(2)
初速度为零的匀变速直线运动的比例关系:
等分时间,相等时间内的位移之比_______
等分位移,相等位移所用的时间之比_________
(3)处理打点计时器打出纸带的计算公式:
vi=(Si+Si+1)/(2T),a=(Si+1-Si)/T2
逐差法
(4)实验用推论Δs=at2{s为连续相邻相等时间(T)内位移之差}.初速度可以不为零
(5)匀变速直线运动:
用平均速度思考匀变速直线运动问题,总是带来方便:
=V
=
=
(6)若S=3t+2t2可知a=4m/s2,V0=3m/s。
(s=v0t+at2/2)
*方法*技巧*易错*易混
(1)平均速度=位移/时间,是矢量;平均速率=路程/时间;是标量。
(2)物体速度大,加速度不一定大;速度、加速度无直接联系。
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;a决定式是a=f/m
(4)f、a、Δv一定同向,v与f、a不一定同向。
(5)实际减速运动注意先停情况,减速为零可研究逆运动。
“刹车陷阱”:
给出的时间大于滑行时间,则不能用公式算。
先求滑行时间,确定了滑行时间小于给出的时间时,用V
=2aS求滑行距离。
(6)类似竖直上抛运动的往返匀变速注意v、s度方向(正负)。
(7)v=Δs/Δt,不是v=s/t;;R=U/I不是R=ΔU/ΔI.这将影响图像切线、割线斜率的意义。
(8)在描述运动时,在纯运动学问题中,可以任意选取参考系(如:
以流动的水为参考系);在处理动力学、功能问题时,只能以地为参照物。
(9)追击问题中,俩物体速度相等是重要的状态。
刚好相遇、距离最大、距离最小等。
(二)自由落体运动、竖直上抛运动
知识点
(1)g=9.8m/s2(在赤道附近g较___,在高山处比平地___,方向________)。
(2)上升最大高度H=________(抛出点算起)
(3)往返时间t=____(从抛出落回原位置的时间)
*方法*技巧*易错*易混
(1)分段处理:
向上为________直线运动,向下为__________运动,具有对称性;如在同点速度等值反向等。
(2)竖直上抛运动全过程处理:
是________(匀加、匀减)直线运动,以向上为正方向,加速度取___值;
(3)往返运动等效于上抛运动,按匀减速处理,注意速度、位移的方向性及正负。
(三)平抛运动
知识点
1.水平方向速度:
Vx=___
2.竖直方向速度:
Vy=____
3.水平方向位移:
x=____
4.竖直方向位移:
y=______
5.运动时间t=________
6.合速度Vt=___速度方向与水平夹角tgβ=______
7.合位移:
s=___位移方向与水平夹角tgα=____
8.水平方向加速度:
ax=___;竖直方向加速度:
ay=___
二级规律
(1)α与β的关系为tgβ=___tgα;
(2)末速度的反向延长线与初速度延长线交点恰好在水平位移的中点
(3)在斜面同一点以不同速度平抛,落到斜面上时速度方向相同
*方法*技巧*易错*易混
(1)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度___关
(2)在平抛运动中时间t是解题关键
(3)平抛物体任意相同时间内速度变化量相同,方向向下。
(4)恒力作用下的曲线运动轨迹都是抛物线
(5)
过河问题
如右图所示,若用v1表示水速,v2表示船速,则:
1过河时间仅由v2的垂直于岸的分量v⊥决定,即
,
与v1无关,所以当v2垂直岸时,过河所用时间最短,最短时间为
也与v1无关。
②过河路程由实际运动轨迹的方向决定,当v1<v2时,最短路程为d;当v1>v2时,最短路程程为
(如右图所示)。
(四)匀速圆周运动
知识点
(1)线速度:
V=R=2
fR=
(2)角速度:
=
角速度ω与转速n的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)
(3)向心加速度:
a=
2f2R
(4)向心力:
F=ma=m
2R=mm4
n2R
二级规律
(1)通过竖直圆周最高点的最小速度:
轻绳类型
,轻杆类型v≥0
(2)通过竖直圆周轨道内侧和“绳”类最高点、最低点压力差为6mg。
与R无关。
最高点最小速度
,最低点最小速度
,
(3)绳端系小球,从水平位置无初速下摆到最低点:
弹力3mg,向心加速度2g。
与R无关。
*方法*技巧*易错*易混
(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向____,指向______;任何情况下向心力都是径向合力。
