高中物理概念力学.docx

资源描述

高中物理概念力学.docx

《高中物理概念力学.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理概念力学.docx（44页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中物理概念力学.docx

高中物理概念力学

高中物理概念

物理力学

直线运动

一、匀速直线运动

①质点：

有质量的点。

[物理模型]

②概念：

物体在任意相等的时间内位移相等的直线运动

③公式：

svt（位移和速度是矢量，速度的方向与位移相同，但速度的大小与位移和速度无关，与其比值有关。

位移:

矢量，从起点到终点的距离大小且方向从起点指向终点。

）

④速率：

速度的大小

二、时间与时刻

①时间：

过程量。

指一段时刻变化。

如：

第一秒，（第）二秒内等都是时间。

②时刻：

瞬间量。

指一点时刻。

如：

（第）一秒末等。

三、瞬时速度、平均速度与平均速率

①瞬时速度：

①概念：

运动的物体在某一时刻或某一位移时的速度（是矢量）。

②公式：

②平均速度：

sv0

①公式：

③平均速率：

①概念：

路程与时间的比值。

公式：

四、匀加速直线运动

①概念：

直线运动的物体,若在相等的时间内,速度变化量v都相等的运动

②加速度:

①概念：

在匀变速直线运动中，其速度的变化量v与发生这一变化所用时

间t的比值。

②符号与单位：

a（m/s2）。

③公式：

vtv0（其中：

vt表示末速

度，v0表示初速度）

③方向：

加速度是一个矢量，其方向与速度的变化量相同。

在此，需要点

明的是：

若a的值为正，则物体做加速运动，若a的值为负，则物体做减速运动，若a的值为零，则物体做匀速运动。

③速度公式：

vtv0at（a>0）。

由此可得，匀变速直线运动的v-t图为一条

倾斜直线。

④位移公式：

Sv0t1at2（a>0）。

由此可得，匀变速直线运动的s-t图为一

条抛物线。

同时位移公式也可以写成Sv0tvt。

第1页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

⑤速度平方差公式：

vt2v022aS

⑥初速度为零的比例公式：

①n秒末的速度比（或第n秒末的瞬时速度）：

v1:

vn1:

②n秒内的位移比：

S1:

③第n秒内的位移比：

（第）:

（第）

（2

1）

④第n段位移的时间比：

（

1）

（第1）（第n）

⑤前n段位移的时间比：

t1:

⑥第

（第1）:

（第n）1:

（2

1）

n秒内的平均速度比：

⑦自由落体运动：

①概念：

一个物体不受任何阻力，只在重力作用下而下落的运动。

②重力加速度：

使物体受到地球对其的吸引产生的力叫重力，由重力产生的加速度叫重力加速度。

它是个常量，又称重力常数。

其数值约为g=9.8m/s2，常在题目中取10m/s2。

③公式：

1gt2。

④竖直上（下）抛运动：

①物体以某一初速度沿竖直方向上或下抛出（不

考虑空气阻力），物体只在重力作用下所做的运动

叫做竖直上（下）抛运动。

其公式为：

v0t

1gt2（以竖直向上为正方向）。

②竖直上（下）抛运动最

大高度hmaxv02

，其所用的时间tmaxv0。

③竖直上抛运动中上升时和下降时

有对称性，即：

上升和下降时间相等，整个运动的初末速度相等，方向相反（不计空气阻力）。

⑤若有某物体以恒定加速度a做匀加速直线运动，其正中间t（s）内通过位移

为s（m），则总位移S一定是S

2s2。

⑧有初速度的匀加速直线运动的物体，

在任意相等的时间内的位移之差相等，

即：

aT2。

由此可知A秒内与B秒内位移差公式为：

SASB（AB）aT2

⑨附：

匀加速直线运动的物体，若初速为

v0，末速为vt，那么其中间位移速

度为

。

第2页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

静力学基础

一、力

①概念：

力是物体对物体的作用。

②其作用效果为：

①使受力物体发生形变

②使物体的运动状态发生改变。

③力的三要素：

力的大小，方向，作用点。

二、重力

①概念：

物体受到地球对其的吸引产生的力

②公式：

Gmg

③作用点与方向：

作用点为重心，方向竖直向下。

三、弹力和摩擦力

①形变分类：

①弹性形变：

受力后能恢复到原来形状的形变

②范性形变：

受力后不能恢复到原来形状的形变。

②弹力：

①概念：

物体由于发生弹性形变而产生的力。

在此需要指出：

弹力的施力物体是发生形变的物体，而受力物体是使前者发生形变的物体。

弹力的方向：

总是由发生形变的物体指向使前者发生形变的物体。

②公式（胡克定律）：

Nkx。

其中，k为物体（一般是弹簧）的劲度系数，

单位是：

N/m。

x为物体形变的改变量。

③摩擦力

①滑动摩擦力：

①一个物体在另一个物体非光滑表面上作相对运动时，受到的另一个物体阻碍它相对滑动的力。

其方向与相对运动方向相反，作用点可画在重心。

②公式：

f=μN（其中，f是滑动摩擦力，N为正压力（弹力），μ为动摩擦因数。

）

②静摩擦力：

一个物体在另一个物体非光滑表面上静止，但有相对运动趋势时，

所受到的另一个物体阻碍它相对滑动的力。

其方向与相对运动趋势方向相反，作

用点可画在重心。

其大小与受力情况有关。

静摩擦力的最大值约等于滑动摩擦力

的大小。

（最大静摩擦力略大于滑动摩擦力，但计算时可忽略。

）另外，运动中的

物体可能受到静摩擦力。

四、矢量特性

①矢量：

既有大小，又有方向的物理量。

②矢量特性：

任何矢量都遵守数学上的向量法则。

③矢量的正交分解（如右图）：

物体受到多个矢量作用时求其矢量合，可将各个矢量沿两个相互垂直的方向进行分解，然后再分别沿这两个方向求出矢量合。

在此，值得注意的是，对于方向选择，需尽可能使落在坐标轴上的矢量更多。

五、力的合成与分解

①力的合成：

①合力与分力：

一个力产生的效果等价于几个其它力的效果，那么这一个

第3页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

力就叫做几个其它力的合力，那几个力就叫做这个力的分力。

②合力公式：

2FF

cos，其中角θ是

与F

的夹角。

其合

力与分力的夹角

arcsin（Fsin

）。

合力的范围是F1F2

F1F2。

②力的分解：

即力的合成的逆运算，一般可以按其力产生的效果来分解。

六、共点力的平衡

①共点力：

一个物体受到几个外力的作用，如果这几个力有共同的作用点或

者这几个力的作用线（或其延长线）交于一点的这几个外力共点力。

（平衡物

体的力学性质）

②共点力的性质：

共点力作用下物体的平衡状态是静止或匀速直线运动，共

点力作用下物体的平衡条件是物体所受合外力为零。

③转动平衡：

①力矩：

①概念：

在初中，我们学过杠杆原理。

在高中，我们将杠杆原理中

力F与力臂L的乘积称为力对转动轴（也可说是杠杆）的力矩，并用M表示力矩。

②公式：

MFL。

单位是牛·米，符号是N·m。

③方向：

力矩是矢量，

在中学里，我们只考虑平面转动。

所以，我们规定：

逆时针力矩为正，顺时针力矩为负。

②力矩平衡及其条件：

①力矩平衡：

指转

动轴处于静止或匀速转动状态下的平衡。

②力

矩平衡条件：

M0，即：

M顺M逆。

③

顺时针力矩和逆时针力矩的判断：

将力的作

用点与转动轴相连，并将力沿连线方向和垂直连线方向分解，然后判断此力

产生的力矩方向（如图所示杠杆，F1使得杠杆逆时针转动，F2使得杠杆顺时针转动）。

动力学基础

一、牛顿第一定律（Newton'sfirstlaw）

①概念：

任何物体在不受任何外力的作用下，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牛顿第一定律的基本理论是由伽利略的惯性原理加以完善而成的，所以我们将上述的性质叫做惯性，牛顿第一定律又叫做惯性定律。

