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1、必修 1 物理一 運(yùn)動(dòng)的描述與勻變速直線運(yùn)動(dòng)【一】名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 1 運(yùn)動(dòng) 機(jī)械運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)是肯定的,靜止是相對(duì)的;參考系的選取是任意的 2 時(shí)刻和時(shí)間2 秒內(nèi)指的是從起始時(shí)間開(kāi)頭算起2 秒的時(shí)間, 第 2 秒內(nèi)指的是從第1 秒到第 2 秒之間1 秒的時(shí)間;第 2 秒指的是第1 秒末,第 2 秒初等同于第1 秒末,第 2 秒末等同于第3 秒初或者第3秒;3 質(zhì)點(diǎn)任何物體(在肯定條件下)都可以被看成質(zhì)點(diǎn);(a、物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同;b、物體的線度相對(duì)于運(yùn)動(dòng)空間可以忽視不計(jì);)4 位移和路
2、程 位移是從初位置指向末位置的有向線段 5 速度和加速度 速度 =位移 / 時(shí)間;速率 =路程 / 時(shí)間;平均速度 =總位移 / 總時(shí)間 平均速度的大小 平均速率 =總路程 / 總時(shí)間如何判定物體加速仍是減速a0時(shí)不肯定減速,a0時(shí)不肯定加速:正負(fù)號(hào)只表示加速度的方向;當(dāng)a 與 v 方向相同時(shí)物體做加速運(yùn)動(dòng);當(dāng) a 與 v 方向相反時(shí)物體做減速運(yùn)動(dòng);加速度只與速度變化率(變化快慢)有關(guān),跟其他都無(wú)直接關(guān)系 6 圖像 s-t 圖像 橫軸表示時(shí)間,縱軸表示位移時(shí),斜率表示速度;相交表示相遇,位移相同;與橫 1 / 52第 1 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理軸交叉,表示方向轉(zhuǎn)變;v-t 圖像 橫軸表
3、示時(shí)間,縱軸表示位移時(shí),斜率表示加速度,曲線和時(shí)間軸所圍面積表示位名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 移(有正負(fù)) ;相交表示速度相同;與橫軸相交表示速度反向;斜率表示加速度;【二】7 勻變速直線運(yùn)動(dòng)1) 位移公式:sv0t1 at 22速度公式:vtv0at推論:vt2v22 as02) 紙帶的分析(如何操作,如何處理數(shù)據(jù)以減小誤差)(有些勻加速可以看成紙帶模型)平均速度公式:vv02tv連續(xù)相等的相鄰時(shí)間間隔T 內(nèi)的位移差等于恒量:saT23) 追擊相遇問(wèn)題(列方程法;圖像法;相對(duì)運(yùn)動(dòng)法):一個(gè)條件即速
4、度滿(mǎn)意臨界條件;兩個(gè)關(guān)系即時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系 二 相互作用與力的平穩(wěn)【一】1 力的基本概念 1)力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn) 2)力的性質(zhì):物質(zhì)性,相互性,矢量性 3)力的圖示及力的示意圖 4)兩個(gè)成效:形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化 2 重力 1)G=mg 2)豎直向下 3)重心 3 彈力 1)產(chǎn)生條件:2 / 52第 2 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 A直接接觸物理 B發(fā)生形變;2)彈力的方向名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 A平面與平面接觸或者點(diǎn)與面接觸,壓力或支持力的方向垂直于接觸面而指向被壓和被支持的物體;
5、B 輕繩彈力的方向:沿繩且指向繩收縮的方向;C 輕桿彈力的方向:既可沿桿的兩個(gè)方向也可沿垂直于桿指向使之形變的物體:“ 拉,壓,挑”3)彈力的大小 A 一般物體彈力的大小需要依據(jù)其它物理規(guī)律(如二力平穩(wěn))來(lái)運(yùn)算 B 彈簧彈力的大?。汉硕?F=kx x為彈簧的伸長(zhǎng)(彈簧的長(zhǎng)度減去原長(zhǎng)), k 為彈簧的勁度系數(shù),勁度系數(shù)由制成彈簧的材料性質(zhì),粗細(xì),匝數(shù)多少等因素打算;一般情形下,我們不計(jì)彈簧的質(zhì)量,稱(chēng)這樣的彈簧為輕彈簧;4 摩擦力1)滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力;2)產(chǎn)生條件: A 兩個(gè)物體相互接觸(此時(shí)為滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(此時(shí)為 B 相互間存在擠壓(即有彈力) C 兩物體的接觸面不光滑D
6、 兩物體的接觸面存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)靜摩擦力)3)摩擦力的大小 A 滑動(dòng)摩擦力f 的大小,跟這兩個(gè)物體表面間的正壓力N 的大小成正比,即:f= N; B 靜摩擦力f 的大小,等于物體產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向上的外力的大?。ǘζ胶猓?;因此靜摩擦力大小可以在肯定的范疇內(nèi)變化,即 0f fmax 4)摩擦力的方向摩擦力的方向,總是與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反,與兩物體接 3 / 52第 3 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理觸面相切;5)摩擦力的作用點(diǎn):兩物體的接觸面上;【二】名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓
7、5 力的合成 標(biāo)量矢量;合力分力 1)平行四邊形法就 三角形定就 2)平行四邊形法就和三角形定就只適用于共點(diǎn)力的合成;共點(diǎn)力:幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn),或者它們的作用線交于一點(diǎn);6 力的正交分解(受力分析)解題步驟: A正確選定直角坐標(biāo)系;通常選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),坐標(biāo)軸方向的挑選就應(yīng)沿運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向; B分別將各個(gè)力投影到坐標(biāo)軸上;分別求x 軸和 y 軸上各力的投影合力Fx和 Fy,其中:FxFx 1Fx2Fx 3FyFy 1Fy2F y37 力的平穩(wěn) 1)平穩(wěn)狀態(tài) A 靜止:物體的速度和加速度都等于零的狀態(tài); B 勻速直線運(yùn)動(dòng):物體的速度不為零,其加速度為零的狀態(tài);2)平穩(wěn)
8、條件物體所受合外力為零,即F合0 3 )推論:任意一個(gè)力與其余力的合力的關(guān)系;三個(gè)力組成矢量三角形 8 整體法和隔離法(題中需要分析內(nèi)力,那就必需用隔離法;但是用隔離法之前往往仍需要使用整體法算 出部分力)先用整體法:4 / 52第 4 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理 1 )有相同加速度,列式子 F合=M總 a 2 )勻速或靜止,用受力平穩(wěn)來(lái)解名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 再用隔離法,同樣有上面兩種情形;但是要留意隔離受力最少的,簡(jiǎn)單分析;三 牛頓定律【一】1 牛頓第肯定律(慣性定律)質(zhì)量是慣性的唯獨(dú)
