本文为大家分享高一物理必修1总结相关范本模板,以供参考。
高一物理必修1总结 第1篇
机械能
功
(1)做功的两个条件:作用在物体上的力.
物体在里的方向上通过的距离.
(2)功的大小:W=Fscosa功是标量功的单位:焦耳(J)
1J=1N-m
当0<=a<派/2w>0F做正功F是动力
当a=派/2w=0(cos派/2=0)F不作功
当派/2<=a<派W<0F做负功F是阻力
(3)总功的求法:
W总=W1+W2+W3……Wn
W总=F合Scosa
功率
(1)定义:功跟完成这些功所用时间的比值.
P=W/t功率是标量功率单位:瓦特(w)
此公式求的是平均功率
1w=1J/s1000w=1kw
(2)功率的另一个表达式:P=Fvcosa
当F与v方向相同时,(此时cos0度=1)
此公式即可求平均功率,也可求瞬时功率
1)平均功率:当v为平均速度时
2)瞬时功率:当v为t时刻的瞬时速度
(3)额定功率:指机器正常工作时最大输出功率
实际功率:指机器在实际工作中的输出功率
正常工作时:实际功率≤额定功率
(4)机车运动问题(前提:阻力f恒定)
P=FvF=ma+f(由牛顿第二定律得)
汽车启动有两种模式
1)汽车以恒定功率启动(a在减小,一直到0)
P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f
当F减小=f时v此时有最大值
2)汽车以恒定加速度前进(a开始恒定,在逐渐减小到0)
a恒定F不变(F=ma+f)V在增加P实逐渐增加最大
此时的P为额定功率即P一定
P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f
当F减小=f时v此时有最大值
功和能
(1)功和能的关系:做功的过程就是能量转化的过程
功是能量转化的量度
(2)功和能的区别:能是物体运动状态决定的物理量,即过程量
功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量
这是功和能的根本区别.
高一物理必修1总结 第2篇
第四章力与运动
第一节伽利略理想实验与牛顿第一定律
伽利略的理想实验(见P76、77,以及单摆实验)
牛顿第一定律
牛顿第一定律(惯性定律):一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。——物体的运动并不需要力来维持。
物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。
惯性是物体的固有属性,与物体受力、运动状态无关,质量是物体惯性大小的唯一量度。
物体不受力时,惯性表现为物体保持匀速直线运动或静止状态;受外力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度不同。
第二、三节影响加速度的因素/探究物体运动与受力的关系
加速度与物体所受合力、物体质量的关系(实验设计见B书P93)
第四节牛顿第二定律
牛顿第二定律
牛顿第二定律:物体的加速度跟所受合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。
·F/m(k=1)→F=ma
的数值等于使单位质量的物体产生单位加速度时力的大小。国际单位制中k=1。
当物体从某种特征到另一种特征时,发生质的飞跃的转折状态叫做临界状态。
极限分析法(预测和处理临界问题):通过恰当地选取某个变化的物理量将其推向极端,从而把临界现象暴露出来。
牛顿第二定律特性:1)矢量性:加速度与合外力任意时刻方向相同
2)瞬时性:加速度与合外力同时产生/变化/消失,力是产生加速度的原因。
3)相对性:a是相对于惯性系的,牛顿第二定律只在惯性系中成立。
4)独立性:力的独立作用原理:不同方向的合力产生不同方向的加速度,彼此不受对方影响。
5)同体性:研究对象的统一性。
第五节牛顿第二定律的应用
解题思路:物体的受力情况?牛顿第二定律?a?运动学公式?物体的运动情况
第六节超重与失重
超重和失重
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情况称为超重现象(视重>物重),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情况称为失重现象(物重
只要竖直方向的a≠0,物体一定处于超重或失重状态。
视重:物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力(仪器称值)。
实重:实际重力(来源于万有引力)。
+ma(设竖直向上为正方向,与v无关)
完全失重:一个物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零,达到失重现象的极限的现象,此时。
自然界中落体加速度不大于g,人工加速使落体加速度大于g,则落体对上方物体(如果有)产生压力,或对下方牵绳产生拉力。
第七节力学单位
单位制的意义
单位制是由基本单位和导出单位组成的一系列完整的单位体制。
基本单位可任意选定,导出单位则由定义方程式与比例系数确定的。基本单位选取的不同,组成的单位制也不同。
国际单位制中的力学单位
国际单位制(符号~单位):时间(t)~s,长度(l)~m,质量(m)~kg,电流(I)~A,物质的量(n)~mol,热力学温度~K,发光强度~cd(坎培拉)
:使1kg的物体产生单位加速度时力的大小,即1N=1kg·m/s2。
常见单位换算:1英尺=12英寸,1英寸,1英里。
高一物理必修1总结 第3篇
汽车做匀变速运动,追赶及相遇问题
在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是:两物体能否同时到达空间某位置.因此应分别对两物体研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出.
(1)追及
追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件.
如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时,若二者速度相等了,还没有追上,则永远追不上,此时二者间有最小距离.若二者相遇时(追上了),追者速度等于被追者的速度,则恰能追上,也是二者避免碰撞的临界条件;若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时二者的距离有一个较大值.
再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上.
(2)相遇
同向运动的两物体追及即相遇,分析同(1).
相向运动的物体,当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇.
高一物理必修1总结 第4篇
力的概念、重力和弹力
力的本质
(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。
(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消.
(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。
(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。
力的作用效果
力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。
力的三要素:大小、方向、作用点
完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2 的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。
力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是 N。
力的图示和力的示意图
(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。
(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。
力的分类
(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。
(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。
重力
(1).重力的产生:
重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。
(2).重力的大小:
1)由 G=mg 计算,g 为重力加速度,通常在地球表面附近,g 取 米/秒 2,表示质量是 1 千克的物体受到的重力是 牛顿。
2)由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3).重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。
(4).重力的作用点——重心
1)物体的各部分都受重力作用,效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这
个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。
2)重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。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。
(5).重力和万有引力
重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。
重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg
高一物理必修1总结 第5篇
受力分析
1、受力分析:
要根据力的概念,从物体所处的环境(与多少物体接触,处于什么场中)和运动状态着手,其常规如下:
(1)确定研究对象,并隔离出来;
(2)先画重力,然后弹力、摩擦力,再画电、磁场力;
(3)检查受力图,找出所画力的施力物体,分析结果能否使物体处于题设的运动状态(静止或加速),否则必然是多力或漏力;
(4)合力或分力不能重复列为物体所受的力.
2、整体法和隔离体法
(1)整体法:就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力。
(2)隔离法:就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑物体对其它物体的作用力。
(3)方法选择
所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。
3、注意事项:
正确分析物体的受力情况,是解决力学问题的基础和关键,在具体操作时应注意:
(1)弹力和摩擦力都是产生于相互接触的两个物体之间,因此要从接触点处判断弹力和摩擦力是否存在,如果存在,则根据弹力和摩擦力的方向,画好这两个力.
(2)画受力图时要逐一检查各个力,找不到施力物体的力一定是无中生有的.同时应只画物体的受力,不能把对象对其它物体的施力也画进去.
