高中物理必修1复习提纲 2Word文档格式.docx
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描述物体速度变化快慢的物理量,a=△v/△t(又叫速度的变化率),是矢量。
a的方向只与△v的方向相同(即与合外力方向相同)。
点评1:
(1)加速度与速度没有直接关系:
加速度很大,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);
加速度很小,速度可以很小、可以很大、也可以为零(某瞬时);
(2)加速度与速度的变化量没有直接关系:
加速度很大,速度变化量可以很小、也可以很大;
加速度很小,速度变化量可以很大、也可以很小。
加速度是“变化率”——表示变化的快慢,不表示变化的大小。
点评2:
物体是否作加速运动,决定于加速度和速度的方向关系,而与加速度的大小无关。
加速度的增大或减小只表示速度变化快慢程度增大或减小,不表示速度增大或减小。
(1)当加速度方向与速度方向相同时,物体作加速运动,速度增大;
若加速度增大,速度增大得越来越快;
若加速度减小,速度增大得越来越慢(仍然增大)。
(2)当加速度方向与速度方向相反时,物体作减速运动,速度减小;
若加速度增大,速度减小得越来越快;
若加速度减小,速度减小得越来越慢(仍然减小)。
【例2】一物体做匀变速直线运动,某时刻速度大小为4m/s,经过1s后的速度的大小为10m/s,那么在这1s内,物体的加速度的大小可能为
本题考查速度、加速度的矢量性。
经过1s后的速度的大小为10m/s,包括两种可能的情况,一是速度方向和初速度方向仍相同,二是速度方向和初速度方向已经相反。
取初速度方向为正方向,则1s后的速度为vt=10m/s或vt=-10m/s
由加速度的定义可得
m/s或
m/s。
答案:
6m/s或14m/s
点评:
对于一条直线上的矢量运算,要注意选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。
6、运动的相对性:
只有在选定参考系之后才能确定物体是否在运动或作怎样的运动。
一般以地面上不动的物体为参照物。
二、匀速直线运动:
,即在任意相等的时间内物体的位移相等.它是速度为恒矢量的运动,加速度为零的直线运动.
匀速直线运动的s-t图像为一直线:
图线的斜率在数值上等于物体的速度。
2匀变速直线运动
一、匀变速直线运动公式
1.常用公式有以下四个
(1)以上四个公式中共有五个物理量:
s、t、a、v0、vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。
只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。
每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。
如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。
(2)以上五个物理量中,除时间t外,s、v0、vt、a均为矢量。
一般以v0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、vt和a的正负就都有了确定的物理意义。
2.匀变速直线运动中几个常用的结论
①Δs=aT2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。
可以推广到sm-sn=(m-n)aT2
②
,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。
,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均速度)。
可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有
。
运用匀变速直线运动的平均速度公式
解题,往往会使求解过程变得非常简捷,因此,要对该公式给与高度的关注。
3.初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动
做匀变速直线运动的物体,如果初速度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为:
,
,
以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。
4.初速为零的匀变速直线运动
①前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9∶……
②第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1∶3∶5∶……
③前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为1∶
∶
∶……
④第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为1∶
∶(
)∶……
对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。
5.一种典型的运动
经常会遇到这样的问题:
物体由静止开始先做匀加速直线运动,紧接着又做匀减速直线运动到静止。
用右图描述该过程,可以得出以下结论:
①
②
6.解题方法指导:
解题步骤:
(1)根据题意,确定研究对象。
(2)明确物体作什么运动,并且画出运动示意图。
(3)分析研究对象的运动过程及特点,合理选择公式,注意多个运动过程的联系。
(4)确定正方向,列方程求解。
(5)对结果进行讨论、验算。
解题方法:
(1)公式解析法:
假设未知数,建立方程组。
本章公式多,且相互联系,一题常有多种解法。
要熟记每个公式的特点及相关物理量。
(2)图象法:
如用v—t图可以求出某段时间的位移大小、可以比较vt/2与vS/2,以及追及问题。
用s—t图可求出任意时间内的平均速度。
(3)比例法:
用已知的讨论,用比例的性质求解。
(4)极值法:
用二次函数配方求极值,追赶问题用得多。
(5)逆向思维法:
如匀减速直线运动可视为反方向的匀加速直线运动来求解。
3运动图象追赶问题
一、运动图象
用图像研究物理现象、描述物理规律是物理学的重要方法,运动图象问题主要有:
s-t、v-t、a-t等图像。
1.s-t图象。
能读出s、t、v的信息(斜率表示速度)。
2.v-t图象。
能读出s、t、v、a的信息(斜率表示加速度,曲线下的面积表示位移)。