9、量度;1) 試驗(yàn)加規(guī)律推理 2) 條件:不受外力或合外力為零 3) 結(jié)論:物體總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng) 4) 力是轉(zhuǎn)變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由,不是維護(hù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的緣由;2 牛頓其次定律 F=ma 鏈接力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué);懂得牛頓其次定律:矢量性;瞬時(shí)性;同體性;獨(dú)立性;相對(duì)性 力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系3 牛頓第三定律作用力反作用力和平穩(wěn)力的關(guān)系1) 兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,2) 同值、同性、同變化,異物、反向、共線5 / 52方向相反, 作用在同一條直線上;第 5 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理4 超重失重1)超重物體有豎直向上的加速度(加速上升或減速下降)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚
10、 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 2)失重 物體有豎直向下的加速度(加速下降或減速上升)3)完全失重 a=g ,方向向下(這里的g 不是指的 9.8m/s2 );懂得:物體所受重力沒(méi)有變化;判定取決于加速度方向;浮力公式變化由于重力場(chǎng)變化 F=pvg+a 或 F=pvg-a. 5 分析方法 力的合成與分解 整體法與隔離法:連接體問(wèn)題 圖像法:臨界和極值【二】5 自由落體1)初速度為零且只受重力的運(yùn)動(dòng)2)ag(豎直向下為正方向)3)基本公式:h1 gt 222 ghvgtt2hg6 豎直上拋1)初速度不為零、方向豎直向上且只受重力的運(yùn)動(dòng)2)ag
11、(豎直向上為正方向)3)vv0gthv0t1 gt 226 / 52第 6 頁(yè),共 52 頁(yè)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 必修 1 物理上升的最大高度:H2 v 02g上升到最高點(diǎn)所用時(shí)間:tv 0g4)當(dāng)豎直上拋過(guò)程終止后,到達(dá)最高點(diǎn),此時(shí)速度為零;物體從今刻開(kāi)頭做自由落體 運(yùn)動(dòng);這兩個(gè)過(guò)程是對(duì)稱(chēng)的;7 傳送帶受力分析 +牛頓三定律 +追擊相遇問(wèn)題 (勻變速直線運(yùn)動(dòng)/ 勻速直線運(yùn)動(dòng)) +受力分析 (要再分析什么時(shí)候沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有摩擦力等)+ 力學(xué)總結(jié)1 力的作用是相互的; (接觸處找力重力彈力摩
12、擦力)2 一個(gè)力必需有施力物體仍要有受力物體;(找清是誰(shuí)對(duì)誰(shuí)的力)3 牛一(力的平穩(wěn)求力的大小_平穩(wěn)力);牛二(聯(lián)系力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué));牛三(相互作用的力)4 力的合成(三角形、平行四邊形);力的分解(正交分解)5 “ 一根” 繩子上的拉力到處相等(光滑的滑輪,碗口);“ 緩慢” 即勻速第四章 曲線運(yùn)動(dòng)第一模塊:曲線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)的合成和分解夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)考點(diǎn)一、曲線運(yùn)動(dòng)1、定義:運(yùn)動(dòng)軌跡為曲線的運(yùn)動(dòng);2、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的方向:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,速度方向始終在軌跡的切線方向上,即某一點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方向,就是通過(guò)該點(diǎn)的曲線的切線方向;3、曲線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由于運(yùn)動(dòng)的速度方向總沿軌跡的切線方向,又由于曲線運(yùn)動(dòng)的
13、軌跡是曲線,所以曲線運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化;即使其速度大小保持恒定,由于其方向不斷變化,所以說(shuō):曲線運(yùn)動(dòng)肯定是變速運(yùn)動(dòng);由于曲線運(yùn)動(dòng)速度肯定是變化的,至少其方向總是不斷變化的,所以,做曲線運(yùn)動(dòng)的物7 / 52第 7 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理體的加速度必不為零,所受到的合外力必不為零;4、物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件(1)物體做一般曲線運(yùn)動(dòng)的條件 物體所受合外力(加速度)的方向與物體的速度方向不在一條直線上;名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 (2)物體做平拋運(yùn)動(dòng)的條件 物體只受重力,初速度方向?yàn)樗椒较?;可?/p>
14、廣為物體做類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的條件:物體受到的恒力方向與物體的初速度方向垂直;(3)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件 物體受到的合外力大小不變,方向始終垂直于物體的速度方向,且合外力方向始終在同 一個(gè)平面內(nèi)(即在物體圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面內(nèi))總之,做曲線運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力肯定指向曲線的凹側(cè);5、分類(lèi) 勻變速曲線運(yùn)動(dòng):物體在恒力作用下所做的曲線運(yùn)動(dòng),如平拋運(yùn)動(dòng);非勻變速曲線運(yùn)動(dòng):物體在變力大小變、方向變或兩者均變作用下所做的曲線運(yùn)動(dòng),如圓周運(yùn)動(dòng);考點(diǎn) 二、 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 1、運(yùn)動(dòng)的合成:從已知的分運(yùn)動(dòng)來(lái)求合運(yùn)動(dòng),叫做運(yùn)動(dòng)的合成,包括位移、速度和加速度的合成, 由于它們都是矢量,所以遵循平行四邊形定就;運(yùn)動(dòng)合成重
15、點(diǎn)是判定合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng),一般地,物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就是合運(yùn)動(dòng);2、運(yùn)動(dòng)的分解: 求一個(gè)已知運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng),叫運(yùn)動(dòng)的分解, 解題時(shí)應(yīng)按實(shí)際“ 成效 ” 分解,或正交分解;3、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:運(yùn)動(dòng)的等效性(合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)是等效替代關(guān)系,不能并存);等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等 獨(dú)立性:一個(gè)物體可以同時(shí)參加幾個(gè)不同的分運(yùn)動(dòng),物體在任何一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),都 按其本身的規(guī)律進(jìn)行,不會(huì)由于其它方向的運(yùn)動(dòng)是否存在而受到影響;運(yùn)動(dòng)的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四邊形定就;)4、運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和軌跡 物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由加速度打算(加速度為零時(shí)物體靜止或做勻速運(yùn)動(dòng);加速度恒
