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1、 1 高一物理必修一高一物理必修一 第一、二章第一、二章 运动的描述、匀变速直线运动的研究运动的描述、匀变速直线运动的研究 (一)质点:质点:1、将物体希成质点的条件:质点是用来代替物体的有质量的点。在研究物理问题时,如果可以忽略物体的大小、形状对所研究问题的影响,则该物体可视为质点。一个物体是否可以看做质点要视具体储况而定。若物体的形状、大小以及物体上各部分运动的差异对研究的问题是次要的或不起作用的,就可以将物体看做质点。例如,研究北京到广州的距离时,火车的大小和形状相对北京到广州的距离而言是次要因素,可以忽赂其大小和形状火车可以视为质点。若研究火车过桥时间,则火车不能看成质点。 2、质点的
2、物理意义质点的物理意义 质点是科学抽象的结果,是理想化的物理模型。尽管不是实际存在的物体,但它是实际物体的一种近似,是为了研究问题方便而进行的科学抽象,突出了事物的主要特征,抓住了主要因素,忽略次要因素,使所研究的复杂问鹏到简化。 (二二)参考系参考系 1参考系与参考系的选择参考系与参考系的选择 物体相对其他物体位置的变化叫做机械运动,它是自然界中最基本的运动形式;在描述物体运动时,选作为标准的另一物体为参考系。研究同一物体运动时,选不同的参考系,观察的运动结果可能不同。例如,路边的树木,若以地面为参考系,则是静止的;若以运动的汽车为参考系,则是运动的。 在研究物体运动时, 参考系的选择是任意
3、的, 但恰当选择参照系可使所研究问题简化, 一般选择地面(或相对大地静止的物体)作为参考系。 2运动的绝对性与相对性运动的绝对性与相对性 运动既是绝对的又是相对的,我们知道世界上的万物在不停地运动,但我们研究的物体的运动都是相对参考系而言的,这就是运动的相对性。一个物体是否运动,怎样运动,取决于它相对所选的参考系的位置是否变化。 (三)坐标系 要准确描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系。坐标系包括一维、二维和三维空间,主要用来确定物体所在的空间位置。例如,物体在一维空间运动,只需建立直线坐标系即可准确描述物体的位置。 1质点是理想化模型应区别于几何中的点。 2在物理学的研究中, “理想化模型
4、”的建立具有十分重要的意义。引入“理想化模型”可以使问题处理大为简化而又不会发生大的偏差。在一定条件下,可以把实际事物当做“理想化模型”来处理。例如“在研究地球绕太阳公转的运动时,由于地球的直径(约 13x104km)远小于地球和太阳之间的距离约(约18x108km),因此地球上各点相对于太阳的运动可以看做是相同的,即地球的大小、形状可以忽略不计,这时就可以将地球作为质点来处理。 高中阶段我们只研究可以转化为质点的物体的运动。 甲、乙、丙三架观光电梯,甲中乘客看一高楼在向下运动,乙中乘客看甲在向下运动,丙中乘客看甲、乙都在向上运动。这三架电梯相对地面的运动情况可能是( ) A 甲向上、乙向下、
5、丙不动 B 甲向上、乙向上、丙不动 C 甲向上、乙向上、丙向下 D 甲向上、乙向上、丙向上 1、时刻和时间间隔的区别时刻和时间间隔的区别 关于时刻和时间间隔,如:我们说上午 8 时上课,8 时 45 分下课,这里的“8 时” “8 时 45 分”是这 2 节课开始和结束的时刻,而这两个时刻之间的 45 分钟,则是两个时刻之间的时间间隔。 2、路程和位移的区别路程和位移的区别 位移是描述物体位置变化的物理量,而路程则是描述物体运动路径(轨迹)长短的物理量。位移的大小又有方向,而路程只有大小没有方向,与运动路径无关;而路程是按运动路径计算的实际长度。由于物体运动的路径可能是直线,也可能是曲线,两点
6、间又以直线距为最短,所以物体位移的大小智能小于、最多等于路程,不可能大与路程。 3、矢量和标量的去区别矢量和标量的去区别 与时间、温度、路程等物理量不同,位移既有大小又有方向,而时间、温度、路程等物理量只有大小没有方向。像位移这样的物理量就是矢量,矢量既有大小又有力向;像时间、温度、路程这样的物理量叫做标量标量只有大小没有方向。标量相加遵从算术加法的法则,而矢量相加则道从几何加法的法则。 4、平均速度和瞬时速度平均速度和瞬时速度 平均速度:由公式 vx/t 可以求得一个速度值,如果在时间t 内物体运动的快慢程度是不变的,这就是说物体的速度是不变的,如果在时间t 内物体运动的快慢程度是变化的,这
7、个速度值表示的是物体在时间t 内运动的平均快慢程度,称为平均速度。 瞬时速度瞬时速度:在公式 vx/t 中,如果时间t 非常小,接近于零,表示的就是物体在这一瞬时的速度,称为瞬时速度。故瞬时速度对应的是某一瞬时,或者说某一时刻、某一位置。它能精确地描述物体运动过程中各个时刻运动快慢情况。 瞬时速度定义瞬时速度定义:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。 瞬时速度简称速度瞬时速度简称速度,因此以后碰到“速度”一词,如果没有特别说明均指瞬时速度。汽车或靡托车的速度计,其指针所指的数值,就是该时刻汽车的瞬时速率。 5、平均速度与瞬时速度的区与联系平均速度与瞬时速度的区与联系 平均速度只能粗略地描述
8、物体运动快慢,瞬时速度能精确地描述物体运动快慢。平均速度是指某一段时间或莱段位移内的速度值 r 是过程量粥时速度是指莱一时刻咸菜一位量的速度值,是状态量。瞬时速度等于时间趋近于 0 时的平均速度。 6、速度与速率的区别与联系速度与速率的区别与联系 速度是矢量,平均速度的大小等于位移与时间的比值。方向和位移的方向相同;瞬时速度的方向和运动方向相同。瞬时速度的大小简称速率,是标量,没有方向。 下列有关速度的说法中,正确的是( ) A 速率就是瞬时速度的大小 B 平均速度就是初、未两态速度的平均值 C 对于匀速直线运动,平均速度与瞬时速度相等 D 由于速度等于位移与发生这段位移用的时 间的比,则速度
