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高考物理知识点总结
发布时间：2019-11-09 15:43:02 点击：
| 第一节 力，重力 一．力是物体对物体的作用 1.力不能脱离物体而存在。 (物质性) 2.要产生力至少要两个物体。 3.力是物体（施力物体）对物体（受力物体）的作用。 4.施力物体和受力物体并不是固定不变的。 二．力的三要素 1．内容：力的大小，方向和作用点。（问题：①作用点是否一定在物体上？不一定②作用在物体上不同的点效果是否一样?也不一定） 2．力的单位：国际单位 牛顿（N） 3．力的图示法和示意图：图示法要求三要素（大小，方向和作用点）都具备，另外还有标度。示意图只要求两个要素（方向和作用点，高中作图多是这种） 三．力的分类 1.按性质命名：如重力，弹力，摩擦力等。 2.按效果命名：如推力，拉力，向心力等。 记忆技巧：按性质命名的力由名称可知其产生原因，按效果命名的力由名称可知其作用结果。 四．重力 1． 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。（区别于地球的吸引力） 2．重力的方向：正确说法有 ①竖直向下 ②垂直于该处水平面向下 错误说法有①垂直向下 ②（总）指向地心（只是在赤道和两极处） 3．重力的大小： ① 计算公式：G = mg ② 重力的大小与位置有关： 在地球表面随纬度的升高重力的大小逐渐增大; 在地球上同一地方随高度的升高重力的大小逐渐减小。（根据万有引力来推导） 注意：重力的大小变化实质上是由g的大小变化引起的。（质量在任何地方都是不变的）所以g的大小变化规律和重力的大小变化规律一样。 4．重力的作用点（即为重心） ① 质量分布均匀，形状规则的物体，重心在其几何中心。 ② 重心可以不在物体上。例3：铁环，篮球等 ③ 悬挂法（只）可以测薄板形物体的重心。悬挂法是利用二力平衡的原理测物体的重心。但注意悬挂法并非任何时候都可适用，有条件成立，强调薄板，物体厚度可忽略，其他条件不需要。 第二节 弹力 一.弹力的产生过程（弹力的定义） 内容：发生弹性形变的物体（施力物体），由于要恢复原状，对跟它接触的物体（受力物体）会产生力的作用，这种力就称为弹力。 主谓宾：物体（施力物体）对物体（受力物体）的作用 二.弹力的产生条件：相互接触且挤压 三．弹力的方向 1.①轻绳类（质量不计，不可伸长）：只能承受拉力，不能承受压力。绷紧的绳内部张力处处相等，且与绳运动状态无关。张力在瞬间可以发生变化。 ②轻弹簧类（质量不计，有明显的形变量）：既能承受拉力，又能承受压力。弹簧内部各部分之间的作用力处处相等，且与弹簧运动状态无关。弹力在瞬间不变化。 规律：沿着绳或弹簧，指向它们恢复原状的方向。（绳子收缩时是两端向中间收缩。） 2.硬质的面（点）接触类（不可形变）：既能承受拉力，又能承受压力，还能承受扭曲等。弹力在瞬间可以发生变化. 规律：垂直接触面（或切面），指向受力物体。 注意：点面（或切面）接触类型时，要清楚谁提供点，谁提供面（或切面）。 四.弹力的大小： 胡克定律 F= kx 第三节摩擦力 一．摩擦力的分类 1．滑动摩擦力：（产生摩擦力时）施力物体和受力物体间发生相对滑动。 2．静摩擦力： （产生摩擦力时）施力物体和受力物体间相对静止。 3. 滚动摩擦比滑动摩擦小得多,高中阶段暂不研究. 总结: 提供动力来源的车轮受到的摩擦力的方向(在正常向前行驶时)均向前, 无动力来源的车轮受到的摩擦力的方向(在正常向前行驶时)均向后. 二．滑动摩擦力 1．定义：（产生摩擦力时）施力物体和受力物体间发生相对滑动。 2．产生条件：三个条件需同时具备，缺一不可 ①接触面是粗糙的 ②相互接触且挤压 ③两物体间发生相对滑动 对比弹力和摩擦力的产生条件可得出： 某接触面要产生摩擦力必先产生弹力。（产生弹力是产生摩擦力的必要不充分条件） ①某接触面若有摩擦力则也一定有弹力 ②某接触面若有弹力则该处可能有（或没有）摩擦力 ③某接触面若没有弹力也一定没有摩擦力 ④某接触面若没有摩擦力则该处可能有（或没有）弹力 3.作用 ：阻碍物体间的相对运动 理解相对运动，就是（产生摩擦力的两个物体）都以对方互为参照物来判定自己的运动。不加相对两个字的运动，都是默认以（不动的）地面为参照物 （问题：滑动摩擦力是否总是阻力？————————不是） 4．大小：f = μN μ取决于物体的材料和接触面的粗糙程度；N为两表面间的正压力 一般来说平常做题μ＜1，但实际μ也可以大于或等于1 5．方向：沿着接触面，与相对运动方向相反。 （问题：是不是和运动方向也相反？不一定和运动方向相反） 三．静摩擦力 1．定义：（产生摩擦力时）施力物体和受力物体间相对静止。 2．产生条件：三个条件需同时具备，缺一不可。 ①接触面是粗糙的 ②相互接触且挤压 ③两物体间相对静止但有相对运动趋势 3.作用：阻碍物体间的相对运动。 4.大小：（现阶段）利用二力平衡来计算 静摩擦力大小是一个范围，0≤f≤fmax静 fmax= f滑（实际上fmax静略大于f滑 ） 5.方向：沿着接触面，与相对运动趋势方向相反。 如何判定相对运动趋势方向：利用假设光滑法，假设该接触面光滑没有摩擦力，则物体间必发生相对运动，该运动方向即为趋势方向。 注意：在判定某接触面是否存在静摩擦力时也可用假设光滑法，静摩擦力只有必须有时才有，可有可无时一定没有。 第四节 物体的受力分析 一.遵循以下方法和步骤 1.明确研究对象（亦即该分析哪个物体） 2.隔离物体受力分析 3.分析时按重力﹑弹力﹑摩擦力的顺序，先分析重力 4.围绕物体一周，依此分析各接触点看是否存在弹力 5.在有弹力的地方进一步分析是否存在摩擦力 二．注意事项 1.每分析一个力，都能找到施力物体（竖直向上抛出的篮球） 2.只分析物体实际受到的力（合力和分力只分析合力） 3.只分析按性质命名的力（向心力和回复力等不分析） 4.注意利用物体的运动状态来判断某些力的有无﹑大小﹑方向。 第六节 力的合成 一．几个概念 1．共点力：几个力作用在同一个点或它们的作用线交于一点。 2．矢量和标量：既有大小又有方向的物理量（如力，速度，加速度等）叫矢量 ；只有大小没有方向的物理量（如长度，质量，时间等）叫标量。 二．力的合成 1． 合力，分力 2.定义：已知几个分力求它们的合力。 3.合成原则：平行四边形定则。两条邻边（的长度和方向）分别代表两个分力（的大小和方向），（两条邻边所夹的）对角线（的长度和方向）则代表合力（的大小和方向）。 F1 F合 F2 三. 合力和分力的大小关系： 1．合力可以大于，等于或小于分力 (注意0°, 90°, 120°, 180° 特殊角) 2．两个力合成合力的范围：︳F1 － F2 ︱≤ F合≤ F1 + F2 F合max = F1 + F2 F合min = ︳F1 － F2 ︱ 3．三个力合成合力的范围：F合max = F1 + F2 +F3 求最小值时先用 F大 – F小 – F小 若结果大于零，则F合min就是那个差值（F大 – F小 – F小） 若结果小于等于零，则F合min = 0 第七节 力的分解 一． 力的分解 1．定义：已知一个力（相当于合力）求它的分力。 2．分解原则：平行四边形定则。 ①．按平行四边形定则，以一个力为对角线可以画无数个平行四边形，也就有无数对分力。 ②．一个力有两个确定分力的条件：——————（请选择） a．已知这个力的大小和方向，还知道两个分力的方向。 b．已知这个力的大小和方向，还知道其中一个分力的大小和方向。 c．已知这个力的大小和方向，还知道其中一个分力的大小和另一个分力的方向。 d．已知这个力的大小和方向，还知道两个分力的大小。 评析：能做几个平行四边形就有几个解。 二．正交分解 1． 定义：把力沿着两个经选定的互相垂直的方向作分解。 2． 方法： ①建立直角坐标系。选定坐标系的依据：若是平衡状态 ，直角坐标系可任意取 , 以分解力个数少为宜；若物体有加速度，则加速度方向定为X轴，其垂直方向定为Y轴。 ②在坐标轴上的力不需要分解，不在坐标轴上的力需要分解。 ③把力就分解到坐标轴上。 例：两根等长的轻绳，下端结于一点挂一质量为m的物体上，上端固定在天花板上相距为s的两点上，已知两绳所能承受的最大拉力均为T，则每根绳的长度不得短于多少？ 第八节 共点力的平衡和应用 一．共点力的平衡条件： 1．