16、定時(shí) 物體做勻變速運(yùn)動(dòng);加速度變化時(shí)物體做變加速運(yùn)動(dòng));物體運(yùn)動(dòng)的軌跡(直線仍是曲線)就由物體的速度和加速度的方向關(guān)系打算(速度與 加速度方向在同一條直線上時(shí)物體做直線運(yùn)動(dòng);速度和加速度方向成角度時(shí)物體做曲線運(yùn) 動(dòng));常見(jiàn)的類(lèi)型有:(1)a=0:勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止;(2)a 恒定:性質(zhì)為勻變速運(yùn)動(dòng),分為: v、a 同向,勻加速直線運(yùn)動(dòng);v、a 反向,勻減速直線運(yùn)動(dòng);v、a 成角度,勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(軌跡在v、a 之間,和速度v 的方向相切,方向逐步8 / 52第 8 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 )物理向 a 的方向接近,但不行能達(dá)到;(3)a 變化:性質(zhì)為變加速運(yùn)動(dòng);如簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),加速度大小、方向都
17、隨時(shí)間變化;詳細(xì)如:兩個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)肯定是勻速直線運(yùn)動(dòng);名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng)和一個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)仍舊是勻變速運(yùn)動(dòng),當(dāng)兩者共線時(shí) 為勻變速直線運(yùn)動(dòng),不共線時(shí)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng);兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)肯定是勻變速運(yùn)動(dòng),如合初速度方向與合加速度方向在同一條直線上時(shí), 就是直線運(yùn)動(dòng), 如合初速度方向與合加速度方向不在一條直線上時(shí),就是曲線運(yùn)動(dòng);其次模塊:平拋運(yùn)動(dòng)夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)平拋運(yùn)動(dòng)1、定義:平拋運(yùn)動(dòng)是指物體只在重力作用下,從水平初速度開(kāi)頭的運(yùn)動(dòng);2、條件:a、只受重
18、力; b、初速度與重力垂直3、運(yùn)動(dòng)性質(zhì): 盡管其速度大小和方向時(shí)刻在轉(zhuǎn)變,但其運(yùn)動(dòng)的加速度卻恒為重力加速度g,因而平拋運(yùn)動(dòng)是一個(gè)勻變速曲線運(yùn)動(dòng);ag4、討論平拋運(yùn)動(dòng)的方法:通常, 可以把平拋運(yùn)動(dòng)看作為兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的合動(dòng)動(dòng):一個(gè)是水平方向(垂直于恒力方向)的勻速直線運(yùn)動(dòng),一個(gè)是豎直方向(沿著恒力方向)的勻加速直線運(yùn)動(dòng);水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)既具有獨(dú)立性,又具有等時(shí)性O(shè)yV0 x 2/ x SP xy, VyxVxV0V5、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 水平速度: vx=v0,豎直速度: vy=gt合速度(實(shí)際速度)的大小:vv x2vy2物體的合速度v 與 x 軸之間的夾角為:tanvygtvxv 01
19、 gt 22水平位移:xv0,豎直位移 ty9 / 52第 9 頁(yè),共 52 頁(yè)名 必修 1 物理x合位移(實(shí)際位移)的大?。簊x2y2物體的總位移s 與 x 軸之間的夾角為:tanygtx2 v0師 歸 納 可見(jiàn),平拋運(yùn)動(dòng)的速度方向與位移方向不相同;總 結(jié) 而且tan2tan而2| | 大 軌跡方程:由xv0和 ty1 gt 22消去 t 得到:y2g2x2;可見(jiàn)平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡為拋肚 有 v0容 , 物線;容 學(xué) 習(xí) 6、平拋運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)結(jié)論困 難 落地時(shí)間由豎直方向分運(yùn)動(dòng)打算:之 事 由h1 gt 22得:t2h, 學(xué) 業(yè) g有 成 水平飛行射程由高度和水平初速度共同打算:, 更 上 xv0
20、 tv 02h一 層 g樓 平拋物體任意時(shí)刻瞬時(shí)速度v 與平拋初速度v0夾角 a 的正切值為位移s 與水平位移夾角 正切值的兩倍;平拋物體任意時(shí)刻瞬時(shí)速度方向的反向延長(zhǎng)線與初速度延長(zhǎng)線的交點(diǎn)到拋出點(diǎn)的距離都等于水平位移的一半;證明:tangt1gt2sx2v 0s2平拋運(yùn)動(dòng)中, 任意一段時(shí)間內(nèi)速度的變化量 vg t,方向恒為豎直向下 (與 g 同向);任意相同時(shí)間內(nèi)的 v 都相同(包括大小、方向),如右圖;V0VV1V2VV3V以不同的初速度,從傾角為 的斜面上沿水平方向拋出的物體,再次落到斜面上時(shí)速度與斜面的夾角 a 相同,與初速度無(wú)關(guān); (飛行的時(shí)間與速度有關(guān),速度越大時(shí)間越長(zhǎng);)10 /
21、 52第 10 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 A v0 物理y 名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 x vy vx v 如右圖:所以t2 v0tangtan avygtv xv0所以tan a2tan, 為定值故a 也是定值與速度無(wú)關(guān);速度 v 的方向始終與重力方向成一夾角,故其始終為曲線運(yùn)動(dòng),隨著時(shí)間的增加, tan變大,速度 v 與重力的方向越來(lái)越靠近,但永久不能到達(dá);從動(dòng)力學(xué)的角度看:由于做平拋運(yùn)動(dòng)的物體只受到重力,因此物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 機(jī)械能守恒;7、平拋運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)探究如下列圖,用小錘打擊彈性金屬片
22、,金屬片把A球沿水平方向拋出,同時(shí)B球松開(kāi),自由下落, A、B兩球同時(shí)開(kāi)頭運(yùn)動(dòng);觀看到兩球同時(shí)落地,多次轉(zhuǎn)變小球距地面的高度和打擊力度, 重復(fù)試驗(yàn), 觀看到兩球落地,這說(shuō)明白小球 A在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)為自由落體運(yùn)動(dòng);如圖, 將兩個(gè)質(zhì)量相等的小鋼球從斜面的同一高度處由靜止同時(shí)釋放,滑道 2與光滑水平板吻接,就將觀看到的現(xiàn)象是 滑道對(duì)地的高度,重復(fù)試驗(yàn),上的分運(yùn)動(dòng)是勻速直線運(yùn)動(dòng);8、類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)A、B兩個(gè)小球在水平面上相遇,轉(zhuǎn)變釋放點(diǎn)的高度和上面 A、B兩球仍會(huì)在水平面上相遇,這說(shuō)明平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向(1)有時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)很相像,也是在某方向物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),另一垂直方向做初速度為零的勻加