(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的______,不改变速度的______,因此物体的动能保持不变,向心力不做功。
(3)非匀速圆周运动的物体,其向心力不等于合力,仍等于径向合力,向心力仍不做功,会区分非匀速圆周运动中合力、径向合力、切向合力和加速度、径向加速度、切向加速度,单摆是典型的非匀速圆周运动。
(五)万有引力天体运动
知识点
1、万有引力定律:
F=GMm/r2(G=6.67×10-11Nm2/kg2)
2、天体运动:
GMm/r2=mv2/r=mω2r=m(2π/T)2r
3.开普勒第三定律:
R3/T2=K(=4π2/GM)
4.天体表面的重力和重力加速度:
GMm/R2=mg;g=GM/R2
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=_____km/s;
V2=_____km/s;
V3=______km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:
距地球表面的高度,r地:
地球的半径}
二级规律
(1)应用万有引力定律可估算中心天体的质量、密度等;
(ρ:
行星密度T:
贴地卫星周期)
(2)赤道上F引=F向+G两极F引=G
*方法*技巧*易错*易混
(1)天体圆周运动所需的向心力由__________提供,F向=F引;(但椭圆运动除两极F向=F引不成立,即向心力不等于万有引力。
)
中R是到地心距离,
中R是圆弧半径,椭圆运动二者不等
(2)地球同步卫星只能运行于__________,运行周期和地球自转周期______;同步卫星轨道只有一条,R、V、ω、T都相同h=3.6×107m≈5.6R地。
r≈6.6R地(R地=6.4×106m),而且该轨道必须在地球赤道的正上方,卫星的运转方向必须是由西向东。
(3)卫星半径、绕行速度、角速度、周期制约关系,人造卫星的轨道半径r、线速度大小v和周期T是一一对应的,其中一个量确定后,另外两个量也就唯一确定了。
半径变小时,势能变___、动能变___、速度变___、周期变___、角速度变___、加速度变___;机械能变___。
(4)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为____km/s。
(5)匀速圆周卫星加速度
,赤道地表物体加速度
还都成立吗?
(6)飞船中物体完全失重,不能使用的仪器______,在飞行卫星里与依靠重力的有关实验不能做。
飞船中水不产生压强,不产生浮力,气体___产生压强
(7)在地球表面附近,重力=万有引力mg=G
GM=gR2俗称黄金式
(8)第一宇宙速度:
V1=
,V1=
,V1=7.9km/s
(9)向心加速度求法:
a==
适用于所有圆周运动,a=
=
只适用于匀速圆周运动。
二、力平衡(常见的力、力的合成与分解)
(一)常见的几种力
知识点
1.重力G=____
2.胡克定律F=____F=Kx(x为伸长量或压缩量,K为劲度系数)
3.滑动摩擦力f=μFN{与物体相对运动方向______,μ:
摩擦因数,FN:
正压力4.静摩擦力0≤f静≤fm(与物体相对运动趋势方向______,fm为最大静摩擦力)f静由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.fm与正压力有关。
5.万有引力F=______(G=6.67×10-11N·m2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F=______(k=9.0×109N·m2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=____(E:
场强N/C,q:
电量C,正电荷受的电场力与场强方向相___)
8.安培力F=________(θ为B与L的夹角,当L⊥B时:
F=____,B//L时:
F=__)
9.洛仑兹力f=_________(θ为B与V的夹角,当V⊥B时:
f=____,V//B时:
f=__)
*方法*技巧*易错*易混
(1)摩擦力可以是阻力,也可以是动力。
摩擦力方向可能与运动方向相同,也可能相反,也可能与运动方向垂直.(例:
圆盘上匀速圆周运动的物体受的静摩擦力),但一定与相对运动或趋势方向相反,运动物体所受摩擦力也可能是静摩擦力.(例:
相对运动的物体)
(2)静摩擦力不要用f=μN计算,而要从物体受到的其它外力和物体的运动状态来判断。
(3)动摩擦因数是反映接触面的物理性质,与接触面积的大小和接触面上的受力无关.此外,动摩擦因数无单位,而且一般小于1.
