高一物理

Question

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Answer 1

一、质点的运动（1）------直线运动
1）匀变速直线运动
1.平均速度V平＝s/t（定义式） 2.有用推论Vt2-Vo2＝2as
3.中间时刻速度Vt/2＝V平＝(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt＝Vo+at
5.中间位置速度Vs/2＝[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s＝V平t＝Vot+at2/2＝Vt/2t
7.加速度a＝(Vt-Vo)/t ｛以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a>0；反向则a<0｝
8.实验用推论Δs＝aT2 ｛Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差｝
9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s；加速度(a):m/s2；末速度(Vt):m/s；时间(t)秒(s)；位移(s):米（m）；路程:米；速度单位换算：1m/s=3.6km/h。
注：
(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式，不是决定式;
(4)其它相关内容：质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动
1.初速度Vo＝0 2.末速度Vt＝gt
3.下落高度h＝gt2/2（从Vo位置向下计算） 4.推论Vt2＝2gh
注:
(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速直线运动规律；
(2)a＝g＝9.8m/s2≈10m/s2（重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小，方向竖直向下）。
（3)竖直上抛运动
1.位移s＝Vot-gt2/2 2.末速度Vt＝Vo-gt （g=9.8m/s2≈10m/s2）
3.有用推论Vt2-Vo2＝-2gs 4.上升最大高度Hm＝Vo2/2g(抛出点算起）
5.往返时间t＝2Vo/g （从抛出落回原位置的时间）
注:
(1)全过程处理:是匀减速直线运动，以向上为正方向，加速度取负值；
(2)分段处理：向上为匀减速直线运动，向下为自由落体运动，具有对称性；
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
二、质点的运动（2）----曲线运动、万有引力
1)平抛运动
1.水平方向速度：Vx＝Vo 2.竖直方向速度：Vy＝gt
3.水平方向位移：x＝Vot 4.竖直方向位移：y＝gt2/2
5.运动时间t＝(2y/g）1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)
6.合速度Vt＝(Vx2+Vy2)1/2＝[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向与水平夹角β:tgβ＝Vy/Vx＝gt/V0
7.合位移：s＝(x2+y2)1/2,
位移方向与水平夹角α:tgα＝y/x＝gt/2Vo
8.水平方向加速度：ax=0；竖直方向加速度：ay＝g
注：
(1)平抛运动是匀变速曲线运动，加速度为g，通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成；
(2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关；
（3）θ与β的关系为tgβ＝2tgα；
（4）在平抛运动中时间t是解题关键；(5)做曲线运动的物体必有加速度，当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时，物体做曲线运动。
2）匀速圆周运动
1.线速度V＝s/t＝2πr/T 2.角速度ω＝Φ/t＝2π/T＝2πf
3.向心加速度a＝V2/r＝ω2r＝(2π/T)2r 4.向心力F心＝mV2/r＝mω2r＝mr(2π/T)2＝mωv=F合
5.周期与频率：T＝1/f 6.角速度与线速度的关系：V＝ωr
7.角速度与转速的关系ω＝2πn(此处频率与转速意义相同)
8.主要物理量及单位：弧长(s):米(m)；角度(Φ)：弧度（rad）；频率（f）：赫（Hz）；周期（T）：秒（s）；转速（n）：r/s；半径(r):米（m）；线速度（V）：m/s；角速度（ω）：rad/s；向心加速度：m/s2。
注：
（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垂直，指向圆心；
（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方向，不改变速度的大小，因此物体的动能保持不变，向心力不做功，但动量不断改变。
3)万有引力
1.开普勒第三定律：T2/R3＝K(＝4π2/GM)｛R:轨道半径，T:周期，K:常量(与行星质量无关，取决于中心天体的质量)｝
2.万有引力定律：F＝Gm1m2/r2 （G＝6.67×10-11N?m2/kg2，方向在它们的连线上）
3.天体上的重力和重力加速度：GMm/R2＝mg；g＝GM/R2 ｛R:天体半径(m)，M：天体质量（kg）｝
4.卫星绕行速度、角速度、周期：V＝(GM/r)1/2；ω＝(GM/r3)1/2；T＝2π(r3/GM)1/2｛M：中心天体质量｝
5.第一(二、三)宇宙速度V1＝(g地r地)1/2＝(GM/r地)1/2＝7.9km/s；V2＝11.2km/s；V3＝16.7km/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｝
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向＝F万；
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等；
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空，运行周期和地球自转周期相同；
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小（一同三反）；
