高中物理知识点全面梳理

一、质点参考系时间位移1.质点(1)定义:忽略物体的大小和形状,把它简化为一个具有质量的点,这样的点叫作质点。(2)条件:物体的大小和形状对研究问题的影响可以忽略不计时,物体可简化为一个点。(3)质点是一种理想化的模型,实际并不存在。2.参考系(1)定义:在描述物体的运动时,用来作为参考的物体。(2)参考系的选取。①参考系的选取是任意的,既可以是运动的物体,也可以是静止的物体。选作参考系的物体应看作静止不动。通常选地面为参考系。②比较两物体的运动情况时,必须选同一参考系。③选择不同的参考系观察同一物体的运动时,其结果会有所不同。3.时间间隔与时刻在表示时间的数轴上,时刻用点表示,表示一瞬间;时间间隔用线段表示,即两个时刻之差。4.位移和路程项目位移路程定义描述物体位置的变化,它是由初位置指向末位置的有向线段物体运动轨迹的长度区别(1)位移是矢量,方向由初位置指向末位置。(2)路程是标量,没有方向联系(1)在单向直线运动中,位移的大小等于路程。(2)其他情况下,位移的大小小于路程二、速度1.平均速度:物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值,即v=ΔxΔt2.瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,是矢量,其方向就是物体运动的方向。3.速率:瞬时速度的大小,是标量。4.平均速率:路程与时间的比值,不一定等于平均速度的大小。三、加速度1.定义:物体速度的变化量与发生这一变化所用时间之比。2.定义式:a=ΔvΔt3.物理意义:描述速度变化的快慢。4.方向:与速度变化量的方向相同,由物体所受合力的方向决定,而与v0、v的方向无关,是矢量。1.质点不同于几何“点”,有质量无大小。物体能否简化为质点,依据研究的问题,而不是大小和形状。2.参考系的选择具有任意性,无特殊说明通常以地面为参考系。3.位移的方向由始位置指向末位置,是矢量。例1例2考点二速度平均速度瞬时速度10分钟1.平均速度和瞬时速度的区别与联系(1)区别:平均速度是过程量,表示物体在某段时间或某段位移内运动的平均快慢程度;瞬时速度是状态量,表示物体在某一时刻或某一位置运动的快慢程度。(2)联系:瞬时速度是运动时间Δt→0时的平均速度,公式v=ΔxΔt中,当Δ2.平均速度的定义式v=ΔxΔt,适用于所有的运动,求平均速度要找准“位移”和发生这段位移所需的“3.平均速度大小与平均速率的区别平均速度的大小不能称为平均速率,因为平均速率是路程与时间的比值,只有当路程与位移的大小相等时,平均速率才等于平均速度的大小。例3例4考点三加速度13分钟1.速度、速度变化量和加速度的关系比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动快慢和方向的物理量,是状态量描述物体速度改变的物理量,是过程量描述物体速度变化快慢的物理量,是状态量定义式v=ΔΔv=vv0a=ΔvΔ决定因素v的大小由v0、a、Δt决定Δv由v与v0进行矢量运算,由Δv=aΔt知Δv由a与Δt决定a不是由v、t、Δv决定的,而是由Fm方向为物体运动方向,与位移Δx同向由vv0或a的方向决定与Δv的方向一致,由F的方向决定,而与v0、v的方向无关2.判断直线运动中“加速”或“减速”的方法判断物体做加速运动还是减速运动,关键是看物体的加速度与速度的方向关系。(1)a和v(2)a和一、匀变速直线运动的基本规律1.匀变速直线运动：沿着一条直线且加速度不变的运动。2.基本规律(1)速度与时间的关系式:v=v0+at。(2)位移与时间的关系式:x=v0t+12at2(3)速度与位移的关系式:v2v02=3.常用推论(1)平均速度:v=vt2=v0+v(2)位移中点速度:vx2=(3)任意两个连续相等时间间隔(T)内的位移之差相等,即Δx=x2x1=x3x2=…=xnxn1=aT2。位移差公式可以推广为xmxn=(mn)aT2。4.初速度为零的匀加速直线运动的推论(1)按时间等分(设相等的时间间隔为T)的比例式①T末、2T末、3T末……nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。②T内、2T内、3T内……nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn=12∶22∶32∶…∶n2。③第1个T内、第2个T内、第3个T内……第n个T内的位移之比为xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN=1∶3∶5∶…∶(2n1)。(2)按位移等分(设相等的位移为x)的比例式①通过前x、前2x、前3x……前nx时的速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n。②通过前x、前2x、前3x……前nx的位移所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶2∶3∶…∶n。③通过连续相同的位移所用时间之比为tⅠ∶tⅡ∶tⅢ∶…∶tN=1∶(21)∶(32)∶…∶(nn-1二、自由落体和竖直上抛运动1.自由落体运动的性质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。解题时利用公式v=gt,h=12gt22.竖直上抛运动的研究方法分段法上升阶段:a=g的匀减速直线运动下降阶段:自由落体运动全程法以竖直向上为正方向,将全过程视为初速度为v0、加速度a=g的匀变速直线运动。常用公式v=v0gt,h=v0t12gt2若v>0,物体上升;v<0,物体下降。若h>0,物体在抛出点上方;h<0,物体在抛出点下方考点一匀变速直线运动基本规律的应用20分钟1.正方向的选定无论是匀加速直线运动还是匀减速直线运动,通常以初速度v0的方向为正方向;当v0=0时,一般以加速度a的方向为正方向。速度、加速度、位移的方向与正方向相同时取正,相反时取负。2.两种匀减速直线运动的比较(1)刹车类问题。①其特点为匀减速到速度为零后停止运动,加速度a突然消失。②求解时要注意确定实际运动时间。③如果问题涉及最后阶段(到停止)的运动,可把该阶段看成反向的初速度为零的匀加速直线运动。(2)双向运动问题。①如沿光滑固定斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程加速度大小、方向均不变。②求解时可分过程列式,也可对全过程列式,但必须注意x、v、a等矢量的正负号及物理意义。