23、速直線運(yùn)動(dòng);對(duì)這種運(yùn)動(dòng), 像平拋又不是平拋,通常稱(chēng)作類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng);2、類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn):物體所受合力為恒力,且與初速度的方向垂直;3、類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法:11 / 52第 11 頁(yè),共 52 頁(yè)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 必修 1 物理在初速度0v 方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),在合外力方向做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度aF 合 ;處理時(shí)和平拋運(yùn)動(dòng)類(lèi)似,但要分析清晰其加速度的大小和方向如何,分別運(yùn)用m兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)的直線規(guī)律來(lái)處理;第三模塊:圓周運(yùn)動(dòng)夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)1、定義:物體運(yùn)動(dòng)軌跡為圓稱(chēng)物
24、體做圓周運(yùn)動(dòng);2、分類(lèi):勻速圓周運(yùn)動(dòng):質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),假如在任意相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等,這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速 圓周運(yùn)動(dòng);物體在大小恒定而方向總跟速度的方向垂直的外力作用下所做的曲線運(yùn)動(dòng);留意:這里的合力可以是萬(wàn)有引力 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、庫(kù)侖力 電子繞核旋轉(zhuǎn)、洛侖茲力 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、彈力 繩拴著的物體在光滑水平面上繞繩的一端旋轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力 錐擺、靜摩擦力 水平轉(zhuǎn)盤(pán)上的物體等變速圓周運(yùn)動(dòng):假如物體受到約束,只能沿圓形軌道運(yùn)動(dòng),而速率不斷變化 如小球被繩或桿約束著在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),是變速率圓周運(yùn)動(dòng)合力的方向并不總跟速度方向垂直3、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量(1)軌道半徑( r):
25、對(duì)于一般曲線運(yùn)動(dòng),可以懂得為曲率半徑;(2)線速度( v):定義:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)S 和所用時(shí)間t 的比值,叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度;定義式:vst線速度是矢量:質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)某點(diǎn)線速度的方向就在圓周該點(diǎn)切線方向上,實(shí)際上, 線速度是速度在曲線運(yùn)動(dòng)中的另一稱(chēng)謂,對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),線速度的大小等于平均速率;(3)角速度( ,又稱(chēng)為圓頻率) :定義:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)和圓心的連線轉(zhuǎn)過(guò)的角度跟所用時(shí)間的比值叫做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的角速度;大?。簍2 T 是 t 時(shí)間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角 單位:弧度每秒(rad/s)物理意義:描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢(4)周期( T):做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物
26、體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期;12 / 52第 12 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理(5)頻率( f,或轉(zhuǎn)速 n):物體在單位時(shí)間內(nèi)完成的圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù);各物理量之間的關(guān)系:名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 vs2r2rfvtrrtTt22fT留意:運(yùn)算時(shí),均采納國(guó)際單位制,角度的單位采納弧度制;(6)圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度 定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所具有的指向圓心的加速度叫向心加速度;大小:anv22r(仍有其它的表示形式,如:anv22r2f2r)rT方向:其方向時(shí)刻轉(zhuǎn)變且時(shí)刻指向圓心;對(duì)于一般的非勻
27、速圓周運(yùn)動(dòng),公式仍舊適用,為物體的加速度的法向加速度重量,r 為曲率半徑;物體的另一加速度重量為切向加速度a ,表征速度大小轉(zhuǎn)變的快慢(對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,a =0)(7)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力經(jīng)常稱(chēng)為向心力,向心力的來(lái)源可以是任何性質(zhì)的力,常見(jiàn)的供應(yīng)向心力的典型力有萬(wàn)有引力、洛侖茲力等; 對(duì)于一般的非勻速圓周運(yùn)動(dòng),物體受到的合力的法向分力F 供應(yīng)向心加速度(下式仍舊適用),切向分力 F 供應(yīng)切向加速度;向心力的大小為:Fnmanmv2m2r(仍有其它的表示形式,如:rF nmvm22rm2f2r);向心力的方向時(shí)刻轉(zhuǎn)變且時(shí)刻指向圓心;T實(shí)際上,向心力公式是牛頓其次定律
28、在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的詳細(xì)表現(xiàn)形式;五、離心運(yùn)動(dòng)1、定義:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在所受合外力突然消逝或不足以供應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力情形下,就做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)叫離心運(yùn)動(dòng);2、本質(zhì):離心現(xiàn)象是物體慣性的表現(xiàn);離心運(yùn)動(dòng)并非沿半徑方向飛出的運(yùn)動(dòng),而是運(yùn)動(dòng)半徑越來(lái)越大的運(yùn)動(dòng)或沿切線方向飛 出的運(yùn)動(dòng);離心運(yùn)動(dòng)并不是受到什么離心力,根本就沒(méi)有這個(gè)離心力;3、條件:13 / 52第 13 頁(yè),共 52 頁(yè)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 必修 1 物理當(dāng)物體受到的合外力F nman時(shí),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng);當(dāng)物體受到的合
