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文档简介
1、第一章 力 定义:力是物体之间的相互作用。 理解要点:(1)力具有物质性:力不能离开物体而存在。 说明:对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。 并非先有施力物体 ,后有受力物体( 2)力具有相互性: 一个力总是关联着两个物体, 施力物体同时也是受力物体, 受力物体同时也是施力物体。 说明:相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。力的大小用测力计测量。(3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。(4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。(5)力的种类: 根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。 根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力
2、、回复力等。 说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可 以不同。重力 定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:地球附近的物体都受到重力作用。 重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。 重力的施力物体是地球。 在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。( 1)重力的大小: G=mg 说明:在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的, 纬度越高, 同一 物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。 一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。 在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的
3、大小不变。( 2) 重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面) 说明:在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。 重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。 (3)重心:物体所受重力的作用点。重心的确定: 质量分布均匀。 物体的重心只与物体的形状有关。 形状规则的均 匀物体,它的重心就在几何中心上。质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。 薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。说明:物体的重心可在物体上,也可在物体外。 重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。 引入重心概念后, 研究具体物体时, 就可以把整个物体各部分的重力用作用于 重心的一个力来表示,于是
4、原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。弹力( 1) 形变:物体的形状或体积的改变,叫做形变。 说明:任何物体都能发生形变,不过有的形变比较明显,有的形变及其微小。 弹性形变:撤去外力后能恢复原状的形变,叫做弹性形变,简称形变。(2)弹力:发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用, 这种力叫弹力。说明:弹力产生的条件:接触;弹性形变。 弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点。弹力必须产生在同时形变的两物体间。 弹力与弹性形变同时产生同时消失。(3)弹力的方向:与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。 几种典型的产生弹力的理想模型: 轻绳的拉力(张力)方向沿
5、绳收缩的方向。注意杆的不同。 点与平面接触,弹力方向垂直于平面;点与曲面接触,弹力方向垂直于曲面 接触点所在切面。 平面与平面接触,弹力方向垂直于平面,且指向受力物体;球面与球面接触, 弹力方向沿两球球心连线方向,且指向受力物体。(4)大小:弹簧在弹性限度内遵循胡克定律 F=kx,k 是劲度系数,表示弹簧本 身的一种属性, k 仅与弹簧的材料、粗细、长度有关,而与运动状态、所处位置 无关。其他物体的弹力应根据运动情况,利用平衡条件或运动学规律计算。摩擦力(1)滑动摩擦力:一个物体在另一个物体表面上相当于另一个物体滑动的时候, 要受到另一个物体阻碍它相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力。 说明:摩