二、牛顿第二定律（Newton'ssecondlaw）

①概念：

物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟其合外力的方向相同。

②公式：

ma。

这样可看出：

aF,a

1图像都是一条过原点的直线。

③推论1：

2（Sv0）

v（2v0

v）

，此公式是推论公式，

不可

在解题时直接用。

第4页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

④推论2：

质点组牛顿第二定律方程：

①概念：

有两个物体质量为m1、m2，

在互相作用中所受的外力之合为FFm1Fm2，内力之合相互抵消为零。

②公

式：

FFm1Fm2m1a1m2a2，此公式是推论公式，不可在解题时直接用。

⑤静力学与动力学中各物理量的关系：

①加速度与力：

①加速度始终与力的方向相同。

②力与加速度有瞬时性。

若一个物体有加速度，那就一定有力作用。

如果力消失，加速度也立即消失。

③力是产生加速度的原因。

②速度与力：

速度与力的方向不一定相同，可能与力的方向成任意角度。

三、牛顿第三定律（Newton'sthirdlaw）①概念：

物体在任何场合下都有一对大小相等方向相反的互相作用力。

②互相作用力与平衡力的异同点：

①相同点：

两力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。

②不同点：

①互相作用力作用于不同物体上，其作用效果不可抵消，其两力

的性质一定相同。

②一对平衡力作用于同一物体上，其作用效果可以抵消，其两力的性质不一定相同。

四、超重与失重

①概念：

①超重：

物体对支持物的力F大于物体所受重力的现象。

②失重：

物体对支持物的力F小于物体所受重力的现象。

②公式：

①超重：

F-mg=ma。

②失重：

mg-F=ma。

③超重与失重的基本规律：

①超重的物体，其加速度向上，常见的匀变速直线运动为匀加速上升和匀减速下降。

②失重的物体，其加速度向下，常见的匀变速直线运动为匀加速下降和匀减速上升。

曲线运动与天体运动

一、曲线运动

①曲线运动：

①概念：

物体运动轨迹是曲线的运动。

（常见的曲线运动有斜抛运动、平抛运动以及匀速圆周运动。

在中学阶段只学习后两者。

）

②条件：

物体所受的合外力与其速度的方向不在同一直线上。

③曲线运动的轨迹与各矢量的关系：

曲线运动的物体所受合外力及加速度方向

总是指向该曲线的凹侧（即：

提供向心力），其速度方向是沿该点的切线方向，

其轨迹被合力与速度夹在其中。

设合力与瞬时速度夹角为θ，则当θ<90°时，物

体运动速率增加；当θ=90°时，物体运动速率不变；当θ>90°时，物体运动速率

减小。

②运动的合成与分解：

在运动学中除时间外，其他物理量皆为矢量，所以：

它们

都遵守数学上的向量法则以及正交分解。

二、平抛运动

①概念：

物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出，如果物体仅受重力作用，这样的运动叫做平抛运动。

②实质以及性质：

①实质：

水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。

第5页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

②性质：

其所受合外力为恒力，其运动轨迹为抛物线，是匀变速曲线运动。

③公式：

①基本公式：

①速度公式：

v02

g2t2。

速度

的方向是该点在抛物线上的切线方向，它与水平方

向成的角的大小为

arctangt

。

②位移公式：

4v02

g2t2。

②轨迹公式：

2x2。

2v0

③速度角α与位移角β的关系：

tan

2tan2

2v0

三、匀速圆周运动、向心力和向心加速度

①描述圆周运动的物理量：

①线速度：

质点经过的圆弧长度l与所用的时间t之比就是质点的线速度大小，

用υ表示；其公式为

l；单位是m/s；其方向就是质点所在圆周位置的切线方

向。

②角速度：

质点所在的半径转过的角度

α与所用的时间t之比就是质点的角速

度大小，用ω表示；其公式为

；单位是rad/s；读作弧度每秒。