29、外力F man時(shí),物體做離心運(yùn)動(dòng)當(dāng)物體受到的合外力F man時(shí),物體做近心運(yùn)動(dòng)實(shí)際上,這正是力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變的作用的表達(dá),外力轉(zhuǎn)變,物體的運(yùn)動(dòng)情形也必 然轉(zhuǎn)變以適應(yīng)外力的轉(zhuǎn)變;F=0vFmv2 RF=mv2 R4兩類(lèi)典型的曲線運(yùn)動(dòng)的分析方法比較(1)對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)這類(lèi)“ 勻變速曲線運(yùn)動(dòng)”,我們的分析方法一般是“在固定的坐標(biāo)系內(nèi)正交分解其位移和速度”,運(yùn)動(dòng)規(guī)律可表示為x0t,2;x0,1ygtygt.2(2)對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)這類(lèi)“ 變變速曲線運(yùn)動(dòng)” ,我們的分析方法一般是“ 在運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)系內(nèi)正交分解其力和加速度” ,運(yùn)動(dòng)規(guī)律可表示為F 切ma 切0 ,F 法F 向ma 向m2mr2m.r第五章
30、:萬(wàn)有引力定律夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)人造地球衛(wèi)星1開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三定律簡(jiǎn)介(軌道、面積、比值)丹麥開(kāi)文學(xué)家開(kāi)普勒信奉日心說(shuō),對(duì)天文學(xué)家有極大的愛(ài)好,并有出眾的數(shù)學(xué)才華,開(kāi)普勒在其導(dǎo)師弟谷連續(xù)20 年對(duì)行星的位置進(jìn)行觀測(cè)所記錄的數(shù)據(jù)討論的基楚上,通過(guò)四年多的刻苦運(yùn)算,最終發(fā)覺(jué)了三個(gè)定律;r3第肯定律:全部行星都在橢圓軌道 上運(yùn)動(dòng),太陽(yáng)就處在這些橢圓軌道的一個(gè)焦點(diǎn)上;其次定律: 行星沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,與太陽(yáng)的連線在單位時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積 相等;第三定律:全部行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等即2kT開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的定律是在丹麥天文學(xué)家弟谷的大量觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上概括出的,給出14 /
31、 52第 14 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;2萬(wàn)有引力定律及其應(yīng)用1 內(nèi)容:宇宙間的一切物體都是相互吸引的,兩個(gè)物體間的引力大小跟它們的質(zhì)量成積成正比,跟它們的距離平方成反比,引力方向沿兩個(gè)物體的連線方向;名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 FGMm(1687 年)r2G6 . 671011Nm2/kg2叫做引力常量,它在數(shù)值上等于兩個(gè)質(zhì)量都是1kg 的物體相距 1m 時(shí)的相互作用力,1798 年由英國(guó)物理學(xué)家卡文迪許利用扭秤裝置測(cè)出;萬(wàn)有引力常量的測(cè)定 卡文迪許扭秤試驗(yàn)原理是力矩平穩(wěn);
32、試驗(yàn)中的方法有力學(xué)放大(借助于力矩將萬(wàn)有引力的作用成效放大)和光學(xué)放大(借助于平面境將微小的運(yùn)動(dòng)成效放大);萬(wàn)有引力常量的測(cè)定使卡文迪許成為“ 能稱(chēng)出地球質(zhì)量的人” :對(duì)于地面鄰近的物體m,有mgGmEm(式中 RE為地球半徑或物體到地球球心間的距離),可得到m EgR E2;RE2G2定律的適用條件:嚴(yán)格地說(shuō)公式只適用于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,當(dāng)兩個(gè)物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于物體本身的大小時(shí),公式也可近似使用,但此時(shí)r 應(yīng)為兩物體重心間的距離對(duì)于均勻的球體, r 是兩球心間的距離當(dāng)兩個(gè)物體間的距離無(wú)限靠近時(shí),不能再視為質(zhì)點(diǎn),萬(wàn)有引力定律不再適用,不能依公式算出 F 近為無(wú)窮大;留意:萬(wàn)有引力定律把地面上
33、的運(yùn)動(dòng)與天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái),是自然界中最普遍的規(guī)律之一,式中引力恒量G 的物理意義是: G 在數(shù)值上等于質(zhì)量均為1kg 的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距1m 時(shí)相互作用的萬(wàn)有引力3 地球自轉(zhuǎn)對(duì)地表物體重力的影響;重力是萬(wàn)有引力產(chǎn)生的,由于地球的自轉(zhuǎn),因而地球表面的物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要向心力重力實(shí)際上是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力另一個(gè)分力就是物體隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力,如下列圖,在緯度為 的地表處,萬(wàn)有引力的一個(gè)分力充當(dāng)物體隨地球一起繞地軸自轉(zhuǎn)所需的向心力 F 向=mRcos 2(方向垂直于地軸指向地軸),而萬(wàn)有引力的另一個(gè)分力就是通常所說(shuō)的重力 mg,其方向與支持力 N 反向,應(yīng)豎直向下,而不是指向地心;由于緯度的變化
34、,物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F 向不斷變化,因而表面物體的重力隨緯度的變化而變化,即重力加速度g 隨緯度變化而變化,從赤道到兩極R 逐步減小,向心力mRcos2減小,重力逐步增大,相應(yīng)重力加速度g 也逐步增大;在赤道處,物體的萬(wàn)有引力分解為兩個(gè)分力OF心m FF向O F引F 向和 m2g 剛好在一條直線上,就有15 / 52第 15 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 m 1m2m2R自2 ;物理m2g,所以 m2g=F 一 F 向Gr2物體在兩極時(shí),其受力情形如圖丙所示,這時(shí)物體不再做圓周運(yùn)動(dòng),沒(méi)有向心力,物體名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有
35、成 , 更 上 一 層 樓 受到的萬(wàn)有引力F 引和支持力 N 是一對(duì)平穩(wěn)力,此時(shí)物體的重力mgNF 引;N o F引N F引o 乙丙綜上所述 重力大小:兩個(gè)極點(diǎn)處最大,等于萬(wàn)有引力;赤道上最小,其他地方介于兩者之間,但 差別很??;重力方向:在赤道上和兩極點(diǎn)的時(shí)候指向地心,其地方都不指向地心,但與萬(wàn)有引力的 夾角很??;由于地球自轉(zhuǎn)緩慢,物體需要的向心力很小,所以大量的近似運(yùn)算中忽視了自轉(zhuǎn)的影響,在此基礎(chǔ)上就有:地球表面處物體所受到的地球引力近似等于其重力,即GmM mg R2說(shuō)明:由于地球自轉(zhuǎn)的影響,從赤道到兩極,重力的變化為千分之五;地面到地心的距離每增加一千米,重力削減不到萬(wàn)分之三,所以,在
36、近似的運(yùn)算中,認(rèn)為重力和萬(wàn)有引力相等;萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用:基本方法:衛(wèi)星或天體的運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng),方法:軌道上正常轉(zhuǎn):GMmmv2m2rm422rr2rTF 萬(wàn)=F 心類(lèi)似原子模型 地面鄰近: GMm= mg GM=gR2 黃金代換式 R2(1)天體表面重力加速度問(wèn)題通常的運(yùn)算中因重力和萬(wàn)有引力相差不大,而認(rèn)為兩者相等,即m2g Gm 1m 2,R2g=GM/R2 常用來(lái)運(yùn)算星球表面重力加速度的大小,在地球的同一緯度處,g 隨物體離地面高,由此推得兩個(gè)不度的增大而減小,即gh=GM/ (R+h)2,比較得 gh=(Rrh)2g 設(shè)天體表面重力加速度為g,天體半徑為R,由 mg=GMm得 g
