2024-2025學年高中物理第4章經(jīng)典力學與物理學的革命模塊復習課學案含解析粵教版必修2

PAGE9-模塊復習課[核心學問回顧]一、拋體運動1．物體做曲線運動的條件：物體所受合力(加速度)的方向與速度方向不在同始終線上．2．拋體運動的規(guī)律(1)豎直下拋運動的規(guī)律：①速度公式：vt＝v0＋gt.②位移公式：s＝v0t＋eq\f(1,2)gt2.③位移、速度與加速度的關(guān)系：veq\o\al(2,t)－veq\o\al(2,0)＝2gs.(2)豎直上拋運動的規(guī)律：①速度公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(上升階段：vt＝v0－gt.,下降階段：vt′＝gt′.))②位移公式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(上升階段：h＝v0t－\f(1,2)gt2.,下降階段：h′＝\f(1,2)gt′2.))③上升到最高點，所用時間t＝eq\f(v0,g).④上升的最大高度：h＝eq\f(v\o\al(2,0),2g).(3)平拋運動的規(guī)律①水平方向速度：vx＝v0.②豎直方向速度：vy＝gt.③水平方向位移：x＝v0t.④豎直方向位移：y＝eq\f(1,2)gt2.(4)斜拋運動①坐標表達式：x＝v0cos_θ·t；y＝v0sinθ·t－eq\f(1,2)gt2.②分速度表達式：vx＝v0cos_θ；vy＝v0sin_θ－gt.③射程(X)：在斜拋運動中，從物體被拋出的地點到落地點間的水平距離．表達式：X＝eq\f(v\o\al(2,0)sin2θ,g).④射高(Y)：從拋出點的水平面到物體運動軌跡最高點間的高度差．表達式：Y＝eq\f(v\o\al(2,0)sin2θ,2g).二、圓周運動1．線速度、角速度、周期間的關(guān)系(1)線速度與周期的關(guān)系：v＝eq\f(2πr,T).(2)角速度與周期的關(guān)系：ω＝eq\f(2π,T).(3)線速度與角速度的關(guān)系：v＝ωr.2．向心力、向心加速度(1)向心力①作用效果：不變更質(zhì)點速度的大小，只變更速度的方向．②方向：沿半徑指向圓心，和質(zhì)點運動的方向垂直，其方向時刻在變更．③大?。篎＝mrω2；F＝meq\f(v2,r).(2)向心加速度①定義：由向心力產(chǎn)生的指向圓心方向的加速度．②大小：a＝rω2，a＝eq\f(v2,r).③方向：與向心力方向一樣，始終指向圓心，時刻在變更．3．離心現(xiàn)象及其應用和防止(1)離心現(xiàn)象：做圓周運動的物體，在所受合力突然消逝或不足以供應圓周運動所需的向心力的狀況下，就會做漸漸遠離圓心的運動，這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象．(2)離心運動的本質(zhì)：由于物體具有慣性，物體做圓周運動時，總有沿切線方向飛出的趨勢．(3)離心現(xiàn)象的應用：離心干燥器、洗衣機的脫水筒、離心分別器．(4)離心現(xiàn)象的防止：轉(zhuǎn)彎限速、砂輪加防護罩等．三、萬有引力定律及其應用1．萬有引力定律(1)內(nèi)容：宇宙間的一切物體都是相互吸引的．兩個物體間引力的方向在它們的連線上，引力的大小跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們之間的距離的二次方成反比．(2)公式：F＝Geq\f(m1m2,r2).2．計算天體的質(zhì)量(1)地球質(zhì)量的計算：若月球繞地球做勻速圓周運動，則月球繞地球做勻速圓周運動的向心力是由它們之間的萬有引力供應的，依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2r可得M＝eq\f(4π2r3,GT2)，知道月球繞地球運動的周期T以及它和地球之間的距離r就可以算出地球的質(zhì)量．(2)行星(或中心天體)的質(zhì)量計算：已知衛(wèi)星繞行星(或行星繞中心天體)運動的周期和衛(wèi)星與行星(或行星與中心天體)之間的距離，同樣可以計算出行星(或中心天體)的質(zhì)量．3．