高中物理概念力学

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：tsv②平均速度：①公式：20tvvtsv③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：tvvtvat0（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：atvvt0（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tvtvS0。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：aSvvt2202⑥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:1:1②n秒内的位移比：21:1:nSSn③第n秒内的位移比：)12(:1:1nSSn）（第）（第④第n段位移的时间比：)1(:1:1nnttn）（第）（第⑤前n段位移的时间比：nttn:1:1⑥第n秒内的平均速度比：)12(:1:1nvvn）（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)(aTBASSBA⑨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：mgG③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：0M，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：2T；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：mrmrmF22。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