高中物理知识点释义全集

高中物理知识点释义全集力学中三种常见力及物体的平衡 11力的概念的理解 12对重力概念理解 13弹力 14摩擦力 2力的合成与分解共点力作用下物体的平衡 21合力与分力 22平行四边形定则 23合力的范围∣F1-F2∣≤F≤F1F2 24三角形法则 25力的分解的唯一性 26力的分解有两解的条件 37共点力作用下物体平衡处理方法 3直线运动 3一匀变速直线运动公式 3二匀变速直线运动的基本处理方法 41公式法 42比值关系法 4①T末2T末3T末的瞬时速度之比为 4②T内2T内3T内的位移之比为 4③第一个T内第二个T内第三个T内的位移之比为 4④前一个s前两个s前三个s所用的时间之比为 5⑤第一个s第二个s第三个s所用的时间tⅠtⅡtⅢtN之比为 53平均速度求解法 54图象法 55逆向分析法 56对称性分析法 57间接求解法 58变换参照系法 5三匀变速直线运动规律的应用自由落体与竖直上抛 5追及与相遇问题极值与临界问题 5一追及和相遇问题 5二极值问题和临界问题的求解方法 6牛顿第二定律的理解与方法应用 6一牛顿第二定律的理解 6二方法与应用 7三牛顿定律的应用 7曲线运动运动的合成与分解平抛运动 81深刻理解曲线运动的条件和特点 82深刻理解运动的合成与分解 83绳端速度的分解 84小船渡河问题 85平抛运动 9即当击球高度小于213m时无论球被水平击出的速度多大球不是触网就是出界6圆周运动 116圆周运动 16万有引力定律天体运动 17一万有引力定律 17二万有引力定律的应用 171开普勒三定律应用 172各物理量与轨道半径的关系 173会讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况 184会用万有引力定律求天体的质量 185会用万有引力定律计算天体的平均密度 196会用万有引力定律求卫星的高度 197会用万有引力定律推导恒量关系式 198会求解卫星运动与光学问题的综合题 199二个特殊卫星 1910人造卫星失重问题 2011卫星的变轨运动问题 20四万有引力问题全解 21机械能 251深刻理解功的概念 252深刻理解功率的概念 262斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题 263滑轮系统拉力做功的计算方法 264求某力的平均功率和瞬时功率的方法 275机车的启动问题 27功和功率的计算 271求变力做功的几种方法 272微元法 27三平均力法 274图象法 275能量转化法求变力做功 27机械能及机械能守恒定律的应用 28一对机械能守恒定律的理解 28二机械能守恒定律的应用 28功能关系 28冲量动量与动量定理 291冲量---求恒力和变力冲量的方法 292动量---动量及动量变化的求解方法 293动量定理 29动量定理的题型解析 29动量守恒定律的理解与应用 30一动量守恒定律成立条件的理解 30二动量守恒定律的四性 30三动量守恒定律的题型分析 301能根据动量守恒条件判定系统的动量是否守恒 302能根据动量守恒定律求解合二为一和一分为二问题 303会用动量守恒定律解人船模型问题 304会分析求解三体作用过程问题 315会分析求解二体作用过程问题 316碰撞爆炸与反冲 317判断碰撞结果的三大原则 318爆炸问题 329反冲运动 3210会用动量守恒定律和能量守恒解相对滑动类问题 3211会根据图象分析推理解答相关问题 3212会利用数学方法求解物理问题 32动量与能量 32一力学规律的选用原则 33二利用动量观点和能量观点解题应注意下列问题 33机械振动 331判断简谐振动的方法 332简谐运动中各物理量的变化特点 333简谐运动的对称性 344简谐运动的周期性 345简谐运动图象 346受迫振动与共振 34单摆 34机械波 34①波的波速波长频率周期和介质的关系 34②判定波的传播方向与质点的振动方向 34③已知波的图象求某质点的坐标波速振动图象等 35④已知波速V和波形作出再经Δt时间后的波形图 35⑤已知某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算 35⑥已知某两质点的振动图象进行分析计算 35⑦已知某两时刻的波动图象进行分析计算 35电场考点例析 35问题1会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题 35问题2会解分析求解电场强度 35问题3会根据给出的一条电场线分析推断电势和场强的变化情况 35问题4会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹分析推断带电粒子的性质 35带电粒子所受到的力指向轨迹的内侧 35问题5会根据给定电势的分布情况求作电场线 35在匀强电场中同一条电场线上相等距离的两点间的电势差相等 35问题6会求解带电体在电场中的平衡问题 35问题7会计算电场力的功 35问题8会应用WqUAB计算电势差电势电势能 35问题9会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题 35问题10会用能量守恒的观点解题 35问题11会解带电粒子在电场中的偏转问题 35问题12会解带电粒子在交变电场中的运动问题 35问题13会解电场中的导体和电容器有关问题 35问题14会解电场中的临界问题 35问题15会解电场中的联系实际问题 35稳恒电路 36一电流的形成电流强度Iqt 36二部分电路欧姆定律 36三电阻定律 36闭合电路欧姆定律 36考点一直流电路的动态分析 37考点二电路的故障分析与检测 37考点三会解含容电路 37考点四黑盒问题 37电学实验复习专题 381．电路的选择 382滑动变阻器限流电路与分压电路的选择 382．电路实验器材和量程的选择应考虑以下几点 38二电压表和电流表的改装 39二电阻的测量－－电阻测量的方法归类 39三测电源的电动势和内电阻 40磁场对电流的作用 421判断安培力作用下物体运动方向的方法 42带电粒子在磁场中的运动 43A处理方法定圆心求半径画轨迹算周期 43B带电粒子在磁场中运动的问题分类 43C洛伦兹力作用下的多解问题 43电磁感应的基本知识 43考点1磁通量Φ 43考点2感应电流的方向判断 44考点3电动势的计算 45电磁感应与电路结合问题 45一等效法处理电磁感应与电路结合问题 45二电磁感应中的动力学问题 46三电磁感应中的能量动量问题 46四电量的计算QIΔt 47五电磁感应中的图象问题 47交变电流 47一交流电中的各量 47变压器 47远距离输电 49光的直线传播的考点分析 50考点平面镜的特点 50考点平面镜成像作图 51考点发生折射的两个面平行则出射光线与入射光线平行 51考点介质的折射率测定的方法 51考点全反射的应用光导纤维 51考点各量的变化关系 53光的干涉 53考点1双缝干涉原理 53考点2薄膜干涉及其应用 54光电效应 55能级 55原子物理 56一原子的核式结构 56二天然放射现象衰变 56三半衰期的计算 56四核反应方程 56五核能的计算 56力学中三种常见力及物体的平衡1力的概念的理解1力的本质①力的物质性②力的相互性③力的矢量性④力作用的独立性2力的效果一是使物体发生形变二是改变物体的运动状态即产生加速度①力作用的瞬时效果产生加速度aFm②力的作用在时间上的积累效果力对物体的冲量IFt③力的作用在空间上的积累效果力对物体做的功WFscosα3力的三要素大小方向作用点①两个力相等的条件力的大小相等方向相同4力的分类①性质力②效果力2对重力概念理解1重力是地球对物体的万有引力的一个分力2重力加速度g①地球表面的重力加速度在赤道上最小两极最大②海拔越高重力加速度越小3重心重力的作用点叫做物体的重心①质量分布均匀形状规则的物体其重心在物体的几何中心上②悬挂的物体绳子的拉力必过物体的重心和物体的重力构成一对平衡力3弹力1弹力产生的条件①相互接触②有弹性形变2方向与物体形变的方向相反受力物体是引起形变的物体施力物体是发生形变的物体3弹力的大小的计算①根据平衡条件②根据动力学规律牛顿第二定律③根据公式FkxΔFKΔx④控制变量法处理多弹簧形变引起的物体的位置的改变问题4摩擦力1摩擦力产生的条件①接触面粗糙②有压力③有相对运动或相对运动趋势2静摩擦力的方向①假设法②反推法3静摩擦力的大小其数值在0到最大静摩擦力之间①根据平衡条件②根据动力学规律4滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反是判断滑动摩擦力方向的依据5滑动摩擦力的大小根据公式FμN计算滑动摩擦力的