fm(fm为最大静摩擦力,与正压力有关)
说明:
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。
15、力的合成与分解(B)
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
⑴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。
⑵力的合成方法
求几个已知力的合力叫做力的合成。
a.若
和
在同一条直线上
①
、
同向:
合力
方向与
、
的方向一致
②
、
反向:
合力
,方向与
、
这两个力中较大的那个力同向。
b.
、
互成θ角——用力的平行四边形定则
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F1F2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。
16、共点力作用下物体的平衡(A)
1.共点力作用下物体的平衡状态
(1)一个物体如果保持静止或者做匀速直线运动,我们就说这个物体处于平衡状态
(2)物体保持静止状态或做匀速直线运动时,其速度(包括大小和方向)不变,其加速度为零,这是共点力作用下物体处于平衡状态的运动学特征。
2.共点力作用下物体的平衡条件
共点力作用下物体的平衡条件是合力为零,亦即F合=0
(1)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。
(2)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
(3)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)
17、牛顿运动三定律(A和B)
19、力学单位制(A)
1.物理公式在确定物理量数量关系的同时,也确定了物理量的单位关系。
基本单位就是根据物理量运算中的实际需要而选定的少数几个物理量单位;根据物理公式和基本单位确立的其它物理量的单位叫做导出单位。
2.在物理力学中,选定长度、质量和时间的单位作为基本单位,与其它的导出单位一起组成了力学单位制。
选用不同的基本单位,可以组成不同的力学单位制,其中最常用的基本单位是长度为米(m),质量为千克(kg),时间为秒(s),由此还可得到其它的导出单位,它们一起组成了力学的国际单位制。
专题三:
抛体运动和圆周运动
【知识要点】
1、运动的合成与分解(A级)
(1)运动的合成与分解指的是位移、速度、加速度的合成与分解。
由于它们都是矢量,所以遵循平行四边形定则。
(2)合运动与分运动具有等时性、独立性。
(3)合运动的性质讨论:
两个匀速直线运动的合运动一定是匀速直线运动;匀速直线运动和匀变速直线运动的合运动可能是匀变速直线运动或匀变速曲线运动。
2、平抛运动的规律(B级)
(1)定义:
将物体以一定初速度水平抛出去,物体只在重力作用下的运动叫平抛运动,其轨迹是抛物线的一部分。
(2)平抛运动是匀变速曲线运动,在任何相等的时间内速度变化大小相等,方向相同。
(3)对平抛运动的处理办法:
先进行运动的分解再进行运动的合成。
Vx=V0Vy=gtV=V02+(gt)2,tanθ=Vy/Vx=gt/V0
X=V0·tY=1/2gt2S=X2+Y2,tanα=Y/X=gt/2V0
ax=0ay=ga=0
(4)物体做平抛运动的时间由决定;物体做平抛运动的水平射程由
和决定。
【分析与小结】
(1)质点沿圆周运动,如果在相等时间内通过的弧长相等,这种运动就是匀速圆周运动,因轨迹为圆周,故匀速圆周运动一定是变速运动,其中"匀速"二字只是指速度大小不变.
(2)质点作匀速圆周运动,在相等时间内通过的弧长相等,由rθ=s,表明转过的角度也相同,因位移,速度的变化均为矢量,只能说在相等时间内质点位移的大小,速度变化的大小相等,不能说位移,速度的变化相同.
(2)角速度ω=θ/t,反映质点与圆心连线转动的快慢,国际单位为rad/,
B中ω=(π/6)/0.1=rad/s
(3)线速度与角速度的关系为v=ωr,由该式可知,
r一定时,v∝ω,v一定时,ω∝1/r,ω一定时,v∝r.
4、向心力(B)
(1)定义:
做圆周运动的物体所受的指向圆心的力。
(2)作用效果:
产生向心加速度,以不断改变物体的线速度方向,维持做物体做圆周运动。
(3)方向:
总是沿半径指向圆心,是一个变力。
(4)大小:
F=ma=mv2/R=mR·w2=mR·4π2/T2(5)向心力来源:
向心力是按力的效果来命名的,只要达到维持物体做圆周运动效果的力,就是向心力。
向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是各力的合力或某力的分力。
如:
水平圆盘上跟圆盘一起匀速转动的物体和匀速转弯的汽车,其摩擦力是向心力;
以规定速率转弯的汽车,向心力是重力和弹力的合力。
(5)圆周运动向心力分析
①匀速圆周运动:
物体做匀速圆周运动时受到的外力的合力就是向心力,即F合=F向,这是物体做匀速圆周运动的条件。
②变速圆周运动:
合外力沿半径方向的分力提供向心力。
5、万有引力定律(A级)
(1)内容:
两个物体之间的万有引力定律的大小,跟它们质量的乘积成正比,跟它们之间距离的平方成反比.
(2)公式:
F=Gm1m2/R2,其中G=6.67×10-11Nm2/kg2,叫做万有引力恒量.由英国科学家卡文迪许用扭秤装置第一次精确测定.
(3)适用条件:
严格来说公式只适用于质点之间的相互作用.