易错现象:
不能正确判定弹力和摩擦力的有无;
不能灵活选取研究对象;
受力分析时受力与施力分不清。
高一物理必修1总结 第6篇
1、参考系: 运动是绝对的,静止是相对的。一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系在而言的。通常以地面为参考系。
2、质点:
(1)定义:用来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的模型,是科学的抽象。
(2)物体可看做质点的条件:研究物体的运动时,物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略。且物体能否看成质点,要具体问题具体分析。
(3)物体可被看做质点的几种情况:
①平动的物体通常可视为质点。
②有转动但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。
③同一物体,有时可看成质点,有时不能.当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看做质点,反之,则可以。
【注】质点并不是质量很小的点,要区别于几何学中的“点”。
3、时间和时刻:
时刻是指某一瞬间,用时间轴上的一个点来表示,它与状态量相对应;时间是指起始时刻到终止时刻之间的间隔,用时间轴上的一段线段来表示,它与过程量相对应。
4、位移和路程:
位移用来描述质点位置的变化,是质点的由初位置指向末位置的有向线段,是矢量;
路程是质点运动轨迹的长度,是标量。
5、速度:
用来描述质点运动快慢和方向的物理量,是矢量。
(1)平均速度:是位移与通过这段位移所用时间的比值,其定义式为,方向与位移的方向相同。平均速度对变速运动只能作粗略的描述。
(2)瞬时速度:是质点在某一时刻或通过某一位置的速度,瞬时速度简称速度,它可以精确变速运动。瞬时速度的大小简称速率,它是一个标量。
6、加速度:用量描述速度变化快慢的的物理量,其定义式为
加速度是矢量,其方向与速度的变化量方向相同(注意与速度的方向没有关系),大小由两个因素决定。
补充:速度与加速度的关系
1、速度与加速度没有必然的关系,即:
(1)速度大,加速度不一定也大;
(2)加速度大,速度不一定也大;
(3)速度为零,加速度不一定也为零;
(4)加速度为零,速度不一定也为零。
2、当加速度a与速度V方向的关系确定时,则有:
(1)若a 与V方向相同时,不管a如何变化,V都增大。
(2)若a 与V方向相反时,不管a如何变化,V都减小。
二、匀变速直线运动的规律及其应用
1、定义:在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动。
2、匀变速直线运动的基本规律,可由下面四个基本关系式表示:
(1)速度公式
(2)位移公式
(3)速度与位移式
(4)平均速度公式
3、几个常用的推论:
(1)任意两个连续相等的时间T内的位移之差为恒量
△x=x2-x1=x3-x2=……=xn-xn-1=aT2
(2)某段时间内时间中点瞬时速度等于这段时间内的平均速度,
。
(3)一段位移内位移中点的瞬时速度v中与这段位移初速度v0和末速度vt的关系为
。
4、初速度为零的匀加速直线运动的比例式(2)初速度为零的匀变速直线运动中的几个重要结论:
①1T末,2T末,3T末……瞬时速度之比为:
v1∶v2∶v3∶……∶vn=1∶2∶3∶……∶n
②第一个T内,第二个T内,第三个T内……第n个T内的位移之比为:
x1∶x2∶x3∶……∶xn=1∶3∶5∶……∶(2n-1)
③1T内,2T内,3T内……位移之比为:
xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶……∶xN=1∶4∶9∶……∶n2
④通过连续相等的位移所用时间之比为:
t1∶t2∶t3∶……∶tn=
三、自由落体运动,竖直上抛运动
1、自由落体运动:只在重力作用下由静止开始的下落运动,因为忽略了空气的阻力,所以是一种理想的运动,是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
2、自由落体运动规律:
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
④下落到地面所需时间:
3、竖直上抛运动:
可以看作是初速度为v0,加速度方向与v0方向相反,大小等于的g的匀减速直线运动,可以把它分为向上和向下两个过程来处理。
(1)竖直上抛运动规律
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
两个推论:
上升到最高点所用时间:
上升的最大高度:
(2)竖直上抛运动的对称性
如下图,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:
(1)时间对称性
物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等,同理tAB=tBA。
(2)速度对称性
物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。
【注】在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解。
四、运动的图象,运动的相遇和追及问题
1、图象:
(1)x—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。
②表示物体处于静止状态
③图线斜率的意义:
图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小;
图线上某点切线的斜率的正负表示物体方向。
④两种特殊的x-t图象
匀速直线运动的x-t图象是一条过原点的直线;
若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态。
(2)v—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。
②图线斜率的意义:
图线上某点切线的斜率的大小表示物体运动的加速度的大小
图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向
③图象与坐标轴围成的“面积”的意义:
图象与坐标轴围成的面积的数值表示相应时间内的位移的大小。
若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向。
③常见的两种图象形式:
匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线
匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线
2、相遇和追及问题:
这类问题的关键是两物体在运动过程中,速度关系和位移关系,要注意寻找问题中隐含的临界条件,通常有两种情况:
(1)物体A追上物体B:开始时,两个物体相距x0,则A追上B时必有,且。
(2)物体A追赶物体B:开始时,两个物体相距x0,要使A与B不相撞,则有
易错现象:
1、混淆x—t图象和v-t图象,不能区分它们的物理意义
2、不能正确计算图线的斜率、面积
3、在处理汽车刹车、飞机降落等实际问题时注意,汽车、飞机停止后不会后退
五、力/重力/弹力/摩擦力
1、力:
力是物体之间的相互作用,有力必有施力物体和受力物体。力的大小、方向、作用点叫力的三要素。用一条有向线段把力的三要素表示出来的方法叫力的图示。
按照力命名的依据不同,可以把力分为:
①按性质命名的力(例如:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。)
②按效果命名的力(例如:拉力、压力、支持力、动力、阻力等)。
力的作用效果:
①形变;
②改变运动状态.
2、重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力。重力的大小G=mg,方向竖直向下。作用点叫物体的重心;重心的位置与物体的质量分布和形状有关。质量均匀分布,形状规则的物体的重心在其几何中心处。薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
注意:重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力。
3、弹力:
(1)内容:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
(2)条件:①接触;②形变。但物体的形变不能超过弹性限度。
(3)弹力的方向和产生弹力的那个形变方向相反。(平面接触面间产生的弹力,其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力,其方向垂直于过研究点的曲面的切面;点面接触处产生的弹力,其方向垂直于面、绳子产生的弹力的方向沿绳子所在的直线。)
(4)大小:
①弹簧的弹力大小由F=kx计算
②一般情况弹力的大小与物体同时所受的其他力及物体的运动状态有关,应结合平衡条件或牛顿定律确定
4、摩擦力:
(1)摩擦力产生的条件:接触面粗糙、有弹力作用、有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可
(2)摩擦力的方向:跟接触面相切,与相对运动或相对运动趋势方向相反,但注意摩擦力的方向和物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成任意角度。
(3)摩擦力的大小:
① 滑动摩擦力:
说明:
FN为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
为滑动摩擦系数,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FN无关。
② 静摩擦: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 静摩擦力的具体数值可用以下方法来计算:一是根据平衡条件,二是根据牛顿第二定律求出合力,然后通过受力分析确定。 (4)注意事项: 摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。 摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。 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。 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。 易错现象: 不会确定系统的重心位置 没有掌握弹力、摩擦力有无的判定方法 静摩擦力方向的确定错误 六、力的合成和分解 1、标量和矢量: (1)将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题。 (2)矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则。 (3)同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向,与正方向相同的物理量用正号代人,相反的用负号代人,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样,但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向,如:功、重力势能、电势能、电势等。 2、力的合成与分解: (1)合力与分力 (2)共点力的合成: 1、共点力 几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力。 2、力的合成方法 求几个已知力的合力叫做力的合成。 3、平行四边形定则: 两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向,这是矢量合成的普遍法则。 求、的合力公式: 注意: (1)力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 (2)两个力的合力范围: (3)合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力 (4)两个分力成直角时,用勾股定理或三角函数。 注意事项: (1)力的合成与分解,体现了用等效的方法研究物理问题 (2)合成与分解是为了研究问题的方便而引入的一种方法,用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力,而不能同时考虑合力 (3)共点的两个力合力的大小范围是:|F1-F2|≤F合≤Fl+F2 (4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零 (5)力的分解时要认准力作用在物体上产生的实际效果,按实际效果来分解 (6)力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上,分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力) 易错现象: 对含静摩擦力的合成问题没有掌握其可变特性 不能按力的作用效果正确分解力 没有掌握正交分解的基本方法 七、受力分析 1、受力分析: 要根据力的概念,从物体所处的环境(与多少物体接触,处于什么场中)和运动状态着手,其常规如下: (1)确定研究对象,并隔离出来; (2)先画重力,然后弹力、摩擦力,再画电、磁场力; (3)检查受力图,找出所画力的施力物体,分析结果能否使物体处于题设的运动状态(静止或加速),否则必然是多力或漏力; (4)合力或分力不能重复列为物体所受的力 2、整体法和隔离体法 (1)整体法:就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力。 (2)隔离法:就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑物体对其它物体的作用力。 (3)方法选择 所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。 3、注意事项: 正确分析物体的受力情况,是解决力学问题的基础和关键,在具体操作时应注意: (1)弹力和摩擦力都是产生于相互接触的两个物体之间,因此要从接触点处判断弹力和摩擦力是否存在,如果存在,则根据弹力和摩擦力的方向,画好这两个力 (2)画受力图时要逐一检查各个力,找不到施力物体的力一定是无中生有的.同时应只画物体的受力,不能把对象对其它物体的施力也画进去 易错现象: 不能正确判定弹力和摩擦力的有无; 不能灵活选取研究对象; 受力分析时受力与施力分不清。 八、共点力作用下物体的平衡 1、物体的平衡: 物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动;二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点) 2、共点力作用下物体的平衡: ①平衡状态:静止或匀速直线运动状态,物体的加速度为零 ②平衡条件:合力为零,亦即F合=0或∑Fx=0,∑Fy=0 a、二力平衡:这两个共点力必然大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。 b、三力平衡:这三个共点力必然在同一平面内,且其中任何两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,即任何两个力的合力必与第三个力平衡 c、若物体在三个以上的共点力作用下处于平衡状态,通常可采用正交分解,必有: F合x= F1x+ F2x + ………+ Fnx =0 F合y= F1y+ F2y + ………+ Fny =0 (按接触面分解或按运动方向分解) ③平衡条件的推论: 当物体处于平衡状态时,它所受的某一个力与所受的其它力的合力等值反向; 当三个共点力作用在物体(质点)上处于平衡时,三个力的矢量组成一封闭的三角形按同一环绕方向。 3、平衡物体的临界问题: 当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态。可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。 临界问题的分析方法: 极限分析法:通过恰当地选取某个物理量推向极端(“极大”、“极小”、“极左”、“极右”)从而把比较隐蔽的临界现象(“各种可能性”)暴露出来,便于解答。 易错现象: (1)不能灵活应用整体法和隔离法; (2)不注意动态平衡中边界条件的约束; (3)不能正确制定临界条件。 九、牛顿运动三定律 1、牛顿第一定律: (1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止 (2)理解: ①它说明了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质.质量是物体惯性大小的量度(惯性与物体的速度大小、受力大小、运动状态无关) ②它揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态(产生加速度)的原因,而不是维持运动的原因 ③它是通过理想实验得出的,它不能由实际的实验来验证 2、牛顿第二定律: 内容:物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量m成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同 公式: 理解: ①瞬时性:力和加速度同时产生、同时变化、同时消失 ②矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同 ③同体性:合外力、质量和加速度是针对同一物体(同一研究对象) ④同一性:合外力、质量和加速度的单位统一用SI制主单位⑤相对性:加速度是相对于惯性参照系的 3、牛顿第三定律: (1)内容: 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上 (2)理解: ①作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生,同时变化,同时消失,不是先有作用力后有反作用力。 ②作用力和反作用力的性质相同,即作用力和反作用力是属同种性质的力。 ③作用力和反作用力的相互依赖性:它们是相互依存,互以对方作为自己存在的前提。 ④作用力和反作用力的不可叠加性。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两力的作用效果不能相互抵消。 4、牛顿运动定律的适用范围: 对于宏观物体低速的运动(运动速度远小于光速的运动),牛顿运动定律是成立的,但对于物体的高速运动(运动速度接近光速)和微观粒子的运动,牛顿运动定律就不适用了,要用相对论观点、量子力学理论处理。 易错现象: (1)错误地认为惯性与物体的速度有关,速度越大惯性越大,速度越小惯性越小;另外一种错误是认为惯性和力是同一个概念。 (2)不能正确地运用力和运动的关系分析物体的运动过程中速度和加速度等参量的变化。 (3)不能把物体运动的加速度与其受到的合外力的瞬时对应关系正确运用到轻绳、轻弹簧和轻杆等理想化模型上。 十、牛顿运动定律的应用(一) 1、运用牛顿第二定律解题的基本思路 (1)通过认真审题,确定研究对象 (2)采用隔离体法,正确受力分析 (3)建立坐标系,正交分解力 (4)根据牛顿第二定律列出方程 (5)统一单位,求出答案 2、解决连接体问题的基本方法是: (1)选取最佳的研究对象。选取研究对象时可采取“先整体,后隔离”或“分别隔离”等方法.一般当各部分加速度大小、方向相同时,可当作整体研究,当各部分的加速度大小、方向不相同时,要分别隔离研究 (2)对选取的研究对象进行受力分析,依据牛顿第二定律列出方程式,求出答案 3、解决临界问题的基本方法是: (1)要详细分析物理过程,根据条件变化或随着过程进行引起的受力情况和运动状态变化,找到临界状态和临界条件 (2)在某些物理过程比较复杂的情况下,用极限分析的方法可以尽快找到临界状态和临界条件 易错现象: (1)加速系统中,有些同学错误地认为用拉力F直接拉物体与用一重力为F的物体拉该物体所产生的加速度是一样的。 (2)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体组成的系统在竖直方向上有加速度时支持力等于重力。 (3)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体要产生相对滑动拉力必须克服它们之间的最大静摩擦力。 十一、牛顿运动定律的应用(二) 1、动力学的两类基本问题: (1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况,基本解题思路是: ①根据受力情况,利用牛顿第二定律求出物体的加速度 ②根据题意,选择恰当的运动学公式求解相关的速度、位移等 (2)已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力.基本解题思路是: ①根据运动情况,利用运动学公式求出物体的加速度 ②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力,从而求出未知力 (3)注意点: ①运用牛顿定律解决这类问题的关键是对物体进行受力情况分析和运动情况分析,要善于画出物体受力图和运动草图.不论是哪类问题,都应抓住力与运动的关系是通过加速度这座桥梁联系起来的这一关键 ②对物体在运动过程中受力情况发生变化,要分段进行分析,每一段根据其初速度和合外力来确定其运动情况;某一个力变化后,有时会影响其他力,如弹力变化后,滑动摩擦力也随之变化 2、关于超重和失重: 在平衡状态时,物体对水平支持物的压力大小等于物体的重力。当物体在竖直方向上有加速度时,物体对支持物的压力就不等于物体的重力。当物体的加速度方向向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫超重现象。 当物体的加速度方向向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫失重现象。对其理解应注意以下三点: (1)当物体处于超重和失重状态时,物体的重力并没有变化 (2)物体是否处于超重状态或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,即不取决于速度方向,而是取决于加速度方向 (3)当物体处于完全失重状态(a=g)时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等 易错现象: (1)当外力发生变化时,若引起两物体间的弹力变化,则两物体间的滑动摩擦力一定发生变化,往往有些同学解题时仍误认为滑动摩擦力不变。 (2)些同学在解比较复杂的问题时不认真审清题意,不注意题目条件的变化,不能正确分析物理过程,导致解题错误。 (3)一些同学对超重、失重的概念理解不清,误认为超重就是物体的重力增加啦,失重就是物体的重力减少了。 (一)运动的描述 内容标准 (1)通过史实,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。 例1 了解亚里士多德 关于力与运动的主要观点和研究方法。 例2 了解伽利略 的实验研究工作,认识伽利略有关实验的科学思想和方法 。 (2)通过对质点 的认识,了解物理学研究中物理模型的特点,体会物理模型在探索自然规律中的作用。 例3 认识在哪些情况下,可以把物体看成质点。 (3)经历匀变速直线运动 的实验研究过程,理解位移、速度和加速度,了解匀变速直线运动的规律,体会实验在发现自然规律中的作用。 例4 用打点计时器 、频闪照相或其他实验方法研究匀变速直线运动。 例5 通过史实,了解伽利略研究自由落体运动 所用的实验和推理方法。 (4)能用公式和图像描述 匀变速直线运动,体会数学在研究物理问题中的重要性。 活动建议 (1)通过实验研究质量相同、大小不同的物体在空气中下落的情况,从中了解空气对落体运动的影响。 (2)通过查找资料等方式,了解并讨论伽利略对物体运动的研究在科学发展和人类进步上的重大意义。 (二)相互作用与运动规律 内容标准 (1)通过实验认识滑动摩擦 、静摩擦 的规律,能用动摩擦因数 计算摩擦力。 (2)知道常见的形变,通过实验了解物体的弹性,知道胡克定律 。 例1 调查日常生活和生产中所用弹簧的形状及使用目的(如获得弹力或减缓振动等)。 例2 制作一个简易弹簧秤 ,用胡克定律解释其工作原理。 (3)通过实验,理解力的合成与分解,知道共点力的平衡条件,区分矢量与标量,用力的合成与分解分析日常生活中的问题。 例3 研究两个大小相等的共点力在不同夹角时的合力大小。 (4)通过实验,探究加速度与物体质量、物体受力的关系。理解牛顿运动定律 ,用牛顿运动定律解释生活中的有关问题。通过实验认识超重和失重现象。 例4 通过实验测量加速度、力、质量,分别作出表示加速度与力、加速度与质量的关系的图像,根据图像写出加速度与力、质量的关系式。体会探究过程中所用的科学方法 。 例5 根据牛顿第二定律 说明物体所受的重力与质量的关系。 (5)认识单位制在物理学中的重要意义。知道国际单位制中的力学单位。 例6 在等式 中给定k= 1,从而定义力的单位。 活动建议 (1)调查日常生活和生产中利用静摩擦 的事例。 (2)通过各种活动,例如乘坐电梯、到游乐场乘坐过山车等,了解和体验失重与超重。 (3)根据牛顿第二定律,设计一种能显示加速度大小的装置。 (4)通过听讲座、看录像等活动,了解宇航员的生活,了解在人造卫星上进行微重力 条件下的实验,尝试设计一种在人造卫星或宇宙飞船上进行微重力条件下的实验方案。 (3)在实际问题中,一般根据力的作用效果或处理问题的方便需要进行分解。 (4)力分解的解题思路 力分解问题的关键是根据力的作用效果画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题。因此其解题思路可表示为: 必须注意:把一个力分解成两个力,仅是一种等效替代关系,不能认为在这两个分力方向上有两个施力物体。 矢量与标量 既要由大小,又要由方向来确定的物理量叫矢量; 只有大小没有方向的物理量叫标量 矢量由平行四边形定则运算;标量用代数方法运算。 一条直线上的矢量在规定了正方向后,可用正负号表示其方向。 高一必修一物理知识点总结相关 匀变速直线运动 1、速度Vt=Vo+at 位移s=Vot+at?/2=V平t= Vt/2t 有用推论Vt?-Vo?