F合 = 0 即F合X = 0 和 F合Y = 0 ,物体平动平衡. 2．M合 = 0 , 物体转动平衡. 二. 应用 1.两个力平衡：这两个力是一对平衡力。 2.三个力平衡：任意一个力和其它两个力的合力是一对平衡力。 3.多个力平衡：任意一个力和其它所有力的合力是一对平衡力。 例44：斜面对木块的作用力大小和方向？ N F 没有具体说是哪一个力，就是（斜面对木块）所有力的合力， 它和重力是一对平衡力，方向竖直向上。 G 3.动态平衡分析（三种类型） 例45：质量为M的小球用轻绳固定在O点，墙壁光滑。当轻绳在缓慢缩短的过程中，绳子张力，墙壁支持力的变化情况。 第九节 整体法和隔离法 1． 何时可用整体法？ 条件：①被研究对象不止一个物体。 ②所求的力为外力。 ③物体间相对静止。（或者它们的加速度一样，或者它们的加速度大小一样。） 例48：质量为m的物体放在质量为M的斜面上，它们都相对地面静止。求地面对斜面的支持力和摩擦力？m若沿斜面匀速下滑，M保持静止，则结果又如何？ 2.如何受力分析？(和一个物体时相似，但只画外力，不画内力。) 第二章 直线运动 第一节 基本概念 一. 机械运动：物体相对其他物体（参照物）的位置变化，叫做机械运动。 二. 参考系：为了研究的方便，假定不动的物体，叫做参考系。 1.一个物体是否运动取决于它相对于所选参考系的位置是否变化。 2.同一物体相对于不同的参考系，其运动情况可能不同。 3.参考系的选取是任意的，实际应用中以简化运动为标准。未强调参考系的运动都是以地球（地面）为参考系。所有公式里物理量的参考系也都是地球（地面）。如W = F·S Ek = mv2/2 S = at2/2 三.质点 1.定义：有质量而没有形状和大小的点。(对空间有占有性) 2.能看成质点的条件：①平动的物体一般都可以看成是质点。（注意区分平动和转动） ②转动的物体有时候也可以看成是质点。（只要物体的尺寸不影响研究的问题。）研究地球自转时不能看成是质点 ；研究地球公转时可以看成是质点。 四.运动的分类 匀速直线运动 直线运动 匀加速直线运动 匀变速直线运动 变速直线运动 匀减速直线运动 曲线运动 非匀变速直线运动 五．时间和时刻 对应在数轴上，时间是一段，时刻是一个点。 六. 位移和路程的区别联系 1.位移是矢量（有大小和方向，方向是从初位置指向末位置），路程是标量（只有大小）。位移可以用平行四边形法则合成，路程合成用算术和。 2.位移的大小是指从初位置到末位置间的直线距离，路程是指从初位置到末位置间的轨迹长度。 3.随时间延长（运动物体的）位移不一定增大，而路程一定增大。 4.它们的单位都是米。 5.路程总是大于或等于位移的大小。（当物体做单方向直线运动时，取等号） 例2：一支长150m的队伍匀速前进，通讯兵从队尾前进300m赶到队前并立即返回，当通讯兵回到队尾时，队伍已前进200m，在整个过程中通讯兵的位移大小是▁▁▁，通讯兵的路程是▁▁▁。 B 第二节 匀速直线运动 速度 速率 一．匀速直线运动 1．定义：物体在一条直线上运动，如果在（任意）相等的时间内位移相等，这种运动就叫做匀速直线运动。 2． 速度（包括方向和大小）一直不变的运动就是匀速直线运动。 例4：汽车在一条直线上运动，第一秒内的位移是1米，前两秒的位移是2米，前三秒的位移是3米……则汽车（ ） A．一定是匀速直线运动。 B. 一定不是匀速直线运动。 C. 可能是匀速直线运动。 D．一定是匀加速直线运动。 E. 可能是匀加速直线运动。 例5：甲乙两站之间相距60 km。从上午8时开始，每隔10分钟从甲站向乙站开出一辆汽车，速度都是60 km/h。上午10时一乘客坐在以60 km/h的速度从乙站开往甲站的车里，正当他刚出发时，同时一辆汽车从甲站开出，他在途中遇到从甲站开出的汽车有多少辆？ 二．速度 1． 定义：在匀速直线运动中，位移和时间的比值，就叫做匀速直线运动的速度。 2． 公式：V=S/t 3.性质：速度是矢量（有大小和方向）。 （瞬时速度的方向就是运动的方向，平均速度的方向就是位移的方向） 4.单位： m/s（国际单位）， km/h（常用单位） 换算： 1 m/s =3.6 km/h 5.物理意义：速度（的大小）描述物体运动的快慢。 6.注意：V可以用S/t的比值来算，但V只和自身有关系，与S和t无关。 从函数角度讲，V只能处于自变量的位置。（只能主动的变化，只能在等式的右边） 三．平均速度 1． 定义：（质点在某段时间内的）位移S与（发生这段位移所用）时间的比值叫做这段时间内的平均速度。平均速度不是速度的平均值。 2． 平均速度对应的是一段时间和一段位移。 3． 公式： V = S/t 4．性质： V是矢量 ，V与S（位移）同方向。 5．单位： m/s（国际单位） km/h（常用单位） 6．物理意义：（粗略地）描述物体（侧重于变速）运动的快慢。 二. 瞬时速度: 1. 定义：运动物体经过某一位置（或在某一时刻）的速度。 2. 理解：瞬时速度就是时间趋近无穷小时的平均速度。 3．物理意义：（精确地）描述物体运动的快慢。 三. 速率： 1.速率只有大小，没有方向，是标量。 2.通常所说的速率是瞬时速率的简称，即瞬时速度的大小。 3.平均速率不是平均速度的大小，应用路程除以时间。 第六节 匀变速直线运动的规律 一．原始公式推导 1．速度与时间的关系： a=（Vt-V0 ）/t Vt-V0 = at Vt = V0 +at 2．位移与时间的关系：（通过面积法） S=（Vt+V0 ）t/2 把Vt = V0 +at代入 可得S= V0t+ at2/2 二．导出公式（需推导） 1． Vt2-V02 =2aS 2． V=（Vt+V0）/2 三．特殊规律 1．（初速度为零的）匀加速直线运动的物体，其速度与时间成正比。 V1末：V2末：V3末=1：2：3 2．（初速度为零的）匀加速直线运动的物体，其位移与时间的平方成正比。 S前1：S前2：S前3=1：4：9 3．（初速度为零的）匀加速直线运动的物体在相邻且相等时间内的位移之比为连续的奇数比。 S第1：S第2：S第3=1：3：5 4．匀加速直线运动的物体在相邻且相等时间内的位移差为常数。 S第3―S第2 =S第2―S第1= at2 5．（初速度为零的）匀加速直线运动的物体通过连续相等位移所需时间之比。 t第1：t第2：t第3 = 1：（√2 –1）：（ √3 - √2 ） 6．匀变速直线运动的物体，在某段时间中点时刻的瞬时速度等于物体在这段时间内的平均速度。 Vt/2=（Vt+V0）/2 t/2 t/2 V0 Vt/2 Vt 7．匀变速直线运动的物体，在某段位移中点位置的瞬时速度与这个过程初末速的关系 VS/2 =√（Vt2+V02）/2 s/2 s/2 V0 Vs/2 Vt 第七节 自由落体运动 一．物理学发展史 1．三个实验：①纸片和纸团 ②伽俐略比萨斜塔实验 ③牛顿管（钱羽管） 2．结论：物体下落的快慢与质量无关。 二．自由落体 1． 定义：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。 2． 条件：①初速度为零 ② 只受重力 3．性质：初速度为零的匀加速直线运动。（对照小球的闪光照片，分析任意两点间的距离差为常数） 三．重力加速度 1．大小：g = 9.8 m/s2 = 9.8 N/kg 2．方向：竖直向下（或垂直于水平面向下） 3．变化规律：在地球表面随纬度的升高重力的大小逐渐增大；在地球上同一地方随高度的升高重力的大小逐渐减小。 四．计算公式 1．速度公式：Vt = V0 +at Vt = g t （取向下为正方向） 2．位移公式：S= V0t+ at2/2 S= gt2/2 （取向下为正方向） 3． 所有匀变速的一般和特殊公式都适用。 第八节 竖直上抛运动 一．竖直上抛运动 1．定义：将物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出，物体只在重力作用下的运动。 2．条件： ①V0≠0，方向竖直向上 ②只受重力 3．对运动的分析： 上升阶段：匀减速直线运动 （V0竖直向上，g竖直向下） 分段研究 下降阶段：自由落体运动 （初速为零的匀加速直线运动） 全程分析：初速度竖直向上，加速度为g（竖直向下）的匀减速直线运动 （问题：匀减速直线运动是不是速度一直在减小？——————不是） 二．