大小与物体的运动速度接触面的面积没有关系力的合成与分解共点力作用下物体的平衡1合力与分力合力与分力是等效替代关系2平行四边形定则相关数学知识①正弦定理②余弦定理3合力的范围∣F1-F2∣≤F≤F1F2应用判断物体在受到三个力或三个以上力能否平衡问题即合力能否为零4三角形法则①矢量三角形中的等效替代关系②用矢量三角形求极值问题若物体受到三个力的作用时该三个力依次首尾相接构成三角形则该物体所受合力为零若物体受到三个力的作用始终处于平衡状态且一个力为恒力一个力的方向不变另一个力的变化引起的各力的变化情况可由三角形法则判断5力的分解的唯一性将一个已知力F进行分解其解是不唯一的要得到唯一的解必须另外考虑唯一性条件常见的唯一性条件有1已知两个不平行分力的方向可以唯一的作出力的平行四边形对力F进行分解其解是唯一的2已知一个分力的大小和方向可以唯一的作出力的平行四边形对力F进行分解其解是唯一的6力的分解有两解的条件1已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小由图9可知当F2Fsin时分解是唯一的当FsinF2F时分解不唯一有两解当F2F时分解是唯一的2已知两个不平行分力的大小如图10所示分别以F的始端末端为圆心以F1F2为半径作圆两圆有两个交点所以F分解为F1F2有两种情况存在极值的几种情况①已知合力F和一个分力F1的方向另一个分力F2存在最小值②已知合力F的方向和一个分力F1另一个分力F2存在最小值7共点力作用下物体平衡处理方法要注意运用等效关系合力与分力注意运用力的几何关系注意判断力的方向1整体法和隔离法2合成与分解法3正交分解法4相似三角形法5对称法在平衡中的应用直线运动一匀变速直线运动公式1常用公式有以下四个⑴以上四个公式中共有五个物理量staV0Vt这五个物理量中只有三个是独立的可以任意选定只要其中三个物理量确定之后另外两个就唯一确定了每个公式中只有其中的四个物理量当已知某三个而要求另一个时往往选定一个公式就可以了如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等那么另外的两个物理量也一定对应相等⑵以上五个物理量中除时间t外sV0Vta均为矢量一般以V0的方向为正方向以t0时刻的位移为零这时sVt和a的正负就都有了确定的物理意义应用公式注意的三个问题1注意公式的矢量性2注意公式中各量相对于同一个参照物3注意减速运动中设计时间问题2匀变速直线运动中几个常用的结论①ΔsaT2即任意相邻相等时间内的位移之差相等可以推广到sm-snm-naT2②某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度某段位移的中间位置的即时速度公式不等于该段位移内的平均速度可以证明无论匀加速还是匀减速都有3初速度为零或末速度为零的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体如果初速度为零或者末速度为零那么公式都可简化为以上各式都是单项式因此可以方便地找到各物理量间的比例关系4初速为零的匀变速直线运动①前1s前2s前3s内的位移之比为1∶4∶9∶②第1s第2s第3s内的位移之比为1∶3∶5∶③前1m前2m前3m所用的时间之比为1∶∶∶④第1m第2m第3m所用的时间之比为1∶∶∶5自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动竖直上抛运动是匀减速直线运动可分向上的匀减速运动和竖直向下匀加速直线运动二匀变速直线运动的基本处理方法1公式法课本介绍的公式如等有些题根据题目条件选择恰当的公式即可但对匀减速运动要注意两点一是加速度在代入公式时一定是负值二是题目所给的时间不一定是匀减速运动的时间要判断是否是匀减速的时间后才能用 2比值关系法初速度为零的匀变速直线运动设T为相等的时间间隔则有①T末2T末3T末的瞬时速度之比为v1v2v3vn123n②T内2T内3T内的位移之比为s1s2s3sn149n2③第一个T内第二个T内第三个T内的位移之比为sⅠsⅡsⅢsN1352N-1初速度为零的匀变速直线运动设s为相等的位移间隔则有④前一个s前两个s前三个s所用的时间之比为t1t2t3tn1⑤第一个s第二个s第三个s所用的时间tⅠtⅡtⅢtN之比为tⅠtⅡtⅢtN13平均速度求解法在匀变速直线运动中整个过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度也等于初末速度和的一半即求位移时可以利用4图象法5逆向分析法6对称性分析法7间接求解法8变换参照系法 在运动学问题中相对运动问题是比较难的部分若采用变换参照系法处理此类问题可起到化难为易的效果参照系变换的方法为把选为参照物的物理量如速度加速度等方向移植到研究对象上再对研究对象进行分析求解三匀变速直线运动规律的应用自由落体与竖直上抛1自由落体运动是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动2竖直上抛运动竖直上抛运动是匀变速直线运动其上升阶段为匀减速运动下落阶段为自由落体运动它有如下特点1上升和下降至落回原处的两个过程互为逆运动具有对称性有下列结论①速度对称上升和下降过程中质点经过同一位置的速度大小相等方向相反②时间对称上升和下降经历的时间相等2竖直上抛运动的特征量①上升最大高度Sm②上升最大高度和从最大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间3处理竖直上抛运动注意往返情况追及与相遇问题极值与临界问题一追及和相遇问题1追及和相遇问题的特点追及和相遇问题是一类常见的运动学问题从时间和空间的角度来讲相遇是指同一时刻到达同一位置可见相遇的物体必然存在以下两个关系一是相遇位置与各物体的初始位置之间存在一定的位移关系若同地出发相遇时位移相等为空间条件二是相遇物体的运动时间也存在一定的关系若物体同时出发运动时间相等若甲比乙早出发Δt则运动时间关系为t甲t乙Δt要使物体相遇就必须同时满足位移关系和运动时间关系2追及和相遇问题的求解方法分析追及与相碰问题大致有两种方法即数学方法和物理方法首先分析各个物体的运动特点形成清晰的运动图景再根据相遇位置建立物体间的位移关系方程最后根据各物体的运动特点找出运动时间的关系方法1利用不等式求解利用不等式求解思路有二其一是先求出在任意时刻t两物体间的距离yft若对任何t均存在yft0则这两个物体永远不能相遇若存在某个时刻t使得yft则这两个物体可能相遇其二是设在t时刻两物体相遇然后根据几何关系列出关于t的方程ft0若方程ft0无正实数解则说明这两物体不可能相遇若方程ft0存在正实数解则说明这两个物体可能相遇方法2利用图象法求解利用图象法求解其思路是用位移图象求解分别作出两个物体的位移图象如果两个物体的位移图象相交则说明两物体相遇3解追及追碰问题的思路解题的基本思路是1根据对两物体运动过程的分析画出物体的运动示意图2根据两物体的运动性质分别列出两个物体的位移方程注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中3由运动示意图找出两物体间关联方程4联立方程求解4分析追及追碰问题应注意的问题1分析追及追碰问题时一定要抓住一个条件两个关系一个条件是两物体的速度满足的临界条件追和被追物体的速度相等的速度相等同向运动是能追上追不上两者距离有极值的临界条件两个关系是时间关系和位移关系其中通过画草图找到两物体位移之间的数量关系是解题的突破口因此在学习中一定要养成画草图分析问题的良好习惯对帮助我们理解题意启迪思维大有裨益2若被追及的物体做匀减速直线运动一定要注意追上前该物体是否停止3仔细审题注意抓住题目中的关键字眼充分挖掘题目中的隐含条件如刚好恰巧最多至少等往往对应一个临界状态满足一个临界条件二极值问题和临界问题的求解方法中各物理量均指同一个研究对象因此应用牛顿第二定律解题时首先要处理好的问题是研究对象的选择与确定4相对性在中a是相对于惯性系的而不是相对于非惯性系的即a是相对于没有加速度参照系的5独立性理解一F合产生的加速度a是物体的总加速度根据矢量的合成与分解则有物体在x方向的加速度ax物体在y方向的合外力产生y方向的加速度ay牛顿第二定律分量式为二方法与应用1整体法与隔离法同体性选择研究对象是解答物理问题的首要环节在很多问题中涉及到相连接的几个物体研究对象的选择方案不惟一解答这类问题应优先考虑整体法因为整体法涉及研究对象少未知量少方程少求解简便但对于大多数平衡问题单纯用整体法不能解决通常采用先整体后隔离的分析方法2牛顿第二定律瞬时性解题法瞬时性牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