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文檔簡(jiǎn)介
1、高中物理知識(shí)點(diǎn)總結(jié)一、力 物體的平衡1. 力是物體對(duì)物體的作用,是物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即產(chǎn)生加速度)的原因. 力是矢量。2.重力 (1)重力是由于地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的.注意重力是由于地球的吸引而產(chǎn)生,但不能說(shuō)重力就是地球的吸引力,重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力. 但在地球表面附近,可以認(rèn)為重力近似等于萬(wàn)有引力(2)重力的大小:地球表面G=mg,離地面高h(yuǎn) 處G =mg,其中g(shù)/=R/(R+h)g(3)重力的方向:豎直向下(不一定指向地心)。(4)重心:物體的各部分所受重力合力的作用點(diǎn),物體的重心不一定在物體上.3.彈力 (1)產(chǎn)生原因:由于發(fā)生彈性形變的物體有恢復(fù)形變的趨勢(shì)而產(chǎn)生的
2、.(2)產(chǎn)生條件:直接接觸; 有彈性形變.(3)彈力的方向:與物體形變的方向相反,彈力的受力物體是引起形變的物體,施力物體是發(fā)生形變的物體.在點(diǎn)面接觸的情況下,垂直于面;在兩個(gè)曲面接觸(相當(dāng)于點(diǎn)接觸)的情況下,垂直于過(guò)接觸點(diǎn)的公切面.繩的拉力方向總是沿著繩且指向繩收縮的方向,且一根輕繩上的張力大小處處相等.輕桿既可產(chǎn)生壓力,又可產(chǎn)生拉力,且方向不一定沿桿.(4)彈力的大小:一般情況下應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解. 彈簧彈力可由胡克定律來(lái)求解.胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈簧彈力的大小和彈簧的形變量成正比,即F=kx.k 為彈簧的勁度系數(shù),它只與彈簧本身因素有關(guān),單位是N/m.
3、4.摩擦力(1)產(chǎn)生的條件:相互接觸的物體間存在壓力; 接觸面不光滑; 接觸的物體之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)(滑動(dòng)摩擦力)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(靜摩擦力),這三點(diǎn)缺一不可.(2)摩擦力的方向:沿接觸面切線方向,與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反,與物體運(yùn)動(dòng)的方向可以相同也可以相反.(3)判斷靜摩擦力方向的方法:假設(shè)法:首先假設(shè)兩物體接觸面光滑,這時(shí)若兩物體不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則說(shuō)明它們?cè)瓉?lái)沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),也沒(méi)有靜摩擦力; 若兩物體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),則說(shuō)明它們?cè)瓉?lái)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),并且原來(lái)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向跟假設(shè)接觸面光滑時(shí)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相同. 然后根據(jù)靜摩擦力的方向跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反確定靜摩擦力方向.平
4、衡法:根據(jù)二力平衡條件可以判斷靜摩擦力的方向.(4)大小:先判明是何種摩擦力,然后再根據(jù)各自的規(guī)律去分析求解.滑動(dòng)摩擦力大小:利用公式f=F N 進(jìn)行計(jì)算,其中F N 是物體的正壓力,不一定等于物體的重力,甚至可能和重力無(wú)關(guān). 或者根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),利用平衡條件或牛頓定律來(lái)求解.靜摩擦力大小:靜摩擦力大小可在0與f max 之間變化,一般應(yīng)根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由平衡條件或牛頓定律來(lái)求解.5.物體的受力分析 /2(1)確定所研究的物體,分析周圍物體對(duì)它產(chǎn)生的作用,不要分析該物體施于其他物體上的力,也不要把作用在其他物體上的力錯(cuò)誤地認(rèn)為通過(guò)“力的傳遞”作用在研究對(duì)象上.(2)按“性質(zhì)力”的順序分析
5、. 即按重力、彈力、摩擦力、其他力順序分析,不要把“效果力”與“性質(zhì)力”混淆重復(fù)分析.(3)如果有一個(gè)力的方向難以確定,可用假設(shè)法分析. 先假設(shè)此力不存在,想像所研究的物體會(huì)發(fā)生怎樣的運(yùn)動(dòng),然后審查這個(gè)力應(yīng)在什么方向,對(duì)象才能滿足給定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).6. 力的合成與分解(1)合力與分力:如果一個(gè)力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力,而那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的分力. (2)力合成與分解的根本方法:平行四邊形定則.(3)力的合成:求幾個(gè)已知力的合力,叫做力的合成.共點(diǎn)的兩個(gè)力(F 1 和F 2 )合力大小F 的取值范圍為:|F 1 -F 2 |F F 1
6、 +F 2 .(4)力的分解:求一個(gè)已知力的分力,叫做力的分解(力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算).在實(shí)際問(wèn)題中,通常將已知力按力產(chǎn)生的實(shí)際作用效果分解; 為方便某些問(wèn)題的研究,在很多問(wèn)題中都采用正交分解法.7.共點(diǎn)力的平衡(1)共點(diǎn)力:作用在物體的同一點(diǎn),或作用線相交于一點(diǎn)的幾個(gè)力.(2)平衡狀態(tài):物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止叫平衡狀態(tài),是加速度等于零的狀態(tài).(3)共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件:物體所受的合外力為零,即F=0,若采用正交分解法求解平衡問(wèn)題,則平衡條件應(yīng)為:F x =0,F(xiàn) y =0.(4)解決平衡問(wèn)題的常用方法:隔離法、整體法、圖解法、三角形相似法、正交分解法等等.二、直線運(yùn)動(dòng)1.