运动公式 速度公式 Vt = V0 +at Vt = V0 - g t ① 上升阶段 （取向上为正方向 a=-g） 1．分段研究 位移公式 S= V0t+ at2/2 S= V0t- gt2/2 ② 下降阶段 速度公式 Vt = V0 +at Vt = g t （取向下为正方向a= g） 位移公式 S= V0t+ at2/2 S= gt2/2 注意：上升阶段中的t是从抛出是开始记时 ；下降阶段中的t是从最高点开始记时。 2． 全程研究 位移公式 S= V0t+ at2/2 S= V0t- gt2/2 （取向上为正方向 a= -g） 速度公式 Vt = V0 +at Vt = V0 - g t 注意：t是从抛出是开始记时。 3．对式中可能出现的正负号的讨论： 为正：说明物体处于上升阶段 为正：说明物体处于抛出点上方 速度 位移 为负：说明物体处于下降阶段 为负：说明物体处于抛出点下方 三．运动中的几个特殊值 1．上升到最大高度所需要的时间t上 Vt = V0 +at Vt = V0 - g t上=0 t上 = V0 /g 2．能上升的最大高度H Vt2- V02 =2aS 0 - V02 =2 gH H=V02 /2 g 3．下降到抛出点所用时间t下 S= V0t+ at2/2 H = gt下2/2 t下 = √2H/g = V0 /g 4．全程用时t t=t上 +t下 =2 V0 /g 5．回到抛出点的速度 Vt = V0 +at Vt = g t下= g V0 /g = V0 6．运动对称性：竖直上抛运动的上升阶段和下降阶段以最高点为界具有对称性。 时间多值性：对于一段位移可能出现两段时间。 追及问题的一般处理方法 1． 速度相等是关键，此时两物体不是最近就是最远。在此之前若是靠近，此时两物体就是最近；在此之前若是远离，此时两物体就是最远。 2． 相遇时两物体位移相等。（若是同地出发） 3．若是用数学办法分析相遇，可以列出各自位移对时间的二次方程，通过草图找出两物体位移之间的数学等量关系将两方程合二为一，解这个方程。当时间t有唯一解则两物体相遇一次；时间t有两个解则两物体相遇两次；时间t无解则两物体不能相遇。 4．要注意检验，看所求时间内物体有没有停止的可能性。 第一节 牛顿第一定律 运动状态的改变 一． 牛顿第一定律（惯性定律） 1．惯性：物体保持原来的静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。 3．定律内容：（若物体不受外力或所受外力之和为零）一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。 理解：两层含义，若物体不受外力或所受外力之和为零，则物体总保持静止状态或匀速直线运动状态；若有外力，虽然它也想保持静止状态或匀速直线运动状态，但由于外力的作用，它的运动状态会被迫改变。 ※ 力是改变物体运动状态的原因。 4．力是使物体运动状态发生改变的外部因素，惯性是阻碍物体运动状态发生改变的内部因素。 二．力是改变运动状态的原因 描述运动状态用 运动状态改变 速度 即速度改变 力 V V变化 产生加速度 ※ 力是产生加速度的原因。（力不是产生速度的原因。） 三．惯性 1． 惯性是物体的固有属性，一切物体在任何时候都有惯性。 2． 惯性不是力，所以不能说受到惯性，可以说由于惯性或物体具有惯性。 3．质量是惯性大小的唯一量度。 4. 惯性也是物体运动状态改变难易程度的标志。(质量越大其运动状态就越难改变) 第二节 牛顿第二定律 一． 实验 1． 物体质量一定时，a与F成正比。 2． 外力F一定时，a与m成反比。 3． 总结：F=Kma ※ 公式有两种： ①决定式，既能计算，又能表明影响因素。如a=F/m ,R=ρL/s , C =εs/4πkd 等。 ②量度式，只能用于计算，不表明影响因素。如a=△V/△t , R=U/I , C = Q/U 等。 二．牛顿第二定律 1． 内容：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体质量成反比。 2． 公式：F= ma （在各量单位都取国际单位时，K=1） ※ a的单位有两种，（第二章用）m/s2 或（第三章用）N/kg 3． 注意：①F是指合外力。 ②F，a方向相同。 ③各量对应同一时刻，同一物体。 4. 牛顿第二定律的使用范围: 只适用于宏观低速物体, 对于微观或高速运动的物体不适用. 三．牛顿第二定律解题步骤 1． 确定研究对象（物体）。 2. 受力分析。 3. 力的分解，确定各分力大小 4． 求合力F合 5． 通过运动学公式求a 6. 根据牛顿第二定律F= ma列方程。 注意：在解题之前需先选定正方向，F合 和a代入时都要带上矢量符号进行计算。 第三节 力学单位制 一．基本单位与导出单位 1．选定的几个（特殊）物理量的单位称为基本单位。 如长度，质量，时间等，它们的单位（m ，kg ，s）就是基本单位。 在力学中，只要是长度，质量，时间，它们的单位就都是基本单位。 2．由基本单位和物理公式推导出来的物理量的单位称为导出单位。 如速度，加速度，力等，它们的单位（m/s ，m/s2 ，kg·m/s2）就是导出单位。 二．国际单位和常用单位 1．如m ，kg ，s ，m/s ，m/s2 ，N等都是国际单位。 2．如km，cm ，g ，h ，km/h ，cm/s2 等都是常用单位。 注意：基本单位与导出单位，国际单位和常用单位，这是两种不同的分类标准。 如kg既是基本单位又是国际单位；而N是导出单位，也属于国际单位。cm是基本单位但不是国际单位，而是常用单位。 第五节 牛顿第二定律的应用 一．常规题。 二．整体法。 例14：两物体A和B，质量分别为m1、m2 ，互相接触放在光滑的水平面上。对物体A施加一个推力F，则A对B的作用力大小是多少？ F A B 例15：四个相同的木块互相接触并排放在光滑的水平面上。对第一个木块施加一个推力F，则1对2的作用力大小是多少？ F 1 2 3 4 拓展与提高：总结例14和例15，有什么规律？若地面不光滑，结果又如何？ 以15题为例 地面光滑: 物体做匀加速运动, N12=3F/4 匀加速运动: N12=3F/4 物体运动 匀速运动: N12=3F/4 地面粗糙: 单独推1都推不动: N12 = 0 物体静止 单独推1能推动, 但推不动整体: N12 = F- f max1 三．整体牛顿第二定律 例17:在倾角为θ固定光滑斜面上,用一根绳子栓住长木板,板上站着一只猫.已知木板质量是猫质量的2倍.当绳子突然断开时,猫立即沿板往上爬,以保持其相对地面的高度不变,则此时木板沿斜面的加速度有多大? 四．超重和失重。 注意：1. 物体的重力没有变化。 2．超重是指物体对其他物体的压力或拉力大于自身重力。 失重是指物体对其他物体的压力或拉力小于自身重力。 完全失重是指物体对其他物体的压力或拉力为0。 （可见以上三种情况下，物体都不可能是平衡状态，必有加速度。） 3．加速度a的方向向上，物体处于超重状态。 加速度a的方向向下，物体处于失重状态。 例22：一方形小盒内装一小球，它们一起沿光滑斜面 下滑。当斜面的倾角逐渐增大，小球对盒前壁的压力 T大小▁▁▁▁（填增大，减小，不变） 五．弹簧专题。 例24：如图所示，重物质量为M。被两根绳子A，B悬挂处于静止状态。其中B与竖直方向成θ角。若剪断A，则B的张力有多大？若B是弹簧，则结果又是多少？ 例27：如图，在光滑桌面上用力Ｆ推木块，前方固定一劲度系数足够大的弹簧，则木块接触弹簧后的运动情况是（ ） Ａ. 立即做匀减速运动。 Ｂ. 还是匀加速运动。 Ｆ Ｃ. 先匀加速，后匀减速。 Ｄ. 弹簧压缩量最大时，速度为零，加速度为零。 Ｅ. 先加速，但加速度减小；后减速，但加速度增大。 例29：如图，两个弹簧的劲度系数分别为k1 ,k2，且k1 ＞k2。 两个物体的质量分别为M ,m，且M＞m。现要求两弹簧的总长 度最短，则应如何放置？ 结论: 要求两弹簧的总长度越长, 劲度系数大的和质量大的应放在下端. 六．临界状态 例32：细绳的一端固定在倾角为45度的光滑斜面顶端，另一端拴一质量为m的小球。当斜面以多大的加速度a向左运动时，小球对斜面无压力？若斜面以加速度a=2g向左运动，则绳子张力T有多大？ 例33：一小车其光滑斜面上放有木块，斜面倾角为θ，小车以恒定的加速度在光滑地面上向前运动，要想木块相对小车静止，则其加速度应为多少？ 