高中物理知识点总结

2017-10-12 总结

  【高中物理知识点总结

  一、力物体的平衡

  1.力是物体对物体的作用,是物体发生形变和改变物体的运动状态(即产生加速度)的原因. 力是矢量。

  2.重力 (1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的.

  〔注意〕重力是由于地球的吸引而产生,但不能说重力就是地球的吸引力,重力是万有引力的一个分力.

  但在地球表面附近,可以认为重力近似等于万有引力

  (2)重力的大小:地球表面G=mg,离地面高h处G/=mg/,其中g/=[R/(R+h)]2g

  (3)重力的方向:竖直向下(不一定指向地心)。

  (4)重心:物体的各部分所受重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上.

  3.弹力 (1)产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.

  (2)产生条件:①直接接触;②有弹性形变.

  (3)弹力的方向:与物体形变的方向相反,弹力的受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下,垂直于面;

  在两个曲面接触(相当于点接触)的情况下,垂直于过接触点的公切面.

  ①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向,且一根轻绳上的张力大小处处相等.

  ②轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向不一定沿杆.

  (4)弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.

  ★胡克定律:在弹性限度内,弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比,即F=kx.k为弹簧的劲度系数,它只与弹簧本身因素有关,单位是N/m.

  4.摩擦力

  (1)产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力),这三点缺一不可.

  (2)摩擦力的方向:沿接触面切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,与物体运动的方向可以相同也可以相反.

  (3)判断静摩擦力方向的方法:

  ①假设法:首先假设两物体接触面光滑,这时若两物体不发生相对运动,则说明它们原来没有相对运动趋势,也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动,则说明它们原来有相对运动趋势,并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.

  ②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.

  (4)大小:先判明是何种摩擦力,然后再根据各自的规律去分析求解.

  ①滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N 进行计算,其中FN 是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解.

  ②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化,一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.

  5.物体的受力分析

  (1)确定所研究的物体,分析周围物体对它产生的作用,不要分析该物体施于其他物体上的力,也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.

  (2)按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析,不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.

  (3)如果有一个力的方向难以确定,可用假设法分析.先假设此力不存在,想像所研究的物体会发生怎样的运动,然后审查这个力应在什么方向,对象才能满足给定的运动状态.

  6.力的合成与分解

  (1)合力与分力:如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力.(2)力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.

  (3)力的合成:求几个已知力的合力,叫做力的合成.

  共点的两个力(F 1 和F 2 )合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 .

  (4)力的分解:求一个已知力的分力,叫做力的分解(力的分解与力的合成互为逆运算).

  在实际问题中,通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究,在很多问题中都采用正交分解法.

  7.共点力的平衡

  (1)共点力:作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力.

  (2)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态.

  (3)★共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx =0,∑Fy =0.

  (4)解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.

  二、直线运动

  1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动,转动和振动等运动形式.为了研究物体的运动需要选定参照物(即假定为不动的物体),对同一个物体的运动,所选择的参照物不同,对它的运动的描述就会不同,通常以地球为参照物来研究物体的运动.

  2.质点:用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点,它是一个理想化的物理模型.仅凭物体的大小不能做视为质点的依据。

  3.位移和路程:位移描述物体位置的变化,是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段,是矢量.路程是物体运动轨迹的长度,是标量.

  路程和位移是完全不同的概念,仅就大小而言,一般情况下位移的大小小于路程,只有在单方向的直线运动中,位移的大小才等于路程.

  4.速度和速率

  (1)速度:描述物体运动快慢的物理量.是矢量.

  ①平均速度:质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间(或位移)的平均速度v,即v=s/t,平均速度是对变速运动的粗略描述.

  ②瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.

  (2)速率:①速率只有大小,没有方向,是标量.

  ②平均速率:质点在某段时间内通过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的平均速率.在一般变速运动中平均速度的大小不一定等于平均速率,只有在单方向的直线运动,二者才相等.

  5.加速度

  (1)加速度是描述速度变化快慢的物理量,它是矢量.加速度又叫速度变化率.

  (2)定义:在匀变速直线运动中,速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值,叫做匀变速直线运动的加速度,用a表示.

  (3)方向:与速度变化Δv的方向一致.但不一定与v的方向一致.

  〔注意〕加速度与速度无关.只要速度在变化,无论速度大小,都有加速度;只要速度不变化(匀速),无论速度多大,加速度总是零;只要速度变化快,无论速度是大、是小或是零,物体加速度就大.

  6.匀速直线运动 (1)定义:在任意相等的时间内位移相等的直线运动叫做匀速直线运动.

  (2)特点:a=0,v=恒量. (3)位移公式:S=vt.

  7.匀变速直线运动 (1)定义:在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动.

  (2)特点:a=恒量 (3)★公式: 速度公式:V=V0+at 位移公式:s=v0t+ at2

  速度位移公式:vt2-v02=2as 平均速度V=

  以上各式均为矢量式,应用时应规定正方向,然后把矢量化为代数量求解,通常选初速度方向为正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.

