人教版高中物理必修一力的分解教案及人教版高中物理公式大全

高中物理公式大全PAGE基础夯实1．已知合力的大小和方向求两个分力时，下列说法中正确的是()A．若已知两个分力的方向且成一定夹角，分解是唯一的B．若已知一个分力的大小和方向，分解是唯一的C．若已知一个分力的大小及另一个分力的方向，分解是唯一的D．此合力有可能分解成两个与合力等大的分力答案：ABD解析：已知两个分力的方向，或一个分力的大小和方向，根据平行四边形定则，只能画一个平行四边形，分解是唯一的，故A、B正确；如果将合力分解时两个分力夹角为120°且合力在其角平分线上，则两个分力与合力等大，故D正确；若已知一个分力F1的大小和另一个分力F2的方向，设F2与F夹角为θ，若F1<Fsinθ，则无解，若F1＝Fsinθ，有惟一解，若Fsinθ<F1<F，有两解，故C错误。2．(北京西城区12～13学年高一上学期期末)力的合成和分解在生产和生活中有着重要的作用，下列说法中正确的是()A．高大的桥要建很长的引桥，减小斜面的倾角，是为了减小汽车重力沿桥面向下的分力，达到行车方便和安全的目的B．幼儿园的滑梯很陡，是为了增加小孩滑梯时受到的重力，使小孩下滑得更快C．运动员做引体向上(缓慢上升)动作时，双臂张开很大的角度时要比双臂竖直平行时觉得手臂用力大，是因为张开时手臂产生的合力增大的缘故D．帆船能逆风行驶，说明风力一定能分解出沿船前进方向的分力答案：AD3．(潍坊临朐11～12学年高一上学期期末)如图所示，木匠用直角斧子劈木材时，采用A、B、C三种方式。当木匠用力相同时，下列说法正确的是()A．A种方式更容易劈开木材B．B种方式更容易劈开木材C．C种方式更容易劈开木材D．无论哪种方式斧子的左面比右面受到的压力大答案：AD解析：将F沿垂直劈两侧面分解，如图所示，则tanα＝eq\f(F,F1)，sinα＝eq\f(F,F2)所以F1＝eq\f(F,tanα)＝F·cotα，F2＝eq\f(F,sinα)由此可判AD选项正确。4．(上海交大附中高一上学期期中)如图所示，物块所受重力为10N，放在光滑斜面上由一弹簧秤沿斜面拉住，使它静止。已知弹簧秤读数为6N，则斜面对物块的支持力大小为()A．4N B．8NC．10N D．无法确定答案：B解析：∵G·sinα＝6N，∴sinα＝eq\f(3,5)，F＝G·cosα＝10×eq\f(4,5)N＝8N。5.已知力F的一个分力F1跟F成30°角，F1大小未知，如图所示，则另一个分力F2的最小值为()A.eq\f(F,2) B.eq\f(\r(3)F,3)C．F D．无法判断答案：A解析：由力的三角形知识可知，当F2与力F1垂直时，F2为最小值，故F2＝Fsin30°＝eq\f(F,2)6.在一次森林探险活动中，某探险队员在两棵树之间搭建一吊床用于晚间休息，如图所示，若两根绳子间的夹角为120°，探险队员和吊床总质量为80kg，则每根绳对树的拉力大小是多少？(取g＝10N/kg)答案：均为800N解析：将重力沿两绳方向分解，如图所示，则由数学知识可知F1＝F2＝G＝800N。7．(深圳三校12～13学年高一上学期期末)图中氢气球重力为10N，空气对它的浮力为16N。由于受到水平向左的风力的作用，使系气球的绳子与地面成60°，试求：(1)绳子的拉力；(2)水平风力的大小。答案：(1)4eq\r(3)N(2)2eq\r(3)N解析：对氢气球受力分析如图所示将绳子的拉力正交分解由平衡条件得水平方向F风＝Fcos60°竖直方向F浮＝Fsin60°＋mg由(1)(2)联立得：F＝4eq\r(3)NF风＝2eq\r(3)N能力提升1．假期里，一位同学在厨房里协助妈妈做菜，对菜刀发生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大(如图所示)，他先后做出过几个猜想，其中合理的是()A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了打造方便，外形美观，跟使用功能无关B．在刀背上加上同样的力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大答案：D2.(寿光市11～12学年高一上学期检测)图为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为FA、FB。灯笼受到的重力为G。下列表述正确的是()A．FA一定小于GB．FA与FB大小相等C．FA与FB是一对平衡力D．FA与FB大小之和等于G答案：B解析：由A、B两点等高，AO、BO等长可知，AO绳与BO绳的拉力对称，B选项正确；若两绳间的夹角θ＝120°时，FA＝FB＝G；当θ<120°时：FA＝FB<G；当θ>120°时：FA＝FB>G，A选项错误；这两个力的矢量和与重力是平衡力，C选项错误，这两个力不是大小之和而是矢量之和等于G，D选项错误。3．(江苏启东中学12～13学年高一上学期期末)如下图所示，质量为m的人，用绳子通过滑轮拉质量为M的物体。不计绳的质量和滑轮摩擦力，当人拉绳子向右走过一步，系统仍保持平衡，下面说法正确的是()A．人对地面的压力减少B．地面给人的摩擦力增加C．人对地面的正压力增加D．绳子的拉力变大答案：BC4．(惠安一中、养正中学12～13学年高一上学期期中)为了测量两张牛皮纸之间的动摩擦因数，某同学设计了一个实验，如图所示。