人造衛(wèi)星和宇宙速度(1)近地衛(wèi)星的速度：①原理：飛行器繞地球做勻速圓周運動，運動所需的向心力由萬有引力供應，所以meq\f(v2,r)＝eq\f(GMm,r2)，解得：v＝eq\r(\f(GM,r)).②結(jié)果：用地球半徑R代表近地衛(wèi)星到地心的距離r，可算出：v＝eq\r(\f(6.67×10－11×5.98×1024,6.37×106))m/s≈7.9km/s.(2)宇宙速度：①第一宇宙速度數(shù)值是7.9km/s，意義是衛(wèi)星在地球表面旁邊繞地球做勻速圓周運動的速度②其次宇宙速度數(shù)值是11.2km/s，意義是使衛(wèi)星擺脫地球引力束縛的最小地面放射速度四、機械能和能源1．功及正功和負功(1)功的公式：W＝Fscos_α.(2)力對物體做正功和負功的條件，由W＝Fscosα可知①當0≤α<eq\f(π,2)時，W>0，力對物體做正功；②當eq\f(π,2)<α≤π時，W<0，力對物體做負功，或稱物體克服這個力做功；③當α＝eq\f(π,2)時，W＝0，力對物體不做功．2．動能、重力勢能及彈性勢能(1)動能表達式：Ek＝eq\f(1,2)mv2.(2)重力做的功：①做功表達式：WG＝mgh＝mgh1－mgh2，②做功的正負：物體下降時重力做正功；物體被舉高時重力做負功．③做功的特點：只與運動物體的起點和終點的位置有關(guān)，而與運動物體所經(jīng)過的路徑無關(guān)．(3)重力勢能：①表達式：Ep＝mgh；單位：焦耳，符號：J.②重力做功與重力勢能變更的關(guān)系，表達式：WG＝mgh1－mgh2＝－ΔEp.(4)彈性勢能①定義：發(fā)生形變的物體，在復原原狀時能夠?qū)ν饨缱龉?，因而具有能量．②大?。焊巫兞康拇笮∮嘘P(guān)，形變量越大，彈性勢能也越大．對于彈簧來說，彈性勢能與拉伸或壓縮長度有關(guān)；當形變量肯定時，勁度系數(shù)越大的彈簧彈性勢能越大．3．機械能守恒定律(1)內(nèi)容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而機械能的總量保持不變．(2)表達式：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2，即E1＝E2.4．功率(1)公式：P＝eq\f(W,t).單位：瓦特，簡稱瓦，符號W.(2)意義：功率是表示物體做功快慢的物理量．(3)功率與速度的關(guān)系：①當F與v方向相同時，P＝Fv；②當F與v夾角為α時，P＝Fvcos_α.(4)平均功率和瞬時功率①平均功率：時間t內(nèi)功率的平均值，計算公式：eq\x\to(P)＝eq\f(W,t)和eq\x\to(P)＝Feq\x\to(v).②瞬時功率：某一時刻功率的瞬時值，能精確地描述做功的快慢，計算公式：P＝Fv，其中v為瞬時速度；當F與v夾角為α時，P＝Fvcos_α.五、經(jīng)典力學與物理學革命1．經(jīng)典力學的局限性和適用范圍(1)經(jīng)典力學的適用范圍：對于宏觀、低速(相對光速)物體的運動經(jīng)典力學仍舊適用．(2)經(jīng)典力學的局限性①經(jīng)典力學的應用受到物體運動速率的限制，當物體運動速率接近于真空中的光速時，經(jīng)典力學的很多觀念將發(fā)生重大變更．②經(jīng)典力學不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象．2．量子化現(xiàn)象(1)黑體輻射：假如一個物體能夠汲取照耀到它上面的全部輻射而無反射，這一物體就稱為黑體．黑體輻射是指黑體發(fā)出的電磁輻射．(2)光電效應：當用一些波長較短的光照耀金屬表面時，金屬便有電子逸出，這種現(xiàn)象稱為光電效應．從金屬表面逸出的電子稱為光電子．光電效應的產(chǎn)生取決于光的頻率而與光的強度無關(guān)．(3)光的波粒二象性：大量的試驗事實表明，光既具有波動性又具有粒子性，也就是光具有波粒二象性．(4)原子光譜：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，當原子從一種能量狀態(tài)變更到另一種能量狀態(tài)時，輻射(或汲取)肯定頻率的光子，輻射(或汲取)光子的能量是不連續(xù)的．