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文檔簡介
1、高中物理專題復習知識點總結力知識要點:一、力的概念:力是物體之間的相互作用。力的一種作用效果是使受力物體發(fā)生形變;另一種作用效果是使受力物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化,即產(chǎn)生加速度。這兩句話既提示我們研究力學問題首先要確定研究對象(突出相互作用雙方中的主體研究方向),又指出分析或量度受力可以從形變或加速度兩個方面下手,這也就成為了研究力學問題的總出發(fā)點。二、力的單位:在國際單位制中,力的單位是牛頓。三、對力的概念的幾點理解:1、力的物質性。不論是直接接觸物體間力的作用,還是不直接接觸物體間力的作用;不論是宏觀物體間力的作用,還是微觀物體間力的作用,都離不開施力者,都離不開物質。2、力的相互性。施力者同
2、時是受力者,作用力和反作用力大小相等,方向相反,同種性質,分別作用在相應的兩個物體上。并同時存在,同時消失。3、力的矢量性。物體受力所產(chǎn)生的效果,不但與力的大小有關,還跟力的作用方向和作用位置有關。所以,力的大小、方向和作用點叫力的三要素。力的合成和分解遵從矢量平行四邊形法則。4、力的作用離不開空間和時間。力的空間累積效應往往對應物體動能的變化;力的時間累積效應往往對應物體動量的變化。5、在力學范圍內,所謂形變是指物體形狀和體積的變化。所謂運動狀態(tài)的改變是指物體速度的變化,包括速度大小或方向的變化,即產(chǎn)生加速度。四、力的種類:力的分類方法非常多,常用的有按力的性質命名;按力的效果命名;按力的本
3、質歸結。比如:重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力、核力等等是按力的性質命名的。張力、壓力、支持力、阻力、向心力等等是按力的效果命名的。自然界一切實在的相互作用,按本質說,都可以歸結為四種,即:萬有引力,電磁力,強相互作用力和弱相互作用力。高中物理課中出現(xiàn)的彈力、摩擦力、分子力從本質上看都是微觀粒子間的電磁相互作用。核力又包括具有不同本質的強相互作用和弱相互作用。五、重力:1、重力的定義一般有以下兩種。(1)重力是由于地球的吸引而使物體受到的力。(2)重力是宇宙中所有其他物體作用在該物體上萬有引力的合力。第一種定義方法強調重力是矢量,它本質是引力但物體的重力不等于地球對它的引力。由于地球的自轉,
4、除兩極以外,地面上其他地點的物體都隨地球一起,圍繞地軸做勻速圓周運動。地球對物體的萬有引力的一個分力指向地軸充當物體繞地軸做勻速圓周運動的向心力,另一個分力就是物體所受的重力。因此經(jīng)常說法是:重力是地球對物體萬有引力的一個分力。第二種定義方法是對物體重力更為全面的定義。但因為在地球表面的物體,地球的引力要比其他物體的引力大得多,以致實際上可以把所有其他物體的引力忽略不計。在處理問題的實踐中,由于地球表面物體位置不同其繞地軸做勻速圓周運動的向心力也不都相等但實際差別又不是很大,這樣就形成了在一般情況下。高中階段物體所受重力按等于地球萬有引力來處理。2、重力的方向是豎直向下的。3、重力的大小。物體
5、的重力是隨在地球表面的位置不同而不同,由于地球赤道附近半徑大,其萬有引力就小,而圓周運動向心力增大,所以重力隨緯度減小而減小。物體在同一地點的重力隨距地面高度增加而減小。重力大小可以用物體所受萬有引力大小來計算,還可以用牛頓第二定律來計算,這時重力可以寫成。重力大小在實際生活中可以用測力計測量。物體在平衡狀態(tài)下對測力計的拉力或壓力的大小就等于物體重力的大小。4、真重和視重,失重與超重。有時候我們把物體所受的萬有引力作為物體的真重,而用測力計所測得的物體的重力叫物體的視重。以地球為參照物,在物體相對于地球靜止的情況下,其測力計測得的視重等于真重。如果物體在重力方向上具有加速度,物體在這一方向上受
6、力就不平衡,使得跟物體相連的測力計上測得的視重就不等于真重。視重大于真重叫超重,視重小于真重叫失重。5、重心。一個物體的各個部分都受到地球對它們作用力的作用,這些力的合力就是物體的重力,這些合力的作用點就叫物體的重心。重心位置的特點:質量分布均勻,形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心,如均勻球體的重心在它的球心。質量不均勻物體的重心除了跟它的形狀有關外,還與質量分布情況有關。一個物體的重心是個固定點,與物體的放置位置和運動狀態(tài)無關;重心也不一定在物體上,例如質量分布均勻的圓環(huán)的重心位于圓環(huán)的圓心處。重心的位置可以用懸掛法測定。將物體懸掛并使其平衡,這時重力的作用點一定在懸線方向上,再換一個懸掛點,
7、新的懸線也一定通過重心,前后兩線的交點就是重心的位置。六、彈力:1、定義:發(fā)生形變的物體,在發(fā)生形變的同時,有恢復原狀的趨勢,因而對跟它接觸的物體要產(chǎn)生力的作用,這種力叫彈力。2、彈力產(chǎn)生的條件:(1)直接接觸;(2)發(fā)生彈性形變。3、彈力的方向:兩個堅硬的物體之間由于壓縮或拉伸形變產(chǎn)生的彈力垂直于接觸面而和形成形變的趨勢相反即恢復原狀的趨勢。如圖1中,光滑球靜止在AOB面上,OB是水平面。由于球與AO接觸而無形變故皮有彈力產(chǎn)生,OB面產(chǎn)生形變有彈力產(chǎn)生,球受到過切點豎直向上的彈力N。圖2中均勻木棍放在光滑凹面上靜止,木棍受到彈力N1過B點與過B切線垂直,N2過A點垂直于木棍,均為凹面形變恢復
