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第1页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学高中物理概念物理力学直线运动一、匀速直线运动①质点:有质量的点。[物理模型]②概念:物体在任意相等的时间内位移相等的直线运动③公式:vts(位移和速度是矢量,速度的方向与位移相同,但速度的大小与位移和速度无关,与其比值有关。位移:矢量,从起点到终点的距离大小且方向从起点指向终点。)④速率:速度的大小二、时间与时刻①时间:过程量。指一段时刻变化。如:第一秒,(第)二秒内等都是时间。②时刻:瞬间量。指一点时刻。如:(第)一秒末等。三、瞬时速度、平均速度与平均速率①瞬时速度:①概念:运动的物体在某一时刻或某一位移时的速度(是矢量)。②公式:tsv②平均速度:①公式:20tvvtsv③平均速率:①概念:路程与时间的比值。公式:tlv四、匀加速直线运动①概念:直线运动的物体,若在相等的时间内,速度变化量v都相等的运动②加速度:①概念:在匀变速直线运动中,其速度的变化量v与发生这一变化所用时间t的比值。②符号与单位:a(m/s2)。③公式:tvvtvat0(其中:vt表示末速度,v0表示初速度)③方向:加速度是一个矢量,其方向与速度的变化量相同。在此,需要点明的是:若a的值为正,则物体做加速运动,若a的值为负,则物体做减速运动,若a的值为零,则物体做匀速运动。③速度公式:atvvt0(a0)。由此可得,匀变速直线运动的v-t图为一条倾斜直线。④位移公式:2021attvS(a0)。由此可得,匀变速直线运动的s-t图为一条抛物线。同时位移公式也可以写成tvtvS0。第2页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学⑤速度平方差公式:aSvvt2202⑥初速度为零的比例公式:①n秒末的速度比(或第n秒末的瞬时速度):nvvn:1:1②n秒内的位移比:21:1:nSSn③第n秒内的位移比:)12(:1:1nSSn)(第)(第④第n段位移的时间比:)1(:1:1nnttn)(第)(第⑤前n段位移的时间比:nttn:1:1⑥第n秒内的平均速度比:)12(:1:1nvvn)(第)(第⑦自由落体运动:①概念:一个物体不受任何阻力,只在重力作用下而下落的运动。②重力加速度:使物体受到地球对其的吸引产生的力叫重力,由重力产生的加速度叫重力加速度。它是个常量,又称重力常数。其数值约为g=9.8m/s2,常在题目中取10m/s2。③公式:221gth。④竖直上(下)抛运动:①物体以某一初速度沿竖直方向上或下抛出(不考虑空气阻力),物体只在重力作用下所做的运动,叫做竖直上(下)抛运动。其公式为:2021gttvh(以竖直向上为正方向)。②竖直上(下)抛运动最大高度gvh220max,其所用的时间gvt0max。③竖直上抛运动中上升时和下降时有对称性,即:上升和下降时间相等,整个运动的初末速度相等,方向相反(不计空气阻力)。⑤若有某物体以恒定加速度a做匀加速直线运动,其正中间t(s)内通过位移为s(m),则总位移S一定是222atsS。⑧有初速度的匀加速直线运动的物体,在任意相等的时间内的位移之差相等,即:2aTS。由此可知A秒内与B秒内位移差公式为:2)(aTBASSBA⑨附:匀加速直线运动的物体,若初速为v0,末速为vt,那么其中间位移速度为2220tvv。第3页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学静力学基础一、力①概念:力是物体对物体的作用。②其作用效果为:①使受力物体发生形变②使物体的运动状态发生改变。③力的三要素:力的大小,方向,作用点。二、重力①概念:物体受到地球对其的吸引产生的力②公式:mgG③作用点与方向:作用点为重心,方向竖直向下。三、弹力和摩擦力①形变分类:①弹性形变:受力后能恢复到原来形状的形变②范性形变:受力后不能恢复到原来形状的形变。②弹力:①概念:物体由于发生弹性形变而产生的力。在此需要指出:弹力的施力物体是发生形变的物体,而受力物体是使前者发生形变的物体。