高中物理知識點總結(jié)大全

1、高中物理知識點總結(jié)大全一、力 物體的平衡1.力是物體對物體的作用，是物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動狀態(tài)（即產(chǎn)生加速度）的原因. 力是矢量。 2.重力 （1）重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的. 注意重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生，但不能說重力就是地球的吸引力，重力是萬有引力的一個分力.但在地球表面附近，可以認(rèn)為重力近似等于萬有引力 （2）重力的大小:地球表面，離地面高h(yuǎn)處，其中 （3）重力的方向:豎直向下（不一定指向地心）。 （4）重心:物體的各部分所受重力合力的作用點，物體的重心不一定在物體上. 3.彈力 （1）產(chǎn)生原因:由于發(fā)生彈性形變的物體有恢復(fù)形變的趨勢而產(chǎn)生的. （2）產(chǎn)生條件: 直接接觸

2、； 有彈性形變。 （3）彈力的方向:與物體形變的方向相反，彈力的受力物體是引起形變的物體，施力物體是發(fā)生形變的物體.在點面接觸的情況下，垂直于面;在兩個曲面接觸（相當(dāng)于點接觸）的情況下，垂直于過接觸點的公切面. 繩的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向，且一根輕繩上的張力大小處處相等. 輕桿既可產(chǎn)生壓力，又可產(chǎn)生拉力，且方向不一定沿桿。 （4）彈力的大小一般情況下應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來求解.彈簧彈力可由胡克定律來求解. 胡克定律:在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力的大小和彈簧的形變量成正比，即。為彈簧的勁度系數(shù)，它只與彈簧本身因素有關(guān)，單位是。 4.摩擦力 （1）產(chǎn)生的條件: 相互

3、接觸的物體間存在壓力; 接觸面不光滑; 接觸的物體之間有相對運(yùn)動（滑動摩擦力）或相對運(yùn)動的趨勢（靜摩擦力） 上述三點缺一不可。 （2）摩擦力的方向:沿接觸面切線方向，與物體相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的方向相反。與物體運(yùn)動的方向可以相同也可以相反。即與運(yùn)動方向無關(guān)。 （3）判斷靜摩擦力方向的方法 假設(shè)法 首先假設(shè)兩物體接觸面光滑，這時若兩物體不發(fā)生相對運(yùn)動，則說明它們原來沒有相對運(yùn)動趨勢，也沒有靜摩擦力;若兩物體發(fā)生相對運(yùn)動，則說明它們原來有相對運(yùn)動趨勢，并且原來相對運(yùn)動趨勢的方向跟假設(shè)接觸面光滑時相對運(yùn)動的方向相同.然后根據(jù)靜摩擦力的方向跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反確定靜摩擦力方向. 平衡法根據(jù)二

4、力平衡條件可以判斷靜摩擦力的方向。 （4）摩擦力的大小 先判明是何種摩擦力，然后再根據(jù)各自的規(guī)律去分析求解。滑動摩擦力大小利用公式 進(jìn)行計算，其中是物體的正壓力，不一定等于物體的重力，甚至可能和重力無關(guān).或者根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓定律來求解。 靜摩擦力大小:靜摩擦力大小可在0與之間變化，一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來求解。注：一般情況最大靜摩擦力比滑動摩擦力大，在中學(xué)大多系統(tǒng)中認(rèn)為最大靜摩擦等于滑動摩擦。5. 物體的受力分析 （1）確定所研究的物體，分析周圍物體對它產(chǎn)生的作用，不要分析該物體施于其他物體上的力，也不要把作用在其他物體上的力錯誤地認(rèn)為通過“力的傳遞

5、”作用在研究對象上. （2）按“性質(zhì)力”的順序分析. 即按：重力、彈力、摩擦力、其他力順序分析 不要把“效果力”與“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析 （3）如果有一個力的方向難以確定，可用假設(shè)法分析。 先假設(shè)此力不存在，想像所研究的物體會發(fā)生怎樣的運(yùn)動，然后審查這個力應(yīng)在什么方向，對象才能滿足給定的運(yùn)動狀態(tài). 6. 力的合成與分解 （1）合力與分力 如果一個力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果跟幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這個力的分力。（2） 力合成與分解的根本方法:平行四邊形定則。（3） 力的合成求幾個已知力的合力，叫做力的合成 共點的兩個力（和）合力大小F的取值范

