高中物理专题运动学

高中物理专题运动学目录CONTENTS运动学基本概念与直线运动曲线运动与圆周运动相对运动与牛顿运动定律机械能守恒定律与能量转化动量守恒定律及其应用实验部分：验证性实验和探究性实验01运动学基本概念与直线运动质点参考系坐标系质点、参考系和坐标系用来代替物体的有质量的点。当物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响可忽略不计时，可以把物体当作质点。为了研究物体的运动而假定不动的物体叫做参考系。参考系的选取是任意的，同一运动选择不同的参考系时，观察到的结果往往不同。为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。常用的坐标系有一维直线坐标系、二维平面直角坐标系和三维空间直角坐标系。描述物体位置变化的物理量，用由初位置指向末位置的有向线段表示，是矢量。位移速度加速度描述物体运动快慢的物理量，等于位移与发生这段位移所用时间的比值，是矢量。描述物体速度变化快慢的物理量，等于速度变化量与发生这一变化所用时间的比值，是矢量。030201位移、速度和加速度加速度恒定不变的直线运动。匀变速直线运动速度公式v=v0+at，位移公式x=v0t+1/2at^2，速度位移关系式v^2-v0^2=2ax。基本公式中间时刻速度v中=1/2(v0+v)，中间位置速度v中=(v0^2+v^2)/2，连续相等时间间隔内位移之差Δx=aT^2。推论匀变速直线运动规律自由落体运动只在重力作用下由静止开始下落的运动。自由落体运动的加速度等于重力加速度g，方向竖直向下。竖直上抛运动将物体以一定的初速度沿竖直方向抛出，物体只在重力作用下所做的运动。竖直上抛运动的加速度等于重力加速度g，方向竖直向下。上升和下落过程具有对称性，时间对称、速度对称、能量对称。自由落体运动与竖直上抛运动02曲线运动与圆周运动当物体所受合外力的方向与其速度方向不在同一直线上时，物体将做曲线运动。曲线运动条件采用平面直角坐标系，用位移、速度、加速度等物理量来描述曲线运动。描述方法曲线运动条件及描述方法平抛运动规律物体以一定的初速度沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动。平抛运动可看作水平方向的匀速直线运动以及竖直方向的自由落体运动的合运动。应用平抛运动规律在日常生活、体育运动、工程技术等方面有广泛应用，如投掷、炮弹发射等。平抛运动规律及应用描述方法特点圆周运动描述方法及特点匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变；角速度不变；向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，时刻改变。圆周运动可以用线速度、角速度、周期、频率等物理量来描述。其中，线速度是描述质点沿圆周运动快慢的物理量，角速度是描述质点绕圆心转动快慢的物理量。任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心，这个加速度叫做向心加速度。向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小。向心加速度做匀速圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心，这个力叫做向心力。向心力是按照力的作用效果命名的，可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力，也可以是这些力的合力或某个力的分力。向心力向心加速度与向心力03相对运动与牛顿运动定律研究物体相对于另一选定参考系的运动，即把运动物体相对于另一物体位置的变化作为研究对象。通过选择适当的参考系，将复杂的绝对运动转化为简单的相对运动，再利用牛顿运动定律进行求解。相对运动概念及分析方法分析方法相对运动概念123牛顿第二定律牛顿第一定律牛顿第三定律牛顿第一、二、三定律内容及应用一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。应用：解释了力和运动的关系，为牛顿第二定律奠定了基础。物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。应用：定量地描述了力和运动的关系，是动力学的基础。两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，作用在相互作用的两个物体上，大小相等，方向相反。