高中物理力学合集

高中课程复习专题——物理力学专题1、力1-1力的概念⑴力：力是物体间的相互作用，力不能离开物体独立存在，一个物体受到力的作用，一定有另外的物体对它施加这种作用。⑵力的效果：使受力物体体积或形状发生变化，或使受力物体的运动状态发生改变，我们可以通过力的作用效果来检验力的存在与否，上述两种效果可以独立产生，也可以同时产生。⑶力的表示方法：力是矢量，存在三要素力的大小、力的方向、力的作用点。要完整的表述一个力，既要说明它的大小，又要说明它的方向，为形象、直观的表述一个力，我们一般用带箭头的线段来表示力的大小、方向、作用点，这种表示力的方法称为力的图示。作力的图示应注意以下两个问题，一是不能用不同的标度画同一物体所受的不同力；二是力的图示与力的示意图不同，力的图示要求严格，而力的示意图着重于力的方向，不要求做出标度。⑷力的分类：在力学中，按照力的性质可分为重力、弹力、摩擦力等等，按力的效果可分为拉力、压力、支持力、动力、阻力等等。性质相同的力效果可以不同，也可以相同；效果相同的力性质可以相同，也可以不同。⑸力的单位：在国际单位制中，力的单位是牛顿，字母表示为N。⑹力的量度：测量力的工具称为测力计。1-2重力⑴重力的产生：重力是由于地球吸引而产生。⑵重力的大小：重力与质量的关系为G=mg，重力的大小可以由测力计测出。其大小在数值上等于物体静止时对水平支持面的压力或对竖直悬绳的拉力。⑶重力的方向：重力的方向为竖直向下。⑷重心：重心是物体所受重力的等效作用点。质量分布均匀的物体，重心的位置只跟物体的形状有关，形状规则且质量分布均匀的物体，它的重心就在其几何中心上。不规则物体的重心位置，除跟物体的形状有关之外，还跟物体的质量分布有关，对于形状不规则或者质量分布不均匀的薄板，可以用悬挂法测定其重心的位置。因为重心是一等效概念，所以物体的重心不一定在物体上，可能在物体外，也可能在物体之内。1-3弹力⑴定义：发生形变的物体由于要恢复形状，会对跟它直接接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。⑵产生条件：一是两物体直接接触，二是发生弹性形变。⑶弹力的方向：ⅰ力、支持力的方向垂直于接触面，指向被压、被支持的物体。ⅱ绳的拉力的方向总是沿着绳子指向绳子收缩的方向。ⅲ弹力的方向可以说成是与施力物体形变的方向相反。⑷弹力大小的计算：ⅰ胡克定律：在弹性限度内，弹簧产生的弹力的大小与形变量成正比，即F=kx。其中k是由弹簧本身特性决定的物理量，和弹簧匝数有关，叫劲度系数。x表示弹簧伸长或被压缩之后的长度与没有发生形变时的长度之差，即弹簧的形变量。ⅱ除弹簧外，其他物体所受的的弹力的大小，通常利用平衡条件或动力学规律求解。1-4滑动摩擦力⑴定义：一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体滑动的时候，要受到另一个物体阻碍作用的力，这种力就叫滑动摩擦力。⑵产生条件：ⅰ两物体直接接触，相互积压。ⅱ接触面粗糙。ⅲ两物体有相对运动。⑶滑动摩擦力的方向：滑动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与物体的相对运动方向相反。⑷滑动摩擦力的计算：滑动摩擦力的大小跟压力成正比，也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。公式为f滑动=μFN。f滑动表示滑动摩擦力的大小，FN表示压力的大小，μ叫做动摩擦因素。⑸滑动摩擦力的效果：总是阻碍物体间的相互运动，但并不总是阻碍物体的运动，可能是动力，可能是阻力。1-5静摩擦力⑴产生条件：ⅰ两物体直接接触，相互积压。ⅱ接触面粗糙。ⅲ两物体有相对运动趋势。⑵静摩擦力的方向：方向与接触面相切，并与物体的相对运动趋势方向相反。⑶静摩擦力的大小：ⅰ随着相对运动趋势强弱变化而在零到最大值中间变化。跟运动趋势的强度有关，但跟接触面间相互积压的力FN无直接关系。ⅱ在中学阶段，认为最大静摩擦力在数值上与滑动摩擦力相等。⑷静摩擦力的效果：阻碍物体间的相对运动，可以是动力，也可以是阻力。★1-6物体的受力分析⑴受力分析方法：隔离物体法。