6、圍為:。（4）力的分解求一個已知力的分力，叫做力的分解（力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算）. 在實際問題中，通常將已知力按力產(chǎn)生的實際作用效果分解 為方便某些問題的研究，在很多問題中都采用正交分解法。 7. 共點力的平衡 （1）共點力 作用在物體的同一點，或作用線相交于一點的幾個力（2）平衡狀態(tài) 物體保持勻速直線運(yùn)動或靜止叫平衡狀態(tài)，是加速度等于零的狀態(tài)（3）共點力作用下的物體的平衡條件 物體所受的合外力為零，即 若采用正交分解法求解平衡問題，則平衡條件應(yīng)為:，。（4）解決平衡問題的常用方法 隔離法 整體法 圖解法 三角形相似法 正交分解法等 整體法優(yōu)先，再用隔離法。 2、 直線運(yùn)動 1.機(jī)械運(yùn)動

7、 一個物體相對于另一個物體的位置的改變叫做機(jī)械運(yùn)動，簡稱運(yùn)動。它包括平動，轉(zhuǎn)動和振動等運(yùn)動形式為了研究物體的運(yùn)動需要選定參照物（即假定為不動的物體）對同一個物體的運(yùn)動，所選擇的參照物不同，對它的運(yùn)動的描述就會不同，通常以地球為參照物來研究物體的運(yùn)動。 2.質(zhì)點用來代替物體的只有質(zhì)量沒有形狀和大小的點，它是一個理想化的物理模型。僅憑物體的大小不能做視為質(zhì)點的依據(jù)。 3.位移和路程位移描述物體位置的變化，是從物體運(yùn)動的初位置指向末位置的有向線段，是矢量。路程是物體運(yùn)動軌跡的長度，是標(biāo)量. 注：路程和位移是完全不同的概念，僅就大小而言，一般情況下位移的大小小于路程，只有在單方向的直線運(yùn)動中，位移的大

8、小才等于路程。 4.速度和速率 （1）速度描述物體運(yùn)動快慢的物理量.是矢量。 平均速度質(zhì)點在某段時間內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時間的比值叫做這段時間（或位移）的平均速度v， 即 平均速度是對變速運(yùn)動的粗略描述. 瞬時速度運(yùn)動物體在某一時刻（或某一位置）的速度，方向沿軌跡上質(zhì)點所在點的切線方向指向前進(jìn)的一側(cè)。 即 瞬時速度是對變速運(yùn)動的精確描述. （2）速率 速率只有大小，沒有方向，是標(biāo)量.平均速率質(zhì)點在某段時間內(nèi)通過的路程和所用時間的比值叫做這段時間內(nèi)的平均速率。在一般變速運(yùn)動中平均速度的大小不一定等于平均速率，只有在單方向的直線運(yùn)動，二者才相等。 5. 加速度 （1）加速度是描述速度變化快慢

9、的物理量，它是矢量。 加速度又叫速度變化率（2）定義在勻變速直線運(yùn)動中，速度的變化跟發(fā)生這個變化所用時間的比值，叫做勻變速直線運(yùn)動的加速度，用表示： （3）方向 與速度變化v的方向一致。 但不一定與v的方向一致. 注意： 加速度與速度無關(guān). 只要速度在變化，無論速度大小，都有加速度; 只要速度不變化（勻速），無論速度多大，加速度總是零; 只要速度變化快，無論速度是大、是小或是零，物體加速度就大。 6.勻速直線運(yùn)動 （1） 定義 在任意相等的時間內(nèi)位移相等的直線運(yùn)動叫做勻速直線運(yùn)動（2）特點 （3） 位移公式 7.勻變速直線運(yùn)動 （1） 定義 在任意相等的時間內(nèi)速度的變化相等的直線運(yùn)動叫勻變速直

10、線運(yùn)動。（2）特點: ，v均勻變化（3） 公式 速度公式：V=V0+at 位移公式：s=v0t+at2 速度位移公式：vt2-v02=2as 平均速度V=以上各式均為矢量式，應(yīng)用時應(yīng)規(guī)定正方向，然后把矢量化為代數(shù)量求解 通常選初速度方向為正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值; 跟正方向相反的取“-”值. 8. 重要結(jié)論 （1）勻變速直線運(yùn)動的質(zhì)點，在任意兩個連續(xù)相等的時間T內(nèi)的位移差值是恒量，即 （2）勻變速直線運(yùn)動的質(zhì)點，在某段時間內(nèi)的中間時刻的瞬時速度，等于這段時間內(nèi)的平均速度，即：9. 自由落體運(yùn)動 （1）條件:初速度為零，只受重力作用. （2） 性質(zhì):是一種初速為零的勻加速直線運(yùn)動，。