七．分解加速度（其实把力分解到加速度方向和把加速度分解到力的方向都是等效的，实际情况中以分解个数少为标准，大多数情况都是分解力。） 例34：质量为m的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a匀加速运动，如图a与水平方向成θ，求人受到的支持力和摩擦力？ 例：在倾角为θ的长斜面上有一带有风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑，滑块质量为m，它与斜面间的摩擦因数为，帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比，即f=kv． （1）写出滑块下滑加速度的表达式a． （2）写出滑块下滑的最大速度表达式vm． （3）若m=2kg，θ＝30º，g取10m/s2．从静止下滑的速度图象如图3－19中曲线所示，图中直线是t=0时刻加速度图线（t＝0时v图线的切线），由此求出、k的值． 图3－15为一空间探测器的示意图， P1、P2、P3、P4是四具喷气发动机，P1、P3、 的连线与空间一固定坐标系的x轴平行，P1、 P4的连线与y轴平行．每台发动机开动时， 都能向探测器提供推力，但不会使探测器 转动．开始时，探测器以恒定的速率v0向正 x方向平动．要使探测器为向正x偏负y60º 的方向以原来的速率v0平动，则可 A． 先开动P1适当时间，再开动P4适当时间； B． 先开动P3适当时间，再开动P2适当时间； C． 先开动P4适当时间； D．先开动P3适当时间，再开动P4适当时间； 第五章万有引力定律 第一节 行星的运动，万有引力定律，引力常量的测定 一.物理学史: 1.伽俐略 2. 第谷，开普勒 3. 牛顿 二.开普勒天文学三定律 1.所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。(1609) 2.对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。(1609) 3.所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟周期的二次方的比值都相等。(1618) （公式R3/T2=k） 三.万有引力定律 1．这是实验定律，不需推导。F万=GMm/r2 2．G是引力常量。G=6.67×10-11N•m2/kg2 r是指两质点间的距离。 A B d 3．严格上讲此公式只适用于质点间的相互作用，当两物体间的距离远大于物体本身大小时，可近似适用。 4．万有引力在宇宙中是普遍存在的,但一般只在有星球出现时才予以考虑. 5.万有引力和重力的关系。重力只是万有引力的一个分力(另一分力为向心力),从理论上讲重力应略小于万有引力(相差3‰),方向也可能不同(相差6′),但一般情况下(忽略地球的自转)可认为近似相等. 四.引力常量的测定 1.卡文迪许 2.卡文迪许扭称的结构及其工作原理。 第二节 万有引力定律在天文学上的应用 一.本章计算列方程思路 1.在空中时（无支持物）：F万 = G = F向（卫星绕地球做匀速圆周运动） 2.在地面时（有支持物）：F万 = G 而F向 = 0（一般有暗示忽略地球的自转） 3．赤道上随地球做匀速圆周运动的物体A与绕地球表面做匀速圆周运动的卫星B的比较: ①它们做圆周运动的圆心都是地心,而且它们做圆周运动的半径都是地球的半径R ②它们所受万有引力大小相等. ③但它们的向心力差距很大. 物体A受两个力即万有引力和地面的支持力,所受万有引力中只有很小一部分拿来作为向心力(有时甚至于可以忽略不计),另外的绝大部分都被地面的支持力抵消; 卫星B只受万有引力,全部拿来作为向心力. ④它们的线速度,角速度,周期均不相等. 物体随地球自转的加速度 绕地球表面运行的卫星的向心加速度 产生 万有引力的一个分力（另一 个分力为重力） 万有引力 方向 垂直指向地轴 指向地心 大小 a= ω地2 r 其中r为地球上 该点都地轴的（垂直）距离 a=GM╱r2 其中r为该卫星到地心的距离， 绕地球表面运行时r=R地。a近似等于g 变化 从赤道到两极逐渐减小 （此时离地心其实变得更近了） 随卫星到地心的距离增大而减小 二.天体质量的计算 1．估算太阳的质量：需引入太阳的一颗卫星（如地球），利用地球公转的周期、半径等协助计算。 以地球为研究对象，F万 = F向 GM太m/r2 = m（2π/T）2r M太 =4π2r3/GT2 2．估算地球的质量：需引入在地球表面处于静止状态的一个物体，利用地球表面的重力加速度、地球半径协助计算。 以物体为研究对象，F万 =G GM地m/r2 = mg M地 = g r2 /G 三.天体密度的估算 1．估算太阳的密度：需引入太阳的一颗卫星（如地球），利用地球公转的周期、半径等协助计算。 以地球为研究对象，F万 = F向 GM太m/r2 = m（2π/T）2r M太 =4π2r3/GT2 因为M太 =ρ•4πR3/3 ρ•4πR3/3 = 4π2r3/GT2 所以ρ= 3πr3/GT2 R3 2．估算地球的密度：可引入在靠近地球表面做匀速圆周运动的一颗卫星，利用周期、地球半径协助计算。 以卫星为研究对象，F万 = F向 GM地m/r2 = m（2π/T）2r M地 =4π2r3/GT2 因为M地 =ρ•4πR3/3 ρ•4πR3/3 = 4π2r3/GT2 所以ρ= 3πr3/GT2 R3 在此 R = r（卫星在近地轨道上） 所以ρ= 3π/GT2 四.发现未知天体: 海王星和冥王星的发现是应用万有引力定律取得的辉煌成就。 第三节 人造卫星宇宙速度 一.卫星线速度,角速度,周期与半径的关系 卫星在空中的运动近似认为是匀速圆周运动，利用F万 = F向进行推导。 1. GM地m/r2 = mV2/r V =√ GM地/r r越大，V越小 估算人造地球卫星的最大绕行速度。 V =√ GM地/r r = R地 = 6400km 又因GM地m/r2 = mg（m为地面上任选一物体, g为地球表面的重力加速度） GM地 = gr2 所以Vmax = √gr = 7. 9×103 m/s 2. GM地m/r2 = mω2r ω=√ GM地/r3 r越大，ω越小 3. GM地m/r2 = m（2π/T）2r T =√4π2 r3/ GM地 r越大，T越大 二.地球同步卫星 1.所谓同步，就是卫星相对地面上某一点处于静止状态。 2.所有地球同步卫星的轨道平面都在赤道平面内。（用反证法证明） 3.所有地球同步卫星的轨道半径，线速度，角速度，周期等均相同。 4.利用:气象卫星,通讯卫星,卫视 三.宇宙速度 1.第一宇宙速度（环绕速度）：V=7. 9k m/s 是地球卫星的最小发射速度，也是卫星绕地球做圆周运动的最大速度。 2.若7. 9k m/s＜V＜ 11.2 k m/s ，卫星将绕地球做椭圆运动。 3.当V= 11.2 k m/s时称第二宇宙速度或脱离速度，卫星将脱离地球的束缚而绕太阳做圆周运动。 4.11.2 k m/s＜V＜16.7 k m/s ，卫星将绕太阳做椭圆运动。 5.当V= 16.7 k m/s时（第三宇宙速度或称逃逸速度），卫星将脱离太阳系的束缚。 第六章机械能 第一节 功 一.功的概念。 1.物体受到力的作用，并且在力的方向上发生一段位移，就说力对物体做了功。 2.做功两个不可缺少的因素：力和在力的方向上发生的位移。 二.计算公式。 1.W=F·S 2.注意适用范围：只适用于恒力做功. 3. F和S成0°时做正功，成180°时做负功。 4.若F和S不在一条直线上，则先分解其中之一使两者共线（0°或180°），再代入公式计算。 三.功的正负判断方法 1.F和S 同向（θ= 0°）时F做正功。 2.F和S 反向（θ= 180°）时F做负功。 3.F和S 成锐角0°＜θ＜90°时F做正功。 4.F和S 成钝角90°＜θ＜180°时F做负功。 5.F和S 成直角（θ＝90°）时F不做功。（向心力永远不做功。） 四.性质。 1.功是标量，无方向但是有正负。 2.求做功之和计算时为代数和。（即带上正负号相加） 3.单位：1N•m = 1J 五.一些特殊变力做功的求法。 1.大小不变，方向改变的力，如滑动摩擦力，空气阻力等。