7、機(jī)械運(yùn)動(dòng):一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的位置的改變叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng),它包括平動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式. 為了研究物體的運(yùn)動(dòng)需要選定參照物(即假定為不動(dòng)的物體),對(duì)同一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),所選擇的參照物不同,對(duì)它的運(yùn)動(dòng)的描述就會(huì)不同,通常以地球?yàn)閰⒄瘴飦?lái)研究物體的運(yùn)動(dòng).2.質(zhì)點(diǎn):用來(lái)代替物體的只有質(zhì)量沒(méi)有形狀和大小的點(diǎn),它是一個(gè)理想化的物理模型. 僅憑物體的大小不能做視為質(zhì)點(diǎn)的依據(jù)。3.位移和路程:位移描述物體位置的變化,是從物體運(yùn)動(dòng)的初位置指向末位置的有向線段,是矢量. 路程是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度,是標(biāo)量.路程和位移是完全不同的概念,僅就大小而言,一般情況下位移的大小小于路程,只有在單方向的直線運(yùn)動(dòng)
8、中,位移的大小才等于路程.4.速度和速率(1)速度:描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量. 是矢量.平均速度:質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)的位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值叫做這段時(shí)間(或位移)的平均速度v ,即v=s/t,平均速度是對(duì)變速運(yùn)動(dòng)的粗略描述.瞬時(shí)速度:運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度,方向沿軌跡上質(zhì)點(diǎn)所在點(diǎn)的切線方向指向前進(jìn)的一側(cè). 瞬時(shí)速度是對(duì)變速運(yùn)動(dòng)的精確描述.(2)速率:速率只有大小,沒(méi)有方向,是標(biāo)量.平均速率:質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程和所用時(shí)間的比值叫做這段時(shí)間內(nèi)的平均速率. 在一般變速運(yùn)動(dòng)中平均速度的大小不一定等于平均速率,只有在單方向的直線運(yùn)動(dòng),二者才相等.5.加速度(1)加速度是描
9、述速度變化快慢的物理量,它是矢量. 加速度又叫速度變化率.(2)定義:在勻變速直線運(yùn)動(dòng)中,速度的變化v 跟發(fā)生這個(gè)變化所用時(shí)間t 的比值,叫做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度,用a 表示.(3)方向:與速度變化v 的方向一致. 但不一定與v 的方向一致.注意加速度與速度無(wú)關(guān). 只要速度在變化,無(wú)論速度大小,都有加速度; 只要速度不變化(勻速),無(wú)論速度多大,加速度總是零; 只要速度變化快,無(wú)論速度是大、是小或是零,物體加速度就大.6.勻速直線運(yùn)動(dòng) (1)定義:在任意相等的時(shí)間內(nèi)位移相等的直線運(yùn)動(dòng)叫做勻速直線運(yùn)動(dòng).(2)特點(diǎn):a=0,v=恒量. (3)位移公式:S=vt.7.勻變速直線運(yùn)動(dòng) (1)定義:在
10、任意相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化相等的直線運(yùn)動(dòng)叫勻變速直線運(yùn)動(dòng).(2)特點(diǎn):a=恒量 (3)公式: 速度公式:V=V0+at 位移公式:s=v0t+12at 2速度位移公式:v t -v 0=2as 平均速度V=22v 0+v t 2以上各式均為矢量式,應(yīng)用時(shí)應(yīng)規(guī)定正方向,然后把矢量化為代數(shù)量求解,通常選初速度方向?yàn)檎较?,凡是跟正方向一致的取?”值,跟正方向相反的取“-”值.8. 重要結(jié)論(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間T 內(nèi)的位移差值是恒量,即S=Sn+l S n =aT =恒量(2)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),在某段時(shí)間內(nèi)的中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度,等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度,即:9.