9、是平均速度 7、加速度加速度 表达式: av/t 式中, v表示速度的变化, 如果用 vt表示末速度, 用 v0表示初速度, 则v=vt- v0,故 a(vt- v0)/t。加速度既有大小,也有方向,是矢量。方向与速度变化量v 的方向相同。 在加速度的定义式中,v 是速度的变化量,它是运动物体的末速度与初速度的差,即v=vt- v0。因为速度本身是矢量,所以其差也是矢量。对于单向直线运动而言,速度可用带有正负号的代数量表示,因此其差等于末速度与初速度的代数差。t 是速度改变加所经历的时间,必须注意两者的对应性。因为速度的变化量v是矢量,所加速度也是矢量。加速度的方向就是速度变化的方向。在直线运
10、动中,速度变化的方向可以与速度的方向相同,也可以与速度的方向相反。因此,加速度的方向可以与速度的方向相同,也可以与速度的方向相反。 在直线运动中,加速度可以用一个带有正负号的数值表示,绝对值表示其大小,正负号表示其方向。加速度为正表示其方向与规定的正方向相同, 加速度为负表示其方向与规定的正方向相反。 加速度不是 “加”出来的速度,而是“加速”的“快慢程度” ,确切地说是速度变化的快慢程度,它是速度对时间的变化率, 3 是表示速度变化快慢的物理量。物体的速度增量很大,但如果经历的时间很长,加速度的值仍可能很小。加速度只是在数值上等于单位时间内增加的速度。 8、速度、速度 v、速度变化量、速度变
11、化量v、加速度、加速度 a 的区别的区别 速度是运动状态量,对应于某一时刻(或某一位置)的运动快慢和方向。 速度变化量v=vt- v0是运动过程量,对应于某一段时间(或发生某一段位移),若取 v0为正,则vo表示速度增加,v0 表示速度减小,vo 表示速度不变。 加速度 av/t 也称为“速度变化率” ,表示在单位时间内的速度变化量,反映了速度变化的快慢及方向。 加速度 a 与速度 v 无直接联系,与v 也无宜接联系,v 大,a 不一定大,v 大,a 也不一定大,如飞机飞行的速度 v很大,a 也可能等于 0;列车由静止到高速行驶,其速度变化量很大,但经历时间也长,所以加速度并不大。 下列关于加
12、速度的说法中正确的是( ) A 速度变化越大,加速度一定越大 B 速度变化所用的时间越短,加速度一定越大 C 速度变化越快,加速度定越大 D 单位时间内速度变化越大,加速度一定越大 已知甲的加速度比乙的加速度大,则下列说法正确的是( ) A 甲的速度一定比乙的速度大 B 甲的速度变化量一定比乙的速度变化量大 C 甲的速度变化一定比乙的速度变化快 D 如果甲、乙两物体的速度变化量相同,则甲用的时间一定比乙少 9、如何判断物体做加速运动还是减速运动如何判断物体做加速运动还是减速运动 判断的方法为:判断的方法为:根据加速度的方向与速度方向的关系来进行判断; 加速度的方向和速度的方向相同,物体做加速运
13、动。a 不变则 v 均匀增加,即为匀加速运动;a 增大,则 v增加得越来越快,a 减小,则 v 增加得越来越慢。 加速度和速度方向相反,物体做减速运动。a 不变则 v 均匀减小,即为匀减速运动;a 增大,则 v 减小得越来越快,a 减小,则 v减小得越来越慢。 物体做加速运动还是减速运动,不取决于加速度的正、负,也不取决于加速度的大小,而是取决于加速度的方向与速度方向是同向还是反向。 10、两个基本公式 x=v0t+1/2at2 vt2-v02=2at 弄清它们的物理意义,不能仅停留在数学意义上。要知道它们是怎么推导出来的点要充分认识到它们都是矢量式;a 的取值要注意正负。 (一一)物理思维方
14、法物理思维方法 1、科学抽象物理模型思想 这是物理学中常用的一种方法。在研究具体问题时,为了研究的方便,抓住主要因素,忽略次要因素,从而从实际问题中抽象出理想模型。把实际复杂的问题简化处理。如质点、匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等都是抽象了的理想化的物理模型。 2、数形结合思想 本章的一大特点是同时用两种数学工具:公式法描述物体运动的规律。把数学公式表达的函数关系与 4 图像的物理意义及运动轨迹相结合的方法,有助于更透彻地理解物理运动的特征及规律。 3、极限思想 在分折变速直线运动的瞬时速度时,我们采用无限取微逐渐逼近的方法,即在物体经过的某点后面取很小的一段位移这段位移取得越小,
15、物体在该段时间内的速度变化就越小,在该段位移上的平均速度就越精确地描述物体在该点的运动快慢情况。当位移足够小时(或时间足够短时),该段位移上的平均速度就等于物体经过该点时的瞬时速度。这充分体现了物理中常用的极限思想。 匀变速直线运动规律应用匀变速直线运动规律应用 匀变速直线运动的规律:实质上是研究做匀变速直线运动物体的初速度、末速度、加速度。位移和时间这五个量的关系。具体应用时可以由两个基本公式演绎推理得出几种特殊运动的公式以及各种有用的推论,一般分为如下情况。 (1)从两个基本公式出发,可以解决各种类型的匀变速直线运动的问题;(2)在分析不知道时间或不需知道时间的问题时,一般用速度位移关系的
16、推论。 (3)处理初速度为零的匀加速直线运动和末速度为零的匀减速直线运动时。通常用比例关系的方法来解比较方便。 匀变速立线运动问题的解题思想:(1)选定研究对象,分析各阶段运动性质;(2)根据题意画运动草图;(3)根据已知条件及待求量,选定有关规律列出方程,注意抓住加速度这一关键量;(4)统一单位制,求解方程。 解题方法:解题方法:(1)列方程法;列方程法;(2)列不等式法; (列不等式法; (3)推理分析法;)推理分析法;(4)图像法。图像法。 巧用运动图像解题:运动图像(v-t 图像、x-t 图像)能直观描述运动规律与特征,我们可以用来定性比较、分析或定量、计算和讨论一些物理量。解题时,要