方向虽然改变但每时每刻总与速度方向相反，可用微分的方法分段考虑再求和。（公式为W=f•S ，但S表示路程。） 2.方向不变,大小均匀变化的力,如弹簧的弹力（F=k·x）这类力做功用平均值进行计算。W = F•S 第二节 功率 一.(平均)功率的概念 1.物理意义：描述做功的快慢。 2.定义：做功与所用时间的比值。 3.定义式： P=W/t （平均功率的通式） 二.平均功率和瞬间功率 1.平均功率： P = W/t (匀变速时还可以有P = F•V , F为恒力, V为平均速度) 2.瞬间功率： P = F•V （且V为瞬时速度） 3..F和V也必须在一条直线上, 若不在一条直线上，则先分解其中之一使两者共线. 4.若是匀速直线运动 P = W/t =F·S/ t =F•V 三.单位及换算关系。 1.单位：瓦特(w) 2.换算：1kw=1000w 1马力=735w 四.性质。 1.功率是标量，无方向。 2.功率总是以绝对值的形式出现。 例8：一个小孩站在船头，两次用同样大的力拉绳。 若经过相同的时间（船未碰撞），小孩所做的功分 别是W1和W 2，此时他拉绳的瞬时功率分别是P1和 P2，试比较它们的大小？ 五.机车起动 1.恒功率起动：P一定 V开始肯定要增大，由于P=F·V，根据F=P/V 则F会逐渐减小。而加速度 a =(F –f)/m ,其中f和m保持不变，所以a也会逐渐减小。机车做加速度逐渐减小的加速运动。当F减小到和f相等时，合外力为零，加速度为零，速度不再增大，保持此速度（即为全程中的最大速度）做匀速直线运动。 2.恒力起动：（开始）F一定 加速度 a =(F –f)/m ，所以机车开始做（初速度为零的）匀加速运动。随着V的增大，由于P=FV，所以P也逐渐增大。当P达到最大值之后，功率便无法再增大。但此时的速度还不是最大，而且由于F还是比f大，速度还可以继续增加。不过F会逐渐减小，加速度 a 也逐渐减小（此情况类似恒功率起动）。即机车做加速度逐渐减小的加速运动。当F减小到和f相等时，合外力为零，加速度为零，速度不再增大，保持此速度（即为全程中的最大速度）做匀速直线运动。 第三节 功和能 动能定理 一.能的概念:如果一个物体能对外做功，我们就说物体具有能量。（能是内在储存形式，功是外在表现形式。） 二.功和能的关系: 功不会转变成能, 但功是能转化的量度（力做了多少J的功，就有多少J的一种能转变为另一种能） 三.动能 F 1.定义：物体由于运动而具有的能。 2.定义式：Ek= mV2/2 3.性质：标量，无方向，且总是正值。 四.动能定理 1.内容：合外力做的功等于物体动能的变化。 2.表达式：W合= F合s = Ekt - Ek0 = m Vt2/ 2 - m V02/ 2 3.推导： ∵ Vt2-V02=2as a = （Vt2-V02）/2s 而F合= ma = m (Vt2-V02) / 2s 即 F合s = m Vt2/ 2 - m V02/ 2 4.条件及适用范围：无条件成立，但一般用于单个物体。(对系统使用动能定理有时候会出现错误) 五.运用动能定理解题的注意事项 1.要确定研究对象，明确它的运动过程。 2.分析物体在运动过程中的受力情况，明确各个力做功与否（包括重力），是正功还是负功。 3.明确开始和最后状态的动能。 4.若物体的运动过程中包括有几个不同的物理过程，可以分段考虑。 第四节 重力势能 一.重力势能 1.概念：物体由于被举高而具有的能。 2.公式：EP = mgh 3.性质：标量，无方向，但是有正负。（正负和零势面的选取有关） 4.重力势能有相对性。（但重力势能的变化是绝对的） EP = mgh 式中h指物体重心到参考平面（零势面）的高度。当物体在参考平面之上时，重力势能EP为正；当物体在参考平面之下时，重力势能EP为负。一般选地面或整个运动过程中的最低点为参考平面。同一个物体在同一个地方若选不同的位置为零势面，重力势能的值可以是不同的。但两个位置间的重力势能之差与参考面的选取无关。 5.重力势能是物体与地球组成的系统所共有的。 二.重力做功与重力势能变化间的关系 1.重力做功的特点: 重力做功与通过的路径无关,只和起终点间的高度差有关. WG = mg△h 2.重力势能的变化： △EP = mg（ht - h0）= mg△h 例21：质量为m的物体从离地面高h1处下降到h2处，求重力做的功和重力势能 的变化？ h1 由于物体下降，重力做正功 WG = mg△h = mg（h1-h2）是正值 h2 而物体的重力势能是在减小 △EP = mg（ht - h0）= mg（h2 - h1）是负值 所以重力做的功与重力势能的变化只是数值相等，符号刚好相反。 3．重力做的功与重力势能本身无关，但重力做的功与重力势能的变化相等（只是数值符号刚好相反。） 重力做正功，物体重心下降，重力势能减小。重力做负功，物体重心上升，重力势能增大。 三.弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的与它的形变量有关的势能称为弹性势能。EP = kx2/2 第五节 机械能守恒定律 一.机械能E的定义 动能，重力势能和弹性势能统称为机械能。即E= EP +EK 例24：质量为m的小球自高为h处由静止开始自由下落。求刚开始的机械能E0和刚落地时的机械能Et。（取地面为零势面） 刚开始只有重力势能EP = mgh 所以E0 =EP +0= mgh 刚落地时只有动能EK= mV2/2 而V2=2 gh 所以Et= EK+0 = mgh h 可以发现E0 = Et 虽然下降过程中EP减少，但EK增加，它们的总量不变，是EP转化为EK，即机械能守恒。 二.机械能守恒的条件。 只受重力。 2.只有重力做功。 3．除重力之外其他力做功之和为零。 4.对于系统,只要不存在滑动摩擦力做功即可. 三.机械能守恒的内容。 物体在只有重力做功的过程中，只是动能和重力势能相互转化，机械能的总量不变。(对系统而言,还可能是两个物体间机械能的转移, 但机械能的总量不变。) 四．机械能守恒的公式及推导。 1.公式：E0 = Et 2.推导：由动能定理推出 Vo W合 = △EK WG+W除G= mVt2/2 – mVo2/2 Ho Vt mg(Ho-Ht) +0 = mVt2/2 – mVo2/2 mgHo+ mVo2/2 =mgHt+ mVt2/2 Ht 即E0 = Et 五．机械能守恒的几种主要表达形式 1．EKO + EPO = EKt + EPt 系统初态的机械能等于系统末态的机械能，要选取零势面。 2．△EP = -△EK 系统动能的改变量（绝对值）等于系统重力势能的改变量（绝对值）。不用选取零势面。 3．△EA = -△EB AB两物体组成的系统，A物体机械能的改变量（绝对值）等于B物体机械能的改变量（绝对值）。不用选取零势面。 ※三个力做功对应三种能的变化 合外力做功等于动能的变化。（合外力做正功动能增大，合外力做负功动能减小） 重力做功等于重力势能的变化。（重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增大） 除重力之外的力做功等于机械能的变化。（除重力之外的力做正功机械能增大，除重力之外的力做负功机械能减小） 第七章 动量和动量守恒 第一节 动量和冲量 一.动量 1.定义：物体质量m和速度v的乘积。 2.定义式：P = mv 3.单位：㎏•m/s 4.物理意义：描述物体运动状态的物理量。 5.特征： ①瞬时性，物体的动量对应于某一时刻。 ②矢量性，P 与v同向。 ③相对性，V是选取地面为参考系。 二.冲量 1.定义：力F和力的作用时间t的乘积叫力的冲量。 2.定义式：I = F t 3.单位：N·S 4.物理意义：描述力在某段时间内的累积效果，是改变物体运动状态的的原因。 5.特征： ①过程量，对应于一段时间。 ②矢量性，I与F同向。 三.动量和冲量的区别和联系 1.P对应于某一时刻，而I对应于一段时间。 2.讲动量必须说清是哪一个物体在哪一时刻的动量；讲冲量必须说清是哪一个力（或合力）在哪一段时间内的冲量。 3.冲量是动量发生变化的原因。（冲量和动量之间没有任何关系，但冲量和动量的变化是对应的） 4.都是矢量。 5.单位其实是一样的。1㎏•m/s = 1N·S 四. 动量和动能 1.动量是矢量，可以有分量式；动能是标量，不能写分量式。 