11、 （3）公式: 速度公式 位移公式 速度位移公式 10. 運(yùn)動圖像 （1）位移圖像（s-t圖像） 圖像上一點切線的斜率表示該時刻所對應(yīng)速度； 圖像是直線表示物體做勻速直線運(yùn)動，圖像是曲線則表示物體做變速運(yùn)動； 圖像與橫軸交叉，表示物體從參考點的一邊運(yùn)動到另一邊. （2）速度圖像（v-t圖像） 在速度圖像中，可以讀出物體在任何時刻的速度； 在速度圖像中，物體在一段時間內(nèi)的位移大小等于物體的速度圖像與這段時間軸所圍面積的值 在速度圖像中，物體在任意時刻的加速度就是速度圖像上所對應(yīng)的點的切線的斜率。 圖線與橫軸交叉，表示物體運(yùn)動的速度反向。 圖線是直線表示物體做勻變速直線運(yùn)動或勻速直線運(yùn)動 圖線是曲

12、線表示物體做變加速運(yùn)動。3、 牛頓運(yùn)動定律 1.牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動狀態(tài)為止。 （1）運(yùn)動是物體的一種屬性，物體的運(yùn)動不需要力來維持 （2）定律說明了任何物體都有慣性 （3）不受力的物體是不存在的 牛頓第一定律不能用實驗直接驗證。但是建立在大量實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上，通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。 它告訴了人們研究物理問題的另一種新方法 通過觀察大量的實驗現(xiàn)象，利用人的邏輯思維，從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律. （4）牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能簡單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時的特例，牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動的關(guān)系，牛

13、頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動的關(guān)系. 2. 慣性 物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) （1）慣性是物體的固有屬性 即一切物體都有慣性 與物體的受力情況及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān) 因此說，人們只能“利用”慣性，而不能“克服”慣性。（2） 質(zhì)量是物體慣性大小的量度. 3.牛頓第二定律 物體的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比 加速度的方向跟合外力的方向相同，表達(dá)式。 （1）牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系， 即知道了力，可根據(jù)牛頓第二定律，分析出物體的運(yùn)動規(guī)律 反過來，知道了運(yùn)動，可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況 為設(shè)計運(yùn)動，控制運(yùn)動提供了理論基礎(chǔ)。（2）對牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式

14、是力，ma是力的作用效果，特別要注意不能把ma看作是力. （3）牛頓第二定律揭示的是力的瞬間效果 即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應(yīng)關(guān)系 力變加速度就變 力撤除加速度就為零 注:力的瞬間效果是加速度而不是速度. （4）牛頓第二定律 是矢量，ma也是矢量，且與 的方向總是一致的 可以進(jìn)行合成與分解 也可以進(jìn)行合成與分解,同樣遵循矢量的預(yù)算法則。4. 牛頓第三定律 兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一直線上。（1）牛頓第三運(yùn)動定律指出了兩物體之間的作用是相互的，因而力總是成對出現(xiàn)的，它們總是同時產(chǎn)生，同時消失。作用力和反作用力總是同種性質(zhì)的力（3）作用力和反作用力分

15、別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，相對獨立，不可疊加。5.牛頓運(yùn)動定律的適用范圍宏觀低速的物體和在慣性系中6. 超重和失重 （1）超重物體有向上的加速度稱物體處于超重處于超重的物體對支持面的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力 即 （2）失重 物體有向下的加速度稱物體處于失重 處于失重的物體對支持面的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力 即 當(dāng)時，物體處于完全失重（3） 對超重和失重的理解應(yīng)當(dāng)注意的問題 不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài)，物體本身的重力并沒有改變 只是物體對支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┎坏扔谖矬w本身的重力 超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關(guān) 只決定于加速度的方向“加速

16、上升”和“減速下降”都是超重 “加速下降”和“減速上升”都是失重. 在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失 如: 單擺停擺 天平失效 浸在水中的物體不再受浮力 液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等. 6、 處理連接題問題通常是用整體法求加速度 用隔離法求力。 四、曲線運(yùn)動 1.曲線運(yùn)動 （1）物體作曲線運(yùn)動的條件 運(yùn)動質(zhì)點所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直線 （2）曲線運(yùn)動的特點 質(zhì)點在某一點的速度方向，就是通過該點的曲線的切線方向 質(zhì)點的速度方向時刻在改變，所以曲線運(yùn)動一定是變速運(yùn)動。 （3）曲線運(yùn)動的軌跡 做曲線運(yùn)動的物體，其軌跡向合外力所指一方彎曲 若已知物體的

17、運(yùn)動軌跡，可判斷出物體所受合外力的大致方向 如： 平拋運(yùn)動的軌跡向下彎曲 圓周運(yùn)動的軌跡總向圓心彎曲等。 2. 運(yùn)動的合成與分解 （1）合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系 等時性 獨立性 等效性（2） 運(yùn)動的合成與分解的法則 遵循矢量的運(yùn)算法則，加法遵循平行四邊形定則。（3）分解原則 根據(jù)運(yùn)動的實際效果分解，物體的實際運(yùn)動為合運(yùn)動. 3. 平拋運(yùn)動 （1）特點 具有水平方向的初速度 只受重力作用，是加速度為重力加速度的勻變速曲線運(yùn)動。速度的大小是勻變的，加速度大小不變，但速度時刻改變著，軌跡為拋物線的半支。 （2）運(yùn)動規(guī)律 平拋運(yùn)動可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動和豎直方向的自由落體運(yùn)動。 建立直角坐標(biāo)系（