17、特别重视图像的物理意义,如图像中的裁距、斜率、面积、峰值等所代表的物理内涵,这样才能找到解题的突破口。 描述运动的物理量位移速度加速度矢量表示物体位置的变动表示物体运动的快慢公式:v= x/ t区分:平均速度和瞬时速度表示速度变化的快慢矢量:方向和速度变化的方向相同公式:v= v/ t=(vt-v0)/ t 5 匀变速直线运动试验探究三个基本公式自由落体运动探究方法数据处理at=vt-v0v2=v0t+1/2at2vt2-v02=2ax运动性质V0=0,a=g匀变速直线运动a恒定运动规律v0=gt,x=1/2gt2 第三章第三章 相互作用相互作用 1、力的定义力的定义:力是物体之间的相互作用。
18、 2、力的性质力的性质:物质性:力是不能离开物体而独立存在的,只要有力,就有施力物体和受力物体。相互性:力存在于施力物体和受力物体之间。力的作用是相互的,施力物体同时也是受力物体。 3、力的大小:、力的大小:用测力计(弹簧测力计)测量。 4、力的单位:力的单位:国际单位制中是 N。 5、力是矢量力是矢量 它不但有大小,而且有方向。力的方向不同,作用效果是不同的,如与物体运动方向相同的力,加快物体的运动;与物体运动方向相反助力,阻碍物体的运动。 6、力的作用效果力的作用效果:可使物体产生形变,也可使物体的运动状态发生变化。只要一个物体的速度变化了,不管是大小还是方向改变了,都说这个物体的运动状态
19、发生了变化。 7、力的图示力的图示:为了更形象、直观地表达力,我们可以用一根带箭头的线段来表示一个力的大小、方向和作用点(即力的三要素),这种表示力的方法,叫做力的图示。 8、弹性形变和弹力弹性形变和弹力:物体在力的作用下形状或体积的改变,叫做形变,有些物体在形变后能够恢复原状如弹簧,这样的形变叫弹性形变。 9、弹力弹力 (1)弹力的概念:发生弹性形变的物体由于要恢复原状面对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。 (2)弹性限度:若物体形变过大,超过一定限度,撤去作用力后,物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫弹性限度。(3)弹力的施力者是发生形变的物体,受力者是使它发生形变的物体。 (
20、4)弹力的方向:作用在受力体上,是施力体恢复原状的方向。弹力的产生条件(1)物体直接接触。(2)相互挤压发生弹性形变。 10、胡克定律胡克定律:弹簧发生弹性形变时,弹力的大小跟弹簧伸长或缩短的长度 x 成正比,即 F=kx。 、k 是弹簧的劲度系数,单位牛顿/米。 11、弹力的方向:弹力的方向:物体产生弹力的方向与施力物体的形变的方向相反,指向施力物体恢复原状的方向。 几种特例: (1)拉力是物体由于发生拉伸形变(如弹第、绳子被拉长)而产生的。对绳子(或弹簧)而言,对与其接触物体的弹力方向就是绳(或弹簧)恢复原状的方向。(2)压力是被支持物(如课本)发生形变,是对支持物(如课桌)的弹力,方向垂
21、直于接双面的切面,指向被压物体(如课桌)。(3)支持力是支持物(如课桌)发 6 生形变对被支持物(如深本)的弹力,方向垂直于接触面的切面指向被支持物体(如课本)。(4)球体间的弹力方向通过球心。 12、滑动摩擦力滑动摩擦力 (1)产生滑动摩擦力的条件:接触面粗糙、有弹力、发生相对运动。 (2)滑动摩擦力的方向:与物体的接触面相切,与物体的相对运动方向相反(注意相对运动方向不一定是物体的运动方向)。 (3)滑动摩擦力的大小:滑动摩擦力与物体间的弹力成正比。FFN,式中 FN为相对滑动物体间的弹力,由于弹力垂直于接触面,摩擦力与接触面相切,所以摩擦力与弹力相垂直。为动摩擦因数,的大小与两个相互接触
22、的物体的材料和接触面的况如租糙程度)有关,没有单位。滑动摩接力的大小与物体的运动性质(如加速、减速等)无关,与物体间的接触面积无关。 13、 滑动摩擦力不一定阻碍物体的运动滑动摩擦力不一定阻碍物体的运动。 滑动摩擦力若与物体的运动方向相反, 则是阻碍物体的运动,此时摩擦力是阻力;滑动摩擦力若与物体的运动方向相同,则是促进物体的运动,此时摩擦力是动力。要具体问题具体分析。 14、滑动摩擦力方向的判定:滑动摩擦力方向的判定:A 对 B 的滑动摩接力方向就是 A 对 B 的作用方向,即 A“擦”B 的方向。 所以找 A 对 B 的滑动摩擦力方向关键在于找出 A 向哪个方向摩擦 B。 同学们可以通过搓
23、手的方法体会。 15、滑动摩擦力是动力或是阻力的判断方法滑动摩擦力是动力或是阻力的判断方法:滑动摩擦力的方向与相对运动方向总是相反的,但与运动方向可能同向也可能反向。若滑动摩擦力与运动方向同向则为动力,若二者反则为阻力。 16、静摩擦力静摩擦力(1)产生条件:产生条件:接触面粗糙、有弹力、有相对运动趋势。 (2)方向:方向:沿接触面的切面方向,与物体相对运动趋势的方向相反。相对运动趋势方向的判定:假设接触面光滑,物体的相对运动方向即为相对运动趋势方向。 (3)大小)大小:静摩擦力与压力无关,但有一个最大值,超过最大值,两物体就要相对滑动。两个相互接触的物体间的最大静摩擦力略大于它们之间的滑动摩
24、擦力。在近似条件下,可以认为两者相等。最大静摩擦力与正压力成正比。静摩擦力不一定阻碍物体的运动。静摩擦力若与物体的运动方向相反,则是阻碍物体的运动,此时摩擦力就是阻力;静摩擦力若与物体的运动方向相同,则是促进物体的运动,此时摩擦力就是动力。 17、静摩擦力存在与否的判断是一个难点,常见的方法有以下几种。(1)假设法。假设物体间接触面是光滑的,看一看物体间是否发生相对滑动从而判断在不光滑的情况下物体闻是否存在相对滑动趋势,则可以判断物体问是否存在静摩擦力。(2)反证法。假设物体问存在摩擦力或不存在摩擦力,看一看物体的运动状态是否改变从而判断物体间是否存在摩擦力。 18、受力分析四因素、受力分析四