=2as 平均速度V平=s/t(定义式) 中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 中间位置速度Vs/2=√[(Vo?+Vt?)/2] 加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0} 实验用推论Δs=aT?{Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差} 主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算。 注:(1)平均速度是矢量; (2)物体速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式; (4)其它相关内容:质点.位移和路程.参考系.时间与时刻;速度与速率.瞬时速度。 自由落体运动 初速度Vo=0 末速度Vt=gt 下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算) 推论Vt2=2gh 注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律; (2)≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。 竖直上抛运动 位移s=Vot-gt2/2 末速度Vt=Vo-gt (≈10m/s2) 有用推论Vt2-Vo2=-2gs 上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起) 往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间) 注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值; (2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性; (3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。 力 重力G=mg (方向竖直向下,≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近) 胡克定律F=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)} 滑动摩擦力F=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)} 静摩擦力0≤f静≤fm (与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力) 注:(1)劲度系数k由弹簧自身决定; (2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定; (3)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向); 2)力的合成与分解 同一直线上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2) 互成角度力的合成: F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2 合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2| 力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx) 注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则; (2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立; (3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图; (4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小; (5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。 动力学(运动和力) 牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止 牛顿第二运动定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致} 牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动} 共点力的平衡F合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理} 超重:FN>G,失重:FN 牛顿运动定律的适用条件:适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处理高速问题,不适用于微观粒子 注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动 壹 运动的描述 专题一 描述物体运动的几个基本概念 机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。 参考系:被假定为不动的物体系。 对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。 质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。 物体可视为质点主要是以下三种情形: (1)物体平动时; (2)物体的位移远远大于物体本身的限度时; (3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。 时刻和时间 (1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的“2 秒末”,“速度达 2m/s 时”都是指时刻。 (2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量.通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。 位移和路程 (1)位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量。位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。 (2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。在确定的两位置间,物体的路程不是唯一的,它与质点的具体运动过程有关。 (3)位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考系的选取有关。一般情况下,位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。 速度 (1).速度:是描述物体运动方向和快慢的物理量。 (2).瞬时速度:运动物体经过某一时刻或某一位置的速度,其大小叫速率。 (3).平均速度:物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 ①平均速度是矢量,方向与位移方向相同。 ②平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。 ③v=s/t 是平均速度的定义式,适用于所有的运动。 (4).平均速率:物体在某段时间的路程与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。 ①平均速率是标量。 ②v=s/t是平均速率的定义式,适用于所有的运动。 ③平均速度和平均速率往往是不等的,只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。 专题二 加速度 加速度是描述速度变化快慢的物理量。 速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。 公式:a= (vt-v0)/t,单位:m/s2 是速度的变化率。 加速度是矢量,其方向与 Dv 的方向相同。 注意 v,△v,△v/t的区别和联系。△v 大,而△v/t 不一定大,反之亦然。 专题三 运动的图线 表示函数关系可以用公式,也可以用图像。图像也是描述物理规律的重要方法,不仅在力学中,在电磁学中、热学中也是经常用到的。图像的优点是能够形象、直观地反映出函数关系。 位移和速度都是时间的函数,因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像(s—t 图)和速度一时间图像(v 一 t 图)。 对于图像要注意理解它的物理意义,即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量,图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线,在不同的图像(坐标轴的物理量不同)中意义会完全不同。 下表是对形状一样的 S 一 t 图和 v 一 t 图意义上的比较。 贰 探究匀变速运动的规律 专题一 自由落体运动 定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。 规律:初速为 0 的匀加速运动,位移公式:h=1/2 _gt^2,速度公式v=gt。 两个重要比值:相等时间内的位移比1:3:5…… ,相等位移上的时间比 专题二 匀变速直线运动的规律 (1).说明:上述各式有 V0,Vt,a,s,t 五个量,其中每式均含四个量,即缺少一个量,在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。⑤式中T表示连续相等时间的时间间隔。 (2).上述各量中除t外其余均矢量,在运用时一般选择取v0的方向为正方向,若该量与 v0的方向相同则取为正值,反之为负。对已知量代入公式时要带上正负号,对未知量一般假设为正,若结果是正值,则表示与v0方向相同,反之则表示与V0方向相反。 另外,在规定v0方向为正的前提下,若a为正值,表示物体作加速运动,若a为负值,则表示物体作减速运动;若v为正值,表示物体沿正方向运动,若v为负值,表示物体沿反向运动;若s为正值,表示物体位于出发点的前方,若S为负值,表示物体位于出发点之后。 (3).注意:以上各式仅适用于匀变速直线运动,包括有往返的情况,对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。 专题三 汽车做匀变速运动,追赶及相遇问题 在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是:两物体能否同时到达空间某位置.因此应分别对两物体研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出. (1)追及 追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件. 如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时,若二者速度相等了,还没有追上,则永远追不上,此时二者间有最小距离.若二者相遇时(追上了),追者速度等于被追者的速度,则恰能追上,也是二者避免碰撞的临界条件;若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时二者的距离有一个较大值. 再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上. (2)相遇 同向运动的两物体追及即相遇,分析同(1). 相向运动的物体,当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇. 叁 相互作用 专题一 力的概念、重力和弹力 力的本质 (1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。 (2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消. (3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。 (4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。 力的作用效果 力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。 力的三要素:大小、方向、作用点 完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2 的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。 力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是 N。 