苏科版必修一物理学霸笔记.docx
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苏科版必修一物理学霸笔记
物理
物理是一门以实验为基础的自然科学,研究物质的结构及运动规律(时间与空间)。
1.1质点参考系空间时间
1.机械运动
(1)定义:
一个物体相对于另一个物体位置的改变。
(2)分类:
按运动轨迹分为直线运动和曲线运动,按运动方式分为平动和转动。
2.质点
(1)定义:
用来代替物体的有质量的点。
(→是理想模型并不真实存在)
(2)引入目的:
简化物体的形状大小便于研究运动。
(3)可视作指点的条件:
物体的形状、大小、转动等对所研究的问题影响极小,平动物体
一般情况下可视作质点。
3.参考系
(1)定义:
描述物体运动时被选作参考的物体。
(2)选取原则:
使研究的运动尽可能简单。
4.空间时间时刻
(1)时刻:
某一瞬间
(2)时间:
两个时刻之间的时间间隔
△t=t2-t1
1.2位置变化的描述——位移
1.确定位置的方法
(1)确定位置的方法:
在参考系上建一个坐标系,用坐标表示物体的位置。
(→坐标系和参考系相对静止)
(2)坐标系分类:
一维直线坐标系、二维平面坐标系、三维空间坐标系、球面坐标系。
2.位移
(1)定义:
一段时间内物体位置的改变。
(2)表示:
由起点指向终点的有向线段(只取决于始末位置,与中间过程无关)
(3)大小:
始末两点间的直线距离
方向:
由起点指向终点
(4)位移与路程的不同点:
位移为矢量,路程为标量。
位移与路程的联系:
路程≥位移大小
(5)矢量和标量
矢量:
既有大小又有方向、运算遵循平行四边形定则的物理量。
标量:
只有大小没有方向、运算遵循代数法则的物理量。
1.3运动快慢与方向的描述——速度
1.运动快慢的描述——速度
(1)定义:
位移与发生位移所用的时间的比值(→描述速度的快慢)。
(2)公式:
v=
=
(3)方向:
速度是矢量,其方向即为运动方向(位移方向)。
2.平均速度
(1)平均速度:
一段时间内的运动快慢,只能粗略地描述一段时间内的平均快慢。
(2)瞬时速度:
某一瞬时(某一位置)的运动快慢,可以精确地描述运动的快慢,方向即
为轨迹的切线方向。
3.瞬时速度的大小
(1)瞬时速度的大小也成为瞬时速率,简称速率。
(2)公式:
平均速率=
1.4速度变化快慢的描述——加速度
1.加速度
(1)定义:
速度变化与时间的比值
(2)公式:
a=
=
(3)意义:
描述速度变化快慢的物理量
(4)单位:
m/s2(米每二次方秒)
(5)说明:
①a是矢量,方向与△v方向一致
②a与v之间没有必然的联系,a是v改变的原因
2.各种运动的a与v
(1)匀速直线运动:
a=0,v恒定
(2)匀变速直线运动:
a恒定(包括速度和方向),a与v同向匀加,与v反向匀减
(3)变加速运动:
a变化
1.5匀变速直线运动速度与时间的关系
1.探究物体运动规律的试验方法
(1)原理:
每隔相等时间记录一次物体的位置
(2)仪器:
频闪照相,打点计时器
(3)打点计时器:
每隔0.02s记录一次运动物体的位置和时间,使用交流电。
2.匀变速直线运动的速度公式
(1)推导:
a=
=
→vt=v0+at
(2)说明:
①t是从计时起点算起的时间
②vt是在t时刻的瞬时速度
③一般以v0为正方向
1.6匀变速时间运动位移与时间的关系
1.位移公式
(1)匀速直线运动的位移:
x=vt
(2)匀变速直线运动的位移:
x=v0t+
at2
(3)推导:
x=S阴=
(v0+vt)t
(4)说明:
①x是t的二次函数
②以初速度为正方向
③a=0时,x=vt
2.位移—时间图像
(1)x—t图像
(2)各种运动的位移图像
(3)位移时间图像不表示运动轨迹
1.7自由落体运动
1.自由落体运动
(1)定义:
只在重力作用下由静止下落的运动。
(2)条件:
①只受重力②v0=0
2.伽利略对落体运动规律的探究
(1)发现问题:
逻辑
(2)猜想与假设:
①v∝t②h∝t2
(3)实验验证:
斜槽实验
(4)结论:
自由落体运动是初速度为零且加速度恒定的直线运动。
3.自由落体加速度(重力加速度)与自由落体规律
(1)大小:
g=9.8m/s2
(2)公式:
①速度公式:
vt=gt
②位移公式:
h=
gt2
③速度位移公式:
vt=
1.8匀变速直线运动规律应用
1.位移与速度关系:
vt2-v02=2ax
2.三个推论
(1)中间时刻的速度公式:
=
=
(2)中间位置的速度公式:
=
→无论匀加匀减
<
(3)匀变速直线运动的判据公式:
(xn+1-xn)△x=aT2→可用于纸带的处理
3.v0=0时匀加速运动的特殊规律
(1)等时间均分
①v1:
v2:
v3:
…:
vn=1:
2:
3:
…:
n
②x1:
x2:
x3:
…:
xn=1:
4:
9:
…:
n2
③xⅠ:
xⅡ:
xⅢ:
…:
xn=1:
3:
5:
…:
2n-1
(2)等位移均分
①t1:
t2:
t3:
…:
tn=1:
:
:
…:
②v1:
v2:
v3:
…:
vn=1:
:
:
…:
③tⅠ:
tⅡ:
tⅢ:
…:
tn=1:
-1:
-
:
…:
-
2.1力
1.力的概念
(1)定义:
力是物体间的相互作用。
(2)基本性质
①物质性:
一个力对应两个物体(施力物体和受力物体)
②相互性:
力的作用是相互的
③矢量性:
力是矢量,运算遵守平行四边形定则
(3)力的作用效果
①使物体发生形变
②改变物体的运动状态(看速度是否变化)
(4)力的三要素:
大小、方向、作用点
2.力的单位和图示
(1)力的单位:
牛(N)
(2)力的图示和示意图
①图示:
精确描述
②示意图:
粗略描述
3.力的分类
(1)性质:
重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力、核力等
(2)效果:
拉力、压力、支持力、动力、阻力、浮力、向心力等
2.2重力
1.重力的大小
(1)定义:
物体由于地球的吸引而受到的力(是万有引力的一个分力,施力物体为地球)。
(2)三要素
①大小:
G=mg(g=9.8N/kg=9.8m/s2)
→用测力计可根据二力平衡测出物体重力
②方向:
竖直向下
③作用点:
重心
2.重心:
(1)质量分布均匀且形状规则的物体,中心在几何中心上
(2)物体的重心不一定在物体本身上
(3)两物体组合撑的物体的重心在两物体重心的连线上
(4)可用悬挂法找到均匀薄板的重心
2.3弹力
1.物体的形变
(1)定义:
物体形状或体积的改变。
(2)分类:
①能否恢复:
弹性形变、范性形变(非弹性形变)
②形变程度大小:
明显形变、微小形变
2.弹力
(1)弹力的产生:
发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对使其形变的另一物体产生的力
的作用。
(2)产生条件:
①两物体接触
②发生弹性形变
(3)常见弹力:
拉力、压力、支持力等
(4)弹力的方向
①面面接触:
沿形变恢复的方向,与接触面垂直。
②点面接触:
沿形变恢复的方向,过点垂直于面。
③曲面接触:
沿形变恢复的方向,垂直于曲面切线。
④绳中弹力:
沿绳指向绳子的收缩方向。
(5)假设法判断有无弹力
3.胡克定律
(1)弹力大小与形变量有关
(2)定律公式:
F=kx
①适用于弹簧的弹性范围内
②x为形变量,非弹簧长度
(3)劲度系数k:
只取决于弹簧本身,单位为N/m
2.4摩擦力
1.摩擦力
(1)定义:
两个相互接触并挤压的物体,沿接触面发生相对运动时,每个物体的接触面上
受到对方作用的阻碍相对运动的力。
(2)条件:
①接触②挤压③发生相对运动
(3)公式:
f=μN
(4)动摩擦因数μ,只取决于接触面的材料及粗糙程度
(5)方向
①与接触面相切,与相对运动方向相反
②滑动摩擦力不一定都阻碍物体运动,可以充当动力,但滑动摩擦力一定会阻碍物体的
相对运动。
2.静摩擦力
(1)定义:
两个没有发生相对滑动、但彼此接触并相互挤压的物体之间存在相对运动的趋
势时,在物体的接触面上产生的阻碍物体间发生相对运动的力。
(2)方向:
与接触面相切,与相对运动趋势的方向相反
(3)大小:
0≤f≤fm→与外力、运动状态有关
→fm与正压力成正比
2.5力的合成
1.力的等效替代
(1)合力:
一个力的效果与几个力的共同作用的效果相同,就称这个力为那几个力的合力。
(2)力的合成:
求几个力合力的过程
力的分解:
求一个力分力的过程
(3)共点力:
作用于同一点的力
2.力的合成法则
(1)一直线上的二力合成
同向:
F合=F1+F2
反向:
F合=|F1-F2|→方向与较大力方向相同
(2)互成角度的力的合成
遵守平行四边形定则
(3)平行四边形定则
F1
F合
F2
4.讨论二力的合成
(1)当θ=0°时,F合=F1+F2
(2)当θ=180°时,F合=|F1-F2|→方向与较大力相同
(3)当θ=90°时,F合=
,tanθ=
(5)一般情况
①两力大小一定,夹角越大F合越小
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
②两力方向一定,其中一力变大,F合不能确定
5.矢量运算法则:
平行四边形定则
(1)三角形定则
(2)三力及多力合成(作n-1个平行四边形)
2.6力的分解
1.分力的概念
(1)定义:
几个力共同作用的效果与一个力作用的效果相同,则这几个力是那个力的分力。
(2)力的分解:
