高中物理知识脑图

高中物理必修二教材知识点全面梳理！该图详尽地梳理了曲线运动、万有引力与航天、机械能守恒定律等知识，各知识点丰富详细条理清晰，有了本图轻松学习！

物理必修2

第五章：曲线运动

1.曲线运动

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。

速度是矢量，它既有大小，又有方向。不论速度的大小是否改变，只要速度的方向发生改变，就表示速度矢量发生了变化，也就具有加速度。曲线运动中速度的方向在改变，所以曲线运动是变速运动。

物体做曲线运动的条件

当物体所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。

3.抛体运动的规律

抛体运动

定义

以一定的速度将物体抛出，在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，它的运动叫做抛体运动。

平抛运动

定义

如果抛体运动的初速度是沿水平方向的，这个运动叫做平抛运动。

抛体的轨迹

平抛物体运动的轨迹是一条抛物线。

4.实验：研究平抛运动

描绘平抛物体运动轨迹的几种方法

1.钢球从斜槽上滚下，冲过水平槽飞出后做平抛运动。每次都使钢球在斜槽上同一位置滚下，钢球在空中做平抛运动的轨迹就是一定的。设法用铅笔描出小球经过的位置。通过多次实验，在竖直白纸上记录钢球所经过的多个位置，连起来就得到钢球做平抛运动的轨迹。

可以把笔尖放在小球可能经过的位置，如果小球能够碰到笔尖，就说明位置找对了。

2.倒置的饮料瓶内装着水，瓶塞内插着两个两端开口的细管，其中一根弯成水平，且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。

水从喷嘴中射出，在空中形成弯曲的细水柱，它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。

插入瓶中的另一根吸管的作用，是保持从喷嘴射出水流的速度，使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通，A处水的压强始终等于大气压，不受瓶内水面高低的影响。因此，在水面降到A处以前的很长一段时间内，都可以得到稳定的细水柱。