力的图示和力的示意图 (1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。 (2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。 力的分类 (1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。 (2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。 重力 (1).重力的产生: 重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。 (2).重力的大小: 1)由G=mg计算,g为重力加速度,通常在地球表面附近,g取米/秒2,表示质量是 1 千克的物体受到的重力是 牛顿。 2)由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。 (3).重力的方向: 重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。 (4).重力的作用点——重心 1)物体的各部分都受重力作用,效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这 个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。 2)重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。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。 (5).重力和万有引力 重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。 重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg 弹力 产生条件: (1)物体间直接接触; (2)接触处发生形变(挤压或拉伸)。 弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下: (1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向. (2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。 (3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。 弹力的大小 弹力的大小跟形变量的大小有关。 (1)弹簧的弹力,由胡克定律F=k_,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,_ 为形变量,即弹簧伸缩后的长度 L 与原长 Lo 的差:_=|L-L0|,不能将 _ 当作弹簧的长度 (2)一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算。 专题二 摩擦力 摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的。 产生的条件: (1)相互接触的物体间存在压力; (2)接触面不光滑; (3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。 注意:不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。 摩擦力的方向: 沿接触面的切线方向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直),与物体相对运动(或相对:运动趋势)的方向相反。例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面)向上。 注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动,与以地面为参考系的运动不同,故摩擦力是阻碍物体间的相对运动,其方向不一定与物体的运动方向相反。例如:站在公共汽车上的人,当人随车一起启动(即做加速运动)时,如图所示,受重力 G、支持力 N、静摩擦力 f 的作用。当车启动时,人相对于车有向后的运动趋势,车给人向前的静摩擦力作用;此时人随车向前运动,受静摩擦力方向与运动方向相同。 摩擦力的大小: (1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-----最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比)。 (2)滑动摩擦力与正压力成正比,即 f= mN,μ为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关;N 指接触面的压力,并不总等于重力。 专题三 力的合成与分解 力的合成 利用一个力(合力)产生的效果跟几个力(分力)共同作用产生的效果相同,而做的一种等效替代。力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。 (1)合力和分力:如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。 合力与分力的关系是等效替代关系,即一个力若分解为两个分力,在分析和计算时,考虑了两个分力的作用,就不可考虑这个力的作用效果了;反过来,若考虑了合力的效果,也就不能再去重复考虑各个分力的效果。 (2).共点力:物体同时受几个力作用,如果这些力的作用线交于一点,这几个力叫共点力。 如图(a)所示,为一金属杆置于光滑的半球形碗中。杆受重力及 A、 B 两点的支持力三个力的作用;N1作用线过球心,N2作用线垂直于杆,当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时,这三力的作用线必汇于一点,所以重力 G 的作用线必过 N1、N2的交点0;图(b)为竖直墙面上挂一光滑球,它受三个力:重力、墙面弹力和悬线拉力,由于球光滑,它们的作用线必过球心。 (3)力的合成定则: 1)平行四边形定则:求共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向,如图a。 2)三角形定则:求F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的有向线段首尾相接,从F1的起点指向F2的末端的有向线段就表示合力F 的大小和方向,如图 b。 力的分解 (1)在分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要进行分解. (2)有确定解的条件: ①已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小.(有唯一解) ②已知合力和一个分力的大小与方向,求另一个分力的大小和方向.(有一组解或两组解) ③已知合力、一个分力 F1的大小与另一分力 F2 的方向,求 F1 的方向和 F2的大小.(有两个或唯一解) (3)力的正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力,它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算. 力的分解问题的关键是根据力的作用效果,画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据知边角关系求解的几何问题。 3、处理力的合成与分解问题的方法 力的图示法:按力的图示作平行四边形,然后量出对角线的长短并找出方向. 代数计算法:由正弦或余弦定理解三角形求解. 正交分解法:将各力沿互相垂直的方向先分解,然后求出各方向的合力,再合成. 多边形法:将各力的首尾依次相连,由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段表示合力的大小和方向. 专题四 受力分析 受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来,并画出相应受力图。 受力分析的依据 (1)依据各种力的产生条件和性质特点,每种力的产生条件提供了其存在的可能性,由于力的产生原因不同,形成不同性质的力,这些力又可归结为场力和接触力,接触力(弹力和摩擦力)的确定是难点,两物体直接接触是产生弹力、摩擦力的必要条件,弹力产生原因是物体发生形变,而摩擦力的产生,除物体间相互挤压外,还要发生相对运动或相对运动趋势。 (2)依据作用力和反作用力同时存在,受力物体和施力物体同时存在。一方面物体所受的每个力都有施力物体和它的反作用力,找不到施力物体的力和没有反作用力的力是不存在的;另一方面,依据作用力和反作用力的关系,可灵活变换研究对象,由作用力判断出反作用力。 (3)依据物体所处的运动状态:有些力存在与否或者力的方向较难确定,要根据物体的运动状态,利用物体的平衡条件或牛顿运动定律判断。 受力分析的程序 (1)根据题意选取研究的对象.选取研究对象可以是单个物体或物体的某一部分,也可以是由几个物体组成的系统. (2)把研究对象从周围的物体中隔离出来,为防止漏掉某个力,要养成按一般步骤分析的好习惯.一般应先分析重力;然后环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力;最后再分析其他场力(电场力、磁场力)等. (3)每分析一个力,都要想一想它的施力物体是谁,这样可以避免分析出某些不存在的力.如竖直上抛的物体并不受向上的推力,而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”. (4)画完受力图后要进行定性检验,看一看根据你画的受力图,物体能否处于题目中所给的运动状态. 受力分析的注意事项 (1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施的力. (2)只分析根据性质命名的力. (3)每分析一个力,都应找出施力物体. (4)合力和分力不能同时作为物体所受的力. 受力分析的常用方法:隔离法和整体法 (1).隔离法为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法. 运用隔离法解题的基本步骤是: 1)明确研究对象或过程、状态; 2)将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来; 3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图; 4)选用适当的物理规律列方程求解. (2).整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法.运用整体法解题的基本步骤是: 1、明确研究的系统和运动的全过程; 2、画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图; 3、选用适当的物理规律列方程求解. 隔离法和整体法常常交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明快. 专题五 共点力作用下物体的平衡 共点力的判别:同时作用在同一物体上的各个力的作用线交于一点就是共点力。这里要注意的是“同时作用”和“同一物体”两个条件,而“力的作用线交于一点”和“同一作用点”含义不同。当物体可视为质点时,作用在该物体上的外力均可视为共点力:力的作用线的交点既可以在物体内部,也可以在物体外部。 平衡状态:对质点是指静止状态或匀速直线运动状态,对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。 (1)二力平衡时,两个力必等大、反向、共线; (2)三力平衡时,若是非平行力,则三力作用线必交于一点,三力的矢量图必为一闭合三角形; (3)多个力共同作用处于平衡状态时,这些力在任一方向上的合力必为零; (4)多个力作用平衡时,其中任一力必与其它力的合力是平衡力; (5)若物体有加速度,则在垂直加速度的方向上的合力为零。 平衡力与作用力、反作用力 共同点:一对平衡力和一对作用力反作用力都是大小相等、方向相反,作用在一条直线上的两个力。 【注意】 ①一个力可以没有平衡力,但一个力必有其反作用力。 ②作用力和反作用力同时产生、同时消失;对于一对平衡力,其中一个力存在与否并不一定影响另一个力的存在。 正交分解法解平衡问题 正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法,其优点是不受物体所受外力多少的限制。解题依据是根据平衡条件,将各力分解到相互垂直的两个方向上。 正交分解方向的确定:原则上可随意选取互相垂直的两个方向;但是,为解题方便通常的做法是:①使所选取的方向上有较多的力;②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中,运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程,与其相垂直的方向上受力平衡,可根据平衡条件列方程。③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上,从而可以方便快捷地求解。 