6、擦力的产生是由于物体表面不光滑造成的。 摩擦力具有相互性。滑动摩擦力的产生条件: A.两个物体相互接触; B.两物体发生形变; C.两物体 发生了相对滑动; D.接触面不光滑。滑动摩擦力的方向:总跟接触面相切,并跟物体的相对运动方向相反。 说明:“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反” 滑动摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。滑动摩擦力的大小: F=FN 说明: FN 两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力。应具体分析。 与接触面的材料、接触面的粗糙程度有关,无单位。滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。 效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动。 .滚
7、动摩擦:一个物体在另一个物体上滚动时产生的摩擦,滚动摩擦比滑动摩 擦要小得多。(2)静摩擦力:两相对静止的相接触的物体间,由于存在相对运动的趋势而产 生的摩擦力。说明:静摩擦力的作用具有相互性。静摩擦力的产生条件: A.两物体相接触; B.相接触面不光滑; C.两物体有形变; D.两物体有相对运动趋势。静摩擦力的方向:总跟接触面相切,并总跟物体的相对运动趋势相反。 说明:运动的物体可以受到静摩擦力的作用。静摩擦力的方向可以与运动方向相同,可以相反,还可以成任一夹角 。 静摩擦力可以是阻力也可以是动力。静摩擦力的大小:两物体间的静摩擦力的取值范围 00 ;反向则 a08. 实验用推论 S=aT2
8、 S为相邻连续相等时间 (T) 内位移之差9. 主要物理量及单位 :初速 (Vo):m/s 加速度 (a):m/s2 末速度 (Vt):m/s时间 (t):秒(s) 位移(S): 米(m) 路程:米 速度单位换算: 1m/s=3.6Km/h注:(1)平均速度是矢量。 (2)物体速度大 ,加速度不一定大。 (3)a=(Vt-Vo)/t 只是量 度式,不是决定式。 (4) 其它相关内容:质点 /位移和路程 /s-t 图/v-t 图/速度与速 率/2) 自由落体1. 初速度 Vo=02. 末速度 Vt=gt3. 下落高度 h=gt2/2 (从 Vo 位置向下计算) 4.推论 Vt2=2gh 注:(1
9、)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速度直线运动规 律。(2) a=g=9.8 m/s2 10m/s2重 力加速度在赤道附近较小 ,在高山处比平地小, 方 向竖直向下。3) 竖直上抛1. 位移 S=Vot- gt2/2 2. 末速度 Vt= Vo- gt (g=9.8 10m/s2 )3.有用推论 Vt2 Vo2=-2gS 4. 上升最大高度 Hm=Vo2/2g ( 抛出点算起 )5.往返时间 t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间)注 :(1) 全过程处理 :是匀减速直线运动, 以向上为正方向, 加速度取负值。 (2) 分段 处理:向上为匀减速运动,向下为自由落体运动,具有
10、对称性。(3) 上升与下落过程具有对称性 ,如在同点速度等值反向等。二、质点的运动( 2)曲线运动 万有引力1) 平抛运动1.水平方向速度 Vx= Vo 2. 竖直方向速度 Vy=gt3.水平方向位移 Sx= Vot 4. 竖直方向位移 (Sy)=gt2/25.运动时间 t=(2Sy/g)1/2 ( 通常又表示为 (2h/g)1/2)6. 合速度 Vt=(Vx2+Vy2)1/2=Vo2+(gt)21/2合速度方向与水平夹角 : tg =Vy/Vx=gt/Vo7. 合位移 S=(Sx2+ Sy2)1/2 ,位移方向与水平夹角: tg =Sy/Sxgt/2Vo注:(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加
11、速度为 g,通常可看作是水平方向的匀速 直线运动与竖直方向的自由落体运动的合成。 (2)运动时间由下落高度 h(Sy)决定 与水平抛出速度无关。( 3)与的关系为 tg 2tg 。(4)在平抛运动中 时间 t 是解题关键。 (5)曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力 (加 速度)方向不在同一直线上时物体做曲线运动。2)匀速圆周运动1.线速度 V=s/t=2 R/T 2角. 速度=/t=2 /T=2f3.向心加速度 a=V2/ R=2R=(2 /T)2R 4.向心力 F 心 =Mv2/R=m2*R=m(2/T)2*R5.周期与频率 T=1/f 6. 角速度与线速度的关系 V=R7.角速