2.动量的变化表现着力的时间累积效应，动量的变化与外力的冲量相等；动能的变化表现着力对空间的累积效应，动能的变化与外力的功相等。 3.动量的变化是和冲量密切联系着的，动量决定物体反抗阻力能够运动多久；动能是与功密切联系的，动能决定物体反抗阻力能够运动多远。 4.动量和动能都是一个瞬间的状态量，其大小关系P2=2mEK2质量一定的物体，若动能发生变化，动量一定发生变化，若动量发生变化，动能不一定发生变化。 第二节 动量定理 一.动量定理 1.内容：物体所受合外力的冲量等于它动量的变化。 2.公式：I合=△P (注意△P是矢量运算) 3.推导：∵F合 = ma a=(Vt-Vo)/t ∴ I合= F合 t = t m(Vt-Vo)/t = mVt – mVo =△P 4.条件及适用范围：无条件成立，不仅仅适用于宏观低速物体，也适用于微观高速物体，但一般用于单个物体。 二.用动量定理解释实际问题（打击，碰撞，缓冲等。） 问题：玻璃杯掉在水泥地面上容易摔破，而掉在海绵垫子上就不容易破。（两次等高） 分析：两次△P相等，由于F合 =△P/ t 所以F合 与 t成反比。掉在水泥地面上作用时间短，则力大，所以容易破；掉在海绵垫子上作用时间长，则力小，就不容易破。 三.应用动量定理解题的步骤 1.确定研究对象 2.对研究对象进行受力分析，求出合外力。 3.区分初末状态，找出对应的动量。 4.确定正方向。 5.把各已知矢量带上正负号代入方程求解（若未知方向则设为正） 第八章机械振动 第一节 机械振动简谐振动 机械振动 1.定义：物体（或物体的一部分）在平衡位置附近所做的往复运动，叫做机械振动。 2.平衡位置:是物体在振动方向上加速度为0的位置(不一定是合加速度为0的位置,可以以单摆为例),即物体在振动过程中速度最大的位置. 3.实例：弹簧振子，单摆，地震 二.回复力:物体在振动方向上的合外力,方向总指向平衡位置（使物体返回平衡位置的力）叫回复力。 三.简谐运动 1.回复力:①方向总指向平衡位置（方向与位移方向总相反） ②大小与位移大小成正比（位移的起点定为平衡位置） ③公式：F回 = - kx （负号代表方向） ④是按效果命名的(可以是一个力，也可以是一个力的分力,或是几个力的合力) 2.简谐运动：物体在具有以上特征回复力作用下的机械振动叫简谐运动。 3.简谐运动过程中各物理量的变化规律（以弹簧振子为 ①回复力和加速度的变化完全一样。 ②位移和回复力，加速度的方向总相反，但大小变化规律一样。 ③加速度和速度的大小变化总相反. (越靠近平衡位置，速度越大,而加速度越小)。动能和速度的大小变化一样。 ④动能和势能的变化总相反。 4.简谐运动中质点通过同一位置时: ①位移,回复力, 回复力产生的加速度,动能, 势能都是相同的. ②速度和动量可能不同.(大小一定相等,但方向可能相反) 5.质点在振动过程中,是动能和势能相互转化,但总量不变. 第二节 振幅，周期和频率 振幅 1.定义：振动物体离开平衡位置的最大距离。 2.用字母A表示，国际单位m。 3.性质：标量，无方向，总是正值。 4.振幅等于最大位移的大小。（位移可以时刻变化，而振幅保持不变） 5.物理意义：振幅代表物体振动能量的大小。 二.周期 1.定义：振动物体完成一次全振动的时间。 全振动:指振动物体经过振动中的所有位置后又以相同的速度回到初始时刻的过程,即完成4个振幅的振动. 2.用字母T表示，国际单位s。 振动物体在一个周期中通过的路程等于4A. 在半个周期中通过的路程等于2A. 但在1/4个周期中通过的路程不一定是A. 若在1/4个周期的振动中振动物体的起点或终点在平衡位置, 则通过的路程是A. 若在1/4个周期的振动中振动物体通过了平衡位置, 则通过的路程大于A. 若在1/4个周期的振动中振动物体通过了最大位移处, 则通过的路程小于A. 3.性质：标量，无方向，总是正值。 4.物理意义：表示物体振动快慢（区别于运动快慢）。（周期大，振动慢） 5.固有周期：若物体自由振动，则振动周期是固定不变的，称为固有周期。（只与自身有关） ※弹簧振子的固有周期公式: T = 2π√m / k 频率 1.定义：单位时间内完成全振动的次数，叫做振动的频率。 2.用字母f表示，国际单位Hz. 3.性质：标量，无方向，总是正值。 4.物理意义：表示物体振动快慢。（频率大，振动快） 5.周期与频率的关系：f =1/T 6.固有频率：若物体自由振动，则振动频率是固定不变的，称为固有频率。（只与自身有关） 第三节 单摆 一. 单摆的组成结构：摆线,摆球. 二. 单摆回复力来源: 重力的切线分量. 三. 证明单摆的运动是简谐运动. F回=mgsinθ sinθ≈θ 而θ=x/L 所以F回=mg • x/L 若x表示位移,加上方向因素 所以F回= - mg • x/L = - mg/L • x 即F回= - k• x(k表示常量) 注意: 单摆的运动想能看成简谐运动的条件是θ≤5° x 四. 周期公式. 1.惠更斯得出: T=2π√L/g 2.L表示摆长, g表示等效重力加速度(不一定总等于当地重力加速度) ①g随单摆位置的变化而变化: a.随纬度的升高g＇增大； b.随高度的升高g＇减小； c.从地球移动到月球g＇减小． ②g随系统加速度的变化而变化：a.悬点竖直向上以加速度a运动, g＇=g + a b. 悬点竖直向下以加速度a运动, g＇=g – a c.在航天飞机等内部(完全失重)时, g＇= 0 d. 悬点在水平方向以加速度a运动, g＇=√g2 +a2 e.从倾角为θ的光滑斜面上滑下, g＇=gcosθ ※小球相对悬点静止在平衡位置时绳子张力为T, g＇=T/m (不影响速率的力除外) 3.T是固有周期,和振幅A无关. 4.摆钟走时准确性的计算. ①对于走时不准确的摆钟,钟面显示的时间只用于计算振动的次数.一般情况下可认为振动一次, 钟面就计时1秒. ②计算振动的次数还可以用t真/T真 ③联合①②两式即可列方程. 五.等效单摆 例16:如上图所示,小球A在一段光滑圆弧槽内做简谐运动,为使小球的周期变成原来的二倍.可采用的办法有( ) A.将小球的质量减半. B.将小球的半径减半. C.将小球的振幅增大为以前的2倍. D.将槽的半径增大为以前的2倍. E. 将槽的半径增大为以前的4倍. 第四节 简谐运动的图象 作图 1.实验 2.图象特征:正弦(或余弦)函数图象.横轴表示时间,纵轴表示质点(相对平衡位置)的位移. 3.物理意义:表示(一个)振动质点(相对平衡位置)的位移随时间变化的规律. 4.注意: 振动图象不是实际轨迹. 图象反映的信息. 1.直接得到:①位移x大小的变化趋势和方向 ②周期T ③振幅A 2.间接得到:①回复力,加速度的大小变化趋势和方向.(利用位移大小的变化和方向) 大小: 越靠近平衡位置越大,平衡位置最大. ②振动速度 方向: 沿时间的发展方向,上坡上,下坡下. ③动能:利用振动速度的大小变化; 势能: 利用位移的大小变化 第五节 简谐运动的能量, 阻尼振动, 受迫振动, 共振 一.简谐运动的能量, 阻尼振动, 无阻尼振动 简谐振动都具有能量,能量的大小与振幅有关.(同种情况下)振幅越大, 振动能量越大. (动能由速度决定;势能由位移决定.) 振幅不变的振动称为无阻尼振动. 当简谐振动的能量逐渐减小时, 振幅也随之减小,这样的振动称为阻尼振动. 若周期性的外力补充能量, 振幅也可以保持不变. 理想的弹簧振子,单摆机械能是守恒的.对于其他的振动, 不论是阻尼振动还是无阻尼振动机械能都不一定守恒. 二.受迫振动 1.物体在周期性外力的作用下的运动叫作受迫振动. 2.受迫振动的周期(频率)为外界驱动力的周期(频率).但不一定是自己的固有周期(频率). 3.若外界驱动力的周期(频率)刚好等于自己的固有周期(频率).则物体的振幅达到最大,此时称之为共振. 4.共振曲线.( f驱与f固 相差越大,振幅越小) A f固 f驱 共振的应用和避免. 第九章机械波 第一节 波的形成和传播 一.形成机械波的条件 振源:机械振动的物体就是振源. 2.媒介物质:这是机械波的载体. 二.机械波的分类 横波:波的传播方向与质点的振动方向垂直. 2. 纵波:波的传播方向与质点的振动方向在一条直线上. 3. 纵波可以在固体,液体,及气体中传播;横波只能在固体中传播. 注意:水波既不是横波也不是纵波 机械波的特征 1.