将要受力分析的物体与其他物体隔离开，只分析这个物体受到的力，不分析该物体对其它物体的的力，只分析性质力，不分析效果力。⑵受力分析步骤：ⅰ根据题意选取适当的研究对象，把要研究的对象从周围的物体中隔离出来。选取的研究对象要有利于问题的处理，可以是单个物体，也可以是物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统，即物体系，应视具体问题而定。ⅱ按照先重力，再弹力，最后摩擦力的顺序进行受力分析，并画出物体的受力示意图，按此顺序分析受力可以防止漏力。ⅲ分析受力的过程中，要找到它的施力物体，没有施力物体的力是不存在，这样可以防止多力。★1-7物体基本受力的对比名称分类常用符号作用点方向大小重力性质力G重心竖直向下G=mg弹簧弹力性质力F弹簧与物体接触点向弹簧形变的恢复方向F=kx支持力效果力N物体间的接触面垂直于接触面向上一般来说，F=-N压力效果力F物体间的接触面垂直于接触面向下滑动摩擦力性质力f滑动物体间的接触面相切与接触面，与运动方向相反f滑动=μFN静摩擦力性质力f静2物体间的接触面相切与接触面，与运动趋势相反f静=F外合2、力的合成、分解和平衡2-1合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力，合力和分力是等效代替。2-2平行四边形定则：用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这叫力的平行四边形定则。2-3力的合成：⑴定义：求两个或两个以上力的合力的过程或方法叫做力的合成。★⑵已知两个共点力的大小为F1和F2，其方向之间的夹角为θ，那么：ⅰ在F1和F2大小不变的情况下，F1和F2之间的夹角θ越大，合力F的大小就越小；F1和F2之间的夹角θ越小，合力F的大小就越大。当θ=0º时，合力F=∣F1-F2∣，为合力F的最小值。当θ=90º时，合力F=。当θ=120º时，合力F=F1=F2。当θ=180º时，合力F=F1+F2，为合力F的最大值。ⅱ两个力的合力的大小变化范围为：∣F1-F2∣FF1+F2。2-4力的分解⑴定义：求一个已知力的分力的过程称为力的分解，力的分解是力的合成的逆运算。⑵把一个已知力分解时，如果没有限制条件，将有无数对大小、方向不同的分力。如果在特定的条件下，就可以得到确定的解。ⅰ已知合力和两个分力的方向，可求得两个分力的大小——唯一解。ⅱ已知合力和一个分力的大小、方向，可求得另一个分力的大小和方向——唯一解。ⅲ已知合力和一个分力F1的大小，另一个分力F2的方向，可求F1的方向和F2的大小——可能唯一解，也可能两个解，也可能无解。★⑶力的正交分解：根据给出的题目要求，把一个力分解为两个相互垂直的力。如右图：力F在坐标系中被正交分解成x方向的Fx和y方向的Fy，F与横坐标轴的夹角为θ，则：Fx=F·cosθFy=F·sinθ2-5力的平衡⑴平衡状态：物体保持匀速直线运动或者静止的状态的叫做平衡状态。静止状态是指速度和加速度都为0的状态。⑵共点力作用下物体的平衡条件：合外力为0ⅰ如果两个物体在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力必定大小相等，方向相反，互为一对平衡力。ⅱ如果两个物体在多个力的作用下处于平衡状态，那么其中任意一个力一定与其他力的合力大小相等，方向相反。⑶三力汇交原理：如果一个物体受到三个非平行力的作用而达到平衡，那么这三个力的作用线必定在同一平面内，而且为共点力（作用线或者作用线的反向延长线交与一点）。★2-6力学题目解题思路与解题流程⑴仔细审题，确定研究体系，看研究的体系是否能看为质点，如果能看作质点，则所有的受力都可以看坐是作用于重心的共点力。⑵明确研究对象后，对系统进行受力分析，按照重力——弹力（压力支持力）——摩擦力的顺序进行分析，以免掉力和添力。⑶确定所有分析正确后，以物体的接触面为x轴，以垂直于接触面为y轴，进行力的正交分解，并列出x轴和y轴的分力的表达式。⑷根据题中要求，分别列出x轴和y轴的力平衡方程，最后求解。⑸根据求得的解，代回原题，看得出的结论是否与题目中的运动状态一致，若一致，则此题解题正确。