(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。
三、力（常见的力、力的合成与分解）
1）常见的力
1.重力G＝mg （方向竖直向下，g＝9.8m/s2≈10m/s2，作用点在重心，适用于地球表面附近）
2.胡克定律F＝kx ｛方向沿恢复形变方向，k：劲度系数(N/m)，x：形变量(m)｝
3.滑动摩擦力F＝μFN ｛与物体相对运动方向相反，μ：摩擦因数，FN：正压力(N)｝
4.静摩擦力0≤f静≤fm （与物体相对运动趋势方向相反，fm为最大静摩擦力）
5.万有引力F＝Gm1m2/r2 （G＝6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上）
6.静电力F＝kQ1Q2/r2 （k＝9.0×109N?m2/C2,方向在它们的连线上）
7.电场力F＝Eq （E：场强N/C，q：电量C，正电荷受的电场力与场强方向相同）
8.安培力F＝BILsinθ （θ为B与L的夹角，当L⊥B时:F＝BIL，B//L时:F＝0）
9.洛仑兹力f＝qVBsinθ （θ为B与V的夹角，当V⊥B时：f＝qVB，V//B时:f＝0）
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关，由接触面材料特性与表面状况等决定;
(3)fm略大于μFN，一般视为fm≈μFN;
(4)其它相关内容：静摩擦力（大小、方向）〔见第一册P8〕；
(5)物理量符号及单位B：磁感强度(T)，L：有效长度(m)，I:电流强度(A)，V：带电粒子速度(m/s),q:带电粒子（带电体）电量(C);
(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2）力的合成与分解
1.同一直线上力的合成同向:F＝F1+F2， 反向：F＝F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成：
F＝(F12+F22+2F1F2cosα)1/2（余弦定理） F1⊥F2时:F＝(F12+F22)1/2
3.合力大小范围：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解：Fx＝Fcosβ，Fy＝Fsinβ（β为合力与x轴之间的夹角tgβ＝Fy/Fx）
注：
(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
（2）合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外，也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大，合力越小;
（5）同一直线上力的合成，可沿直线取正方向，用正负号表示力的方向，化简为代数运算。
四、动力学（运动和力）
1.牛顿第一运动定律(惯性定律）：物体具有惯性，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.牛顿第二运动定律：F合＝ma或a＝F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
3.牛顿第三运动定律：F＝-F?{负号表示方向相反,F、F?各自作用在对方，平衡力与作用力反作用力区别，实际应用：反冲运动}
4.共点力的平衡F合＝0，推广 ｛正交分解法、三力汇交原理｝
5.超重：FN>G，失重：FN<G {加速度方向向下，均失重，加速度方向向上，均超重}
6.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〔见第一册P67〕
注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。
五、振动和波（机械振动与机械振动的传播）
1.简谐振动F＝-kx {F:回复力，k:比例系数，x:位移，负号表示F的方向与x始终反向}
2.单摆周期T＝2π(l/g)1/2 ｛l:摆长(m)，g:当地重力加速度值，成立条件:摆角θ<100;l>>r｝
3.受迫振动频率特点：f＝f驱动力
4.发生共振条件:f驱动力＝f固，A＝max，共振的防止和应用〔见第一册P175〕
5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕
6.波速v＝s/t＝λf＝λ/T{波传播过程中，一个周期向前传播一个波长；波速大小由介质本身所决定}
7.声波的波速(在空气中）0℃：332m/s；20℃:344m/s；30℃:349m/s；(声波是纵波)
8.波发生明显衍射（波绕过障碍物或孔继续传播）条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者相差不大
9.波的干涉条件：两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)
10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率与接收频率不同｛相互接近，接收频率增大，反之，减小〔见第二册P21〕｝
注：
（1）物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关，取决于振动系统本身；
（2）加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，减弱区则是波峰与波谷相遇处；
（3）波只是传播了振动，介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式；
（4）干涉与衍射是波特有的；
(5)振动图象与波动图象；
(6)其它相关内容：超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。
六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化）
1.动量：p＝mv ｛p:动量(kg/s)，m:质量(kg)，v:速度(m/s)，方向与速度方向相同｝
3.冲量：I＝Ft ｛I:冲量(N?s)，F:恒力(N)，t:力的作用时间(s)，方向由F决定｝
4.动量定理：I＝Δp或Ft＝mvt–mvo {Δp:动量变化Δp＝mvt–mvo，是矢量式}
5.动量守恒定律：p前总＝p后总或p＝p’?也可以是m1v1+m2v2＝m1v1?+m2v2?