37、=GM2 R2 R同天體表面重力加速度的關(guān)系為g 12 R 2M1g 22 R 1M2(2)運(yùn)算中心天體的質(zhì)量某星體 m 環(huán)繞中心天體m中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén),圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r,就:16 / 52第 16 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 Gm 中mm22r得:m中42r3物理由r2GT2T例如:利用月球可以運(yùn)算地球的質(zhì)量,利用地球可以運(yùn)算太陽(yáng)的質(zhì)量;名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 可以留意到:環(huán)繞星體本身的質(zhì)量在此是無(wú)法運(yùn)算的;(3)運(yùn)算中心天體的密度 = M =V4MR3=32r2GTR33由上式可知
38、,只要用試驗(yàn)方法測(cè)出衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑r 及運(yùn)行周期T,就可以算出天體的質(zhì)量M 如知道行星的半徑就可得行星的密度(4)發(fā)覺(jué)未知天體 用萬(wàn)有引力去分析已經(jīng)發(fā)覺(jué)的星體的運(yùn)動(dòng),可以知道在此星體鄰近是否有其他星體,例如:歷史上海王星是通過(guò)對(duì)天王星的運(yùn)動(dòng)軌跡分析發(fā)覺(jué)的;冥王星是通過(guò)對(duì)海王星的運(yùn)動(dòng)軌跡分析發(fā)覺(jué)的人造地球衛(wèi)星;這里特指繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星,實(shí)際上大多數(shù)衛(wèi)星軌道是橢圓,而中學(xué)階段對(duì)做橢圓運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星一般不作定量分析;1、衛(wèi)星的軌道平面: 由于地球衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由萬(wàn)有引力供應(yīng)的,所以衛(wèi)星的軌道平面肯定過(guò)地球球心,球球心肯定在衛(wèi)星的軌道平面內(nèi);2、原理:由于衛(wèi)星繞地球做勻速圓周
39、運(yùn)動(dòng),力,于是有所以地球?qū)πl(wèi)星的引力充當(dāng)衛(wèi)星所需的向心GmMmamr2m2rm22rr2T實(shí)際是牛頓其次定律的詳細(xì)表達(dá)3、表征衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)的物理量:線速度、角速度、周期等:(1)向心加速度 a 向 與 r 的平方成反比;a 向 = GM 當(dāng) r 取其最小值時(shí),2 a 向 取得最大值;ra向max= GM =g=9.8m/s 2 2R(2)線速度 v 與 r 的平方根成反比v=GM 當(dāng) h,vr17 / 52第 17 頁(yè),共 52 頁(yè)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 必修 1 物理當(dāng) r 取其最小值地球半徑R
40、時(shí), v 取得最大值;vmax=GM=Rg =7.9km/s R(3)角速度與 r 的三分之三次方成百比=GM 當(dāng) h , 3 r當(dāng) r 取其最小值地球半徑R 時(shí),取得最大值;max=GM=g1.23 10 3rad/s R3R(4)周期 T 與 r 的二分之三次方成正比;T=2r3當(dāng) h,TGM當(dāng) r 取其最小值地球半徑R 時(shí), T 取得最小值;T min=23 R=2R 84 minGMg衛(wèi)星的能量: 類(lèi)似原子模型 r 增v 減小 EK減小 Ep增加 ,所以 E 總增加 ;需克服引力做功越多,地面上需要的發(fā)射速度越大應(yīng)當(dāng)熟記常識(shí):地球公轉(zhuǎn)周期 1 年, 自轉(zhuǎn)周期 1 天 =24 小時(shí) =8
41、6400s, 地球表面半徑重力加速度 g=9.8 m/s 2 月球公轉(zhuǎn)周期 30 天6.4103km 表面4宇宙速度及其意義1三個(gè)宇宙速度的值分別為第一宇宙速度(又叫最小發(fā)射速度、最大環(huán)繞速度、近地環(huán)繞速度):1v物體環(huán)繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的最小 發(fā)射 速度,又稱(chēng)環(huán)繞速度,其值為:.7 9 km/s第一宇宙速度的運(yùn)算方法一:地球?qū)πl(wèi)星的萬(wàn)有引力就是衛(wèi)星做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力GrmM2=mrv2h,v=GM;當(dāng) h,v,所以在地球表面鄰近衛(wèi)星的速度是它運(yùn)行rhh的最大速度;其大小為r h(地面鄰近)時(shí),V 1GM=79103m/s r方法二:在地面鄰近物體的重力近似地等于地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力,
42、重力就是衛(wèi)星做圓18 / 52第 18 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理周運(yùn)動(dòng)的向心力名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 mgmr2 1vh當(dāng) r h 時(shí) ghg所以 v1gr =79103m/s 其次宇宙速度(脫離速度):假如衛(wèi)生的速大于7 9. km/s而小于11 .2 km/s,衛(wèi)星將做橢圓運(yùn)動(dòng);當(dāng)衛(wèi)星的速度等于或大于11 2.km/s的時(shí)候,物體就可以擺脫地球引力的束縛,成為繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的人造行星,或飛到其它行星上去,把v211 2.km/s叫做其次宇宙速度,其次宇宙速度是擺脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度
43、;第三宇宙速度:物體擺脫太陽(yáng)系而飛向太陽(yáng)系以外的宇宙空間所需要的最小發(fā)射 速度,又稱(chēng)逃逸速度,其值為:v316.7km/s2當(dāng)發(fā)射速度v 與宇宙速度分別有如下關(guān)系時(shí),被發(fā)射物體的運(yùn)動(dòng)情形將有所不同當(dāng) vv1 時(shí),被發(fā)射物體最終仍將落回地面;當(dāng) v1vv2 時(shí),被發(fā)射物體將環(huán)繞地球運(yùn)動(dòng),成為地球衛(wèi)星;當(dāng) v2vv3 時(shí),被發(fā)射物體將脫離地球束縛,成為環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的“ 人造行星 ” ;當(dāng) vv3 時(shí),被發(fā)射物體將從太陽(yáng)系中逃逸;5同步衛(wèi)星(全部的通迅衛(wèi)星都為同步衛(wèi)星)同步衛(wèi)星; “同步 ”的含義就是和地球保持相對(duì)靜止(又叫靜止軌道衛(wèi)星),所以其周期等于地球自轉(zhuǎn)周期,既T=24h,特點(diǎn)(1)地球同步
44、衛(wèi)星的軌道平面,非同步人造地球衛(wèi)星其軌道平面可與地軸有任意夾角,而同步衛(wèi)星肯定位于赤道的正上方,不行能在與赤道平行的其他平面上;這是由于:不是赤道上方的某一軌道上跟著地球的自轉(zhuǎn)同步地作勻速圓運(yùn)動(dòng),衛(wèi)星的向心力為地球?qū)λΦ囊粋€(gè)分力F1,而另一個(gè)分力F2 的作用將使其運(yùn)行軌道靠赤道,故此,只有在赤道上空,同步衛(wèi)星才可能在穩(wěn)固的軌道上運(yùn)行;(2)地球同步衛(wèi)星的周期:地球同步衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同;(3)同步衛(wèi)星必位于赤道上方h 處,且 h 是肯定的GMmm2rr219 / 52第 19 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 r3GM故hrR35800 km物理得2(4)地球同步衛(wèi)星的線速度:環(huán)繞速
