高中物理必修一知识点总结.docx
《高中物理必修一知识点总结.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中物理必修一知识点总结.docx(66页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中物理必修一知识点总结
必修一知识点总结
(2017年10月14日)
第一章运动的描述
对质点、参考系、位移的理解
1.对质点的三点说明
(1)质点是一种理想化物理模型,实际并不存在。
(2)物体能否被看作质点是由所研究问题的性质决定的,并非依据物体自身大小和形状来判断。
(3)质点不同于几何“点”,是忽略了物体的大小和形状的有质量的点,而几何中的“点”仅仅表示空间中的某一位置。
2.对参考系“两性”的认识
(1)任意性:
参考系的选取原则上是任意的,通常选地面为参考系。
(2)同一性:
比较不同物体的运动必须选同一参考系。
3.对位移和路程的辨析
比较项目
位移x
路程l
决定因素
由始、末位置决定
由实际的运动轨迹长度决定
运算规则
矢量的三角形定则或平行四边形定则
标量的代数运算
大小关系
x≤l(路程是位移被无限分割后,
所分的各小段
位移的绝对值的和)
平均速度和瞬时速度的理解
平均速度
瞬时速度
物体在某一段时间内完成
物体在某一时刻或经过某
定义
一位置时的速度
的位移与所用时间的比值
v=
x
x为位移)
v=
x
t趋于零)
定义式
t(
t(
矢量,瞬时速度方向与物体
矢量,平均速度方向与物体
矢量性运动方向相同,沿其运动轨位移方向相同
迹切线方向
实际应用
在实验中通过光电门测速
把遮光条通过光电门时间内的平均速度视为瞬时速度
方法技巧
(1)当已知物体在微小时间
t内发生的微小位移
x时,可由v=
x
粗略地求出物体在该位置的瞬时速
t
度。
(2)计算平均速度时应注意的两个问题
①平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关,求解平均速度必须明确是哪一段位移或哪一段时间内的平均速度。
1
-x
②v=t是平均速度的定义式,适用于所有的运动。
-1
v=(v0+v)只适用于匀变速直线运动。
2
对速度与加速度关系的理解
1、速度、速度变化量、加速度的比较
比较项目
速度
速度变化量
加速度
物理意义
描述物体运动快慢和方向
描述物体速度改变的物理
描述物体速度变化快慢和方向的
的物理量,是状态量
量,是过程量
物理量,是状态量
定义式
v=
x
v
=
-
a=
v
v-v0
t
0
t=
t
v
v
单位
m/s
m/s
m/s2
方向
与位移
x同向,即物体
由
v=v-v0或a的方向
与
v的方向一致,由
F的方向
运动的方向
决定
决定,而与v0、v的方向无关
2.速度和加速度的关系
(1)速度的大小和加速度的大小无直接关系。
速度大,加速度不一定大,加速度大,速度也不一定大;加速度为零,速度可以不为零,速度为零,加速度也可以不为零。
(2)速度的方向和加速度的方向无直接关系。
加速度与速度的方向可能相同,也可能相反,两者的方向还可能不在一条直线上。
方法技巧:
判断质点做加速直线运动或减速直线运动的方法
第二章匀变速直线运动规律
1.匀变速直线运动
运动学公式中正、负号的规定
(1)
除时间t外,x、v0、v、a均为矢量,所以需要确定正方向,一般以
v0的方向为正方向。
与初速度同向
的物理量取正值,反向的物理量取负值,当
v0=0时,一般以加速度
a的方向为正方向。
(2)
五个物理量t、v0、v、a、x必须针对同一过程。
2
2.初速度为零的匀变速直线运动的四个重要推论
(1)1
T末、2T末、3T末,,瞬时速度的比为:
v∶v∶v∶,∶v
=1∶2∶3∶,∶n。
1
23
n
(2)1
内、2
内、3
内,,位移的比为:
∶2
∶
3∶,∶
2
2
2
2
T
T
x
1
x
n=1∶2∶3∶,∶
n
。
T
x
x
(3)第一个T内、第二个T内、第三个T内,,位移的比为:
xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶,∶xN=1∶3∶5∶,∶(2N-1)。
