高一物理知識手冊（下）

知識體系：章節(jié)概述：該模塊主要包括三部分內容：曲線運動及運動的合成與分解、平拋運動和圓周運動。在曲線運動及運動的合成與分解部分，首先引入了曲線運動的定義，并通過與力的合成與分解進行類比，引入了運動的合成與分解的定義，其次，針對曲線運動的條件及軌跡與受力情況進行了詳細的分析和介紹，最后就曲線運動和運動的合成與分解的應用條件和方法進行講解，并引入典型模型：小船渡河模型進行了分類講解。在平拋運動部分，首先介紹了平拋運動的定義和性質特點，其次介紹了斜拋運動的定義及性質特點，并通過圖表結合的方式充分展示其特點，最后就平拋運動的兩種典型模型：斜面上的平拋運動進行分析，加強對平拋運動的理解。在圓周運動部分，首先引入了勻速圓周運動的定義，并介紹了勻速圓周運動的特點及產生條件，其次就描述圓周運動的幾個物理量進行了分析講解，包括：線速度、角速度、周期及向心力加速度，并推導出了這幾個物理量之間的關系以及對應的單位。再者介紹了產生勻速圓周運動的向心力，包括大小方向以及計算方法等，最后就圓周運動的一種特殊情況：“離心現象”進行介紹和分析。知識清單：(2)運動的性質：做曲線運動的物體，速度的方向時刻在改變，所以曲線運動一定是變速運動。2.運動的合成與分解(2)分解原則：根據運動的實際效果分解，也可采用正交分解。位移、速度、加速度都是矢量，故它們的合成與分解都遵循平行四邊形定則。3.物體做曲線運動的條件及軌跡分析合外力與初速度不共線。(2)合力方向與軌跡的關系②曲線運動軌跡始終夾在合力方向與速度方向之間，而且向合力的方向彎曲，或者說合力的方向總是指向軌跡的“凹”側。(3)合力方向與速率變化的關系①當合力方向與速度方向的夾角為銳角時，物體的速率增大。②當合力方向與速度方向的夾角為鈍角時，物體的速率減小。時，物體的速率不變。4.運動的合成與分解及應用(1)合運動和分運動的關系等時性各分運動經歷的時間與合運動經歷的時間相等獨立性他分運動的影響等效性各分運動的規(guī)律疊加起來與合運動的規(guī)律有完全相同的效果(2)運動的合成與分解的運算法則運動的合成與分解是指描述運動的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解，于它們均是矢量，故合成與分解都遵守平行四邊形定則。5.小船渡河模型(1)船的實際運動：是水流的運動和船相對靜水的運動的合運動。(2)三種速度：船在靜水中的速度、水的流速、船的實際速度v。說明渡河時間最短當船頭垂直河岸時，渡河時間最短，最短時間渡河位移最短速度方向垂直，渡河位移最短，最短渡河位移1.平拋運動(1)定義：以一定的初速度沿水平方向拋出的物體只在重力作用下的運動。(2)性質：平拋運動是加速度為g的勻加速曲線運動，其運動軌跡是拋物線。(3)平拋運動的條件：②只受重力作用。(4)研究方法：平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動。(5)基本規(guī)律水平方向豎直方向，，合速度向與水平方向夾角的正切合位移向與水平方向夾角的正切軌跡方程2.斜拋運動(說明：斜拋運動只作定性要求)用下(2)性質：加速度為重力加速度g的勻變速曲線運動，軌跡是拋物線。(3)研究方法：斜拋運動可以看做水平方向的勻速直線運動和豎直方向的勻變速直線運動的合運動。3.平拋運動規(guī)律的應用h與其他因素無關。(3)落地速度：，以θ表示落地速度與x軸正方向間的夾角，有，所以落地速度只與初速度v0和下落高度h有關。(4)兩個重要推論①做平拋運動的物體在任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平位推導：tanθ＝xAtanθ＝＝―→xB＝2xA②做平拋(或類平拋)運動的物體在任一時刻，設其速度方向與水平方向的夾角為tan推導：―→tanθ＝2tan―→tanθ＝2tanαtanα＝4.斜面上平拋運動的兩個典型模型運動情景求平拋物理量分解速度建速度三角進一步確定位移???