弹力的方向:总是由发生形变的物体指向使前者发生形变的物体。②公式(胡克定律):kxN。其中,k为物体(一般是弹簧)的劲度系数,单位是:N/m。x为物体形变的改变量。③摩擦力①滑动摩擦力:①一个物体在另一个物体非光滑表面上作相对运动时,受到的另一个物体阻碍它相对滑动的力。其方向与相对运动方向相反,作用点可画在重心。②公式:f=μN(其中,f是滑动摩擦力,N为正压力(弹力),μ为动摩擦因数。)②静摩擦力:一个物体在另一个物体非光滑表面上静止,但有相对运动趋势时,所受到的另一个物体阻碍它相对滑动的力。其方向与相对运动趋势方向相反,作用点可画在重心。其大小与受力情况有关。静摩擦力的最大值约等于滑动摩擦力的大小。(最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,但计算时可忽略。)另外,运动中的物体可能受到静摩擦力。四、矢量特性①矢量:既有大小,又有方向的物理量。②矢量特性:任何矢量都遵守数学上的向量法则。③矢量的正交分解(如右图):物体受到多个矢量作用时求其矢量合,可将各个矢量沿两个相互垂直的方向进行分解,然后再分别沿这两个方向求出矢量合。在此,值得注意的是,对于方向选择,需尽可能使落在坐标轴上的矢量更多。五、力的合成与分解①力的合成:①合力与分力:一个力产生的效果等价于几个其它力的效果,那么这一个第4页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学力就叫做几个其它力的合力,那几个力就叫做这个力的分力。②合力公式:cos2212221FFFFF,其中角θ是F1与F2的夹角。其合力与分力的夹角)sinarcsin(FF。合力的范围是2121FFFFF。②力的分解:即力的合成的逆运算,一般可以按其力产生的效果来分解。六、共点力的平衡①共点力:一个物体受到几个外力的作用,如果这几个力有共同的作用点或者这几个力的作用线(或其延长线)交于一点的这几个外力共点力。(平衡物体的力学性质)②共点力的性质:共点力作用下物体的平衡状态是静止或匀速直线运动,共点力作用下物体的平衡条件是物体所受合外力为零。③转动平衡:①力矩:①概念:在初中,我们学过杠杆原理。在高中,我们将杠杆原理中力F与力臂L的乘积称为力对转动轴(也可说是杠杆)的力矩,并用M表示力矩。②公式:FLM。单位是牛·米,符号是N·m。③方向:力矩是矢量,在中学里,我们只考虑平面转动。所以,我们规定:逆时针力矩为正,顺时针力矩为负。②力矩平衡及其条件:①力矩平衡:指转动轴处于静止或匀速转动状态下的平衡。②力矩平衡条件:0M,即:逆顺MM。③顺时针力矩和逆时针力矩的判断:将力的作用点与转动轴相连,并将力沿连线方向和垂直连线方向分解,然后判断此力产生的力矩方向(如图所示杠杆,F1使得杠杆逆时针转动,F2使得杠杆顺时针转动)。动力学基础一、牛顿第一定律(Newton'sfirstlaw)①概念:任何物体在不受任何外力的作用下,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牛顿第一定律的基本理论是由伽利略的惯性原理加以完善而成的,所以我们将上述的性质叫做惯性,牛顿第一定律又叫做惯性定律。二、牛顿第二定律(Newton'ssecondlaw)①概念:物体的加速度跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟其合外力的方向相同。②公式:maF。这样可看出:maFa1,图像都是一条过原点的直线。③推论1:SvvvtvStvmF2)2()(2020,此公式是推论公式,不可在解题时直接用。第5页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学④推论2:质点组牛顿第二定律方程:①概念:有两个物体质量为m1、m2,在互相作用中所受的外力之合为21mmFFF,内力之合相互抵消为零。②公式:221121amamFFFmm,此公式是推论公式,不可在解题时直接用。⑤静力学与动力学中各物理量的关系:①加速度与力:①加速度始终与力的方向相同。②力与加速度有瞬时性。若一个物体有加速度,那就一定有力作用。