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文档简介
1、第五章 曲线运动知识点1、曲线运动的条件和特点(1)曲线运动的条件:运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上。(2)曲线运动的特点:曲线运动速度沿轨迹切线方向,速度方向时刻变化,一定是变速运动!所受的合外力一定不为零,一定具有加速度。注意:曲线运动物体的加速度不一定变化。如平抛运动是匀变速曲线,加速度和力都不变。匀速圆周运动是变加速曲线运动,速度、加速度、合力的方向都是变化的。(3)做曲线运动的物体,合外力指向曲线的凹厕(内侧),轨迹夹在速度与合外力之间。2、运动的合成与分解物体的实际运动为合运动. 根据运动的实际效果等效分解的为分运动。两个直线运动的合运动的性质和轨迹的判断。 合外
2、力的方向跟合初速度方向是否在一条直线上判断轨迹是直线还是曲线。(或判断合加速度方向跟合初速度方向是否共线) 合加速度a=0匀速直线或静止。a大小方向都不变且a0,匀变速运动。a变化,变加速运动。例一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动(不共线)的合运动一定是匀变速曲线运动。(4)渡河问题最短时间:船头垂直河岸,即,渡河实际位移最短位移:若,最短位移为河宽,此时渡河所用时间3、平抛物体的运动的规律:匀变速曲线运动. (1)特点:初速度水平; 仅受重力,加速度为重力加速度g (2)运动规律:水平方向:匀速直线 竖直方向:自由落体 合运动: 4、斜抛运动:最高点速度不为0,有水平方向的速度。可看成水平
3、方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛5、描述圆周运动的几个物理量:(1)线速度V:大小为通过的弧长跟所用时间的比值,方向为圆弧该点的切线方向:v=s/t(2)角速度:大小为半径转过的角度跟所用时间的比值,有方向(匀速圆周运动中角速度方向不变)。 单位:rad/s , /t(3)周期T:沿圆周运动一周所用的时间;频率 (4)转速n:每秒钟完成圆周运动的圈数。6、线速度、角速度、周期、频率之间的关系: 7、同轴转动:固定在同一根转轴上转动的物体其角速度相等; 皮带传动:用皮带传动的皮带轮轮缘(皮带触点)线速度大小相等。8、向心力:做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心,作用效果只是使物体速
4、度方向发生变化向心力可以是几个力的合力,也可是某个力的分力,是个效果力。不能说“受到向心力。”圆周运动中向心力的特点: 匀速圆周运动:匀速圆周运动仅速度方向变化而速度大小不变,故只存在向心加速度,物体受到外力的合力就是向心力。合外力大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心,是物体做匀速圆周运动的条件。 变速圆周运动:速度大小发生变化,向心加速度和向心力都会相应变化,求物体在某一点受到的向心力时,应使用该点的瞬时速度,在变速圆周运动中,合外力不仅大小随时间改变,其方向也不沿半径指向圆心,沿半径方向的合力提供向心力,使物体产生向心加速度,改变速度的方向,沿轨道切线方向的合力,使物体产生切向加速度
5、,改变速度的大小。9、向心加速度:向心力产生的加速度,只是描述线速度方向变化的快慢。 10、 匀速圆周运动速度大小不变,方向时刻改变,是变速运动;加速度大小不变方向时刻改变,是一种变加速运动。匀速圆周运动的速度、加速度和向心力都是变量,但角速度是恒量。11、 离心现象及其应用和防止离心运动:做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。物体做离心运动的原因是惯性,而不是受离心力。离心运动的应用:离心干燥器、离心分离器、洗衣脱水筒、棉花糖的制作、链球比赛等。离心运动的防止:汽车在转弯处不能超过规定的速度,砂轮等不能超过允许的最大转速。
6、第三章 万有引力定律及其应用1、古代两种学说:托勒密:地心说,参考系:地球,地心说认为:地球是宇宙的中心,宇宙万物都是上帝创造。宇宙中的一切天体都围着地球旋转。哥白尼:日心说,参考系:太阳,认为太阳是宇宙的中心,地球和其它行星都绕太阳旋转。2、第谷进行了近代早期对天体运动最重要的天文观测工作。32、开普勒行星运动定律 所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上.对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积.所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等. 4、牛顿正式提出万有引力定律内容:宇宙间任何两个有质量的物体间都存在相互吸引力,两个物体