6.弹性碰撞：Δp＝0；ΔEk＝0 {即系统的动量和动能均守恒}
7.非弹性碰撞Δp＝0；0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK：损失的动能，EKm：损失的最大动能}
8.完全非弹性碰撞Δp＝0；ΔEK＝ΔEKm {碰后连在一起成一整体}
9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:
v1?＝(m1-m2)v1/(m1+m2) v2?＝2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)
11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块M，并嵌入其中一起运动时的机械能损失
E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2＝fs相对 {vt:共同速度，f:阻力，s相对子弹相对长木块的位移}
注：
(1)正碰又叫对心碰撞，速度方向在它们“中心”的连线上;
(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;
（3）系统动量守恒的条件:合外力为零或系统不受外力，则系统动量守恒（碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等）;
(4)碰撞过程(时间极短，发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;
(5)爆炸过程视为动量守恒，这时化学能转化为动能，动能增加；(6)其它相关内容：反冲运动、火箭、航天技术的发展和宇宙航行〔见第一册P128〕。

Answer 2

第一章力
力的概念
力是一个物体对另一个物体的作用,其中一个物体为施力物体,另一个物体为受力物体.力不能离开物体而独立存在,力的作用效果是使物体发生形变和使物体产生加速度.
力的单位:在国际单位制中力的单位是牛顿,符号为N.
力的方向:力是有大小和方向的,是矢量.
力的三要素:大小,方向和作用点.
力的图示:力可以用一有表示大小的刻度和表示方向的箭头的有向线段来表示.如下图所示.
6.力的测量:用弹簧秤测量.
力的种类:
重力:重力是由于地球的吸引而使物体产生的力(注:不能说重力就是地球对物体的吸引力).
重力的大小:重力大小等于mg,g是常数,等于9.8N/Kg.
重力的方向:总是竖直向下.
重心:重力总是作用在物体的各个点上,但为了研究问题简单,我们认为一个物体的重力集中作用在物体的一点上,这一点称为物体的重心.质量分布均匀的规则的物体的重心在物体的几何中心.其它物体的重心可用悬挂法求出重心位置.
弹力:当相互接触的物体发生形变时,发生形变的物体对使它发生形变的物体产生的力,叫做弹力.
弹力的大小:F=kx(胡克定律),k为弹簧的倔强系数.X为形变量.
弹力的方向:弹力的方向总是与形变的方向相反,且垂直于接触面.
摩擦力:
滑动摩擦力:相互接触的物体,当它们有相对滑动时,在它们的接触面上产生的阻碍它们做相对运动的力,叫做滑动摩擦力.
滑动摩擦力的大小:f= N, 为滑动摩擦系数,N为压力.滑动摩擦系数与物体的材料和物体表面的光滑程度有关.
滑动摩擦力的方向:总是与相对运动的方向相反.
静摩擦力:相互相互接触的物体,当它们有相对滑动的趋势,但又保持相对静止时在它们的接触面上产生的阻碍它们做相对运动的力,叫做静摩擦力.
静摩擦力的大小:总是与跟它反方向的外力的大小相等.
静摩擦力的方向:总是与相对滑动趋势的方向相反.
物体受力分析:
物体受力分析的步骤:首先分析重力,其次分析是否的形变从而分析是否有弹力,第三,分析是否有相对运动或相对运动的趋势,从而分析是否有摩擦力.
物体受力时,只要物体在地球表面或地球附近,就一定有重力,物体间有相互接触,不一定有弹力,也不一定有摩擦力,有弹力不一定有摩擦力,但有摩擦力一定有弹力.
力的运算:
合力,分力,力的合成,力的分解的概念:
当一个力的作用效果与其它几个力的作用效果
相同时,这一个力就叫做那几个力的合力,反
过来那几个力叫做这一个力的分力.已知合力
求分力的过程叫做力的分解;已知分力求合力的过程叫做力的合成.
力的合成:
图解法:A.平形四边形定则:
如右图1所示.
B.三角形定则:利用三角形定则求
合力台下图2所示.
C.多边形定则:如图3所示,将F1,F2,F3,……F6六
个力依次首尾相连,最后将
第一个力的起点到最后一个力的终点的有向线段,即为
合力.多边形定则适用于多力合成.
计算法:A.当分力在同一直线上且方向相同时,直接
相加.即F合=F1+F2
B.当分力在同一直线上且方向相反时,直接用大的力减去
小的力,且合力的方向与大力的方向相同.即F合=F1-F2 C.当分力互相垂直时,可以用勾股定理求出合力,即F= tgθ=
d.特殊情况的力的合成:如果两个分力是大小相等的力,且两分力的夹角为特殊角时,可以用解棱形的办法求解.