分解位移，?建位移三角進一步確定速度1.勻速圓周運動、角速度、線速度、向心加速度(1)勻速圓周運動①定義：做圓周運動的物體，若在相等的時間內通過的圓弧長相等，就是勻速圓周運動。③條件：合外力大小不變、方向始終與速度方向垂直且指向圓心。(2)描述勻速圓周運動的物理量線速度描述做圓周運動的物體運動快慢的物理量(v)(2)單位：角速度描述物體繞圓心轉動快慢的物理量(ω)周期物體沿圓周運動一圈的時間(T)(2)(1)描述速度方向變化快慢的物理量(an)加速度(2)方向指向圓心2.勻速圓周運動的向心力大小。(2)大小：。。心力可以由一個力提供，也可以由幾個力的合力提供，還可以由一個力的分力提供。(1)定義：做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動。(3)受力特點第二模塊·萬有引力與航天知識體系：章節(jié)概述：該模塊知識主要介紹了萬有引力以及萬有引力的應用。在萬有引力部分，首先介紹了開普勒三大定律，介紹了他們的內容及對應的公式。其次，引入了萬有引力，包括定義、表達式以及萬有引力的適用條件，并對三大宇宙速度進行了分析及推導，并結合具體數據算出三大宇宙速度的具體大小。最后介紹了經典時空觀以及相對論時空觀。在萬有引力的應用部分，主要是對萬有引力的幾種典型應用進行分析，通過結合具體模型進一步加深對萬有引力部分知識的掌握和理解。首先進行探究的是星體表面的加速度問題，以地球為例進行探究得到了計算星體表面的重力加速度的計算方法。其次，介紹了天體質量和密度的估算方法以及注意事項，并總結出了不同條件下的計算天體質量和密度的公式，以表格的形式呈現，便于對比記憶。最后介紹了衛(wèi)星的運行規(guī)律以及多星模型。知識清單：萬有引力與航天1.開普勒定律(1)開普勒第一定律：所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個焦點上。：對任意一個行星來說，它與太陽的連線在相等的時間內掃過的面積相等。(3)開普勒第三定律：所有行星軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比都相等。其中k只與中心天體的質量有關。公式：2.萬有引力定律及其應用力的大小與物體的質量和的乘積成正比，與它們之間距離r的平方成反比。(2)表達式：G為引力常量：。(3)適用條件①公式適用于質點間的相互作用。當兩個物體間的距離遠遠大于物體本身的大小②質量分布均勻的球體可視為質點，r是兩球心間的距離。3.環(huán)繞速度(1)第一宇宙速度是指衛(wèi)星從地面上發(fā)射的發(fā)射速度。(2)第一宇宙速度是人造地球衛(wèi)星在地面附近繞地球做勻速圓周運動時具有的速(3)第一宇宙速度是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，同時數值上也是人造地球衛(wèi)星的最小發(fā)射速度。(4)第一宇宙速度的計算方法。①由得②由得4.第二宇宙速度和第三宇宙速度(1)第二宇宙速度：，使物體掙脫地球引力束縛，永遠離開地球的最小發(fā)射速度。(2)第三宇宙速度：，使物體掙脫太陽引力束縛，飛到太陽系外的最小發(fā)射速度。5.經典時空觀和相對論時空觀觀①在經典力學中，物體的質量是不隨運動狀態(tài)而改變的。②在經典力學中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結果在不同的參考系中是相同的。(2)相對論時空觀①在狹義相對論中，物體的質量是隨物體運動速度的增大而增大的，用公式表示②在狹義相對論中，同一物理過程發(fā)生的位移和對應時間的測量結果在不同的參考系中是不同的。 (3)狹義相對論的兩條基本假設②光速不變原理：不管在哪個慣性系中，測得的真空中的光速都是不變的。