[易錯易混辨析]1．曲線運動肯定是變速運動，但變速運動不肯定是曲線運動．(√)2．做曲線運動物體的合力肯定是變力．(×)【提示】做曲線運動物體的合力可以是恒力3．互成角度的兩個勻速直線運動的合運動，肯定也是勻速直線運動．(√)4．從正在上升的熱氣球上脫落的物體做自由落體運動．(×)【提示】從正在上升的熱氣球上脫落的物體具有向上的初速度5．物體做豎直上拋運動時，上升過程中速度、加速度都在減?。?×)【提示】加速度不變6．平拋運動是曲線運動，但不是勻變速運動．(×)【提示】平拋運動是勻變速曲線運動．7．平拋運動的物體初速度越大，下落得越快．(×)【提示】平拋運動下落的快慢與初速度無關(guān)8．拋射角越大斜拋運動的射程越大．(×)【提示】由X＝eq\f(v\o\al(2,0)sin2θ,g)知拋射角越大斜拋運動的射程不肯定越大9．僅在重力作用下斜拋運動的軌跡曲線是拋物線．(√)10．做勻速圓周運動的物體，其合外力不為零．(√)11．做勻速圓周運動的物體，其線速度不變．(×)【提示】做勻速圓周運動的物體，其線速度方向時刻變更12．勻速圓周運動的向心力是恒力．(×)【提示】勻速圓周運動的向心力方向時刻變更13．汽車行駛至拱橋頂部時對橋面的壓力大于重力．(×)【提示】汽車行駛至拱橋頂部時對橋面的壓力小于重力14．離心運動是物體慣性的表現(xiàn)．(√)15．離心運動的運動軌跡肯定是直線．(×)【提示】離心運動的運動軌跡也可以是曲線16．太陽系中越是離太陽遠的行星，運行周期就越大．(√)17．圍繞太陽運動的各行星的速率是不變的．(×)【提示】由開普勒其次定律知圍繞太陽運動的各行星的速率是變更的18．已知地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期和軌道半徑，可以求出地球的質(zhì)量．(×)【提示】已知地球繞太陽轉(zhuǎn)動的周期和軌道半徑，可以求出太陽的質(zhì)量．19．第一宇宙速度是放射衛(wèi)星的最小速度．(√)20．使火箭向前射出的力是它利用火藥燃燒向后急速噴出的氣體產(chǎn)生的作用力．(√)21．物體只要受力且運動，該力就肯定做功．(×)【提示】若力與位移垂直，該力不做功．22．一個力對物體做了負功，則說明這個力肯定阻礙物體的運動．(√)23．同一物體在不同位置的重力勢能分別為Ep1＝3J，Ep2＝－10J，則Ep1<Ep2.(×)【提示】重力勢能是標量，比較重力勢能大小時不能僅比較其肯定值的大小24．物體由高處到低處，重力肯定做正功，重力勢能肯定削減．(√)25．內(nèi)能不行能全部轉(zhuǎn)化為機械能而不引起其他變更．(√)26．由公式P＝eq\f(W,t)知，做功越多，功率越大．(×)【提示】做功越多，功率不肯定越大27．力對物體做功越快，力的功率肯定越大．(√)28．經(jīng)典時空觀認為時間間隔是肯定的．(√)29．牛頓運動定律適用于宏觀、低速運動物體．(√)30．量子理論中能量也是連續(xù)變更的．(×)【提示】量子理論中能量是不連續(xù)變更的[高考真題感悟]1．發(fā)球機從同一高度向正前方依次水平射出兩個速度不同的乒乓球(忽視空氣的影響)．速度較大的球越過球網(wǎng)，速度較小的球沒有越過球網(wǎng)．其緣由是()A．速度較小的球下降相同距離所用的時間較多B．速度較小的球在下降相同距離時在豎直方向上的速度較大C．速度較大的球通過同一水平距離所用的時間較少D．速度較大的球在相同時間間隔內(nèi)下降的距離較大C[在豎直方向，球做自由落體運動，由h＝eq\f(1,2)gt2知，選項A、D錯誤．由v2＝2gh知，選項B錯誤．在水平方向，球做勻速直線運動，通過相同水平距離，速度大的球用時少，選項C正確．]2.如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直．一小物塊以速度v從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時對應的軌道半徑為(重力加速度大小為g)()A.eq\f(v2,16g) B.eq\f(v2,8g)C.eq\f(v2,4g) D.eq\f(v2,2g)B[設(shè)小物塊的質(zhì)量為m，滑到軌道上端時的速度為v1.