高一《物理》基本概念定理定律公式

1高一《物理》基本概念、定理、定律、公式（表达式）总表一、力（重力、弹力、摩擦力、力矩、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=μF与物体相对运动方向相反μ：摩擦因数F：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μN一般视为fm≈μN2）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(F1F2)2.互成角度力的合成F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/23.合力大小范围|F1-F2|≤F≤|F1+F2|4.力的正交分解Fx=FcosβFy=Fsinββ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，化成代数运算。二、直线运动（匀速直线运动、匀变速运动、自由落体、竖直上抛）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=2as3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24.末速度Vt=Vo+at5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/26.位移S=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t7.加速度a=(Vt-Vo)/t以Vo为正方向，a与Vo同向(加速)a0；反向则a08.实验用推论ΔS=aT2ΔS为相邻连续相等时间(T)内位移之差9.主要物理量及单位:初速(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/s--t图/v--t图/速度与速率/2)匀变速运动实例----自由落体1.做自由落体的条件：只受重力作用，初速度Vo=02.末速度Vt=gt3.下落高度h=gt2/2（从Vo位置向下计算）4.推论Vt2=2gh4.竖直上抛（不计空气阻力）：可分上升和下降过程进行分段处理，具有对称性。注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，遵循匀变速度直线运动规律。(2)a=g=9.8≈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。三、牛顿运动定律（运动和力、超重与失重、牛顿运动定律的适用范围）FF2F1OFF2F1O)αFFYFXOXYβ2V’V水平V竖V图4V水V船VV水V船VV水V船V图1图2图31.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.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.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，实际应用：反冲运动4.超重：NG、失重：NG、完全失重：N=0，（竖直方向变速运动、太空中、圆周运动中）四、物体的平衡（共点力作用下的平衡、因定转动轴物体的平衡）1.共点力作用下物体的平衡条件：F合=02.二力平衡与三力平衡的规律。3.力矩M=FLL为对应的力的力臂，指力的作用线到转动轴（点）的垂直距离4.转动平衡条件：M顺时针=M逆时针M的单位为N·m此处N·m≠J注:平衡状态是指物体处于静止或匀速度直线状态,或者是匀速转动。五、曲线运动（曲线运动条件、运动的合成与分解、平抛运动、圆周运动、离心运动）1）概述1.做曲线的条件：受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上。2.初步认识：是变速运动，速度方向是曲线的这一点的切线上方向。3.研究方法：化曲为直，合运动与分运动具有同时性、等效性、独立性、矢量性关系。2）运动的合成与分解1.渡河、雨中行走、射击问题的关键是明确合运动与分运动，正确画速度或位移矢量图。2.合运动方向通常就是物体的实际运动方向，两个直线运动的合运动不一定是直线运动。3.渡河问题。（见图1、2、3，V船为船头方向分速度，V水为水流方向分速度，d为河宽）。a.通常情况下，船头方向垂直对岸，渡河最短时间，t=d/V船。（注意：此时，船实际航行方向并不与河岸垂直，而是船头分速度方向与河岸垂直，见图1）b.当V船大于V水时，调整船头方向使合速度方向垂直于河岸（图2），最短渡河距离为d。c.当V船小于V水时，V船与V(V合)垂直时渡河距离最短（图3），最短距离为（dV水）/V船。(4).雨中行走问题通常选在雨中运动的物体作为参考系。（如图4，雨相对于地面竖直下落，雨中的人向右走，选人作为参考系，则雨相对于人的水平分速度是向左的。）3）圆周运动、匀速圆周运动1.线速度V=s/t=2πR/T2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf3.向心加速度a=V2/R=ω2R=(2π/T)2R4.向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R5.周期与频率T=1/f6.角速度与线速度的关系V=ωR7.角速度与转速的关系ω=2πn(n单位为r/s)8.物体做离心运动的条件：F合F心。（F心为做圆周运动的所需的向心力）9.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/s24)平抛运动（是匀变速曲线运动，加速度为g）1.水平方向分运动：Vx=VoSx=Vot2.竖直方向分运动：Vy=gt(Sy)=gt2/23.运动时间：t=(2Sy/g）1/2X0V0SYSxVxAβαS34.合运动：Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2S=(Sx2+Sy2)1/2合速度方向与水平夹角β:tgβ=Vy/Vx=gt/Vo合位移方向与水平夹角α:tgα=Sy/Sx＝gt/2Vo5.θ与β的关系为tgβ＝2tgα。6.运动时间由下落高度h(Sy)决定，与V0大小无关，时间t（等时性）是解题关键。注：（1）分析是哪些力提供了向心力是解决圆周运动问题的关键；向心力可以是具体某个力提供，也可以是合力提供，还可以是分力提供，方向始终与速度方向垂直。（2）做匀速度圆周运动的物体，其向心力等于合力，向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小，物体的动能保持不变，但动量不断改变。（3）变速圆周运动中一些特殊点的的合力等于向心力，是决解此类问题的关键。（4）要掌握的实例分析：水流星、火车转弯、汽车过拱桥、转盘上的物体、圆形轨道中运动的小球、小球与直杆相连、圆锥摆······六、万有引力（天体运动规律、地球人造卫星、同步卫星、失重现象）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)2.万有引力定律F=Gm1m2/r2G=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)4.卫星绕行速度、角速度、周期V=(GM/R)1/2ω=(GM/R3)1/2T=2π(R3/GM)1/25.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=7.9Km/sV2=11.2Km/sV3=16.7Km/s6.地球同步卫星GMm/(R+h)2=m4π2(R+h)/T2h≈36000kmh:距地球表面的高度注:(1)高中阶段，天体运动分析只是一种简化处理，忽略次要因素，把天体运动视匀速圆周运动，且F心=F万。(2)应用万有引力定律可估算天体的质量、运行周期、速度等。(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。(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9Km/S。（6）不同问题，主次要因素是不同的，如地球公转，主要是考虑太阳对地球的引力作用，而在地球表面上海洋的潮汐现象主要是考虑月球对地球的引力作用。七、机械能（功和能，功是能量转化的量度，能量观点贯穿于整个物理学）1.功W=FScosα（定义式）W:功(J)F:恒力(N)S:位移(m)α:F、S间的夹角2.重力做功Wab=mghabm:物体的质量g=9.8≈10hab：a与b高度差(hab=ha-hb)6.功率P=W/t(定义式)P:功率[瓦(W)]W:t时间内所做的功(J)t:做功所用时间(S)7.汽车牵引力的功率P=FVP平=FV平P:瞬时功率P平:平均功率8.汽车以恒定功率启动和以恒定加速度启动的运动过程分析，最大行驶速度(Vmax=P额/f)9.动能Ek=mv2/2Ek:动能(J)m：物体质量(Kg)v:物体瞬时速度(m/s)10.重力势能EP=mghEP:重力势能(J)g:重力加速度h:竖直高度(m)(从参考平面起)11.动能定理W合=mVt2/2-mVo2/2，W合=ΔEKW合:外力对物体做的总功ΔEK:动能变化ΔEK=(mVt2/2-mVo2/2)12.机械能守恒定律（守恒条件）：ΔE=0EK1+EP1=EK2+EP2mV12/2+mgh1=mV22/2+mgh213.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少。（2）O0≤α90O做正功；90Oα≤180O做负功；α=90o不做功。(3)力方向与位移（速度）方向始终垂直时该力不做功（4）重力（弹力）做正功，则重力（弹性）势能减少。（5）重力做功(恒力)做功与路径无关。（6）机械能守恒条件：除重力（弹力）外，其它力不做功，只是动能和势能相互转化。