可见v-t图象提供的信息最多,应用也最广。
位移图象(s-t)
速度图象(v-t)
加速度图象(a-t)
匀速直线运动
匀加速直线运动
(a>
0,s有最小值)
抛物线(不要求)
匀减速直线运动
(a<
0,s有最大值)
备注
位移图线的斜率表示速度
①斜率表示加速度
②图线与横轴所围面积表示位移,横轴上方“面积”为正,下方为负
1、应用物理图象的优越性
(1)利用图象解题可以使解题过程简化,思路更清晰,比解析法更巧妙、更灵活。
在有些情况下运用解析法可能无能为力,用图象法可能使你豁然开朗。
(2)利用图象描述物理过程更直观
从物理图象可以更直观地观察出物理过程的动态特征。
当然不是所有物理过程都可以用物理图象进行描述。
(3)利用图象分析物理实验
运用图象处理物理实验数据是物理实验中常用的一种方法,这是因为它除了具有简明、直观、便于比较和减少偶然误差的特点外,还可以有图象求第三个相关物理量、运用图想求出的相关物理量误差也比较小。
2、要正确理解图象的意义
(1)首先明确所给的图象是什么图象。
即认清图象中横纵轴所代表的物理量及它们的函数关系。
特别是那些图形相似容易混淆的图象,更要注意区分。
(2)要清楚地理解图象中的“点”、“线”、“斜率”、“截距”、“面积”的物理意义。
①点:
图线上的每一个点对应研究对象的一个状态,特别注意“起点”、“终点”、“拐点”,它们往往对应一个特殊状态。
②线:
表示研究对象的变化过程和规律,如v-t图象中图线若为倾斜直线,则表示物体做匀变速直线运动。
③斜率:
表示横、纵坐标上两物理量的比值,常有一个重要的物理量与之对应。
用于求解定量计算对应物理量的大小和定性分析变化的快慢问题。
如s-t图象的斜率表示速度大小,v-t图象的斜率表示加速度大小。
④面积;
图线与坐标轴围成的面积常与某一表示过程的物理量相对应。
如v-t图象与横轴包围的“面积”大小表示位移大小。
⑤截距:
表示横、纵坐标两物理量在“边界”条件下的物理量的大小。
由此往往能得到一个很有意义的物理量。
第三章物体间的相互作用
1力的概念三个性质力
一、力的概念:
力是物体对物体的作用
(1)力不能离开物体而独立存在,有力就一定有“施力”和“受力”两个物体。
二者缺一不可。
(2)力的作用是相互时
(3)力的作用效果:
①形变;
②改变运动状态
(4)力的图示
力的分类
1.按性质分
重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力……
2.按效果分
压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……
二、重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力。
(1)方向;
总是竖直向下
(2)大小:
G=mg
重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。
由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力。
(3)重心:
重力的等效作用点。
重心的位置与物体的形状及质量的分布有关。
重心不一定在物体上。
质量分布均匀、形状规则的物体,重心在几何中心上.薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
三、弹力
1.弹力的产生条件
弹力的产生条件是两个物体直接接触,并发生弹性形变。
2.弹力的方向
(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面。
(2)绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。
(3)杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。
如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态,则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。
【例1】如图所示,光滑但质量分布不均匀的小球的球心在O点,重心在P点,静止在竖直墙和桌边之间。
试画出小球所受弹力。
3.弹力的大小
对有明显形变的弹簧,弹力的大小可以由胡克定律计算。
对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。
(1)胡克定律可表示为(在弹性限度内):
F=kx,还可以表示成ΔF=kΔx,即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。
(2)“硬”弹簧,是指弹簧的k值较大。
(同样的力F作用下形变量Δx较小)
(3)几种典型物体模型的弹力特点如下表。
项目
轻绳
轻杆
弹簧
形变情况
伸长忽略不计
认为长度不变
可伸长可缩短
施力与受力情况
只能受拉力或施
出拉力
能受拉或受压可施出拉
力或压力
同杆
力的方向
始终沿绳
不一定沿杆
沿弹簧轴向
力的变化
可发生突变
同绳
只能发生渐变
四、摩擦力
1.摩擦力产生条件
摩擦力的产生条件为:
两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。
这四个条件缺一不可。
两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。
(没有弹力不可能有摩擦力)
2.滑动摩擦力大小
(1)在接触力中,必须先分析弹力,再分析摩擦力。
(2)只有滑动摩擦力才能用公式F=μFN,其中的FN表示正压力,不一定等于重力G。
【例6】如图所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为μ,求木块所受的摩擦力大小。
由竖直方向合力为零可得FN=Fsinα-G,因此有:
f=μ(Fsinα-G)
3.静摩擦力大小
⑴必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=μFN计算,只有当静摩擦力达到最大值时,其最大值一般可认为等于滑动摩擦力,既Fm=μFN
⑵静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是
0<Ff≤Fm
【例7】如图所示,A、B为两个相同木块,A、B间最大静摩擦力Fm=5N,水平面光滑。
拉力F至少多大,A、B才会相对滑动?