7、间引力的方向在它们得连线上,引力的大小与两物体的质量乘积成正比,与它们间距离的平方成反比。表达式:引力常数G:卡文迪许通过扭秤实验测得公式中的r为质点间的距离。这里的“质点”要求是质量分布均匀的球体,或是物体间的距离r远远大于物体的大小,这两种情况。对于质量分布均匀的球体,可把它看做是质量集中在球心的一个点上。当两物体间的距离 时,物体间的引力不能再用公式计算。理解:普遍性、相互性(物体间的万有引力是一对作用力与反作用力)、宏观性、特殊性。4、万有引力定律的应用:(1) 重力 (天体质量M, 天体半径R, 天体表面重力加速度g ,物体m)静止在地面上的物体,若考虑地球自转的影响,重力和向心力是
8、万有引力的两个分力. 两极:F万=mg 赤道:F万=mg+F向随着纬度的增加,物体的重力增大,重力加速度g增大。在两极处的重力加速度g最大;在赤道时重力加速度g最小。由于地球自转很慢,F向 比起引力来讲很小,因此重力与万有引力无论大小还是方向都相差不多。因此通常运算时,可认为重力等于万有引力,但概念上是不同的。忽略地球自转,则物体在地球表面受重力等于地球对物体的万有引力。 黄金代换式注:高空(强调离地面一定高度)物体的重力加速度:mg/ = G g /9.8m/s2(2)万有引力=向心力 (m绕另一个天体作圆周运动时,中心天体半径R,轨道半径r=R+h ) h G 求中心天体的质量: M=42
9、r3/GT2,(此公式不必记)求中心天体的密度:5、卫星问题人造地球卫星:卫星环绕速度v、角速度、周期T、向心加速度a与半径的关系:,可得:,r越大,v越小; ,r越大,越小;,r越大,T越大; ,r越大,a越小。同步卫星(通讯卫星):相对于地面静止不动,其圆轨道在赤道平面内,其周期与地球自转周期相同(一天),其轨道半径是一个定值,即同步卫星在赤道上方固定高度。6、第一宇宙速度 第二宇宙速度 第三宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度):,最大的环绕速度,最小的发射速度。(绕地球)第二宇宙速度(脱离速度):,挣脱地球引力,绕太阳或飞到其他行星上去。第三宇宙速度(逃逸速度):,挣脱太阳引力,飞出太阳系至
10、少要达到的发射速度。会求第一宇宙速度: 法一:卫星贴近地球表面飞行 , 法二:地球表面近似有 , 则有 7、卫星在发射时加速升高和返回减速的过程中,均发生超重现象。进入圆周运动轨道后,发生完全失重现象,一切在地面依靠重力才能完成的实验都无法做,天平、水银气压计等无法使用。第四章 机械能和能源1、功(W):物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了一段位移,我们说力对物体做了功。有力、力的方向上的位移是功的两个必要因素。功描述力对空间积累效应的物理量,是过程量. W=Flcos,其中为F与l的角, F为恒力,l为对地位移,F和l是对应同一个物体注意:恒力做功多少只与、l及二者夹角余弦有关,而与物体
11、的加速度大小、速度大小、运动时间长短等都无关,即与物体的运动性质无关,同时与有无其它力做功也无关。功是属于力的,说“功”必须说是哪个力的功。如:重力的功、拉力的功、阻力的功、弹力的功等。若是合力所做的功,就要说明是合力的功。例:在光滑的水平面和粗糙的水平面上各放一质量不同的木块,在相同的拉力作用下,通过相同的位移,拉力对木块做的功相同。在粗糙的水平面上有摩擦力做负功,合外力做功要更小。当090时W0,力对物体做正功;当= 90时W=0,力对物体不做功;当90180时,W0,力对物体做负功或说成物体克服这个力做功.一个力对物体做正功,说明这个力是动力。一个力对物体做负功,说明这个力是阻力。力对物
12、体做负功,也说成物体克服这个力做了功(取正值)圆周运动中,指向圆心方向(或远离圆心方向)的力不做功。例:绳的拉力和轨道的弹力均不做功,若轨道粗糙,摩擦力做负功,与路程有关。2、求合力的功有两种方法:合力的功等于各个力所做功的代数和,即 先求出合力,然后求总功,表达式为 若物体做匀速直线或者匀变速直线运动中加速度a已知或可得时,求合外力的功通常用法二。3、动能:动能是标量,单位是焦耳。动能是状态量,是瞬时量,与一个时刻或位置相对应。V是对地速度。物体动能发生变化,速度一定变化。但是物体速度发生变化,动能也可能不变,例匀速圆周运动。4、重力做功与重力势能(1)重力做功 ,重力做功与路径无关,只与物
13、体的始末位置高度差有关,重力做功与零势能面也无关。(2)重力势能 ,h是物体相对于零势能面所处的高度,故重力势能与零势能面有关。性质:重力势能是标量、状态量、相对量。当物体位于所选择的参考平面(零势面)的上方(下方)时,重力势能为正值(负值)。但重力势能的变化量与参考平面的选择无关。重力势能属于物体和地球组成的系统所共有,简化说成物体的重力势能。(3) 物体上升,重力做负功,重力势能增加相应数值。 物体下降,重力做正功,重力势能减少相应数值。 (4)弹性势能:物体由于发生了弹性形变而具有的能量。其值与弹性形变的大小有关。弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加。弹簧弹性势能,k劲度系
