高中物理知识点总结(2)

2022-01-12 总结

  5★、万有引力定律

  (1)万有引力定律:宇宙间的一切物体都是互相吸引的。两个物体间的引力的大小,跟它们的质量的乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比。

  公式:

  (2)★★★应用万有引力定律分析天体的运动

  ①基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动,其所需向心力由万有引力提供。即 F引=F向得:

  应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算。②天体质量M、密度ρ的估算:

  (3)三种宇宙速度

  ①第一宇宙速度:v 1 =7。9km/s,它是卫星的最小发射速度,也是地球卫星的最大环绕速度。

  ②第二宇宙速度(脱离速度):v 2 =11。2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。

  ③第三宇宙速度(逃逸速度):v 3 =16。7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。

  (4)地球同步卫星

  所谓地球同步卫星,是相对于地面静止的,这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上,且绕地球运动的周期等于地球的自转周期,即T=24h=86400s,离地面高度 同步卫星的轨道一定在赤道平面内,并且只有一条。所有同步卫星都在这条轨道上,以大小相同的线速度,角速度和周期运行着。

  (5)卫星的超重和失重

  “超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程,此情景与“升降机”中物体超重相同。“失重”是卫星进入轨道后正常运转时,卫星上的物体完全“失重”(因为重力提供向心力),此时,在卫星上的仪器,凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用。

  五、动量

  1、动量和冲量

  (1)动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量,即p=mv。是矢量,方向与v的方向相同。两个动量相同必须是大小相等,方向一致。

  (2)冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量,即I=Ft。冲量也是矢量,它的方向由力的方向决定。

  2、 ★★动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。表达式:Ft=p′-p 或 Ft=mv′-mv

  (1)上述公式是一矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向。

  (2)公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。

  (3)动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力。系统内力的作用不改变整个系统的总动量。

  (4)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。对于变力,动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值。

  ★★★ 3。动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。

  表达式:m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1 ′+m 2 v 2 ′

  (1)动量守恒定律成立的条件

  ①系统不受外力或系统所受外力的合力为零。

  ②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计。

  ③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。

  (2)动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。

  4、爆炸与碰撞

  (1)爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生,作用时间很短,作用力很大,且远大于系统受的外力,故可用动量守恒定律来处理。

  (2)在爆炸过程中,有其他形式的能转化为动能,系统的动能爆炸后会增加,在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,一般有所减少而转化为内能。

  (3)由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理。即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动。

  5、反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向发生动量变化时,系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例。显然,在反冲现象里,系统的动量是守恒的。

  六、机械能

  1、功

  (1)功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积。是描述力对空间积累效应的物理量,是过程量。

  定义式:W=Fscosθ,其中F是力,s是力的作用点位移(对地),θ是力与位移间的夹角。

  (2)功的大小的计算方法:

  ①恒力的功可根据W=FScosθ进行计算,本公式只适用于恒力做功。②根据W=Pt,计算一段时间内平均做功。 ③利用动能定理计算力的功,特别是变力所做的功。④根据功是能量转化的量度反过来可求功。

  (3)摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积。

  发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd(d是两物体间的相对路程),且W=Q(摩擦生热)

  2、功率

  (1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是标量。求功率时一定要分清是求哪个力的功率,还要分清是求平均功率还是瞬时功率。

  (2)功率的计算 ①平均功率:P=W/t(定义式) 表示时间t内的平均功率,不管是恒力做功,还是变力做功,都适用。 ②瞬时功率:P=Fvcosα P和v分别表示t时刻的功率和速度,α为两者间的夹角。

  (3)额定功率与实际功率 : 额定功率:发动机正常工作时的最大功率。 实际功率:发动机实际输出的功率,它可以小于额定功率,但不能长时间超过额定功率。

  (4)交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。

  ①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动,后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动, 。

  ②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F,而后开始作加速度减小的加速运动,最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。

  3、动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能。表达式:Ek=mv2/2 (1)动能是描述物体运动状态的物理量。(2)动能和动量的区别和联系

  ①动能是标量,动量是矢量,动量改变,动能不一定改变;动能改变,动量一定改变。

  ②两者的物理意义不同:动能和功相联系,动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系,动量的变化用冲量来量度。③两者之间的大小关系为EK=P2/2m