系做变加速运动的物体其加速度时刻都在变化某时刻的加速度叫瞬时加速度而加速度由合外力决定当合外力恒定时加速度也恒定合外力变化时加速度也随之变化且瞬时力决定瞬时加速度解决这类问题要注意1确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时合外力2当指定某个力变化时是否还隐含着其它力也发生变化3整体法隔离法的合力应用3动态分析法4正交分解法独立性1平行四边形定则是矢量合成的普遍法则若二力合成通常应用平行四边形定则若是多个力共同作用则往往应用正交分解法2正交分解法即把力向两个相互垂直的方向分解分解到直角坐标系的两个轴上再进行合成以便于计算解题5结论求解法结论物体由竖直圆周的顶点从静止出发沿不同的光滑直线轨道运动至圆周上另外任一点所用的时间相同三牛顿定律的应用1脱离问题一起运动的两物体发生脱离时两物体接触物体间的弹力为零两物体的速度加速度相等曲线运动运动的合成与分解平抛运动1深刻理解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时物体做曲线运动2曲线运动的特点在曲线运动中运动质点在某一点的瞬时速度方向就是通过这一点的曲线的切线方向②曲线运动是变速运动这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的做曲线运动的质点其所受的合外力一定不为零一定具有加速度3曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上且一定指向曲线的凹侧2深刻理解运动的合成与分解1物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解运动的合成与分解基本关系分运动的独立性运动的等效性合运动和分运动是等效替代关系不能并存运动的等时性运动的矢量性加速度速度位移都是矢量其合成和分解遵循平行四边形定则2互成角度的两个分运动的合运动的判断合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度两者是否在同一直线上在同一直线上作直线运动不在同一直线上将作曲线运动①两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动②一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动③两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时合运动是匀加速直线运动否则是曲线运动3怎样确定合运动和分运动①合运动一定是物体的实际运动②如果选择运动的物体作为参照物则参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动物体相对地面的运动是合运动③进行运动的分解时在遵循平行四边形定则的前提下类似力的分解要按照实际效果进行分解3绳端速度的分解此类有绳索的问题对速度分解通常有两个原则①按效果正交分解物体运动的实际速度②沿绳方向一个分量另一个分量垂直于绳效果沿绳方向的收缩速度垂直于绳方向的转动速度4小船渡河问题17一条宽度为L的河流水流速度为Vs已知船在静水中的速度为Vc那么1怎样渡河时间最短2若VcVs怎样渡河位移最小3若VcVs怎样使船沿河漂下的距离最短分析与解1如图2甲所示设船上头斜向上游与河岸成任意角θ这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V1Vcsinθ渡河所需时间为可以看出LVc一定时t随sinθ增大而减小当θ900时sinθ1所以当船头与河岸垂直时渡河时间最短2如图2乙所示渡河的最小位移即河的宽度为了使渡河位移等于L必须使船的合速度V的方向与河岸垂直这是船头应指向河的上游并与河岸成一定的角度θ根据三角函数关系有Vccosθ—Vs0所以θarccosVsVc因为0≤cosθ≤1所以只有在VcVs时船才有可能垂直于河岸横渡3如果水流速度大于船上在静水中的航行速度则不论船的航向如何总是被水冲向下游怎样才能使漂下的距离最短呢如图2丙所示设船头Vc与河岸成θ角合速度V与河岸成α角可以看出α角越大船漂下的距离x越短那么在什么条件下α角最大呢以Vs的矢尖为圆心以Vc为半径画圆当V与圆相切时α角最大根据cosθVcVs船头与河岸的夹角应为θarccosVcVs船漂的最短距离为此时渡河的最短位移为5平抛运动1．物体做平抛运动的条件只受重力作用初速度不为零且沿水平方向物体受恒力作用且初速度与恒力垂直物体做类平抛运动2．平抛运动的处理方法通常可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动一个是水平方向垂直于恒力方向的匀速直线运动一个是竖直方向沿着恒力方向的匀加速直线运动3．平抛运动的规律以抛出点为坐标原点水平初速度V0方向为沿x轴正方向竖直向下的方向为y轴正方向建立如图1所示的坐标系在该坐标系下对任一时刻t①位移分位移合位移为合位移与x轴夹角②速度分速度Vygt合速度为合速度V与x轴夹角4．平抛运动的性质做平抛运动的物体仅受重力的作用故平抛运动是匀变速曲线运动29如图4所示排球场总长为18m设球网高度为2m运动员站在离网3m的线上图中虚线所示正对网前跳起将球水平击出不计空气阻力1设击球点在3m线正上方高度为25m处试问击球的速度在什么范围内才能使球即不触网也不越界2若击球点在3m线正上方的高度小余某个值那么无论击球的速度多大球不是触网就是越界试求这个高度思路分析排球的运动可看作平抛运动把它分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动来分析但应注意本题是环境限制下的平抛运动应弄清限制条件再求解关键是要画出临界条件下的图来解答1如图设球刚好擦网而过擦网点x1＝3my1＝h2－h1＝25－2＝05m设球刚好打在边界线上则落地点x2＝12my2＝h2＝25m代入上面速度公式可求得欲使球既不触网也不越界则球初速度v0应满足2设击球点高度为h3时球恰好既触网又压线如图所示再设此时排球飞出的初速度为v对触网点x3＝3my3＝h3－h1＝h3－2代入1中速度公式可得对压界点x4＝12my4＝h3代入1中速度公式可得两式联立可得h3＝213m即当击球高度小于213m时无论球被水平击出的速度多大球不是触网就是出界6圆周运动线速度角速度周期间的关系皮带传动问题皮带上的各点的线速度大小相等同一轮子上的各点的角速度相等周期相等万有引力定律天体运动一万有引力定律1开普勒三定律①所有行星围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②对每个行星而言太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积③所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同即常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小2万有引力定律自然界的一切物体都相互吸引两个物体间的引力的大小跟它们的质量乘积成正比跟它们的距离的平方成反比公式G667×10-11Nm2kg2适用条件适用于相距很远可以看做质点的两物体间的相互作用质量分布均匀的球体也可用此公式计算其中r指球心间的距离3三种宇宙速度第一宇宙速度V179Kms人造卫星的最小发射速度第二宇宙速度V2112kms使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度3第三宇宙速度V3167kms使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度注意①V179Kms是最小的发射速度但是是最大的运行速度当79Kms时卫星近表面运行79Kms79Kmsv射112kms时卫星在离地较远处运行v运79kms二万有引力定律的应用1开普勒三定律应用所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等这就是开普勒第三定律也叫周期定律我们把行星的椭圆轨道近似地当作圆若用r代表轨道半径T代表公转周期则开普勒第三定律的表达式为r3T2k代入基本方程即得显然这个量k只与恒星的质量M有关而与行星其他任何物理量均无关各物理量与轨道半径的关系若已知人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