（注：

弧

度制规定：

等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做

1弧度的角。

所以，

l，其

中r是该圆半径。

）

③周期：

质点做匀速圆周运动时，沿着圆周运动一周所用的时间叫做匀速圆周

运动的周期，用符号

T表示。

周期与角速度的关系：

；周期与线速度的

关系：

2r。

④转速：

质点做匀速圆周运动时每秒转过的圈数，就叫做匀速圆周运动的转速，用符号n表示。

转速的单位是r/s（读作转每秒）。

1r/s=60r/min。

转速与线速度、

角速度和周期的关系：

1。

⑤线速度和角速度的关系：

，其中r是该圆半径。

②匀速圆周运动：

如果做圆周运动的质点的线速度大小保持不变，或者说在相等时间内通过的圆弧长度相等，这种圆周运动就叫做匀速圆周运动。

①向心力：

①概念：

能够使质点做匀速圆周运动的力②方向：

总是指向圆心，与质点速度方向垂直③特性：

向心力只改变速度的方向，而速率不变。

④向心力

公式：

m2rm。

第6页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

②向心加速度：

①概念：

表示做匀速圆周运动的质点速度方向变化快慢的物理

量。

②方向：

总是指向圆心，与质点速度方向垂直

。

④向心加速度公式：

42r

。

四、竖直面内的圆周运动与凹凸桥面模型

①竖直面内圆周运动的实质和特点：

①实质：

对于竖直面内的圆周运动，由于竖直面上总有一个物体重力或其分力在影响合外力的大小与方向，所以它不是匀速率的圆周运动，而是一个变加速圆周运动。

这个运动由于合外力大小与方向不定，所以我们学要用之后的机械能守恒定律来求解，但我们现在至少可以求出最高、最低点的线速度和受力情况。

②特点：

①对于没有支撑物的物体做的竖直面内圆周运动，有一个物体重力或其分力作用，所以必有一个极限小速度，使得物体能够达到最高点。

由在最高点

的向心力大于或等于重力大小（mgm），则其临界速度公式为：

vmingR

（即：

能够达到最高点的v的范围是[gR,）。

）；其支持力Nmmg。

②

对于有支撑物的物体做的竖直面内圆周运动，支撑物能产生对物体的拉力或支持

力，所以其临界速度大小为零；而vgR就是界定支撑物产生的力的方向的界

限：

当vgR时，物体受向上的弹力，大小为Nmgm；当vgR时，

物体不受弹力；当vgR时，物体受向下的弹力，大小为Nmmg。

②凹凸桥面模型：

实际上凹凸桥面模型相当于有支撑物的竖直面内圆周运动，详

解如上。

五、天体运动定律

①开普勒定律：

①开普勒第一定律（也称椭圆定律）：

每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳，而太阳则处在椭圆的一个焦点中。

②开普勒第二定律（也称面积定律）：

在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的。

③开普勒第三定律（也称周期定律）：

各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。

②万有引力定律：

①概念：

自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质

量的乘积成正比，与两物体间距离（这里是指两均匀物体重心之间的距离）的平方成反比。

②公式：

GmM

（其中G是万有引力常数，其值为

6.67×10-11Nm2/kg2）

第7页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

③推论（不可在解题中直接使用）：

①中心天体质量公式：

M4R2（其中

G是万有引力常数，R是绕中心天体运行的行星轨道半径。

）②天体密度公式

GTmin2（其中G是万有引力常数，Tmin是中心天体自转周期。

）

③对于万有引力的理解：

①重力与万有引力的关系：

①重力与万有引力方向的比较及规律：

重力和地球向心力是地球万有引力的两个分力，地球万有引力的方向总指向地心，而重力并不一定指向地心，并且其与万有引力的夹角比较小，只有在地球两极（在两极时，万有引力只有重力提供）和赤道上万有引力和重力完全重合。