11、 自由落體運(yùn)動(dòng)(1)條件:初速度為零,只受重力作用. (2)性質(zhì):是一種初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),a=g.(3)公式:10. 運(yùn)動(dòng)圖像(1)位移圖像(s-t 圖像):圖像上一點(diǎn)切線的斜率表示該時(shí)刻所對(duì)應(yīng)速度;圖像是直線表示物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),圖像是曲線則表示物體做變速運(yùn)動(dòng);圖像與橫軸交叉,表示物體從參考點(diǎn)的一邊運(yùn)動(dòng)到另一邊.(2)速度圖像(v-t 圖像):在速度圖像中,可以讀出物體在任何時(shí)刻的速度; 2v =t 2=v 0+v t 2在速度圖像中,物體在一段時(shí)間內(nèi)的位移大小等于物體的速度圖像與這段時(shí)間軸所圍面積的值.在速度圖像中,物體在任意時(shí)刻的加速度就是速度圖像上所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的切線的斜率.圖線
12、與橫軸交叉,表示物體運(yùn)動(dòng)的速度反向.圖線是直線表示物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)或勻速直線運(yùn)動(dòng); 圖線是曲線表示物體做變加速運(yùn)動(dòng).三、牛頓運(yùn)動(dòng)定律1. 牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止.(1)運(yùn)動(dòng)是物體的一種屬性,物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持.(2)定律說(shuō)明了任何物體都有慣性.(3)不受力的物體是不存在的. 牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證. 但是建立在大量實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上,通過(guò)思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的. 它告訴了人們研究物理問(wèn)題的另一種新方法:通過(guò)觀察大量的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,利用人的邏輯思維,從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律.(4)牛頓第一定律是牛頓第二定律的基
13、礎(chǔ),不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時(shí)的特例,牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.2.慣性:物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).(1)慣性是物體的固有屬性,即一切物體都有慣性,與物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān). 因此說(shuō),人們只能“利用”慣性而不能“克服”慣性. (2)質(zhì)量是物體慣性大小的量度.3. 牛頓第二定律:物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力(1)牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,即知道了力,可根據(jù)牛頓第二定律,分析出物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律; 反過(guò)來(lái),知道了運(yùn)動(dòng),可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況,為
14、設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng),控制運(yùn)動(dòng)提供了理論基礎(chǔ).(2)對(duì)牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式F 合 =ma,F(xiàn) 合 是力,ma 是力的作用效果,特別要注意不能把ma 看作是力.(3)牛頓第二定律揭示的是力的瞬間效果. 即作用在物體上的力與它的效果是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,力變加速度就變,力撤除加速度就為零,注意力的瞬間效果是加速度而不是速度.(4)牛頓第二定律F 合 =ma,F(xiàn) 合是矢量,ma 也是矢量,且ma 與F 合 的方向總是一致的.F 合 可以進(jìn)行合成與分解,ma 也可以進(jìn)行合成與分解.4. 牛頓第三定律:兩個(gè)物體之間的作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上.(1)牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律指出了兩物體之間的作用
15、是相互的,因而力總是成對(duì)出現(xiàn)的,它們總是同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消失.(2)作用力和反作用力總是同種性質(zhì)的力.(3)作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)不同的物體上,各產(chǎn)生其效果,不可疊加.5.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍:宏觀低速的物體和在慣性系中.6. 超重和失重(1)超重:物體有向上的加速度稱物體處于超重. 處于超重的物體對(duì)支持面的壓力F N (或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力mg ,即F N =mg+ma.(2)失重:物體有向下的加速度稱物體處于失重. 處于失重的物體對(duì)支持面的壓力FN (或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg. 即FN=mg-ma.當(dāng)a=g時(shí)F N =0,物體處于完全失重. (3)對(duì)超重和失
16、重的理解應(yīng)當(dāng)注意的問(wèn)題不管物體處于失重狀態(tài)還是超重狀態(tài),物體本身的重力并沒(méi)有改變,只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦Γ┎坏扔谖矬w本身的重力. 超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無(wú)關(guān),只決定于加速度的方向. “加速上升”和“減速下降”都是超重; “加速下降”和“減速上升”都是失重.在完全失重的狀態(tài)下,平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失,如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等.6、處理連接題問(wèn)題-通常是用整體法求加速度,用隔離法求力。四、曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力1.曲線運(yùn)動(dòng)(1)物體作曲線運(yùn)動(dòng)的條件:運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所受的合外力(或加速度)的方向跟它的速度方向不在同一直線 (2
