高中物理必修一二三章知识点汇总Word格式.docx
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当物体处于平衡状态时，所受的力沿任意方向分力的合力都为零，即∑Fx＝0，∑Fy＝0。
解答三个共点力作用下物体平衡的基本思路是合成法和分解法。
（1）合成法：
对物体进行受力分析，并画出受力分析图。
将所受的其中两个力应用平行四边形定则合成为一个等效力，由平衡条件可知该等效力一定与第三个力大小相等方向相反。
（2）分解法：
对物体受力分析，画出受力分析图，将其中一个力应用平行四边形定则分解到另两个力的反方向，由平衡条件可知，这两个分力一定分别与另两个力等大反向。
6．共点力作用下物体的平衡条件的推论
（1）物体受共点力的作用而平衡，则其中任意一个力与其他所有力的合力等大反向。
（2）若处于平衡状态的物体受三个或三个以上的力的作用，则宜用正交分解法处理。
画出物体受力的矢量图，以物体为坐标原点，建立直角坐标系，将所受的各个力分别沿x、y轴正交分解，则有沿x、y轴方向分力的合力为零，即∑Fx＝0，∑Fy＝0。
（3）物体受三个非平行力而平衡时，这三力的作用线一定相交于一点。
（4）在三个共点力作用下，物体处于平衡状态时，这三个力必处于同一个平面内，且将表示这三力的矢量线段首尾顺次相连时，必组成封闭的三角形，且每个力与所对角的正弦值成正比。
7．描述运动的基本概念对比
（1）位移（矢量）是运动物体由起点指向终点的有向线段；
路程（标量）是运动轨迹的长度。
（2）速度是描述质点运动快慢的物理量，它等于位移的变化率，即v＝Δx/Δt；
加速度是描述质点速度变化快慢的物理量，它等于质点速度的变化率，即a＝Δv/Δt。
（3）位移－时间图象与速度－时间图象
描述对象
斜率
纵截距
面积
速度－时间图象
描述直线运动、不能描述曲线运动
加速度
物体的初速度
相应时间段物体的位移
位移－时间图象
速度
开始计时时物体相对于参考点的位移
无意义
8．匀变速直线运动规律的三个重要公式
（1）速度公式：
vt＝v0＋at。
（2）位移公式：
x＝v0t＋
at2。
（3）位移和速度的关系：
v
－v
＝2ax。
9．匀变速直线运动的三个重要推论
（1）平均速度公式：
＝
。
（2）做匀变速直线运动的物体在连续相等的时间（T）内的位移之差为一恒定值，即Δx＝aT2（又称匀变速直线运动的判别式）。
（3）做匀变速直线运动的物体在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即vt/2＝
10．解决匀变速直线运动问题的常用方法
（1）一般公式法：
应用匀变速直线运动规律的三个重要公式解题，若题目中不涉及时间，使用v
＝2ax解答。
（2）中间时刻速度法：
公式vt/2＝
适用于任何匀变速直线运动，有些题目应用它可避免应用位移公式中含有t2的复杂方程，从而简化解题。
（3）平均速度法：
涉及初末速度、运动时间、位移，可应用
和x＝
t解答。
（4）比例法：
对于初速度为零的匀加速直线运动可采用比例关系求解。
①前1s、前2s、前3s…内的位移之比为1∶4∶9∶…
②第1s、第2s、第3s…内的位移之比为1∶3∶5∶…
③前1m、前2m、前3m…所用的时间之比为1∶
∶
∶…
④第1m、第2m、第3m…所用的时间之比为1∶（
－1）∶（
－
）∶…
（5）图象法：
应用v－t图象，可以把较复杂的直线运动问题转化为较为简单的数学问题。
尤其是利用图象定性分析选择题，可避开繁杂的数学计算。
（6）逆向思维法：
把运动过程的“末态”作为“初态”的反向研究问题的方法。
一般应用于末态速度为零的情况，把末态速度为零的匀减速直线运动反演为初速度为零的匀加速直线运动。
（7）巧用隔差公式xm－xn＝（m－n）aT2解题。
对一般的匀变速直线运动问题，若题目中出现两个相等的时间间隔对应的位移（尤其是处理纸带、频闪照片或类似的问题），应用隔差公式xm－xn＝（m－n）aT2解题快捷方便。
11．研究匀变速直线运动的方法
（1）用“连续相等时间内位移差是否相等”判断该运动是否做匀变速直线运动。
（2）用“做匀变速直线运动的物体在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度”即公式vn＝
求打点计时器打n点时纸带的速度。
