量分解为互相垂直的分量•时间参数法用时间表示各分运动建立直角坐标系，通常以抛出点为原点，水平向右为轴正方向，竖直向上为轴正方向•x y平抛运动是理解运动分解的最佳示例，可将其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分解运动水平方向₀匀速直线运动x=v t竖直方向自由落体运动y=-½gt²轨迹方程消去时间，得到轨迹方程₀t y=-gx²/2v²这是一条开口向下的抛物线平抛运动轨迹示意图平抛运动是物体以水平初速度抛出，仅受重力作用的运动图中可见，物体的运动轨迹呈抛物线形状，速度矢量可分解为水平和竖直两个分量水平分量₁保持不变，竖直v分量₂随时间增加，导致速度方向不断变化v平抛运动的特点水平方向匀速直线运动，₀•x=v t竖直方向初速度为零的自由落体运动，•y=-½gt²任意时刻速度₀•v=√v²+gt²平抛运动的规律总结水平运动竖直运动关键参数水平速度₀恒定不变初速度为零，受重力加速度落地时间v gt=√2h/g水平位移₀竖直位移水平射程₀x=v ty=-½gt²L=v√2h/g平抛运动公式推导水平方向₀x=v t竖直方向y=h-½gt²当时，y=0h-½gt²=0解得t=√2h/g代入₀，得水平射程₀x=v tL=v√2h/g实验设计探究平抛运动特点实验装置及步骤安装平抛运动演示器，调整水平

1.测量平抛起始点高度

2.h使用光电门测量小球初速度₀

3.v在接收纸上记录小球落点

4.多次重复实验，记录数据

5.误差分析计算理论射程并与实验结果比较

6.摩擦力影响•数据处理通过公式₀计算理论射程，与实验测得的实际射程比较，分析L=v√2h/g空气阻力•误差来源测量误差•仪器精度限制•典型习题解析平抛运动某物体从高为的平台上以水平初速度₀平抛出，重力加速度若物体落地时的速度大小为，求平台高度和物h v=5m/s g=10m/s²v=15m/s h体落地时速度与水平方向的夹角θ运用公式求解确定已知量和未知量落地时，水平速度分量₀分析问题vx=v=5m/s已知初速度₀，落地速度v=5m/s v=由，得v²=vx²+vy²vy²=v²-vx²=平抛运动可分解为水平和竖直两个方向水，15m/s g=10m/s²15²-5²=225-25=200平方向为匀速直线运动，竖直方向为自由落未知平台高度，落地时速度与水平方向h体运动vy=√200≈

14.14m/s的夹角θ由，得vy=gt t=vy/g=

14.14/10≈

1.414s平台高度××h=½gt²=½

101.414²≈10m夹角θ=arctanvy/vx=°arctan

14.14/5≈

70.5第二章圆周运动基础圆周运动定义与特点圆周运动是物体沿圆形轨道运动的过程，是曲线运动的特例在日常生活中，摩天轮、地球自转、风扇旋转等都是圆周运动的例子速度方向始终沿轨道切线方向•速度大小可以保持不变（匀速圆周运动）•圆周运动中，物体的加速度指向圆心，称为向心加速度向心加速度的大小为a需要向心力使物体偏离直线路径•，其中为线速度，为圆半径提供这个加速度的力称为向心力=v²/r vr向心力的来源与计算向心力基本概念向心力的来源向心力是使物体做圆周运动的必要条件，它指向圆心，大小为绳子的拉力如绕圆心旋转的小球，绳子提供向心拉力摩擦力其中物体质量如汽车转弯时，轮胎与地面间的静摩擦力•m-线速度大小•v-重力圆周半径•r-角速度•ω-如行星绕太阳运动，万有引力提供向心力电磁力如带电粒子在磁场中的洛伦兹力汽车转弯中的向心力分析汽车在转弯时需要向心力使其偏离直线路径如图所示，向心力由轮胎与路面之间的静摩擦力提供，方向指向圆心静摩擦力的最大值取决于路面情况和汽车重量安全转弯条件影响因素为确保安全转弯，必须满足摩擦系数雨雪天气路面湿滑，摩擦系μ数降低转弯半径半径越小，所需向心力越大r车速速度越快，所需向心力越大即v从而得出最大安全速度圆周运动的速度与加速度关系线速度与角速度周期与频率向心加速度线速度是物体在圆周上运动的实际速度，v向心加速度始终指向圆心单位为am/s加速度大小与速度平方成正比，与半径成反角速度表示单位时间内转过的角度，单位ω周期完成一周运动所需时间，单位为比为T srad/s频率单位时间内完成圆周运动的圈数，f单位为Hz在匀速圆周运动中，物体的线速度大小保持不变，但方向不断变化由于速度是矢量，方向的变化意味着存在加速度这个加速度指向圆心，称为向心加速度角速度与线速度的换算基本关系角速度单位换算°•1rad/s=