应用：解释了物体间相互作用的本质，为动量守恒定律奠定了基础。超重和失重现象分析超重现象当物体具有向上的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的现象。产生条件：物体具有向上的加速度。失重现象当物体具有向下的加速度时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象。产生条件：物体具有向下的加速度。隔离法当连接体内各物体的加速度不相同时，需要把连接体进行隔离，对各个物体分别进行研究。运用牛顿第二定律列方程求解。整体法与隔离法的综合应用对于连接体问题，通常先用整体法求出连接体的加速度，然后再用隔离法求出各个物体间的相互作用力。整体法当连接体内各物体的加速度相同时，可以把连接体作为一个整体进行研究。运用牛顿第二定律列方程求解。连接体问题处理方法04机械能守恒定律与能量转化

功、功率和动能定理应用功的定义及计算功是力在物体上产生的空间累积效应，其大小等于力与物体在力的方向上发生位移的乘积。功率的概念及计算功率是单位时间内完成的功，表示做功的快慢程度。动能定理及应用合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。利用动能定理可以求解变力做功、曲线运动中的功等问题。03机械能守恒条件只有重力或弹力做功时，物体的机械能守恒。即动能和势能的总和保持不变。01重力势能的概念及计算重力势能是物体由于被举高而具有的能量，其大小与物体的质量和高度有关。02弹性势能的概念及计算弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能量，其大小与物体的劲度系数和形变量有关。重力势能、弹性势能及机械能守恒条件功是能量转化的量度，做功的过程就是能量转化或转移的过程。功能关系的基本思想利用功能关系可以求解复杂运动过程中的能量转化问题，如变力做功、非匀变速运动等。功能关系在解题中的应用功能关系在解题中应用碰撞的分类及特点碰撞分为弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，其中弹性碰撞没有能量损失，而非弹性碰撞和完全非弹性碰撞有能量损失。碰撞过程中能量转化和损失的分析在碰撞过程中，动能可能转化为内能等其他形式的能量，造成能量的损失。根据能量守恒定律和动量守恒定律可以分析碰撞过程中的能量转化和损失问题。碰撞过程中能量转化和损失问题05动量守恒定律及其应用物体质量与速度的乘积，是矢量，方向与速度方向相同。动量描述了物体运动的惯性和动力特性。动量力对时间的积累效应，等于力与作用时间的乘积，是矢量。冲量引起物体动量的改变。冲量物体动量的改变等于作用在物体上的合外力的冲量。动量定理揭示了力、时间和动量改变之间的关系。动量定理动量、冲量和动量定理内容及应用动量守恒条件及表达式推导过程系统不受外力或所受外力的矢量和为零。此时，系统内各物体间相互作用的内力不影响系统总动量。动量守恒条件设系统由两个物体组成，它们之间的相互作用力为内力。根据牛顿第三定律，两物体间的内力大小相等、方向相反，作用时间相同。因此，两物体动量的改变量大小相等、方向相反，系统总动量保持不变。表达式推导非弹性碰撞碰撞过程中有机械能损失，遵守动量守恒定律但不遵守机械能守恒定律。碰撞后两物体以不同速度运动或分离。弹性碰撞碰撞过程中无机械能损失，遵守动量守恒和机械能守恒定律。碰撞后两物体以共同速度运动或分离。完全非弹性碰撞碰撞后两物体粘合在一起，具有共同速度，机械能损失最大。这种碰撞也遵守动量守恒定律。碰撞类型及特点分析VS系统在内力作用下分裂为两部分，两部分动量大小相等、方向相反，系统总动量保持不变。反冲现象是动量守恒定律的特例。火箭飞行原理火箭通过向后喷射高速气流产生反作用力，从而获得向前的推力。火箭和喷出的气体构成的系统在飞行过程中动量守恒。火箭的质量不断减小，因此其速度不断增加。反冲现象反冲现象和火箭飞行原理06实验部分：验证性实验和探究性实验通过实验操作，验证牛顿第二定律的正确性，加深对物理定律的理解。实验目的准备实验器材，搭建实验装置，进行测量和记录数据，分析处理数据并得出结论。实验步骤保证实验操作的准确性和安全性，减小误差，提高实验的可靠性和精度。注意事项验证性实验：如“验证牛顿第二定律”等通过实验探究加速度与力、质量之间的关系，培养科学探究能力和实验技能。实验目的提出问题、猜想假设、设计实验方案、进行实验、收集数据、分析处理数据并得出结论。实验步骤合理设计实验方案，控制变量，减小误差，确保实验结果的准确性和可靠性。注意事项探究性实验列表法、图像法、逐差法等。其中，列表法可