17、)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向,就是通過(guò)該點(diǎn)的曲線的切線方向. 質(zhì)點(diǎn)的速度方向時(shí)刻在改變,所以曲線運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng).(3)曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡:做曲線運(yùn)動(dòng)的物體,其軌跡向合外力所指一方彎曲,若已知物體的運(yùn)動(dòng)軌跡,可判斷出物體所受合外力的大致方向,如平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡向下彎曲,圓周運(yùn)動(dòng)的軌跡總向圓心彎曲等.2.運(yùn)動(dòng)的合成與分解的關(guān)系:等時(shí)性; 獨(dú)立性;(2)運(yùn)動(dòng)的合成與分解的法(3)分解原則:根據(jù)運(yùn)動(dòng)的的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為合運(yùn)動(dòng).(1)特點(diǎn):具有水平方向力作用,是加速度為重力加速度g 的勻變速曲線運(yùn)動(dòng).(2)運(yùn)動(dòng)規(guī)律:平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng).建立直角坐標(biāo)系(一
18、般以拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O ,以初速度vo 方向?yàn)閤 軸正方向,豎直向下為y 軸正方向);由兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)處理(如右圖). (1)合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)等效性. 則:平行四邊形定則. 實(shí)際效果分解,物體3. 平拋運(yùn)動(dòng) 的初速度; 只受重4. 圓周運(yùn)動(dòng)(1)描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量度:描述質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,大小v=s/t(s 是t 時(shí)間內(nèi)通過(guò)弧長(zhǎng)),點(diǎn)在圓弧某點(diǎn)的線速度方向沿圓弧該點(diǎn)的切線方向度:描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢,大小=/t(單位rad/s),是連接心的半徑在t 時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度. 其方向在中學(xué)階段不研究.T ,頻率f -做圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)沿圓周
19、繞圓心轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)叫做頻率. 線速方向?yàn)橘|(zhì) 角速質(zhì)點(diǎn)和圓 周期向心力:總是指向圓心,產(chǎn)生向心加速度,向心力只改變線速度的方向,不改變速度的大小. 大小注意向心力是根據(jù)力的效果命名的. 在分析做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受力情況時(shí),千萬(wàn)不可在物體受力之外再添加一個(gè)向心力.(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng):線速度的大小恒定,角速度、周期和頻率都是恒定不變的,向心加速度和向心力的大小也都是恒定不變的,是速度大小不變而速度方向時(shí)刻在變的變速曲線運(yùn)動(dòng).(3)變速圓周運(yùn)動(dòng):速度大小方向都發(fā)生變化,不僅存在著向心加速度(改變速度的方向),而且還存在著切向加速度(方向沿著軌道的切線方向,用來(lái)改變速度的大?。? 一般而言,合加速度方向不指
20、向圓心,合力不一定等于向心力. 合外力在指向圓心方向的分力充當(dāng)向心力,產(chǎn)生向心加速度; 合外力在切線方向的分力產(chǎn)生切向加速度. 如右上圖情景中,小球恰能過(guò)最高點(diǎn)的條件是v v 臨 v 臨由重力提供向心力得v 臨條件是v 0。5. 萬(wàn)有引力定律(1)萬(wàn)有引力定律:宇宙間的一切物體都是互相吸引的. 兩個(gè)物體間的引力的大小,跟它們的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比.公式: gr 如右下圖情景中,小球恰能過(guò)最高點(diǎn)的(2)應(yīng)用萬(wàn)有引力定律分析天體的運(yùn)動(dòng)基本方法:把天體的運(yùn)動(dòng)看成是勻速圓周運(yùn)動(dòng),其所需向心力由萬(wàn)有引力提供. 即 F引=F向得:應(yīng)用時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況選用適當(dāng)?shù)墓竭M(jìn)行分析或計(jì)算. 天
21、體質(zhì)量M 、密度的估算:(3)三種宇宙速度第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s,它是衛(wèi)星的最小發(fā)射速度,也是地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度.第二宇宙速度(脫離速度):v 2 =11.2km/s,使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度.第三宇宙速度(逃逸速度):v 3 =16.7km/s,使物體掙脫太陽(yáng)引力束縛的最小發(fā)射速度.(4)地球同步衛(wèi)星所謂地球同步衛(wèi)星,是相對(duì)于地面靜止的,這種衛(wèi)星位于赤道上方某一高度的穩(wěn)定軌道上,且繞地球運(yùn)動(dòng)的周期等于地球的自轉(zhuǎn)周期,即T=24h=86400s,離地面高度同步衛(wèi)星的軌道一定在赤道平面內(nèi),并且只有一條. 所有同步衛(wèi)星都在這條軌道上,以大小相同的線速度,角速度和周期
22、運(yùn)行著.(5)衛(wèi)星的超重和失重“超重”是衛(wèi)星進(jìn)入軌道的加速上升過(guò)程和回收時(shí)的減速下降過(guò)程,此情景與“升降機(jī)”中物體超重相同. “失重”是衛(wèi)星進(jìn)入軌道后正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),衛(wèi)星上的物體完全“失重”(因?yàn)橹亓μ峁┫蛐牧Γ?,此時(shí),在衛(wèi)星上的儀器,凡是制造原理與重力有關(guān)的均不能正常使用.五、動(dòng)量1.動(dòng)量和沖量(1)動(dòng)量:運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量,即p=mv.是矢量,方向與v 的方向相同. 兩個(gè)動(dòng)量相同必須是大小相等,方向一致.(2)沖量:力和力的作用時(shí)間的乘積叫做該力的沖量,即I=Ft.沖量也是矢量,它的方向由力的方向決定.2. 動(dòng)量定理:物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化. 表達(dá)式:Ft=p-
23、p 或 Ft=mv-mv(1)上述公式是一矢量式,運(yùn)用它分析問(wèn)題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向.(2)公式中的F 是研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力.(3)動(dòng)量定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體,也可以是物體系統(tǒng). 對(duì)物體系統(tǒng),只需分析系統(tǒng)受的外力,不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力. 系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量.(4)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時(shí)間變化的力. 對(duì)于變力,動(dòng)量定理中的力F 應(yīng)當(dāng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值.表達(dá)式:m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1 +m 2 v 2 (1)動(dòng)量守恒定律成立的條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零.系統(tǒng)所受的