57.3/s•1r/min rpm=2π/60rad/s≈

0.105rad/s•ωrad/s=2πf=2π/T角速度的单位是，但工程领域常用（转分，）表示转速ωrad/s r/min/rpm例题一个半径为的转盘以的速度旋转，求

0.5m300rpm转盘的角速度（）

1.rad/s转盘边缘点的线速度

2.解

①×ω=300rpm=3002π/60=10πrad/s

②×v=ωr=10π

0.5=5π≈

15.7m/s圆周运动中的牛顿第二定律应用受力分析确定参考系画出受力图，找出所有作用于物体的力选择适当的坐标系，通常以圆心为原点，建立极坐标系或直角坐标系注意向心力不是一种新的力，而是已知力的分量之和求解未知量应用牛顿第二定律根据具体问题，结合运动学公式求解径向ΣFr=ma=mv²/r验证答案的合理性切向（匀速圆周运动）ΣFt=0典型例题一质量为的小球，用长为的细线系住在光滑水平面上做匀速圆周运动，线与水平面夹角为°求

0.2kg

0.5m30细线的拉力大小

1.小球的线速度

2.解析设绳拉力为，线速度为T v水平方向°Tsin30=mv²/r竖直方向°Tcos30=mg解得°T=mg/cos30≈

2.3N第三章万有引力基础万有引力定律年，牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出万有引力定律1687宇宙中任何两个物体之间都存在相互吸引的引力，这个引力大小与它们的质量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比其中引力大小•F-万有引力常数•G-₁₂两个物体的质量•m,m-万有引力的特点两物体中心之间的距离•r-作用是相互的•是一种超距力•无法屏蔽•是中心力•无穷远处不为零•万有引力常数与测量万有引力常数的测定万有引力常数是自然界的基本常数之一，其数值为G年，英国科学家卡文迪许设计了著名的扭秤实验，首次精确测量1798了万有引力常数的值G值的物理意义G实验原理测量两个已知质量的小铅球和两个大铅球之间的引力，通过值表示当两个各为的质点相距时，它们之间的引力大小G1kg1m扭秤的扭转角度计算引力大小，进而求出值G值很小，说明万有引力是一种极其微弱的力，只有在天体尺度上才显著G扭秤实验装置实验过程实验意义扭秤由一根细金属丝悬挂一根轻杆，杆两端移动大铅球位置，使其对小铅球产生引力，各挂一个小铅球，近旁放置两个大铅球导致扭秤偏转，通过测量偏转角度计算引力卡文迪许实验装置卡文迪许实验装置主要由以下部分组成细金属丝提供恢复力矩，其扭转角与受力矩实验原理成正比根据扭秤原理，扭秤的扭转角与作用力矩θM轻杆连接两个小铅球，保证系统平衡成正比小铅球受到大铅球的引力作用而偏转大铅球提供引力源，可调整位置光学测量系统精确测量扭秤的偏转角其中为扭转常数，可通过振动周期测定k小球受到的引力引力矩结合上述公式，可以计算出值G地球引力与重力加速度地球引力计算重力加速度地球对其表面附近物体的引力可由万有引力由地地F=GM m/R²=mg定律计算得出地地g=GM/R²≈

9.8m/s²影响因素其中地理纬度赤道处较小，极地处较大•M地-地球质量，约为

5.98×10²⁴kg•g g海拔高度海拔越高，值越小•R地-地球半径，约为

6.37×10⁶m•g地下深度地下一定深度值减小物体质量•g•m-地质构造不同地区地壳密度不同•物体受到的重力值变化规律g离地面高度远小于地球半径时h地g=g1-2h/R离地面高度较大时h卫星运动与万有引力卫星运动基本原理卫星绕地球运动时，万有引力提供向心力由此可得卫星的轨道速度不同类型卫星轨道低地轨道中地轨道LEO MEO高度高度160-2000km2000-35786km卫星运动周期周期约分钟周期小时902-24特点通信延迟小，但覆盖范围有限特点导航卫星常用此轨道地球同步轨道GEO高度35786km周期小时24特点相对地面静止，通信广播卫星常用典型例题计算卫星轨道速度某通信卫星在距地面高度为处做匀速圆周运动，已知地球半径地，地球表面重力加速度求卫星h=20000km R=6400km g=

9.8m/s²1的轨道速度；卫星的运行周期2应用公式求解确定物理量由地地，得地地分析问题g=GM/R²GM=gR²已知，地，h=20000km R=6400km轨道速度地地v=√GM/r=√gR²/r卫星做匀速圆周运动，万有引力提供向心力g=