求一个力分力的过程
(3)力的分解与合成互为逆运算
(4)合力、分力都是等效力,并不真实存在
2.力的分解方法
(1)力的分解不唯一,欲使分解唯一,需加限制条件
(2)实际中按力的效果分解
3.力的正交分解:
最终目的为合成
3.1牛顿第一定律
1.历史回顾
(1)亚里士多德观点:
力是维持物体运动的原因(直觉+观察)
(2)伽利略观点:
在水平面上运动的物体,没有任何阻力,一旦物体具有某一速度,物体
将永远运动下去(实验+科学推理)
(3)理想实验
2.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外力指合外力
②不受力与受力平衡是等价的
③运动状态的改变以速度来衡量
④力不是维持运动的原因而是改变运动的原因
(3)意义:
揭示了力和运动的关系
3.惯性
(1)定义:
物体保持原有运动状态不变的性质
(2)一切物体都有惯性,与物体的运动状态无关,只与质量这一唯一因素有关
3.2探究加速度与力、质量的关系
1.方法:
控制变量法
2.方案:
m→天平
a→打点计时器(△x=aT2)
F合→①平衡摩擦力②当小车质量远大于钩码质量时,绳拉力近似=F合
3.数据处理:
(1)小车质量m一定时:
a∝F
(2)绳子拉力F一定时:
a∝
4.误差分析
(1)平衡摩擦力造成的误差
①a-F图像与y轴有交点→未平衡摩擦力或摩擦力不够
②a-F图像与x轴有交点→平衡摩擦力过多或未计托盘重力
(2)未满足小车质量远大于钩码质量造成的误差:
F先变大后不变
5.其他方案
(1)用气垫导轨代替模板→无需平衡摩擦力
(2)在小车拉绳端加装传感器→无需小车质量远大于钩码质量
3.3牛顿第二定律
1.牛顿第二定律
(1)推导
……①
m1a0=m2a2……②
由①②消去a0得
合理外推得
最终可得F=kma(其中比例系数k=1)
(2)力的定义
令k=1,则F=ma
可得1N=1kg·m/s2
(3)内容:
物体的加速度跟所受的合力成正比,跟物体质量成反比,加速度方向跟合力方
向相同。
(4)公式:
F合=ma
(5)理解:
①矢量性→F合、a均为矢量
②同体性→作用于同一物体
③瞬时性→a与F合瞬时对应
④独立性→F合与a彼此独立
(6)意义及适用范围
①定量揭示了力和运动的关系
②给出力的严格定义,为经典力学体系的建立奠定基础
③只适用于宏观、低速领域
3.力学单位制
(1)基本物理量与基本单位:
选定的七个物理量及单位
质量(kg)、长度(m)、时间(s)、电流(A)、
温度(K)、物质的量(mol)、光强度(cd)
(2)导出单位:
由基本单位和物理公式推导出的单位
(3)单位制:
基本单位和导出单位一起组成单位制
(4)制式:
①国际单位制:
米·千克·秒制
②常用单位制:
厘米·克·秒制
3.4牛顿第三定律
1.相互作用力
(1)力的作用是相互的、力总是成对出现
(2)牛顿第三定律
①内容:
两个物体之间的作用力(F)和反作用力(F’)总是大小相等、方向相反,且作
用在同一条直线上。
②口诀:
等大反向一线异体→与物体的运动状态无关
③与平衡力的区别
→平衡力同体、相互作用力异体
→平衡力两力性质不一定相同、相互作用力两力性质一定相同
(4)意义:
独立反映力学规律的另一侧面
3.5牛顿运动定律的运用
1.动力学的两类基本问题
(1)已知受力情况求运动情况:
物体的受力情况→牛顿第二定律→物体加速度→运动学规律→物体的运动情况
(2)已知运动情况求受力情况:
物体的运动情况→运动学规律→物体加速度→牛顿第二定律→物体的受力情况
2.解题步骤
(1)确定研究对象
(2)进行受力分析或运动分析并画图
(3)建坐标系并分解力
(4)看图列方程
3.6超重与失重
1.超重、失重现象
(1)测重力原理:
二力平衡、牛顿第三定律
(2)超重:
视重大于真实重力
(3)失重:
视重小于真实重力
(4)完全视重:
a=g
2.理解
(1)在超重和失重时,物体的重力并未改变,只是支持或悬挂物的弹力发生变化
(2)超重时加速度向上,失重时加速度向下,加速度与物体速度方向无关
(3)完全失重时视重为0,所有与重力有关的现象全部消失
4.1共点力作用下物体的平衡
1.共点力作用下的平衡状态及条件
(1)平衡状态:
静止、匀速直线运动
(2)平衡条件
①二力平衡:
等大反向一线同体,即F合=0
②探究三力平衡
②共点力平衡条件:
F合=0
(3)研究共点力平衡的方法
①三力平衡:
图解法
②多力平衡:
正交分解法(Fx合=0,Fy合=0)
4.2共点力平衡条件的应用
1.两种方法的选择
(1)三力平衡——图示法
画出平行四边形后找直角或特殊角,一般三角形用相似形法
(2)多力平衡——正交分解法
确定研究对象→受力分析画图→建坐标系并分解力→看图列式并计算求解