18、一般以拋出點為坐標(biāo)原點o，以初速度方向為x軸正方向，豎直向下為y軸正方向）; 由兩個分運(yùn)動規(guī)律來處理（如圖）。 對于x軸方向有 對于y軸方向有 偏轉(zhuǎn)角度 或 故 總位移 總速度 4.圓周運(yùn)動 （1）描述圓周運(yùn)動的物理量 線速度 描述質(zhì)點做圓周運(yùn)動的快慢 大小 （s是t時間內(nèi)通過弧長，單位） 方向 質(zhì)點在圓弧某點的線速度方向沿圓弧該點的切線方向 角速度 描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢 大小 （單位），是連接質(zhì)點和圓心的半徑在t時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度 方向在中學(xué)階段不研究. 周期T，頻率f，頻率與周期的關(guān)系滿足 做圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動一周所用的時間叫做周期 做圓周運(yùn)動的物體單位時間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫做頻

19、率  向心力 總是指向圓心，產(chǎn)生向心加速度，向心力只改變線速度的方向，不改變速度的大小注意：向心力是根據(jù)力的效果命名的 分析做圓周運(yùn)動的質(zhì)點受力情況時，千萬不可在物體受力之外再添加一個向心力。（2）勻速圓周運(yùn)動 線速度的大小恒定，角速度、周期和頻率都是恒定不變的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不變的，是速度大小不變速度方向時刻在變的變速曲線運(yùn)動（3）變速圓周運(yùn)動速度大小方向都發(fā)生變化，不僅存在著向心加速度（改變速度的方向），而且還存在著切向加速度（方向沿著軌道的切線方向，用來改變速度的大?。┮话愣?，合加速度方向不指向圓心，合力不一定等于向心力.合外力在指向圓心方向的分力充當(dāng)向心

20、力，產(chǎn)生向心加速度;合外力在切線方向的分力產(chǎn)生切向加速度。（4）討論勻速圓周運(yùn)動的公式及概念    勻速圓周運(yùn)動的定義     質(zhì)點沿圓周運(yùn)動，如果在相等的時間里通過的圓弧長度相等，這種運(yùn)動叫做勻速圓周運(yùn)動。  描述勻速圓周運(yùn)動快慢的物理量 I,線速度v 物理意義 描述質(zhì)點沿圓周運(yùn)動的快慢的物理量 定義 質(zhì)點做圓周運(yùn)動通過的弧長s和所用時間t的比值叫做線速度 大小 （單位：） 方向 質(zhì)點在圓周某點的線速度方向沿圓周上該點的切線方向。 由于質(zhì)點做勻速圓周運(yùn)動時的速度方向不斷發(fā)生變化，所以勻速圓周運(yùn)動是一種變

21、速運(yùn)動。 II角速度 物理意義 描述質(zhì)點轉(zhuǎn)過圓心角的快慢。 定義 在勻速圓周運(yùn)動中，連接運(yùn)動質(zhì)點和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時間的比值，就是質(zhì)點運(yùn)動的角速度。 大小 單位：。 勻速圓周運(yùn)動是角速度不變的圓周運(yùn)動。 III周期T和頻率f 物理意義 周期和頻率都是描述物體做圓周運(yùn)動快慢的物理量。 定義 做圓周運(yùn)動的物體運(yùn)動一周所用的時間叫做周期。 用T表示，單位：s。 做圓周運(yùn)動的物體在單位時間內(nèi)沿圓周繞圓心轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫做頻率。 用f表示，單位：Hz， 在國際單位制中是，在一些實際問題中常用的是每分鐘多少轉(zhuǎn)，用n表示，轉(zhuǎn)速的單位為轉(zhuǎn)每秒，即。   IV 線速度、角速度

22、、周期之間的關(guān)系 線速度和角速度間的關(guān)系 如果物體沿半徑為r的圓周做勻速圓周運(yùn)動，在時間t內(nèi)通過的弧長是s，半徑轉(zhuǎn)過的角度是，由數(shù)學(xué)知識知， 于是有 ，即 線速度與周期的關(guān)系 勻速圓周運(yùn)動的物體，在一個周期內(nèi)通過的弧長為 故 上式表明，只有當(dāng)半徑相同時，周期小的線速度大 當(dāng)半徑不同時，周期小的線速度不一定大，所以周期與線速度描述的快慢是不一樣的。 角速度與周期的關(guān)系 由于做勻速圓周運(yùn)動的物體，在一個周期內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的角度為 則有 上式表明，角速度與周期一定成反比，周期大的角速度一定小。 考慮頻率f 則有 ， V向心力及向心加速度  （1）向心力 定義 做勻速圓周運(yùn)動的物體受到