8、的方向。 懸鏈、繩索等柔軟的物體只能拉伸而不能壓縮,所以它們由于形變產(chǎn)生的彈力一定沿繩或懸鏈,指向收縮方向。直桿、可拉,可壓也可以產(chǎn)生其他方向的形變。因此直桿產(chǎn)生的彈力可以沿桿的軸向向里或向外,也可以不沿桿的軸向。例如圖3所示用繩索(質量不計)和桿(質量不計)分別固定一質量為m的小球,在豎直面內做圓周運動,若半徑相等,試說明在最高點小球速度最小值是多少?由于繩索只能拉伸在最高點其彈力最小值為零,重力充當向心力。而桿連接的小球在最高點桿的支持力可以等于重力,小球受合力為零,速度可以得零。4、彈力大小的計算:由于力的效果是使物體發(fā)生形變和使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變,彈力的計算也可以從這兩個效果下手。胡
9、克定律:彈簧問題可以用此定律解決。在彈性限度內,彈簧的彈力和彈簧的形變成正比??梢詫懽鳎?,式中F表示彈簧的彈力,彈力是彈簧發(fā)生形變時對施力物體的作用力。x是彈簧的形變指伸長或縮短的長度。k叫彈簧的勁度系數(shù),國際單位是牛/米。一般物體的彈力可以用牛頓定律結合物體運動狀態(tài)求出。5、彈簧和繩索、桿或其他堅硬物體彈力變化情況不同。由于彈簧形變不能突變使彈簧的彈力也不能發(fā)生突變,而在高中物理中的繩索桿、堅硬物體、類似于剛體。即其形變極小而且可以發(fā)生突變,從而使得這類物體的彈力可以突變,其彈力大小和方向由物體運動狀態(tài)去求得。例如圖4所示小球m用水平繩AO和與豎直方向或角的繩BO連接,處于平衡狀態(tài)。圖5中把
10、BO由繩改為彈簧,其他條件相同。問繩AO剪斷瞬間小球所受合力的大小和方向?在圖4中小球受力如圖6。根據(jù)物體平衡條件,合力為零。剪斷AO瞬時,小球受力會發(fā)生突變,此時小球類似于單擺擺至最高點的情況,小球受合力方向與OB垂直指向平衡位置。在圖5中表示彈簧連接的小球在靜止狀態(tài)與圖4分析相同,當剪斷AO的瞬時,由于彈簧形變不能馬上消失,其彈力仍保持不變,重力也不變,因此剪斷AO瞬時m所受合力方向沿水平與AO當初彈力向相反,大小等于平衡時AO的彈力,即合力為。如圖7所示。七、摩擦力:1、定義:相互接觸的兩個物體,如果有相對運動或相對運動趨勢,則兩物體接觸表面就會產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力,這種力
11、叫做摩擦力。2、靜摩擦力和滑動摩擦力比較。產(chǎn)生條件:兩個相互接觸物體有相對運動趨勢時,物體間出現(xiàn)阻礙相對運動趨勢的靜摩擦力。兩個相互接觸的物體有相對運動時,物體間出現(xiàn)阻礙相對運動的滑動摩擦力。固態(tài)物體間摩擦力的方向:一定平行于接觸面。靜摩擦力一定和相對運動趨勢方向相反,滑動摩擦力一定和相對滑動的方向相反。摩擦力的大?。耗Σ亮Φ拇笮?,跟相互接觸物體的性質 ,及其表面的光滑程度有關,和物體的正壓力有關,一般地說和接觸面積無關。靜摩擦力大小可以從零變化到最大靜摩擦,具體大小由實際情況而定,而滑動摩擦力大小永遠等于動摩因數(shù)與正壓力的乘積,即。3、幾點注意:要區(qū)分相對運動方向和物體運動方向,即摩擦力可以
12、與物體運動方向相同或相反。例如物體m放在傾斜的傳送帶上與傳送帶一起向斜上方共同勻速運動,物體受到靜摩擦力方向與速度同向。如圖8。摩擦力可以是動力也可以是阻力,它可以做正功也可以做負功。圖8中m所受的摩擦力對,m就做正功。兩物體相對運動時,一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)內能增加量,即滑動摩擦力乘相對位移等于系統(tǒng)內能增量。這個規(guī)律也告訴我們:作用力與反作用力的功并不一定永遠相等。判斷摩擦力的方向是難點,實際處理時可以假設接觸面光滑,再從相對運動或相對運動趨勢去判斷;也可以從力的平衡或運動定律去判斷;或上述兩種方法兼而用之。例如圖9所示,光滑水平面上平放物體A,A上再平放物體B,A在水平拉力F作
13、用下沿水平面AB共同加速運動,問B受摩擦力的方向和大?。吭OAB接觸面光滑,A在F作用下向右加速運動,B對A有向左運動趨勢,A要給B一個向右的靜摩擦力。設A、B質量分別為,共同向右加速度為a。B除了受豎直方向的平衡力:重力和A對B支持力之外,一定有一個水平向右使物體產(chǎn)生加速度a的力,由題意可知這個力只能是A對B的靜摩擦力f。所以f向右且。物體的平衡知識要點:基礎知識1、平衡狀態(tài):物體受到幾個力的作用,仍保持靜止狀態(tài),或勻速直線運動狀態(tài),或繞固定的轉軸勻速轉動狀態(tài),這時我們說物體處于平衡狀態(tài),簡稱平衡。在力學中,平衡有兩種情況,一種是在共點力作用下物體的平衡;另一種是在幾個力矩作用下物體的平衡(既