24、外力的合力雖不為零,但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多,如碰撞問(wèn)題中的摩擦力,爆炸過(guò)程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力來(lái)小得多,可以忽略不計(jì).系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個(gè)方向上的分量為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動(dòng)量的分量保持不變.(2)動(dòng)量守恒的速度具有“四性”:矢量性; 瞬時(shí)性; 相對(duì)性; 普適性.4.爆炸與碰撞(1)爆炸、碰撞類問(wèn)題的共同特點(diǎn)是物體間的相互作用突然發(fā)生,作用時(shí)間很短,作用力很大,且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受的外力,故可用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理.(2)在爆炸過(guò)程中,有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,系統(tǒng)的動(dòng)能爆炸后會(huì)增加,在碰撞過(guò)程中,系統(tǒng)的總動(dòng)能不可能增加,一般有所減少而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(3)由于爆炸、碰撞類
25、問(wèn)題作用時(shí)間很短,作用過(guò)程中物體的位移很小,一般可忽略不計(jì),可以把作用過(guò)程作為一個(gè)理想化過(guò)程簡(jiǎn)化處理. 即作用后還從作用前瞬間的位置以新的動(dòng)量開始運(yùn)動(dòng).5.反沖現(xiàn)象:反沖現(xiàn)象是指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下,系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動(dòng)量變化時(shí),系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象. 噴氣式飛機(jī)、火箭等都是利用反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例. 顯然,在反沖現(xiàn)象里,系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的.六、機(jī)械能1.功(1)功的定義:力和作用在力的方向上通過(guò)的位移的乘積. 是描述力對(duì)空間積累效應(yīng)的物理量,是過(guò)程量.定義式:W=F·s ·cos ,其中F 是力,s 是力的作用點(diǎn)位移(對(duì)地),是力與位移間的夾角
26、.(2)功的大小的計(jì)算方法:恒力的功可根據(jù)W=F·S ·cos 進(jìn)行計(jì)算,本公式只適用于恒力做功. 根據(jù)W=P·t ,計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)平均做功. 利用動(dòng)能定理計(jì)算力的功,特別是變力所做的功. 根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度反過(guò)來(lái)可求功.(3)摩擦力、空氣阻力做功的計(jì)算:功的大小等于力和路程的乘積.發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體的這一對(duì)相互摩擦力做的總功:W=fd(d 是兩物體間的相對(duì)路程),且W=Q(摩擦生熱)2. 功率(1)功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量,是標(biāo)量. 求功率時(shí)一定要分清是求哪個(gè)力的功率,還要分清是求平均功率還是瞬時(shí)功率.(2)功率的計(jì)算 平均功率:P=W/t
27、(定義式) 表示時(shí)間t 內(nèi)的平均功率,不管是恒力做功,還是變力做功,都適用. 瞬時(shí)功率:P=F·v ·cos P和v 分別表示t 時(shí)刻的功率和速度,為兩者間的夾角.(3)額定功率與實(shí)際功率 : 額定功率:發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的最大功率. 實(shí)際功率:發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率,它可以小于額定功率,但不能長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定功率.(4)交通工具的啟動(dòng)問(wèn)題通常說(shuō)的機(jī)車的功率或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率實(shí)際是指其牽引力的功率.以恒定功率P 啟動(dòng):機(jī)車的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是先作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),后以最大速度v m=P/f 作勻速直線運(yùn)動(dòng), . 以恒定牽引力F 啟動(dòng):機(jī)車先作勻加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)功率增大到額定功率時(shí)速度為v1=
28、P/F,而后開始作加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),最后以最大速度vm=P/f作勻速直線運(yùn)動(dòng)。3.動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能. 表達(dá)式:Ek =mv/2 (1)動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量. (2)動(dòng)能和動(dòng)量的區(qū)別和聯(lián)系動(dòng)能是標(biāo)量,動(dòng)量是矢量,動(dòng)量改變,動(dòng)能不一定改變; 動(dòng)能改變,動(dòng)量一定改變.兩者的物理意義不同:動(dòng)能和功相聯(lián)系,動(dòng)能的變化用功來(lái)量度; 動(dòng)量和沖量相聯(lián)系,動(dòng)量的變化用沖量來(lái)量度. 兩者之間的大小關(guān)系為E K =P/2m4.22(1)動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的. 但它也適用于變力及物體作曲線運(yùn)動(dòng)的情況. (2)功和動(dòng)能都是標(biāo)量,不能利用矢量法則
29、分解,故動(dòng)能定理無(wú)分量式.(3)應(yīng)用動(dòng)能定理只考慮初、末狀態(tài),沒(méi)有守恒條件的限制,也不受力的性質(zhì)和物理過(guò)程的變化的影響. 所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時(shí)間的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,都可以用動(dòng)能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和機(jī)械能守恒定律簡(jiǎn)捷.(4)當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)是由幾個(gè)物理過(guò)程所組成,又不需要研究過(guò)程的中間狀態(tài)時(shí),可以把這幾個(gè)物理過(guò)程看作一個(gè)整體進(jìn)行研究,從而避開每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的具體細(xì)節(jié),具有過(guò)程簡(jiǎn)明、方法巧妙、運(yùn)算量小等優(yōu)點(diǎn).5.重力勢(shì)能(1)定義:地球上的物體具有跟它的高度有關(guān)的能量,叫做重力勢(shì)能,E p mgh .重力勢(shì)能是地球和物體組成的系統(tǒng)共有的,而不是物體單獨(dú)具有的. 重力