知識拓展：三大宇宙速度是從研究兩個質點在萬有引力作用下的運動規(guī)律出發(fā)，人們通常把航天器達到環(huán)繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小發(fā)射速度，分別稱為第一宇宙速度(牛頓稱之為環(huán)繞速度)、第二宇宙速度(脫離速度)和第三宇宙速度(太陽的逃逸速度)。第一宇宙速度：航天器沿地球表面作圓周運動時必須具備的發(fā)射速度，第一宇宙速度，也叫環(huán)繞速度，以下記為。按照力學理論可以計算出公里/秒。但在精確計算中，航天器在距離地面表面數百公里以上的高空運行，地球對航天器引力比在地面時要略小，故其速度也略小于。第二宇宙速度：當航天器超過第一宇宙速度達到(即約)時，它就會脫離地球的引力場而成為圍繞太陽運行的人造行星，這個速度就叫做第二宇宙速度，亦稱脫離速度。所謂擺脫地球束縛，就是幾乎不受地球引力影響，這與處于離地球無窮遠點的位置得情況等價。這里要注意，由于月球還未超出地球引力的范圍，故從地面發(fā)射探月航天器，不需要達到第二宇宙速度v2，實際上其初始速度不小于即可。第三宇宙速度：從地球表面發(fā)射航天器，飛出太陽系，到浩瀚的銀河系中漫游所需要的最小發(fā)射速度，就叫做第三宇宙速度。按照力學理論可以計算出第三宇宙速度公里/秒。需要注意的是，這是選擇航天器入軌速度與地球公轉速度方向一致時計算出的值；如果方向不一致，所需速度就要大于公里/秒了?？梢哉f，航天器的速度是掙脫地球乃至太陽引力的唯一要素，只有火箭才能突破該宇宙速度。1.地球表面上的重力加速度問題(1)在地球表面附近的重力加速度(不考慮地球自轉)：(2)在地球上空距離地心處的重力加速度為g′所以2.天體質量和密度的估算(1)估算天體質量和密度時應注意的問題①利用萬有引力提供天體做圓周運動的向心力估算天體質量時，估算的只是中心R徑r，只有在天體表面附近的衛(wèi)星才有r≈R；計算天體密度時，中的R只能是中心天體的半徑。③天體質量估算中常有隱含條件，如地球的自轉周期為24h，公轉周期為365天等。注意黃金代換式的應用。 (2)中心天體質量和密度常用的估算方法使用方法利用公式表達式備注質量的計算利用運行天體只能得到體量r、v利用天體表面重力加速—度密度的計算利用運行天體r、T、R利用近地衛(wèi)星只需測出其運行周期利用天體表面重力加速度g、R—3.衛(wèi)星的運行規(guī)律道②極地軌道：衛(wèi)星的軌道過南北兩極，即在垂直于赤道的平面內，如極地氣象衛(wèi)③其他軌道：除以上兩種軌道外的衛(wèi)星軌道，且軌道平面一定通過地球的球心。(2)衛(wèi)星的線速度、角速度、周期與軌道半徑的關系(r＝R地＋h)線速度越高越慢角速度周期G＝mr加速度(3)同步衛(wèi)星的六個“一定”兩顆可視星構成的雙星系統(tǒng)三星系統(tǒng)(正三角形排列)三星系統(tǒng)(直線等間距排列)示意圖向心力來源彼此給對方的萬有引力另外兩星球對其萬有引力的合力另外兩星球對其萬有引力的合力第三模塊·機械能知識體系：章節(jié)概述：該模塊主要介紹了與機械能相關的知識點，主要包括：功和功率、動能定理、機械能守恒定律以及能量守恒定理。在功和功率部分，主要介紹了功和功率的定義及計算方法，以及正功和負功的判斷及計算，最后就機車啟動的兩種模型進行分析，以達到充分加深對功率部在動能定理部分，首先介紹了動能定理的理解及應用，并著重介紹了動能定理在多過程運動中的應用，最后，針對與圖像相關的動能定理的應用進行了匯總介紹。在機械能守恒部分，首先介紹的是重力勢能和重力做功的定義，并引入了機械能守恒的定義以及判斷條件，其次分析了單個物體機械能守恒的判斷，最后，將機械能守恒定理和動能定理進行了對比說明。在能量守恒部分，首先對功能關系以及能量守恒定律的定義進行了介紹，加深了對功能關系的理解，接著對摩擦力做功的兩種特點進行了對比分析，最后對能量守恒定律的基本解題思路進行說明。知識清單：機械能.