3、运动学基本概念3-1机械运动0力的正交分解θFxFyyFx⑴机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，它包括平动，转动和震动。⑵参考系：为研究运动而假定为不动的物体叫做参考系。对于同一个物体的运动，所选参考系不同，对它的的运动的描述就可能不同，通常以地球或相对于地球不动的物体为参考系研究物体的运动。3-2质点⑴定义：用来代替物体的质量的点，它是理想化的物理模型。⑵把物体看成质点的条件是物体的大小和形状对研究物体运动无影响。3-3时刻与时间：时刻是指某一瞬时，在时间轴上用一个点表示，对应的是位置、速度、动量、动能等状态量。时间是两个时刻间的间隔，在时间轴上用一个线段表示，它对应的是位移、路程、冲量、功等过程量。3-4位移和路程⑴路程：物体运动轨迹的长度，称为路程，它是标量。⑵位移：ⅰ物理意义：位移是描述物体位置变化的物理量，它是矢量。ⅱ表示方法：用由初位置指向末位置的带箭头的有向线段表示。ⅲ大小方向：位移大小为初位置到末位置的直线距离，位移方向初位置指向末位置。3-5速度和速率⑴速度：是表示物体运动快慢的物理量，它等于位移s与发生这段位移所需的时间t的比值，公式为v=s/t，单位是m·s-1。它是矢量，方向同位移的方向。ⅰ平均速度：直线运动中，运动物体的位移与所用时间的比值，表达式为=s/t，它只能粗略的描述物体的运动情况，它也是矢量，方向同位移的方向。ⅱ瞬时速度：运动物体在某一时刻（或经过某一位置）的速度，是矢量，它是对变速运动的精确描述，它的大小，描述物体在该时刻或在该位置运动的快慢，方向描述运动的方向。⑵速率：指的是速度的大小。注意：平均速率是指路程与时间的比值，是标量，并不一定是平均速度的大小。瞬时速率指的就是平均速度的大小。★3-6加速度⑴定义：速度的改变，跟发生这一改变所用的时间的比值，称为加速度。表达式为⑵物理意义：加速度是描述速度改变快慢的物理量，是矢量。⑶方向：加速度方向与速度改变方向相同。当a与v方向相同时，物体做加速运动；当a与v方向相反时，物体做减速运动。a为衡量时为匀变速运动，a为变量时为非匀加速运动，即变加速运动。⑷单位：m·s-2，含义是单位时间内速度的变化量。4、运动学的基本问题4-1匀速直线运动⑴定义：物体在一条直线上运动，如果在相等时间内的位移相等，这种运动就叫匀速直线运动。⑵特点：ⅰ速度：速度的特点是大小和方向均不变。ⅱ位移：位移特点为位移s跟发生这段位移所用时间t成正比，即s=vt。★4-2匀变速直线运动⑴定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内，速度的变化相等，这种运动即叫匀变速直线运动。⑵特点：a为恒量，包括大小和方向两方面。⑶规律：速度规律vt=v0+at位移规律s=v0t+1/2at2速度规律和位移规律联立得推论2as=vt2–v02⑷推论：ⅰ任意相邻两个连续相等的时间段内的位移之差是一个恒量，ΔS=aT2ⅱ某段时间内的平均速度，等于该时间段内的中间时刻的瞬时速度，即ⅲ某段位移中点的的瞬时速度★4-3关于初速度为零的匀加速直线运动：加速度a，单位时间t，位移s，如图4-1⑴相邻时刻的速度比：v1：v2：v3：…=1：2：3：…⑵加速至特定速度所需时间比：t1：t2：t3：…=1：2：3：…⑶从开始运动到经历t、2t、3t…时间内的位移比：S1：S2：S3：…=1：4：9：…⑷相邻时间内的位移比：s1：s2：s3：…=1：3：5：…s4图4-1初速度为零的匀加速直线运动s3s2s1t4t3t2t10v，a⑸从开始运动到经历s、2s、3s…位移内的时间比：ts：t2s：t3s：…=1：：：…⑹相邻位移的时间比：T1：T2：T3：…=1：（）：（）：…4-4自由落体运动⑴定义：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。⑵特点：自由落体是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。⑶规律：速度规律为vt=gt下落高度规律为h=1/2gt2速度规律和下落高度规律联立得推论2gh