高中物理之曲线、抛物及圆周运动知识点总结

曲线、抛物及圆周运动知识点超详细总结，整理了曲线运动、运动的合成与分解、抛体运动、圆周运动和向心加速度、圆周运动的向心力及其应用的内容，希望对大家有所帮助。

曲线、抛物及圆周运动

• 曲线运动、运动的合成与分解
  • 要点一、曲线运动速度的方向
    • 1、曲线运动速度方向的获取途径 其一，生活中的现象如：砂轮边缘飞出的铁屑、雨天车轮甩出的雨滴、弯曲的水管中喷出的水流等； 其二，由瞬时速度的定义，瞬时速度等于平均速度在时间间隔趋于零时的极限，从理论上得到曲线运动瞬时速度的方向。
    • 2、曲线运动速度的方向 质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向，指向前进的一侧
    • 3、曲线运动的性质 曲线运动的速度方向时刻在变化，速度是矢量，曲线运动的速度时刻在变化，曲线运动一定是变速运动，一定具有加速度，曲线运动受到的合外力一定不等于零。
  • 要点二、物体做曲线运动的条件
    • 1、物体做直线运动条件：当物体受到的合外力与速度的方向在一条直线上或者物体受到的合外力为零时，物体做直线运动。
    • 2、物体做曲线运动条件 物体做曲线运动条件是：当物体受到的合外力与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。也就是说物体做曲线运动，必有： ①物体具有初速度，即v0≠0； ②物体受到合外力的作用，即F合≠0，或者说加速度a≠0； ③合外力（加速度）与速度不在同一条直线上。
    • 3、曲线运动中合外力的切向分量和法向分量的作用
    • 5、物体做曲线运动的轨迹弯曲规律 根据钢球在磁铁吸引下的曲线运动、石子抛出后的曲线运动以及人造地球卫星的曲线运动等实例，可得到结论：物体的运动轨迹必定在物体速度方向和所受合外力方向之间。
  • 要点三、质点在平面内的运动
    • 1、平面曲线运动的描写 （1）直线运动的描写：用一维坐标系x=x(t)便可以描写质点的位置、速度、加速度 （2）平面曲线运动：可以用平面直角坐标系xoy描写质点的位置（x，y）、速度(vx，vy)和加速度(ax，ay)，即可以通过两个方向上的分运动去认识或解决平面曲线运动。 （也可以用极坐标来描写平面曲线运动，高中阶段不做要求）
  • 要点四、运动的合成和分解
    • 1、运动的合成与分解 由描写各分运动的量，求合运动的相关量叫运动的合成；由描写合运动的量求各个分运动相关量叫运动的分解。
    • 3、由合运动的加速度、速度及位移求分运动的加速度、速度及位移 描写合运动的物理量和描写分运动的相关物理量，被统一在同一个相关的平行四边形中，运动的分解是运动合成的逆运算，因此，由合运动的加速度、速度及位移求分运动的加速度、速度及位移的方法与运动的合成完全一样。
    • 4. 合运动的判断方法:物体实际进行的运动就是合运动。
  • 要点五、合运动与分运动、分运动与分运动之间的关系
    • 1、等时性 质点所做的各个分运动在同一时间里完成，各个分运动也当然的和合运动在同一时间里完成，也就是说，在一个具体问题的某一过程中，由一个分运动求得的时间和由合运动求得的时间是相同的。
    • 2、等效性 各个分运动合成后的综合效果与合运动的效果是完全相同的，否则运动的合成和分解便失去了意义。
    • 3、独立性 同时参与的各个分运动是互相独立、互不影响的，即每一个方向上的运动仅由这一方向质点的受力情况和初始条件决定。
• 抛体运动
  • 要点一、抛体运动的定义、性质及分类