3.力的分解:在进行力的分解时,只能求解:已知合力及两个分力的方向,求两分力的大小;已知合力及两分力的方向,求两分力的大小.
①图解法:用力的合成的平行四边形定则(或三角形定则)的逆过程求解.
正交分解法:适用于将一个已知力分解在互相垂直的两个方向上.如图4所示.
力的正交分解的典型例子:
如图5所示,质量物体为m的物体位于水平面
上,受到一个与水平面成θ角的斜向上方的力作
用而保持向右匀速直线运动,则有
N=mg+Fsinθ f= (mg+Fcosθ)
如图6所示,一物体质量为m位于顷角为θ的斜
面上,保持静止,则有
f=mgsinθ N=mgcosθ
C.如图7所示,一根细绳水平拉住
一个电灯,电线与竖直线的夹角为
θ,电灯保持静止.则有:
T1=T2sinθ, T2cosθ=mg
第二章 直线运动
运动的基本概念:
机械运动:一个物体相对于别的物体位置的变动.
参考系:为了研究物体的运动,首先假定为不动的物体或物体系.同一物体的运动,选择不同的参考系,描述的结果可能不同.
质点:用来代替物体的有质量而无大小的点.
位移(s):从初始位置到末位置的有向线段.是描述物体位置变化大小的物理量,它是矢量.
路程:物体运动轨迹的长度,它是标量.
时间和时刻:时间是一段,而时刻是一点.
直线运动:物体沿着直线的运动:
曲线运动:物体沿着曲线的运动.
注意:①只有当物体上各点的运动情况都相同或物体上有运动情况不同的点,但不影响物体的整体运动时,才能把物体看成质点.
②位移与路程的区别与联系:位移是矢量,而路程是标量,只有在单方向直线运动中,路程才等于位移的大小.
运动的描述:
物理量描述:
位置变动的描述——位移s.
运动快慢的描述——速度v:物体的位移跟发生这段位移所用时间的比.即v=,在国际单位 制中速度的单位是m/s,非国际单位还有cm/s,km/h等.
平均速度:=,它粗略地描述了物体的平均运动快慢,是物体在一段位移或一段时间内的平均运动快慢.平均速度跟时间对应.
瞬时速度:是指物体在运动过程中经过某一点或某一时间的运动快慢.它精确地描述了物体在某一点或某一时刻的运动快慢.瞬时速度跟时刻对应.
速度变化快慢的描述——加速度a:在变速运动中,物体速度变化跟所用时间的比.即a==,在国际单位制中的单位为m/s2,它是一个矢量,其方向就是速度变化的方向.
图像描述:①位移图像(s-t):表示物体运动过程中位移随时间变化关系的图像.在位移图像中,横坐标表示时间t,纵坐标表示
位移s .如图1中,水平直线a 表示物体
在离原点s1处静止不动;倾斜直线b表示
物体从原点开始以速度v=tgθ做匀速直线
运动;直线c表示物体从离原点s0处开始
以速度v=tgα做匀速直线运动;直线d表
示物体从离原点s2处开始以速度v=tgβ向
原点方向做匀速直线运动,t0时刻到达原点;
曲线e表示物体做变速运动;直线f在位移
图像中无意义.
速度图像(v-t):表示物体在运动过程中速度随时间变化关系的图像,速度图像中纵坐标表示物体运动的速度,横坐标表示物体
运动的时间.如图2所示,直线a表示物体
以速度v1做匀速直线运动;倾斜直线b表示
物体做初速度为0,加速度为a=tgθ的匀加
速直线运动;直线c表示物体以初速度v1,加
速度a=tgα做匀加速直线运动;直线d表
示物体以初速度v2,加速度a=tgβ做匀减速
直线运动,t0时刻速度达到0;曲线e表示物
体做变速运动;直线f在速度图像中无意义.
两种直线运动:
匀速直线运动:
物体做直线运动,如果在任何相等的时间内经过和位移都相等,则这个物体的运动就叫做匀速直线运动.
匀速直线运动的特征:速度的大小和方向都恒定不变(v = =恒量),加速度为零(a=0).
匀变速直线运动:
物体做直线运动,如果在任何相等的时间内速度的变化都相等,则这个物体的运动就叫做匀变速直线运动.
匀变速直线运动的特征:速度的大小随时间变化,加速度的大小和方向都不变
(a = = = 恒量).