23、的合外力總是指向圓心的，這個力叫做向心力。 說明 向心力是按力的作用效果來命名的力。它不是具有確定性質(zhì)的某種力 任何性質(zhì)的力都可以作為向心力 如： 小鐵塊在勻速轉(zhuǎn)動的圓盤內(nèi)保持相對靜止的原因是靜摩擦力充當(dāng)向心力 若圓盤是光滑的，就必須用細(xì)線拴住小鐵塊，才能保證小鐵塊同圓盤一起做勻速轉(zhuǎn)動，這時向心力是由細(xì)線的拉力提供的 向心力的作用效果是改變線速度的方向。 做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合外力即為向心力 它是產(chǎn)生向心加速度的原因，其方向一定指向圓心，是變化的（線速度大小變化的非勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合外力不指向圓心，它既要改變速度方向，同時也改變速度的大小，即產(chǎn)生法向加速度和切向加速度，即） 向心

24、力可以是某幾個力的合力，也可以是某個力的分力 如： 用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體 在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動到最低點時 向心力由繩的拉力和物體的重力 即 兩個力的合力充當(dāng)。 在圓錐擺運(yùn)動中 小球做勻速圓周運(yùn)動的向心力則是由重力的分力 即 （其中為擺線與豎直軸的夾角） 綜上所述 絕不能在受力分析時沿圓心方向多加一個向心力 大小 即 方向 總是沿著半徑指向圓心，方向時刻改變，所以向心力是變力。 （2）向心加速度 定義根據(jù)牛頓第二定律 做圓周運(yùn)動的物體，在向心力的作用下，必須要產(chǎn)生一個向心加速度， 方向與向心力方向相同，即總是指向圓心。物理意義描述線速度方向改變的快慢。大小 與r關(guān)系如圖（a）、（

25、b）所示。 方向 總是沿著圓周運(yùn)動的半徑指向圓心 即 方向始終與運(yùn)動方向垂直，方向時刻改變，不論加速度的大小是否變，方向是時刻改變的，所以圓周運(yùn)動一定是變加速運(yùn)動。 說明 向心加速度不一定是物體做圓周運(yùn)動的實際加速度，對于勻速圓周運(yùn)動，其所受的合外力就是向心力，只產(chǎn)生向心加速度，因而勻速圓周運(yùn)動的向心加速度是其實際加速度，對于非勻速圓周運(yùn)動，例如豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動，如圖，小球的合力不指向圓心，因而其實際加速度也不指向圓心，此時的向心加速度只是它的一個分加速度。  注：  對勻速圓周運(yùn)動的進(jìn)一步理解 勻速圓周運(yùn)動的特點 線速度大小不變、方向時刻改變 角速度、周期、頻率都恒定

26、不變 向心加速度和向心力大小都恒定不變，但方向時刻改變。 勻速圓周運(yùn)動的性質(zhì) 因線速度僅大小不變而方向時刻改變，是變速運(yùn)動。 因向心加速度僅大小恒定而方向時刻改變，是非勻變速曲線運(yùn)動。 勻速圓周運(yùn)動具有周期性即 每經(jīng)過一個周期運(yùn)動物體都要重新回到原來的位置，其運(yùn)動狀態(tài)（如v、a大小方向）也要重復(fù)原來的情況。 勻速圓周運(yùn)動的物體所受外力的合力大小恒定，方向總是沿半徑指向圓心。 質(zhì)點做勻速圓周運(yùn)動的條件 合外力的大小不變，方向始終與速度方向垂直且指向圓心，勻速圓周運(yùn)動僅是速度的方向變化而速度大小不變的運(yùn)動，所以只存在向心加速度，因此向心力就是做勻速圓周運(yùn)動的物體所受的合外力。 （4） 常

27、見的圓周運(yùn)動問題 輕繩模型 （一）輕繩模型的特點 輕繩的質(zhì)量和重力不計； 只能產(chǎn)生和承受沿繩方向的拉力。 （二）輕繩模型在圓周運(yùn)動中的應(yīng)用  小球在繩的拉力作用下在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的臨界問題 臨界條件 小球通過最高點，繩子對小球剛好沒有力的作用，由重力提供向心力                 （l為繩長） 小球能通過最高點的條件  （當(dāng) 時，繩子對球產(chǎn)生拉力） 不能通過最高點的條件：  （實