(4)从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为:
t
1
∶
2
∶
3
∶,∶
t
n=1∶(2-1)∶(3-2)∶,∶(--1)。
t
t
nn
3.解题的基本思路
方法技巧:
解决匀变速直线运动问题常用的“六法”
3
两类特殊的匀减速直线运动:
刹车类运动和双向可逆类运动
刹车类问题
指匀减速到速度为零后即停止运动,加速度
a突然消失,求解时要注意确定
其实际运动时间
如沿光滑斜面上滑的小球,到最高点后仍能以原加速度匀加速下滑,全过程
双向可逆类
加速度大小、方向均不变,故求解时可对全过程列式,但必须注意
x、v、a
等矢量的正负号及物理意义
解答刹车类问题的基本思路
v0
(1)先确定刹车时间。
若车辆从刹车到速度减小为零所用时间为t0,则刹车时间为t0=a(a表示刹车时加
速度的大小,v0表示汽车刹车的初速度)。
(2)将题中所给的已知时间t和t0比较。
若t0较大,则在直接利用运动学公式计算时,公式中的运动时间
应为t;若t较大,则在利用运动学公式计算时,公式中的运动时间应为t0。
自由落体运动和竖直上抛运动
1.自由落体运动的处理方法
自由落体运动是v0=0,a=g的匀变速直线运动,所以匀变速直线运动的所有公式和推论方法全部适用。
2.竖直上抛运动的两种处理方法
(1)分段法:
分为上升过程和下落过程。
(2)全程法:
将全过程视为初速度为v0,加速度为a=-g的匀变速直线运动。
3.竖直上抛运动的特点
(1)对称性
如图所示,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点,C为最高点,则
①时间的对称性
物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等,同理tAB=tBA。
②速度的对称性
物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。
③能量的对称性
物体从A→B和从B→A重力势能变化量的大小相等,均等于mghAB。
(2)多解性
当物体经过抛出点上方某个位置(最高点除外)时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,造成双解,在解决问题时要注意这个特点。
4
运动图象的理解及应用
三种图象比较
图象x-t图象v-t图象a-t图象
图象实例
图线①表示质点做匀速直
图线①表示质点做匀加速直
图线①表示质点做加速度增大的
线运动(斜率表示速度v)
线运动(斜率表示加速度a)
运动
图线②表示质点静止
图线②表示质点做匀速直线
图线②表示质点做匀变速运动
运动
图线③表示质点向负方向
图线③表示质点做匀减速直
图线③表示质点做加速度减小的
图线含义
做匀速直线运动
线运动
运动
交点④表示此时三个质点
交点④表示此时三个质点有
交点④表示此时三个质点有相同
相遇
相同的速度
的加速度
点⑤表示t1时刻质点位移
点⑤表示t1时刻质点速度为
点⑤表示t1时刻质点加速度为
为x(图中阴影部分的面积
v(图中阴影部分的面积表示
a(图中阴影部分的面积表示质点
1
1
1
没有意义)
质点在0~t1时间内的位移)
在0~t1时间内的速度变化量)
方法技巧
解决此类问题时要根据物理情景中遵循的规律,由图象提取信息和有关数据,根据对应的规律公式对问题
做出正确的解答。
具体分析过程如下:
追及与相遇问题
讨论追及、相遇问题的实质,就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。
1.抓住一个条件,两个关系
(1)一个条件:
二者速度相等。
它往往是能否追上或距离最大、最小的临界条件,也是分析判断的切入点。
(2)两个关系:
即时间关系和位移关系。
可通过画草图找出两物体的位移关系,也是解题的突破口。
5
2.能否追上的判断方法
常见情形:
物体A追物体B,开始二者相距x0,则
(1)A追上B时,必有xA-xB=x0,且vA≥vB。
(2)要使两物体恰不相撞,必有
x-x=x,且v≤v。
AB
0
AB
方法技巧
1.牢记“一个思维流程”
2.掌握“三种分析方法”
(1)分析法
应用运动学公式,抓住一个条件、两个关系,列出两物体运动的时间、位移、速度及其关系方程,再求解。