匀变速直线运动的规律:如果物体的初速度为v0,t秒的速度为vt,经过的位移为s,加速度为a,则
vt=v0+at s = v0t+at2 vt2-v02 = 2as = = v
v=≠v
当初速度为0 时,vt=at s = at2 vt2 = 2as
推论:A.初速度为0的匀加速直线运动的物体的速度与时间成正比,即v1:v2=t1:t2
B. 初速度为0的匀加速直线运动的物体的位移与时间的平方成正比,即s1:s2=t12:t22
C. 初速度为0的匀变速直线运动的物体在连续相同的时间内位移之比为奇数比,即s1:s2:s3=1:3:5
D.匀变速直线运动的物体在连续相邻相同的时间间隔内位移之差为常数,刚好等于加速度和时间间隔平方和乘积,即
E.初速度为0的匀加速直线运动的物体经历连续相同的位移所需时间之比为1:
(-1):(-):……
F.将匀减速直线运动等效地看成反向的初速度为0的匀加速直线运动,有时对解题委方便.
④自由落体运动:不计空气阻力,物体只受重力以初速度为0开始从某一高度自由下落的运动.其特征为:v0=o, a = g,是初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动.其规律为:vt = gt h = gt2 vt2 = 2gh
竖直上抛运动:不计空气阻力,物体只受重力以一定的初速沿竖直向上的方向抛出,物体所做的运动叫做竖直上抛运动.其特征为:v0≠0,a=g,是初速度不为0的匀变速直线运动.其规律为:vt=v0-gt h=v0t-gt2 vt2-v02=-2gh 上升的最大高度为hm= ,上升时间和下落时间相等,等于.
竖直上抛运动可分为两段处理,上升过程看成是匀减速直线运动,下落过程看成是自由落体运动.
第三章牛顿运动定律
牛顿第一定律
牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.
牛顿第一定律说明:①一切物体在不受力时总是保持匀速直线运动或静止状态是指物体;②当有外力作用在物体上时,物体的运动状态就会改变,即从静止到运动或从运动到静止,或从某一速度到另一速度,因此,力是改变物体运动状态的原因;③改变运动状态,即是改变速度,所以运动状态的改变就是速度的改变.
惯性:①惯性是物体保持静止或匀速直线运动的性质.由于一切物体在不受力时都保持静止或匀速直线运动,所以惯性是一切物体都有具有的.②惯性只跟物体的质量有关,跟物体的运动与否,速度大小无关.物体的质量越大惯性越大,所以质量是物体惯性大小的量度.
牛顿第二定律:
内容:物体的加速度,跟物体所受外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟外力的合力方向一致.其数学表达式为∑F=ma .
应用:①力学单位单位制:基本单位:长度:m 质量:kg 时间:s
导出单位:根据基本单位导出的单位.如:根据v=s/t,速度的单位为m/s,加速度的单位为m/s2 力的单位为:N,1N=1kg·m/s
②利用牛顿第二定律解题的类型及步骤:
已知受力求运动:a.利用隔离法对物体进行受力分析;b.求出合力;c.根据牛顿第二定律求出加速度;d.根据匀变速直线运动的规律求其它运动量.
已知运动求力:a.根据匀变速直线运动规律求出加速度;b.根据牛顿第二定律求出加速度;c.作物体的受力分析图;d.根据合力与分力的关系求出其它力.
超重和失重:
超重:当物体加速上升或减速下降时,物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体所受重力的现象.即
N(或T)=mg + ma.
失重:当物体加速下降或减速上升时物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体所受重力的现象.即
N(或T)=mg - ma.
惯性系和非惯性系,牛顿运动定律的适用范围:
惯性系和非惯性系:能使牛顿运动定律成立的参考系.不能使牛顿运动定律成立的参考系.在惯性系中可以直接运用牛顿第二定律进行计算,而在非惯性系中为了使牛顿第二定律成立,必须加一个假想的惯性力,F=-ma,其方向与非惯性系的加速度的方向相反.
牛顿运动定律的适用范围:牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速问题,而不适用于微观粒子和高速运动的物体.
3.典型应用
例题1一木箱装货物后质量为5kg,木箱与地面间的动摩擦因素为0.2,某人用200N的与水平面成300角的斜向下方的力拉木箱使之从静止开始运动,g取10m/s2.求:①木箱的加速度;②第2秒末木箱的速度.
解:①作受力分析图如图示2-3所示
②求水平方向的合力:F舍=Fcos300-f
而f=μ(mg+Fsin300)
③根据牛顿第二定律a===1.12(m/s2)
④v2=at=1.12х2=2.24(m/s)
答:木箱的加速度为1.12m/s2,第2秒末木箱的速度为2.24m/s.
