高中物理知识点总结详细文档格式.docx
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2摩擦力的方向沿接触面切线方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反与物体运动的方向可以相同也可以相反
3判断静摩擦力方向的方法
①假设法首先假设两物体接触面光滑这时若两物体不发生相对运动则说明它们原来没有相对运动趋势也没有静摩擦力若两物体发生相对运动则说明它们原来有相对运动趋势并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向
②平衡法根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向
4大小先判明是何种摩擦力然后再根据各自的规律去分析求解
①滑动摩擦力大小利用公式fμFN进行计算其中FN是物体的正压力不一定等于物体的重力甚至可能和重力无关或者根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿定律来求解
②静摩擦力大小静摩擦力大小可在0与f之间变化一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解
5物体的受力分析
1确定所研究的物体分析周围物体对它产生的作用不要分析该物体施于其他物体上的力也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过力的传递作用在研究对象上
2按性质力的顺序分析即按重力弹力摩擦力其他力顺序分析不要把效果力与性质力混淆重复分析性质力和效果力是两种不同的力的分类方法效果力是按力的作用效果定义的而性质力是按力的本身的性质定义的比如弹力它就是性质力它的定义是从变形恢复原状产生力定义的它既是弹力产生的过程也是弹力的性质它根本没效果的痕迹绝不能说因为弹才有力而效果力都可以这样说因为它是使物体运动的力所以叫动力因为物体力的效果是使物体相互吸引所以叫吸引力因为对平面有压的效果所以这个力才叫压力再比如摩擦力是性质力因为它的定义上没有摩擦的痕迹但滑动摩擦力滚动摩擦力静摩擦力就是效果力了因为字面上已经存在了力的作用效果滑动静等另外还有一点除重力外其它的性质力概念都比较宽一般都包含几种常见的效果力而效果力中可以是某个性质力承担但没有一个效果力可以说它包含某个性质力性质力在高中阶段只有六种重力弹力摩擦力分子力电场力磁场力除些之外题上的力就都是效果力了
3如果有一个力的方向难以确定可用假设法分析先假设此力不存在想像所研究的物体会发生怎样的运动然后审查这个力应在什么方向对象才能满足给定的运动状态
6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就叫做这个力的分力2力合成与分解的根本方法平行四边形定则
3力的合成求几个已知力的合力叫做力的合成共点的两个力F1和F2合力大小F的取值范围为F1-F2≤F≤F1F2
4力的分解求一个已知力的分力叫做力的分解力的分解与力的合成互为逆运算
在实际问题中通常将已知力按力产生的实际作用效果分解为方便某些问题的研究在很多问题中都采用正交分解法
7共点力的平衡
1共点力作用在物体的同一点或作用线相交于一点的几个力
2平衡状态物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态是加速度等于零的状态
3★共点力作用下的物体的平衡条件物体所受的合外力为零即∑F0若采用正交分解法求解平衡问题则平衡条件应为∑Fx0∑Fy0
4解决平衡问题的常用方法隔离法整体法图解法三角形相似法正交分解法等等
直线运动
1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运动形式为了研究物体的运动需要选定参照物即假定为不动的物体对同一个物体的运动所选择的参照物不同对它的运动的描述就会不同通常以地球为参
照物来研究物体的运动
2质点用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点它是一个理想化的物理模型仅凭物体的大小不能做视为质点的依据
3位移和路程位移描述物体位置的变化是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段是矢量路程是物体运动轨迹的长度是标量
路程和位移是完全不同的概念仅就大小而言一般情况下位移的大小小于路程只有在单方向的直线运动中位移的大小才等于路程
4速度和速率
1速度描述物体运动快慢的物理量是矢量
①平均速度质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间或位移的平均速度v即vst平均速度是对变速运动的粗略描述
②瞬时速度运动物体在某一时刻或某一位置的速度方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧瞬时速度是对变速运动的精确描述
2速率①速率只有大小没有方向是标量
②平均速率质点在某段时间内通过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的平均速率在一般变速运动中平均速度的大小不一定等于平均速率只有在单方向的直线运动二者才相等
5加速度
1加速度是描述速度变化快慢的物理量它是矢量加速度又叫速度变化率
2定义在匀变速直线运动中速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值叫做匀变速直线运动的加速度用a表示
3方向与速度变化Δv的方向一致但不一定与v的方向一致
〔注意〕加速度与速度无关只要速度在变化无论速度大小都有加速度只要速度不变化匀速无论速度多大加速度总是零只要速度变化快无论速度是大是小或是零物体加速度就大
6匀速直线运动1定义在任意相等的时间内位移相等的直线运动叫做匀速直线运动
2特点a0v恒量3位移公式Svt
7匀变速直线运动1定义在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动
2特点a恒量3★公式速度公式VV0at位移公式sv0tat2
速度位移公式vt2-v022as平均速度V