14、轉動平衡)。2、要區(qū)分平衡狀態(tài)、平衡條件、平衡位置幾個概念。平衡狀態(tài)指的是物體的運動狀態(tài),即靜止勻速直線運動或勻速轉動狀態(tài);而平衡條件是指要使物體保持平衡狀態(tài)時作用在物體上的力和力矩要滿足的條件。至于平衡位置這個概念是指往復運動的物體,當該物體靜止不動的位置或物回復力為零的位置。它是研究物體振動規(guī)律時的重要概念,簡諧振動的物體在平衡位置時其合力不一定零,所以也不一定是平衡狀態(tài)。例如單擺振動到平衡位置時后合力是指向圓心的。3、共點力的平衡共點力:物體同時受幾個共面力的作用,如果這幾個力都作用在物體的同一點,或這幾個力的作用線都相交于同一點,這幾個力就叫做共點力。共點力作用下物體的平衡條件是物體所
15、受的合外力為零。三力平衡原理:物體在三個力作用下,處于平衡狀態(tài),如果三力不平行,它們的作用線必交于一點,例如圖1所示,不均勻細桿AB長1米,用兩根細繩懸掛起來,當AB在水平方向平衡時,二繩與AB夾角分別為30°和60°,求AB重心位置?根據(jù)三力平衡原理,桿受三力平衡,TA、TB、G必交于點O只要過O作AB垂線,它與AB交點C 就是AB桿的重心。由三角函數(shù)關系可知重心C到A距離為0.25米。具體問題的處理二力平衡問題,一個物體只受兩個力而平衡,這兩個力必然大小相等,方向相反,作用在一條直線上,這也就是平常所說的平衡力。平衡力的這些特點就成為了解決力的平衡問題的基礎,其他平衡問
16、題最終要轉化為這個基礎問題。三力平衡問題:往往先把兩個加合成,這個合力與第三個力就轉化成了二力平衡問題,即三力平衡中任意兩個力的合力與第三個力的大小相等,方各相反,作用在一條直線上。多力平衡問題:設立垂直坐標系,把多個力分解到X、Y方向上,求X和Y方向的合力,最后再把兩個方向的力求合。處理方法的思路還是轉化成二力平衡問題。要區(qū)別平衡力的作用與反作用力;表面看平衡力、作用與反作用力都是大小相等,方向相反,作用在一條直線上,但它們有本質的區(qū)別。以作用點的角度看,平衡力作用點在同一物體上而作用力與反作用力分別作用在相互作用的兩個物體上。從力的性質看,平衡力可以是性質相同的力,也可以是性質不同的力。比
17、如重力可以和彈力平衡,彈力也可以和彈力平衡。作用力和反作用力一定是相同性質的力,即萬有引力的反作用力一定是萬有引力,彈力的反作用力一定是彈力。從力的瞬時性看平衡力之間沒有相互依存的瞬時關系,例如重力與彈力平衡,彈力消失后重力并不一定消失。作用力與反作用力存在相互依存的瞬時關系,作用力消失的瞬時反作用也消失。4、力矩的定義:力和力臂的乘積叫做力對轉動軸的力矩。用F表示力的大小,L表示力臂,M表示力矩,那么,M=FL,力矩的單位是牛米,符號是N·m。對力矩的理解:力矩是量度固定轉軸物體轉動效果的物理量;它是由力和力臂兩個參量決定的。要區(qū)別力矩與功的單位,表面看二者全是力與長度兩個物理量的
18、乘積,而力臂長是從轉動軸引力作用線的垂直距離,功是力與沿力方向位移的乘積。兩者有根本的不同。5、解決物體平衡問題必須熟練掌握的工具力的合成和分解。什么叫力的合成和分解:當物體同時受幾個力作用時,如果可以用一個力來代替它們,并且產(chǎn)生同樣的效果,那么這一個力叫做那幾個力的合力。這種代替法叫做力的合成。如果一個力作用在物體上,可以按其實際效果,用兩個或兩上以上的力去代替,這種代替法叫做力的分解。用力的合成和分解處理問題時應注意的問題。力的合成和分解是一種解決實際問題的處理方法,合力的效果和它所有分力的效果總和是等效的。在研究分力作用時,應該認為合力已不存在,因存合力已被分力替代,同理,在研究合力的作
19、用時,應該認為分力已不存在。幾個力作用在一個物體上,其合力是唯一的。這是由力的效果唯一而決定的;一個力的分解卻是任意的,一個力可以分解為無窮多組合力,所以在進行力的分解時要注意按實際效果進行分解。共點力的合成與分解方法:其原則是平行四邊行法則,具體操作中可以詳細變化成以下三種方法:平行四邊形法。兩個分力作為鄰邊,做平行四邊形,其對角線即有合力。這種方法多用作畫圖,高考大綱不要求用余弦定理進行計算。三角形法。三角形法是平行四邊形法則的簡化。根據(jù)平行四邊形對邊平行且相等,先畫好任意一個力,再以此力的未端作為第二個力的始端,畫第二個力,連接第一個力的始端和第二個力末端的有向線段,就是它們的合力。這種
20、方法叫矢量合成的三角形法則。這種方法往往用來求多個共點力的合力,尤其用來判斷共點力平衡問題中某些力的變化或根值問題非常方便。正交分解法,將多個共點力沿著互相垂直的方向(x軸、y軸)進行分解,然后在x、y方向把力進行合成,最后再把x、y方向的合力合成一個力,或者把x、y方向的合力與物體運動狀態(tài)進行有聯(lián)系的計算。這種方法是高中物理最常用的方法。直線運動牛頓定律直線運動知識要點:1、基本概念參照物,為了確定物體的位置和描述其運動而選作標準的那個物體或物體系叫做參照物或參照系,中學階段通常選地面為參照物。質點,當物體的形狀和大小在所研究的問題中可以忽略時,把這個物體看成一個具有質量的幾何點,這樣的研究
21、對象在力學中叫做質點。時間和時刻,任何物體的運動都是在空間和時間中進行的,與質點所在某一坐標相對應的為時刻,與質點所經(jīng)歷的某一段路程相對應的為時間。時間本身具有單向性,是不可逆的,兩個時刻的間隔就是一段時間。路程與位移,質點在空間的一個位置運動到另一個位置,運動軌跡的長度叫做質點在這一運動過程中所通過的路程。路程是標量。質點從空間的一個位置運動到另一個位置,其位置的變化,叫做質點在這一運動過程中的位移。位移是矢量。距離是指位移的大小,距離是標量。平均速度、瞬時速度、速度;平均速率、瞬時速率、速率。運動物體的位移和發(fā)生這一段位移所用時間之比,即位移對時間的變化率,叫這段時間或這個位移的的平均速度