30、勢(shì)能的大小和零勢(shì)能面的選取有關(guān). 重力勢(shì)能是標(biāo)量,但有“+”、“-”之分.(2)重力做功的特點(diǎn):重力做功只決定于初、末位置間的高度差,與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān).W G =mgh.(3)做功跟重力勢(shì)能改變的關(guān)系:重力做功等于重力勢(shì)能增量的負(fù)值. 即W G =- E P .6.彈性勢(shì)能:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量. 7. 機(jī)械能守恒定律(1)動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能)統(tǒng)稱為機(jī)械能,E=E k +E p .(2)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容:在只有重力(和彈簧彈力)做功的情形下,物體動(dòng)能和重力勢(shì)能(及彈性勢(shì)能)發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變. (3)機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式(4)系統(tǒng)機(jī)械能守恒的
31、三種表示方式:系統(tǒng)初態(tài)的總機(jī)械能E 1 等于末態(tài)的總機(jī)械能E 2 ,即E 1 =E2系統(tǒng)減少的總重力勢(shì)能E P減 等于系統(tǒng)增加的總動(dòng)能E K 增 ,即E P減 =E K 增若系統(tǒng)只有A 、B 兩物體,則A 物體減少的機(jī)械能等于B 物體增加的機(jī)械能,即E A 減 =E B 增注意解題時(shí)究竟選取哪一種表達(dá)形式,應(yīng)根據(jù)題意靈活選取; 需注意的是:選用式時(shí),必須規(guī)定零勢(shì)能參考面,而選用式和式時(shí),可以不規(guī)定零勢(shì)能參考面,但必須分清能量的減少量和增加量.(5)判斷機(jī)械能是否守恒的方法用做功來(lái)判斷:分析物體或物體受力情況(包括內(nèi)力和外力),明確各力做功的情況,若對(duì)物體或系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功,沒(méi)有其他力
32、做功或其他力做功的代數(shù)和為零,則機(jī)械能守恒.用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判定:若物體系中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒.對(duì)一些繩子突然繃緊,物體間非彈性碰撞等問(wèn)題,除非題目特別說(shuō)明,機(jī)械能必定不守恒,完全非彈性碰撞過(guò)程機(jī)械能也不守恒.8.功能關(guān)系(1)當(dāng)只有重力(或彈簧彈力)做功時(shí),物體的機(jī)械能守恒.(2)重力對(duì)物體做的功等于物體重力勢(shì)能的減少:W G =E p1 -E p2 .(3)合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化:W 合 =E k2 -E k1 (動(dòng)能定理)(4)除了重力(或彈簧彈力)之外的力對(duì)物體所做的功等于物體機(jī)械能的變化:W F =E 2 -E 1
33、9.能量和動(dòng)量的綜合運(yùn)用動(dòng)量與能量的綜合問(wèn)題,是高中力學(xué)最重要的綜合問(wèn)題,也是難度較大的問(wèn)題. 分析這類問(wèn)題時(shí),應(yīng)首先建立清晰的物理圖景,抽象出物理模型,選擇物理規(guī)律,建立方程進(jìn)行求解. 這一部分的主要模型是碰撞. 而碰撞過(guò)程,一般都遵從動(dòng)量守恒定律,但機(jī)械能不一定守恒,對(duì)彈性碰撞就守恒,非彈性碰撞就不守恒,總的能量是守恒的,對(duì)于碰撞過(guò)程的能量要分析物體間的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)換. 從而建立碰撞過(guò)程的能量關(guān)系方程. 根據(jù)動(dòng)量守恒定律和能量關(guān)系分別建立方程,兩者聯(lián)立進(jìn)行求解,是這一部分常用的解決物理問(wèn)題的方法.七、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1)定義:物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總是指向平衡
34、位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng),叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征:回復(fù)力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向與位移方向相反,總指向平衡位置.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng),在平衡位置時(shí),速度最大,加速度為零; 在最大位移處,速度為零,加速度最大.(3)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量位移x:由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段,是矢量,其最大值等于振幅.振幅A:振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離,是標(biāo)量,表示振動(dòng)的強(qiáng)弱.周期T 和頻率f:表示振動(dòng)快慢的物理量,二者互為倒數(shù)關(guān)系,即T=1/f.(4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像意義:表示振動(dòng)物體位移隨時(shí)間變化的規(guī)律,注意振動(dòng)圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡.特點(diǎn):簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是正弦(或
35、余弦)曲線.應(yīng)用:可直觀地讀取振幅A 、周期T 以及各時(shí)刻的位移x ,判定回復(fù)力、加速度方向,判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況.2.彈簧振子:周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量,與其放置的環(huán)境和放置的方式無(wú)任何關(guān)系. 如某一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期為T ,不管把它放在地球上、月球上還是衛(wèi)星中; 是水平放置、傾斜放置還是豎直放置; 振幅是大還是小,它的周期就都是T.3.單擺:擺線的質(zhì)量不計(jì)且不可伸長(zhǎng),擺球的直徑比擺線的長(zhǎng)度小得多,擺球可視為質(zhì)點(diǎn). 單擺是一種理想化模型.(1)單擺的振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是:最大擺角<5°.(2)單擺的回
36、復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力.(3在振幅很小的條件下,單擺的振動(dòng)周期 跟振幅無(wú)關(guān).單擺的振動(dòng)周期跟擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān),只與擺長(zhǎng)L 和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 有關(guān).擺長(zhǎng)L 是指懸點(diǎn)到擺球重心間的距離,在某些變形單擺中,擺長(zhǎng)L 應(yīng)理解為等效擺長(zhǎng),重力加速度應(yīng)理解為等效重力加速度(一般情況下,等效重力加速度g' 等于擺球靜止在平衡位置時(shí)擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值).4.受迫振動(dòng)(1)受迫振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).(2)受迫振動(dòng)的特點(diǎn):受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí),系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān).(3)共振:當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí),振