（3）用“逐差法”求加速度可使所有的实验数据都得到利用，可以提高实验测量的准确性。
由Δx＝aT2得出a1＝
，a2＝
，a3＝
，然后取平均值a＝（a1＋a2＋a3）/3＝
（
＋
）＝
（4）用图象法处理实验数据求出加速度。
将利用公式vn＝
计算出的各个时刻的速度，作出v－t图象，其v－t图象的斜率即为运动的加速度。
12．追及与相遇问题的规律
追及与相遇问题一般涉及两个物体，要选择同一参考系研究它们的运动情况。
（1）所谓“追上”或“相遇”是指两个物体同一时刻位于“同一位置”，据此可建立它们的位移关系方程。
（2）明确两个物体运动的时间关系，是同时开始运动还是先后开始运动，由此建立时间关系方程。
（3）两物体的“速度相等”通常是一个重要的临界条件。
对于追及问题要注意区分两种情况。
①速度大者减速运动追匀速运动的物体，当两者速度相等时若追者位移仍小于被追者位移，则永远追不上，此时两者之间有最小距离；
两者速度相等时恰能追上，是两者避免碰撞的临界条件；
两者速度相等时若追者已超过被追者，则被追者还有一次追上追者的机会，其间速度相等时两者之间距离有一个较大值。
②速度小者加速追匀速运动的速度大者，当两者速度相等时两者之间有最大距离。
13．自由落体运动
（1）只受到重力的物体从静止开始下落的运动，其实质是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
（2）下落t时刻的速度公式vt＝gt；
下落高度公式h＝
gt2；
下落高度h时速度vt＝
14．竖直上抛运动
（1）只受到重力作用的竖直上抛运动，实质是初速度为v0，加速度为－g的匀减速直线运动。
（2）上升和下落两个过程互为逆运动，具有速度对称（上升过程和下落过程经过同一点的速度大小相等、方向相反）和时间对称（上升过程和下落过程经过同一段路程所需时间相同）的特点。
（3）以初速度v0竖直上抛的最大高度H＝v
/2g；
上升到最高点的时间t＝v0/g。
15．牛顿三大定律
（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状态为止。
牛顿第一定律揭示了运动和力的关系：
力不是维持物体速度（运动状态）的原因，而是改变物体速度的原因。
（2）牛顿第二定律：
物体的加速度a与物体所受的合外力F成正比，与物体的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
数学表达式：
F＝ma。
牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应，定量描述了力与运动（加速度）的关系。
由定律可知，力与加速度是瞬时对应关系，即加速度与力是同时产生、同时变化、同时消失；
力与加速度具有因果关系。
力是产生加速度的原因，加速度是力产生的结果。
（3）牛顿第三定律：
作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
牛顿第三定律揭示了物体与物体间的相互作用规律。
两个物体之间的作用力与反作用力总是同时产生、同时变化、同时消失，一定是同种性质的力，作用在两个物体上各自产生效果，一定不会相互抵消。
16．超重与失重
（1）超重：
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于重力。
原因：
物体有向上的加速度。
（2）失重：
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于重力。
物体有向下的加速度。
（3）完全失重：
物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零。
物体有向下的加速度且大小为重力加速度g。
17．一般曲线运动
（1）速度方向：
沿曲线的切线方向。
（2）特点：
速度方向时刻在改变。
曲线运动一定是变速运动，所受合外力一定不为零。
（3）条件：
物体所受的合外力的方向与物体的速度方向不在一条直线上。
合外力的方向一定指向轨迹弯曲的一侧。
（4）研究方法：
把曲线运动分解为两个简单的分运动。
合运动与分运动之间存在等时性、独立性、等效性。
①等时性：
合运动与分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时结束。
②独立性：
