第二章匀变速直线运动的描述

第二章匀变速直线运动的描述要点解读一、质点1．定义：用来代替物体而具有质量的点。2．实际物体看作质点的条件：当物体的大小和形状相对于所要研究的问题可以忽略不计时，物体可看作质点。二、描述质点运动的物理量1．时间：时间在时间轴上对应为一线段，时刻在时间轴上对应于一点。与时间对应的物理量为过程量，与时刻对应的物理量为状态量。2．位移：用来描述物体位置变化的物理量，是矢量，用由初位置指向末位置的有向线段表示。路程是标量，它是物体实际运动轨迹的长度。只有当物体作单方向直线运动时，物体位移的大小才与路程相等。3．速度：用来描述物体位置变化快慢的物理量，是矢量。（1）平均速度：运动物体的位移与时间的比值，方向和位移的方向相同。（2）瞬时速度：运动物体在某时刻或位置的速度。瞬时速度的大小叫做速率。（3）速度的测量（实验）①原理：。当所取的时间间隔越短，物体的平均速度越接近某点的瞬时速度v。然而时间间隔取得过小，造成两点距离过小则测量误差增大，所以应根据实际情况选取两个测量点。②仪器：电磁式打点计时器（使用4∽6V低压交流电，纸带受到的阻力较大）或者电火花计时器（使用220V交流电，纸带受到的阻力较小）。若使用50Hz的交流电，打点的时间间隔为0.02s。还可以利用光电门或闪光照相来测量。4．加速度（1）意义：用来描述物体速度变化快慢的物理量，是矢量。（2）定义：，其方向与Δv的方向相同或与物体受到的合力方向相同。（3）当a与v0同向时，物体做加速直线运动；当a与v0反向时，物体做减速直线运动。加速度与速度没有必然的联系。三、匀变速直线运动的规律1．匀变速直线运动（1）定义：在任意相等的时间内速度的变化量相等的直线运动。（2）特点：轨迹是直线，加速度a恒定。当a与v0方向相同时，物体做匀加速直线运动；反之，物体做匀减速直线运动。2．匀变速直线运动的规律（1）基本规律①速度时间关系：②位移时间关系：（2）重要推论①速度位移关系：②平均速度：③做匀变速直线运动的物体在连续相等的时间间隔的位移之差：Δx=xn+1-xn=aT2。3．自由落体运动（1）定义：物体只在重力的作用下从静止开始的运动。（2）性质：自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。（3）规律：与初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动的规律相同。第三章相互作用要点解读一、力的性质1．物质性：一个力的产生仅仅涉及两个物体，我们把其中一个物体叫受力物体，另一个物体则为施力物体。2．相互性：力的作用是相互的。受力物体受到施力物体给它的力，则施力物体也一定受到受力物体给它的力。3．效果性：力是使物体产生形变的原因；力是物体运动状态（速度）发生变化的原因，即力是产生加速度的原因。4．矢量性：力是矢量，有大小和方向，力的三要素为大小、方向和作用点。5．力的表示法（1）力的图示：用一条有向线段精确表示力，线段应按一定的标度画出。（2）力的示意图：用一条有向线段粗略表示力，表示物体在这个方向受到了某个力的作用。二、三种常见的力1．重力（1）产生条件：由于地球对物体的吸引而产生。（2）三要素①大小：G=mg。②方向：竖直向下，即垂直水平面向下。③作用点：重心。形状规则且质量分布均匀的物体的重心在其几何中心。物体的重心不一定在物体上。2．弹力（1）产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。（2）三要素①大小：弹簧的弹力大小满足胡克定律F=kx。其它的弹力常常要结合物体的运动情况来计算。②方向：弹簧和轻绳的弹力沿弹簧和轻绳的方向。支持力垂直接触面指向被支持的物体。压力垂直接触面指向被压的物体。③作用点：支持力作用在被支持物上，压力作用在被压物上。3．摩擦力（1）产生条件：有粗糙的接触面、有相互作用的弹力和有相对运动或相对运动趋势。（2）三要素①方向：滑动摩擦力方向与相对运动方向相反；静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。②大小：A．滑动摩擦力的大小Ff=μFN。其中μ为动摩擦因数。FN为滑动摩擦力的施力物体与受力物体之间的正压力，不一定等于物体的重力。B．静摩擦力的大小要根据受力物体的运动情况确定。