在长木板A的上表面和木块B的下表面贴上待测牛皮纸，调整木板与水平方向的夹角θ，使B在A上做匀速运动。(重力加速度g为已知)在一次实验中，该同学使B在A上匀速下滑，测量出θ＝30°，则牛皮纸之间的动摩擦因数μ＝________。答案：eq\f(\r(3),3)解析：将重力mg正交分解如图所示，则Ff＝F1＝mgsinθFf＝μFN＝μF2＝μmgcosθ将θ＝30°代入得μ＝eq\f(\r(3),3)5.如图所示为一攀崖运动员，正在竖直崖壁上攀登，由于身背很重的行装，重心上移至肩部的O点，总质量为75kg，此时手臂与身体垂直。手臂与崖壁夹角θ为60°，求此时手受到的拉力和脚受到的作用力。(设手受到的拉力和脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2)。答案：375N375eq\r(3)N解析：对运动员进行受力分析如图所示，根据平衡条件正交分解得：Fsin60°＝FNsin30°Fcos60°＋FNcos30°＝mg解得F＝eq\f(1,2)mg＝375NFN＝375eq\r(3)N6．(北京西城区12～13学年高一上学期期末)质量为30kg的小孩坐在10kg的雪橇上，大人用与水平方向成37°斜向上的大小为100N的拉力拉雪橇，使雪橇沿水平地面做匀速运动，(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，求：(1)雪橇对地面的压力大小；(2)雪橇与水平地面的动摩擦因数的大小。答案：(1)340N(2)0.24解析：(1)经对小孩和雪橇整体受力分析得：竖直方向：Fsinθ＋FN＝mg解得FN＝mg－Fsinθ＝340N雪橇对地面压力F′N是地面对雪橇支持力FN的反作用力，所以雪橇对地面压力：FN′＝FN＝340N(2)水平方向：Fcosθ－Ff＝0Ff＝μFN由上式解得：μ＝4/17＝0.247.如图所示，楔形物体倾角为θ＝30°，放在水平地面上，轻质硬杆下端带有滑轮，上端顶有重1000N的物体，硬杆只能沿滑槽上下滑动。不计一切摩擦，求作用于楔形物体上的水平推力至少多大才能将重物顶起？答案：eq\f(1000\r(3),3)N解析：水平推力F有两个效果，垂直于斜面向上支持滑轮和垂直于水平面压地面，如图所示，斜面对杆的支持力大小为FN＝eq\f(F,sinθ)，方向垂直于斜面斜向上。要使轻杆顶起重物，则应使FNcosθ≥G，即eq\f(F,sinθ)·cosθ≥G，F≥Gtanθ＝eq\f(1000,3)eq\r(3)N。一、力学1、胡克定律：f=kx(x为伸长量或压缩量，k为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关)2、重力：G=mg(g随高度、纬度、地质结构而变化，g极>g赤，g低纬>g高纬)3、求F1、F2的合力的公式：两个分力垂直时：注意：(1)力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。分解时喜欢正交分解。(2)两个力的合力范围：úF1－F2ú£F£F1+F2(3)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。4、物体平衡条件：F合=0或Fx合=0Fy合=0推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。解三个共点力平衡的方法：合成法,分解法，正交分解法，三角形法，相似三角形法5、摩擦力的公式：(1)滑动摩擦力：f=mN（动的时候用，或时最大的静摩擦力）说明：①N为接触面间的弹力（压力），可以大于G；也可以等于G；也可以小于G。②m为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。(2)静摩擦力：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。大小范围：0£f静£fm(fm为最大静摩擦力)说明：①摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。②摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。6、万有引力：1）公式：F=G（适用条件：只适用于质点间的相互作用）G为万有引力恒量：G=6.67×10-11N·m2/kg22）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或天体表面的高度）a、万有引力=向心力F万=F向即由此可得：①天体的质量： ，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。②行星或卫星做匀速圆周运动的线速度： ，轨道半径越大，线速度越小。③行星或卫星做匀速圆周运动的角速度： ，轨道半径越大，角速度越小。④行星或卫星做匀速圆周运动的周期： ，轨道半径越大，周期越大。⑤行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径： ，周期越大，轨道半径越大。⑥行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度：，轨道半径越大，向心加速度越小。