各分运动在其方向上力的作用下独立运动，不受其他方向分运动的影响。
③等效性：
各分运动按平行四边形定则合成后与物体的实际运动效果相同。
18．平抛运动
（1）特点：
初速度沿水平方向，只受竖直方向的重力作用，其轨迹为抛物线。
平抛运动是匀变速（加速度是g不变）曲线运动。
（2）研究方法：
分解为水平方向的匀速直线运动（x＝v0t）和竖直方向的自由落体运动（y＝
gt2）。
（3）平抛运动物体的速度改变量Δv＝gΔt、方向总是竖直向下，且相等时间内速度改变量总是相等的。
19．几个典型运动的分解
（1）竖直下抛运动可分解为竖直向下的匀速直线运动和自由落体运动。
（2）竖直上抛运动可分解为竖直向上的匀速直线运动和自由落体运动。
（3）平抛运动可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。
（4）斜抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。
（5）船渡河运动可分解为船本身的划动和随水流方向的漂流运动。
（6）绳端物体的运动可分解为沿绳方向的运动和垂直绳方向的运动。
20．平抛运动的两个推论
（1）做平抛（含类平抛）运动的物体在任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移的一半。
（2）任意时刻速度方向与水平方向夹角的正切值等于位移方向与水平方向夹角的正切值的2倍。
证明：
由平抛运动规律x＝v0t，y＝
gt2，tanα＝gt/v0＝gt2/v0t＝2y/x＝y/x′，即做平抛（含类平抛）运动的物体在任意时刻瞬时速度方向的反向延长线与初速度延长线的交点到抛出点的距离都等于水平位移x的一半。
（如图3－1－1）
gt2，tanθ＝y/x＝
·
tanα，图3－1－1
即tanα＝2tanθ，任意时刻速度方向与水平方向夹角的正切值等于位移方向与水平方向夹角的正切值的2倍。
21．匀速圆周运动
合外力大小不变，方向总是指向圆心。
匀速圆周运动是加速度（方向）时刻在变化的变速曲线运动。
（2）角速度：
ω＝θ/t＝2π/T，角速度单位：
rad/s；
线速度：
v＝s/t＝2πr/T；
v＝rω。
（3）向心加速度：
a＝v2/r＝rω2＝vω。
（4）做匀速圆周运动的物体所受外力的合力，称为向心力。
向心力是一种效果力，任何力或几个力的合力其效果只要是使物体做匀速圆周运动，则这个力或这几个力的合力即为向心力。
向心力与向心加速度的关系遵从牛顿第二定律。
（5）只要物体所受合外力大小恒定，且方向总是指向圆心（与速度方向垂直），则物体一定做匀速圆周运动。
（6）转速n的单位为r/s（转每秒）或r/min（转每分）。
当转速n的单位为r/s时，转速n与角速度ω的关系：
ω＝2πn。
22．一般圆周运动
（1）当做圆周运动的物体所受外力的合力不指向圆心时，可以将它沿半径方向和切线方向正交分解，其沿半径方向的分力为向心力，只改变速度的方向；
沿切线方向的分力只改变速度的大小。
（2）如果沿半径方向的合外力大于物体做圆周运动所需的向心力，物体将做向心运动，运动半径将减小；
如果沿半径方向的合外力小于物体做圆周运动所需的向心力，物体将做离心运动，运动半径将增大。
如果做圆周运动的物体所受合外力突然变为0，则物体以该时刻的速度做匀速直线运动。
23．竖直平面内圆周运动临界条件
（1）轻绳拉小球在竖直平面内做圆周运动（或小球在竖直圆轨道内侧做圆周运动）时的临界点是在竖直圆轨道的最高点，F＋mg＝mv2/r；
由于轻绳中拉力F≥0，要使小球能够经过竖直圆轨道的最高点，则到达最高点时速度必须满足：
v≥
（2）由于轻杆（环形圆管）既可提供拉力，又可提供支持力，轻杆拉小球（或环形圆管内小球）在竖直平面内做圆周运动（或小球在竖直平面内双轨道之间做圆周运动）的条件：
到达最高点时速度v≥0。
24．万有引力定律
（1）内容：
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。
（2）数学表达式：
F＝G
，引力常量G由卡文迪许利用扭秤实验测出。
（万有引力定律中物体之间的距离r是指两质点之间的距离）
（3）应用：
测中心天体的质量、密度，发现新天体，航天等。
25．人造地球卫星
（1）轨道特征：
轨道平面必过地心。
（2）动力学特征：
万有引力提供卫星绕地球做圆周运动的向心力，即有G