37、動(dòng)物體的振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振.共振的條件:驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率.5.機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波.(1)機(jī)械波產(chǎn)生的條件:波源; 介質(zhì)(2)機(jī)械波的分類 橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波. 橫波有凸部(波峰)和凹部(波谷).縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波. 縱波有密部和疏部.注意氣體、液體、固體都能傳播縱波,但氣體、液體不能傳播橫波.(3)機(jī)械波的特點(diǎn)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量. 質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移.介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同. 離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的 質(zhì)點(diǎn)依次
38、振動(dòng).6.波長(zhǎng)、波速和頻率及其關(guān)系(1)波長(zhǎng):兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng). 振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng).(2)波速:波的傳播速率. 機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定,與波源無(wú)關(guān).(3)頻率:波的頻率始終等于波源的振動(dòng)頻率,與介質(zhì)無(wú)關(guān).(4)三者關(guān)系:v=f7. 波動(dòng)圖像:表示波的傳播方向上,介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移. 當(dāng)波源作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí),它在介質(zhì)中形成簡(jiǎn)諧波,其波動(dòng)圖像為正弦或余弦曲線.(1)由波的圖像可獲取的信息從圖像可以直接讀出振幅(注意單位). 從圖像可以直接讀出波長(zhǎng)(注意單位).可求任一點(diǎn)在該時(shí)刻相對(duì)平衡位置的
39、位移(包括大小和方向)在波速方向已知(或已知波源方位)時(shí)可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向. 可以確定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度方向(加速度總是指向平衡位置)(2)波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像的比較:研究對(duì)象研究?jī)?nèi)容圖象物理意義圖象變化一個(gè)完整曲線占橫坐標(biāo)距離8. 波動(dòng)問(wèn)題多解性波的傳播過(guò)程中時(shí)間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導(dǎo)致“波動(dòng)問(wèn)題多解性”的主要原因. 若題目假設(shè)一定的條件,可使無(wú)限系列解轉(zhuǎn)化為有限或惟一解9. 波的衍射波在傳播過(guò)程中偏離直線傳播,繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象. 衍射現(xiàn)象總是存在的,只有明顯與不明顯的差異. 波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物(或小孔)的尺寸比波的波長(zhǎng)小或能夠與波長(zhǎng)差
40、不多.10.波的疊加幾列波相遇時(shí),每列波能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾,只是在重疊的區(qū)域里,任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和.兩列波相遇前、相遇過(guò)程中、相遇后,各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生任何變化,這是波的獨(dú)表示一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移 隨時(shí)間推移圖象延續(xù),但已有形狀不變 表示一個(gè)周期 表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移 隨時(shí)間推移,圖象沿傳播方向平移 表示一個(gè)波長(zhǎng) 振動(dòng)圖象 一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn) 一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化規(guī)律 波動(dòng)圖象 沿波傳播方向所有的質(zhì)點(diǎn) 某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律立性原理.11.波的干涉:頻率相同的兩列波疊加,某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng),某些區(qū)域的振動(dòng)減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)
41、域相互間隔的現(xiàn)象,叫波的干涉. 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件:兩列波的頻率相同,振動(dòng)情況穩(wěn)定.注意干涉時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域或振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是不變的,加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和,減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差.兩列波在空間相遇發(fā)生干涉,兩列波的波峰相遇點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn),波峰和波谷的相遇點(diǎn)是減弱的點(diǎn),加強(qiáng)的點(diǎn)只是振幅大了,并非任一時(shí)刻的位移都大; 減弱的點(diǎn)只是振幅小了,也并非任一時(shí)刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動(dòng)方向同步的相干波源,當(dāng)PS 1-PS 2=n時(shí),振動(dòng)加強(qiáng);當(dāng)PS 1-PS 2=(2n+1)/2時(shí),振動(dòng)減弱。12. 聲波(1)空氣中的聲波是縱波,傳播速度為340
42、m/s. (2)能夠引起人耳感覺(jué)的聲波頻率范圍是:2020000Hz.(3)超聲波:頻率高于20000Hz 的聲波. 超聲波的重要性質(zhì)有:波長(zhǎng)短,不容易發(fā)生衍射,基本上能直線傳播,因此可以使能量定向集中傳播; 穿透能力強(qiáng).對(duì)超聲波的利用:用聲納探測(cè)潛艇、魚群,探察金屬內(nèi)部的缺陷; 利用超聲波碎石治療膽結(jié)石、腎結(jié)石等; 利用“B 超”探察人體內(nèi)病變.13.多普勒效應(yīng):由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象. 其特點(diǎn)是:當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng),兩者相互接近時(shí),觀察者接收到的頻率增大; 兩者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率減小.八、分子動(dòng)理論、熱和功、氣體1.分子動(dòng)理論(1)物