A、B间刚好发生相对滑动时,A、B间的相对运动状态处于一个临界状态,既可以认为发生了相对滑动,摩擦力是滑动摩擦力,其大小等于最大静摩擦力5N,也可以认为还没有发生相对滑动,因此A、B的加速度仍然相等。
分别以A和整体为对象,运用牛顿第二定律,可得拉力大小至少为F=10N
研究物理问题经常会遇到临界状态。
物体处于临界状态时,可以认为同时具有两个状态下的所有性质。
4.摩擦力方向
⑴摩擦力方向和物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。
⑵摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。
通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力),可能和物体运动方向相反(作为阻力),可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力)。
在特殊情况下,可能成任意角度。
五、物体的受力分析
1.明确研究对象
在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。
在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。
研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(即研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。
2.按顺序找力
先重力,后接触力;
接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。
3.只画性质力,不画效果力
画受力图时,只能按力的性质分类画力,不能按作用效果(拉力、压力、向心力等)画力,更不能画凭感觉有的力,否则将出现重复。
4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形(或三角形)
在解同一个问题时,分析了合力就不能再分析分力;
分析了分力就不能再分析合力,千万不可重复。
2力的合成和分解
一、标量和矢量
1.将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题的思想。
2.矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:
标量用代数法;
矢量用平行四边形定则或三角形定则。
矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)。
平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。
一个矢量(合矢量)的作用效果和另外几个矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用这一个矢量代替那几个矢量,也可以用那几个矢量代替这一个矢量,而不改变原来的作用效果。
3.同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向。
与正方向相同的物理量用正号代入.相反的用负号代入,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样.但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向如:
功、重力势能、电势能、电势等。
二、力的合成与分解
力的合成与分解体现了用等效的方法研究物理问题。
合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法.用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力而不能同时考虑合力。
1.力的合成
(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。
力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。
(2)平行四边形定则可简化成三角形定则。
由三角形定则还可以得到一个有用的推论:
如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这n个力的合力为零。
(3)共点的两个力合力的大小范围是
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零(用两最小的相加之和是否大于第三力来判断)。
2.力的分解
(1)力的分解遵循平行四边形法则,力的分解相当于已知对角线求邻边。
(2)两个力的合力惟一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分解为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解。
【例3】将放在斜面上质量为m的物体的重力mg分解为下滑力F1和对斜面的压力F2,这种说法正确吗?
将mg分解为下滑力F1这种说法是正确的,但是mg的另一个分力F2不是物体对斜面的压力,而是使物体压紧斜面的力,从力的性质上看,F2是属于重力的分力,而物体对斜面的压力属于弹力,所以这种说法不正确。
(3)几种有条件的力的分解
①已知两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解。
②已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。
③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一。
④已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。
(4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律:
①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时,另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。
如图所示,F2的最小值为:
F2min=Fsinα
②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时,另一个分力F2取最小值的条件是:
所求分力F2与合力F垂直,如图所示,F2的最小值为:
F2min=F1sinα
③当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时,另一个分力F2取最小值的条件是:
已知大小的分力F1与合力F同方向,F2的最小值为|F-F1|
(5)正交分解法:
把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法。
用正交分解法求合力的步骤:
①首先建立平面直角坐标系,并确定正方向
②把各个力向x轴、y轴上投影,但应注意的是:
与确定的正方向相同的力为正,与确定的正方向相反的为负,这样,就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向
③求在x轴上的各分力的代数和Fx合和在y轴上的各分力的代数和Fy合
④求合力的大小
力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上,分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力)。
【例5】质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为µ
,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个?