9.8m/s²=√

9.8×

6.4×10⁶²/

2.64×10⁷需计算轨道半径、轨道速度和运行周期未知轨道速度，运行周期v-T-v=√

9.8×

6.4×10⁶²/

2.64×10⁷轨道半径地×r=R+h=6400km+≈

4.8510³m/s=

4.85km/s20000km=26400km=周期T=2πr/v=×

2.6410⁷m×××2π

2.6410⁷/

4.8510³≈

3.42×10⁴s≈

9.5小时万有引力与天体运动开普勒三大定律第一定律（轨道定律）所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上第二定律（面积定律）行星与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等第三定律（周期定律）牛顿对开普勒定律的证明行星绕太阳运动周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比牛顿通过万有引力定律和运动定律，从理论上证明了开普勒的三大定律这是物理学史上一次伟大的综合，揭示了地面物体运动和天体运动遵循相同的物理规律万有引力定律的伟大之处在于，它统一了地面物理学和天体物理学，表明宇宙中所有物体都遵循相同的基本规律牛顿的这一发现奠定了经典力学的基础，也为后来的天文学和宇宙学研究提供了理论框架课堂互动思考题与讨论曲线运动与圆周运动的联系万有引力对日常生活的影响圆周运动是曲线运动的特例，轨迹为正圆•两者都需要加速度使物体偏离直线路径•都可以用矢量分析法研究速度和加速度•思考题地球为什么不会掉向太阳？

1.宇航员在空间站为什么会失重？讨论话题

2.摩天轮上下落感受为什么不同？

3.潮汐现象如何形成？•为什么高速公路弯道要设计成倾斜面？

4.月球对地球的引力有哪些影响？•人类如何利用万有引力实现航天活动？•没有万有引力，宇宙会是什么样子？•物理实验视频推荐平抛运动实验演示圆周运动实验装置万有引力模拟实验视频展示了标准平抛运动实验装置的使用方法，以及如何通过视频展示了向心力与向心加速度的关系验证实验，通过改变半视频使用计算机模拟展示行星在太阳引力作用下的运动轨迹，测量水平射程验证平抛运动公式径、质量和速度，观察向心力的变化验证开普勒定律内容包括实验装置的调整、数据记录和误差分析实验直观展示了公式的正确性通过改变初始条件，可以观察不同类型的轨道形成F=mv²/r如何获取实验视频资源以上实验视频可以通过以下途径获取学校物理教研组资源库•教育部物理学科网站•国家级物理教学资源平台•省级教育资源共享平台•知识点总结曲线运动的基本规律1轨迹为非直线，速度方向沿切线•运动可分解为互相垂直的分运动•平抛运动是典型例子水平方向匀速，竖直方向加速2圆周运动的力学分析••平抛轨迹为抛物线y=-gx²/2v₀²•向心加速度a=v²/r=ω²r向心力•F=mv²/r=mω²r万有引力的本质与应用3线速度与角速度•v=ωr•万有引力定律F=Gm₁m₂/r²•周期与频率T=2π/ω，f=1/T地球表面重力加速度地地•g=GM/R²卫星轨道速度地•v=√GM/r卫星运行周期地•T=2π√r³/GM重要公式总结重要概念联系平抛运动₀，

1.x=v ty=-½gt²向心加速度

2.a=v²/r向心力

3.F=mv²/r万有引力₁₂

4.F=Gm m/r²卫星速度

5.v=√GM/r开普勒第三定律∝

6.T²r³曲线运动、圆周运动和万有引力构成了理解天体运动和许多自然现象的基础，它们之间有密切的联系典型错题解析123平抛运动的常见误区向心力的错误认识万有引力与重力的混淆错误理解平抛运动中，物体水平速度会逐渐减小错误理解向心力是一种特殊的力，与其他力并列错误理解万有引力就是重力，两者可以互换使用存在正确分析在忽略空气阻力的情况下，水平方向无正确分析向心力不是一种新的力，而是已知力正确分析重力是地球对物体的万有引力在地球作用力，根据牛顿第一定律，水平速度保持不变（如拉力、摩擦力、重力等）在径向的分量总和表面附近，重力还包括地球自转产生的离心力影响解题技巧分析平抛运动时，一定要将运动分解为解题技巧做圆周运动题时，先分析所有实际作用解题技巧涉及地球表面物体时使用计算重力；mg水平和竖直两个方向分别处理力，然后考虑它们的合力提供向心力涉及天体运动时，使用万有引力公式提高解题准确率建议解题方法总结建立清晰的物理图像，理解物理情境分析法将复杂问题分解为简单问题

1.•正确建立坐标系，分解矢量图示法画出受力图和运动图

2.•明确运动状态，判断加速度方向类比法利用已知情况分析新问题

3.•牢记基本公式，理解其物理意义极限法考虑特殊情况检验答案

4.•注意物理量的矢量性质逆向思维从结果推导条件

5.•单位换算要准确，检查计算结果合理性

6.课后练习题精选选择题计算题物体做平抛运动，下列说法正确的是（）一颗卫星在距地面高度为的圆轨道上运行，已知地球半径为，地球表面重力加

1.