r地球的质量为M得卫星运行的向心加速度为由得卫星运行的线速度为由得卫星运行的角速度为由得卫星运行的周期为由得卫星运行的动能即随着运行的轨道半径的逐渐增大向心加速度an线速度v角速度ω动能Ek将逐渐减小周期T将逐渐增大g随离地面高度h的变化情况4会用万有引力定律求天体的质量通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体表面的重力加速度g和天体的半径R就可以求出天体的质量M以地球的质量的计算为例1若已知月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径r根据得2若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r根据得3若已知月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T根据和得4若已知地球的半径R和地球表面的重力加速度g得此式通常被称为黄金代换式5会用万有引力定律计算天体的平均密度通过观测天体表面运动卫星的周期T就可以求出天体的密度ρ6会用万有引力定律求卫星的高度通过观测卫星的周期T和行星表面的重力加速度g及行星的半径R可以求出卫星的高度7会用万有引力定律推导恒量关系式8会求解卫星运动与光学问题的综合题9二个特殊卫星通讯卫星同步卫星通讯卫星是用来通讯的卫星相当于在太空中的微波中继站通过它转发和反射无线电信号可以实现全地球的电视转播这种卫星位于赤道的上空相对于地面静止不动犹如悬在空中一样也叫同步卫星要使卫星相对于地面静止卫星运动的周期与地球自转的周期必须相等即为24小时卫星绕地球的运动方向与地球自转方向必须相同即卫星的轨道平面与地轴垂直又因为卫星所需的向心力来自地球对它的引力方向指向地心因此同步卫星的轨道平面必须通过地心即与赤道平面重合代入基本方程得若已知地球的半径R地64×10m地球的质量M60×10kg用h表示卫星离地的高度则R地hr42×10m即h＝36×10m所有的同步卫星均在赤道的上空离地为36×107m的高处的同一轨道上以相同的速率运行当然同步卫星间绝不会相撞近地卫星把在地球表面附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星它运行的轨道半径可以认为等于地球的半径R0其轨道平面通过地心若已知地球表面的重力加速度为g0则得由得由得若将地球半径R064×106m和g098ms2代入上式可得v79×103msω124×10-3radsT5074s和且卫星运行的轨道半径r＞R0所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度v＜79×103ms角速度ω＜124×10-3rads而周期T＞5074s特别需要指出的是静止在地球表面上的物体尽管地球对物体的重量也为mg尽管物体随地球自转也一起转绕地轴做匀速率圆周运动且运行周期等于地球自转周期与近地卫星同步卫星有相似之处但它的轨道平面不一定通过地心如图2所示只有当纬度θ0°即物体在赤道上时轨道平面才能过地心地球对物体的引力F的一个分力是使物体做匀速率圆周运动所需的向心力fmω2r另一个分力才是物体的重量mg即引力F不等于物体的重量mg只有当r0时即物体在两极处由于fmω2r0F才等于mg10人造卫星失重问题11当以第一宇宙速度发射人造卫星它将围绕地球表面做匀速圆周运动若它发射的速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间则它将围绕地球做椭圆运动．有时为了让卫星绕地球做圆周运动要在卫星发射后做椭圆运动的过程中二次点火以达到预定的圆轨道．设第一宇宙速度为v则由第一宇宙速度的推导过程有G＝m．在地球表面若卫星发射的速度v1＞v则此时卫星受地球的万有引力应小于卫星以v1绕地表做圆周运动所需的向心力m故从此时开始卫星将做离心运动在卫星离地心越来越远的同时其速率也要不断减小在其椭圆轨道的远地点处离地心距离为R′速率为v2v2＜v1此时由于G＞m卫星从此时起做向心运动同时速率增大从而绕地球沿椭圆轨道做周期性的运动．如果在卫星经过远地点处开动发动机使其速率突然增加到v3使G＝m则卫星就可以以速率v3以R′为半径绕地球做匀速圆周运动．同样的道理在卫星回收时选择恰当的时机使做圆周运动的卫星速率突然减小卫星将会沿椭圆轨道做向心运动让该椭圆与预定回收地点相切或相交就能成功地回收卫星．四万有引力问题全解1．人造地球卫星的轨道是任意的吗卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力地球对卫星的万有引力指向地心．而做匀速圆周运动物体的向心力时刻指向它做圆周运动的圆心．因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合．而这样的轨道有多种其中比较特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道当然也应存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道只要圆心在地心就可能是卫星绕地球运行的圆轨道．如图6－5－2．2．人造卫星的运行周期可以小于80min吗1从卫星的周期讨论m运转周期为T轨道半径为r地球的质量为M万有引力常量为G根据卫星绕地球转动的向心力就是地球对它的引力有m＝G可得T＝由周期公式可以看出卫星轨道半径r越小周期也越小当卫星沿地球表面附近运动时即r＝R地＝64×106m周期最短此时T≈51×103s＝85min．T大于80min所以想发射一周期小于80min的卫星是不可能的．2从卫星运动的轨道半径讨论80min则轨道半径r3＝r3＝≈23×1020m3得出r≈62×106m＜R地3从地球提供的向心力讨论F＝GT＝80min时卫星所需的向心力为F′＝r＝R地＝64×106m时FN≈98mNF＝N≈1096mN．r＝R地时地球对卫星所能提供的向心力最大≤98mN又由上分析可知因此要发射一颗周期为80min的卫星是不可能的．4从卫星的环绕速度讨论v则有G＝得出v＝由公式可知r越小环绕速度越大当r＝R地＝64×106m时卫星环绕地球的速度最大．v＝≈79×103ms若地球卫星的周期为80min则其绕地球的线速度为v＝≈84×103ms由此可见v＞v显然不可能发射一颗周期为80min的地球卫星．3．卫星的发射速度和运行速度是一回事吗G＝m得v＝可知卫星绕地球的运行速率仅由其轨道半径来决定轨道半径越大即离地越高其运行速度越小但我们又知道要想将卫星发射到更高的轨道在地面发射时需要提供给卫星的速度越大这与在越高轨道上运行速度越小并不矛盾因为其中一个指运行速度一个指发射速度．由于卫星绕地球可能的圆轨道中半径最小值为地球半径R因此由v＝得到的近地卫星的环绕速度也就是第一宇宙速度是所有绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大运行速度．因此关于第一宇宙速度有三种不同说法第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度是环绕地球表面的近地卫星的环绕速度是地球卫星的最大运行速度．4．赤道上随地球做圆周运动的物体与绕地球表面做圆周运动的卫星有什么区别R因此有些同学就把二者混为一谈实际上二者有着非常显著的区别．①对它们做圆周运动的向心力的分析前面已经有过讨论地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供但由于地球自转角速度不大万有引力并没有全部充当向心力向心力只占万有引力的一小部分万有引力的另一个分力是我们通常所说的物体所受的重力．对于赤道上的物体万有引力重力向心力在一直线上时重力大小等于万有引力和物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力之差它的向心力远小于地球对它的万有引力而围绕地球表面做匀速圆周运动的卫星由于离开了地球它做圆周运动时万有引力全部充当向心力．②对它做圆周运动的运动学特征的分析赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时由于与地球保持相对静止因此它做圆周运动的周期应与地球自转的周期相同即24h当然也可由此计算出其线速度和角速度．而绕地球表面运行的近地卫星其线速度即我们所说的第一宇宙速度．它的周期可以由公式求出G＝mR求得T＝2π代入地球的半径R与质量可求出地球近地卫星绕地球的运行周期T约为84min此值远小于地球自转周期．