静摩擦力的大小范围为0Ff≤Fm。③作用点：在接触面或接触物上。三、力的运算合力与分力是等效替代关系，力的运算遵循平行四边形定则，分力为平行四边形的两邻边，合力为两邻边之间的对角线。平行四边形定则（或三角形定则）是矢量运算法则。1．力的合成：已知分力求合力叫做力的合成。实验探究：探究力的合成的平行四边形定则（1）实验原理：合力与分力的实际作用效果相同。实验中使橡皮条伸长相同的长度。（2）减小实验误差的主要措施：①保证两次作用下橡皮条的形变情况相同（细绳与橡皮条的结点到达同一点）。②利用两点确定一条直线的办法记下力的方向，所以两点的距离要适当远些，细绳应长一些。③将力的方向记在白纸上，所以细绳应与纸面平行。④实验采用力的图示法表示和计算合力，应选定合适的标度。2．力的分解：已知合力求分力叫做力的分解。力要按照力的实际作用效果来分解。3．力的正交分解：它不需要按力的实际作用效果来分解，建立直角坐标系的原则是方便简单，让尽可能多的力在坐标轴上，被分解的力越少越好。学法指导一、弹力的求解1．判断弹力的有无形变不明显时我们一般采用假设法、消除法或结合物体的运动情况判断弹力的有无。2．计算弹力的大小对弹簧发生弹性形变时，我们利用胡克定律求解；对非弹簧物体的弹力常常要结合物体的运动情况，利用动力学规律（如平衡条件和牛顿第二定律）求解。二、静摩擦力的求解1．判断静摩擦力的有无静摩擦力方向与受力物体相对施力物体的运动趋势方向相反。对相对运动趋势不明显的情形，我们可以依据不同情况，利用下面两种办法进行判断。（1）假设法。假设接触面光滑，看物体是否有相对运动。有则相对运动趋势与相对运动方向相同；无则没有相对运动趋势。（2）效果法。根据物体的运动情况，主要看物体的加速度，利用动力学规律（如牛顿第二定律和力的平衡条件）判定。2．计算静摩擦力的大小静摩擦力的大小要根据受力物体的运动情况（主要是看加速度)）,利用动力学规律（如牛顿第二定律和力的平衡条件）来计算。最大静摩擦力的大小近似等于滑动摩擦力的大小。三、分析物体的受力情况对物体进行正确的受力分析，是解决力学问题的基础和关键。1．受力分析的一般步骤：（1）选取合适的研究对象，把对象从周围物体中隔离出来。（2）按一定的顺序对对象进行受力分析：首先分析非接触力（重力、电场力和磁场力）；接着分析弹力；然后分析摩擦力；再根据题意分析对象受到的其它力。（3）最后画出对象的受力示意图。高中阶段，一般只研究物体的平动规律，我们可把研究对象看作质点，画受力示意图时，可把所有外力的作用点画在同一点上（共点力）。2．受力分析的注意事项：（1）防止多分析不存在的力。每分析一个力都应找得出施力物体。（2）防止漏掉某些力。要养成按照“场力（重力、电场力和磁场力）→弹力→摩擦力→其他力”的顺序分析物体受力情况的习惯。（3）只画物体受到的力，不要画研究对象对其他物体施加的力。（4）分析弹力和摩擦力时，应抓住它们必须接触的特点进行分析。绕对象一周，找出接触点（面），再根据它们的产生条件，分析研究对象受到的弹力和摩擦力第四章牛顿运动定律一、牛顿第一定律与惯性1．牛顿第一定律的含义：一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性；力是改变物体运动状态的原因；物体运动不需要力来维持。2．惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性。质量是物体惯性大小的量度。二、牛顿第二定律1．牛顿第二定律揭示了物体的加速度与物体的合力和质量之间的定量关系。力是产生加速度的原因，加速度的方向与合力的方向相同，加速度随合力同时变化。2．控制变量法“探究加速度与力、质量的关系”实验的关键点（1）平衡摩擦力时不要挂重物，平衡摩擦力以后，不需要重新平衡摩擦力。（2）当小车和砝码的质量远大于沙桶和砝码盘和砝码的总质量时，沙桶和砝码盘和砝码的总重力才可视为与小车受到的拉力相等，即为小车的合力。（3）保持砝码盘和砝码的总重力一定，改变小车的质量（增减砝码），探究小车的加速度与小车质量之间的关系；保持小车的质量一定，改变沙桶和砝码盘和砝码的总重力，探究小车的加速度与小车合力之间的关系。（4）利用图象法处理实验数据，通过描点连线画出a—F和a—图线，最后通过图线作出结论。3．