传播的是振动的形式和能量,质点并不随波迁移,只是在各自的平衡位置附近来回振动. 2.后面的质点总是滞后于前面的质点. 3.虽然每个质点也做简谐运动,但质点的总能量不守恒.在最大位移处动能和势能(相互作用势能)同时为零；在平衡位置动能和势能同时达到最大. 第二节 波的图象, 波长, 频率和波速 一. 波的图象 1.物理意义: 描述(很多个)质点(在同一时刻)相对平衡位置的位移. 对比振动图象: 描述(一个)质点(在一段时间内)相对平衡位置的位移. 2.横坐标: 波长 纵坐标: 位移 对比振动图象: 横坐标:周期 纵坐标:位移 二.波长,频率,波速 1.波长:相邻的两个振动情况完全一样的质点间的距离就是一个波长. 相邻的两个波峰间的距离就是一个波长. 相邻的两个波谷间的距离就是一个波长. 相邻的两个平衡位置间的距离是半个波长 2.周期:后面的质点都是受迫振动,它们的周期(频率)都等于振源的周期(频率). 整个机械波的周期(频率)也等于振源的周期(频率). 3.波速公式:V=λ/T=λf 同一列波在任何情况下频率f总不变.(波源) 同一种性质的波在同种介质中波速都一样.(例如声波) 同一种介质中纵波的传播速度比横波的传播速度大.(例如地震波) 4.决定关系:频率由波源决定.波速由介质决定.波长由波源和介质共同决定. 三.图象反映的信息. 1.直接得到: ①位移x大小的变化趋势和方向 ②横坐标:波长λ ③纵坐标:振幅A 2.间接得到: ①回复力,加速度的大小变化趋势和方向.(利用位移大小的变化和方向) 大小:越靠近平衡位置越大,平衡位置最大. ②振动速度 方向:沿波速方向,上坡下,下坡上. ③动能:利用振动速度的大小变化; (相互作用)势能: 和动能的变化相同. 简谐运动图象和波的图象的联系：质点振动一个周期,波在介质中传播一个波长. 第三节 波的衍射, 波的干涉 一. 波的衍射 1.实验现象 2.定义:波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫波的衍射. 光在同一均匀介质里沿直线传播.而不沿直线传播即表现为衍射 3.发生明显衍射的条件: 障碍物的尺寸和波长相差不大,或者比波长小. 障碍物的尺寸越小越好,波长越大越好. 第四节 多普勒效应, 次声波, 超声波 一. 多普勒效应 1.声音的音调取决于声波的频率. 2.波的频率只由波源自身决定. 3.波源与接收者相对静止时,接收到的频率等于波源的频率. 4.波源与接收者间靠近时,单位时间内接收到波的个数大于波源产生波的个数,则接收者就感觉波的频率增大;波源与接收者间远离时, 单位时间内接收到波的个数小于波源产生波的个数,则接收者就感觉波的频率减小. 二. 多普勒效应的几种情况 1.波源不动, 接收者以速度V人向波源运动.设波速为u,频率为f.则接收者感觉到的频率为 f＇= f (u+V人)/u 若接收者远离波源,V人取负值. 2.接收者不动,波源以速度V波向接收者运动.设波速为u,频率为f.则接收者感觉到的频率为 f＇= f u/(u–V波) 若波源远离接收者, V波取负值. 3.波源以速度V人,接收者以速度V波相互靠近.设波速为u,频率为f.接收者感觉到的频率为 f＇= f(u +V人)/(u–V波) 若是远离, 均取负值. 三.声波,超声波,次声波 1.各种振动着的发声物体都是声源。 2.声源的振动在介质中的传播形成声波。 3.空气中的声波是纵波. 4.声波在不同介质中的传播速度不同，在同种介质中传播时速度随温度变化略有变化。 5.声波的反射，能够把原声和回声区分开的最小时间间隔是0.1秒. 6.声波还能衍射和干涉。 7.可闻声波：能够引起人耳感觉的声波，其频率范围是20 Hz到20000Hz. 8.超声波定义:频率高于20000Hz的声波. 9.次声波定义:频率低于20Hz的声波. 四．次声波和超声波的应用. 1．次声波的传播距离较远,地震,台风,核爆炸,火箭起飞都能产生超声波. 2．超声波的波长比可闻声波短的多,基本上是沿直线传播. (方向性好,回声定位) 超声波的穿透能力很强,能穿透几米厚的金属. (穿透性好,超声波探伤) 超声波在液体中传播时可使液体内部产生相当大的液压冲击. 超声波可以用来制造各种乳胶,颗粒极细,而且均匀. (超声波粉碎) 超声波在诊断,医疗和卫生工作中,也有广泛的应用. 第十章 分子运动论 物体的内能 第一节 物质是由大量分子组成的 一.物质的组成: 1.物质是由大量分子组成的(也可以是原子),分子是保持化学性质的最小微粒.(得谟克利特) 2.分子的空间模型:在讨论固体,液体分子的估算问题时,可把它们视为弹性小球,且分子间是紧密排列的.对于气体,可以认为每个气体分子在一个正方体的空间内活动. 二.大量的体现 1.分子的尺寸(分子的直径): ①必须用能放大几千万,几亿倍的(离子,电子,隧道扫描)显微镜才能观察到分子. ②油膜法测分子直径.通过d=v/s计算分子直径数量级一般在10-10m. (注意:由于气体分子不是紧密排列的,所以此结论对气体分子不适用) 2.阿佛加得罗常数:１mol的任何物质所含的粒子数相同,这个数叫阿佛加得罗常数.用字母NA表示. NA=6.02×1023mol-1 3.分子的质量: 通过m分子 =Mmol/ NA计算分子质量数量级一般在10-26㎏. 三. 阿佛加得罗常数是宏观物理量和微观物理量间的桥梁. 1. 微观物理量有:分子质量m分子,分子体积v分子, 分子直径d(微观状态下不能用密度) 2. 宏观物理量有:物体质量m,摩尔质量Mmol,物质的体积V, 摩尔体积Vmol,物质的密度ρ 3.它们间的关系: ①分子质量: m分子 = Mmol/NA =ρVmol/NA ②分子体积: v分子 = Vmol/NA = Mmol/NAρ ③分子直径: 球体模型 v分子 =лd3/6 立方体模型 v分子 =d3 ④物质所含分子的个数: n = NA m /Mmol = NA V / Vmol 第二节 分子永不停息得作无规则的热运动 一. 扩散现象: 1.概念:不同的物质互相接触时彼此进入对方的现象,叫扩散现象. 2.发生范围:在固,液,气三种状态中均可进行. 3.物理意义:证明分子在运动;还可说明分子间有间隙. 4.影响因素:温度越高,扩散越快. 二.布朗运动: 1.概念:悬浮在液(气)体中的固体颗粒(在光学显微镜下才能观察到)不停地无规则的动 称为布朗运动. 2.发生范围: 在液,气状态中可进行. 3.物理意义: 布朗运动是我们(通过光学显微镜)观察到的固体颗粒(很多分子的集团)的运动,但间接证明了液(气)体分子的运动. 4. 固体颗粒的运动是无规则的,实验中描述的线并不是固体颗粒的运动轨迹,而是每隔30s位置的连线. 5. 形成原因: 布朗运动是大量液(气)体分子对固体颗粒在各个方向撞击作用的不均匀性造成的. 6.影响因素: 温度越高, 布朗运动越剧烈; 固体颗粒(质量,体积)越小, 布朗运动越剧烈. 三.热运动 1.概念:分子的永不停息的无规则的运动叫热运动. 第三节 分子间的作用力 一.分子间作用力的表现 1.(固体,液体)很难被压缩,说明分子间存在着斥力. 2.物体很难被拉长,说明分子间存在引力. 3.分子间引力和斥力总是同时存在的,表现出来的是两者的合力. 4. (固体,液体)正常情况下,分子间距r=r0,f引=f斥,所以F合=0. 二. 分子间引力和斥力的变化规律. 1.．f引和f斥都随分子间距离的增大而减小, 随分子间距离的减小而增大.(类似万有引力) 2．变化中(无论是减小还是增大), f斥总比f引变化快. 3．从r=r0起, r若减小, f引和f斥都增大,但f斥增大得更多,所以f斥＇＞f引＇，分子间作用力表现为斥力． ４．从r=r0起, r若增大, f引和f斥都减小,但f斥减小得更多,所以f引＇＞f斥＇，分子间作用力表现为引力． ５．当r≥10r 0时, f引=f斥都几乎减为0, 分子间作用力也为0． 6．r由0增大到r0的过程中,分子间作用力(表现为斥力)逐渐减小. 7．r由r0增大到∞的过程中, 分子间作用力(表现为引力)先增大后减小. 三.分子力解释物体的固态,液态,气态. 1.固体：分子间距离非常小,分子间作用力很大,绝大多数分子被束缚在平衡位置附近作微小的振动,因而有固定的体积和形状. 2.液体：液体分子可以在平衡位置附近作范围较大的无规则振动,而且液体分子的平衡位置是不固定的,在不断地移动,所以液体虽有一定的体积,却没有固定的形状. 