    • 1、抛体运动的定义及性质 （1）定义：以一定初速度抛出且只在重力作用下的运动叫抛体运动。 （2）理解： ①物体只受重力，重力认为是恒力，方向竖直向下； ②初速度不为零，物体的初速度方向可以与重力的方向成任意角度； ③抛体运动是一理想化模型，因为它忽略了实际运动中空气的阻力，也忽略了重力大小和方向的变化。 （3）性质：抛体运动是匀变速运动，因为它受到恒定的重力mg作用，其加速度是恒定的重力加速度g。
    • 2、抛体运动的分类 按初速度的方向抛体运动可以分为: 竖直上抛：初速度v0竖直向上，与重力方向相反，物体做匀减速直线运动； 竖直下抛：初速度v0竖直向下，与重力方向相同，物体做匀加速直线运动； 斜上抛： 初速度v0的方向与重力的方向成钝角，物体做匀变速曲线运动； 斜下抛：初速度v0的方向与重力的方向成锐角，物体做匀变速曲线运动； 平抛：初速度v0的方向与重力的方向成直角，即物体以水平速度抛出，物体做匀变速曲线运动；
    • 3、匀变速曲线运动的处理方法 以解决问题方便为原则，建立合适的坐标系，将曲线运动分解为两个方向的匀变速直线运动或者分解为一个方向的匀速直线运动和另一个方向的匀变速直线运动加以解决。
  • 要点二、抛体运动需要解决的几个问题
    • 1、抛体的位置 抛体运动位置的描写：除上抛和下抛运动，一般来说，抛体运动是平面曲线运动，任意时刻的位置要由两个坐标来描写，建立坐标系，弄清在两个方向上物体分别做什么运动，写出x、y两个方向上的位移时间关系，x=x(t) y=y(t) ，问题得到解决。
    • 2、轨迹的确定 由两个方向上的运动学方程x=x(t) y=y(t)消除时间t，得到轨迹方程y=f(x)。
    • 3、合速度及合加速度的确定 弄清在两个方向上物体分别做什么运动，写出经时间t物体在x、y两个方向上的分速度vx vy ，由平行四边形法则，可以求得任意时刻的瞬时速度v。 加速度的求法如速度求法一样。
  • 要点三、平抛运动的规律
  • 要点四、斜上抛运动的规律
    • 3、对斜抛运动的研究
• 实验：研究平抛运动
  • 要点一、探究平抛运动规律的思路
    • 1.物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用，且具有水平的初速度，即恒定的重力与初速度方向垂直，平抛运动是曲线运动。 因为平抛运动的物体在水平方向不受力的作用，在竖直方向上只受到恒定的重力作用。因此可将平抛运动分解为水平方向和竖直方向的两个直线运动。
    • 2.分析在这两个方向上物体的受力情况，结合初始条件，运用牛顿第二定律推测在这两个方向上物体分别做什么运动。 如：在水平方向上物体不受力，应该以平抛的初速度做匀速直线运动；在竖直方向物体只受重力，且初速度为零，应该做自由落体运动。
  • 要点二、探究平抛运动规律的实验方法
    • 一、对比实验法 对比实验法即将平抛运动和自由落体同时进行，对比试验；将平抛运动和水平方向上的匀速运动对比试验。 （1）创设一个情景，让物体做平抛运动的同时，另一个物体以相同的初速度在水平面上做匀速直线运动，并且使两个物体运动的初始位置在同一竖直线上。 若两个物体在运动过程始终在同一条竖直线上，或者平抛运动的物体恰好和匀速直线运动的物体相遇，便可以说明平抛运动的物体在水平方向的运动和匀速直线运动一样，是匀速直线运动，否则便不是。 （2）创设一个情景，让物体做平抛运动的同时，另一个物体从同一位置做自由落体运动。 若两个物体在运动过程始终在同一条水平线上，或者平抛运动的物体恰好和自由落体运动的物体同时落地，便可以说明平抛运动的物体在竖直方向的运动和自由落体运动一样，是自由落体运动，否则便不是。
    • 二、描迹探究法 因为物体在不同方向上的分运动具有同时性，只要研究物体在两个方向上的位移关系——弄清物体的运动轨迹，适当的引进时间参数，便可以由一个方向的运动推知另一个方向的运动。 （1）描出平抛物体运动的轨迹 （2）研究水平运动和竖直运动的相互关系，印证猜想是否正确。