(4)当静摩擦力未达到最大值时,静摩擦力大小与压力无关,但最大静摩擦力与压力成正比.
(5)摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。
(6)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。
(7)一条绳各处张力相同,绳张力一定沿着绳,杆作用力不一定沿着杆。
(二)力的合成与分解
知识点
(1)平行四边形定则
(2)三角形定则
*方法*技巧*易错*易混
(1)二力合力大小范围:
________≤F≤_______,三力合力最小若可能为零,则零最小。
(2)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越___;;
(3)合力的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,F1F2越___;;
(4)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
(5)其他矢量合成分解同样遵守平行四边形定则
(三)共点力平衡
知识点
(1)共点力的平衡F合=0,推广
二级规律
(1)几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。
三力平衡若不平行则必共点,且刚好构成封闭三角形。
常用于动态分析。
多力平衡有时可转化为三力平衡处理
(2)弹力、滑动摩擦力的合力方向保持不变。
(3)物体沿斜面刚好静止或自由匀速下滑μ=tanθ。
*方法*技巧*易错*易混
(1)几个力平衡,则一个力与其它力合力平衡。
(2)a=0才是平衡状态,只有静止,匀速直线两种,匀速圆周不是平衡状态,竖直上抛到最高点、单摆到最高点都不是平衡状态。
(3)三力互成1200角平衡,则三力______,
(4)滑轮两侧绳拉力大小相等
(5)相对静止或相对匀速直线的物体都可看做一整体,物体间可以不相连、不接触。
(6)解题途径:
当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等值反向;当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法。
三、动力学(运动和力)
知识点
(1)牛顿第一运动定律(惯性定律):
(2)牛顿第二运动定律:
F合=_____或a=_____{由合外力决定,与合外力方向______}
(3)牛顿第三运动定律:
作用力反作用力三同一反
{平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:
反冲运动}
(4)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
二级规律
(12)物体在光滑斜面上自由下滑:
a=gsinθ与质量无关
(2)物体在斜面上下滑a=gsinθ-μgcosθ上滑a=gsinθ+μgcosθ与质量无关
(3)几个临界问题:
时间相等:
450时时间最短:
无极值:
*方法*技巧*易错*易混
(1)超重:
FN___G,失重:
FN___G{加速度方向向___,失重,加速度方向向___,超重}
(2)、N=0,刚好脱离。
(3)、摩擦力达到最大静摩擦力,刚好滑动。
(4)速度最大时合力为零
(5)、当受力互相垂直时,应分解加速度求解。
四、功和能(功是能量转化的量度)
(一)功、能和功率
知识点
功:
W=________(定义式)2.重力做功:
Wab=________
3.电场力做功:
Wab=______
4.电功:
W=______(普适式)
5.功率:
P=____(定义式)
6.汽车牵引力的功率:
=FV(F为牵引力,不是合外力;V为即时速度时,P为即时功率;V为平均速度时,P为平均功率;P一定时,F与V成正比)
7.电功率:
P=____(普适式)
*方法*技巧*易错*易混
(1)求功的几种途径:
用定义求恒力功,力随位移均匀变化时可取平均力
用动能定理(从做功和效果)或能量转化与守恒求功。
用功率求功
(2)摩擦生热Q=fS相对,Q常不等于一个摩擦力功的大小(功能关系),一对静摩擦力总功为零。
Q=0.一对滑动摩擦力总功绝对值为摩擦生热Q。
(3)电场力做功w=qU
(4)物体在斜面下滑。
摩擦力的功等于在水平投影上摩擦力的功。
(5)功等于力与力的作用点位移的乘积。
如人走路摩擦力的功为0,人站起弹力的功为0。
(6)汽车以额定功率行驶时Vm=p/f
静摩擦力做功有以下特点:
1、静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功.