(2)极值法
设相遇时间为t,根据条件列出方程,得到关于t的一元二次方程,再利用数学求极值的方法求解。
在这
里,常用到配方法、判别式法、重要不等式法等。
(3)图象法
在同一坐标系中画出两物体的运动图线。
位移图线的交点表示相遇,速度图线抓住速度相等时的“面积”关系找位移关系。
打点计时器的应用
1.由纸带求物体运动速度的方法:
根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间
内的平均速度,vn=
xn+xn+1
。
2
T
2.利用纸带求物体加速度的两种方法
2
x4-x1
(1)逐差法:
根据x4-x1=x5-x2
=x6
-x3=3aT(T为相邻两计数点之间的时间间隔
),求出a1
=
3T2,a2
x5-x2
x6-x3
a1+a2+a3
1x4-x1
x5-x2
x6-x3
=
3T2,a3=
3T2,再算出a1
、a2
、a3的平均值a=
3
=
3×(3T2+
3T2
+3T2
)
(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)
=
9T2
,即为物体的加速度。
6
x+x
n+1
(2)图象法:
以打某计数点时为计时起点,
n
描点得v-t图象,
利用vn=
T
求出打各点时的瞬时速度,
2
图象的斜率即为物体做匀变速直线运动的加速度。
区别“两种点”
1.计时点和计数点的比较
计时点是打点计时器打在纸带上的实际点,两相邻点间的时间间隔为0.02s;计数点是人们根据需要按
一定的个数选择的点,两个相邻计数点间的时间间隔由选择的个数而定,如每5个点取一个计数点和每隔
4个点取一个计数点,时间间隔都是0.1s。
2.纸带上相邻的两点的时间间隔均相同,速度越大,纸带上的计数点越稀疏。
注意事项
1.平行:
纸带和细绳要和木板平行。
2.两先两后:
实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源后取纸带。
第三章相互作用
1.弹力有无的判断“三法”
(1)条件法:
根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。
此方法多用来判断形变较明显的情况。
(2)假设法:
对形变不明显的情况,可假设两个物体间弹力不存在,看物体能否保持原有的状态,若运
动状态不变,则此处不存在弹力;若运动状态改变,则此处一定有弹力。
(3)状态法:
根据物体的运动状态,利用牛顿第二定律或`共点力平衡条件判断弹力是否存在。
2.弹力方向的判断方法
(1)常见模型中弹力的方向
(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。
7
3.弹力大小计算的三种方法
(1)根据力的平衡条件进行求解。
(2)根据牛顿第二定律进行求解。
(3)根据胡克定律进行求解。
方法技巧:
1.轻杆与轻绳弹力的区别
轻绳和有固定转轴轻杆的相同点是弹力的方向是沿绳和沿杆的,但轻绳只能提供拉力,轻杆既可以提供拉
力也可以提供支持力。
因此可用轻绳替代的杆为拉力,不可用轻绳替代的杆为支持力。
2.易错提醒
(1)易错误地将跨过光滑滑轮、杆、挂钩的同一段绳当两段绳处理,认为张力不同;易错误地将跨过不光滑滑轮、杆、挂钩的绳子当成同一段绳子处理,认为张力处处相等。
(2)易错误地认为任何情况下杆的弹力一定沿杆。
摩擦力方向的判断
1.对摩擦力的理解
(1)摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反,但不一定与物体的运动方向相反。
(2)摩擦力总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但不一定阻碍物体的运动。
(3)摩擦力不一定是阻力,也可以是动力;摩擦力不一定使物体减速,也可以使物体加速。
(4)受静摩擦力作用的物体不一定静止,但一定保持相对静止。
2.明晰“三个方向”
名称释义
运动方向一般指物体相对地面(以地面为参考系)的运动方向
相对运动方向指以其中一个物体为参考系,另一个物体相对参考系的运动方向
相对运动趋势方向由两物体间静摩擦力的存在导致,能发生却没有发生的相对运动的方向