22、。當時間間隔趨近于零時的平均速度的極限值叫這一時刻的瞬時速度。瞬時速度簡稱速度。平均加速度、瞬時速度、速度都是矢量。物體經(jīng)過的路程和通過這一路程所用時間的比值叫做這段時間或這段路程的平均速率。當時間間隔趨近于零時平均速率的極限值叫做這一時刻的瞬時速率,簡稱為速率。平均速率、瞬時速率、速率都是標量。加速度,速率對時間的變化率叫加速度。當所取時間較長時,這一比值表示平均加速度;當所取時間趨于零時,這一比值的極限值表示即時加速度。對勻變速運動來說,加速度為恒量,其平均速度和即時加速度是相等的。要正確理解加速度的概念,必須區(qū)分速度,速度的變化和速度對時間變化率,這三個不同概念。加速度的方向與速度變化方
23、向方向一致,物體運動方向就是指運動速度方向,速度方向與速度變化方向不一定一致,因此加速度方向并不一定跟速度方向一致。加速度反映了物體速度變化快慢。物體速度變化的快慢和物體速度變化的大小又不是一回事。加速度追其產(chǎn)生根源是由于受力而產(chǎn)生的,是用速度變化率來量度的。在高中物理學習中,加速度是一個很重要的概念。2、勻變速直線運動的基本規(guī)律 反映勻變速直線運動規(guī)律的公式有:(1)即時速度公式:(2)位移公式:(3)位移速度公式:(4)平均速度公式:(5)初速度為零的勻加速直線運動,在連續(xù)相等時間內相鄰位移的比:S1S2S3Sn=135(2n1)(6)勻變速直線運動中,連續(xù)相等時間內相鄰位移的差:為恒量(
24、7)勻變速直線運動中,某段時間中間時刻的即時速度等于這段時間內的平均速度。(8)勻變速直線運動中,某段位移中間位置的即時速度等于。(9)初速度為零的勻加速直線運動通過連續(xù)相等位移所用時間之比為反映勻變速直線運動規(guī)律的速度時間圖象,如圖所示:(1)I 勻加速直線 II 勻減速直線(2)直線在縱軸上的截距為初速度(3)直線斜率為加速度a(4)某段時間,線下包圍“面積”在數(shù)值上等于這段時間內物體運動的位移。做勻變速直線運動的質點,其運動情況是用五個物理量來描述的,這五個物理量是:初速度、末速度、加速度、位移、時間。兩個基本公式幾個導出公式或稱輔助公式,在實際處理問題中還需要不含或不含的公式,用數(shù)學解
25、方程和平均速度定義式可以導出不含的表達式不含的表達式幾個有用的推論任意兩個連續(xù)相等時間間隔(T)內,位移之差是常數(shù)在一段時間內,中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度若運動物體經(jīng)過某段位移初位置速度是,經(jīng)過末位置的速度是,那么經(jīng)過位移中點的瞬時速度是。初速度為零的勻加速直線運動中的比例關系每秒末的速度比:123n前n秒內的位移比:149每秒內的位移比:135()每米內的時間比:1對上述一些有用的推論請讀者要學會推導和論證,在推導和論證過程中既練習和掌握了運動學基本公式的應用,又嘗試了轉述題和論證題的解題方法,而最后這一點正是近年來高考大鋼提出的新要求。3、直線運動的圖象問題用圖象來描述物理
26、規(guī)律有時比用公式要更直觀和便捷,用圖象處理問題就成為了一個高中學生的較高層次的能力,這也是歷年高考必須考查的一項重要內容。高考大鋼中一方面說明不要求會用圖去討論問題,另一方面卻在考查學生對波形圖象,對磁感強度隨時間變化圖象圖,對加速度隨時間變化圖象較,對LC電路周期平方與電容圖象圖的理解和有關計算。這就要求我們真正掌握用圖象處理問題的方法和步驟,舉一反三、應用于各領域之中。運動學的平面直角坐標系中主要有三種圖象,即位移時間圖象、速度時間圖象和加速度時間圖象。怎樣處理圖象問題a認請橫縱坐標的物理意義及單位,這是處理圖象問題的基礎。就像力學問題中首先確定研究對象一樣重要。b再讀圖象各點的橫縱坐標值
27、,從??v坐標獲取位息是解決圖象問題的基礎。c圖象的斜率往往有物理意義。例如圖象中過某點的斜率表示某時刻或某位置時的速度;圖象中過某點的斜率表示時刻或某個速度時的加速度。也可以進行逆向判斷。由斜率是否變化來判斷物體運動過程中速度或加速度是否變化。d有此圖象與橫軸所圍面積有時也有物理意義。比如圖中一定區(qū)間內圖象與橫軸所圍面積表示某段時間位移;氣體壓強隨體積變化圖象中圖象某部分與橫軸所圍面積表示氣體做功等等。我們應該會從直線運動圖象問題的處理中學習和掌握處理圖象問題的一般方法。牛頓定律1、牛頓第一定律:一切物體(質點)總是保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。牛頓第一
28、定律包含著如下一些重要內容揭露出了物體在不受其他外力作用情況下將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的這一特征慣性,第一定律指出,任何物體都具有慣性,故常稱為慣性定律。第一定律認為力是改變物體運動狀態(tài)的原因,可以說是對力下了定義。物體在沒有受到外力作用或合外力為零的情況下,究竟是靜止還是作勻速直線運動,除了和參照系有關以外,一般要看初始狀態(tài)。2、牛頓第二定律:物體在外力的作用下,將獲得加速度。加速度的大小跟物體所受外力成正比,跟物體的質量成反比。加速度的方向跟外力的方向相同。其數(shù)學表達式為在國際單位制中。應用牛頓第二定律解決問題時要注意如下幾個問題牛頓第二定律只適用于慣性系,即把地球看作靜止的;以地球為