功(1)做功的兩個要素①作用在物體上的力；②物體在力的方向上發(fā)生的位移。①是力與位移方向之間的夾角，l為物體對地的位移。②該公式只適用于恒力做功。(3)功的正負角功的正負力對物體做正功力對物體不做功力對物體做負功或說成物體克服這個力做了功2.正、負功的判斷及計算(1)判斷力是否做功及做正、負功的方法判斷根據適用情況根據力和位移的方向的夾角判斷常用于恒力做功的判斷根據力和瞬時速度方向的夾角判斷常用于質點做曲線運動根據功能關系或能量守恒定律判斷常用于變力做功的判斷(2)計算功的方法①恒力做的功直接用計算。②合外力做的功F數和的方法求合外力做的功。③變力做的功a.應用動能定理求解。b.用求解，其中變力的功率不變。c.常用方法還有轉換法、微元法、圖象法、平均力法等，求解時根據條件靈活選3.功率(2)物理意義：描述力對物體做功的快慢。(3)公式①，為時間內的平均功率。②(為與的夾角)(4)額定功率：機械正常工作時輸出的最大功率。4.功率的理解及計算(1)平均功率的計算方法①利用。②利用，其中為物體運動的平均速度。(2)瞬時功率的計算方法①利用公式，其中為時刻的瞬時速度。,其中,其中為物體的速度在力方向上的分速度。，其中為物體受到的外力F在速度v方向上的分力。③5.機車的兩種啟動模型的分析啟動方式恒定功率啟動恒定加速度啟動P－t圖和v－t圖OA段過程分析P額不變：?a＝F－F阻↓mF不變F不變運動性質加速度減小的加速直線運動AB段過程分析運動性質以勻速直線運動加速度減小的加速運動，在B點達到最大速度，BC段無勻速直線運動變化。(2)表達式：或。(3)物理意義：合外力的功是物體動能變化的量度。3.動能定理的理解及應用(1)動能定理公式中體現的“三個關系”①數量關系：即合力所做的功與物體動能的變化具有等量代換關系?？梢酝ㄟ^計②單位關系：等式兩側物理量的國際單位都是焦耳。③因果關系：合力的功是引起物體動能變化的原因。圖線與坐標軸圍成的面積表示物體的位移。圖線與坐標軸圍成的面積表示物體速度的圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功。圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功圖線與坐標軸圍成的面積表示物體的位移。圖線與坐標軸圍成的面積表示物體速度的圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功。圖線與坐標軸圍成的面積表示力所做的功。動能定理敘述中所說的“外力”，既可以是重力、彈力、摩擦力，也可以是電場力、磁場力或其他力。4.動能定理在多過程中的應用一過程”“兩狀態(tài)”即明確研究對象的始、末狀態(tài)的速度或動能情況；“一過程”即明確研究過程，確定這一過程研究對象的受力情況和位置變化或位移信息。(2)應用動能定理解題的基本思路變化量。③圖：由公式可知，可知，1.重力做功與重力勢能(1)重力做功的特點①重力做功與路徑無關，只與始、末位置的高度差有關。②重力做功不引起物體機械能的變化。(2)重力做功與重力勢能變化的關系①定性關系：重力對物體做正功，重力勢能就減小；重力對物體做負功，重力勢能就增大。。③重力勢能的變化量是絕對的，與參考面的選取無關。(3)彈性勢能①概念：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。③彈力做功與彈性勢能變化的關系：類似于重力做功與重力勢能變化的關系，用公式表示：。2.機械能守恒定律及應用(1)機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，其中勢能包括彈性勢能和重力勢能。(2)機械能守恒定律①內容：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內，動能與勢能可以相互轉化，而總的機械能保持不變。②表達式：。(3)守恒條件：只有重力或彈簧的彈力做功。