2、在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移,而没有机械能相互为其它形式的能.如人在跑步机上跑。
3、相互作用的系统内,一对静摩擦力所做的功的和必为零。
所以,我们可以得出结论,静摩擦力做功但不生热。
滑动摩擦力做功有以下特点:
滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功。
一对滑动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况,一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移乘积即:
Q=f滑动.S相对。
相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总是负值,其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即恰等于系统损失的机械能。
汽车的两种加速问题。
汽车从静止开始沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f=ma
①恒定功率的加速。
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值
。
可见恒定功率的加速一定不是匀加速。
这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。
②恒定牵引力的加速。
由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了。
这时匀加速运动结束,其最大速度为
,此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。
可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。
这种加速过程发动机做的功只能用W=Fs计算,不能用W=Pt计算(因为P为变功率)。
要注意两种加速运动过程的最大速度的区别。
(二)功能几种关系
知识点
做功的过程是物体能量的转化过程,做了多少功,就有多少能量发生了变化,功是能量转化的量度.
(1)动能定理
合外力对物体做的总功等于物体动能的增量.即
(2)与势能相关力做功
导致与之相关的势能变化
重力
重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加.重力对物体所做的功等于物体重力势能增量的负值.即WG=EP1—EP2=—ΔEP
弹簧弹力
弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加.
弹力对物体所做的功等于物体弹性势能增量的负值.即W弹力=EP1—EP2=—ΔEP
分子力
分子力对分子所做的功=分子势能增量的负值
电场力
电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。
注意:
电荷的正负及移动方向
电场力对电荷所做的功=电荷电势能增量的负值
(3)机械能变化原因
除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量即WF=E2—E1=ΔE
当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时,即机械能守恒
(4)机械能守恒定律
在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内,动能和势能可以互相转化,但机械能的总量保持不变.即EK2+EP2=EK1+EP1,
或ΔEK=—ΔEP
(5)静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的互相转移,而没有机械能与其他形式的能的转化,静摩擦力只起着传递机械能的作用;
(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零.
(6)滑动摩擦力做功特点
“摩擦所产生的热”
(1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
=滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即一对滑动摩擦力所做的功
(2)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功,
其大小为:
W=—fS相对=Q对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能,
(S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)
(7)热学
外界对气体做功
外界对气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q的和=气体内能的变化W+Q=△U(热力学第一定律,能的转化守恒定律)
(8)电场力做功
W=qu=qEd=F电SE(与路径无关)
(9)电流做功
(1)在纯电阻电路中
(电流所做的功率=电阻发热功率)
(2)在电解槽电路中,电流所做的功率=电阻发热功率+转化为化学能的的功率
(3)在电动机电路中,电流所做的功率=电阻发热功率与输出的机械功率之和
P电源t=uIt=+E其它;W=IUt
(10)安培力做功
安培力所做的功对应着电能与其它形式的能的相互转化,即W安=△E电,
安培力做正功,对应着电能转化为其他形式的能(如电动机模型);
克服安培力做功,对应着其它形式的能转化为电能(如发电机模型);
且安培力作功的绝对值,等于电能转化的量值,W=F安d=BILd
内能(发热)
(11)洛仑兹力永不做功
洛仑兹力只改变速度的方向
(13)能量转化和守恒定律
对于所有参与相互作用的物体所组成的系统,其中每一个物体的能量的数值及形式都可能发生变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总合保持不变
常见的几种力做功
能量关系
数量关系式
力的种类
做功的正负
对应的能量
变化情况
①重力mg
+
重力势能EP
减小
mgh=–ΔEP
–
增加
②弹簧的弹力kx
+
弹性势能E弹性
减小
W弹=–ΔE弹性
–
增加
③分子力F分子
+
分子势能E分子
减小
W分子力=–ΔE分子
–
增加
④电场力Eq
+
电势能E电势
减小
qU=–ΔE电势
–
增加
⑤滑动摩擦力f
–
内能Q
增加
fs相对=Q
⑥感应电流的安培力F安培
–
电能E电
增加
W安培力=ΔE电
⑦合力F合
+
动能Ek
增加
W合=ΔEk
–
减小
⑧重力以外的力F
+
机械能E机械
增加
WF=ΔE机械
–
减小
*方法*技巧*易错*易混
(1)不可以写某一个方向的动能定理
(2)检查是否是总功,检查功的正负,动能变化要末动能减初动能,
(3)动能定理只涉及动能,不涉及势能、内能等。
(三)机械能守恒与功能关系
知识点机械能守恒定律:
机械能=动能+重力势能+弹性势能
条件:
系统只有内部的重力或弹力做功.
公式:
mgh1+
或者|ΔEp|=|ΔEk|
|ΔE多|=|ΔE少|