29、參照系或相對慣性系做勻速直線運動的系統(tǒng);只適用于低速宏觀的領域。力與加速度的瞬時性和矢量體。物體所受合力和物體的加速度同時出現(xiàn)和消失,加速度的方向與合力方向一致。力的獨立作用原理。物體受的多個力各產(chǎn)生各的加速度,互不干擾,可以利用力和加速度矢量法則進行處理。3、牛頓第三定律:對于每一個作用力,必然有一個等值反向的反作用力。作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)的,它們同時存在,同時消失,分別用在兩個相互作用的物體上。對牛頓第三定律的理解要注意以下問題。(1)要區(qū)分平衡力,作用力與反作用力,從作用點角度分析:平衡力作用在一個物體上而作用力與反作用力分別作用在相互作用的不同物體上。從力的性質角度分析:作用力
30、與反作用力一定是同一性質的力而平衡力沒有這個制約,不同性質的力也可以平衡。從力的依存關系角度分析:作用力與反作用力相互依存,同時產(chǎn)生和消失,而平衡力卻不存在相互依存的關系。(2)在低速運動范圍,不論定靜止物體間的相互作用,還是運動物體間的相互作用;不論是勻速運動物體間的相互作用,還是加速運動物體間的相互作用;不論是持續(xù)的相互作用,還是短暫的相互作用,都遵循牛頓第三定律。 (3)正確理解各物理量的數(shù)量關系牛頓第二定律給出了加速度與力和質量三個物理量之間的定量關系,即力的大小等于質量和加速度的大小的乘積。它只是指出F與ma的數(shù)量相等,但決不能把F與ma看成相同的物理量。如果在分析做加速運動的物體受
31、力情況時,把ma也作為一個外力算進去,認為有一個所謂“加速力”,顯然是錯誤的。實際上加速度a是由合外力F產(chǎn)生的,并不存在“加速力”。 (4)正確理解它們之間的方向關系。力和加速度都是矢量,牛頓第二定律不僅表明力和加速度之間的大小關系,也確定了它們之間的方向關系。即加速度的方向總是跟合外力的方向相同。我們必須抓住加速度方向和合外力方向一致性這個關鍵,不要把力的方向和物體運動(速度)的方向聯(lián)系在一起,不能認為物體總是沿著它所受的合外力方向運動。 (5)力和加速度之間是瞬時對應的公式所確立的力和加速度的關系是一個瞬時關系,也就是說物體受到合外力時,立即產(chǎn)生一個加速度,合外力不變(恒力),加速度也不變
32、(勻變速運動);合外力大小或方向改變時,加速度的大小或方向也立即相應改變;當合外力變?yōu)榱銜r,加速度也立即變?yōu)榱恪烧咄瑫r存在,同時變化,同時消失,且一一對應。不要認為物體在某一瞬時受到合外力獲得加速度后就永遠保持這個加速度,只有當合外力是一個大小和方向都不變的恒力時,物體才能獲得一個恒定不變的加速度。還應注意:合外力(或加速度)的大小與速度的大小沒有直接關系。不能認為合外力大則速度一定大,合外力小則速度就不可能大。其實物體所受合外力大,使物體產(chǎn)生的加速度也大,但它的速度是否大還要取決于初速度和加速運動的時間等因素。 (6)單位:公式三者間的單位關系,只有單位采用國際單位制或厘米·克&
33、#183;秒制時,公式才能成立。 解題時單位要統(tǒng)一,一般一律用國際單位制單位。 (7)注意定律的適用范圍牛頓第二定律只適用于解決宏觀物體的低速運動問題,而不能用來解決微觀粒子和高速運動問題。而且在應用牛頓第二定律時,必須選擇慣性參照系,即對地面靜止或勻速直線運動的坐標系。所以公式中的加速度a是相對于地面靜止或勻速直線運動的參照物來說的。4、物體在不同的受力情況下的運動狀態(tài)牛頓運動定律揭示了運動和力的關系,使我們認識到力是物體運動狀態(tài)變化的原因。物體做這樣或那樣的運動,正是由于物體受力情況和起始條件不同的緣故?,F(xiàn)就幾種常見運動列表說明如下:運動狀態(tài)合外力(F)加速度(a)起始條件運動規(guī)律v0=0
34、s=0靜止勻速直線運動F=0a=0v0¹0為一定值s=v·t初速度為零勻加速直線運動v0=0初速度不為零勻加速直線運動F=恒量F與 v0同方向a=恒量v0¹0v0與a同方向初速度不為零勻減速直線運動F與 v0反方向v0¹0v0與a反方向自由落體運動 豎直上拋物體的運動F=mgmg與v0反方向a=gv0¹0豎直向上,v0與g反向 平拋物體的運動F=mgmg與v0垂直a=gv0¹0為水平方向,v0與g垂直 勻速圓周運動F大小恒定,方向指向圓心大小恒定方向指向圓心 v0¹0大小一定,為圓弧的切線方向,a與v0時刻垂直 且恒指圓心簡
35、諧振動F為變量方向時刻指向平衡位置在回復力作用下的振動阻力f=0F=kx機械能守恒5、驗證牛頓第二定律的實驗實驗注意:(1)實驗中始終要求砂桶和砂的總質量遠小于小車和砝碼的總質量,前者的總質量最好不要超過后者總質量的1/10。只有這樣,砂和砂桶的總質量才能視為小車的拉力。(2)實際上,小車和木板間是有摩擦力的,而且這個力通常是不能忽略的,因此實驗時需把木板墊高其右端,讓小車重力的下滑分力與小車所受的摩擦力平衡。平衡摩擦力時不要掛小桶,但應連著紙帶且接通電源。用手給小車一個初速度,如果在紙帶上打出的點間距基本均勻,就表明小車受到的阻力與小車重力下滑分力平衡。實驗結果分析:本實驗所畫出的圖線可能會