5．同步卫星如图6－5－4所示假设卫星在轨道B上跟着地球的自转同步地做匀速圆周运动卫星运动的向心力由地球对它的引力F引的一个分力F1提供由于另一分力F2的作用将使卫星轨道靠向赤道故只有在赤道上空同步卫星才可能在稳定的轨道上运行．6－5－4G＝mω2R＋h＝m2R＋h得h－RT为地球自转周期MR分别为地球质量半径h＝36×107m由此可知要发射地球同步卫星必须同时满足三个条件①卫星运动周期和地球自转周期相同T＝24h＝864×104s．③卫星距地面高度有确定值约36×107m发射同步卫星有两种方法一种是直线发射由运载火箭把卫星发射到36000km的赤道上空然后做90°的转折飞行使卫星进入轨道另一种方法是变轨发射即先把卫星发射到高度为200～300km的圆形轨道上这条轨道叫停泊轨道当卫星穿过赤道平面时末级火箭点火工作使卫星进入一条大的椭圆轨道其远地点恰好在赤道上空3600km处这条轨道叫转移轨道．当卫星到达远地点时再开动卫星上的发动机使之进入同步轨道也叫静止轨道．在第一种发射方法的整个发射过程中运载火箭在入轨前始终处于动力飞行状态要消耗大量燃料还必须在赤道上建立发射场有一定的局限性．第二种发射方法运载火箭消耗的燃料少发射场的位置也不受限制．目前各国发射同步卫星都采用第二种方法但这种方法在操作和控制上都比较复杂．36×104km处它们的线速度角速度也一样大但各国的同步卫星定点于不同径度点的上方我国于1984年4月8日成功发射的一颗地球的同步卫星8天后定位于东经125°的赤道上空我国是少数几个能独立发射同步卫星的国家之一．．人造卫星简介这种奇特的星星并不是宇宙间的星球而是人类挂上天宇的明灯人造地球卫星它们巡天遨游穿梭往来忠实地为人类服务给冷寂的宇宙增添了生气和活力．人造卫星是个兴旺的家族．如果按用途分它可分为三大类科学卫星技术试验卫星和应用卫星科学卫星是用于科学探测和研究的卫星主要包括空间物理探测卫星和天文卫星用来研究高层大气地球辐射带地球磁层宇宙线太阳辐射等并可以观测其他星体．技术试验卫星是进行新技术试验或为应用卫星进行试验的卫星．航天技术中有很多新原理新材料新仪器其能否使用必须在天上进行试验．一种新卫星的性能如何也只有把它发射到天上去实际锻炼试验成功后才能应用．人上天之前必须先进行动物试验这些都是技术试验卫星的使命．应用卫星是直接为人类服务的卫星它的种类最多数量最大其中包括通信卫星气象卫星侦察卫星导航卫星测地卫星地球资源卫星截击卫星等等．人造卫星的运行轨道除近地轨道外通常有三种地球同步轨道太阳同步轨道极地轨道．地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道．但其中有一种十分特殊的轨道叫地球静止轨道．这种轨道的倾角为零在地球赤道上空35786km．在地面上的人看来在这条轨道上运行的卫星是静止不动的．一般通信卫星广播卫星气象卫星选用这种轨道比较有利．地球同步轨道有无数条而地球静止轨道只有一条．太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的方向与地球公转方向相同旋转角速度等于地球公转的平均角速度360度年的轨道它距地球的高度不超过6000km在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的．气象卫星地球资源卫星一般采用这种轨道．极地轨道是倾角为90°的轨道在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空可以俯视整个地球表面．气象卫星地球资源卫星侦察卫星常采用此轨道．人造卫星通用系统有结构温度控制姿态控制能源跟踪遥测遥控通信轨道控制天线等系统返回式卫星还有回收系统此外还有根据任务需要而设的各种专用系统．1深刻理解功的概念功是力的空间积累效应它和位移相对应也和时间相对应计算功的方法有两种⑴按照定义求功即WFscosθ在高中阶段这种方法只适用于恒力做功当时F做正功当时F不做功当时F做负功这种方法也可以说成是功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积⑵用动能定理WΔEk或功能关系求功当F为变力时高中阶段往往考虑用这种方法求功这种方法的依据是做功的过程就是能量转化的过程功是能的转化的量度如果知道某一过程中能量转化的数值那么也就知道了该过程中对应的功的数值3．会判断正功负功或不做功判断方法有用力和位移的夹角α判断用力和速度的夹角θ判断定用动能变化判断4了解常见力做功的特点h有关Wmgh当末位置于初位置时W＞0即重力做正功反之则重力做负功在弹性范围内弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系5一对作用力和反作用力做功的特点一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正可能为负也可能为零一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零静摩擦力可能为负滑动摩擦力但不可能为正2深刻理解功率的概念1功率的物理意义功率是描述做功快慢的物理量2功率的定义式所求出的功率是时间t内的平均功率3v取瞬时值对应的P为F在该时刻的瞬时功率②当v为某段位移时间内的平均速度时则要求这段位移时间内F必须为恒力对应的P为F在该段时间内的平均功率4重力的功率可表示为PGmgVy即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积 2斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题3滑轮系统拉力做功的计算方法当牵引动滑轮两根细绳不平行时但都是恒力此时若将此二力合成为一个恒力再计算这个恒力的功则计算过程较复杂但若等效为两个恒力功的代数和将使计算过程变得非常简便4求某力的平均功率和瞬时功率的方法平均功率的计算5机车的启动问题问题1机车起动的最大速度问题问题2机车匀加速起动的最长时间问题问题3机车运动的最大加速度问题功和功率的计算1求变力做功的几种方法 功的计算在中学物理中占有十分重要的地位中学阶段所学的功的计算公式WFScosa只能用于恒力做功情况对于变力做功的计算则没有一个固定公式可用本文对变力做功问题进行归纳总结如下 1等值法 等值法即若某一变力的功和某一恒力的功相等则可以同过计算该恒力的功求出该变力的功而恒力做功又可以用WFScosa计算从而使问题变得简单2微元法 当物体在变力的作用下作曲线运动时若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变且力与位移的方向同步变化可用微元法将曲线分成无限个小元段每一小元段可认为恒力做功总功即为各个小元段做功的代数和三平均力法 如果力的方向不变力的大小对位移按线性规律变化时可用力的算术平均值恒力代替变力利用功的定义式求功4图象法5能量转化法求变力做功 功是能量转化的量度已知外力做功情况可计算能量的转化同样根据能量的转化也可求外力所做功的多少因此根据动能定理机械能守恒定律功能关系等可从能量改变的角度求功①用动能定理求变力做功 动能定理的内容是外力对物体所做的功等于物体动能的增量它的表达式是W外ΔEKW外可以理解成所有外力做功的代数和如果我们所研究的多个力中只有一个力是变力其余的都是恒力而且这些恒力所做的功比较容易计算研究对象本身的动能增量也比较容易计算时用动能定理就可以求出这个变力所做的功③用功能原理求变力做功 功能原理的内容是系统所受的外力和内力不包括重力和弹力所做的功的代数和等于系统的机械能的增量如果这些力中只有一个变力做功且其它力所做的功及系统的机械能的变化量都比较容易求解时就可用功能原理求解变力所做的功④用公式WPt求变力做功机械能及机械能守恒定律的应用 对某一系统物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化系统跟外界没有发生机械能的传递机械能也没有转变成其它形式的能如没有热能产生则系统的机械能守恒3对于机械能守恒定律中守恒的理解 正确理解机械能守恒定律中守恒的涵义对于正确写出守恒的数学表达式十分重要同时对守恒的理解不同其对应的数学表达式也不同对守恒的理解主要有以下三种 1所谓守恒即系统的初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2其相应的数学表达式为E1E2 2系统的机械能守恒可理解为系统的能量只在动能和重力势能之间相互转化系统重力势能的变化量和系统动能的变化量数值大小相等即ΔEp－ΔEk 3如果系统是有AB两个物体组成的对于机械能守恒可理解为系统的机械能只在AB两物体之间相互转化A物体的机械能的变化量和B物体的机械能的变化量数值大小相等即ΔEA－ΔEB 二机械能守恒定律的应用1物体运动中的机械能守恒2变质量问题中的机械能守恒求动量的变化要用平行四边形定则或动量定理3动量定理应用动量定理解题的思路和一般步骤为10明确研究对象和物理过程20分析研究对象在运动过程中的受力情况30选取正方向确定物体在运动过程中始末两状态的动量40依据动量定理列方程求解小结三问法应用动量定理一问能否用涉及力时间和速度变化的问题不涉及加速度与位移二问研究对象与过程三问动量的变化与合冲量动量定理的题型解析①．