45、度名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 由GMmmr2得vGM3 . 08 km/sr2r(5)運(yùn)行方向肯定自西向東運(yùn)行人造天體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量關(guān)系當(dāng)人造天體具有較大的動(dòng)能時(shí),它將上升到較高的軌道運(yùn)動(dòng),而在較高軌道上運(yùn)動(dòng)的人 造天體卻具有較小的動(dòng)能;反之,假如人造天體在運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能減小,它的軌道半徑將減小,在這一過(guò)程中,因引力對(duì)其做正功,故導(dǎo)致其動(dòng)能將增大;同樣質(zhì)量的衛(wèi)星在不同高度軌道上的機(jī)械能不同;其中衛(wèi)星的動(dòng)能為EKGMm,由于2r重力加速度g 隨高度增大而減小,所以重力勢(shì)能不能再用Ek=mgh 運(yùn)算,而
46、要用到公式EPGMm(以無(wú)窮遠(yuǎn)處引力勢(shì)能為零,M 為地球質(zhì)量, m 為衛(wèi)星質(zhì)量, r 為衛(wèi)星軌道半r徑;由于從無(wú)窮遠(yuǎn)向地球移動(dòng)過(guò)程中萬(wàn)有引力做正功,所以系統(tǒng)勢(shì)能減小,為負(fù);)因此機(jī)械能為EGMm;同樣質(zhì)量的衛(wèi)星,軌道半徑越大,即離地面越高,衛(wèi)星具有的機(jī)械能2r越大,發(fā)射越困難;第六章:機(jī)械能第一模塊:功和功率夯實(shí)基礎(chǔ)學(xué)問(wèn)(一)功:1、概念:一個(gè)物體受到力 的作用,并且在這個(gè)力 的方向上發(fā)生了一段位移,就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功;2、做功的兩個(gè)必要因素:力和物體在力的方向上的位移3、公式: WFScos ( 為 F 與 s 的夾角)功是力的空間積存效應(yīng);4、單位:焦耳(J)5、意義:功是能轉(zhuǎn)化的量度
47、,反映力對(duì)空間的積存成效;6、說(shuō)明1公式只適用于恒力做功位移是指力的作用點(diǎn)通過(guò)位移2要分清 “誰(shuí)做功,對(duì)誰(shuí)做功” ;即:哪個(gè)力對(duì)哪個(gè)物體做功;3力和位移都是矢量:可以分解力也可以分解位移;如:位移:沿力方向分解,與力垂直方向分解;4功是標(biāo)量,沒(méi)有方向,但功有正、負(fù)值;其正負(fù)表示力在做功過(guò)程中所起的作用;正功表示動(dòng)力做功 此力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)有推動(dòng)作用 ,負(fù)功表示阻力做功5功大小只與 F、s、 這三個(gè)量有關(guān)與物體是否仍受其他力、物體運(yùn)動(dòng)的速度、加速20 / 52第 20 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理度等其他因素?zé)o關(guān)(二)功的四個(gè)基本問(wèn)題;涉及到功的概念的基本問(wèn)題,往往會(huì)從如下四個(gè)方面提出;名 師
48、歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 1、做功與否的判定問(wèn)題:物體受到力的作用,并在力的方向上通過(guò)一段位移,我們就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功;由此看來(lái),做功與否的判定,關(guān)鍵看功的兩個(gè)必要因素,第一是力;其次是力的方向上的位移;而所謂的 “力的方向上的位移”可作如下懂得:當(dāng)位移平行于力,就位移就是力的方向上的位的位移;當(dāng)位移垂直于力,就位移就不是力的方向上的位移;當(dāng)位移與力既不垂直又不平行于力,就可對(duì)位移進(jìn)行正交分解,其平行于力的方向上的分位移仍被稱(chēng)為力的方向上的位移;2、會(huì)判定正功、負(fù)功或不做功;判定方法有:(1)用力和位
49、移的夾角 判定 ; 當(dāng)02時(shí) F 做正功,當(dāng)2時(shí) F 不做功,當(dāng)2時(shí) F 做負(fù)功;(2)用力和速度的夾角 判肯定 ; (3)用動(dòng)能變化判定;3、做功多少的運(yùn)算問(wèn)題:(1)依據(jù)定義求功;即:W=Fscos ;公式中F 是做功的力; S 是 F 所作用的物體發(fā)生的位移;而 就是 F 與 S 間的夾角;這種方法也可以說(shuō)成是:功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積;詳細(xì)求功時(shí)可以有兩種處理方法W 等于力 F 乘以物體在力F 方向上的分位移scos,即將物體的位移分解為沿F 方向上和垂直 F 方向上的兩個(gè)分位移W 等于力 F 在位移 s 方向上的分力Fcos 乘以物體的位移s,即將力F 分解為沿 s 方
50、向和垂直 s 方向的兩個(gè)分力 在高中階段,這種方法只適用于 恒力 做功;至于變力做功的運(yùn)算,通??梢岳霉δ荜P(guān) 系通過(guò)能量變化的運(yùn)算來(lái)明白變力的功;(2)W=Pt (3)用動(dòng)能定理W= Ek或功能關(guān)系求功;當(dāng)F 為變力時(shí),高中階段往往考慮用這種方法求功;這種方法的依據(jù)是:做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,功是能的轉(zhuǎn)化的量度;假如知道 某一過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值,那么也就知道了該過(guò)程中對(duì)應(yīng)的功的數(shù)值(4)能量的轉(zhuǎn)化情形求, (功是能量轉(zhuǎn)達(dá)化的量度)(5)F-s 圖象,圖象與位移軸所圍均“ 面積 ” 為功的數(shù)值(6)多個(gè)力的總功求解用平行四邊形定就求出合外力,再依據(jù)wFscos運(yùn)算功留意 應(yīng)是合外力與位
51、移s 間的夾角21 / 52第 21 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理分別求各個(gè)外力的功:W 1F1 scos 1, W 2=F2scos 2 再求各個(gè)外力功的代數(shù)和4、做功意義的懂得問(wèn)題:做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化,做多少功,相應(yīng)就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化;(三)明白常見(jiàn)力做功的特點(diǎn):名 (1)一類(lèi)是與勢(shì)能相關(guān)的力,如重力、 彈簧的彈力、 電場(chǎng)力等, 它們的功與路程無(wú)關(guān)系,師 只與位移有關(guān);歸 納 重力做功和路徑無(wú)關(guān),只與物體始末位置的高度差h 有關(guān): W=mgh,當(dāng)末位置低于初位總 結(jié) 置時(shí), W0,即重力做正功;反之就重力做負(fù)功;| | (2)摩擦力做功大 肚 靜摩擦力做功的特點(diǎn)有 容 靜
52、摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,仍可以不做功;, 容 學(xué) 在靜摩擦力做功的過(guò)程中,只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移 (靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用)習(xí) 而沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能困 難 滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)之 事 滑動(dòng)摩擦力可以對(duì)物體做正功,也可以對(duì)物體做負(fù)功,當(dāng)然也可以不做功;, 學(xué) 業(yè) 做功與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān);滑動(dòng)摩擦力做功要看物體運(yùn)動(dòng)的路程,這是摩擦力做功有 的特點(diǎn),必需牢記;成 , 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過(guò)程中,如下列圖,上面不光滑的長(zhǎng)木板,放在光滑的水平地更 上 面上,一小木塊以速度V 0 從木板的左端滑上木板,當(dāng)木塊和木板相對(duì)靜止時(shí),木板相對(duì)地一 層 面滑動(dòng)了 S,小木塊相對(duì)木板滑動(dòng)了d,
