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知识点梳理
高中物理知识梳理
直线运动
一、描述运动的基本概念
1、参考系:
描述物体运动时选来作为标准的物体。
2、质点:
用来代替物体的有的点。
它是一种,物体简化为质点的条件是物体的形状、大小在所研究的问题中可以。
3、时刻:
先后顺序的标志,用时间坐标轴上的表示。
时间:
两之间的间隔。
用时间坐标轴上的表示。
4、位置:
表示空间坐标的;
位移:
表示物体的物理量,由起点指向终点的,位移是末位置与始位置之差,是量。
路程:
物体运动之长,是量。
5、速度:
描述物体运动和运动的物理量,是位移对时间的,是矢量。
平均速度:
在变速直线运动中,运动物体的和所用时间的比值,v=s/t(方向
为的方向)
瞬时速度:
对应于某一(或某一)的速度,方向为物体的方向。
瞬时速率:
瞬时速度的即为速率;
平均速率:
质点运动的与时间的比值,它的大小与相应的平均速度之值可能不相同。
6、加速度:
描述物体变化快慢的物理量,a=△v/△t(又叫速度的),是矢量。
a的方向只与的方向相同(即与合外力方向相同)。
7、匀速直线运动:
在任意相等的时间内物体的相等.它是为恒矢量的运动,为零的直线运动.
.
二、匀变速直线运动的规律
1、匀变速直线运动常用公式有以下四个
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
。
说明:
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
②第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为
③前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为
④第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为
对末速为零的匀变速直线运动,可以相应的运用这些规律。
三、匀变速直线运动的特例
1、自由落体运动
物体由开始,只在作用下的运动。
(1)特点:
加速度为g,初速度为零的匀加速直线运动。
(2)规律:
vt=gth=
gt2vt2=2gh
2、竖直上抛运动
物体以某一初速度抛出,只在作用下的运动。
(1)特点:
初速度为v0,加速度为-g的匀变速直线运动。
(2)规律:
vt=v0-gth=v0t-
gt2vt2-v02=-2gh
上升时间
,下降到抛出点的时间
,上升最大高度
四、运动图象
用图象研究物理现象、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等图象。
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)
抛物线(不要求)
匀减速直线运动
(a<0)
抛物线(不要求)
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
第二章相互作用
一、力的概念及三个常见的性质力
1.力的概念:
力是改变、使物体的原因,是物体对物体的作用。
(1)力的物质性:
力不能离开而独立存在,有力就一定有“”和“”两个物体。
二者缺一不可。
(2)力的相互性:
力的作用是的
(3)力的表达:
力的图示.对物体受力分析时要画力的。
2.力的分类
(1)按性质分:
从方面来分,把力分为:
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:
从力的实际作用效果方面来分,把力分为:
压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……
(3)按现代物理学理论,物体间的相互作用分四类:
长程相互作用有、;短程相互作用
有和。
宏观物体间只存在前两种相互作用。
3.重力:
由于而使物体受到的力。
(1)方向;总是
(2)大小:
G=mg
注意:
重力是的一个分力,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:
重力的作用点。
重心的位置与物体的及的分布有关。
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.薄板类物体的重心可用法确定。
4.弹力
(1)弹力的产生条件:
弹力的产生条件是两个物体,并发生。
(2)弹力的方向:
与的方向相反。
(3)弹力的大小
对有明显形变的弹簧,弹力的大小可以由定律计算。
对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的情况和情况共同决定。
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
5.摩擦力
(1)摩擦力产生条件:
两接触物体间、接触面、。
(2)滑动摩擦力大小
①在接触力中,必须先分析,再分析摩擦力。
②只有滑动摩擦力才能用公式,其中的FN表示正压力,不一定等于重力G。
(3)静摩擦力大小
①必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦力公式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
②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:
(4)摩擦力方向
①摩擦力方向总是沿着,和物体间)的方向相反。
②摩擦力的方向和物体的运动方向可能(作为动力),可能(作为阻力),可能和物体速度方向(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。
二、力的合成与分解
1.合力与分力
如果产生的效果和其他几个力产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的。
2.力的合成:
求几个力的合力叫做力的合成。
(1)平行四边形定则:
力的合成的本质就在于保证相同的前提下,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
的的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。
(2)三角形定则:
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:
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
(4)共点的三个力合力的最大值为,最小值可能。
3.力的分解:
求一个力的叫力的分解。
(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