3.用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹。

5.圆周运动

线速度

定义

物体通过的弧长与所用时间的比值叫做线速度，用v表示。

公式

v=∆l/∆t

线速度也有平均值与瞬时值之分。如果所取的时间间隔很小很小，这样得到的就是瞬时线速度。

线速度是矢量。

匀速圆周运动

定义

如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。

匀速圆周运动的线速度方向是时刻变化的，因此它仍是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变。

角速度

定义

物体与圆心连线扫过的角度与所用时间的比值，叫做角速度，用ω表示。

公式

ω=∆θ/θt

弧长与半径的比值可以用来量度角的大小，单位是弧度。

单位

在国际单位制中，角速度的单位是弧度每秒，符号是rad/s。

弧度不是通常意义上的单位，所以，带单位计算时不要把“rad”或“弧度”带到计算式中，这时角速度的单位应该写为s^（-1）。

匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。

转速

定义

物体单位时间所转过的圈数，常用符号n表示。

单位

转速的单位为转每秒（r/s），或转每分（r/min）。

周期

定义

做匀速圆周运动的物体，转过一周所用的时间叫做周期，用T表示。

单位

周期也是常用的物理量，它的单位与时间的单位相同。

线速度与角速度的关系

在圆周运动中，线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积。

v=ω*r

6.向心加速度

向心加速度

定义

任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫做向心加速度。

公式

a=v^2/r

a=ω^2*r

7.向心力

向心力

定义

根据牛顿第二定律，产生向心加速度的原因一定是物体受到了指向圆心的合力，这个合力叫做向心力。

公式

F=m*v^2/r

F=m*ω^2*r

变速圆周运动和一般的曲线运动

变速圆周运动

定义

同时具有向心加速度和切向加速度的圆周运动就是变速圆周运动。

切向加速度

意义

切向加速度是与物体的速度方向一致的，它标志着物体速度大小的变化。

向心加速度

意义

向心加速度始终与速度方向垂直，其表现就是速度方向的改变。

第六章：万有引力与航天

1.行星的运动

开普勒行星运动定律

1.所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。

2.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。

当行星离太阳比较近时，运行的速度比较快，而离太阳较远时速度较慢。

3.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。

a^3/T^2=k

开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。

2.太阳与行星间的引力

太阳对行星的引力

太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。

太阳与行星间的引力

太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比。

3.万有引力定律

万有引力定律

定义

自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间的距离r的二次方成反比。

公式

F=G*m1*m2/r^2

G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。

引力常量

英国物理学家卡文迪许在实验室里通过几个铅球之间万有引力的测量，比较准确地得出了G的数值。

目前推荐的标准值为G=6.67259*10^（-11）N*m^2/kg^2

通常取G=6.67*10^（-11）N*m^2/kg^2

引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。

4.万有引力理论的成就

测量天体质量

M=gR^2/G

M=4*π^2*r^3/（G*T^2）

5.宇宙航行

宇宙速度

第一宇宙速度

定义

物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度，叫做第一宇宙速度。又叫做环绕速度。

数值

v=（G*M/R）^（1/2）=（g*R）^（1/2）=7.9km/s

第二宇宙速度

定义

物体克服地球的引力，永远离开地球的速度，叫做第二宇宙速度。又叫做逃逸速度。

逃逸速度是环绕速度的2^（1/2）倍。

数值

v=11.2km/s

第三宇宙速度

定义

在地面附近发射一个物体，要使物体挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系外的速度，叫做第三宇宙速度。

数值

v=16.7km/s

地球的质量M=6.0*10^24kg

地球的半径R=6.4*10^3km

6.经典力学的局限性

经典力学适用于宏观、低速、弱引力。

低速到高速

质量要随着物体运动速度的增大而增大。

m=m0/（1-v^2/c^2）*（1/2）

式中m0是物体静止时的质量,m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速。

从宏观到微观

量子力学能够正确地描述微观粒子运动的规律性。经典力学一般不适用于微观粒子。

从弱引力到强引力

爱因斯坦用广义相对论解释了水星的公转轨道在不断旋进的原因。

根据牛顿万有引力定律，假定一个球形天体的总质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加。半径减小到原来的二分之一，引力增加到原来的四倍。这就是常说的“平方反比”规律，爱因斯坦引力理论表明，这个力实际上增加的更快些，天体的半径越小，这种差别越大。

第七章：机械能守恒定律

1.追寻守恒量

势能

定义

相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能。

动能

定义

物体由于运动而具有的能量叫做动能。

2.功

功

如果物体在力的作用下能量发生了变化，那么这个力一定对物体做了功。

力和物体在力的方向上发生的位移，是做功的两个不可缺少的因素。

公式

W=F*l

用F表示力的大小，用l表示位移的大小，用W表示力F所做的功。

W=F*l*cosα

力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积。

单位

功是标量。在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。1J=1N*m

正功和负功

（1）当α=π/2时，cosα=0，W=0。这表示力F的方向跟位移l的方向垂直时，力F不做功。

（2）当α<π/2时，cosα>0，W>0。这表示力F对物体做正功。

（2）当π/2<α<=π时，cosα<0，W<0。这表示力F对物体做负功。

3.功率

功率

定义

在物理学中，做功的快慢用功率表示。如果从开始计时 到时刻t这段时间间隔内。一个力所做的功为W，则功W 跟完成这些功所用时间t的比值叫做功率。用P表示功率。

公式

P=W/t

单位

国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W。1W=1J/s

功率与速度

公式

P=F*v

4.重力势能

重力的功

物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。

重力势能

物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积。

公式

Ep=m*g*h

单位

与其他形式的能一样，重力势能也是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，符号为J。

重力做的功与重力势能的关系

WG=Ep1-Ep2

势能是系统所共有的

重力势能跟重力做功密切相关，而重力是地球与物体之间的相互作用力。重力势能是地球与物体所组成的物体“系统“所共有的，而不是地球上的物体单独具有的。

除了重力势能，还有其他形式的势能。任何形式的势能，都是物体系统由于其中各物体之间，或物体内的各部分之间存在相互作用（力）而具有的能。是由各物体的相对位置决定的。

5.探究弹性势能的表达式

弹性势能

发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能。

公式

Ep=1/2*k*l^2

式中k为弹簧劲度系数，l为弹簧形变量。

7.动能和动能定理

动能的表达式

公式

Ek=1/2*m*v^2

单位

动能也是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳。

动能定理

力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫做动能定理。

公式

W=Ek2-Ek1

8.机械能守恒定律

机械能守恒定律

在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。这叫做机械能守恒定律。

9.实验：验证机械能守恒定律

做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于这点前后相邻两点间的平均速度。

10.能量守恒定律与能源

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为其他形式，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。这个规律叫做能量守恒定律。

能源和能量耗散

能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性。能源的利用受这种方向性的制约，所以能源的利用是有条件的，也是有代价的。