36、出現(xiàn)如圖所示的幾種情況。造成甲圖的原因是木板傾角過大,在未加拉力時小車已做加速運動,造成乙圖結果的原因與前者恰好相反。造成丙圖及丁圖的原因是m與M相差不夠懸殊,未能滿足m£M這一實驗條件。 曲線運動 萬有引力曲線運動:知識要點:1、獨立性原理:力的獨立作用原理:幾個力同時作用在一個物體上,如果所有的力或其中幾個力各自都使物體產(chǎn)生相應的加速度,每個力產(chǎn)生的加速度恰好和其余的力不存在時一樣。運動的獨立性原理:一個物體同時參加兩個或更多的運動,這些運動都具有獨立性,其中的任何一個運動并不因為有另一個運動的存在而有所改變,合運動就是這些相互獨立運動的迭加。獨立性原理是解決曲線運動問題的理論基
37、礎和處理方法的依據(jù)。2、做曲線運動物體的速度特點,由于質點在某一點(或某一時刻)的即時速度方向在曲線這一點的切線上,所以曲線運動的速度方向是時刻改變的。即曲線運動一定是變速運動。(1)物體做曲線運動由于速度是變化的,所以曲線運動是變速運動,有加速度,合外力不為零,且合外務方向必與速度方向有夾角,()這是物體做曲線運動的條件。(2)研究曲線運動的方法是運動的合成。平拋運動是水平方向的均速直線運動和豎直方向的自由落體運動的合運動。恒定,平拋運動是勻變速曲線運動。3、物體做曲線運動的條件。物體做勻速圓周運動必須具備兩個條件:一是有初速度;二是其所受合力大小不變,方向始終與速度方向垂直而指向圓心。由于
38、物體所受合力大小不變,方向改變,指向圓心,稱之向心力,則物體加速度大小不變,方向改變,指向圓心,稱之向心加速度,其作用是只改變線速度方向,不能改變線速度大小。由于加速度不恒定,所以勻速圓周運動是非勻變速曲線運動。星體運動是勻速圓周運動的特例。是星體間的萬有引力“充當”圓運動的向心力。如果物體合外力的方向與物體的速度方向一致,根據(jù)牛頓第二定律,其加速度方向也必然與速度方向一致。即這種情況下的合外力只改變物體運動速度的大小而不改變物體的運動方向。如果物體所受合外力方向與物體速度方向垂直,則其加速度方向也與速度方向垂直,此時合外力只改變物體速度的方向而不改變速度的大小。如果物體所受合外力方向與物體速
39、度方向成一個角度。我們可以把這個合外力分解為與速度平行,與速度垂直兩個分力,這兩個分力根據(jù)力的獨立作用原理要分別改變速度的大小和速度的方向??傊灰贤饬Ψ较蚺c速度方向不在一條直線上,而是成一角度,物體就做曲線運動。4、平拋運動物體做平拋運動的條件:物體只受重力作用,而且初速度必須與重力垂直,即沿水平方向。平拋運動只受重力,所以是勻變速曲線運動,其加速度為重力加速度g,平拋運動軌跡是拋物線。平拋運動問題的處理方法:根據(jù)運動的獨立性原理,我們把平拋運動看成是以初速度大小的水平勻速運動和自由落體運動的合運動。平拋運動的飛行時間由平拋物體的下落高度決定,與初速度大小無關。水平射程由初速度和飛行時間決
40、定;飛行中任一時刻的速度和位移,由水平和豎直兩個方向的速度和位移分別合成而求得。5、勻速圓周運動(1)運動特點:軌跡是圓。速率不變。速度變化方向,即加速度方向指向圓心,加速度大小不變。根據(jù)牛頓第二定律,做勻速圓周運動的物體所受合力必指向圓心,永遠與線速度方向垂直,其大小保持不變。勻速圓周運動屬于變加速曲線運動。(2)描述勻速圓周運動的物理量轉數(shù)n、頻率f、周期T(轉數(shù)也叫轉速)如果時間以秒為單位則轉速等于頻率n=f,。角速度線速度v線速度與角速度之間的關系:,這是一個重要公式。向心加速度和向心力:應該注意向心力不是性質力,而是名稱力。重力、彈力、摩擦力、萬有引力、電場力、磁場力等等,任何一種性
41、質力或幾個性質力的合力、分力等等,只要它的效果是使質點產(chǎn)生向心加速度的,它就是向心力。研究圓周運動,找出向心力是關鍵性的一步,對勻速圓周運動來說,質點所受的所有力的合力充當向心力,對非勻速圓周運動來說,沿著半徑方向的合力充當向心力,切線方向的合力改變速度大小。萬有引力定律:知識要點:1、定律內容:任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟兩個物體的質量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比。2、表達式:3、幾點理解和注意定律適用于可視為質點的兩個物體間的相互引力,r指兩個質點間的距離。若兩物體是質量均勻分布的球體或各層質量均勻分布的球體,r就是兩個球心間的距離。地球可視為各層質量均勻分布的球體,
42、所以地面上質量為m的物體所受地球的引力可以表示為,式中M和R分別表示地球質量和半徑。天體的質量是巨大的,所以天體之間的萬有引力很大,因而萬有引力定律是研究天體運動的基本定律,一般物體質量較小,尤其微觀粒子其質量更小,因而一般情況下萬有引力都是忽略不計。4、萬有引力常數(shù)的測定,在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律一百多年以后,英國的卡文迪許巧妙地利用扭秤裝置,第一次在實驗室里比較準確地測出了萬有引力常數(shù)的數(shù)值。5、地球上物體重量的變化:萬有引力可以分為兩個分力:重力和跟隨地球自轉所需的向心力。重力的方向在赤道和兩極處指向地心,在其他方向并不指向地心。重力加速度g與地理緯度、高度、地質結構有關。g從赤道到兩極逐