以上各式均为矢量式应用时应规定正方向然后把矢量化为代数量求解通常选初速度方向为正方向凡是跟正方向一致的取值跟正方向相反的取-值
8重要结论
1匀变速直线运动的质点在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量即
ΔSSnl–SnaT2恒量
2匀变速直线运动的质点在某段时间内的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度即
9自由落体运动
1条件初速度为零只受重力作用2性质是一种初速为零的匀加速直线运动ag
3公式
10运动图像
1位移图像s-t图像①图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度
②图像是直线表示物体做匀速直线运动图像是曲线则表示物体做变速运动
③图像与横轴交叉表示物体从参考点的一边运动到另一边
2速度图像v-t图像①在速度图像中可以读出物体在任何时刻的速度
②在速度图像中物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值
③在速度图像中物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率
④图线与横轴交叉表示物体运动的速度反向
⑤图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动图线是曲线表示物体做变加速运动
三牛顿运动定律
★1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运动状态为止
1运动是物体的一种属性物体的运动不需要力来维持
2定律说明了任何物体都有惯性
3不受力的物体是不存在的牛顿第一定律不能用实验直接验证但是建立在大量实验现象的基础之上通过思维的逻辑推理而发现的它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法通过观察大量的实验现象利用人的逻辑思维从大量现象中寻找事物的规律
4牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系
2惯性物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质
1惯性是物体的固有属性即一切物体都有惯性与物体的受力情况及运动状态无关因此说人们只能利用惯性而不能克服惯性2质量是物体惯性大小的量度
★★★★3牛顿第二定律物体的加速度跟所受的外力的合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表达式F合ma
1牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系即知道了力可根据牛顿第二定律分析出物体的运动规律反过来知道了运动可根据牛顿第二定律研究其受力情况为设计运动控制运动提供了理论基础
2对牛顿第二定律的数学表达式F合maF合是力ma是力的作用效果特别要注意不能把ma看作是力
3牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系力变加速度就变力撤除加速度就为零注意力的瞬间效果是加速度而不是速度
4牛顿第二定律F合maF合是矢量ma也是矢量且ma与F合的方向总是一致的F合可以进行合成与分解ma也可以进行合成与分解
4★牛顿第三定律两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等方向相反作用在同一直线上
1牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的因而力总是成对出现的它们总是同时产生同时消失2作用力和反作用力总是同种性质的力
3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叠加
5牛顿运动定律的适用范围宏观低速的物体和在惯性系中
6超重和失重
1超重物体有向上的加速度称物体处于超重处于超重的物体对支持面的压力FN或
对悬挂物的拉力大于物体的重力mg即FNmgma
失重物体有向下的加速度称物体处于失重处于失重的物体对支持面的压力FN或对悬挂物的拉力小于物体的重力mg即FNmg-ma当ag时FN0物体处于完全失重
3对超重和失重的理解应当注意的问题
①不管物体处于失重状态还是超重状态物体本身的重力并没有改变只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力不等于物体本身的重力②超重或失重现象与物体的速度无关只决定于加速度的方向加速上升和减速下降都是超重加速下降和减速上升都是失重③在完全失重的状态下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压强等
7处理连接题问题----通常是用整体法求加速度用隔离法求力
四曲线运动万有引力
1曲线运动
1物体作曲线运动的条件运动质点所受的合外力或加速度的方向跟它的速度方向不在同一直线2曲线运动的特点质点在某一点的速度方向就是通过该点的曲线的切线方向质点的速度方向时刻在改变所以曲线运动一定是变速运动
3曲线运动的轨迹做曲线运动的物体其轨迹向合外力所指一方弯曲若已知物体的运动轨迹可判断出物体所受合外力的大致方向如平抛运动的轨迹向下弯曲圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等
2运动的合成与分解
1合运动与分运动的关系①等时性②独立性③等效性
2运动的合成与分解的法则平行四边形定则
3分解原则根据运动的实际效果分解物体的实际运动为合运动
3★★★平抛运动
1特点①具有水平方向的初速度②只受重力作用是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动
2运动规律平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动①建立直角坐标系一般以抛出点为坐标原点O以初速度vo方向为x轴正方向竖直向下为y轴正方向
②由两个分运动规律来处理如右图
4圆周运动
1描述圆周运动的物理量