如果力消失,加速度也立即消失。③力是产生加速度的原因。②速度与力:速度与力的方向不一定相同,可能与力的方向成任意角度。三、牛顿第三定律(Newton'sthirdlaw)①概念:物体在任何场合下都有一对大小相等方向相反的互相作用力。②互相作用力与平衡力的异同点:①相同点:两力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。②不同点:①互相作用力作用于不同物体上,其作用效果不可抵消,其两力的性质一定相同。②一对平衡力作用于同一物体上,其作用效果可以抵消,其两力的性质不一定相同。四、超重与失重①概念:①超重:物体对支持物的力F大于物体所受重力的现象。②失重:物体对支持物的力F小于物体所受重力的现象。②公式:①超重:F-mg=ma。②失重:mg-F=ma。③超重与失重的基本规律:①超重的物体,其加速度向上,常见的匀变速直线运动为匀加速上升和匀减速下降。②失重的物体,其加速度向下,常见的匀变速直线运动为匀加速下降和匀减速上升。曲线运动与天体运动一、曲线运动①曲线运动:①概念:物体运动轨迹是曲线的运动。(常见的曲线运动有斜抛运动、平抛运动以及匀速圆周运动。在中学阶段只学习后两者。)②条件:物体所受的合外力与其速度的方向不在同一直线上。③曲线运动的轨迹与各矢量的关系:曲线运动的物体所受合外力及加速度方向总是指向该曲线的凹侧(即:提供向心力),其速度方向是沿该点的切线方向,其轨迹被合力与速度夹在其中。设合力与瞬时速度夹角为θ,则当θ90°时,物体运动速率增加;当θ=90°时,物体运动速率不变;当θ90°时,物体运动速率减小。②运动的合成与分解:在运动学中除时间外,其他物理量皆为矢量,所以:它们都遵守数学上的向量法则以及正交分解。二、平抛运动①概念:物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出,如果物体仅受重力作用,这样的运动叫做平抛运动。②实质以及性质:①实质:水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。第6页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学②性质:其所受合外力为恒力,其运动轨迹为抛物线,是匀变速曲线运动。③公式:①基本公式:①速度公式:2220tgvv。速度的方向是该点在抛物线上的切线方向,它与水平方向成的角的大小为0arctanvgt。②位移公式:222042tgvtS。②轨迹公式:2202xvgy。③速度角α与位移角β的关系:0022tan2tanvgtvgt三、匀速圆周运动、向心力和向心加速度①描述圆周运动的物理量:①线速度:质点经过的圆弧长度l与所用的时间t之比就是质点的线速度大小,用υ表示;其公式为tl;单位是m/s;其方向就是质点所在圆周位置的切线方向。②角速度:质点所在的半径转过的角度α与所用的时间t之比就是质点的角速度大小,用ω表示;其公式为t;单位是rad/s;读作弧度每秒。(注:弧度制规定:等于半径长的圆弧所对的圆心角叫做1弧度的角。所以,rl,其中r是该圆半径。)③周期:质点做匀速圆周运动时,沿着圆周运动一周所用的时间叫做匀速圆周运动的周期,用符号T表示。周期与角速度的关系:2T;周期与线速度的关系:rT2。④转速:质点做匀速圆周运动时每秒转过的圈数,就叫做匀速圆周运动的转速,用符号n表示。转速的单位是r/s(读作转每秒)。1r/s=60r/min。转速与线速度、角速度和周期的关系:Trn122。⑤线速度和角速度的关系:r,其中r是该圆半径。②匀速圆周运动:如果做圆周运动的质点的线速度大小保持不变,或者说在相等时间内通过的圆弧长度相等,这种圆周运动就叫做匀速圆周运动。①向心力:①概念:能够使质点做匀速圆周运动的力②方向:总是指向圆心,与质点速度方向垂直③特性:向心力只改变速度的方向,而速率不变。④向心力公式:mrmrmF22。第7页共14页高中物理学习辅导——物理概念物理力学②向心加速度:①概念:表示做匀速圆周运动的质
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