43、漸增大,從地面到高空逐漸減小。6、人造地球衛(wèi)星的有關規(guī)律,人造地球衛(wèi)星和星體作環(huán)繞運動(視為圓周運動)時,萬有引力提供向心力,即。由此可以求得第一宇宙速度。這個速度是人造地球衛(wèi)星發(fā)射的最小速度,也是人造地球環(huán)繞地球運轉的最大速度。由上面公式可知衛(wèi)星離地面越高,其速率越小,周期越大,角速度越小,動能越小,勢能越大,總能量越大。上述這些參量隨高度的變化特點必須會用公式推導,進而熟練掌握。7、同步地球衛(wèi)星的特點,同步地球衛(wèi)星的主要特征是其運轉周期與地球自轉周期相同,衛(wèi)星與地面相對靜止。這個特征就決定了衛(wèi)星的運轉軸線必須與地球自轉軸線重合,且必須在赤道上空,其軌道平面必然和地球球體大圓所在平面重合,其
44、高度必為定值。(大約3.59×107米)8、宇宙速度:第一宇宙速度環(huán)繞速度7.9千米/秒。第二宇宙速度脫離速度11.2千米/秒。第三宇宙速度逃逸速度16.7千米/秒。機械能知識要點: 1、功,功率。2、動能,做功與動能改變的關系。3、重力勢能,做功與重力勢能的關系。4、彈性勢能(只要求定性了解)。5、機械能守恒定律及其應用。6、碰撞(只討論一維碰撞)一、功功是表示力對空間積累效果的物理量。理解功的概念時應注意以下幾點:1、功是力產(chǎn)生的,與在力的方向的位移相對應。如果物體在力的方向上相對參照物發(fā)生了位移,就說這個力對物體做了功。因此,凡是談到做功,一定要明確指出是哪個力對哪個物體做了功
45、。2、做功必須具備兩個因素:力和物體在力的方向上相對參照物發(fā)生的位移。因此,如果力在物體相對參照物發(fā)生的某段位移里做了功,則物體應在發(fā)生那段位移的過程里始終受到該力的作用,力消失時即停止做功。3、力做功只和一定的運動過程有關,與物體的運動狀態(tài)無關;做功的多少反映了物體在力的作用下的物理過程中能量變化的多少。4、功的計算:5、功的符號:功是標量,只有大小,沒有方向。功的正、負僅僅表示力在使物體移動的過程中起了動力作用還是阻力作用。6、關于總功的計算:一個物體往往同時在若干個力作用下發(fā)生位移,每個力都可能做功,它們所做的功產(chǎn)生的效果,即是總功產(chǎn)生的效果。合外力對物體做的功,等于各個外力對物體做功的
46、代數(shù)和??偣Φ挠嬎阋话阌袃蓚€途徑:對物體受力分析,求合力,再求合力做功總功。對物體受力分析,確定每個力的方向(或反方向)上的位移,求出每個力所做的功,然后再求它們的代數(shù)和總功。7、保守力做功的特點:與路徑無關,與始末位置有關。如重力對物體所做的功,只要起點和終點的位置相同,不論物體沿著什么路徑運動,重力所做的功都相同。所有保守力做功都是一樣的。摩擦力做功就沒有這個特點。8、摩擦阻力或介質阻力做功的特點:摩擦力可起動力作用,也可起阻力作用,但摩擦力都出現(xiàn)在接觸面上。因此,摩擦力做功的大小均是摩擦力乘以所作用的物體通過的路程(而不是位移)。二、功率功率是描述物體做功快慢的物理量。1、正確區(qū)分兩種功
47、率。(2)公式:為即時功率。上式中的F不是合力。功率是標量。功率符號的物理意義:動力做功的功率為正,阻力做功的功率為負。2、對即時功率的計算時應注意:當是瞬時對應關系。但應注意,必須是在一條直線上。(1)當發(fā)動機的功率P一定時,牽引力與速度v成反比,即但不能理解為可趨近于無窮大;也不能理解為當可趨于無窮大。要受到機器構造上的限制。(2)當F為恒量時,即做功的速度越大,功率就越大。(3)當v為恒量時,即做功的力越大,功率也就越大。3、關于汽車的運動分析:(1)額定功率和輸出功率的區(qū)別和聯(lián)系:額定功率是發(fā)動機在正常工作時的最大輸出功率,當發(fā)動機的輸出功率等于額定功率時,它所牽引的物體有最大速度。(
48、2)汽車的額定功率P不變,汽車沿直線開始運動后,根據(jù)牛頓第二定律由(1)、(2)式得可見,汽車做加速度越來越小的加速直線運動。最后(當a=0時)汽車做勻速直線運動,此時,汽車運動最大速度為很多機器做功的過程都是如此。(3)汽車在平直路面上由靜止(初速度為零)起動,存在兩種情況:以恒定功率起動,起動后汽車做變加速直線運動,其加速度越來越小,直到加速度a=0時,汽車才做勻速直線運動。以加速度a勻加速起動,起動后汽車速度增大,發(fā)動機的輸出功率也跟隨其增大至最大功率,以后汽車做變加速運動,其加速度越來越小,直到加速度a=0時,汽車做勻速直線運動。三、動能()物體由于運動具有的能量。1、定義式:2、應注
49、意:(1)動量是標量,是狀態(tài)量。動能恒為正值。(2)動能有相對性,一般是指以地面為參照物。四、重力勢能()物體與地球組成的系統(tǒng)中,由于物體與地球間相互作用,由它們間相對位置決定的能量。1、定義式:2、應注意:(1)重力勢能有相對性。即與選取參考平面(在這個平面上物體重力勢能為零)有關。因此,在計算重力勢能時,必須首先選取參考平面。通常規(guī)定地面為參考平面,但在實際問題中參考平面可任意選取,一般選初始狀態(tài)或未了狀態(tài)所在平面為參考平面。(2)重力勢能是標量,是狀態(tài)量,但有符號。正值:位于參考平面以上的物體的勢能;即>0;負值:位于參考平面以下的物體的勢能,即<0;可見,的符號僅表示其相對