1.h R速度为，求卫星的运行周期速度大小不变g T•A.一物体从高为的平台上以水平初速度₀平抛出，求物体落地时与平台的水平距加速度方向不变

2.h v•B.离和落地时的速度大小L v水平分速度逐渐减小•C.一质量为的小球，用长为的轻绳系住做匀速圆周运动，绳与竖直方向夹角为，

3.m Lθ竖直分速度大小不变•D.求小球的线速度和绳的拉力v T关于向心力，下列说法正确的是（）

2.向心力是一种特殊的力•A.向心力的方向始终沿速度方向•B.向心力与速度大小的平方成正比•C.向心力大小与角速度无关•D.填空题思考题物体做匀速圆周运动时，其速度方向沿，加速度方向指向为什么人造卫星能长期绕地球运行而不坠落？

1.________________

1.地球表面重力加速度与万有引力常数的关系是同一物体在赤道和南极的重力有何不同？为什么？

2.g Gg=________

2.卫星的第一宇宙速度约为，第二宇宙速度约为如何通过物理方法测定地球的质量？

3.________km/s________km/s

3.练习答案与详细解析可在课程学习平台查看建议学生独立完成后再参考解析，以提高解题能力拓展阅读与学习资源推荐教材与参考书目《高中物理奥赛辅导》，北京师范大学出版社

1.《费恩曼物理学讲义》，机械工业出版社

2.《趣味物理学》，湖南科学技术出版社

3.《物理实验指导》，人民教育出版社

4.《从爱因斯坦到霍金的宇宙》，湖南科学技术出版社

5.物理竞赛与活动线上学习平台全国中学生物理竞赛国家中小学网络云平台•每年举办，分初赛、复赛和决赛，优胜者可获保送资格中国大学•MOOC学科网物理频道•青少年科技创新大赛高中物理微课堂•展示物理创新作品，培养科学研究能力物理实验能力比赛测试实验设计和操作能力，提升动手实践技能校内物理兴趣小组定期开展物理实验、讨论和科普活动拓展学习对培养物理思维和创新能力非常重要建议学生根据自己的兴趣和目标，选择适合的学习资源和参与相关活动，拓宽物理视野，提升科学素养教学反思与学生反馈教学中的难点学生常见问题学生对矢量概念理解不足，难以掌握速度和加速度的矢量性质

1.圆周运动中向心力来源的辨识存在困难

2.万有引力与重力概念混淆，难以区分适用情境

3.数学运算能力不足，特别是涉及微积分的推导

4.物理图像不清晰，难以建立正确的物理模型

5.为什么平抛运动的水平速度不变？•向心力与离心力有什么区别？•卫星为什么不会掉下来？•万有引力定律适用范围有限制吗？•物理公式如何记忆更有效？•改进教学方法建议增加实验演示多媒体辅助教学通过直观实验加深学生对物理概念的理解，如圆周运动、向心力演示实验利用动画和视频展示难以观察的物理过程，如卫星运动、天体运动模拟小组讨论学习关注实际应用设计合作学习任务，让学生通过相互讨论加深理解，培养合作解决问题能力结合日常生活和科技发展介绍物理概念应用，增强学习兴趣和记忆效果结束语物理学习的乐趣与挑战物理学是探索自然规律的科学，通过学习曲线运动、圆周运动和万有引力，我们窥见了宇宙运行的基本规律物理学习既充满挑战，也蕴含无穷乐趣正如著名物理学家费恩曼所说物理学就是理解自然如何运行的尝试通过本课程的学习，希望同学们不仅掌握了基本知识和解题技巧，更培养了科学思维方式和探究精神未来展望物理不仅仅是公式和计算，更是一种思考世界的方式在物理学的旅程中，我们学会用数学语言描述自然，用逻辑思维解析现象，用实验验证猜想物理学知识将帮助你理解更多自然现象，也为未来学习和研究奠定基础无论你未来选择哪个领域，物理思维都将是宝贵的财富期待你的成长希望同学们能保持对物理的好奇心和探索精神，不断提出问题，勇于挑战，在探索科学奥秘的道路上不断成长科学的道路没有尽头，而你们正站在这条道路的起点，未来充满无限可能让我们一起在物理世界中探索，发现，成长！。