由此可见：

重力加速度随纬度变高而增大，赤道上的最小。

②黄金代换式：

由于重力与地球万

有引力大小相差不大，所以可认为两者相等，得出

黄金代换式：

Gm地球

，同

样这公式也适用于测量其他星球的重力加速度。

②人造卫星问题：

①宇宙速度：

第一宇宙速度是指在地面附近绕地做匀速圆周运动的速度，其大小为7.9km/s；第二宇宙速度是指挣脱地球引力环绕太阳做匀速圆周运动的速度，其大小为11.2km/s；第三宇宙速度是指挣脱太阳引力飞向星际空间的速度，其大小为16.7km/s；若速度小于第一宇宙速度，则飞不出地球；若速度大于第一宇宙速度而小于第二宇宙速度，则绕地球做椭圆运动；若速度大于第二宇宙速度而小于第三宇宙速度，则绕太阳做椭圆远动。

人造卫星绕地时其

轨道半径应不小于r3GM

g，离地高度应不小于

h3GM

R（其中R是地球半径，G是引力恒量，g是重

力常数，T是绕地周期，M是地球质量。

）②卫星种类：

第一种是近地卫星，其

绕地线速度是第一宇宙速度，即：

gR7.9

103m/s；第二种是同步卫星，

其周期等于地球自转周期，其轨道半径一定是r

3GM

g，其离

地高度一定是h

3GM

3.6104km，其线速度一定是

GM3.07103m/s。

其轨道必须在赤道面上，方向与地球自转方向相同

③随轨道半径各物理量的变化规律：

当卫星在太空中绕地做圆周运动时，其重力、向心力和万有引力是同一个力，卫星处于完全失重状态。

所以由

F向心

GmM

m2R

42mR

（其中m是卫星质量，M是地球质量），推

第8页共14页

高中物理学习辅导——物理概念

物理力学

出GM，GM3，T2R，所以轨道半径越大，向心力、向心加

RRGM

速度、线速度和角速度都减小，而周期变大。

③双星问题：

①双星：

相距较近，仅在彼此引力下运动的两颗恒星叫做双星系统。

②环旋双星系统：

若两颗恒星都绕着它们连线上的某一点匀速旋转，那么它们就在环旋。

环旋双星系统的质量与距中心旋点的距离的乘积相同，即：

mrMR，它们的总质量等于mM

2（rR）（r，R分别是两颗恒星距中心

旋点的距离）。

机械振动与机械波的性质

一、机械振动

①概念：

质点在某一平衡位置附近受到回复力的作用来回做往复运动。

它也是一种周期运动。

②描述机械振动的物理量：

①振幅：

振动质点离开平衡位置的最大距离。

振幅是标量，符号是A，单位为

米（m）。

振幅描述了物体振动幅度的大小和振动的强弱。

②全振动：

振动的质点从某一位置出发第一次回到该位置，且其各物理量大小

和方向都相同的过程。

振动物体一次全振动所经过的路程为4倍的振幅（4A）。

③周期：

完成一次全振动的时间。

符号为T，单位是秒（s）。

④频率：

单位时间内完成全振动的次数。

符号为f，单位是赫兹（Hz），它与

周期的关系为f1。

③机械振动的图像：

①概念：

反映振动质点（振子）在不同时刻的位移的图像。

振动图线是一条正（余）弦曲线。

通常用横轴t表示时间，用纵轴x表示振子偏离平衡位置的位移。

②图像中能直接读出的物理量（如下图）：

①振幅A。

②周期T，即OB的长。

③由图中可知矢量方向：

①位移：

在第一象限，位移总是为正方

展开阅读全文