方法技巧:
静摩擦力的有无及方向的判断方法
(1)假设法
(2)状态法:
根据平衡条件、牛顿第二定律,判断静摩擦力的方向。
(3)牛顿第三定律法
先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向,再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向。
8
摩擦力大小的计算
计算摩擦力大小的“四点”注意
(1)在确定摩擦力的大小之前,首先分析物体所处的状态,分清是静摩擦力还是滑动摩擦力。
(2)滑动摩擦力的大小可以用公式F=μFN计算,而静摩擦力没有公式可用,只能利用平衡条件或牛顿第
二定律列方程计算。
这是因为静摩擦力是被动力,其大小随状态而变,介于0~Fm之间。
(3)“F=μFN”中FN并不总是等于物体的重力。
(4)滑动摩擦力的大小与物体速度的大小无关,与接触面积的大小也无关。
方法技巧:
摩擦力大小计算的思维流程
摩擦力的突变问题
1.“静—静”突变
物体在摩擦力和其他力的作用下处于静止状态,当作用在物体上的其他力的合力发生变化时,如果物体仍
然保持静止状态,则物体受到的静摩擦力的大小和方向将发生突变。
2.“静—动”突变或“动—静”突变
物体在摩擦力和其他力作用下处于静止状态,当其他力变化时,如果物体不能保持静止状态,则物体受到的静摩擦力将“突变”成滑动摩擦力。
3.“动—动”突变
某物体相对于另一物体滑动的过程中,若突然相对运动方向变了,则滑动摩擦力方向发生“突变”。
方法技巧:
分析摩擦力突变问题的三点注意
(1)题目中出现“最大”、“最小”和“刚好”等关键词时,一般隐藏着临界问题。
有时,有些临界问
题中并不含上述常见的“临界术语”,但审题时发现某个物理量在变化过程中会发生突变,则该物理量突变时物体所处的状态即为临界状态。
(2)静摩擦力的大小、方向取决于物体间的相对运动的趋势,而且静摩擦力存在最大值。
存在静摩擦的
连接系统,相对滑动与相对静止的临界条件是静摩擦力达到最大值。
(3)研究传送带问题时,物体和传送带的速度相等的时刻往往是摩擦力的大小、方向和运动性质的分界点。
共点力的合成
1.合力大小的范围
9
(1)两个共点力的合成:
|F1-F2|≤F≤F1+F2。
即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力
同向时,合力最大,为F1+F2。
(2)三个共点力的合成。
①三个力共线且同向时,其合力最大为F=F1+F2+F3;②以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力最小值为零,若不能组成封闭的三角形,则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和。
2.共点力合成的方法
(1)作图法。
(2)计算法。
F
=
22
F=2F1cos
θ
=F2
F1+F2
F=F1
2
3.多个共点力的合成方法
依据平行四边形定则先求出任意两个力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,以此类推,求完为止。
力的分解
1.力的分解常用的方法
正交分解法
效果分解法
将一个力沿着两个互相垂直的方向进行分解的
根据一个力产生的实际效果进行分解
分解方法
方法
实例分析
x
轴方向上的分力:
x=cosθ
G
2=tanθ
FF
1=
y轴方向上的分力:
y
F
cos
θFG
F=Fsin
θ
2.力的分解问题选取原则
(1)选用哪一种方法进行力的分解要视情况而定,一般来说,当物体受到三个或三个以下的力时,常按实际效果进行分解,若这三个力中,有两个力互相垂直,可选用正交分解法。
(2)当物体受到三个以上的力时,常用正交分解法。
方法技巧:
按实际效果分解力的一般思路
10
绳上的“死结”和“活结”模型
1.“死结”模型“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。
“死结”两侧的绳
因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力大小不一定相等。