25、因素(1)力的物质性:任何一个力都不可能脱离物体而单独存在,必须同时与两个物体相联系,即施力物体和受力物体。如子弹从枪口射出后,不再受高温商压气体施于子弹向前的力,因为子弹与高温高压气体己脱离,没有施力物体。 (2)力的条件性:依据各种力产生和存在的条件进行受力分析。在分析某个力是否存在时,必须根据该力产生的的条件是否完全具备来判断。比如,两物体若未直接接触,则不存在弹力和摩接力,两个物体直接接触,但没有相互挤压,则不存在弹力,也不存在摩擦力:两个物体接触面光滑,则一定不存在摩擦力等等。 (3)力的相互性:某物体对其他物体施加了力的同时,也必然受到其他物体对它的力的作用。不存在只施力而不受力的
26、物体,也不存在只受力而不施力的物体。在分析几个相互联系的物体的受力情况时,可从力的相互性考虑。 (4)力和运动的对应性:物体处于怎样的运动状态是由受力情况决定的,受力情况和运动情况总是紧密联系的。这种联系以后会逐渐讲到。根据力和运动的对应性通常用于判断模糊弹力或摩擦力的有无及方向。 如叠加物体 A、 B 在水平拉力作用下做匀速直线运动两物块保持相对静止。则 A、B 之间不会存在摩擦力的作用。 ABF 19、受力分析的一般步骤(受力分析的一般步骤(1)明确研究对象,即明确谁是受力体。注意:不要分析该物体施加给其 7 他物体的力。 不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象
27、上。(2)隔离研究对象。将研究对象从周围的物体中隔离出来,并分析周围有哪些物体对研究对象施加了力的作用。 (3)要养成按步骤分析力的习惯。要先画出已知力,然后按着重力、弹力、田擦力的步骤依次分析。重力一定有:作用点在物体的重心。 弹力看四周:看研究对象与其他物体有几个接触点(面),某个点(面)若有挤压,则存在弹力。摩擦力看接触面:注意有弹力的接触面如果是不光滑的,并且有相对运动或相对运动趋势时,则存在摩擦力。 (4)画完受力图后再做次检查。检查一下画出的每个力能否找出它的施力物体,若没有施力物体,则该力一定不存在。注意寻找施力物体是防止多力的有效措施。养成按步骤分析力的习惯是防止漏力的有效措施
28、。思考一下分析的结果能否使物体处于题目中所给的状态,否则必然发生了多力或漏力的现象。(力和运动的对应性)。 (5)如果一个力的方向难以确定,可用假设法进行分析。先假设这个力不存在,观察所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向时,研究对象才能满足给定的运动状态。 20、力的合成力的合成 分力与合力的概念:若有一个力和其他几个力的作用效果相同,那么,我们把这个力叫做那几个力的合力那几个力叫做这个力的分力。注意:合力与分力是一种等效关系,可互相替代。 力的合成:(1)求几个已知力的合力的过程叫做力的合成, (2)说明:力的合成就是找一个力去替代几个已知力,而不改变其作用效果。 (3)
29、平行四边形定则:两个力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。 合力与分力大小关系:合力与分力大小关系: (1)两分力同向时(=0)合力最大,F=F1+F2(2)两分力反向时(=180)合力最小。 FF1-F2的绝对值, 其方向与较大的一个分力方向相同。 (3)合力的取值范围: F1-F2的绝对值FF1+F2。(4)若两个分力大小一定,夹角越大,合力就小 (5)合力可能大于任一分力,也可能小于任一分力。 共点力共点力:一个物体受到的力作用于物体上的同一点或者它们的作用线交于一点,这样的一组力叫做共点力。 共点力共点力的合成:遵守平行四边
30、形定则,非共点力不能用平行四边形定则合成的合成:遵守平行四边形定则,非共点力不能用平行四边形定则合成。 求力的合成的两种方法求力的合成的两种方法 (1)图解法:从力的作用点起,依两个分力的作用线方向按同一标度作出两个分力 F1、F2,并构成一个平行四边形,这个行四边形的对角线助长度按同样比例表示合力的大小,对角线的方向就是合力的方向,通常可用量角器直接量出合力 F 与某一个力(如 F1)的夹角。 (2)计算法:(1)当两力夹角等于任意角度时,F1、F2的合力可由平行四边形定则作出,根据余弦定理或用直角三角形的知识(辅助线如图)可求得合力,2212122cosFFFFF, 方向1sintanF2
31、1F +Fcos FF2F1 FF2F1 图解法 计算法 (2)当两个力 F1、F2互相垂直时,以两个分力为邻边画出力的平行四边形为一矩形,其合力 F 的大小为2212FFF,合力与其中一个分力(加 F1)的夹角为由三角形知识知21tanFF,由此即可确定合力的方向。 8 FF2F1 21、力的分解的概念力的分解的概念 求一个已知力的分力,叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆运算。 力的分解遵守的平行四边形定则:把已知力作为平行四边形的对角线,则与已知力共点的平行四边形的两个邻边就表示已知力的两个分力。说明:如果没有其他限制,对于一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形,即同一个力 F 可以