小物塊上滑過程中，機械能守恒，有eq\f(1,2)mv2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＋2mgR①小物塊從軌道上端水平飛出，做平拋運動，設(shè)水平位移為x，下落時間為t，有2R＝eq\f(1,2)gt2 ②x＝v1t ③聯(lián)立①②③式整理得x2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(v2,2g)))eq\s\up20(2)－eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4R－\f(v2,2g)))eq\s\up20(2)可得x有最大值eq\f(v2,2g)，對應的軌道半徑R＝eq\f(v2,8g).故選B.]3.小球P和Q用不行伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖所示．將兩球由靜止釋放．在各自軌跡的最低點，()A．P球的速度肯定大于Q球的速度B．P球的動能肯定小于Q球的動能C．P球所受繩的拉力肯定大于Q球所受繩的拉力D．P球的向心加速度肯定小于Q球的向心加速度C[兩球由靜止釋放到運動到軌跡最低點的過程中只有重力做功，機械能守恒，取軌跡的最低點為零勢能點，則由機械能守恒定律得mgL＝eq\f(1,2)mv2，v＝eq\r(2gL)，因LP<LQ，則vP<vQ，又mP>mQ，則兩球的動能無法比較，選項A、B錯誤；在最低點繩的拉力為F，則F－mg＝meq\f(v2,L)，則F＝3mg，因mP>mQ，則FP>FQ，選項C正確；向心加速度a＝eq\f(F－mg,m)＝2g，選項D錯誤．]4．2024年4月，我國勝利放射的天舟一號貨運飛船與天宮二號空間試驗室完成了首次交會對接，對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道(可視為圓軌道)運行．與天宮二號單獨運行時相比，組合體運行的()A．周期變大 B．速率變大C．動能變大 D．向心加速度變大C[天舟一號貨運飛船與天宮二號空間試驗室對接形成的組合體仍沿天宮二號原來的軌道運行，依據(jù)Geq\f(Mm,r2)＝ma＝eq\f(mv2,r)＝mreq\f(4π2,T2)可知，組合體運行的向心加速度、速率、周期不變，質(zhì)量變大，則動能變大，選項C正確．]5．(多選)如圖，海王星繞太陽沿橢圓軌道運動，P為近日點，Q為遠日點，M、N為軌道短軸的兩個端點，運行的周期為T0.若只考慮海王星和太陽之間的相互作用，則海王星在從P經(jīng)M、Q到N的運動過程中()A．從P到M所用的時間等于eq\f(T0,4)B．從Q到N階段，機械能漸漸變大C．從P到Q階段，速率漸漸變小D．從M到N階段，萬有引力對它先做負功后做正功CD[A錯：由開普勒其次定律可知，相等時間內(nèi)，太陽與海王星連線掃過的面積都相等．B錯：由機械能守恒定律知，從Q到N階段，機械能守恒．C對：從P到Q階段，萬有引力做負功，動能減小，速率漸漸變?。瓺對：從M到N階段，萬有引力與速度的夾角先是鈍角后是銳角，即萬有引力對它先做負功后做正功．]6.如圖，一質(zhì)量為m，長度為l的勻稱松軟細繩PQ豎直懸掛．用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距eq\f(1,3)l.重力加速度大小為g.在此過程中，外力做的功為()A.eq\f(1,9)mgl B．.eq\f(1,6)mglC.eq\f(1,3)mgl D.eq\f(1,2)mglA[以勻稱松軟細繩MQ段為探討對象，其質(zhì)量為eq\f(2,3)m，取M點所在的水平面為零勢能面，起先時，細繩MQ段的重力勢能Ep1＝－eq\f(2,3)mg·eq\f(l,3)＝－eq\f(2,9)mgl，用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點時，細繩MQ段的重力勢能Ep2＝－eq\f(2,3)mg·eq\f(l,6)＝－eq\f(1,9)mgl，則外力做的功即克服重力做的功等于細繩MQ段的重力勢能的變更，即W＝Ep2－Ep1＝－eq\f(1,9)mgl＋eq