①线速度描述质点做圆周运动的快慢大小vsts是t时间内通过弧长方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向
②角速度描述质点绕圆心转动的快慢大小ωφt单位radsφ是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度其方向在中学阶段不研究
③周期T频率f----做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期
----做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率
⑥向心力总是指向圆心产生向心加速度向心力只改变线速度的方向不改变速度的大小大小〔注意〕向心力是根据力的效果命名的在分析做圆周运动的质点受力情况时千万不可在物体受力之外再添加一个向心力
2匀速圆周运动线速度的大小恒定角速度周期和频率都是恒定不变的向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动3变速圆周运动速度大小方向都发生变化不仅存在着向心加速度改变速度的方向而且还存在着切向加速度方向沿着轨道的切线方向用来改变速度的大小一般而言合加速度方向不指向圆心合力不一定等于向心力合外力在指向圆心方向的分力充当向心力产生向心加速度合外力在切线方向的分力产生切向加速度①如右上图情景中小球恰能过最高点的条件是v≥v临v临由重力提供向心力得v临②如右下图情景中小球恰能过最高点的条件是v≥0
5★万有引力定律
1万有引力定律宇宙间的一切物体都是互相吸引的两个物体间的引力的大小跟它们的质量的乘积成正比跟它们的距离的平方成反比
公式
2★★★应用万有引力定律分析天体的运动
①基本方法把天体的运动看成是匀速圆周运动其所需向心力由万有引力提供即F引F向得
应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算②天体质量M密度ρ的估算
3三种宇宙速度
①第一宇宙速度v179kms它是卫星的最小发射速度也是地球卫星的最大环绕速度
②第二宇宙速度脱离速度v2112kms使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度
③第三宇宙速度逃逸速度v3167kms使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度4地球同步卫星
所谓地球同步卫星是相对于地面静止的这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上且绕地球运动的周期等于地球的自转周期即T24h86400s离地面高度同步卫星的轨道一定在赤道平面内并且只有一条所有同步卫星都在这条轨道上以大小相同的线速度角速度和周期运行着
5卫星的超重和失重
超重是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程此情景与升降机中物体超重相同失重是卫星进入轨道后正常运转时卫星上的物体完全失重因为重力提供向心力此时在卫星上的仪器凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用
五动量
1动量和冲量
1动量运动物体的质量和速度的乘积叫做动量即pmv是矢量方向与v的方向相同两个动量相同必须是大小相等方向一致
2冲量力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量即IFt冲量也是矢量它的方向由力的方向决定
2★★动量定理物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化表达式Ftp′-p或Ftmv′-mv
1上述公式是一矢量式运用它分析问题时要特别注意冲量动量及动量变化量的方向
2公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力
3动量定理的研究对象可以是单个物体也可以是物体系统对物体系统只需分析系统受的外力不必考虑系统内力系统内力的作用不改变整个系统的总动量
4动量定理不仅适用于恒定的力也适用于随时间变化的力对于变力动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值
★★★3动量守恒定律一个系统不受外力或者所受外力之和为零这个系统的总动量保持不变
表达式m1v1m2v2m1v1′m2v2′
1动量守恒定律成立的条件
①系统不受外力或系统所受外力的合力为零
②系统所受的外力的合力虽不为零但系统外力比内力小得多如碰撞问题中的摩擦力爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多可以忽略不计
③系统所受外力的合力虽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的分量保持不变
2动量守恒的速度具有四性①矢量性②瞬时性③相对性④普适性
4爆炸与碰撞
1爆炸碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生作用时间很短作用力很大且远大于系统受的外力故可用动量守恒定律来处理
2在爆炸过程中有其他形式的能转化为动能系统的动能爆炸后会增加在碰撞过程中系统的总动能不可能增加一般有所减少而转化为内能
3由于爆炸碰撞类问题作用时间很短作用过程中物体的位移很小一般可忽略不计可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动
5反冲现象反冲现象是指在系统内力作用下系统内一部分物体向某方向发生动量变化时系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象喷气式飞机火箭等都是利用反冲运动的实例显然在反冲现象里系统的动量是守恒的
机械能
1功
1功的定义力和作用在力的方向上通过的位移的乘积是描述力对空间积累效应的物理量是过程量
定义式WF·
s·
cosθ其中F是力s是力的作用点位移对地θ是力与位移间的夹角
2功的大小的计算方法
①恒力的功可根据WF·
S·