32、分解成无数对大小、方向不同的分力。 力分解的原则及步骤:具体问题中将一个力分解为两个分力必须根据这个力在该问题中的实际效果来分解,这就要求在力的分解之前必须搞清楚力的效果,搞清了力的效果,也就搞清了力的方向,力的分解将是唯一的。具体做法是先根据力的实际作用效果确定两个分力的方向;再根据两个实际分力方向画出平行四边形;根据平行四边形和学过的数学知识求出两分力的大小。 力的正交分解法:将一个力分解为两个相互垂直的分力的方法称为正交分解法。 例如将力 F 沿 x 和 y 两个方向分解,则cosFxF,sinFyF FFyFoxxy 满足下列条件的解是确定的(1)已知两个分力的方向,求分力。(2)已知
33、一个分力 F1 的大小和方向,求另一个分力。(3)已知一个分力的方向和另一个分力的大小。 9 相互作用力的作用效果三个基本公式力的概念力的三要素:力的图示重力:大小G=mg;方向竖直向下,作用点在重心弹力:由物体弹性形变产生;方向垂直于接触面力的基本作用万有引力;电磁相互作用强相互作用;弱相互作用静摩擦力:大小0 F F0滑动摩擦力:大小 F= FN力的合成与分解平行四边形定则;三角形定则;正交分解法摩擦力方向:与相对运动(趋势)方向相反 第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 1、惯性定律:牛顿第一定律惯性定律:牛顿第一定律:一切物体总保持匀适直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种
34、状态为止。 理解牛顿第一定律的几个方面:(1)明确了惯性的概念:定律的前半句话“一切物体总保持勾适直线运动状态或静止状态,揭示了物体所具有的一个重要的属性惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性,因此牛顿第一定津又叫惯性定律。(2)定性揭示了力和运动的关系:定律的后半句话“直到有外力迫使它改变这种运动状态为止” ,回答了因扰人类几千年的“力和运动”的关系:力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因。 (3)对“不受外力作用”的理解:牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律。它描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体
35、是不存在的,当物体所受合外力为零时,其效果跟不受外力的作用相同。因此,我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零” 。 惯性与质量:惯性:惯性与质量:惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。说明:惯性是物体的固有属性;一切物体都具有惯性。惯性与运动状态无关;不论物体是处于怎样的运动状态,惯性总是存在的,当物体原来静止时,它直想保持这种静止状态;当物体运动时,它一直想以那一时刻的速度做匀速直线运动。惯性与是否受力无关与速度大小无关。 惯性与质置:惯性与质置:质量是物体惯性大小的量度,而一个物体惯性的大小,则意味着改变物体运动状态的难易程度。 (1)牛顿第一定律叙述的是一种
36、理想化状态,不受外力的物体时不存在的,那么牛顿第一定律是观感造出来的吗?由于完全不受其他物体作用的孤立物体实际上并不存在,所以牛顿第一定律不能简单地按字面意思由实验直接验证,但许多简单的事实却可以帮助我们理解定律的含义。 牛顿第一定律是从大量实验观察中,间接推导出来的结论,伽利略著名的理想斜面实验,把第二个斜面外推到极限位置水平面,提出“小球再也达不到原来的高度,需要沿潜水平面以恒定的速度持续运动下去”的科学猜想,从而提出惯性概念。这种推理是符合客观事实的、科学的。所以牛顿第一定律的正 10 确性主要是由于它所推出的结论和实验事实相符合而得到证明的。 (2)物体只有在运动状态不变化时才存在惯性
37、吗?物体的这种保持原来的匀速直线运动状态成静止状态的性质叫惯性。惯性是物体的固有性质,所以不能说物体处于匀加速直线运动状态或静止状态时有惯性,而物体运动状态改变或受合外力不为零时就没有惯性;也不能说馈性“仅在物体处于匀速直线运动状态或静止状态时起作用” ,而“在物体运动状态改变或所受合外力不为零时不起作用” ,可以说,任何物体处在任何运动状态下,都具有惯性。 物体的惯性是由物体的质量决定的,质量是物体惯性大小的量度,若物体的质量不改变,则物体的惯性也不改变。 2、牛顿第二定律牛顿第二定律 (1)内容:物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向与作用力的方向相同。 (2)公式:
38、在定义“使质量为 m=1kg 的物体获得加速度 a=1m/s2时作用力为 1 牛顿”的前提下,有 Fma。 瞬时性瞬时性:Fma 中的中的 F 与与 a 是瞬时关系,即是瞬时关系,即 F 是在某一瞬时所受的合外力,是在某一瞬时所受的合外力,a 是在同一瞬时的加速度。是在同一瞬时的加速度。当当 F 改变时,改变时,a 也立即改变,二者同时产生,同时变化,同时消失。也立即改变,二者同时产生,同时变化,同时消失。 分量式表达式:分量式表达式: Fx=max,Fy=may 应用牛顿第三定律解题的一般步骤 (1)确定研究对象(在有多个物体存在的复杂问题中,确定研究对象尤其显得重要)。(2)分析研究对象的
39、受力情况,画出受力图。(3)选定正方向或建立直角坐标系。通常选加速度的方向为正方向,或将加速度的方向作为某一坐标轴的正方向。这样与正方向相同的力(或加速度)取正值;与正方向相反的力(或加速度)取负值。(4)根据牛顿第二定律列方程。(5)求解,必要时进行检验和讨论。 (1)在运用牛顿第二定律解决实际问题时,准确地对物体进行受力分析是关键,但有时必须应用牛顿第二定律结合运动学知识才能更准确地分析物体的受力方向,因此在学习时要注意把静力学问题和动力学问题有机地结合起来。 (2)牛顿第一定律是牛顿第二定律在作用力为零时的特例吗? 牛顿第二定律Fma中, 当F0时有a=0,物体的运动状态不变,就得到了牛