28、際上小球還沒有到最高點時，就脫離了軌道） 輕桿模型  (一) 輕桿模型的特點 輕桿的質(zhì)量和重力不計 能產(chǎn)生和承受各方向的拉力和壓力 (二) 輕桿模型在圓周運(yùn)動中的應(yīng)用  輕桿的一端連著一個小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，小球通過最高點時，輕桿對小球產(chǎn)生彈力的情況 對于頂點受壓力： 對于受拉力： 小球能通過最高點的臨界條件，最小速度 （ N為支持力）   當(dāng) 時，有 （ N為支持力） 當(dāng) 時，有 （） 當(dāng) 時，有 （N 為拉力） 圓錐擺模型   圓錐擺模型在圓周運(yùn)動中的應(yīng)用：  &

29、#160;  如圖所示：擺球的質(zhì)量為m，擺線長度為L ，擺動后擺線與豎直方向成 角  則   擺球在水平面上做勻速圓周運(yùn)動，加速度必定指向圓心，依據(jù)牛頓第二定律，對擺球受力分析 得          圓錐擺是物理學(xué)中一個基本模型，許多現(xiàn)象都含有這個模型。     在物理學(xué)中建立模型，都是要突出主要矛盾，屏棄次要矛盾， 對客觀事物抽象化和理想化。 同一個客觀事物，在不同的情況下，可以抽象為不同的物理模型，一般建立什么物理模型，必

30、須根據(jù)問題的要求，條件而定。5.萬有引力定律 （1）萬有引力定律 宇宙間的一切物體都是互相吸引的.兩個物體間的引力的大小，跟它們的質(zhì)量的乘積成正比，跟它們的距離的平方成反比。 公式 ，其中。 （2）應(yīng)用萬有引力定律分析天體的運(yùn)動 基本方法 把天體的運(yùn)動看成是勻速圓周運(yùn)動，其所需向心力由萬有引力提供 即 應(yīng)用時可根據(jù)實際情況選用適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行分析或計算。 天體質(zhì)量M、密度的估算:  測出衛(wèi)星繞天體勻速圓周運(yùn)動的半徑R和周期T 當(dāng)衛(wèi)星沿天體表面繞天體的運(yùn)行時 衛(wèi)星的繞行速度、角速度、周期與半徑R的關(guān)系 由 R越大，v越小 由 R越大，越小 由 R越大，T越大 由 R越大，f越小 （3）三

31、種宇宙速度 第一宇宙速度 ，它是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，也是地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度。 第二宇宙速度（脫離速度） ，使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度。 第三宇宙速度（逃逸速度） ，使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。 （4）地球同步衛(wèi)星 所謂地球同步衛(wèi)星，是相對于地面靜止的 這種衛(wèi)星位于赤道上方某一高度的穩(wěn)定軌道上 且繞地球運(yùn)動的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期 即 離地面高度 地球表面做圓周運(yùn)動 則   同步衛(wèi)星的軌道一定在赤道平面內(nèi)，并且只有一條 所有同步衛(wèi)星都在這條軌道上，以大小相同的線速度，角速度和周期運(yùn)行著。 （5）衛(wèi)星的超重和失重 “超重”是衛(wèi)星進(jìn)入軌道的加速上升過程和回收時的減速

32、下降過程，此情景與“升降機(jī)”中物體超重相同。 “失重”是衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，衛(wèi)星上的物體完全“失重”（因為重力提供向心力），此時，在衛(wèi)星上的儀器，凡是制造原理與重力有關(guān)的均不能正常使用。 （6）天體運(yùn)動的基本模型 天體運(yùn)行問題的分析與求解，是牛頓第二定律與萬有引力定律的綜合運(yùn)用，問題的分析與求解的關(guān)鍵是建模能力。 基本模型 計算天體間的萬有引力時，將天體視為質(zhì)點，天體的全部質(zhì)量集中于天體的中心 一天體繞另一天體的穩(wěn)定運(yùn)行視為勻速圓周運(yùn)動 研究天體的自轉(zhuǎn)運(yùn)動時，將天體視為均勻球體 基本規(guī)律 壹 天體在軌道穩(wěn)定運(yùn)行時，做勻速圓周運(yùn)動，具有向心加速度，需要向心力。 所需向心力由中心天體對它的萬