例题2以30m/s的初速度竖直向上抛出一个质量为100g的物体,2s后到达最大高度,空气阻力始终不变,g取10m/s2.问:①运动中空气对物体的阻力大小是多少 ②物体落回原地时的速度有多大
解:①根据匀变速直线运动的规律得上升过程中物体的加速度为a1===-15m/s2
②作受力图如图2-4所示
③根据牛顿第二定律得 -(f+mg)=ma1
所以 f=-m(g+a)=0.5N
④物体抛出后上升的最大高度为h=-v02/2a1=30m,
根据牛顿第二定律:下落过程中物体的加速度为
a2=-(mg-f)/m =-5m/s2(负号表示方向向下)
由匀变速度直线运动的规律得 v2=2a2(-h)
故v=-=-17.3(m/s) (负号表示方向向下)
答:运动中空气对物体的阻力为0.5N,物体落回原地时的速度是17.3m/s.
牛顿第三定律
内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,同时出现同时消失,作用在不同的两个物体上.
2.作用力和反作用力与平衡力的联系和区别:联系:A.大小相等,方向相反,在一条直线上.
B.区别:作用力和反作用一定是作用在不同的两个物体上,一定是同一种性质的力;而平衡力只作用在一个物体上,且不一定是同一种性质的力.
第四章物体的平衡
一.共点力作用下的物体平衡(平动平衡)
1.概念:①共点力:当物体受几个力作用时,如果这几个力的作用线的延长线交于一点,则这几个力称为共点力.
②(平动)平衡:如果物体保持静止或匀速直线运动状态,则称这个物体平衡(这里指的是平动平衡).
2.共点力作用下的物体的平衡条件:
在共点力作用下的物体的平衡条件是物体所受外力的合力为零.即∑F=0(或F合=0)
推论1:当物体受到几个共点力的作用而平衡时,其中的任一个力必定与余下的其它力的合力等大反向;
推论2:当物体受到几个共点力的作用而平衡时,这些力在任一方向上的合力必为零;
推论3:当物体受到几个共点力的作用而平衡时,利用正交分解法将这些力分解,则必有∑Fx=0,∑Fy=0.
推论4:三个共点力作用的物体平衡时,这三个力必处于一个平面内,且三力首尾顺次相连,自成封闭的三角形,且每个力与所对角的正弦值成正比.
3.用共点力的平衡条件解题的步骤:
①确定研究对象;
②用隔离法作物体的受力分析,并画出受力图;
③对于受力简单的物体,可直接利用平衡条件∑F=0列出方程,对于较复杂的可先将力用正交分解法进行分解,然后用∑Fx=0,∑Fy=0列出方程组.
④求解方程,必要时还要对解进行讨论.
4.应用举例:
①利用平衡条件进行受力分析
如图4-1所示一根细绳子挂着一个小球小球与粗糙的斜面
接触,细线竖直,则小球与斜面间( ).
A.一定存在摩擦力;B.一定存在弹力;C.若有弹力必有摩擦力;
D.一定有弹力,但不一定有摩擦力.
答案:C
②二力平衡问题
质量为50g的磁铁吸紧在竖直放置的铁板上,它们间的动摩擦因数为0.3.要使磁铁匀速下滑,需竖直向下加1.5N的拉力.那么,如果要使磁铁匀速向上滑动,应竖直向上用多大的力 答案:2.5N.
③三力平衡问题
④多力平衡问题
二.有固定转轴物体的平衡条件:
1.基本概念:①转动平衡:一个有固定转轴的物体,在力的作用下,如果保持静止或匀速转动状态,则该物体处于转动平衡状态.
②力臂:从转动轴到力的作用线的垂直距离.
③力矩:力和力臂的乘积,力矩的作用效果是使物体的转动状态发生改变.M=FL 单位是N·m 当力矩的作用效果是使物体沿逆时针转动时取为正值;当力矩的作用效果是使物体沿顺时针转动时取为负值.
2.有固定转轴物体的平衡条件:
有固定转轴物体的平衡条件是力矩的代数和为零,即∑M=0或M1+M2+M3+……=0
3.力矩平衡条件的应用及解题步骤:
①确定研究对象,选定转轴,对物体进行受力分析;
②用M=FL求出各力的力矩,注意区分正负力矩;
③根据有固定转轴物体的平衡条件列出平衡方程或方程组.(注意:当物体既处于平动平衡状态,又处于转动平衡状态时,还可以利用平动平衡条件列出方程,与转动平衡方程一起解出未知量.)