40、顿第一定律,这是错误的。牛顿第二定律揭示了物体的加速度与所受合外力及其质量的定量关系,它以力和质量的概念为基础,但“牛顿第二定律 Fma”规律本身并不能定义这两个概念,而这些概念正是由牛顿第一定律给出的,所以牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,而不是牛顿第二定律在作用力为零时的特例。 3、牛顿第三定律牛顿第三定律 作用力和度作用力:两个物体之间力的作用总是相互的。一个叫做作用力,另一个就叫做反作用力。因此力总是成对出现。 牛顿第三定律的内容和意义牛顿第三定律的内容和意义 (1)内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。 (2)表达式:F=-F,负号表示作用力
41、F 与反作用力 F的方向相反。 (3)意义:牛顿第三定律反映了物体间发生相互作用的规律。 对相互作用力的理解(1)相互作用的一对力,任何一个都可以叫做作用力,而另一个叫做反作用力,所以施力物体同时必是受力物体。(2)作用力和反作用力一定是同时产生,没有先后之分。(3)作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,这一关系与相互作用的两个物体的大小和运动状态等都无关。(4)作用力和反作用力作用在两个物体上,根本不存在相互平衡的问题。 (5)作用力和反作用力一定是同种性质的力。 一对相互作用力和一对平衡力的区别一对相互作用力和一对平衡力的区别 一对平衡力 一对作用力 受力物体 作用在同一物体上 分别作用
42、在两个相互作用的物体上 力的性质 不一定相同 一定相同 变化情况 不一定同时产生、同时消失、同时变化 一定同时产生、同时消失、同时变化 作用效果 产生的效果相互抵消,物体平衡 作用在两个不同的物体上产生各自的 11 效果,彼此间不能平衡 4、牛顿三个定律的内在联系牛顿三个定律的内在联系 牛顿第一定律阐明了当物体不受外力作用时,保持静止状态或匀速直线运动状态;第二定律阐明了当物体受到外力作用时,运动状态发生怎样的变化。第一定律是第二定律的基础,两个定律从两方面共同地说明了力是改变物体运动状态,即产生加速度的原因。第三定律揭示了力的相互性,它表明力是一个物体对另一个物体的相互作用。三个定律使力的概
43、念得到完整而明确的表述:力是物体对物体的作用,是物体产生加速度的原因。当我们用第一、第二定律研究某一物体运动和力的关系时,就必不可少地用第三定律分析周围物体对该物体所施加的作用力,所以三定律在研究力和运动的关系中是紧密联系着的,他们共同组成力学的基础。 5、牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 (1)动力学中的两类基本问题 第一类:知道物体的受力情况,求物体的运动情况。 第二类:知道物钵的运动情况,求物体的受力情况。 (2)分析动力学中的两类基本问题的基本思路 第一类:首先分析物体的受力求出合外力;然后由牛顿第二定律求出加速度;最后由运动学公式求出运动的情况。 第二类:首先分析物体的运动求出加
44、速度;然后由牛顿第二定律求出合外力;最后由力合成分解的知识求出受力的情况。 受力分析力的合成力的分解合外力F=ma加速度运动学公式运动分析 (3)牛顿第二定律的分量表达式的应用 如果物体受到方向不在同一直线上的几个力作用,在应用牛顿第二定律时,常采用其分量形式。建立坐标系时,为了使计算最为简便,应该让尽量多的矢量(包括力和加速度)落在坐标轴上,并且尽量少分解未知矢量。 解题步骤: (1)选取研究对像及研究过程。 (2)受力分析并进行力图处理(合成或正交分解)和运动分析,画出过程草图。 (3)由牛顿第二定律的表达式列出方程,其中第(2)步是关键。 临界问题的分析:临界问题一般发生在两个物体之间或
45、两个物理过程的转折处,处理时应抓住临界点的受力特点或运动特点。(1)两物体相互分离的临界为相互作用的压力为零,加速度和速度相同。 (2)两物体产生相对运动的临界为摩擦力达到最大静摩擦力,加速度和速度相同。 (4)共点力的平衡条件:共点力的平衡条件:平衡状态指物体保持静止或匀速直线运动。 要注意静止与速度 v0 不是一回事。 物体保持静止状态, 速度 v0 的同时还要满足 a0。 若仅是 v0 而 a0(如物体上抛到最高点),物体并非处于平衡状态,所以平衡状态是指加速度为零的状态。力平衡是指物体所受合外力为零共点力的平衡条件:一个物体在共点力作用下,如果所受合外力为零,物体就将保持静止或匀速直线
46、运动。求解共点力作用下的物体平衡的方法 (1)合成法:就是将其中两个力合成。一般只适用于物体受三个力的情况。(2)按效果分解法:就是将其中一个力按其作用效果分解为两个分力。一般只适用于物体受三个力的情况。 (3)正交分解法:物体所受各个力均向两互相垂直的方向上分解,然后分别在这两个方向上列方程,此时平衡条件可表示为 Fx0,Fy0。 (5) 超重和失重超重和失重 超重:当物体具有竖直向上的加速度时(产生超重现象的条件),物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受的重力的现象,称为超重现象。 失重: 当物体具有竖直向下的加速度时(产生失重现象的条件),物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力