12、度与转速的关系=2n 此( 处频率与转速意义相同 )8. 主要物理量及单位: 弧长(S):米(m) 角度():弧度(rad)频率(f):赫(Hz)周期( T):秒( s)转速(n):r/s 半径(R):米(m)线速度( V): m/s角速度( ):rad/s 向心加速度: m/s2注:( 1)向心力可以由具体某个力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提 供,方向始终与速度方向垂直。( 2)做匀速度圆周运动的物体,其向心力等于 合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持 不变,但动量不断改变。3)万有引力1.开普勒第三定律 T2/R3=K(=4 2/GM) R:轨道半
13、径 T :周期 K:常量(与行星质 量无关)2. 万有引力定律 F=Gm1m2/r2 G=6.67 10-11N m2/kg2 方向在它们的连线 上3. 天体上的重力和重力加速度 GMm/R2=mg g=GM/R2 R: 天体半径 (m)4. 卫星绕行速度、角速度、周期 V=(GM/R)1/2 =(GM/R3)1/2 T=2(R3/GM)1/25. 第一(二、三)宇宙速度 V1=(g 地r 地)1/2=7.9Km/s V2=11.2Km/s V3=16.7Km/s6. 地球同步卫星 GMm/(R+h)2=m*42(R+h)/T2 h 3.6 km h距: 地球表面的高 度注:(1)天体运动所需
14、的向心力由万有引力提供 ,F心=F 万。(2)应用万有引力定律 可估算天体的质量密度等。 (3) 地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和 地球自转周期相同。 (4) 卫星轨道半径变小时 ,势能变小、动能变大、速度变大、 周期变小。 (5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为 7.9Km/S 。机械能1.功(1) 做功的两个条件 : 作用在物体上的力 . 物体在里的方向上通过的距离 .(2) 功的大小 : W=Fscosa 功是标量 功的单位 :焦耳(J) 1J=1N*m当 0= a 0 F 做正功 F 是动力 当 a= 派/2 w=0 (cos 派/2=0) F 不作功 当 派/2=
15、a 派 W0 F 做负功 F 是阻力(3) 总功的求法 :W 总 =W1+W2+W3 Wn W 总 =F 合 Scosa2. 功率(1) 定义 : 功跟完成这些功所用时间的比值 . P=W/t 功率是标量 功率单位 :瓦特 (w) 此公式求的是平均功率 1w=1J/s 1000w=1kw(2) 功率的另一个表达式 : P=Fvcosa 当 F 与 v 方向相同时 , P=Fv. ( 此时 cos0 度 =1) 此公式即可求平均功率 ,也可求瞬时功率 1)平均功率 : 当 v 为平均速度时 2)瞬时功率 : 当 v 为 t 时刻的瞬时速度(3) 额定功率 : 指机器正常工作时最大输出功率 实际功
16、率 : 指机器在实际工作中的输出功率 正常工作时 : 实际功率 额定功率(4) 机车运动问题(前提:阻力 f恒定)P=Fv F=ma+f ( 由牛顿第二定律得 ) 汽车启动有两种模式1) 汽车以恒定功率启动 (a 在减小,一直到 0)P 恒定 v 在增加 F 在减小 尤 F=ma+f 当 F 减小=f 时 v此时有最大值2) 汽车以恒定加速度前进 (a 开始恒定 ,在逐渐减小到 0) a恒定 F 不变(F=ma+f) V 在增加 P 实逐渐增加最大 此时的 P 为额定功率 即 P 一定P 恒定 v 在增加 F 在减小 尤 F=ma+f 当 F 减小=f 时 v此时有最大值3. 功和能(1) 功
17、和能的关系 : 做功的过程就是能量转化的过程 功是能量转化的量度(2) 功和能的区别 : 能是物体运动状态决定的物理量 ,即过程量 功是物体状态变化过程有关的物理量 ,即状态量 这是功和能的根本区别 .4. 动能.动能定理(1) 动能定义 :物体由于运动而具有的能量 . 用 Ek 表示 表达式 Ek=1/2mv2 能是标量 也是过程量 单位:焦耳(J) 1kg*m2/s2 = 1J(2) 动能定理内容 : 合外力做的功等于物体动能的变化 表达式 W 合=Ek=1/2mv2 -1/2mv02 适用范围 :恒力做功 ,变力做功 ,分段做功 ,全程做功5. 重力势能(1) 定义:物体由于被举高而具有的能量 . 用Ep 表示 表达式 Ep=mgh 是标量 单位 :焦耳(J)(2) 重力做功和重力势能的关系W 重= Ep 重力势能的变化由重力做功来量度(3) 重力做功的特点 :只和初末位置有关 ,跟物体运动路径无关 重力势能是相对性的 ,和参考平面有关 ,一般以地面为参考平面 重
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