  • 要点三、根据平抛运动的轨迹确定平抛物体的初速度
    • 3.注意事项 （1）实验中必须保持通过斜槽末端点的切线水平，方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在的竖直平面平行，并使小球的运动靠近图板但不接触。 （2）小球必须每次从斜槽上同一位置滚下，即在斜槽上固定一个挡板（不要用手放）。 （3）坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时，球的球心在木板上的水平投影点，即端点上r（小球半径）处。 （4）要在斜轨上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由图板左上角到达右下角，这样可以减小测量误差。 （5）要在平抛轨道上选取距O点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果的误差较小。
• 圆周运动和向心加速度
  • 要点一、圆周运动的线速度
  • 要点二、描写圆周运动的角速度
  • 要点三、匀速圆周运动的周期与转速
  • 要点四、描述圆周运动快慢的几个物理量的相互关系
  • 要点五、圆周运动的向心加速度
• 圆周运动的向心力及其应用
  • 要点一、物体做匀速圆周运动的条件
    • 物体做匀速圆周运动的条件：具有一定速度的物体，在大小不变且方向总是与速度方向垂直的合外力的作用下做匀速圆周运动。 说明：从物体受到的合外力、初速度以及它们的方向关系上探讨物体的运动情况，是理解运动和力关系的基本方法。
  • 要点二、关于向心力及其来源
    • （1）向心力不是一种特殊的力。重力(万有引力)、弹力、摩擦力等每一种力以及这些力的合力或分力都可以作为向心力。 （2）匀速圆周运动的实例及对应的向心力的来源 (如表所示)：
  • 要点三、匀速圆周运动与变速圆周运动的区别
  • 要点四、圆周运动的实例
  • 要点五、圆周运动中的超重与失重
    • 1、超重与失重的判断标准 要点诠释： （1）运动物体的加速度方向向上或者有向上的分量时，物体处于超重状态，物体对水平支持面的压力大于自身的重力。 （2）运动物体的加速度方向向下或者有向下的分量时，物体处于失重状态，物体对水平支持面的压力小于自身的重力。
  • 要点六、关于离心现象
    • 1、外力提供的向心力与做圆周运动需要的向心力之间的关系对物体运动的影响 要点诠释： （1）外力提供的向心力：是某个力、几个力的合力或者是合力在半径方向上的分量，是实实在在的相互作用。 （2）做圆周运动需要的向心力：是指在半径为r的圆周上以速度v运动时，必须要这么大的一个力，才能满足速度方向改变的要求。 （3）供需关系对物体运动的影响： 外力提供的向心力等于物体做圆周运动需要的向心力时，物体做圆周运动； 外力提供的向心力小于物体做圆周运动需要的向心力时，物体做远离圆心的运动——离心运动 外力提供的向心力大于物体做圆周运动需要的向心力时，物体做靠近圆心的运动——也可称之为向心运动
    • 2、离心现象及其运用 要点诠释： （1）被利用的离心现象： 洗衣机甩干衣服：水珠和衣服之间的附着力不足以提供水珠高速转动时需要的向心力，而做离心运动从而脱离衣服，使得衣服变干。 离心沉淀器：悬浊液在试管中高速转动时，密度大于液体密度的小颗粒做离心运动，密度小于液体密度的小颗粒做向心运动，从而使得液体很快被分离。 离心水泵：水在叶轮转动的作用下做离心运动，从而使得水从低处运动到高处，等等。 （2）需要防止的离心现象： 高速转动的砂轮会因为离心运动而破碎，造成事故； 火车或者汽车会因为转弯时的速度过大而出现侧滑、倾翻，造成人员伤亡等。