⑦地球或天体重力加速度随高度的变化：特别地，在天体或地球表面：⑧天体的平均密度：特别地：当r=R时：b、在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力，即∴。在不知地球质量的情况下可用其半径和表面的重力加速度来表示，此式在天体运动问题中经常应用，称为黄金代换式。c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。也是人造卫星的最小发射速度。第二宇宙速度：v2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。第三宇宙速度：v3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。7、牛顿第二定律：（后面一个是据动量定理推导）理解：（1）矢量性（2）瞬时性（3）独立性（4）同体性（5）同系性（6）同单位制牛顿第三定律：F=-F’(两个力大小相等，方向相反作用在同一直线上，分别作用在两个物体上)8、匀变速直线运动：基本规律：ASatBVt=V0+atS=vot+at2ASatB几个重要推论：（1）(结合上两式知三求二)（2）AB段中间时刻的即时速度：匀速：vt/2=vs/2，匀加速或匀减速直线运动：vt/2<vs/2初速为零的匀加速直线运动,在1s、2s、3s……ns内的位移之比为12：22：32……n2在第1s内、第2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1：3：5……(2n-1)在第1m内、第2m内、第3m内……第nm内的时间之比为1：：（……(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：Ds=aT2(a：匀变速直线运动的加速度T：每个时间间隔的时间)9自由落体运动V0=0，a=g10.竖直上抛运动：上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。全过程是初速度为VO、加速度为-g的匀减速直线运动。(1)上升最大高度：H=(2)上升的时间：t=(3)上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向(4)上升、下落经过同一段位移的时间相等。（5）从抛出到落回原位置的时间：t=（6）适用全过程的公式：S=Vot一gt2Vt=Vo一gtVt2一Vo2=一2gS（S、Vt的正、负号的理解）11、匀速圆周运动公式线速度：V===wR=2fR角速度：w=向心加速度：a=2f2R向心力：F=ma=m2R=m4mf2R注意：（1）匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力，总是指向圆心。（2）卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。（3）氢原子核外电子绕核作匀速圆周运动的向心力是原子核对核外电子的库仑力。12、平抛运动公式：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速度为零的匀加速直线运动（即自由落体运动）的合运动水平分运动：水平位移：x=vot水平分速度：vx=vo)θxy竖直分运动：竖直位移：y=gt2竖直分速度：v)θxytanq=vy=votanqvo=vycotqv=vo=vcosqvy=vsinqtan=tanq=2tan13、功：W=Fscosα(适用于恒力的功的计算,α是F与s的夹角）（1）力F的功只与F、s、α三者有关，与物体做什么运动无关（2）理解正功、零功、负功（3）功是能量转化的量度重力的功量度重力势能的变化电场力的功量度电势能的变化*分子力的功量度分子势能的变化合外力的功量度动能的变化安培力做功量度其它能转化为电能14、动能和势能：动能：重力势能：Ep=mgh(与零势能面的选择有关)15、动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增量）。公式：W合=DEk=Ek2-Ek1=16、机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能条件：系统只有内部的重力或弹力（指弹簧的弹力）做功。有时重力和弹力都做功。公式：mgh1+具体应用：自由落体运动，抛体运动，单摆运动，物体在光滑的斜面或曲面，弹簧振子等17、功率：P==Fvcosα(在t时间内力对物体做功的平均功率)P=Fv(F为牵引力，不是合外力；v为即时速度时，P为即时功率；v为平均速度时，P为平均功率；P一定时，F与v成反比）18、功能原理：外力和“其它”内力做功的代数和等于系统机械能的变化19、功能关系：功是能量变化的量度。摩擦力乘以相对滑动的路程等于系统失去的机械能，等于摩擦产生的热f固Af20、简谐振动的回复力f固Af21、单摆振动周期(与摆球质量、振幅无关）22、弹簧振子周期23、共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大24、机械波：机械振动在介质中传播形成机械波。它是传递能量的一种方式。产生条件：要有波源和介质。波的分类：①横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，有波峰和波谷。