3.機械能守恒的判斷(1)機械能守恒的判定方法①做功判斷法：若物體系統(tǒng)內只有重力和彈簧彈力做功，其他力均不做功或其他②能量轉化判斷法：若只有系統(tǒng)內物體間動能和重力勢能及彈性勢能的相互轉化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉變成其他形式的能(如沒有4.單個物體的機械能守恒(1)機械能守恒定律的表達式(2)機械能守恒定律與動能定理的比較機械能守恒定律動能定理不同點適用條件只有重力或彈力做功允許重力和彈力做功，還允許其他力做功分析思路只需分析研究對象初、末狀態(tài)的動能和勢能不但要分析研究對象初、末狀態(tài)的動能，還要分析所有外力所做的功研究對象一般是物體組成的系統(tǒng)一般是一個物體(質點)書寫方式有多種書寫方式，一般常用等號兩邊都是動能與勢能的和等號左邊一定是合力的總功，右邊是動能的變化相同點(1)思想方法相同：機械能守恒定律和動能定理都是從做功和能量轉化的角度來研究物體在力的作用下狀態(tài)的變化。(2)表達這兩個規(guī)律的方程都是標量式1.功能關系轉化。(2)做功的過程一定伴隨著能量的轉化，而且能量的轉化必須通過做功來實現。2.能量守恒定律，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。3.對功能關系的理解與應用功是能量轉化的量度，力學中幾種常見的功能關系如下：4.摩擦力做功的特點及應用兩種摩擦力做功特點的比較靜摩擦力滑動摩擦力不同點能量的轉化面在靜摩擦力做功的過程物體轉移到另一個物體(靜摩擦力起著傳遞機(1)相互摩擦的物體通過摩擦力做功，將部分機械能從一個物體轉移到另一個物體(2)一部分機械能轉化為內械能轉化為其他形式的能械能的損失量一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數和總等于零一對相互作用的滑動摩擦力于摩擦力與兩個物體相對路損失的機械能轉化成內能相同點不做功方面兩種摩擦力對物體均可以做正功、負功，還可以不做功5.能量守恒定律的應用(1)對能量守恒定律的理解①轉化：某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。②轉移：某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量相等。(2)運用能量守恒定律解題的基本思路守恒定律知識體系：章節(jié)概述：該模塊主要是對與動量守恒定律相關的知識進行介紹。首先介紹了沖量的定義及表達式，接著介紹了動量的概念及表達式，然后引入了動量定理的概念，并詳細闡述了動能定理的表達式以及意義。接下來引入動量守恒的概念，動量守恒定律是針對一個系統(tǒng)而言，分析了其適用條件，以及具體的應用模型，包括彈性碰撞和非彈性碰撞，并詳細介紹了用以驗證動量守恒定律的實驗，并針對不同的實驗方案進行對比討論。知識清單：動量守恒定律(1)定義：運動物體的質量和速度的乘積叫做物體的動量，通常用來表示。。2.沖量(1)定義：力和力的作用時間的乘積叫做力的沖量。(2)表達式：。單位：。動量定理物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受合外力的沖量表達式或合外力的沖量是引起物體動量變化的原因標矢性矢量式(注意正方向的選取)4.動量守恒定律(1)內容：如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。(2)表達式：或?；?3)適用條件②近似守恒：系統(tǒng)受到的合力不為零，但當內力遠大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。.定義碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間很