2.“活结”模型“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。
“活结”一般是由绳
跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。
绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活
结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。
规律总结
(1)杆的弹力可以沿杆的方向,也可以不沿杆的方向。
对于一端有铰链的轻杆,其提供的弹力
方向一定是沿着轻杆的方向;对于一端“插入”墙壁或固定的轻杆,只能根据具体情况进行受力分析,根据平衡条件或牛顿第二定律来确定杆中的弹力的大小和方向。
(2)一根轻绳上各处的张力大小均相等,分析时关键要判断是否是一根轻绳,如对于“活结”(结点可
以自由移动)就属于一根绳子,对于“死结”(即结点不可自由移动),结点两端就属于两根绳子,绳两端的拉力大小就不相等。
受力分析整体法与隔离法的应用
1.受力分析的“四点”提醒
(1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆。
(2)对于分析出的物体受到的每一个力,都必须明确其来源,即每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有。
(3)合力和分力不能重复考虑。
(4)区分性质力与效果力:
研究对象的受力图,通常只画出按性质命名的力,不要把按效果命名的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。
2.整体法与隔离法
方法技巧:
受力分析的三个常用判据
(1)条件判据:
不同性质的力产生条件不同,进行受力分析时最基本的判据是根据其产生条件。
(2)效果判据:
有时候是否满足某力产生的条件是很难判定的,可先根据物体的运动状态进行分析,再
11
运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力,也可应用“假设法”。
①物体平衡时必须保持合外力为零。
②物体做变速运动时必须保持合力方向沿加速度方向,合力大小满足F=ma。
v2
③物体做匀速圆周运动时必须保持恒力被平衡,合外力大小恒定,满足F=mR,方向始终指向圆心。
(3)特征判据:
在有些受力情况较为复杂的情况下,我们根据力产生的条件及其作用效果仍不能判定该力是否存在时,可从力的作用是相互的这个基本特征出发,通过判定其反作用力是否存在来判定该力。
共点力作用下物体平衡的分析方法
处理平衡问题的常用方法
方法
内容
合成法
物体受三个共点力的作用而平衡,
则任意两个力的合力一定与第三个力大小
相等,方向相反
分解法
物体受三个共点力的作用而平衡,
将某一个力按力的效果分解,则其分力和
其他两个力满足平衡条件
正交分
物体受到三个或三个以上力的作用而平衡,
将物体所受的力分解为相互垂直
解法
的两组,每组力都满足平衡条件
方法技巧
1.平衡中的研究对象选取
(1)单个物体;
(2)能看成一个物体的系统;(3)一个结点。
2.静态平衡问题的解题“四步骤”
动态平衡问题的分析方法
1.动态平衡:
是指平衡问题中的一部分力是变力,是动态力,力的大小和方向均要发生变化,所以叫动态平衡。
12
2.基本思路:
化“动”为“静”,“静”中求“动”。
3.“两种”典型方法
方法技巧:
相似三角形法
在三力平衡问题中,如果有一个力是恒力,另外两个力方向都变化,且题目给出了空间几何关系,多数情况下力的矢量三角形与空间几何三角形相似,可利用相似三角形对应边成比例进行计算。
平衡中的连接体问题
1.连接体多体是指两个或者两个以上的物体组成的物体系统,中间可用绳、杆或弹簧连接或直接连接
(连接体),也可以是几个物体叠加在一起(叠加体),一般靠摩擦力相互作用。
2.内力和外力当A、B视为整体时,A对B的作用力就属于内部力,受力分析时不用考虑;单独对B分
析时,A对B的作用力就属于外力,受力分析时必须考虑。
3.整体法与隔离法
(1)当涉及整体与外界作用时,用整体法。
(2)当涉及物体间的作用