②纵波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。有密部和疏部。波长λ：两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。注意：①横波中两个相邻波峰或波谷问距离等于一个波长。②波在一个周期时间里传播的距离等于一个波长。波速：波在介质中传播的速度。机械波的传播速度由介质决定。波速v波长λ频率f关系：（适用于一切波）注意：波的频率即是波源的振动频率，与介质无关。二、电磁学（一）电场1、库仑力：(适用条件：真空中点电荷)k=9.0×109N·m2/c2（静电力恒量）电场力：F=Eq(F与电场强度的方向可以相同，也可以相反)2、电场强度：电场强度是表示电场强弱的物理量。定义式：单位：N/C（e=1.6X10-19N/C；me=9.3X10-31；比荷：1.76X1011C/Kg）点电荷电场场强匀强电场场强3、电势，电势能，顺着电场线方向，电势越来越低。4、电势差U，又称电压UAB=φA-φB5、电场力做功和电势差的关系WAB=qUAB6、粒子通过加速电场7、粒子通过偏转电场的偏转量粒子通过偏转电场的偏转角8、电容器的电容电容器的带电量Q=cU平行板电容器的电容（二）直流电路1、电流强度的定义：I=微观式：I=nevs(n是单位体积电子个数，)2、电阻定律：电阻率ρ：只与导体材料性质和温度有关，与导体横截面积和长度无关。单位：Ω·m3、串联电路总电阻R=R1+R2+R3电压分配，功率分配，4、并联电路总电阻（并联的总电阻比任何一个分电阻小）两个电阻并联并联电路电流分配，I1=并联电路功率分配，5、欧姆定律：（1）部分电路欧姆定律：变形：U=IR（2）闭合电路欧姆定律：I=Er路端电压：U=E-Ir=IR输出功率：=IE-Ir=（R=r输出功率最大）R电源热功率：电源效率：==EQ\F(R,R+r)6、电功和电功率：电功：W=IUt焦耳定律（电热）Q=电功率P=IU纯电阻电路：W=IUt=P=IU非纯电阻电路：W=IUt>P=IU>（三）磁场1、磁场的强弱用磁感应强度B来表示：（条件：BL）单位：T2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培（右手）定则决定。（1）直线电流的磁场（2）通电螺线管、环形电流的磁场3、磁场力安培力：磁场对电流的作用力。公式：F=BIL（B^I）（B//I是，F=0）方向：左手定则（2）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。公式：f=qvB(B^v)方向：左手定则粒子在磁场中圆运动基本关系式解题关键画图，找圆心画半径粒子在磁场中圆运动半径和周期，t=T4、磁通量=BS有效（垂直于磁场方向的投影是有效面积）或=BSsin(是B与S的夹角)=2-1=BS=BS(磁通量是标量，但有正负)（四）电磁感应1．直导线切割磁力线产生的电动势（三者相互垂直）求瞬时或平均（经常和I=，F安=BIL相结合运用）2．法拉第电磁感应定律===求平均3．直杆平动垂直切割磁场时的安培力（安培力做的功转化为电能）4．转杆电动势公式5．感生电量（通过导线横截面的电量）*6．自感电动势（五）交流电1．中性面(线圈平面与磁场方向垂直)m=BS,e=0I=02．电动势最大值=Nm，3．正弦交流电流的瞬时值i=Imsin（中性面开始计时）4．正弦交流电有效值最大值等于有效值的倍5．理想变压器(一组副线圈时)*6．感抗电感特点：通直流，阻交流7．容抗电容特点：通交流，阻直流（六）电磁场和电磁波1、麦克斯韦电磁理论：（1）变化的磁场在周围空间产生电场。（2）变化的电场在周围空间产生磁场。推论：①均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场。②周期性变化（振荡）的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化（振荡）的电场；周期性变化（振荡）的电场周围也产生同频率周期性变化（振荡）的磁场。2、电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，叫电磁场。3、电磁波：电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波。4、电磁波的特点⒈以光速传播（麦克斯韦理论预言，赫兹实验验证）；⒉具有能量；⒊可以离开电荷而独立存在；⒋不需要介质传播；⒌能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。5、电磁波的周期、频率和波速：V=lf=（频率在这里有时候用ν来表示）波速：在真空中，C=3×108m/s三、光学（一）几何光学1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。2、规律：（1）光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的。（2）光的独立传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，但互不干扰，保持各自的规律传播。（3）光在两种介质交界面上的传播