超重和失重无论物体处在失重或超重状态，物体的重力始终存在，且没有变化。与物体处于平衡状态相比，发生变化的是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力。（1）超重：当物体在竖直方向有向上的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力。（2）失重：当物体在竖直方向有向下的加速度时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力。当物体正好以大小等于g的加速度竖直下落时，物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为0，这种状态叫完全失重状态。4．共点力作用下物体的平衡共点力作用下物体的平衡状态是指物体处于匀速直线运动状态或静止状态。处于共点力平衡状态的物体受到的合力为零。三、牛顿第三定律牛顿第三定律揭示了物体间的一对相互作用力的关系：总是大小相等，方向相反，分别作用两个相互作用的物体上，性质相同。而一对平衡力作用在同一物体上，力的性质不一定相同。第五章曲线运动要点解读一、曲线运动及其研究1．曲线运动（1）性质：是一种变速运动。作曲线运动质点的加速度和所受合力不为零。（2）条件：当质点所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时，质点做曲线运动。（3）力线、速度线与运动轨迹间的关系：质点的运动轨迹被力线和速度线所夹，且力线在轨迹凹侧，如图所示。2．运动的合成与分解（1）法则：平行四边形定则或三角形定则。（2）合运动与分运动的关系：一是合运动与分运动具有等效性和等时性；二是各分运动具有独立性。（3）矢量的合成与分解：运动的合成与分解就是要对相关矢量（力、加速度、速度、位移）进行合成与分解，使合矢量与分矢量相互转化。二、平抛运动规律1．平抛运动的轨迹是抛物线，轨迹方程为2．几个物理量的变化规律（1）加速度①分加速度：水平方向的加速度为零，竖直方向的加速度为g。②合加速度：合加速度方向竖直向下，大小为g。因此，平抛运动是匀变速曲线运动。（2）速度①分速度：水平方向为匀速直线运动，水平分速度为；竖直方向为匀加速直线运动，竖直分速度为。②合速度：合速度。，为（合）速度方向与水平方向的夹角。（3）位移①分位移：水平方向的位移，竖直方向的位移。②合位移：物体的合位移，，为物体的（合）位移与水平方向的夹角。3.《研究平抛运动》实验（1）实验器材：斜槽、白纸、图钉、木板、有孔的卡片、铅笔、小球、刻度尺和重锤线。（2）主要步骤：安装调整斜槽；调整木板；确定坐标原点；描绘运动轨迹；计算初速度。（3）注意事项①实验中必须保证通过斜槽末端点的切线水平；方木板必须处在竖直面内且与小球运动轨迹所在竖直平面平行，并使小球的运动靠近木板但不接触。②小球必须每次从斜槽上同一位置无初速度滚下，即应在斜槽上固定一个挡板。③坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，而是小球在槽口时球的球心在木板上的水平投影点，应在实验前作出。④要在斜槽上适当的高度释放小球，使它以适当的水平初速度抛出，其轨道由木板左上角到达右下角，这样可以减少测量误差。⑤要在轨迹上选取距坐标原点远些的点来计算球的初速度，这样可使结果更精确些。三、圆周运动的描述1．运动学描述（1）描述圆周运动的物理量①线速度（）：，国际单位为m/s。质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。②角速度（）：，国际单位为rad/s。③转速（n）：做匀速圆周运动的物体单位时间所转过的圈数，单位为r/s（或r/min）。④周期（T）：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间，国际单位为s。⑤向心加速度：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心即与速度方向垂直，这个加速度叫做向心加速度，国际单位为m/s2。匀速圆周运动是线速度大小、角速度、转速、周期、向心加速度大小不变的圆周运动。（2）物理量间的相互关系①线速度和角速度的关系：②线速度与周期的关系：③角速度