④解方程,求出未知量.
题目
一.力 物体的平衡 知识归类
一,力的概念:力是物体________________的作用.
1,注意要点:(1)一些不接触的物体也能产生力;(2)任一个力都有受力者和施力者,力不能离开物体而存在;(3)力的作用效果:使物体发生形变或使物体运动状态改变;(4)力的单位:国际单位是_________,符号为__________-;(5)力的测量工具是_______________.
2,力的三要素分别是_________,____________,__________________.
3,力的图示:在图中必须明确:(1)作用点;(2)大小:(3)方向;(4)大小标度.
二,力学中力的分类(按力的性质分)
1,重力:
(1)重力的定义:重力是由于地球对________________而产生的.
(2)重力的大小:G=_______________;重力的方向_______________.
(3)重力的作用点:______________.质量分布均匀,外形有规则物体的重心在物体的________________中心,一些物体的中心在物体____________,也有一些物体的重心在物体__________.
(4)万有引力:物体之间相互吸引的力称为万有引力,它的大小和物体质量以及两个物体之间的距离有关,物体质量越大它们之间的万有引力就越_________,物体之间的距离越远,它们之间的万有引力就越__________.
2,弹力:
(1)定义:物体由于______________形变,对跟它接触的物体产生的力.
(2)产生的条件:_______________,_________________.
(3)方向和物体形变的方向________________或和使物体发生形变的外力方向____________;压力和支持力的方向:垂直__________指向被____________和被_________物体;绳子拉力的方向:_______________________________.
(4)弹簧的弹力遵守胡克定律,胡克定律的条件是弹簧发生 ______________形变;胡克定律的内容是________________________________________________
_____________________________,用公式表示_________________________,弹簧的劲度系数取决于弹簧的__________,______________,____________________.
3,摩擦力:
(1)定义
(2)滑动摩擦力:产生的条件是__________________,___________________;方向和相对运动的方向______________;大小f滑=______________;动摩擦因数和物体的______________________有关.
(3)静摩擦力:产生的条件是__________________,_____________________;方向和相对运动的趋势方向____________;大小跟沿接触面切线方向的外力大小有关(一般应用二力平衡的条件来判断),大小范围是____________________(一般可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力).
三,两种方法:
1,力的合成分解:遵守___________________ 定则.
注意要点:(1)一个力可分解为____________-对分力;(2)一个已知力有确定分解的条件是__________________________或_____________________________;力正交分解法:力沿两个相互_________________的方向分解.
2,物体的受力分析法(一般方法)
(1)先确定研究对象;(2)把研究对象隔离出来;(3)分析顺序____________,___________,______________;(4)其他力(结合二力平衡条件进行判断).
四,力矩:(力使物体绕某点(轴)转动效应的量度)
1,力臂定义:__________________________________.
2,力矩的定义:力和力臂的___________叫做力对转动轴的力矩;用公式表示______.
3,大小一定的力产生最大力矩的条件是:(1)力作用在力转动轴距离最远的点上;(2)力的方向垂直于力作用点和转动轴的连线.
4,力产生的作用效果:使物体产生_____________.
五,物体的平衡:
平衡条件:对于共点力系,平衡的充要条件是合外力为零,用解析式表示为___________,__________________,____________________.有固定转轴的物体平衡条件的充要条件是对转动轴的合力矩为零,用式子表示为_______________.
二.直线运动 知识归类
一, 描述质点运动的物理量:
1,质点的定义:
2,位移和路程:
位移的定义:___________________________________________________.
物理意义:表示质点的_________________________;位移是一个________量.
路程的定义:___________________________________________________.
路程是一个______量.只有在______________________________时,位移的大小等于路程.
3,平均速度:
定义:___________________________________________________.
物理意义:只能粗略地描述变速运动在某段时间内的平均快慢程度.注意:平均速度的数值跟在哪一段时间内计算平均速度有关.
4,瞬时速度:
定义:
物理意义:精确地描述做变速运动物体在某一时刻的快慢.
5,加速度:
定义:_________________________________________________.
物理意义:表示____________________________________的快慢.
二,匀变速直线运动的特征和规律:
匀变速直线运动:加速度是一个恒量,且与速度在同一直线上.
基本公式: , ,
( 只适用于匀变速直线运动).
1,当 a = 0 , (匀速直线运动),有 vt=v0=v , s = vt
2,当 v0=0 , (初速度为零的匀变速直线运动),有 ,vt=at , ,,
当v0=0 ,a=g (自由落体运动),
有 vt=gt , , , .