33、有引力提供 設(shè)質(zhì)量為m的天體繞質(zhì)量為M的天體，在半徑為r的軌道上以速度v勻速圓周運(yùn)動。 由牛頓第二定律及萬有引力定律有 則 這就是分析與求解天體運(yùn)行問題的基本關(guān)系式 由于有線速度與角速度關(guān)系 角速度與周期關(guān)系 這兩個基本關(guān)系式還可表示為 或  貳 在天體表面，物體所受萬有引力近似等于所受重力設(shè)天體質(zhì)量為M，半徑為R，其表面的重力加速度為g. 則 ，即 這一關(guān)系式的應(yīng)用，可實現(xiàn)天體表面重力加速度g與的相互替代 因此稱為“黃金代換” 叁 天體自轉(zhuǎn)時，表面?zhèn)€物體隨天體自轉(zhuǎn)的角速度相同，等于天體自轉(zhuǎn)角速度 天體自轉(zhuǎn)時，表面各物體隨天體自轉(zhuǎn)的角速度相同，等于天體自轉(zhuǎn)角速度， 由于赤道上物體軌道

34、半徑最大，所需向心力最大。 對于赤道上的物體，由萬有引力定律及牛頓第二定律有 （式中N為天體表面對物體的支持力） 如果天體自轉(zhuǎn)角速度過大，赤道上的物體將最先被“甩”出， “甩”出的臨界條件是 此時有 由此式可以計算天體不瓦解所對應(yīng)的最大自轉(zhuǎn)角速度 如果已知天體自轉(zhuǎn)的角速度 由 及可計算出天體不瓦解的最小密。 甲，估算天體質(zhì)量問題 由關(guān)系式可以看出對于一個天體，只要知道了另一天體繞它運(yùn)行的軌道半徑及周期，可估算出被繞天體的質(zhì)量。 例1據(jù)媒體報道，嫦娥一號衛(wèi)星環(huán)月工作軌道為圓軌道，軌道高200km，運(yùn)行周期為127分鐘。若還知道引力常量G和月球半徑R，僅利用以上條件不能求出的是 

35、;A月球表面的重力加速度B月球?qū)πl(wèi)星的吸引力 C衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速度D衛(wèi)星繞月運(yùn)行的加速度  解析 設(shè)月球質(zhì)量為M，半徑為R，月面重力加速度為g，衛(wèi)星高度為h，運(yùn)行周期為T，線速度為v，加速度為a，月球?qū)πl(wèi)星的吸引力為F。  對于衛(wèi)星的繞月運(yùn)行，由萬有引力定律及牛頓第二定律有 由此式可求知月球的質(zhì)量 由“黃金代換”有，由這兩式可求知月面重力加速度g 由線速度的定義式 有 由此式可求知衛(wèi)星繞月運(yùn)行的速度 由萬有引力定律及牛頓第二定律 由此式可求知繞月運(yùn)行的加速度 由萬有引力定律有 由于不知也不可求知衛(wèi)星質(zhì)量m，因此，不能求出月球?qū)πl(wèi)星的吸引力。 故 本題選B。

36、0;乙、估算天體密度問題  若已知天體的近“地”衛(wèi)星（衛(wèi)星軌道半徑等于天體半徑）的運(yùn)行周期T，可以估算出天體的密度。 而 則   例2天文學(xué)家新發(fā)現(xiàn)了太陽系外的一顆行星。這顆行星的體積是地球的4.7倍，質(zhì)量是地球的25倍。已知某一近地衛(wèi)星繞地球運(yùn)動的周期約為1.4小時，引力常量G6.67×10-11N·m2/kg2，由此估算該行星的平均密度約為  A1.8×103kg/m3         B5.6×103kg/m3    &

37、#160; C1.1×104kg/m3        D2.9×104kg/m3 解析 對于近地衛(wèi)星饒地球的運(yùn)動有 而 則 代入已知數(shù)據(jù)解得：=2.9×104kg/m3。本題選D 3運(yùn)行軌道參數(shù)問題  對于做圓周運(yùn)動的天體，若已知它的軌道半徑R 可以計算它的運(yùn)行線速度v、角速度、周期T等運(yùn)行參數(shù) 并且可以看出，這些參數(shù)取決于軌道半徑R。  例3最近，科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星，并測得它圍繞該恒星運(yùn)動一周所用的時間為1200年，它

38、與該恒星的距離為地球到太陽距離的100陪。假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓周，僅利用以上兩個數(shù)據(jù)可以求出的量有   A恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比         B恒星密度與太陽密度之比   C行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比         D行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比 解析 由萬有引力定律和牛頓第二定律有 得 可知A對，由于恒星和太陽的半徑未知，故密度之比不可知。 由題意可知，能求出恒星質(zhì)量