A.µ
mgB.µ
(mg+Fsinθ)
C.µ
(mg+Fsinθ)D.Fcosθ
木块匀速运动时受到四个力的作用:
重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fµ
.沿水平方向建立x轴,将F进行正交分解如图(这样建立坐标系只需分解F),由于木块做匀速直线运动,所以,在x轴上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);
在y轴上向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡).即
Fcosθ=Fµ
①
FN=mg+Fsinθ②
又由于Fµ
=µ
FN③
∴Fµ
(mg+Fsinθ)故B、D答案是正确的.
小结:
(1)在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用。
也就是说,在分析问题时,考虑了合矢量就不能再考虑分矢量;
考虑了分矢量就不能再考虑合矢量。
(2)矢量的合成分解,一定要认真作图。
在用平行四边形定则时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线,平行四边形的另外两个边必须画成虚线。
(3)各个矢量的大小和方向一定要画得合理。
(4)在应用正交分解时,两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角,哪个是小锐角,不可随意画成45°
(当题目规定为45°
时除外)
3共点力作用下物体的平衡
一、物体的平衡
物体的平衡有两种情况:
一是质点静止或做匀速直线运动,物体的加速度为零;
二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点)。
对于共点力作用下物体的平衡,不要认为只有静止才是平衡状态,匀速直线运动也是物体的平衡状态.因此,静止的物体一定平衡,但平衡的物体不一定静止.还需注意,不要把速度为零和静止状态相混淆,静止状态是物体在一段时间内保持速度为零不变,其加速度为零,而物体速度为零可能是物体静止,也可能是物体做变速运动中的一个状态,加速度不为零。
由此可见,静止的物体速度一定为零,但速度为零的物体不一定静止.因此,静止的物体一定处于平衡状态,但速度为零的物体不一定处于静止状态。
总之,共点力作用下的物体只要物体的加速度为零,它一定处于平衡状态,只要物体的加速度不为零,它一定处于非平衡状态
二、共点力作用下物体的平衡
1.共点力
几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。
2.共点力的平衡条件
在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即F合=0或Fx合=0,Fy合=0
3.判定定理
物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡,则这三个力必为共点力。
(表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形)
4.解题方法
当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等值反向;
当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则;
当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法。
【例1】
(1)下列哪组力作用在物体上,有可能使物体处于平衡状态
A.3N,4N,8NB.3N,5N,1N
C.4N,7N,8ND.7N,9N,6N
(2)用手施水平力将物体压在竖直墙壁上,在物体始终保持静止的情况下A.压力加大,物体受的静摩擦力也加大
B.压力减小,物体受的静摩擦力也减小
C.物体所受静摩擦力为定值,与压力大小无关
D.不论物体的压力改变与否,它受到的静摩擦力总等于重力
(3)如下图所示,木块在水平桌面上,受水平力F1=10N,F2=3N而静止,当撤去F1后,木块仍静止,则此时木块受的合力为
A.0B.水平向右,3N
C.水平向左,7ND.水平向右,7N
(1)CD在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,即F合=0。
只有CD两个选项中的三个力合力为零。
(2)CD物体始终保持静止,即是指物体一直处于平衡状态,则据共点力作用下物体的平衡条件有
对物体受力分析,如下图
可得F=FN,Ff=G
(3)A撤去F1后,木块仍静止,则此时木块仍处于平衡状态,故木块受的合力为0.
【例2】氢气球重10N,空气对它的浮力为16N,用绳拴住,由于受水平风力作用,绳子与竖直方向成30°
角,则绳子的拉力大小是__________,水平风力的大小是________.
气球受到四个力的作用:
重力G、浮力F1、水平风力F2和绳的拉力F3,如图所示由平衡条件可得
F1=G+F3cos30°
F2=F3sin30°
解得F3=
NF1=2
N
4
N2
N
第三章牛顿运动定律
知识网络:
单元切块:
按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:
牛顿第一定律、惯性、牛顿第三定律;
牛顿第二定律;
牛顿运动定律的应用。
其中重点是对牛顿运动定律的理解、熟练运用牛顿运动定律分析解决动力学问题。
难点是力与运动的关系问题。
1牛顿第一定律惯性牛顿第三定律
一、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律(惯性定律):
一切物体总是保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
这个定律有两层含义:
(1)保持匀速直线运动状态或静止状态是物体的固有属性;
物体
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