cosθ进行计算本公式只适用于恒力做功②根据WP·
t计算一段时间内平均做功③利用动能定理计算力的功特别是变力所做的功④根据功是能量转化的量度反过来可求功
3摩擦力空气阻力做功的计算功的大小等于力和路程的乘积
发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功Wfdd是两物体间的相对路程且WQ摩擦生热
2功率
1功率的概念功率是表示力做功快慢的物理量是标量求功率时一定要分清是求哪个力的功率还要分清是求平均功率还是瞬时功率
2功率的计算①平均功率PWt定义式表示时间t内的平均功率不管是恒力做功还是变力做功都适用②瞬时功率PF·
v·
cosαP和v分别表示t时刻的功率和速度α为两者间的夹角
3额定功率与实际功率额定功率发动机正常工作时的最大功率实际功率发动机实际输出的功率它可以小于额定功率但不能长时间超过额定功率
4交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率
①以恒定功率P启动机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动后以最大速度vmPf作匀速直线运动
②以恒定牵引力F启动机车先作匀加速运动当功率增大到额定功率时速度为v1PF而后开始作加速度减小的加速运动最后以最大速度vmPf作匀速直线运动
3动能物体由于运动而具有的能量叫做动能表达式Ekmv221动能是描述物体运动状态的物理量2动能和动量的区别和联系
①动能是标量动量是矢量动量改变动能不一定改变动能改变动量一定改变
②两者的物理意义不同动能和功相联系动能的变化用功来量度动量和冲量相联系动量的变化用冲量来量度③两者之间的大小关系为EKP22m
4★★★★动能定理外力对物体所做的总功等于物体动能的变化表达式
1动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况2功和动能都是标量不能利用矢量法则分解故动能定理无分量式
3应用动能定理只考虑初末状态没有守恒条件的限制也不受力的性质和物理过程的变化的影响所以凡涉及力和位移而不涉及力的作用时间的动力学问题都可以用动能定理分析和解答而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷
4当物体的运动是由几个物理过程所组成又不需要研究过程的中间状态时可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究从而避开每个运动过程的具体细节具有过程简明方法巧妙运算量小等优点
5重力势能
1定义地球上的物体具有跟它的高度有关的能量叫做重力势能
①重力势能是地球和物体组成的系统共有的而不是物体单独具有的②重力势能的大小和零势能面的选取有关③重力势能是标量但有-之分
2重力做功的特点重力做功只决定于初末位置间的高度差与物体的运动路径无关WGmgh
3做功跟重力势能改变的关系重力做功等于重力势能增量的负值即WG-
6弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能量
★★★7机械能守恒定律
1动能和势能重力势能弹性势能统称为机械能EEkEp
2机械能守恒定律的内容在只有重力和弹簧弹力做功的情形下物体动能和重力势能及弹性势能发生相互转化但机械能的总量保持不变3机械能守恒定律的表达式
4系统机械能守恒的三种表示方式
①系统初态的总机械能E1等于末态的总机械能E2即E1E2
②系统减少的总重力势能ΔEP减等于系统增加的总动能ΔEK增即ΔEP减ΔEK增
③若系统只有AB两物体则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能即ΔEA减ΔEB增
〔注意〕解题时究竟选取哪一种表达形式应根据题意灵活选取需注意的是选用①式时必须规定零势能参考面而选用②式和③式时可以不规定零势能参考面但必须分清能量的减少量和增加量
5判断机械能是否守恒的方法
①用做功来判断分析物体或物体受力情况包括内力和外力明确各力做功的情况若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功没有其他力做功或其他力做功的代数和为零则机械能守恒
②用能量转化来判定若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化则物体系统机械能守恒
③对一些绳子突然绷紧物体间非弹性碰撞等问题除非题目特别说明机械能必定不守恒完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒
8功能关系
1当只有重力或弹簧弹力做功时物体的机械能守恒
2重力对物体做的功等于物体重力势能的减少WGEp1-Ep2
3合外力对物体所做的功等于物体动能的变化W合Ek2-Ek1动能定理
4除了重力或弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化WFE2-E1
9能量和动量的综合运用
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景抽象出物理模型选择物理规律建立方程进行求解这一部分的主要模型是碰撞而碰撞过程一般都遵从动量守恒定律但机械能不一定守恒对弹性碰撞就守恒非弹性碰撞就不守恒总的能量是守恒的对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换从而建立碰撞过程的能量关系方程根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程两者联立进行求解是这一部分常用的解决物理问题的方法
七机械振动和机械波
1简谐运动
1定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动叫做简谐运动
2简谐运动的特征回复力F-kx加速度a-kxm方向与位移方向相反总指向平衡位置
简谐运动是一种变加速运动在平衡位置时速度最大加速度为零在最大位移处速度为零加速度最大
3描述简谐运动的物理量
①位移x由平衡位置指向振动质点所在位置的有
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