为组分力,在具体问题中,应根据来分解。
(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。
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。
③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解。
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,也可能。
4.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入的一种方法。
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。
三、物体的平衡
物体的平衡有两种情况:
一是质点或做运动,物体的加速度
为;二是物体不或转动(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,静止的物体平衡,但平衡的物体静止.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为零不变,其加速度为零,而物体速度为零可能是物体,也可能是物体做运动中的一个状态,加速度不为零。
由此可见,静止的物体速度一定,但速度为零的物体不一定.因此,静止的物体一定处于,但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为零,它一定处于平衡状态,只要物体的不为零,它一定处于非平衡状态。
四、共点力作用下物体的平衡条件
1.共点力
几个力作用于物体的,或它们的交于同一点(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,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。
(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;当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用定则或定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用。
第三章牛顿运动定律
一、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律(惯性定律):
一切物体总是保持状态或状态,直到有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;物体的运动不需要用来维持
(2)要使物体的运动状态(即速度包括大小和方向)改变,必须施加力的作用,力是改变物体运动状态的
力是改变物体运动状态的原因、是使物体产生的原因。
不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”。
②牛顿第一定律导出了的概念
一切物体都有保持的性质,这就是惯性。
惯性反映了物体运动状态改变的(惯性大的物体运动状态不容易改变)。
是物体惯性大小的量度。
③牛顿第一定律描述的是理想化状态
牛顿第一定律描述的是物体在时的状态。
而的物体是不存在的。
物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把牛顿第一定律当成在F=0时的特例。
2.惯性:
物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
对于惯性理解应注意以下三点:
(1)惯性是物体本身的属性,跟物体的无关,跟物体的无关,跟物体无关
(2)质量是物体惯性大小的量度,质量大则惯性大,其运动状态改变
(3)外力作用于物体上能使物体的改变,但不能认为克服了物体的
二、牛顿第二定律
1.定律的表述:
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,即F=ma(其中的F和m、a必须相对应)
2.对定律的理解:
(1)矢量性:
牛顿第二定律公式是式。
公式
只表示加速度与合外力的大小关系。
矢量式的含义在于加速度的方向与合外力的方向。
(2)瞬时性:
加速度与合外力在每个瞬时都有上的对应关系,这种对应关系表现为:
合外力恒定不变时,也保持不变。
合外力变化时也随之变化。
合外力为零时,也为零。
(3)独立性:
当物体受到几个力的作用时,各力将产生与其对应的加速度,而物体表现出来的实际加速度是各力产生的加速度的。
3.牛顿第二定律确立了力和运动的关系
牛顿第二定律明确了物体的情况和情况之间的定量关系。
联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是。
三、牛顿第三定律
1.对牛顿第三定律理解应注意:
(1)两个物体之间的作用力和反作用力总是
(2)作用力与反作用力总是出现.同时,同时,同时
(3)作用力和反作用力在物体上,各产生其效果,永远不会
(4)作用力和反作用力是同一的力
(5)物体间的相互作用力既可以是接触力,也可以是“场”力
定律内容可归纳为:
同时、同性、异物、等值、反向、共线
2.区分一对作用力反作用力和一对平衡力
一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有:
。
不同点有:
。
一对作用力和反作用力
一对平衡力
作用对象
两个物体
同一个物体
作用时间
同时产生,同时消失
不一定同时产生或消失
力的性质
一定是同性质的力
不一定是同性质的力
力的大小关系
大小相等
大小相等
力的方向关系
方向相反且共线
方向相反且共线
四、牛顿运动定律的应用
1.动力学的两类基本问题
(1)已知物体的受力情况,要求物体的运动情况.如物体运动的位移、速度及时间等.
(2)已知物体的运动情况,要求物体的受力情况(求力的大小和方向).
说明:
①不管哪种类型,一般总是先根据已知条件求出物体运动的,然后再由此得出问题的答案.
②两类基本问题中,受力分析是关键,求解是桥梁。
两类动力学基本问题的解题思路图解如下:
2.超重
(1)物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况称为超重现象。
(2)产生超重现象的条件:
物体具有的加速度。
与物体速度的大小和方向无关。
(3)产生超重现象的原因:
当物体具有向上的加速度a(向上加速运动或向下减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F,由牛顿第二定律得
F-mg=ma
所以F=m(g+a)>mg
由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′>mg.