定性解释有关现象②简解多过程问题③求解平均力问题注意动量定理既适用于恒力作用下的问题也适用于变力作用下的问题．如果是在变力作用下的问题由动量定理求出的力是在t时间内的平均值．④求解流体问题注意处理有关流体如水空气高压燃气等撞击物体表面产生冲力或压强的问题可以说非动量定理莫属．解决这类问题的关键是选好研究对象一般情况下选在极短时间△t内射到物体表面上的流体为研究对象⑤对系统应用动量定理系统的动量定理就是系统所受合外力的冲量等于系统总动量的变化若将系统受到的每一个外力系统内每一个物体的速度均沿正交坐标系x轴和y轴分解则系统的动量定理的数学表达式如下对于不需求解系统内部各物体间相互作用力的问题采用系统的动量定理求解将会使求解简单过程明确动量守恒定律的理解与应用一动量守恒定律成立条件的理解理解1系统不受外力或虽受外力但合外力为零该系统的动量守恒2系统所受外力的合力不为零但在某个方向上的分量为零则在该方向上系统的总动量守恒3系统所受外力的合力不为零系统性瞬时性所谓三体二次作用问题是指系统由三个物体组成但这三个物体间存在二次不同的相互作用过程解答这类问题必须弄清这二次相互作用过程的特点有哪几个物体参加是短暂作用过程还是持续作用过程各个过程遵守什么规律弄清上述问题就可以对不同的物理过程选择恰当的规律进行列式求解5会分析求解二体作用过程问题所谓二体三次作用问题是指系统由两个物体组成但这两个物体存在三次不同的相互作用过程求解这类问题的关键是正确划分三个不同的物理过程并能弄清这些过程的特点针对相应的过程应用相应的规律列方程解题6碰撞爆炸与反冲1碰撞问题1碰撞是指相对运动的物体相遇时在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程2碰撞是物体之间突然发生的现象由于作用时间极短相互作用力远远大于外力因此碰撞时系统的动量守恒3两物体相碰通常有以下三种情况①两物体碰撞后合为一个整体以某一共同速度运动称为完全非弹性碰撞此类碰撞中动能损失最多即动能转化为其他形式能的值最多②两物体碰撞后动能无损失称为完全弹性碰撞当两相等质量的物体发生弹性碰撞时则发生速度交换这是一个很有用的结论③两物体碰撞后虽分开但动能有损失称为非完全弹性碰撞7判断碰撞结果的三大原则①动量守恒即P1P2P1P2②动能不增加即EK1EK2≥EK1EK2或③速度要符合的情景如果碰前两物体同向运动则后面的物体速度必大于前面物体的速度否则无法实现碰撞碰撞后原来在前的物体的速度一定增大且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度否则碰撞没有结束如果碰前两物体是相向运动则碰后两物体的运动方向不可能都不改变除非两物体碰撞后速度均为零8爆炸问题1爆炸的物体爆炸后分裂成几个物体在爆炸的一瞬间产生的内力一般远远大于外力因此在爆炸前后瞬时系统的总动量守恒可以应用动量守恒定律解题2在碰撞和爆炸这类问题中相互作用力是变力且力的变化规律非常复杂无法用牛顿运动定律求解但用动量守恒定律求解时只需考虑过程的始末状态而不需考虑过程的具体细节这正是用动量守恒定律来求解问题的优点9反冲运动1一个系统当其中一个物体或系统中的一部分向某一方向运动时系统的另一物体或系统中的另一部分同时向反方向运动的现象称作反冲运动2系统内物体间强大的作用力与反作用力的冲量是造成反冲运动的根本原因如发射炮弹时炮身的后退火箭因急速向下喷气而被发射升空等3在反冲运动中若系统不受外力或外力远小于系统内物体间相互作用力时可用动量守恒定律分析求解10会用动量守恒定律和能量守恒解相对滑动类问题解决动力学问题一般有三种途径1牛顿第二定律和运动学公式力的观点2动量定理和动量守恒定律动量观点3动能定理机械能守恒定律功能关系能的转化和守恒定律能量观点以上这三种观点俗称求解力学问题的三把金钥匙如何合理选取三把金钥匙解决动力学问题是老师很难教会的但可以通过分别用三把金钥匙对一道题进行求解通过比较就会知道如何选取三把金钥匙解决动力学问题从而提高分析问题解决问题的能力11会根据图象分析推理解答相关问题12会利用数学方法求解物理问题物理学中常用的归纳法为不完全归纳法是解决复杂问题的有效方法往往和其他数学知识如数列极限等结合动量与能量动量与能量的综合问题是高中力学最重要的综合问题也是难度较大的问题分析这类问题时应首先建立清晰的物理图象抽象出物理模型选择合理的物理规律建立方程进行求解一力学规律的选用原则1如果要列出各物理量在某一时刻的关系式可用牛顿第二定律2研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时一般用动量定理涉及时间问题或动能定理涉及位移问题去解决3若研究的对象为一物体系统且它们之间有相互作用一般用两个守恒定律去解决问题但须注意研究的问题是否满足守恒条件4在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量也即转变为系统内能的量5在涉及有碰撞爆炸打击绳绷紧等物理现象时须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化这种问题由于作用时间都极短故动量守恒定律一般能派上大用场二利用动量观点和能量观点解题应注意下列问题1动量定理和动量守恒定律是矢量表达式还可以写出分量表达式而动能定理和能量守恒定律是标量式绝无分量式2从研究对象上看动量定理既可研究单体又可研究系统但高中阶段一般用于单体动能定理在高中阶段只能用于单体3动量守恒定律和能量守恒定律是自然界最普遍的规律它们研究的是物体系统解题时必须注意动量守恒的条件和机械能守恒的条件在应用这两个规律时应当确定了研究对象及运动状态变化的过程后根据问题的已知条件和要求解未知量选择研究的两个状态列方程求解4中学阶段可用力的观点解决的问题若用动量观点或能量观点求解一般都要比用力的观点简便而中学阶段涉及的曲线运动加速度不恒定竖直面内的圆周运动碰撞等就中学只是而言不可能单纯考虑用力的观点解决必须考虑用动量观点和能量观点解决机械振动1判断简谐振动的方法简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动特征是F-kxa-kxm要判定一个物体的运动是简谐运动首先要判定这个物体的运动是机械振动即看这个物体是不是做的往复运动看这个物体在运动过程中有没有平衡位置看当物体离开平衡位置时会不会受到指向平衡位置的回复力作用物体在运动中受到的阻力是不是足够小然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置求出物体所受回复力的大小若回复力为F-kx则该物体的运动是简谐运动2简谐运动中各物理量的变化特点简谐运动涉及到的物理量较多但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系如果弄清了上述关系就很容易判断各物理量的变化情况3简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时振子的位移回复力加速度动能势能速度动量等均是等大的位移回复力加速度的方向相反速度动量的方向不确定运动时间也具有对称性即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助4简谐运动的周期性5简谐运动图象简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法6受迫振动与共振1受迫振动物体在周期性驱动力作用下的振动其振动频率和固有频率无关等于驱动力的频率受迫振动是等幅振动振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充维持其做等幅振动2共振共振现象在受迫振动中驱动力的频率和物体的固有频率相等时振幅最大这种现象称为共振产生共振的条件驱动力频率等于物体固有频率共振的应用转速计共振筛3理解共振曲线的意义单摆考点分析周期公式的理解1周期与质量