47、)小于物体所受的重力的现象,成为失重现象。 完全失重:当物体竖直向下的加速度 a=g 时(产生完全失重现象的条件),物体对支持物的压力(或对悬 12 挂物的拉力)等于零的现象,称为完全失重现象。 对超失重问题要注意以下几个方面(1)物体产生超重和失重现象的条件取决于物体的加速度方向, 而不是它的运动方向。如物体有向上的加速度时,可以是向上做加速运动,也可以是向下做减速运动。(2)无论是超重、失重还是完全失重,地球作用于物体的重力并没有改变。(3)超重的实质是:物体具有向上的加速度分量;失重的实质是:物体具有向下的加速度分量(小于重力加速度)。(4)当物体完全失重时,与重力有关的现象都消失。 6
48、、物理思维方法物理思维方法 (1)理想实验法 它是人们在思想中塑造的理想过程,是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要思想方法。 “理想实验”不同于科学实验,它是在真实的科学实验的基础上,抓主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程作出更深层次的铀象思维过程。惯性定律的得出,就是理想实验的一个重要结论。 (2)控制变量法 这是物理学上常用的研究方法,在研究三个物理量之间的关系时,先让其中一个量不变,研究另外两个量之间的关系,最后总结三个量之间的关系。在研究牛顿第二定律,确定 F、m、a 三者关系时,就是采用的这种方法。 (3)整体法 这是物理学上的一种常用的思维方法,整体法是把几个物体组成的系统作为一
49、个整体来分析,隔离法是把系统中的某个物体单独拿出来研究。将两种方法相结合灵活运用,将有助于简便解题。 基本解题思路 应用牛顿运动定律解题的一般步骤(1)认真分析题意,明确已知条件和所求量。 (2)选取研究对象。所选取的研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体。同一题目,根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象。 (3)分析研究对象的受力情况和运动情况 (4)当研究对象所受的外力不在一条直线上时,如果物体只受两个力,可以用平行四边形定则求其合力,如果物体受力较多,一般把它们正交分解到两个方向上去分别求合力;如果物体做直线运动,一般把各个力分解到沿运动方向和垂直运动的方向上。 (5
50、)根据牛顿第二定律和运动学公式对方程,物体所受外力、加速度、速度等都可根据规定的正方向按正、负值代入公式,按代数和进行运算。(6)求解方程,检验结果,必要时对结果进行讨论。 7、物理的受力分析物理的受力分析 物体受力分析是力学知识中的基础,也是其重要内容。正确分析物体的受力情况,是研究力学问题的关键,是必须掌握的基本功。对物体进行受力分析,主要依据力的概念,分析物体所受到的其他物体的作用。具体方法如下:(1)明确研究对象,即首先要确定要分析哪个物体的受力情况。(2)隔离分析:将研究对象从周围环境中隔离出来, 分析周围物体对它都施加了哪些作用。 (3)按一定顺序分析: 先重力, 后接触力(弹力、
51、摩擦力),其中重力非接触力,容易遗记,应先分析;弹力和摩擦力的有无要依据其产生的条件认真分析。 (4)画好受力分析图。要按顺序检查受力分析是否全面,做到不“多力”也不“少力” 。 8、动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题 (1)知道物体的受力情况确定物体的运动情况 (2)知道物体的运动情况确定物体的受力情况 (3)两类动力学问题的解题思路图解 13 受力情况加速度运动情况加速度第一类问题第二类问题运动学公式牛顿第二定律牛顿第二定律运动学公式 注:我们遇到的问题中,物体受力情况一般不变,即受恒力作用,物体做匀变速直线运动,故常用的运动学公式为匀变速直线运动公式,如 v=v0+at,x= v0
52、t+1/2at2,vt2-v02=2ax, v(平均速度)=x/t=(vt+v0)/2。 牛顿运动定律牛顿第二定律F=ma两类基本问题:受力情况和运动情况互求共点力平衡牛顿第三定律F=F平衡状态:a=0静止或匀速运动状态超重和失重平衡条件:F合=0牛顿第一定律惯性:大小由质量决定 高一上高一上 物理期末考试知识点复习物理期末考试知识点复习 专题一:运动的描述专题一:运动的描述 【知识要点】【知识要点】 1.1.质点(质点(A A) (1)没有形状、大小,而具有质量的点。 (2)质点是一个理想化的物理模型,实际并不存在。 (3)一个物体能否看成质点,并不取决于这个物体的大小,而是看在所研究的问题
53、中物体的形状、大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素,要具体问题具体分析。 2.2.参考系(参考系(A A) (1)物体相对于其他物体的位置变化,叫做机械运动,简称运动。 (2)在描述一个物体运动时,选来作为标准的(即假定为不动的)另外的物体,叫做 参考系。 对参考系应明确以下几点: 对同一运动物体,选取不同的物体作参考系时,对物体的观察结果往往不同的。 在研究实际问题时,选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到尽量的简化,能够使解题显得简捷。 14 因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动,所以通常取地面作为参照系 3.路程和位移(A) 1)时刻:钟表上所指示的