解题步骤为:选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。 专题六 动态平衡问题分析 所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中. 图解分析法 对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化,在同一图中做出物体在若干状态下力的平衡图(力的平行四边形),再由动态力的四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况. 动态平衡中各力的变化情况是一种常见类型.总结其特点有:合力大小和方向不变;一个分力的方向不变,分析另一个分力方向变化时两个分力大小的变化情况.用图解法具有简单、直观的优点. 专题七 互成角度的两个力的合成 实验目的 验证平行四边形定则 验证原理 如果两个互成角度的共点力 F。、F。作用于橡皮筋的结点上,与只用一个力 F’作用于橡皮筋的结点上,所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度),那么,F’就是 F1 和 F2 的合力。根据平行四边形定则作出两共点力 F1 和 F2 的合力 F 的图示,应与 F’的图示等大同向。 实验器材 方木板一块;白纸;弹簧秤(两只);橡皮条;细绳套(两个);三角板;刻度尺;图钉(几个);细芯铅笔。 实验步骤 ①用图钉把白纸钉在方木板上。 ②把方木板平放在桌面上,用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。(固定点 A 在纸面外) ③用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置o。(位置 0 须处于纸面以内) ④用铅笔描下结点 0 的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。 ⑤从力的作用点(位置 o)沿着两条绳套的方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力 F,和F’的图示,并用平行四边形定则作出合力F的图示。 ⑥只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 o,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从。点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力 F’的图示。 ⑦比较力F’的图示与合力 F 的图示,看两者是否等长,同向。 ⑧改变两个力 F1 和 F2的大小和夹角,再重复实验两次。 注意事项 ①不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳再连两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记录结点 O 的位置。 ②不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条,要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。 ③A 点应选在靠近木板上边中点为宜,以使。点能确定在纸的上侧,结点O的定位要力求准确,同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置 0 必须保持不变。 ④弹簧秤在使用前应将其水平放置,然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相钩着水平拉伸,选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。 ⑤施加拉力时要沿弹簧秤轴线方向,并且使拉力平行于方木板。 ⑥使用弹簧秤测力时,拉力适当地大一些。 ⑦画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形。 特别说明: 1 .实验采用了等效的方法:实验中,首先用两只弹簧秤通过细绳互成角度地拉一端固定的橡皮条,使细绳的结点延伸至某一位置 O,再用一只弹簧秤拉橡皮条,并使其结点位置相同,以保证两只弹簧秤的拉力的共同作用效果跟原来一只弹簧秤的拉力的效果相同,若按平行四边形定则求出的合力的大小和方向跟第二次一只弹簧秤的拉力的大小和方向完全相同,或者误差很小,这就验证了互成角度的共点力合成的平行四边形定则的正确性。 2 .在做到两共点力 F 、F 与 F’等效的前提下,准确做出 F 和 F 的图示,用平行四边形定则做出其合力 F 的图示,以及 F’的图示是本实验成功的关键,为此,要求 F1、F2的大小方向,须记录准确,做图示时要选择合适的标度,以使所做平行四边形尽量大,画平行四边形的平行线时,要用两只三角板或一只三角板和一把直尺,严格作图。 3 .实验误差的来源与分析 本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外,还出现读数误差、作图误差。因此,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录,两力的对边一定要平行,两个分力F1、F2问夹角q越大,用平行四边形作用得出的合力F的误差DF 就越大,所以,实验中不要把q 取得太大。本实验允许的误差范围是:力的大小DF≤5%F,F’与 F的夹角q ≤70。 肆 牛顿运动定律 专题一 牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 理解要点: ①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。 ②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。 ③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的;定律成立的条件是物体不受外力,不能用实验直接验证。 ④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例,第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系。 惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 ①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。 ②质量是物体惯性大小的量度。 ③由牛顿第二定律定义的惯性质量 m=F/a 和由万有引力定律定义的引力质量严格相等。 ④惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。 专题二 牛顿第二定律 定律内容 物体的加速度 a 跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量 m 成反比。 公式:F=ma 理解要点: a、因果性:F合是产生加速度 a 的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失; b、方向性:a 与都是矢量,,方向严格相同; c、瞬时性和对应性:a 为某时刻物体的加速度,是该时刻作用在该物体上的合外力。 d、牛顿第二定律适用于宏观, 低速运动的情况。 [总结].应用牛顿第二定律解题的步骤 (1)选取研究对象:根据题意,研究对象可以是单一物体,也可以是几个物体组成的物体系统。 (2)分析物体的受力情况 (3)建立坐标 ①若物体所受外力在一条直线上,可建立直线坐标。 ②若物体所受外力不在一直线上,应建立直角坐标,通常以加速度的方向为一坐标轴,然后向两轴方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程,得出结果 专题三 第二定律应用 物体系. (1)物体系中各物体的加速度相同,这类问题称为连接体问题。这类问题由于物体系中的各物体加速度相同,可将它们看作一个整体,分析整体的受力情况和运动情况,可以根据牛顿第二定律,求出整体的外力中的未知力或加速度。若要求物体系中两个物体间的相互作用力,则应采用隔离法。将其中某一物体从物体系中隔离出来,进行受力分析,应用第二定律,相互作用的某一未知力求出,这类问题,应是整体法和隔离法交替运用,来解决问题的。 (2)物体系中某一物体作匀变速运动,另一物体处于平衡状态,两物体在相互作用,这类问题应采用牛顿第二定律和平衡条件联立来解决。应用隔离法,通过对某一物体受力分析应用第二定律(或平衡条件),求出两物体间的相互作用,再过渡到另一物体,应用平衡条件(或第二定律)求出最后的未知量。 临界问题 某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态。临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态。 处理临界状态的基本方法和步骤是:①分析两种物理现象及其与临界值相关的条件;②用假设法求出临界值;③比较所给条件与临界值的关系,确定物理现象,然后求解。 专题四 动力学的两类基本问题 应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类:一类是已知受力情况求运动情况;另一类是已知运动情况求受力情况.在这两类问题中,加速度是联系力和运动的桥梁,受力分析是解决问题的关键. 专题五 牛顿第三定律、超重和失重 牛顿第三定律 (1).作用力和反作用力一定是同种性质的力,而平衡力不一定; (2).作用力和反作用力作用在两个物体上,而一对平衡力作用在一个物体上 (3).作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失;而对于一对平衡力,其中一个力变化不一定引起另外一个力变化。 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。 作用力与反作用力的二力平衡的区别 超重和失重 超重现象是指:N>G 或T>G;加速度a向上; 失重现象是指:G>N 或G>T;加速度a向下; 完全失重是指:T=0 或 N=0;加速度a向下;大小牛顿运动定律只适应于宏观低速,且只适应于惯性参照系。 力的合成和分解 1、标量和矢量: (1)将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题. (2)矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则. (3)同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向,与正方向相同的物理量用正号代人,相反的用负号代人,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样,但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向,如:功、重力势能、电势能、电势等. 2、力的合成与分解: (1)合力与分力:如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力叫做这个力的分力。 (2)共点力的合成: 1、共点力 几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力。 2、力的合成方法 求几个已知力的合力叫做力的合成。 ①若和在同一条直线上 、同向:合力方向与、的方向一致 、反向:合力,方向与、这两个力中较大的那个力向。 ②、互成θ角——用力的平行四边形定则 3、平行四边形定则: 两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向,这是矢量合成的普遍法则。 求F、的合力公式:(为F1、F2的夹角) 注意:(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 (2) 两个力的合力范围: F1-F2 F F1 +F2 (3) 合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力 (4)两个分力成直角时,用勾股定理或三角函数。 注意事项: (1)力的合成与分解,体现了用等效的方法研究物理问题. (2)合成与分解是为了研究问题的方便而引入的一种方法,用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力,而不能同时考虑合力. (3)共点的两个力合力的大小范围是 |F1-F2|≤F合≤Fl+ (4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零. (5)力的分解时要认准力作用在物体上产生的实际效果,按实际效果来分解. (6)力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上,分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力). 