3.气体：分子间距离很大,彼此之间作用力很小,其分子除了和其他分子或器壁碰撞外,不受其他作用,因而气体分子总是做匀速直线运动,直到碰撞时才改变方向,所以气体没有固定的体积,也没有固定的形状,总是充满整个容器. 第四节 物体的内能 一.分子动能. 1.定义:物体内的分子由于运动而具有的能. 2.分子平均动能:研究单个分子的动能不具有任何意义,我们关心的是所有分子的平均动能. 平均动能是对大量分子的统计平均值. (研究的是一个,表现的是整体) 3.公式: Ek = mV2/2 4.影响分子平均动能的(唯一)因素: 温度T.(即使是不同的物质,只要温度相同, 分子的平均动能就相同)温度是大量分子无规则热运动的集体表现,含有统计意义,对于个别分子没有意义. 5. 分子平均动能和分子总动能.: Ek总 = n Ek 二.分子势能EP. 1.定义:分子间存在着作用力,分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能. (分子势能也是针对整体的,对个别分子没有意义.) 2.分子势能的影响因素: 从微观上看由分子间距离决定(从宏观上表现为体积). 3.变化规律: ① r=r0时, 分子势能EP最小(但并不等于零), EP＜0是负数. ② r＜r0时, 分子势能EP随分子间距离r的减小而增大. ③ r＞r0时, 分子势能EP随分子间距离r的增大而增大. ④ r增大到∞时, 分子势能EP增大至零.(无穷远处为零势面) 4.变化曲线. EP r0 r 三.内能 1.定义:物体内所有分子热运动的动能和分子势能的总和,称为内能. 2.定义式: U= Ek总+ EP = n Ek + EP 3.决定因素: (微观上)分子的个数, 运动情况, 分子间的位置. (宏观上)物质的量, 温度, 体积. 改变内能的两种方式 1.做功可以改变物体的内能.这是其他形式的能和内能之间的转化. 2.热传递可以改变物体的内能.这是两个物体间或一个物体的两部分间内能的转移. 3.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的.(热功当量1cal = 4.2J) 第五节 热力学三定律, 能量守恒定律 一.热力学第一定律. 1.内容:外界对物体做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加量△U. 2.表达式: △U = W + Q 3.符号含义: △U------正号表示物体内能增加, 负号表示物体内能减少. W------正号表示外界对物体做功, 负号表示物体对外界做功. Q------正号表示物体从外界吸热, 负号表示物体向外界放热. 二.能量守恒定律. 1.内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体,能量字转化和转移的过程中其总量保持不变.这就是能量守恒定律. 2.意义: 第一类永动机无法制成. 三. 热力学第二定律. 1.内容:(热传导是有方向性的),在没有外界的影响和帮助下,热量会自发地从高温物体传给低温物体,却不能自发地从低温物体传给高温物体(而不引起其他的变化). 2.另一种表达方式: 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功, 而不引起其他的变化. 3.意义: 第二类永动机无法制成. 四.能量的耗散: 人类无法把流散的内能重新收集起来加以利用. 五. 热力学第三定律: 热力学绝对零度只能无限接近,而不可能真正达到. 第十一章 电磁感应 第一节 电磁感应现象 一.磁通量. 1.定义: 垂直于匀强磁场的面积S和磁感应强度B的乘积. 2.定义式: Φ=BS 3.各量物理意义: B定量计算时必须是匀强磁场; 定性分析比较大小时无要求. S垂直于磁场方向的有效面积. 4.单位: Wb 5.性质: Φ是双向标量. 二.电磁感应现象. 1.初中:闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动,电路中可产生感应电流. 2.高中: 穿过闭合电路的磁通量Φ发生变化时, 电路中可产生感应电流. 3.两者的关系:说法1包含在说法2中.而且2还反映了电磁感应现象的本质,更具一般性. 第二节 感应电流方向的判断 一. (平动)切割磁感线类型. 右手定则: 伸出右手,使大拇指与四根手指在同一个平面内且相互垂直, 让磁感线(即磁感应强度B)垂直穿过手掌心, (或者是磁感应强度的垂直分量垂直穿过手掌心), 大拇指指向导线运动方向, 四根手指即为感应电流I的方向. 二.磁通量变化类型: 1.楞次定律: 感应电流具有这样的方向, (感应电流的磁场)总要阻碍引起感应电流的(原磁场)磁通量的变化. 2.阻碍不是阻止. 3.感应电流的磁场不一定与原磁场方向相反.原磁场磁通量增大时两者方向相反; 原磁场磁通量减小时两者方向相同.( 增反减同原则) 4.判断步骤: ①明确闭合电路范围内原磁场的方向. ②分析原磁场磁通量的变化. ③根据增反减同原则得到感应电流的磁场方向. ④利用安培定则找出感应电流的方向. S S 5.阻碍的另几种表现形式. ①磁通量变化的阻碍.( 楞次定律) N N ②力的阻碍.(来拒去留) N S 靠近时相互之间是斥力; 远离时相互之间是引力. 闭合回路中的感应电流的方向如图. S N 第三节 法拉第电磁感应定律 一.感应电动势 1.定义: 在电磁感应现象中,产生的电动势叫感应电动势. 2.产生条件: ①电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动. (无须闭合) ②穿过电路的磁通量Φ发生变化.( 无须闭合) 二.感应电动势的大小 1.(平动)切割磁感线类型: ①公式: E=BLV ②.注意事项: a.用 E=BLV 计算时, B﹑L﹑V必须两两垂直. b.若直导线与B﹑V不两两垂直, 则应取B﹑L﹑V两两垂直的分量代入进行计算. c.当三个量两两垂直时, 感应电动势最大. 当三个量中有任意两个平行时,感应电动势为零. d.若导线是曲折的, 则L应是有效长度. 即导线两端点在V, B所决定的平面的垂线上的投影间的距离. 2.磁通量变化类型: ①公式: E= n•△Φ/△t ②.注意事项: a. Φ﹑△Φ不能决定E的大小, 只有△Φ/△t才能决定E的大小. b. Φ﹑△Φ和匝数无关.只和B与S的乘积有关. c.当仅有B在变化时, E= n•S•△B/△t ; 当仅有S在变化时, E= n•B •△S /△t. 四.两者的区别和联系 1.通过E=BLV求出的一般是瞬时值, 若速度是线性变化,且V取平均值算出的就是平均值; 通过E= n•△Φ/△t 求出的一般是平均值, △t趋近无穷小时求出就是瞬时值. 2.若是匀速运动,两者完全等效. 五.转动切割时感应电动势的计算. 1.导线转动切割类型: ①运用公式E=BL V 计算.V 是各点切割速度的平均值.其他同正常的E=BL V公式. ②运用公式E= n•△Φ/△t 计算.可进一步变为E= n•B •△S /△t. 其中△S是△t时间内导线扫过的面积. ╳ ╳ ╳ ╳ 2.线圈在磁场中转动切割类型: ①方法: 产生的感应电动势(瞬时值)可用公式E=NBSωsinωt计算 ②注意: a.上式仅适用于线圈转轴与线圈平面平行且与磁场垂直的情况. b.且从线圈平面与中性面重和时开始计时. c.公式的成立与转轴相对线圈的位置以及线圈的形状无关. 第四节 感应电流引起的机械效果 一.左手定则. 左手定则: 伸出左手,使大拇指与四根手指在同一个平面内且相互垂直, 让磁感线(即磁感应强度B)垂直穿过手掌心, (或者是磁感应强度的垂直分量垂直穿过手掌心), 四根手指为感应电流I的方向, 大拇指即指向导线运动方向. 具体步骤一般是先由右手定则或楞次定律找出感应电流方向,再根据左手定则判断磁场对感应电流的作用----安培力的方向. 二.从感应电流的阻碍作用出发来判断. 动的结果是想让原磁场磁通量不发生变化. 【石家庄高考全托班威文名师教育编辑整理，侵联删】 |
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