＝m
＝m（
）2r。
（3）轨道半径越大，周期越长，但运行速度越小。
（4）发射人造地球卫星的最小速度——第一宇宙速度v1＝
＝7.9km/s。
物体脱离地球引力，不再绕地球运行所需的最小速度——第二宇宙速度v2＝11.2km/s；
物体脱离太阳的引力所需的最小速度——第三宇宙速度v3＝16.7km/s。
26．地球卫星的最大运行速度和最小周期
由万有引力提供卫星绕地球运行的向心力，则有G
）2r，得到卫星绕地球的运行速度v＝
，周期T＝2πr/v＝2π
＝2π
当卫星绕地球表面运行时，轨道半径r等于地球半径R，运行速度最大v＝
＝7.9km/s，周期最小T＝2π
＝5024s。
27．卫星发射的超、失重规律
人造卫星刚从地面发射时，加速向上运动，处于超重状态，进入轨道正常运转时，卫星上物体处于完全失重状态（万有引力提供向心力），凡是工作原理与重力有关的仪器均不能使用。
28．地球同步卫星“四定”
（1）运行周期一定，周期为24h。
（2）距地面高度一定，大约为3.6×
104km。
（3）轨道平面一定，轨道平面与赤道面重合。
（4）环绕方向及速度一定，环绕方向为自西向东运行，速度大小约为3.1km/s。
29．功和功率
（1）功的两个不可缺少的因素：
力和在力的方向上发生位移。
①恒力做功的计算公式：
W＝Fxcosα。
②当F为变力时，用动能定理W＝ΔEk或功能关系求功。
所求得的功是该过程中外力对物体（或系统）做的总功（或者说是合外力对物体做的功）。
③利用F－x图象曲线下的面积求功。
④利用W＝Pt计算。
（2）功率：
描述做功快慢的物理量。
①功率定义式：
P＝W/t。
所求功率是时间t内的平均功率。
②功率计算式：
P＝Fvcosα。
其中α是力与速度间的夹角。
该公式有两种用法：
a.求某一时刻的瞬时功率，这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；
b.当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。
（3）机车启动：
①机车以恒定功率启动时，由P＝Fv可知，其牵引力F随着速度v的增大而减小，机车做加速度减小的加速运动。
当加速度减小到零即牵引力F＝f（阻力）时速度达到最大，最大速度vm＝P/f。
②机车以恒定加速度启动时，由a＝
可知，若所受阻力f恒定，则牵引力F为定值，由P＝Fv可知，机车输出功率P随着速度v的增大而增大。
当机车输出功率P增大到额定功率时，匀加速运动结束，其匀加速运动的末速度vt＝at,匀加速运动时间t＝
之后，机车在额定功率下继续加速，直至到达最大速度（vm＝P额/f）后做匀速运动。
30．动能定理
合外力对物体做的功等于物体动能的变化。
W＝
mv
31．机械能
（1）包括动能、重力势能（引力势能）和弹性势能。
①动能：
Ek＝
mv2。
②重力势能：
Ep＝mgh。
高度h是相对零势面的，重力势能是相对的，选取不同的零势面，重力势能有不同的数值，但重力势能的变化（ΔEp＝mgΔh）是绝对的。
重力势能是物体和地球系统共有的。
③弹性势能：
只与弹簧的劲度系数和形变量有关。
同一弹簧，只要形变量相同，其弹性势能就相同。
（2）机械能守恒定律：
在只有系统内重力和弹簧弹力做功时，物体的动能与重力势能、弹性势能相互转化，机械能总量保持不变。
机械能守恒定律有以下几种表达形式：
①可任选两个状态（一般选择过程的初、末状态），研究对象的机械能相等，即E1＝E2。
利用E1＝E2建立方程需要选择零势面。
②系统势能（包括重力势能和弹性势能）减少多少，动能就增加多少，反之亦然，即ΔEp＝－ΔEk。
③系统内某一部分机械能减少多少，另一部分机械能就增加多少，即ΔE1＝－ΔE2。
（3）功能关系：
系统机械能的变化等于除重力和弹簧弹力以外的其他力所做的功的代数和。
32．功能关系
（1）重力做功与路径无关，只与重力方向上的位移高度有关。
重力做正功，重力势能减少，其减少量转化为其他形式的能量。
重力做负功，重力势能增加，其他形式的能量转化为重力势能，且有WG＝－ΔEp。
（2）弹簧弹力（在弹性限度内）做功与路径无关，只与弹簧的形变量有关。
弹力做正功，弹性势能减少，其减少量转化为其他形式的能量。
弹力做负功，弹性势能增加，其他形式的能量转化为弹性势能，且有W弹＝－ΔEp。
（3）摩擦力可以做正功，可以做负功，可以不做功。