例1[匀变速直线运动基本规律的应用]例2[刹车类问题]例3[双向可逆类问题]第1课时结束考点二解决匀变速直线运动问题的常用方法20分钟[例4][逆向思维法、比例法][例5][推论法][例6][图像法]考点三自由落体运动和竖直上抛运动20分钟1.匀变速直线运动的规律皆适用于自由落体运动和竖直上抛运动。2.竖直上抛运动的运动特性。(1)对称性如图所示,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点,C为最高点,则(2)多解性:当物体到达抛出点上方某个位置(最高点除外)时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段;物体到达抛出点某距离时,物体可能在抛出点上方,也可能在抛出点下方。存在多解问题是该运动的重要特性。[例7][自由落体运动][例8][竖直上抛运动]考点四匀变速直线运动规律在多过程问题中的应用20分钟应用匀变速直线运动规律分析多过程问题的基本思路画过程示意图→判断运动性质→选取正方向→选用公式列方程→解方程并加以讨论实验1测量做直线运动物体的瞬时速度（1课时）一、实验目的1.练习正确使用打点计时器,学会利用纸带上的点测瞬时速度。2.通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度,分析物体的运动性质。二、实验原理1.实验原理图2.打点计时器的原理(1)电磁打点计时器使用约8V的低压交流电源,电火花计时器使用220V交流电源(f=50Hz,T=0.02s)。(2)每打两个点的时间间隔为0.02s,一般每五个点取一个计数点,则时间间隔为Δt=0.02×5s=0.1s。3.瞬时速度的求法根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度来计算。三、实验器材打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源等。四、实验步骤1.按照实验原理图,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。2.把一细绳系在小车上,细绳绕过定滑轮,下端挂适量的槽码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。3.把小车停靠在打点计时器处,先接通电源,后放开小车。4.在小车运动到定滑轮前停住小车,关闭打点计时器,断开电源,取下纸带。5.换纸带反复做三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。五、数据处理1.利用平均速度求瞬时速度:vn=xn2.分析物体的运动性质:测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点间距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。若Δx=x2x1=x3x2=…=aT2,则物体做匀变速直线运动。3.利用纸带求物体加速度的两种方法(1)逐差法根据x4x1=x5x2=x6x3=3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔),求出a1=x4-x13T2,a2=x5-x2在数据处理时可以把6段距离分为“前三”和“后三”,“后三之和”减“前三之和”也为相邻相等时间间隔内的位移差,时间间隔为3T。(2)图像法利用vn=xn六、误差分析1.根据纸带测量的位移有误差。2.电源频率不稳定,造成相邻两点的时间间隔不完全相等。3.纸带运动时打点不稳定引起测量误差。七、注意事项1.平行:纸带、细绳要和长木板平行。2.两先两后:实验中应先接通电源,后放开小车;实验完毕应先断开电源,后取纸带。3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止槽码落地和小车与滑轮相撞。4.减小误差:小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差产生的影响,加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。5.小车从靠近打点计时器位置释放。6.在研究匀变速直线运动的实验中,可通过改变悬挂的槽码来改变加速度,无需平衡小车受到的摩擦力。考点一基础性实验[例1][数据处理与误差分析]处理数据应注意的四点(1)时间间隔:“相邻两个计数点间有四个点”或“每5个点取一个计数点”的含义是相邻计数点间的时间间隔为0.1s(50Hz交流电源)。(2)单位换算:本实验长度测量数据一般是“厘米”,要换算成“米”。(3)有效数字:按有效数字的要求取计算结果。(4)准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位,仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线,让各点尽量落到这条直线上,落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。[例2][实验数据处理拓展][例3][实验原理与误差分析][例4][实验数据处理与误差分析]考点二创新性实验[例5][实验原理的创新][例6][实验器材的创新]【实验高考真题精练】1.(2021·全国甲卷,22)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数,一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上,形成一倾角为α的斜面(已知sinα=0.34,cosα=0.94),小铜块可在斜面上加速下滑,如图所示。该同学用拍摄小铜块的下滑过程,然后解析视频记录的图像,获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT=0.20s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i=1,2,3,4,5),如下表所示。s1s2s3s4s55.87cm7.58cm9.31cm11.02cm12.74cm由表中数据可得,小铜块沿斜面下滑的加速度大小为m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为。(结果均保留2位有效数字,重力加速度大小取9.80m/s2)