54、一个读数对应着的某一瞬间,它是时间点,是一个状态量。 2)时间:两个时刻之间的间隔称为时间,用 t 来表示,它是一个过程量。用公式表示:t=t2-t1 ;其中t2 表示后一时刻,t1表示前一时刻。 3)时间与时刻的数轴表示 (1)位移是表示质点位置变化的物理量。路程是质点运动轨迹的长度。 (2)位移是矢量,可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此,位移的大小等于物体的初位置到末位置的直线距离。路程是标量,它是质点运动轨迹的长度。因此其大小与运动路径有关。 (3)一般情况下,运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时,路程与位移的大小才相等。图 1-1 中质点轨
55、迹 ACB 的长度是路程,AB 是位移 S。 (4)在研究机械运动时,位移才是能用来描述位置变化的物理量。路程不能用来表达物体的确切位置。比如说某人从 O 点起走了 50m 路,我们就说不出终了位置在何处。 4 4、速度、平均速度和瞬时速度(速度、平均速度和瞬时速度(A A) (1)表示物体运动快慢的物理量,它等于位移 s 跟发生这段位移所用时间 t 的比值。即 v=s/t。速度是矢量,既有大小也有方向,其方向就是物体运动的方向。在国际单位制中,速度的单位是(m/s)米/秒。 (2)平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量。一个作变速运动的物体,如果在一段时间 t 内的位移为 s, 则我们
56、定义 v=s/t 为物体在这段时间(或这段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。 (3)瞬时速度是指运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。从物理含义上看,瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率,简称速率 5 5、匀速直线运动(、匀速直线运动(A A) (1) 定义:物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内位移相等,这种运动叫做匀速直线运动。 根据匀速直线运动的特点,质点在相等时间内通过的位移相等,质点在相等时间内通过的路程相等,质点的运动方向相同,质点在相等时间内的位移大小和路程相等。 (2) 匀速直线运动的 xt 图象和
57、 v-t 图象(A) (1)位移图象(s-t 图象)就是以纵轴表示位移,以横轴表示时间而作 出的反映物体运动规律的数学图象,匀速直线运动的位移图线是通过坐标 原点的一条直线。 (2)匀速直线运动的 v-t 图象是一条平行于横轴(时间轴)的直线,如 图2-4-1 所示。 A B C A B C 图 1-1 V/m.s-1 t/s O -10 10 20 V1 V2 15 10 5 0 1 2 3 3 4 5 6 7 8 第 1s 末 第 2s 初 第 1s 初 第 2s 末 前 8s 第 1s 内 第 4s 内 15 由图可以得到速度的大小和方向,如 v1=20m/s,v2=-10m/s,表明一
58、个质点沿正方向以 20m/s 的速度运动,另一个反方向以 10m/s 速度运动。 6 6、加速度(、加速度(A A) (1)加速度的定义:加速度是表示速度改变快慢的物理量,它等于速度的改变量跟发生这一改变量所用时间的比值,定义式:a=0tVVt (2)加速度是矢量,它的方向是速度变化的方向 (3)在变速直线运动中,若加速度的方向与速度方向相同,则质点做加速运动; 若加速度的方向与速度方向相反,则则质点做减速运动. 7 7、用电火花计时器用电火花计时器( (或电磁打点计时器或电磁打点计时器) )研究匀变速直线运动(研究匀变速直线运动(A A) 1、实验步骤: (1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌
59、上,将打点计时器固定在平板上,并接好电路 (2)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着重量适当的钩码. (3)将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔 (4)拉住纸带,将小车移动至靠近打点计时器处,先接通电源,后放开纸带. (5)断开电源,取下纸带 (6)换上新的纸带,再重复做三次 2、常见计算: (1)2BABBCT,2CBCCDT (2)2CBCDBCaTT 8 8、匀变速直线运动的规律(、匀变速直线运动的规律(A A) (1).匀变速直线运动的速度公式 vt=vo+at(减速:vt=vo-at) (2).2otvvv此式只适用于匀变速直线运动. (3). 匀变速直线运动的位
60、移公式 s=vot+at2/2(减速:s=vot-at2/2) (4)位移推论公式:2202tSa(减速:2202tSa) (5).初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的 时间间隔内的位移之差为一常数:s = aT2 (a-匀变速直线运动的 加速度 T-每个时间间隔的时间) 9 9、匀变速直线运动的、匀变速直线运动的 x xt t 图象和图象和 v v- -t t 图象(图象(A A) 1010、自由落体运动(、自由落体运动(A A) (1) 自由落体运动 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。 (2) 自由落体加速度 (1)自由落体加速度也叫重力加速度
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