  8.重要结论

  (1)匀变速直线运动的质点,在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量,即

  ΔS=Sn+l –Sn=aT2 =恒量

  (2)匀变速直线运动的质点,在某段时间内的中间时刻的瞬时速度,等于这段时间内的平均速度,即:

  9.自由落体运动

  (1)条件:初速度为零,只受重力作用. (2)性质:是一种初速为零的匀加速直线运动,a=g.

  (3)公式:

  10.运动图像

  (1)位移图像(s-t图像):①图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度;

  ②图像是直线表示物体做匀速直线运动,图像是曲线则表示物体做变速运动;

  ③图像与横轴交叉,表示物体从参考点的一边运动到另一边.

  (2)速度图像(v-t图像):①在速度图像中,可以读出物体在任何时刻的速度;

  ②在速度图像中,物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值.

  ③在速度图像中,物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率.

  ④图线与横轴交叉,表示物体运动的速度反向.

  ⑤图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动.

  三、牛顿运动定律

  ★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运动状态为止.

  (1)运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持.

  (2)定律说明了任何物体都有惯性.

  (3)不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律不能用实验直接验证.但是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律.

  (4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例,牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系.

  2.惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.

  (1)惯性是物体的固有属性,即一切物体都有惯性,与物体的受力情况及运动状态无关.因此说,人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性.(2)质量是物体惯性大小的量度.

  ★★★★3.牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同,表达式F 合 =ma

  (1)牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系,即知道了力,可根据牛顿第二定律,分析出物体的运动规律;反过来,知道了运动,可根据牛顿第二定律研究其受力情况,为设计运动,控制运动提供了理论基础.

  (2)对牛顿第二定律的数学表达式F 合 =ma,F 合 是力,ma是力的作用效果,特别要注意不能把ma看作是力.

  (3)牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系,力变加速度就变,力撤除加速度就为零,注意力的瞬间效果是加速度而不是速度.

  (4)牛顿第二定律F 合 =ma,F合是矢量,ma也是矢量,且ma与F 合 的方向总是一致的.F 合 可以进行合成与分解,ma也可以进行合成与分解.

  4. ★牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上.

  (1)牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的,因而力总是成对出现的,它们总是同时产生,同时消失.(2)作用力和反作用力总是同种性质的力.

  (3)作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可叠加.

  5.牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中.

  6.超重和失重

  (1)超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力F N (或对悬挂物的拉力)大于物体的重力mg,即F N =mg+ma.(2)失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN(或对悬挂物的拉力)小于物体的重力mg.即FN=mg-ma.当a=g时F N =0,物体处于完全失重.(3)对超重和失重的理解应当注意的问题

  ①不管物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力并没有改变,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)不等于物体本身的重力.②超重或失重现象与物体的速度无关,只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重.

  ③在完全失重的状态下,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.

  6、处理连接题问题----通常是用整体法求加速度,用隔离法求力。

  四、曲线运动 万有引力

  1.曲线运动

  (1)物体作曲线运动的条件:运动质点所受的合外力(或加速度)的方向跟它的速度方向不在同一直线 (2)曲线运动的特点:质点在某一点的速度方向,就是通过该点的曲线的切线方向.质点的速度方向时刻在改变,所以曲线运动一定是变速运动.

  (3)曲线运动的轨迹:做曲线运动的物体,其轨迹向合外力所指一方弯曲,若已知物体的运动轨迹,可判断出物体所受合外力的大致方向,如平抛运动的轨迹向下弯曲,圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等.

  2.运动的合成与分解

  (1)合运动与分运动的关系:①等时性;②独立性;③等效性.

  (2)运动的合成与分解的法则:平行四边形定则.

  (3)分解原则:根据运动的实际效果分解,物体的实际运动为合运动.

  3. ★★★平抛运动

  (1)特点:①具有水平方向的初速度;②只受重力作用,是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动.

  (2)运动规律:平抛运动可以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.

  ①建立直角坐标系(一般以抛出点为坐标原点O,以初速度vo方向为x轴正方向,竖直向下为y轴正方向);

  ②由两个分运动规律来处理(如右图).

  4.圆周运动

  (1)描述圆周运动的物理量

  ①线速度:描述质点做圆周运动的快慢,大小v=s/t(s是t时间内通过弧长),方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向

  ②角速度:描述质点绕圆心转动的快慢,大小ω=φ/t(单位rad/s),φ是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度.其方向在中学阶段不研究.

  ③周期T,频率f ---------做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.

  做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率.

  ⑥向心力:总是指向圆心,产生向心加速度,向心力只改变线速度的方向,不改变速度的大小.大小 〔注意〕向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时,千万不可在物体受力之外再添加一个向心力.

  (2)匀速圆周运动:线速度的大小恒定,角速度、周期和频率都是恒定不变的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的,是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动.

  (3)变速圆周运动:速度大小方向都发生变化,不仅存在着向心加速度(改变速度的方向),而且还存在着切向加速度(方向沿着轨道的切线方向,用来改变速度的大小).一般而言,合加速度方向不指向圆心,合力不一定等于向心力.合外力在指向圆心方向的分力充当向心力,产生向心加速度;合外力在切线方向的分力产生切向加速度. ①如右上图情景中,小球恰能过最高点的条件是v≥v临 v临由重力提供向心力得v临 ②如右下图情景中,小球恰能过最高点的条件是v≥0。

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