14、数,x压缩量或伸长量。5、动能定理:合外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.(1)表达式: (2),动能增加。 ,动能减少 ,动能不变(速率不变)(3)应用动能定理处理力学问题的一般程序(思路)明确研究对象和初、末状态,明确初、末两状态的动能。对研究对象进行受力分析、明确各力对物体做功的情况。依据动能定理,列出所有力做功的代数和等于动能增量的方程。根据题目需要,解方程,统一单位,代入数值(题目提供的已知条件),求出答案。6、机械能守恒定律 (1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=E k+Ep . (2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力
15、势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变. (3)机械能守恒定律的表达式 (4)系统机械能守恒的三种表示方式: 系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 ,即E1 =E2 (须规定零势能参考面) 系统减少的总重力势能EP减 等于系统增加的总动能EK增 ,即EP减 =EK增 若系统只有A、B两物体,A物减少的机械能等于B物增加的机械能,E A减 =EB增 (式和式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量. ) 注意解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取 (5)判断机械能是否守恒的方法 用做功来判断:分析物体或物体受外力情况,明确各力做功的情况,
16、若对物体只有重力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒. 若有弹簧弹力做功,则系统(物体+弹簧)机械能守恒。 用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒. 对一些特殊的运动,如匀速上升,匀速下降,加速上升,减速下降,可用E=E k+Ep判断。7、能量的转化和守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能由一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中其总量保持不变。(1)常见能量的形式:机械能、内能(与温度有关)、电能、电磁能、核能、化学能(化合物)。(2)分析物理过程、求解
17、实际问题时,对减少的某种能量,要追踪它的去向;对增加的能量,要能查寻它的来源。 可以按照“总的减少量=总的增加量”列出数学方程。(3)第一类永动机是指不需要任何动力和燃料,却能不断地对外做功。违背了能量的转化和守恒定律。永动机不可以制造成功。第二类永动机是指能自动地从低温热源吸收内能,向高温热源释放,高温热源将得到的内能对外做功,这样不需要其他动力机械,不消耗其他任何能源,整个循环可永远进行下去。没违背能量守恒定律,但违背了能量转化和转移的方向性(不可逆性)。 (4)能源的分类 一次能源:来自自然界、没有经过加工或转换的能源,如煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能、生物能、海洋能、地热能等。
18、二次能源: 从一次能源直接或间接转化而来的能源,如电能、氢能、焦炭等。 一次能源又可分为可再生能源和不可再生能源两大类。 可再生能源有:太阳能、水能、风能、海洋能等。 不可再生的能源有:煤、石油、天然气、核能等。 另外能源也可分为常规能源和新能源 。常规能源:煤、石油和天然气等新能源:太阳能、风能、地热能、波浪能(潮汐能)、氢能、核能 在新能源的开发中,重点在于开发太阳能、风能、地热能、波浪能、氢能和生物质能等8、功能关系 (1)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W合 =Ek2 -Ek1 (动能定理) (2)重力对物体做的功等于物体重力势能的变化:WG =Ep1 -Ep2 (3)弹力所做