39、與太陽質(zhì)量之比 又由 由題意可知，能求出行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比，可知D對。對于題目給出的條件只能求出中心天體的質(zhì)量，故C錯。 故 本題選AD。 4人造地球衛(wèi)星問題  人造衛(wèi)星運(yùn)行軌道的中心與地球球心重合。同步通信衛(wèi)星的軌道與赤道平面重合，運(yùn)行的角速度（或周期）與地球的自傳角速度（或周期）相同，距地面的高度一定。近地衛(wèi)星的軌道半徑與地球半徑相等。  例4已知地球半徑為R，地球表面重力加速度為g，不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響  （1）推導(dǎo)第一宇宙速度v1的表達(dá)式；  （2）若衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)行軌道距離地面高度為h，求衛(wèi)星的運(yùn)行周期 解析

40、 （1）第一宇宙速度等于近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度。設(shè)衛(wèi)星的質(zhì)量為m，地球的質(zhì)量為M 在地球表面附近滿足 衛(wèi)星做圓周運(yùn)動的向心力等于它受到的萬有引力，即   （2）對于衛(wèi)星繞地球的運(yùn)動，由萬有引力定律及牛頓第二定律有   例5某顆地球同步衛(wèi)星正下方的地球表面上有一觀察者，他用天文望遠(yuǎn)鏡觀察被太陽照射的此衛(wèi)星。試問春分那天（太陽光直射赤道）在日落后12小時內(nèi)有多長時間該觀察者看不見此衛(wèi)星？已知地球半徑為R，地球表面處的重力加速度為g，地球自轉(zhuǎn)周期為T，不考慮大氣對光的折射。   解析： 如圖1所示，E為地球赤道，S表示衛(wèi)星，A表示觀察者，O表示地心。由圖知春分那天

41、日落后，當(dāng)衛(wèi)星由位置S運(yùn)動到S/位置過程中，恰好處于地球的陰影區(qū)域，衛(wèi)星無法反射陽光，觀察者看不到衛(wèi)星。設(shè)地球質(zhì)量、衛(wèi)星質(zhì)量分別為M、m，衛(wèi)星軌道及地球半徑分別為r、R， 由萬有引力定律及牛頓第二定律有 由幾何關(guān)系有 觀察不到衛(wèi)星的時間為 衛(wèi)星在地球表面有 聯(lián)立(1)(4），解得  5“相遇”問題  若某天體有兩顆軌道共面的衛(wèi)星，從某次它們在天體中心同側(cè)與天體中心共線（兩衛(wèi)星相距最近）到下次出現(xiàn)這一情形的時間與兩衛(wèi)星角速度、間滿足關(guān)系  例6如圖2所示，A是地球的同步衛(wèi)星。另一衛(wèi)星 B的圓形軌道位于赤道平面內(nèi)，離地面高度為 h。已知地球半徑為 R，地球自轉(zhuǎn)角速度為

42、o，地球表面的重力加速度為g，O為地球中心。     （1）求衛(wèi)星B的運(yùn)行周期。  （2）如衛(wèi)星B繞行方向與地球自轉(zhuǎn)方向相同，某時刻A、B兩衛(wèi)星相距最近（O、B、A在同一直線上），則至少經(jīng)過多長時間，它們再一次相距最近？  解析 （1）對衛(wèi)星B繞地球的運(yùn)行，由萬有引力定律和牛頓第二定律有 在地面有 (黃金替換式) 聯(lián)立以上兩式可得   （2）由題意有，兩星相距最近的臨界條件是 又 再 由于衛(wèi)星A是同步衛(wèi)星 則 聯(lián)立以上各式 得 當(dāng)最短時，  ，則 6外星上的物理問題      

43、0; 若已知某天體的半徑R及質(zhì)量M 由黃金代換式()可求出天體表面的重力加速度 此后可運(yùn)用有關(guān)物理規(guī)律求解在外星表面的進(jìn)行的與重力加速度有關(guān)的物理問題。  這類問題的另一形式是由運(yùn)動學(xué)公式，根據(jù)運(yùn)動量求解出天體表面的重力加速度，然后由黃金代換式及基本關(guān)系式求解天體的其它參量。  例7在“勇氣號”火星探測器著陸的最后階段，著陸器降落到火星表面上，再經(jīng)過多次彈跳才停下來。假設(shè)著陸器第一次落到火星表面彈起后，到達(dá)最高點時高度為h，速度方向是水平的，速度大小為vo，求它第二次落到火星表面時速度的大小.(計算時不計火星大氣阻力。已知火星的一個衛(wèi)星的圓軌道的半徑為r，周期為T?；鹦强梢暈榘霃綖閞o的均勻球體。)  解析 以M表示火星的質(zhì)量，m表示火星表面處某一物體的質(zhì)量，以g表示火星表面附近的重力加速度. 由于在火星表面的重力近似等于火星對它的萬有引力故有 以m表示火星的衛(wèi)星的質(zhì)量，由萬有引力定律和牛頓第二定律有 設(shè)著陸器第