  4、 ★★★★动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。表达式

  (1)动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的。但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况。 (2)功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解,故动能定理无分量式。

  (3)应用动能定理只考虑初、末状态,没有守恒条件的限制,也不受力的性质和物理过程的变化的影响。所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用时间的动力学问题,都可以用动能定理分析和解答,而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷。

  (4)当物体的运动是由几个物理过程所组成,又不需要研究过程的中间状态时,可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究,从而避开每个运动过程的具体细节,具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点。

  5、重力势能

  (1)定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量,叫做重力势能, 。

  ①重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的。②重力势能的大小和零势能面的选取有关。③重力势能是标量,但有“+”、“-”之分。

  (2)重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差,与物体的运动路径无关。WG =mgh。

  (3)做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值。即WG = - 。

  6、弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量。

  ★★★ 7、机械能守恒定律

  (1)动能和势能(重力势能、弹性势能)统称为机械能,E=E k +E p 。

  (2)机械能守恒定律的内容:在只有重力(和弹簧弹力)做功的情形下,物体动能和重力势能(及弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变。 (3)机械能守恒定律的表达式

  (4)系统机械能守恒的三种表示方式:

  ①系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 ,即E1 =E2

  ②系统减少的`总重力势能ΔE P减 等于系统增加的总动能ΔE K增 ,即ΔE P减 =ΔE K增

  ③若系统只有A、B两物体,则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能,即ΔE A减 =ΔE B增

  〔注意〕解题时究竟选取哪一种表达形式,应根据题意灵活选取;需注意的是:选用①式时,必须规定零势能参考面,而选用②式和③式时,可以不规定零势能参考面,但必须分清能量的减少量和增加量。

  (5)判断机械能是否守恒的方法

  ①用做功来判断:分析物体或物体受力情况(包括内力和外力),明确各力做功的情况,若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功,没有其他力做功或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒。

  ②用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体系统机械能守恒。

  ③对一些绳子突然绷紧,物体间非弹性碰撞等问题,除非题目特别说明,机械能必定不守恒,完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒。

  8、功能关系

  (1)当只有重力(或弹簧弹力)做功时,物体的机械能守恒。

  (2)重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2 。

  (3)合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W 合 =E k2 -E k1 (动能定理)

  (4)除了重力(或弹簧弹力)之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 1

  9。能量和动量的综合运用

  动量与能量的综合问题,是高中力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,应首先建立清晰的物理图景,抽象出物理模型,选择物理规律,建立方程进行求解。这一部分的主要模型是碰撞。而碰撞过程,一般都遵从动量守恒定律,但机械能不一定守恒,对弹性碰撞就守恒,非弹性碰撞就不守恒,总的能量是守恒的,对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换。从而建立碰撞过程的能量关系方程。根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程,两者联立进行求解,是这一部分常用的解决物理问题的方法。

  【高中物理易错易忘知识点总结】

  1受力分析,往往漏“力”百出

  对物体受力分析,是物理学中最重要、最基本的知识,分析方法有“整体法”与“隔离法”两种。

  对物体的受力分析可以说贯穿着整个高中物理始终,如力学中的重力、弹力(推、拉、提、压)与摩擦力(静摩擦力与滑动摩擦力),电场中的电场力(库仑力)、磁场中的洛伦兹力(安培力)等。在受力分析中,最难的是受力方向的判别,最容易错的是受力分析往往漏掉某一个力。在受力分析过程中,特别是在“力、电、磁”综合问题中,第一步就是受力分析,虽然解题思路正确,但考生往往就是因为分析漏掉一个力(甚至重力),就少了一个力做功,从而得出的答案与正确结果大相径庭,痛失整题分数。

  还要说明的是在分析某个力发生变化时,运用的方法是数学计算法、动态矢量三角形法(注意只有满足一个力大小方向都不变、第二个力的大小可变而方向不变、第三个力大小方向都改变的情形)和极限法(注意要满足力的单调变化情形)。

  2对摩擦力认识模糊

  摩擦力包括静摩擦力,因为它具有“隐敝性”、“不定性”特点和“相对运动或相对趋势”知识的介入而成为所有力中最难认识、最难把握的一个力,任何一个题目一旦有了摩擦力,其难度与复杂程度将会随之加大。

  最典型的就是“传送带问题”,这问题可以将摩擦力各种可能情况全部包括进去,建议高三党们从下面四个方面好好认识摩擦力:

  (1)物体所受的滑动摩擦力永远与其相对运动方向相反。这里难就难在相对运动的认识;说明一下,滑动摩擦力的大小略小于最大静摩擦力,但往往在计算时又等于最大静摩擦力。还有,计算滑动摩擦力时,那个正压力不一定等于重力。

  (2)物体所受的静摩擦力永远与物体的相对运动趋势相反。显然,最难认识的就是“相对运动趋势方”的判断。可以利用假设法判断,即:假如没有摩擦,那么物体将向哪运动,这个假设下的运动方向就是相对运动趋势方向;还得说明一下,静摩擦力大小是可变的,可以通过物体平衡条件来求解。

  (3)摩擦力总是成对出现的。但它们做功却不一定成对出现。其中一个最大的误区是,摩擦力就是阻力,摩擦力做功总是负的。无论是静摩擦力还是滑动摩擦力,都可能是动力。

  (4)关于一对同时出现的摩擦力在做功问题上要特别注意以下情况:

  可能两个都不做功。(静摩擦力情形)

  可能两个都做负功。(如子弹打击迎面过来的木块)

  可能一个做正功一个做负功但其做功的数值不一定相等,两功之和可能等于零(静摩擦可不做功)、可能小于零(滑动摩擦)也可能大于零(静摩擦成为动力)。

  可能一个做负功一个不做功。(如,子弹打固定的木块)

  可能一个做正功一个不做功。(如传送带带动物体情形)

  (建议结合讨论“一对相互作用力的做功”情形)

  3对弹簧中的弹力要有一个清醒的认识

  弹簧或弹性绳,由于会发生形变,就会出现其弹力随之发生有规律的变化,但要注意的是,这种形变不能发生突变(细绳或支持面的作用力可以突变),所以在利用牛顿定律求解物体瞬间加速度时要特别注意。

  还有,在弹性势能与其他机械能转化时严格遵守能量守恒定律以及物体落到竖直的弹簧上时,其动态过程的分析,即有最大速度的情形。

  4对“细绳、轻杆”要有一个清醒的认识

  在受力分析时,细绳与轻杆是两个重要物理模型,要注意的是,细绳受力永远是沿着绳子指向它的收缩方向,而轻杆出现的情况很复杂,可以沿杆方向“拉”、“支”也可不沿杆方向,要根据具体情况具体分析。

  5关于小球“系”在细绳、轻杆上做圆周运动与在圆环内、圆管内做圆周运动的情形比较

  这类问题往往是讨论小球在最高点情形。其实,用绳子系着的小球与在光滑圆环内运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着绳子的拉力为零,圆环内壁对小球的压力为零,只有重力作为向心力;而用杆子“系”着的小球则与在圆管中的运动情形相似,刚刚通过最高点就意味着速度为零。因为杆子与管内外壁对小球的作用力可以向上、可能向下、也可能为零。还可以结合汽车驶过“凸”型桥与“凹”型桥情形进行讨论。

  6对物理图像要有一个清醒的认识

  物理图像可以说是物理考试必考的内容。可能从图像中读取相关信息,可以用图像来快捷解题。随着试题进一步创新,现在除常规的速度(或速率)-时间、位移(或路程)-时间等图像外,又出现了各种物理量之间图像,认识图像的最好方法就是两步:一是一定要认清坐标轴的意义;二是一定要将图像所描述的情形与实际情况结合起来。(关于图像各种情况我们已经做了专项训练。)

  7对牛顿第二定律F=ma要有一个清醒的认识

  第一、这是一个矢量式,也就意味着a的方向永远与产生它的那个力的方向一致。(F可以是合力也可以是某一个分力)

  第二、F与a是关于"m"一一对应的,千万不能张冠李戴,这在解题中经常出错。主要表现在求解连接体加速度情形。

  第三、将“F=ma”变形成F=m△v/△t,其中,a=△v/△t得出△v=a△t这在“力、电、磁”综合题的“微元法”有着广泛的应用(近几年连续考到)。

  第四、验证牛顿第二定律实验,是必须掌握的重点实验,特别要注意:

  (1)注意实验方法用的是控制变量法;

  (2)注意实验装置和改进后的装置(光电门),平衡摩擦力,沙桶或小盘与小车质量的关系等;