3.失重
(1)物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况称为失重现象。
(2)产生失重现象的条件:
物体具有的加速度,与物体速度的大小和方向无关.
(3)产生失重现象的原因:
当物体具有向下的加速度a(向下加速运动或向上做减速运动)时,支持物对物体的支持力(或悬挂物对物体的拉力)为F。
由牛顿第二定律
mg-F=ma,所以F=m(g-a)<mg
由牛顿第三定律知,物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)F′<mg.
(4)完全失重现象:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态,叫做完全失重状态。
产生完全失重现象的条件:
当物体竖直向下的加速度等于时,就产生完全失重现象。
第五章曲线运动
一、曲线运动基础知识
1.曲线运动的条件:
质点所受合外力的方向(或加速度方向)跟它的不在同一直线上。
当物体受到的合力为恒力(大小恒定、方向不变)时,物体作,如平抛运动。
2.运动的合成与分解的意义、法则及关系
(1)合成与分解的目的在于将复杂运动转化为运动,将曲线运动转化为运动,以便于研究。
(2)由于合成和分解的物理量是矢量,所以运算法则为。
(3)合运动与分运动的关系:
①等时性;②独立性;③等效性。
(4)互成角度的两分运动合成的几种情况
①两个匀速直线运动的合运动是
②两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动是
③一个匀加速直线运动和一个匀速直线运动的合运动是
④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是运动,也可能是运动。
二、平抛运动
(1)定义:
。
(2)性质:
。
(3)处理方法:
可分解为水平方向上,vx=,x=;竖直方向上,vy=,y=。
(4)平抛物体的下落时间(t=
)只与其高度有关,任意时刻的速度v=,v与v0的夹角tan
=,任意时刻的位移是s=
。
三、圆周运动
1.匀速圆周运动:
质点沿运动,在相等的时间里通过的相等。
2.线速度
(1)大小:
v=
(s是t时间内通过的)
(2)方向:
矢量,沿圆周的切线方向,时刻,所以匀速圆周运动是运动。
(3)物理意义:
描述质点沿圆周运动的
3.角速度
(1)大小:
=
(
是t时间内半径转过的)单位:
(2)对某一确定的匀速圆周运动来说,角速度是的
(3)物理意义:
描述质点的快慢
4.描述匀速圆周运动的各物理量间的关系:
5.向心加速度a
(1)大小:
a=
2f2r
(2)方向:
总指向,时刻
6.向心力:
是按命名的力,向心力产生向心,即只改变线速度,不会改变线速度的。
(1)大小:
(2)方向:
总指向,时刻变化
做运动的物体,向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心。
做运动的物体,向心力只是物体所受合外力在沿着方向上的一个分力。
第六章万有引力与航天
1.万有引力定律
(1)内容:
宇宙间的一切物体都是相互吸引的,两个物体间的引力的大小跟它们的_______成正比,跟它们的成反比。
(2)公式:
F=,其中G=6.67×10-11Nm2/kg2,叫。
(3)适用条件:
公式适用于。
当两个物体间的距离远远大于物体本身的大小时,物体可视为质点。
均匀的球体也可以视为质点,r是。
2.万有引力定律的应用
(1)地球、行星表面的重力加速度及在轨道上的重力加速度问题
表面重力加速度:
=mg,所以
轨道上的重力加速度:
,所以
(2)天体的质量M,密度ρ的估算
测出卫星绕天体做匀速圆周运动的半径R和周期T,由
=
可得天体质量为:
该天体密度为:
(R0为天体的半径)。
当卫星沿天体表面绕天体运行时,R=R0,则ρ=。
(3)卫星的绕行速度、角速度、周期与半径的关系
由
得,v=,所以R越大,v。
由
=mω2r得,ω=,所以R越大,ω。
=
得,T=,所以R越大,T。
(4)三种宇宙速度
第一宇宙速度:
v1=7.9km/s2,是物体在绕地球做的速度。
第二宇宙速度:
v2=11.2km/s2,在发射飞行器,使其克服地球引力所需的最小速度。
第三宇宙速度:
v3=16.7km/s2,在发射飞行器,能够挣脱太阳引力的束缚飞到太阳系外的最小速度。
(5)地球同步卫星
所谓地球同步卫星,是相对于地面的、和地球自转具有相同周期的卫星,T=24h。
同步卫星必须位于赤道上空且距离地面的高度是一定的。