振幅无关2等效摆长3等效重力加速度摆钟快慢问题利用周期公式求重力加速度进而求高度单摆与其他力学知识的综合机械波二考点分析①波的波速波长频率周期和介质的关系②判定波的传播方向与质点的振动方向波的传播方向与质点的振动方向均位于波形的同侧方法二逆描波形法用笔沿波形逆着波的传播方向描笔势向上该处质点振动方向即向③已知波的图象求某质点的坐标振动图象等④已知波速V和波形作t时间后的波形图t时间波传播的距离ΔxVΔt再把波形沿波的传播方向平移Δx即可因为波动图象的重复性若已知波长λ则波形平移n个λ时波形不变当Δxnλx时可采取去nλ留零x的方法只需平移x即可方法二特殊点法在波形上找两特殊点如过平衡位置的点和与它相邻的峰谷点先确定这两点的振动方向再看ΔtnTt由于经nT波形不变所以也采取去整nT留零t的方法分别作出两特殊点经t后的位置然后按正弦规律画出新波形⑤已知某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算⑥已知某两质点的振动图象进行分析计算⑦已知某两时刻的波动图象进行分析计算电场考点例析问题1会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题求解这类问题关键进抓住等大的带电金属球接触后先中和后平分然后利用库仑定律求解注意绝缘球带电是不能中和的问题2会解分析求解电场强度电场强度是静电学中极其重要的概念也是高考中考点分布的重点区域之一求电场强度的方法一般有定义式法点电荷场强公式法匀强电场公式法矢量叠加法等问题3会根据给出的一条电场线分析推断电势和场强的变化情况问题4会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹分析推断带电粒子的性质带电粒子所受到的力指向轨迹的内侧问题5会根据给定电势的分布情况求作电场线在匀强电场中同一条电场线上相等距离的两点间的电势差相等问题6会求解带电体在电场中的平衡问题问题7会计算电场力的功问题8会应用WqUAB计算电势差电势电势能公式①WqUAB公式②UABΦA-ΦB公式③UACUABUBC公式④UAB-UBA电场力所做的功是恒量电势能变化的量度若电场力做正功电荷的电势能减少若电场力做负功电荷的电势能增加问题9会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题问题10会用能量守恒的观点解题问题11会解带电粒子在电场中的偏转问题问题12会解带电粒子在交变电场中的运动问题问题13会解电场中的导体和电容器有关问题问题14会解电场中的临界问题问题15会解电场中的联系实际问题电场中的联系实际问题有静电分选静电除尘静电复印电容传感器等同学们在复习必须注意弄清它们的原理稳恒电路第一讲稳恒电路基础知识与基本方法一电流的形成电流强度Iqt1．电流的形成电荷定向移动形成电流注意它和热运动的区别2．形成电流条件1存在自由电荷2存在电势差导体两端存在电热差3．电流强度Iqt如果是正负离子同时定向移动形成电流q应是两种电荷量和4．注意I有大小有方向但属于标量运算法则不符合平行四边形定则电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率电场传导速率等于光速二部分电路欧姆定律1．公式IURUIRRUI2．含义R一定时I∝UI一定时U∝RU一定时I∝lR注意R与UI无关3．适用范围纯电阻用电器例如适用于金属液体导电不适用于气体导电4．图象表示在R一定的情况下I正比于U所以IU图线UI图线是过原点的直线且RUI所以在IU图线中Rcotθ1k斜率斜率越大R越小在UI图线中Rtanθk斜率斜率越大R越大注意1应用公式IUR时各量的对应关系公式中的IUR是表示同一部分电路的电流强度电压和电阻切不可将不同部分的电流强度电压和电阻代入公式2IUR各物理量的单位均取国际单位IAUARΩ3当R一定时I∝UI一定时U∝RU一定时I∝1R但R与IU无关三电阻定律1．公式RρLS注意对某一导体L变化时S也变化L·SV恒定2．电阻率ρRSL与物体的长度L横截面积S无关和物体的材料温度有关①金属材料的电阻率随温度的升高而增大②半导体材料的电阻率随温度增加而减小③纯金属的电阻率较小合金的电阻率较大橡胶的电阻率最大④当温度降低到绝对零度附近时某些材料的电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象⑤氧化物超导体叫做高温超导体3电阻阻值的计算①应用公式②对于确定的导体其长度与横截面积的关系满足L×SV恒量闭合电路欧姆定律高考要求电源的电动势和内电阻．闭合电路的欧姆定律．路端电压判断I总的变化→由UE-I总r判断U的变化→由部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流电压的变化欧→用串并联规律分析变化电阻的电流电压电功2几个有用的结论①外电路中任何一个电阻增大或减少时外电路的总电阻一定增大或减少②若开关的通断使串联的用电器增多时总电阻增大若开关的通断使并联的支路增多时总电阻减少③动态电路的变化一般遵循串反并同的规律当某一电阻阻值增大时与该电阻串联的用电器的电压或电流减小与该电阻并联的用电器的电压或电流增大考点二电路的故障分析与检测分析方法电路出现故障有两个原因①短路②断路包括接线断路或接触不良电器损坏等情况判断电路故障常用排除法在明确电路结构的基础上从分析比较故障前后电路结构的变化电流电压的变化入手确定故障后并对电路元件逐一分析排除不可能情况寻找故障所在仪表检测法一般检测故障用电压表1断点故障的判断用电压表与电源并联若有电压再逐段与电路并联当电压表指针不偏转时则该段电路中有断点2短路故障的判断用电压表与电源并联若有电压再逐段与电路并联当电压表示数为零时该电路被短路当电压表示数不为零时则该电路不被短路或不完全被短路考点三会解含容电路含容电路问题是高考中的一个热点问题在高考试题中多次出现同学们要注意复习1求电路稳定后电容器所带的电量求解这类问题关键要知道电路稳定后电容器是断路的同它串联的电阻均可视为短路电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压分析含容电路方法通常先摘除电容器画出等效电路再安上电容器此时电容器可等效为电压表找出电压表的读数及变化再由QCU进行求解2求通过某定值电阻的总电量考点四黑盒问题常见的电学黑盒问题可以分为两种1纯电阻黑盒．其解答思路是①将电阻为零的两接线柱短接．②根据题给测试结果分析计算各接线柱之间的电阻分③画出电路的剩余部分．2闭合电路黑盒．其解答思路是①将电势差为零的两接线柱短接．②在电势差最大的两接线柱间画电源．根据题给测试结果分析计算各接线柱之间是电源还当Rr时P出有最大值即电学实验复习专题一．实验电路和电学仪器的选择设计型实验多出现在电路实验题以一般电路实验为例一般需要考虑以下几个方面的内容1．电路的选择１安培表内外接电路的选择①待测电阻的阻值已知由于伏特表的分流作用和电流表的分压作用造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值之间产生误差为减小此系统误差当待测电阻阻值RxRV伏特表分流很小时选择安培表外接电路当待测电阻阻值RxRA安培表分压很小时选择安培表内接电路当待测电阻阻值与电压表电流表的阻值相差不多时可根据RARVRx2时采用电流表外接法当RARVRx2时采用电流表内接法来确定口决大内小外即内接法适合测大电阻结果偏大外接法适合测小电阻测量结果偏小②待测电阻的阻值未知试触法选择测量电路．试触法即为依次采用电流表的内外接法通过计算并比较电流以及电压的相对误差来确定最后要接相对误差小的那个点．