静摩擦力对物体做功的过程是机械能在相互接触的物体之间转移的过程。
滑动摩擦力做功的过程，一部分机械能在相互接触的物体之间转移，另一部分转化为内能，机械能转化为内能（产生热量）的数值等于滑动摩擦力f与相对滑动距离x相对的乘积，即Q＝fx相对。
（4）电场力做功与路径无关，只与电场力方向上的位移有关，即与电荷的电荷量q和两点之间的电势差U有关，W＝qU。
电场力做正功，电势能减少，其减少量转化为其他形式的能量。
电场力做负功，电势能增加，其他形式的能量转化为电势能。
（5）安培力做正功，将电能转化为其他形式的能量（电动机的工作原理）；
安培力做负功，其他形式的能量转化为电能（发电机的工作原理）；
运动的带电粒子所受的洛伦兹力对运动电荷永不做功。
33．力学规律解题的优选原则
（1）在研究某一物体受到恒力作用，且又直接涉及物体运动过程中的加速度问题时，应选用牛顿第二定律和运动学公式。
若物体受到变力作用，对应瞬时加速度，只能应用牛顿第二定律分析求解。
（2）对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间（对于机车以恒定功率P运动，其牵引力的功W牵＝Pt，可以涉及时间t），而涉及力和位移、速度的问题，无论是恒力还是变力，都可选用动能定理或功能关系求解。
（3）如果物体（或系统）在运动过程中只有重力和弹簧的弹力做功，而又不涉及物体运动过程中的加速度和时间，对于此类问题应优先选用机械能守恒定律求解。
（4）如果物体（或系统）在运动过程中受到滑动摩擦力或空气阻力等的作用，应考虑应用功能关系或能量守恒定律求解。
两物体相对滑动时，如果没有外力对系统做功，系统内克服摩擦力做的总功等于摩擦力与相对路程的乘积，也等于系统机械能的减少量，转化为系统的内能。
34．库仑定律
在真空中两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。
表达式：
F＝k
库仑力的方向沿两点电荷的连线，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
35．电场强度
（1）物理意义：
表示电场力性质的物理量，它描述电场的强弱。
（2）定义：
放入电场中某点的试探电荷所受的电场力跟它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，即E＝F/q。
点电荷周围电场的电场强度公式：
E＝k
36．等量电荷的电场特点
连线
中垂线
同种
连线中点电场强度为零。
由中点向两侧，电场强度均增大，中点两侧对称点电场强度大小相等，方向相反
垂足处电场强度为零，由垂足向两侧电场强度先增大后减小，垂足两侧对称点电场强度大小相等，方向相反
异种
连线中点的电场强度最小，由中点向两侧，电场强度均增大，中点两侧对称点电场强度大小相等，方向相同
垂足处电场强度最大，由垂足向两侧电场强度一直减小，垂足两侧对称点电场强度大小相等，方向相同
37．电场线的特点
（1）电场线上各点的切线方向表示该点的电场方向。
（2）电场线的密疏表示电场的强弱。
（3）电场线始于正电荷，终止于负电荷。
（4）任意两条电场线都不相交。
（5）顺着电场线的方向电势降低。
38．电势差和电势
（1）电势差：
电荷在电场中A、B两点间移动时电场力所做的功WAB跟它的电荷量q的比值，叫做这两点之间的电势差（电压），即UAB＝WAB/q。
（2）电势：
电场中某点跟零电势点间的电势差叫做该点的电势，有了电势的概念，则A、B两点的电势差可表示为：
UAB＝φA－φB，其中φA、φB分别为A、B两点的电势。
（3）电势差与电场强度的关系：
在匀强电场中，沿电场强度方向的两点之间的电势差等于电场强度与这两点之间距离的乘积，即U＝Ed。
39．等势面
（1）电场中电势相等的点组成的面。
在等势面上移动电荷电场力不做功。
（2）电场线与等势面垂直。
（3）任意两个电势不等的等势面都不可能相交。
40．等差等势面与电场强度的关系
等差（电势差）等势面越密的地方电场强度越大，等差（电势差）等势面越疏的地方电场强度越小；
电场强度越大的地方，等距（距离）等势面电势差越大，电场强度越小的地方，等距（距离）等势面电势差越小。
41．比较电
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