  (4)注意数据处理时,对纸带匀加速运动的判断,利用“逐差法”求加速度。(用“平均速度法”求速度)

  (5)会从“a-F”“a-1/m”图像中出现的误差进行正确的误差原因分析。

  8对“机车启动的两种情形”要有一个清醒的认识

  机车以恒定功率启动与恒定牵引力启动,是动力学中的一个典型问题。这里要注意两点:

  (1)以恒定功率启动,机车总是做的变加速运动(加速度越来越小,速度越来越大);以恒定牵引力启动,机车先做的匀加速运动,当达到额定功率时,再做变加速运动。最终最大速度即“收尾速度”就是vm=P额/f。

  (2)要认清这两种情况下的速度-时间图像。曲线的“渐近线”对应的最大速度。

  还要说明的,当物体变力作用下做变加运动时,有一个重要情形就是:当物体所受的合外力平衡时,速度有一个最值。即有一个“收尾速度”,这在电学中经常出现,如:“串”在绝缘杆子上的带电小球在电场和磁场的共同作用下作变加速运动,就会出现这一情形,在电磁感应中,这一现象就更为典型了,即导体棒在重力与随速度变化的安培力的作用下,会有一个平衡时刻,这一时刻就是加速度为零速度达到极值的时刻。凡有“力、电、磁”综合题目都会有这样的情形。

  9对物理的“变化量”、“增量”、“改变量”和“减少量”、“损失量”等要有一个清醒的认识

  研究物理问题时,经常遇到一个物理量随时间的变化,最典型的是动能定理的表达(所有外力做的功总等于物体动能的增量)。这时就会出现两个物理量前后时刻相减问题,小伙伴们往往会随意性地将数值大的减去数值小的,而出现严重错误。其实物理学规定,任何一个物理量(无论是标量还是矢量)的变化量、增量还是改变量都是将后来的减去前面的。(矢量满足矢量三角形法则,标量可以直接用数值相减)结果正的就是正的,负的就是负的。而不是错误地将“增量”理解增加的量。显然,减少量与损失量(如能量)就是后来的减去前面的值。

  10两物体运动过程中的“追遇”问题

  两物体运动过程中出现的追击类问题,在高考(微博)中很常见,但考生在这类问题则经常失分。常见的“追遇类”无非分为这样的九种组合:一个做匀速、匀加速或匀减速运动的物体去追击另一个可能也做匀速、匀加速或匀减速运动的物体。显然,两个变速运动特别是其中一个做减速运动的情形比较复杂。

  虽然,“追遇”存在临界条件即距离等值的或速度等值关系,但一定要考虑到做减速运动的物体在“追遇”前停止的情形。另外解决这类问题的方法除利用数学方法外,往往通过相对运动(即以一个物体作参照物)和作“V-t”图能就得到快捷、明了地解决,从而既赢得考试时间也拓展了思维。

  值得说明的是,最难的传送带问题也可列为“追遇类”。还有在处理物体在做圆周运动追击问题时,用相对运动方法最好。如,两处于不同轨道上的人造卫星,某一时刻相距最近,当问到何时它们第一次相距最远时,最好的方法就将一个高轨道的卫星认为静止,则低轨道卫星就以它们两角速度之差的那个角速度运动。第一次相距最远时间就等于低轨道卫星以两角速度之差的那个角速度做半个周运动的时间。

  11万有引力中公式的使用最会出现张冠李戴的错误

  万有引力部分是高考必考内容,这部分内容的特点是公式繁杂,主要以比例的形式出现。其实,只要掌握其中的规律与特点,就会迎刃而解的。最主要的是在解决问题时公式的选择。最好的方法是,首先将相关公式一一列来,即:mg=GMm/R2=mv2/R=mω2R=m4π2/T2,再由此对照题目的要求正确的选择公式。其中要注意的是:

  (1)地球上的物体所受的万有引力就认为是其重力(不考虑地球自转)。

  (2)卫星的轨道高度要考虑到地球的半径。

  (3)地球的同步卫星一定有固定轨道平面(与赤道共面且距离地面高度为3。6×107m)、固定周期(24小时)。

  (4)要注意卫星变轨问题。要知道,所有绕地球运行的卫星,随着轨道高度的增加,只有其运行的周期随之增加,其它的如速度、向心加速度、角速度等都减小。

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