易错现象: 对含静摩擦力的合成问题没有掌握其可变特性 不能按力的作用效果正确分解力 没有掌握正交分解的基本方法 教学准备 教学目标 知识与技能 知道时间和时刻的区别和联系. 理解位移的概念,了解路程与位移的区别. 知道标量和矢量,知道位移是矢量,时间、时刻和路程是标量. 能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移. 知道时刻与位置、时间与位移的对应关系. 过程与方法 围绕问题进行充分的讨论与交流,联系实际引出时间、时刻、位移、路程等,要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法. 会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向 会用矢量表示和计算质点位移,用标量表示路程. 情感态度与价值观 通过时间位移的学习,要让学生了解生活与物理的关系,同时学会用科学的思维看待事实. 通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置,不同时间内的不同位移(或路程)的体验,领略物理方法的奥妙,体会科学的力量. 养成良好的思考表述习惯和科学的价值观. 从知识是相互关联、相互补充的思想中,培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点. 教学重难点 教学重点 时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系 位移的概念以及它与路程的区别. 教学难点 帮助学生正确认识生活中的时间与时刻. 理解位移的概念,会用有向线段表示位移 教学工具 多媒体、板书 教学过程 一、时刻和时间间隔 基本知识 (1)时刻是指某一瞬间,时间间隔表示某一过程. (2)在表示时间的数轴上,时刻用点来表示,时间用线段来表示. (3)在国际单位制中,表示时间和时刻的单位是秒,它的符号是 思考判断 (1)时刻和时间间隔都是时间,没有本质区别.(×) (2)飞机8点40分从上海起飞,10点05分降落到北京,分别指的是两个时间间隔.(×) (3)20__年10月25日23时33分在西昌成功将第16颗北斗导航卫星发射升空.25日23时33分,指的是时刻.(√) 探究交流 时间的常用单位有哪些?生活中、实验室中有哪些常用的计时仪器? 【提示】在国际单位制中,时间的单位是秒,常用单位有分钟、小时,还有年、月、日等.生活中用各种钟表来计时,实验室和运动场上常用停表来测量时间,若要比较精确地研究物体的运动情况,有时需要测量和记录很短的时间,学校的实验室中常用电磁打点计时器或电火花计时器来完成. 二、路程和位移 基本知识 (1)路程 物体运动轨迹的长度. (2)位移 ①物理意义:表示物体(质点)位置变化的物理量. ②定义:从初位置到末位置的一条有向线段. ③大小:初、末位置间有向线段的长度. ④方向:由初位置指向末位置. 思考判断 (1)路程的大小一定大于位移的大小.(×) (2)物体运动时,路程相等,位移一定也相等.(×) (3)列车里程表中标出的北京到天津122km,指的是列车从北京到天津的路程.(√) 探究交流 一个人从北京去重庆,可以乘火车,也可以乘飞机,还可以先乘火车到武汉,然后再乘轮船沿长江到重庆,如图所示,则他的运动轨迹、位置变动、走过的路程和他的位移是否相同? 【提示】他的运动轨迹不同,走过的路程不同;他的位置变动相同,位移相同. 三、矢量和标量 基本知识 (1)矢量 既有大小又有方向的物理量.如位移、力等. (2)标量 只有大小、没有方向的物理量.如质量、时间、路程等. (3)运算法则 两个标量的加减遵从算术加减法,而矢量则不同,后面将学习到. 思考判断 (1)负5m的位移比正3m的位移小.(×) (2)李强向东行进5m,张伟向北行进也5m,他们的位移不同.(√) (3)路程是标量,位移是矢量.(√) 探究交流 温度是标量还是矢量?+2℃和-5℃哪一个温度高? 【提示】温度是标量,其正、负表示相对大小,所以+2℃比-5℃温度高. 章力 定义:力是物体之间的相互作用。 理解要点: (1)力具有物质性:力不能离开物体而存在。 说明:①对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。 ②并非先有施力物体,后有受力物体 (2)力具有相互性:一个力总是关联着两个物体,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。 说明:①相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。 ②力的大小用测力计测量。 (3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。 (4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。 (5)力的种类: ①根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。 ②根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。 说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可以不同。 重力 定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:①地球附近的物体都受到重力作用。 ②重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。 ③重力的施力物体是地球。 ④在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。 (1)重力的大小:G=mg 说明:①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。 ②一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。 ③在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。 (2)重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面) 说明:①在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。 ②重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。 (3)重心:物体所受重力的作用点。 重心的确定:①质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上。 ②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。 ③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。 说明:①物体的重心可在物体上,也可在物体外。 ②重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。 ③引入重心概念后,研究具体物体时,就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示,于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。 功 (1)做功的两个条件:作用在物体上的力. 物体在里的方向上通过的距离. (2)功的大小:W=Fscosa功是标量功的单位:焦耳(J) 1J=1N-m 当0<=a<派/2w>0F做正功F是动力 当a=派/2w=0(cos派/2=0)F不作功 当派/2<=a<派W<0F做负功F是阻力 (3)总功的求法: W总=W1+W2+W3……Wn W总=F合Scosa 功率 (1)定义:功跟完成这些功所用时间的比值. P=W/t功率是标量功率单位:瓦特(w) 此公式求的是平均功率 1w=1J/s1000w=1kw (2)功率的另一个表达式:P=Fvcosa 当F与v方向相同时,(此时cos0度=1) 此公式即可求平均功率,也可求瞬时功率 1)平均功率:当v为平均速度时 2)瞬时功率:当v为t时刻的瞬时速度 (3)额定功率:指机器正常工作时最大输出功率 实际功率:指机器在实际工作中的输出功率 正常工作时:实际功率≤额定功率 (4)机车运动问题(前提:阻力f恒定) P=FvF=ma+f(由牛顿第二定律得) 汽车启动有两种模式 1)汽车以恒定功率启动(a在减小,一直到0) P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f 当F减小=f时v此时有最大值 2)汽车以恒定加速度前进(a开始恒定,在逐渐减小到0) a恒定F不变(F=ma+f)V在增加P实逐渐增加最大 此时的P为额定功率即P一定 P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f 当F减小=f时v此时有最大值 功和能 (1)功和能的关系:做功的过程就是能量转化的过程 功是能量转化的量度 (2)功和能的区别:能是物体运动状态决定的物理量,即过程量 功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量 这是功和能的根本区别. 动能.动能定理 (1)动能定义:物体由于运动而具有的能量.用Ek表示 表达式Ek=1/2mv^2能是标量也是过程量 单位:焦耳(J)1kg-m^2/s^2=1J (2)动能定理内容:合外力做的功等于物体动能的变化 表达式W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2 适用范围:恒力做功,变力做功,分段做功,全程做功 重力势能 (1)定义:物体由于被举高而具有的能量.用Ep表示 表达式Ep=mgh是标量单位:焦耳(J) (2)重力做功和重力势能的关系 W重=-ΔEp 重力势能的变化由重力做功来量度 (3)重力做功的特点:只和初末位置有关,跟物体运动路径无关 重力势能是相对性的,和参考平面有关,一般以地面为参考平面 重力势能的变化是绝对的,和参考平面无关 (4)弹性势能:物体由于形变而具有的能量 弹性势能存在于发生弹性形变的物体中,跟形变的大小有关 弹性势能的变化由弹力做功来量度 机械能守恒定律 (1)机械能:动能,重力势能,弹性势能的总称 总机械能:E=Ek+Ep是标量也具有相对性 机械能的变化,等于非重力做功(比如阻力做的功) ΔE=W非重 机械能之间可以相互转化 (2)机械能守恒定律:只有重力做功的情况下,物体的动能和重力势能 发生相互转化,但机械能保持不变 表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2成立条件:只有重力做功 第一章定义:力是物体之间的相互作用。 理解要点: (1)力具有物质性:力不能离开物体而存在。 说明:①对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。 ②并非先有施力物体,后有受力物体 (2)力具有相互性:一个力总是关联着两个物体,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。 说明:①相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。 ②力的大小用测力计测量。 (3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。 (4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。 (5)力的种类: ①根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。 ②根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。 说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可以不同。 重力 定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:①地球附近的物体都受到重力作用。 ②重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。 ③重力的施力物体是地球。 ④在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。 (1)重力的大小:G=mg 说明:①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。 ②一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。 ③在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。 (2)重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面) 说明:①在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。 ②重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。 (3)重心:物体所受重力的作用点。 重心的确定:①质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上。 ②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。 ③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。 说明:①物体的重心可在物体上,也可在物体外。 ②重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。 ③引入重心概念后,研究具体物体时,就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示,于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。 弹力 (1)形变:物体的形状或体积的改变,叫做形变。 说明:①任何物体都能发生形变,不过有的形变比较明显,有的形变及其微小。 ②弹性形变:撤去外力后能恢复原状的形变,叫做弹性形变,简称形变。 (2)弹力:发生形变的物体由于要恢复原状对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫弹力。 说明:①弹力产生的条件:接触;弹性形变。 ②弹力是一种接触力,必存在于接触的物体间,作用点为接触点。 ③弹力必须产生在同时形变的两物体间。 ④弹力与弹性形变同时产生同时消失。 (3)弹力的方向:与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。 几种典型的产生弹力的理想模型: ①轻绳的拉力(张力)方向沿绳收缩的方向。注意杆的不同。 ②点与平面接触,弹力方向垂直于平面;点与曲面接触,弹力方向垂直于曲面接触点所在切面。 ③平面与平面接触,弹力方向垂直于平面,且指向受力物体;球面与球面接触,弹力方向沿两球球心连线方向,且指向受力物体。 (4)大小:弹簧在弹性限度内遵循胡克定律F=kx,k是劲度系数,表示弹簧本身的一种属性,k仅与弹簧的材料、粗细、长度有关,而与运动状态、所处位置无关。其他物体的弹力应根据运动情况,利用平衡条件或运动学规律计算。 向心加速度 向心加速度(匀速圆周运动中的加速度)的计算公式: a=rω^2=v^2/r 说明:a就是向心加速度,推导过程并不简单,但可以说仍在高 科里奥利加速度 科里奥利加速度 中生理解范围内,这里略去了。r是圆周运动的半径,v是速度(特指线速度)。ω(就是欧姆的小写)是角速度。 这里有:v=ωr. 1.匀速圆周运动并不是真正的匀速运动,因为它的速度方向在不断的变化,所以说匀速圆周运动只是匀速率运动的一种。至于说为什么叫他匀速圆周运动呢?可能是大家说惯了不愿意换了吧。 2.匀速圆周运动的向心加速度总是指向圆心,即不改变速度的大小只是不断地改变着速度的方向。 重力加速度 地球表面附近的物体因受重力产生的加速度叫做重力加速度,也叫自由落体加速度,用g表示。 重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显着减小,此时不能认为g为常数 距离面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到。 由于g随纬度变化不大,因此国际上将在纬度45°的海平面精确测得物体的重力加速度g=9.80665m/s^2;作为重力加速度的标准值。在解决地球表面附近的问题中,通常将g作为常数,在一般计算中可以取g=9.80m/s^2。理论分析及精确实验都表明,随纬度增大,重力加速度g的数值逐渐增大。如: 赤道g=9.780m/s^2 广州g=9.788m/s^2 武汉g=9.794m/s^2 上海g=9.794m/s^2 东京g=9.798m/s^2 北京g=9.801m/s^2 纽约g=9.803m/s^2 莫斯科g=9.816m/s^2 北极地区g=9.832m/s^2 注:月球面的重力加速度约为1.62m/s^2,约为地球重力的六分之一。 第一、二节探究自由落体运动/自由落体运动规律 记录自由落体运动轨迹 1.物体仅在中立的作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动(理想化模型)。在空气中影响物体下落快慢的因素是下落过程中空气阻力的影响,与物体重量无关。 2.伽利略的科学方法:观察→提出假设→运用逻辑得出结论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广 自由落体运动规律 自由落体运动是一种初速度为0的匀变速直线运动,加速度为常量,称为重力加速度(g)。g=9.8m/s2 重力加速度g的方向总是竖直向下的。其大小随着纬度的增加而增加,随着高度的增加而减少。 vt2=2gs 竖直上抛运动 1.处理方法:分段法(上升过程a=-g,下降过程为自由落体),整体法(a=-g,注意矢量性) 1.速度公式:vt=v0—gt位移公式:h=v0t—gt2/2 2.上升到最高点时间t=v0/g,上升到最高点所用时间与回落到抛出点所用时间相等 3.上升的最大高度:s=v02/2g 第三节匀变速直线运动 匀变速直线运动规律 1.基本公式:s=v0t+at2/2 2.平均速度:vt=v0+at 3.推论:1)v=vt/2 2)S2—S1=S3—S2=S4—S3=……=△S=aT2 3)初速度为0的n个连续相等的时间内S之比: S1:S2:S3:……:Sn=1:3:5:……:(2n—1) 4)初速度为0的n个连续相等的位移内t之比: t1:t2:t3:……:tn=1:(√2—1):(√3—√2):……:(√n—√n—1) 5)a=(Sm—Sn)/(m—n)T2(利用上各段位移,减少误差→逐差法) 6)vt2—v02=2as 第四节汽车行驶安全 1.停车距离=反应距离(车速×反应时间)+刹车距离(匀减速) 2.安全距离≥停车距离 3.刹车距离的大小取决于车的初速度和路面的粗糙程度 4.追及/相遇问题:抓住两物体速度相等时满足的临界条件,时间及位移关系,临界状态(匀减速至静止)。可用图象法解题。 (fm为最大静摩擦力,与正压力有关) 静摩擦力的具体数值可用以下方法来计算:一是根据平衡条件,二是根据牛顿第二定律求出合力,然后通过受力分析确定. (4) 注意事项: a、摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。 b、摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。 c、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。 d、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。 易错现象: 不会确定系统的重心位置 没有掌握弹力、摩擦力有无的判定方法 静摩擦力方向的确定错误 知识构建: 考试的要求: Ⅰ、对所学知识要知道其含义,并能在有关的问题中识别并直接运用,相当于课程标准中的“了解”和“认识”。 Ⅱ、能够理解所学知识的确切含义以及和其他知识的联系,能够解释,在实际问题的分析、综合、推理、和判断等过程中加以运用,相当于课程标准的“理解”,“应用”。 要求Ⅰ:质点、参考系、坐标系。 要求Ⅱ:位移、速度、加速度。 一、质点、参考系和坐标系 ●物体与质点 1、质点:当物体的大小和形状对所研究的问题而言影响不大或没有影响时,为研究问题方便,可忽略其大小和形状,把物体看做一个有质量的点,这个点叫做质点。 2、物体可以看成质点的条件 条件:①研究的物体上个点的运动情况完全一致。 ②物体的线度必须远远的大于它通过的距离。 (1)物体的形状大小以及物体上各部分运动的差异对所研究的问题的影响可以忽略不计时就可以把物体当作质点 (2)平动的物体可以视为质点 平动的物体上各个点的运动情况都完全相同的物体,这样,物体上任一点的运动情况与整个物体的运动情况相同,可用一个质点来代替整个物体。 小贴士:质点没有大小和形状因为它仅仅是一个点,但是质点一定有质量,因为它代表了一个物体,是一个实际物体的理想化的模型。质点的质量就是它所代表的物体的质量。 ●参考系 1、参考系的定义:描述物体的运动时,用来做参考的另外的物体。 2、对参考系的理解: (1)物体是运动还是静止,都是相对于参考系而言的,例如,肩并肩一起走的两个人,彼此就是相对静止的,而相对于路边的建筑物,他们却是运动的。 (2)同一运动选择不同的参考系,观察结果可能不同。例如司机开着车行驶在高速公路上以车为参考系,司机是静止的,以路面为参考系,司机是运动的。 (3)比较物体的运动,应该选择同一参考系。 (4)参考系可以是运动的物体,也可以是静止的物体。 小贴士:只有选择了参考系,说某个物体是运动还是静止,物体怎样运动才变得有意义参考系的选择是研究运动的前提是一项基本技能。 ●坐标系 1、坐标系物理意义:在参考系上建立适当的坐标系,从而,定量地描述物体的位置及位置变化。 2、坐标系分类: (1)一维坐标系(直线坐标系):适用于描述质点做直线运动,研究沿一条直线运动的物体时,要沿着运动直线建立直线坐标系,即以物体运动所沿的直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度。例如,汽车在平直公路上行驶,其位置可用离车站(坐标原点)的距离(坐标)来确定。 (2)二维坐标系(平面直角坐标系)适用于质点在平面内做曲线运动。例如,运动员推铅球以铅球离手时的位置为坐标原点,沿铅球初速方向建立x轴,竖直向下建立y轴,铅球的坐标为铅球离开手后的水平距离和竖直距离。 (3)三维坐标系(空间直角坐标系):适用于物体在三维空间的运动。例如,篮球在空中的运动。 归纳整理:质点、参考系和坐标系是运动学乃至整个力学的最基本最重要的概念。质点是为了研究问题的方便而引入的理想化模型。质点的运动是相对的。为了描述运动而假定为不动的物体为参考系。坐标系则是参考系中各个点的定量表示。本节重点内容是对质点概念的理解以及研究问题时如何选取参考系。 二、时间和位移 ●时间和时刻: ①时刻的定义:时刻是指某一瞬时,是时间轴上的一点,相对于位置、瞬时速度、等状态量,一般说的“2秒末”,“速度2m/s”都是指时刻。 ②时间的定义:时间是指两个时刻之间的间隔,是时间轴上的一段,通常说的“几秒内”,“第几秒”都是指的时间。 ●位移和路程: ①位移的定义:位移表示质点在空间的位置变化,是矢量。位移用又向线段表示,位移的大小等于又向线段的长度,位移的方向由初始位置指向末位置。 ②路程的定义:路程是物体在空间运动轨迹的长度,是一个标量。在确定的两点间路程不是确定的,它与物体的具体运动过程有关。 ●位移与路程的关系:位移和路程是在一段时间内发生的,是过程量,两者都和参考系的选取有关系。一般情况下位移的大小并不等于路程的大小。只有当物体做单方向的直线运动是两者才相等。 三、运动快慢的描述――速度 ●速度的定义:速度是描述物体运动快慢的物理量。 ●瞬时速度、平均速率与平均速度: 瞬时速度:运动的物体经过某一位置或是某一时刻的速度,其大小叫速率。 平均速度:物体在某段时间的位移与时间的比值,能够粗略的描述物体运动的快慢。 平均速度是矢量,平均速度的大小和物体运动的阶段有关系。定义式:v=s/t适用于所有的运动形式。 平均速率:物体在某段时间内的路程与时间之比。平均速率是标量。定义式: 注意:平均速度和平均速率往往是不相等的,只有物体做无往复的直线运动时两者才相等。 归纳整理:物体的运动有快慢之分。不同的物体运动的快慢程度可以用速度来描述。本节重点围绕与速度相关的平均速度、平均速率、瞬时速度、瞬时速率等概念及相关的公式和应用。 四、实验:用打点计时器测速度 ●打点计时器的分类:电磁打点计时器和电火花计时器。 1、电磁打点计时器:电磁打点计时器是一种记录运动物体在一定时间间隔内位移的仪器。它使用交流电源,工作电压在10V以下,当电源的频率为50Hz时,它每隔打一个点。 电磁打点计时器的构造如图所示。 2、电火花计时器:电火花计时器使用交流电源,工作电压是 电火花计时器的构造如图所示。主要由脉冲输出开关,正负脉冲输出插座、墨粉纸盘、纸盘轴等构成。 3、计时原理: 电火花计时装置中有一将正弦式交变电流转化为脉冲式交变电流的装置当计时器接通220V交流电源时,按下脉冲输出开关,计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针和接负极的墨粉纸盘轴产生火花放电。利用火花放电在纸带上打出点迹,当电源的频率为50Hz时,它每隔打一个点。 ●用打点计时器测量瞬时速度 处理这类问题可采用两种方法:一是与某点相邻的点间距离所对应的时间很短。只有,故只要测出某点与其相邻点间的距离x,再利用v=x/t求出平均速度,就可用这个平均速度来代表某点的瞬时速度;二是利用某点左侧的位移与时间()的比值求出速度v1,再利用某点右侧的一段位移与时间()的比值求出速度v2,利用Va=(v1+v2)/2就可得出a点更准确的瞬时速度。高一物理必修1总结 第7篇
高一物理必修1总结 第8篇
高一物理必修1总结 第9篇
高一物理必修1总结 第10篇
高一物理必修1总结 第11篇
高一物理必修1总结 第12篇
高一物理必修1总结 第13篇
高一物理必修1总结 第14篇
高一物理必修1总结 第15篇
高一物理必修1总结 第16篇
高一物理必修1总结 第17篇
高一物理必修1总结 第18篇
高一物理必修1总结 第19篇