2.(2018·全国Ⅲ卷,22)甲、乙两同学通过下面的实验测量人的反应时间.实验步骤如下:(1)甲用两个手指轻轻捏住量程为L的木尺上端,让木尺自然下垂.乙把手放在尺的下端(位置恰好处于L刻度处,但未碰到尺),准备用手指夹住下落的尺.(2)甲在不通知乙的情况下,突然松手,尺子下落;乙看到尺子下落后快速用手指夹住尺子.若夹住尺子的位置刻度为L1,重力加速度大小为g,则乙的反应时间为(用L,L1和g表示).

(3)已知当地的重力加速度大小为g=9.80m/s2,L=30.0cm,L1=10.4cm,乙的反应时间为s.(结果保留2位有效数字)

(4)写出一条提高测量结果准确程度的建议:.

小专题(一)运动学图像追及相遇问题考点一运动学图像的理解及应用1.两种运动学图像模型项目xt图像vt图像轴纵轴——位移横轴——时间纵轴——速度横轴——时间线运动物体的位移与时间的关系运动物体的速度与时间的关系斜率某点的斜率表示该点的瞬时速度某点的斜率表示该点的加速度点两线交点表示两物体相遇两线交点表示两物体在该时刻速度相同面积无意义图线和时间轴所围的面积,表示物体运动的位移截距纵轴截距表示t=0时的位移,横轴截距表示x=0的时刻纵轴截距表示t=0时的速度,横轴截距表示v=0的时刻注意两种图像都只能描述直线运动,且均不表示物体运动的轨迹2.图像模型问题的分析流程3.四类高频题型(1)图像选择类依据某一物理过程,设计某一物理量随时间(或位移、高度、速度等)变化的几个图像或此过程中某几个物理量随某一量的变化图像,从中判断其正误。(2)图像规律类该类问题一般由某一图像提出几个结论,通过分析、判断或简单计算确定结论的正误。对非常规图像,一般由遵循的规律推导出相应的函数表达式,再分析问题。(3)图像信息类一般在解答题中,对某一物理情境给出某一物理量的具体变化图像,由图像提取相关信息,从而对问题做出分析解答。(4)描画图像类该类问题一般根据测量数据、计算结果或推导出的关系式画出对应的图像,或对某些量的变化作出预测、判断。准确地描画图像是解决问题的关键。(1)观察图像,分析甲和乙的加速度变化情况,并比较0～t1时间内两者的平均速度大小。(2)在下面表格中画出不同运动的图像。项目xt图像vt图像at图像匀速直线运动匀加速直线运动(v0>0,a>0)匀减速直线运动(v0>0,a<0)提示:(1)甲、乙的加速度大小都是先减小后增大;0～t1时间内甲的位移大于乙的位移,则甲的平均速度大于乙的平均速度。(2)如下表项目xt图像vt图像at图像匀速直线运动运动方向不同v=常数a=0匀加速直线运动(v0>0,a>0)a=常数匀减速直线运动(v0>0,a<0)a=常数[例1][对vt和xt图像的理解][例2][vt和xt图像的应用]考点二运动学中的非常规图像1.五类图像在解决一些直线运动的问题时,会遇到非常规的图像。对这类图像应首先根据匀变速直线运动的规律推导出图像对应的函数关系,由此确定其斜率、截距、面积等的物理意义,然后对比图像对问题作出解答。(1)at图像at图线与时间轴围成的面积表示速度的变化量,如图甲所示。(2)xt由x=v0t+12at2可得xt=v0+12(3)v2x图像由v2v02=2ax可知v2=(4)vx图像x与v的关系式为2ax=v2v02,图像表达式为v=(5)ax图像由v2v02=2ax可知图像与坐标轴所围面积表示2.解题技巧(1)用函数思想分析图像:图像反映了两个变量(物理量)之间的函数关系,因此要由运动学公式推导出两个物理量间的函数关系,