2滑动变阻器限流电路与分压电路的选择①当负载电压要求从零开始调节采用分压电路②当滑动变阻器阻值小于负载电阻时一般采用分压电路当滑动变阻器阻值大于负载电阻时一般采用制流电路③当电源电动势较大滑动变阻器阻值较小不能满足限流要求时采用分压电路3滑动变阻器的使用①限流式接法如图4所示特点RAB随pb间的电阻增大而增大练习学案P109页疑点回扣练习1②分压式接法如图5所示分压电路电路总电阻RAB等于AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联当P由a滑至b时虽然Rap与Rpb变化相反但电路的总电阻RAB持续减小若P点反向移动则RAB持续增大证明如下所以当Rap增大时RAB减小当Rap减小时RAB增大滑动头P在a点时RAB取最大值R2滑动头P在b点时RAB取最小值练习学案P109页疑点回扣练习2③动变阻器接法选择分压接法对负载的电压电流调节范围较大但电路耗能多限流接法对负载的电压电流调节范围较小但电路耗能少且电路连接简单故优先考虑限流接法为主但在以下情况下必须用分压法①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节时从零调节②实验所提供的电压表电流表量程或电阻元件允许最大电压或电流较小采用限流接法时无论怎样调节电路中实际电流都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流压器件安全③所用滑动变阻器的阻值远小于待测电阻阻值时便于调节第三种如图6所示并联式电路由于两并联支路的电阻之和为定值则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小随两支路阻值之差的减小而增大且支路阻值相差最小时有最大值相差最大时有最小值证明如下令两支路的阻值被分为RaRb且RaRbR0其中R0为定值则特点R的确随Ra与Rb之差的增大而减小随差的减小而增大且当相差最小时R有最大值相差最大时R有最小值此外若两支路阻值相差可小至零则R有最大值R042．电路实验器材和量程的选择应考虑以下几点1电路工作的安全性即不会出现电表和其它实验器材因过载毁坏现象2能否满足实验要求常常要考虑便于多次测量求平均值3选择器材的一般思路是首先确定实验条件然后按电源电压表电流表变阻器顺序依次选择①电源的选择在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下选择电动势较大的电源以获得更多的测量数据在相同电动势情况下通常选择内电阻较小的电源以获得较稳定的路端电压②电表的选择在不超过电表量程的条件下选择量程较小的电表以便测量时示数能在满刻度的23左右至少要超过１／２③滑动变阻器的造择

在实验唯一性器材的选择时对滑动变阻器应考虑三个方面

首先应注意安全因素即滑动变阻器在电路里不能超过其额定电流值

然后考虑是否有足够的电压调节范围分压接法总能保证实现这一点限流接法就不一定当然有时并不需要有太大的电压调节范围就可以采用限流接法

最后应考虑实验控制即电压的调节是否方便我们先析分压接法在分压接法中应选才会使电压调节比较方便分压电阻Ｒ串＝二电流表扩大量程①原理利用并联电阻的分流作用②分流电阻的计算将电流的量程扩大到Ｉ要并联的电阻为Ｒ并由并联电路电压相等有三用半偏法测电流表的内阻二电阻的测量－－电阻测量的方法归类在高中电学实验中涉及最多的问题就是电阻的测量电阻的测量方法也比较多最常用的有一归纳1欧姆表测量最直接测电阻的仪表但是一般用欧姆表测量只能进行粗测为下一步的测量提供一个参考依据用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻2替代法替代法的测量思路是等效的思想可以是利用电流等效也可以是利用电压等效替代法测量电阻精度高不需要计算方法简单但必须有可调的标准电阻一般给定的仪器中要有电阻箱3伏安法伏安法的测量依据是欧姆定律包括部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律需要的基本测量仪器是电压表和电流表当只有一个电表时可以用标准电阻电阻箱或给一个定值电阻代替当电表的内阻已知时根据欧姆定律电压表同时可以当电流表使用同样电流表也可以当电压表用4比例法如果有可以作为标准的已知电阻的电表所谓比例法是要测量某一物体的某一物理量可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较例如使用天平称量物体的质量就是把被测物体与砝码进行比较砝码就是质量数准确的标准物体天平的结构是等臂杠杆因此当天平平衡时被测物体的质量与标准物体的质量是相等的这就省去了进一步的计算有很多情况下被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等而是在满足一定条件下成某种比例的关系这种方法又称为比例法笔者在教学过程中发现对于测电源电动势和内阻这个实验有些学生对到底选择电流表内接图A还是电流表外接图B搞不清有些学生虽然硬生记住了但对于为何做此选择也即这两种电路究竟会给实验带来怎样的误差一无所知或一知半解现在笔者就该实验误差问题从三个角度分析如下①公式法如果电表是理想的则电源电动势和内阻可如下推得取两组实验数据I1I2U1U2则有 EU1I1r EU2I2r整理得 E 1 r 2a若采用图A由于电压表的分流作用实际情况如下EU1I1rEU2I2r整理得E 3 r 4比较13和24可得利用图A测得的电源电动势和内电阻都偏小b若采用图B由于电流表的分压作用实际情况如下EU1I1RArEU2I2RAr整理得E 5 r-RA 6比较15和26可得利用图B测得的电源电动势没有误差是准确的而测得的内电阻偏大②图象法测电源电动势和内阻数据处理的另一种方法是图象法以I为横坐标U为纵坐标测出几组UI值画出U-I图像如下若电表是理想电表根据闭合电路欧姆定律UE-Ir可知在UI函数中截距即为电源电动势值斜率的绝对值即为电源内阻ra若采用图A则有EUIr整理得UE-I E-I此时U-I函数中截距为E比真实值E偏小斜率的绝对值为Rv和r并联后阻值比真实值r偏小b若采用图B有 EUIRAr整理得 UE-IRAr此时UI函数中截距仍为E是准确值斜率的绝对值RA＋r为RAr串联后阻值比真实值r偏大③等效法该实验实际数据处理时都是把电表当成理想电表来处理而我们知道非理想电压表可等效为一个理想电压表并联上电压表电阻Rv非理想电流表可等效为一个理想电流表串联上电流表电阻RA据此对图A图B电路等效成图甲和图乙进而再把图甲中RV与原电源E组合成一个等效电源E而把图乙中RA与原电源E组合成一个等效电源E此时直接由电压表电流表测得UI而得的电源电动势和内电阻即为等效电源的电动势和内阻图甲中测量计算出的等效电动势E比真实值E偏小等效内电阻r＝比真实值r偏小同理图乙中测量计算出的等效电动势E＝E是准确值测得的等效内电阻r＝rRA比真实值偏大通过以上三种方法的分析可得相同结论由于电压表的分流作用图A电路测得的电源电动势和内电阻都偏小而且由于电压表内阻Rv一般很大测得的Er偏差较小由于电流表的分压作用图B电路测得的电动势是准确的而内电阻偏大而电流表内阻一般较小与电源内阻较接近故图B中测得内阻与真实值偏差较大所以当实验要测电源电动势和内阻时应取图A误差小而且测量值都偏小若只要测电动势时应取图B测量值是准确的结论安培表内接电动势内电阻测量值均偏小安培表外接电动势测量值准确内电阻偏大磁场对电流的作用1判断安培力作用下物体运动方向的方法1电流元法把整段电流等效为多段直线电流元运用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向从而判断出整段电流所受合力的方向最后确定运动方向2等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析3利用结论法两电流相互平行时同向电流相互吸引反向电流相互排斥两电流不平行时有转动到相互平行且方向相同的趋势利用这些结论分析4特殊位置法带电粒子在磁场中的运动A处理方法定圆心求半径画轨迹算周期1圆心的确定粒子线速度垂直半径两半径的交点即为圆心圆心位置必定在圆中的一根弦的中垂线上圆心也可认为是一个半径与弦的中垂线的交点2半径的确定由公式计算②利用平面几何的关系求几何关系如图12所示a粒子速度的偏向角Φ等于回旋角α并等于AB弦与切线夹角弦切角θ的2倍即Φα2θωtb直径所对的圆顶角是直角c圆的弧长s与圆心角关系有Srθ3粒子在磁场中运动的时间利用公式②粒子在磁场中做匀速圆周运动B带电粒子在磁场中运动的问题分类求偏转角问题②求运动时间问题③求入射速度粒子质量磁感应强度等问题④磁场区域或粒子运动区域的大小问题C洛伦兹力作用下的多解问题1带电粒子的电性的不确定形成多解2磁场方向不确定形成多解3临界状态不惟一形成多解4运动的重复性形成多解电磁感应的基本知识考点1磁通量Φ1定义穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁通量磁通量简称磁通①若磁场方向与面积垂直磁场的磁感应强度为B平面的面积为S则穿过该平面的磁通量为ΦBS②若磁场方向与面积不垂直则穿过该平面的磁通量等于磁感应强度与该平面在垂直于磁场方向上投影面积的乘积③若磁感线沿相反方向穿过同一平面且正向磁感线条数为Φ1反向磁感线条数为Φ2则磁通量为ΦΦ1-Φ22磁通量的变化量的计算①ΔΦΦ2-Φ1ΔΦBΔSΔΦSΔB②开始和转过1800时平面都与磁场垂直则磁通量的变化量ΔΦ2BS磁感应强度为B平面的面积为S3磁通量的变化率①磁通量的变化率描