50、大小。(3)物體在兩點間重力勢能的變化與參考平面的選取無關,即重力勢能的差值的絕對性;。(重力勢能減小量等于重力做的功)。(4)重力勢能是物體與地球組成的系統(tǒng)共有的,通常所說的物體具有多少重力勢能,只能理解為一種簡略的說法。五、彈性勢能由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能量。關于彈性勢能的大小,只要求定性了解,(彈性形變越大其彈性勢能也越大),而其計算式不作要求。六、動能定理1、研究對象:質點(或單個物體)。2、數(shù)學表達式: 其中 3、物理意義:(1)動能定理揭示了外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關系。(2)它描述了力作用一段位移(空間積累)的效果。(物體運動狀態(tài)的變化決定力的作用效果。)(
51、3)應注意:由動能定理可知:動力做正功使物體的動能增加,阻力做功使物體動能減少。指作用于物體的各個力所做功的代數(shù)和。因此要注意分辨功的正負。分別為初始狀態(tài)和終了狀態(tài)的動能。因此,僅由初末兩個狀態(tài)決定,不涉及運動中的具體的細節(jié)。公式為標量式,但有正負。為正(負)表示物體動能增加(減少)。七、機械能守恒定律1、研究對象:以物體和地球組成的系統(tǒng)為研究對象。因此,有外力和內力之分。外力:系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)中各物體的作用;內力:系統(tǒng)中各物體間的作用,其性質分為重力、彈力、摩擦力。2、成立條件:在只有重力(或彈力)做功的情況下才成立。3、數(shù)學表達式: 或4、物理意義:機械能守恒定律揭示了物體在只有重力(或彈
52、力)做功的情況下,物體系統(tǒng)總的機械能保持不變及其動能和勢能相互轉化的規(guī)律。5、應注意:(1)機械能守恒定律是指系統(tǒng)的總的機械能守恒。(2)是指物體系在任意兩個運動狀態(tài)時的機械能,并不涉及間相互轉化的細節(jié)。(3)動能定理和機械能守恒定律有一定的關系:當只有重力做功時,應用動能定理得從而得機械能守恒定律(4)在應用機械能守恒定律時,還必須注意到,凡是被研究的物體,或物體之間,只允許有機械能的轉換或傳遞,但不能夠有其他形式的變化。例如炮彈在飛行中炸藥爆炸,那么機械能就不守恒。重點問題分析:一、準確理解功和功率:1、準確理解功的定義中位移的含義準確理解功的定義的關鍵是很好理解其中位移是指受力F作用的質
53、點的位移。例如:物體在水平地面上滑動,物體受滑動摩擦力作用,物體有位移,滑動摩擦力對物體做負功,地面也受滑動摩擦力作用,地面無位移,滑動摩擦力對地面不做功。2、功與力、沖量的區(qū)別功描述質點受力作用時位置變化過程中力的累積效應,功是一個過程量,功的物理本質應從能量變化來理解,功是傳遞能量的一種形式,功可以量度物體能量的變化,力學中合力對質點做的功使質點動量變化(動能定理)。功和力,沖量都是描述外界對質點的作用,但描述的角度不同。力是描述某一瞬時外界的作用,作用的效果是產(chǎn)生加速度(牛頓第二定律)。沖量是描述力作用一段時間的累積效應,作用的效果是使質點的動量變化(動量定理)。因此,力、沖量、功是性質
54、不同的物理量。二、靈活運用動能定理1、應用動能定理的基本思路是:明確研究對象和位移®分析對象受力,明確總功®分析對象初末速度大小,明確初末動能®根據(jù)動能定理等建立方程®解方程。2、動能定理適用于恒力做功,也適用于變力做功,適用于物體的直線運動,也適用于曲線運動。3、動能與動量的區(qū)別與聯(lián)系。動能與動量都是描述某一時刻物體運動狀態(tài)的物理量。動能是標量,與物體的質量和速度大小有關,與速度的方向無關。動量是矢量,與物體的質量和速度的大小、方向有關,動量的方向與速度方向相同。由動能定理知,物體動能的變化等于外力做的總功,動能的變化與功相聯(lián)系,由動量定理知,物體動量
55、的變化等于外力的沖量,動量的變化與沖量相聯(lián)系。根據(jù)動量守恒定律,系統(tǒng)內一物體動量的變化必與其他物體的動量變化相對應,系統(tǒng)的總動量不變,根據(jù)能量轉化與守恒的關系,物體動能的變化必與其他物體的能量變化相對應。動能與動量是兩個性質不同的物理量,它們之間的聯(lián)系表現(xiàn)為:動量的大小與動能有關。即三、正確應用機械能守恒定律1、正確理解機械能守恒定律的條件機械能守恒定律的內容是:在只有重力做功的情形下,物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉化,但機械能的總量保持不變,如果還有彈力做功,則發(fā)生動能,重力勢能和彈性勢能間的相互轉化,機械能的總量仍保持不變。由此可知機械能守恒定律的守恒條件是:只有重力,彈力做功,其他力不做功。應該注意機械能守恒定律與動量守恒條件是不同的。動量守恒定律的條件是:外力的和為零。機械能守恒定律的條件是:除彈力、重力做功外其他不做功。確定系統(tǒng)的動量是否守恒,應分析外力的和是否為零;確定系統(tǒng)的機械能是否守恒,應分析外力和內力,看是否只有重力,彈力做功。還應該注意外力的和為零和外力不做功的意思也是不同的,因此系統(tǒng)機械能守恒時動量不一定守恒,動量守恒時機械能也不一定守恒,應該分別分析系統(tǒng)是否符合守恒條件。2、應用機械能守恒定律的基本
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