53、就由動(dòng)能定理知:樓 滑動(dòng)摩擦力對(duì)木塊所做功為:E k木塊fsd滑動(dòng)摩擦力對(duì)木板所做功為:E k木板kfsEk 木塊fd得:E木板式說(shuō)明木塊和木板組成的系統(tǒng)的機(jī)械能的削減量等于滑動(dòng)摩擦力與木塊相對(duì)木板的位移 的乘積;這部分削減的能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;(3)一對(duì)作用力和反作用力做功的特點(diǎn):作用力與反作用力同時(shí)存在,作用力做功時(shí),反作用力可能做功,也可能不做功,可 能做正功, 也可能做負(fù)功,不要以為作用力與反作用力大小相等、方向相反,就肯定有作用 力、反作用力的功數(shù)值相等;22 / 52第 22 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理一對(duì)互為作用反作用的摩擦力做的總功可能為零 但不行能為正(3)斜面上支持力做功問(wèn)
54、題:(靜摩擦力) 、可能為負(fù)(滑動(dòng)摩擦力) ,斜面固定不動(dòng),物體沿斜面下滑時(shí)斜面對(duì)物體的支持力不做功名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 斜面置于光滑的水平面上,一個(gè)物體沿斜面下滑,物體受到的支持力對(duì)物體做負(fù)功,如下列圖, 物體下滑到斜面底端,斜面由于不受地面摩擦,后退一段距離,需要留意的是位移 S 是物體相對(duì)于地面的位移,不要認(rèn)為是斜面,否就會(huì)得出物體受到的支持力做功為0的錯(cuò)誤結(jié)論;F P S Q F功率 1、功率的定義:功跟完成這些功所用時(shí)間的比值叫做功率,它表示物體做功的快慢2、功率的定義式:PW,所求
55、出的功率是時(shí)間t 內(nèi)的平均功率;t3、功率的運(yùn)算式:P=Fvcos ,其中 是力與速度間的夾角;該公式有兩種用法:求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率;這時(shí)F 是該時(shí)刻的作用力大小,v 取瞬時(shí)值,對(duì)應(yīng)的P 為 F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率;當(dāng) v 為某段位移(時(shí)間)內(nèi)的平均速度時(shí),就要求這段位移(時(shí)間)內(nèi)F 必需為恒力,對(duì)應(yīng)的 P 為 F 在該段時(shí)間內(nèi)的平均功率;重力的功率可表示為 速度之積PG=mgV y,即重力的瞬時(shí)功率等于重力和物體在該時(shí)刻的豎直分4、單位:瓦( w),千瓦( kw );5、標(biāo)量 6、功率的物理意義:功率是描述做功快慢的物理量;7、通常講的汽車(chē)的功率是指汽車(chē)的牽引力的功率PF 牽v二、汽車(chē)的兩種
56、起動(dòng)問(wèn)題汽車(chē)的兩種加速問(wèn)題;當(dāng)汽車(chē)從靜止開(kāi)頭沿水平面加速運(yùn)動(dòng)時(shí),有兩種不同的加速過(guò)程,但分析時(shí)采納的基本公式都是 P F 牽和 F-f =ma 恒定功率的加速;由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知,由于 P 恒定,隨著 v 的增大, F 必將減小, a 也必將減小,汽車(chē)做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng),直到F=f ,a=0,這時(shí) v 達(dá)到最大值v m P m P m;可見(jiàn)恒定功率的加速肯定不是勻加速;這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用F fW=Pt 運(yùn)算,不能用 W=Fs 運(yùn)算(由于 F 為變力);恒定牽引力的加速;由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知,由于 F 恒定,所以 a 恒定,汽車(chē)做勻23
57、/ 52第 23 頁(yè),共 52 頁(yè)名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 必修 1 物理加速運(yùn)動(dòng),而隨著v 的增大, P 也將不斷增大,直到P 達(dá)到額定功率Pm,功率不能再增大了;這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)終止,其最大速度為vmP mP mvm,此后汽車(chē)要想連續(xù)加速就只Ff能做恒定功率的變加速運(yùn)動(dòng)了;可見(jiàn)恒定牽引力的加速時(shí)功率肯定不恒定;這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=F s 運(yùn)算,不能用W=P t 運(yùn)算(由于P 為變功率);要留意兩種加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度的區(qū)分;功和能 學(xué)問(wèn)要點(diǎn);3)重力勢(shì)能重力勢(shì)能表達(dá)式:EPmgh
58、重力做功:WGEP1E P2EP( 重力做功與路徑無(wú)關(guān), 只與物體的初末位置有關(guān))4)彈性勢(shì)能彈性勢(shì)能表達(dá)式:EPk2l/2(l 為彈簧的型變量)1、動(dòng)能:在機(jī)械能范籌內(nèi), 我們給能量下了個(gè)通俗的定義,什么是能? 能是物體具有做功的本事;據(jù)此可推出:物體能做功,我們就說(shuō)物體具有能,運(yùn)動(dòng)著的物體就具有做功的本事,流淌的河水推動(dòng)船只順流而下,對(duì)船做功, 飛行的子彈打穿耙心,克服耙紙的阻力做功等等;因而運(yùn)動(dòng)的物體能做功,運(yùn)動(dòng)物體具有能;定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能;大?。慷龋?: Ek1mv22動(dòng)能是標(biāo)量,單位是焦耳;一個(gè)物體的動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的函數(shù);2、動(dòng)能定理:內(nèi)容:外力對(duì)物體做功
59、的代數(shù)和等于物體動(dòng)能的增量數(shù)學(xué)表達(dá)式:WEk1mv221mv 12 (W總1mv212 mv 1)22222W ,物體受到的全部力做功的代數(shù)和;EkEk 2Ek 1,末態(tài)的動(dòng)能減去初態(tài)的動(dòng)能,稱(chēng)為動(dòng)能的增量;W0,Ek0,動(dòng)能增加W0,Ek0,動(dòng)能削減W0,E k0,動(dòng)能不變(速率不變)3、應(yīng)用動(dòng)能定理處理力學(xué)問(wèn)題的一般程序(思路)明確討論對(duì)象和初、末狀態(tài),明確初、末兩狀態(tài)的動(dòng)能;對(duì)討論對(duì)象進(jìn)行受力分析、明確各力對(duì)物體做功的情形;24 / 52第 24 頁(yè),共 52 頁(yè)必修 1 物理依據(jù)動(dòng)能定理,列出全部力做功的代數(shù)和等于動(dòng)能增量的方程;依據(jù)題目需要,解方程,統(tǒng)一單位,代入數(shù)值(題目供應(yīng)的已知
60、條件),求出答案;a動(dòng)能定理由二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)得出;用二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決的力 學(xué)問(wèn)題,一般用動(dòng)能定理也能解,且解得簡(jiǎn)便;在應(yīng)用動(dòng)能定懂得題時(shí),只考慮起、止兩狀名 師 歸 納 總 結(jié) | | 大 肚 有 容 , 容 學(xué) 習(xí) 困 難 之 事 , 學(xué) 業(yè) 有 成 , 更 上 一 層 樓 態(tài)的動(dòng)能和過(guò)程中各力做功情形,而不涉及過(guò)程經(jīng)受的時(shí)間和經(jīng)受此時(shí)過(guò)程中的每個(gè)細(xì)節(jié);b動(dòng)能定理反應(yīng)了做功是能量轉(zhuǎn)變的途徑,同時(shí)是能量變化的量度的物理本質(zhì);c現(xiàn)在, 我們摸索功的大小時(shí)就有了WFScos、WPt和依據(jù)動(dòng)能定理求功的思路(某些情形下,利用動(dòng)能定理仍可以求變力做 六、機(jī)械能守恒定律( 1)機(jī)械能守恒
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