必修2模块研究方法点击

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在高中物理必修2模块中，我们通过对曲线运动的规律、万有引力和机械能等内容的学习，进一步了解了物理学的核心内容，体会了高中物理的特点和学习方法. 希望以下点击，会对大家掌握本模块各章内容的研究方法有所帮助.

■ 一、 曲线运动

1. 用极限思想研究曲线运动速度方向的方法

若一质点经过一段时间由A点沿曲线运动至B点，则该质点在这段时间内的平均速度与位移AB的方向相同，即沿着该曲线的割线AB方向. 所取的时间间隔越短，B点就越靠近A点. 当所取的时间间隔趋近于0时，B点就趋近于A点，平均速度也就趋近于A点的瞬时速度，而割线AB也就趋近于曲线过A点的切线. 因此，质点在A点的瞬时速度方向沿曲线过A点的切线方向.

2. 平抛运动的正交分解方法

物体以一定初速度水平抛出后，物体只受到重力的作用，在竖直方向的初速度为零，所以平抛运动的竖直分运动就是自由落体运动. 而水平方向上物体不受任何外力作用，所以水平方向的分运动是匀速直线运动. 通常可将平抛运动沿水平方向与竖直方向分解. 当然，在一些特定场合，也可将平抛运动沿倾斜方向进行正交分解.

3. 向心力的分析方法

首先对做圆周运动的物体进行受力分析，作出物体的受力分析图；然后将各力沿半径方向和垂直于半径方向分解，则各力沿半径方向分力的代数和（指向圆心的分力为正，背离圆心的分力为负），即为物体做圆周运动的向心力.

4. 圆周运动动力学问题的研究方法

① 明确研究对象，并对其进行受力分析；

② 明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置；

③ 求出物体受到的合力或向心力；

④ 运用牛顿第二定律及圆周运动的运动学公式列出方程；

⑤ 求解并进行必要的讨论.

5. 一般曲线运动的研究方法

运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，称为一般曲线运动. 研究一般曲线运动时，可将曲线分割成许多极短的小段，每一小段曲线都可看作一小段圆弧. 当然，这些圆弧的弯曲程度通常是不一样的. 这样，就可用研究圆周运动的方法来研究一般曲线运动.

■ 二、 万有引力与航天

1. 牛顿发现万有引力定律的研究方法

① 观察获得规律：行星运动的开普勒定律. 问题：行星运动为什么会有这样的规律？

② 猜想原因：太阳对行星的引力作用. 问题：太阳对行星的引力与什么因素有关？

③ 数学演绎得到规律：根据已知规律（开普勒行星运动定律和牛顿运动定律）推出太阳与行星间的引力遵从的规律F∝■.

④ 进一步猜想：地球使地面上物体下落的力，与太阳使行星运动的力、地球使月球运动的力是否出于同一原因？

⑤ 猜想得到检验：月―地检验使猜想得到证实.

⑥ 更大胆地猜想：自然界任何两个物体之间是否也有这样的吸引力？

⑦ 得到万有引力定律：F=G■.

2. 解决天体运动问题的两种方法

① 根据万有引力提供向心力，运用G■=m■进行分析；

② 根据重力等于万有引力，运用mg=G■进行分析.

式中g为天体表面的重力加速度，r为轨道半径，R为天体半径.

3. 人造地球卫星的计算方法 有关人造地球卫星的计算，要牢牢把握人造地球卫星绕地球运行的向心力来源于地球对卫星的万有引力，可根据已知条件，选用下列规律：

mg′=G■=m■=mω2r=m■2r=m（2πn）2r.

式中M、m分别表示地球和卫星的质量，r表示卫星的轨道半径，g′表示卫星轨道处的重力加速度，T、ω、n分别表示卫星的运转周期、角速度和转速. 对于近地卫星，式中的g′即为地球表面的重力加速度g，r即为地球半径R. 对于同步卫星，式中的T、ω、n即分别为地球自转的周期、角速度和转速.

■ 三、 机械能及其守恒定律

1. 功的计算方法

计算恒力的功可直接应用功的公式W=Fxcosα. 计算变力的功常见的有以下几种方法：

① 转换研究对象求解 通过转换研究对象的方法，将变力所做的功转化为恒力做功问题处理.

② 运用累积思想求解 把物体通过各个小段中力所做的功累加在一起，就等于变力在整个过程中所做的功.

③ 应用动能定理求解.

2. 应用动能定理解题的方法

应用动能定理解题的一般步骤是：

① 选取研究对象，确定研究过程；

② 分析物体受力，明确做功情况；

③ 根据初、末状态，确定初、末动能；

④ 应用动能定理，列出方程求解.

应用动能定理解题应注意以下几点：

① 正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力，包括重力.

② 有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待.

③ 若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时可以分段考虑也可视全过程为一整体，用动能定理求解，后者往往更为简捷.

3. 判断机械能是否守恒的方法

① 做功条件分析法 应用系统机械能守恒的条件进行分析. 若物体系统内只有重力和弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒.

② 能量转化分析法 从能量转化的角度进行分析. 若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能（如没有内能增加），则系统的机械能守恒.

③ 增减情况分析法 直接从机械能各种形式能量的增减情况进行分析. 若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒；若系统的动能（或势能）不变，而势能（或动能）却发生了变化，则系统的机械能不守恒；若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能也不守恒. 当然，这种方法只能判断系统的机械能明显不守恒的情况，对于另一些情况（如系统的动能增加而势能减少）则无法做出定性的判断.

4. 应用机械能守恒定律解题的方法

应用机械能守恒定律解题的一般步骤是：

① 选取系统对象，确定研究过程；

② 进行受力分析，考察守恒条件；

③ 选取零势能平面，确定初、末态机械能；

④ 运用守恒定律，列出方程求解.

根据机械能守恒定律，求解具体问题时可从以下不同的角度列出方程：

① 从守恒的角度 系统的初、末两状态机械能守恒，即E2=E1；

② 从转化的角度 系统动能的增加等于势能的减少，即?驻Ek=-?驻Ep；

③ 从转移的角度 系统中一部分物体机械能的增加等于另一部分物体机械能的减少，即?驻EA=-?驻EB.

5. 运用功能关系求解相关物理量的方法

能量转化是与做功紧密地联系在一起的. 力做功时，必然伴随着能量的转化，而且功与能量转化的量值是相等的. 这一等量关系不仅提供了计算功的大小的另一种途径，而且涉及功与能的其他物理量也可能在这一等量关系中求出. 在力学中，常涉及以下几种力的功引起的相应的能量变化的等量关系：

① 合外力所做的功等于物体或物体系动能的变化――动能定理；

② 除了重力和弹力外，其他力对物体系所做的功等于物体系机械能的变化――功能原理；

③ 重力或弹力对物体所做的功与重力势能或弹性势能的变化数值相等；

④ 两物体间滑动摩擦力对物体系所做的功与物体系增加的内能数值相等.