但对质量均匀的球体或球壳,在研究与球外物体的引力时,可视为质量集中在球心的质点而应用公式;当两个物体间的距离远远大于物体本身大小时,公式也近似适用,但它们之间的距离应取两物体质心之间的距离.对于比如处于地球球心处物体与地球的万有引力、两个不规则又相互靠近的物体间的万有引力均不能直接用该式运算.
6、人造地球卫星(A级)
(1)基本思路
①在任何情况下总满足条件:
万有引力=向心力.
即:
GMm/r2=mv2/r=mω2r=m(4π2/T2)r=mωv.
②当不考虑天体的自转时,可由重力=向心力.
即:
mg=mv2/r=mω2r=m(4π2/T2)r=mωv.g是运动天体的重力加速度.
(2)天体质量、密度的估算
测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和绕行周期T,M=4π2R3/GT2;
测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和绕行速度v,M=v2R/G;
测出围绕天体表面运行的行星或卫星的运动半径R和天体表面重力加速度g,
M=R2g/G.
结合M=ρ(4πR3/3),可求天体密度.
1.卫星运行速度v、角速度ω、周期t、向心加速度与轨道半径r的关系
①由GMm/r2=mv2/r有v=√GM/r,即v∝√1/r,故r越大,v越小;
②由GMm/r2=mω2r有ω=√GM/r3,即ω∝√1/r3,故r越大,ω越小;
③由GMm/r2=m(4π2/T2)r有T=2π√r3/GM,即T∝√r3,故r越大,t越大;
④由GMm/r2=ma有a=GM/r2,即a∝1/r2,故r越大,a越小.
7、三种宇宙速度(A级)
(1)第一宇宙速度(环绕速度):
v=7.9km/s(地球卫星的最大运行速度,也是人造地球卫星所需的最小的发射速度)
(2)第二宇宙速度(脱离速度):
v=11.2km/s(卫星挣脱地球束缚所需的最小的发射速度);
(3)第三宇宙速度(逃逸速度):
v=16.7km/s(卫星挣脱太阳束缚所需的最小的发射速度).
8、地球同步卫星(A级)
(1)所谓同步卫星,指跟着地球自转(相对于地面静止),与地球做同步匀速转动的卫星.
(2)特点:
①卫星的周期与地球自转的周期T(或角速度ω)相同,T=24h;
②卫星位于地球赤道的正上方,距地球表面的距离h和线速度都是定值;
由T2/r3=4π2/GM得r=4.24×104km,则h=3.6×104km;由v=√GM/r得v=3.08km/s.
③卫星的轨道平面与地球的赤道平面重合,绕行方向与地球自转方向相同。
专题四:
机械能和能源
【知识要点】
1、功(A级)
(1)定义:
物体受力的作用,并在力的方向上发生一段位移,就说力对物体做了功。
(2)公式:
W=Fscosα,其中α为F与位移s的夹角,F是力的大小,s是位移大小。
(3)单位:
焦耳(J),1J=1N·m
(4)功是标量:
没有方向,但有正负。
正负表示是动力做功、还是阻力做功,正功并不大于负功。
(ⅰ)当0<α<900时,W>0,力对物体做正功;
(ⅱ)当α=900时,W=0,力对物体不做功;
(ⅲ)当900<α<1800时,W<0,力对物体做负功或说成物体克服这个力做功。
(5)总功的计算
(ⅰ)先用平行四边形定则求出合外力,再根据W=F合scosα计算功;
(ⅱ)先分别求出各个外力做的功,再把各个外力的功代数相加。
2、功率(A级)
(1)定义:
功与完成这些功所用时间的比值。
(2)公式:
定义式P=W/t,一般用于计算平均功率。
计算式P=F·vcosα,一般用于计算瞬时功率,其中F是力的大小,v是瞬时速度,α是F与v的夹角。
对于F和v在同一直线上,可直接用P=F·v来计算。
3、动能(A级)
(1)定义:
物体由于运动而具有的能叫动能。
(2)公式:
Ek=1/2mv2,是标量,动能只与速度的大小有关,而与方向无关。
4、动能定理(A级)
(1)内容:
外力对物体做的总功等于物体动能的变化。
(2)公式:
W合=1/2mv22-1/2mv12
说明:
动能定理适用于单个物体,这里我们所说的外力,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是电场力,磁场力或其他的力;W合为所有外力做的总功。
动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系。
5、重力势能(A级)
(1)定义:
地球上的物体具有的跟它的高度有关的能,它是物体和地球的系统所共有的。
(2)表达式:
Ep=mgh,重力势能具有相对性,物体在某位置具有的势能和零势能面的选择有关。
物体在两位置间的势能差和零势能面的选择无关。
(3)重力做功与路径无关:
WG=-△Ep
6、机械能守恒定律(B级)
(1)物体的动能和势能的总和称为物体的机械能。
(2)定律内容:
在只有重力(及系统内弹簧的弹力)作功的情形下物体的动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变,这个结论叫做机械能守恒定律。
(3)表达式:
①Ek1+Ep1=Ek2+Ep2(初末势能要选同一零势能参考面)
②△Ek=-△Ep
(4)条件:
系统内只有重力(或弹力)做功,其它力不做功,或虽作功但做功的代数和为零。
7、能量守恒定律能源(A级)
(1)能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,这就是能量守恒定律。
(2)能量转化和转移具有方向性。