19、的功等于弹性势能的变化。W弹 =Ep1 -Ep2 (4)只有重力做功,物体的机械能守恒. 若有弹簧弹力做功,则系统(物体+弹簧)机械能守恒。(5)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:WF =E2 -E1(6)滑动摩擦力或空气阻力做功,等于系统产生的内能 9、功率:功率物理量符号P,单位:瓦特(W) 比值定义式: ,此公式适用于任何情况下功率的计算,该公式计算平均功率。(1)物理意义:描述物体做功快慢的物理量。功率是标量(2)瞬时功率:P=Fvcos ,P和v分别表示t时刻的功率和速度,为F、v夹角. 若公式中速度用平均速度,也可用来求平均功率。(3)额定功率:发动
20、机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率. (4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率. 10、机车的两种启动方式 以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度作匀速直线运动 。分析:,功率P一定, 速度v增大,牵引力F减小, ,加速度a减小,当F=f时, a=0机车速度达到最大。启动过程的功能关系,机车以恒定功率运行时间t达到最大速度,牵引力做功W=Pt,阻力做功-fs,动能定理得以恒定牵引力F启动(恒定加速度启动):机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为,
21、而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度作匀速直线运动。分析:先匀加速,牵引力F=f+ma,牵引力F恒定,V增大,P=Fv,汽车实际功率增大,功率增大到最大功率即额定功率时,图中t1时刻,继续以额定功率前进时还可以继续加速,此后同以恒定功率P启动,做加速度a减小的加速运动达到最大速度第五章 经典力学与物理学革命1、经典力学(牛顿力学、古典力学)的局限性: 只适用于宏观、低速。2、经典时空观(三个结论):同时的绝对性、时间间隔的绝对性、空间距离的绝对性。相对论时空观:同时是相对的;空间距离是相对的3、狭义相对论爱因斯坦创立。两条基本假设为前提:相对性原理、光速不变原理。重要结论有:运动的时
22、钟变慢;运动的尺子缩短,运动的物体的质量随速度的增加而增大。4、经典物理学能量观一切自然过程(包括物质、能量)都是 连续的 普朗克能量量子化物质发射(或吸收)能量时,能量是 不连续的 量子说:普朗克提出,能够很好解释 黑体辐射 规律。5、光子说:认为E=h 爱因斯坦提出,能够很好解释 光电效应 规律。 光的本性:光具有波粒二象性(光的干涉、衍射和偏振等说明光具有 波动性 ,光是一种概率波。光电效应说明光具有 粒子性 )必修二实验复习一、平抛实验例1、如图所示,在“研究平抛物体运动”的实验中,有一张印有小方格的纸记录轨迹,小方格的边长L=1.25 cm.若小球在平抛运动过程中的几个位置如图中的a
23、、b、c、d所示,则小球平抛的初速度的计算式为v0=_(用L、g表示),其值为_(取g=9.8 m/s2),小球在b点的速度为_.答案:2 0.70 m/s 0.875 m/s二、动能定理实验例2、探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系,实验装置如下图所示,实验主要过程如下:(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W(2)分析打点计时器打出的纸带,求出小车的速度v1、v2、v3(3)作出Wv草图;(4)分析Wv图象如果Wv图象是一条直线,表明Wv;如果不是直线,可考虑是否存在Wv2、Wv3、W等关系以下关于该实验的说法中有一项不正确,它是_ D_A本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为W、2W、3W、所采用的方法是选用同样的橡皮筋,并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时,橡皮筋对小车做的功为W,用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时,橡皮筋对小车做的功分别是2W、3WB小车运动中会受到阻力,补偿的方法,可以使木板适当倾斜C某同学在一次实验中,得到一条记录纸带纸带上打出的点,两端密、中间疏出现这种情况的原因,可能是没有使木板倾斜或倾角太小D根据记录纸带上打出的点,求小车获得的速度的方法,是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算例3、某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图,图中小车是在一条橡皮筋作用
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