(6)卫星的超重和失重
(1)卫星进入轨道前加速过程,卫星上的物体处于状态。
(2)卫星进入轨道后正运转时,卫星上的物体处于状态。
第七章机械能及其守恒定律
一、功和功率
1、做功的本质:
力对物体做功使物体的发生变化。
2、做功不可缺少的两个因素是:
和 。
3、功的计算公式是:
W= ,功的单位是 ,功是 量。
4、功的正负:
由公式可以知道:
①当α=π/2时,W,即力的方向与位移方向垂直,力F对物体。
②当0≤α<π/2时,W0,即力的方向与位移方向夹角为锐角时,力F对物体做________功。
③当π/2<α≤π时,W0,即力的方向与位移方向夹角为钝角时,力F对物体做________功。
某力对物体做负功,又常说成物体做功。
5、做功的快慢用表示,功W跟的比值叫做,用P表示,功率的定义式是。
在国际制单位中,功率的单位是,简称,符号是。
6、由功率的定义公式P=W/t,结合W=,可以导出P=,在F和v同向时公式变为P=。
7、从P=Fv可以看出,在P一定时,F和v成比,对汽车等机械而言,在P一定时,要获得较大的牵引力,就要。
二、动能定理
1.动能:
物体由于____________而具有的能量叫动能。
(1)动能的大小:
(2)动能是。
(3)动能是状态量,也是相对量。
2.动能定理:
⑴动能定理的内容和表达式:
⑵物理意义:
动能定理指出了____和_______的关系,即外力做的总功,对应着物体动能的变化,变化的大小由________来度量。
我们所说的外力,既可以是重力、弹力、摩擦力,又可以是电场力、磁场力或其他力。
物体动能的变化是指________。
⑶动能定理的适用条件:
动能定理既适用于直线运动,也适用于_______。
既适用于恒力做功,也适用于_________。
力可以是各种性质的力,既可以同时做用,也可以__________,只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可,这些正是动能定理解题的优越性所在。
三、机械能守恒定律
1.机械能
(1)势能:
由物体间的_________和物体间的______________决定的能量叫做势能。
(2)重力势能:
定义:
地球上的物体由具有跟它的___________有关的能量叫重力势能,是物体和地球共有的。
表达式Ep=________.
重力势能Ep=mgh是相对的,式中的h是_______________________;它随选择的_______不同而不同,要说明物体具有多少重力势能,首先要指明参考点(即零点).而重力势能的变化与零重力势能面的选取_____________。
重力势能是物体和地球这一系统共同所有,单独一个物体谈不上具有势能.即:
如果没有地球,物体谈不上有重力势能.平时说物体具有多少重力势能,是一种习惯上的简称.
重力势能是_____量,它没有方向.但是重力势能有正、负.此处正、负不是表示方向,而是表示比零点的能量状态高还是低.势能大于零表示比零点的能量状态高,势能小于零表示比零点的能量状态低.零点的选择不同虽对势能值表述不同,但对物理过程没有影响.即势能是相对的,势能的变化是绝对的,势能的变化与零点的选择无关.
重力做功与重力势能变化的关系:
__________________________________________.
可以证明,重力做功与路径无关,由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定,即:
WG=mg△h.所以重力做的功等于重力势能增量的负值,即WG=-△Ep.
(3)弹性势能:
物体因发生__________而具有的势能叫做弹性势能。
弹性势能的大小与___________________,弹簧的_____________,弹簧的弹性势能越大。
(4)机械能:
物体的__________________统称为机械能
2.机械能守恒定律:
(1)内容:
在只有_____________做功的情况下,物体的______________________发生相互转化,但总的机械能保持不变。
(2)表达式:
______________________或________________________。
第八章静电场
一、电场的性质
1、基本常识:
自然界有种电荷,一种是电荷,另一种是电荷。
所有带电体的电荷量都是电子(或质子)电荷量的倍,因此将叫元电荷,1e=C;比荷是指。
2、摩擦起电的实质是;感应起电的实质是。
3、电荷守恒定律
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