3,当V0竖直向上, a= -g (竖直上抛运动).
注意:取竖直向上方向为正方向,S>0表示此时刻质点的位置在抛出点的上方;S0表示方向向上; vt <0表示方向向下.在最高点 a= -g .
结论:1,在匀变速直线运动中:
(1)在某一段时间内的平均速度等于这段时间的中点时刻的瞬时速度.
(2)在各个连续相等的时间t内,
2,在初速度为零的匀加速直线运动中:
(1)对 v0=0 的匀加速直线运动,S ∝t2;从第1个t秒开始的时刻计时,第1个,第2个,第3个 t秒内的位移之比S1:S2:S3 =1:3:5
三,运动的合成和分解:
1,两个匀速直线运动的物体的合运动是________________________运动.一般来说,两个直线运动的合运动并不一定是_______________运动,也可能是_____________运动.合运动和分运动进行的时间是__________的.
2,由于位移和速度都是______量,它们的合成和分解都按照_________法则.
速度的合成有
四,曲线运动:
曲线运动中质点的速度沿__________________方向,曲线运动中,物体的速度方向随时间而变化,所以曲线运动是一种__________运动,必具有___________.物体做曲线运动的条件是________________ .
五,平抛运动:
特征:初速度方向_______________,加速度________________.
性质和规律:
水平方向:做___________________运动, vX=v0 ,x=v0t .
竖直方向:做___________________运动, vy=gt ,y=(1/2)gt2 .
三.牛顿运动定律 知识归类
一,牛顿第一定律:
1,内容:
2,惯性的概念:__________________________________________________.
注意:不要把惯性与牛顿第一定律混淆.牛顿第一定律表示的是物体不受外力时的运动规律.惯性是物体固有的属性,只与物体的质量有关,与物体的受力及运动情况无关.合外力不为零时,惯性将表现为物体对运动状态改变的抵制.
3,对力的概念的进一步理解,力是物体对物体的作用,力是使物体产生加速度的原因和发生形变的原因.
注意:(1)力不是物体运动的原因,或维持物体速度的原因.
(2)如物体受到平衡力作用时,运动状态保持不变.
二,牛顿地第二定律:
1,内容:文字表述
公式表示:____________________
注意:(1),同向性:加速度方向与合外力方向相同.
(2),同时性:物体的加速度(而不是速度)总是与它所受合外力同时产生,同时变化,同时消失.
(3),相对性:牛顿第二定律相对于惯性系才成立.地球或相对于地球无加速度的参照物可看做惯性系.
(4),独立性:体现在力的独立作用原理_______________________.
2,由牛顿第二定律可知:如果合外力方向跟加速度方向不在同一直线上,物体就做曲线运动.
三,牛顿第三定律:
内容:文字表述:
公式表示:_________________________.
注意:要把牛顿第三定律与二力平衡相区别:作用力与反作用力是性质相同的力,作用在不同的物体上,不能相互平衡;作用力与反作用力同时存在,同时消失.二力平衡中的两个力可以是性质相同或性质不同的力,作用在同一物体上而相互平衡,当其中一个力消失时,另一个力仍可存在.
综合说明:牛顿三大定律是一个整体.其中牛顿第一定律是整体的出发点,解决了物体不受力或受平衡力时如何运动的问题,进一步明确了力的概念,引入了惯性的概念.牛顿第二定律是整个运动定律的核心,解决了物体受力时如何运动的问题,指出了运动和力之间的定量关系.牛顿第三定律进一步解决了反作用力与作用力之间的定量关系,是第一定律和第二定律的补充.
四.圆周运动 知识归类
一,匀速圆周运动的基本概念和公式:
1,速度(线速度):
定义:文字表述______________________________________;
公式表示:___________________________;
速度的其他计算公式:, r n , n 是转数.
2,角速度:
定义:文字表述______________________________________;
公式表示:________________________;
角速度的其他计算公式:_________________________________.
线速度与角速度的关系:___________________.
3,向心加速度:计算公式:, .
注意:(1)上述计算向心加速度的两个公式也适用于计算变速圆周运动的向心加速度,计算时必须用该点的线速度(或角速度)的瞬时值;
(2)v一定时,a与r成反比;一定时,a与r成正比.
4,向心力:
定义:__________________________________________________;
计算公式: :
注意:(1)匀速圆周运动大小不变,方向时刻改变,是变速运动;加速度大小不变,方向时刻改变,是一种变加速运动.匀速圆周运动的速度,加速度和所受向心力?/ca>

参考资料：http://zhidao.baidu.com/question/14938890.html?si=6