43、質(zhì)是由大量分子組成的 分子直徑的數(shù)量級(jí)一般是10 m.(2)分子永不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng).擴(kuò)散現(xiàn)象:不同的物質(zhì)互相接觸時(shí),可以彼此進(jìn)入對(duì)方中去. 溫度越高,擴(kuò)散越快. 布朗運(yùn)動(dòng):在顯微鏡下看到的懸浮在液體(或氣體)中微小顆粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),是液體分子對(duì)微小顆粒撞擊作用的不平衡造成的,是液體分子永不停息地?zé)o規(guī)則運(yùn)動(dòng)的宏觀反映. 顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯; 溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯.(3)分子間存在著相互作用力分子間同時(shí)存在著引力和斥力,引力和斥力都隨分子間距離增大而減小,但斥力的變化比引力的變化快,實(shí)際表現(xiàn)出來(lái)的是引力和斥力的合力.2.物體的內(nèi)能(1)分子動(dòng)能:做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能,在熱現(xiàn)象的研
44、究中,單個(gè)分子的動(dòng)能是無(wú)研究意義的,重要的是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能. 溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志.(2)分子勢(shì)能:分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能,叫做分子勢(shì)能. 分子勢(shì)能隨著物體的體積變化而變化. 分子間的作用表現(xiàn)為引力時(shí),分子勢(shì)能隨著分子間的距離增大而增大. 分子間的作用表現(xiàn)為斥力時(shí),分子勢(shì)能隨著分子間距離增大而減小. 對(duì)實(shí)際氣體來(lái)說(shuō),體積增大,分子勢(shì)能增加; 體積縮小,分子勢(shì)能減小.(3)物體的內(nèi)能:物體里所有的分子的動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能. 任何物體都有內(nèi)能,物體的內(nèi)能跟物體的溫度和體積有關(guān).(4)物體的內(nèi)能和機(jī)械能有著本質(zhì)的區(qū)別. 物體具有內(nèi)能的同時(shí)可以具有機(jī)械能
45、,也可以不具有機(jī)械能. -103.改變內(nèi)能的兩種方式(1)做功:其本質(zhì)是其他形式的能和內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化. (2)熱傳遞:其本質(zhì)是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.(3)做功和熱傳遞在改變物體的內(nèi)能上是等效的,但有本質(zhì)的區(qū)別.4. 能量轉(zhuǎn)化和守恒定律5. 熱力學(xué)第一定律(1)內(nèi)容:物體內(nèi)能的增量(U )等于外界對(duì)物體做的功(W )和物體吸收的熱量(Q )的總和.(2)表達(dá)式:W+Q=U(3)符號(hào)法則:外界對(duì)物體做功,W 取正值,物體對(duì)外界做功,W 取負(fù)值; 物體吸收熱量,Q 取正值,物體放出熱量,Q 取負(fù)值; 物體內(nèi)能增加,U 取正值,物體內(nèi)能減少,U 取負(fù)值.6.熱力學(xué)第二定律(1)熱傳導(dǎo)的方向性熱傳遞的過(guò)
46、程是有方向性的,熱量會(huì)自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,而不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體. (2)熱力學(xué)第二定律的兩種常見(jiàn)表述不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其他變化.不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功,而不引起其他變化. (3)永動(dòng)機(jī)不可能制成第一類永動(dòng)機(jī)不可能制成:不消耗任何能量,卻可以源源不斷地對(duì)外做功,這種機(jī)器被稱為第一類永動(dòng)機(jī),這種永動(dòng)機(jī)是不可能制造成的,它違背了能量守恒定律.第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成:沒(méi)有冷凝器,只有單一熱源,并從這個(gè)單一熱源吸收的熱量,可以全部用來(lái)做功,而不引起其他變化的熱機(jī)叫做第二類永動(dòng)機(jī). 第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成,它雖然不違背能量守恒定律,但
47、違背了熱力學(xué)第二定律.7.氣體的狀態(tài)參量(1)溫度:宏觀上表示物體的冷熱程度,微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志. 兩種溫標(biāo)的換算關(guān)系:T=(t+273)K.絕對(duì)零度為-273.15,它是低溫的極限,只能接近不能達(dá)到.(2)氣體的體積:氣體的體積不是氣體分子自身體積的總和,而是指大量氣體分子所能達(dá)到的整個(gè)空間的體積. 封閉在容器內(nèi)的氣體,其體積等于容器的容積.(3)氣體的壓強(qiáng):氣體作用在器壁單位面積上的壓力. 數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)器壁單位面積上受到氣體分子的總沖量. 產(chǎn)生原因:大量氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁,形成對(duì)器壁各處均勻的持續(xù)的壓力.決定因素:一定氣體的壓強(qiáng)大小,微觀上決定于分子的運(yùn)動(dòng)速率和分子
48、密度; 宏觀上決定于氣體的溫度和體積.(4)對(duì)于一定質(zhì)量的理想氣體,PV/T=恒量8.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)氣體分子間有很大的空隙. 氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍. (2)氣體分子之間的作用力十分微弱. 在處理某些問(wèn)題時(shí),可以把氣體分子看作沒(méi)有相互作用的質(zhì)點(diǎn). (3)氣體分子運(yùn)動(dòng)的速率很大,常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達(dá)到數(shù)百米每秒. 離這個(gè)數(shù)值越遠(yuǎn),分子數(shù)越少,表現(xiàn)出“中間多,兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.九、電場(chǎng)1.兩種電荷 -(1)自然界中存在兩種電荷:正電荷與負(fù)電荷. (2)電荷守恒定律:2. 庫(kù)侖定律(1)內(nèi)容:在真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們之
49、間的距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上.(2)公式:(3)適用條件:真空中的點(diǎn)電荷.點(diǎn)電荷是一種理想化的模型. 如果帶電體本身的線度比相互作用的帶電體之間的距離小得多,以致帶電體的體積和形狀對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)時(shí),這種帶電體就可以看成點(diǎn)電荷,但點(diǎn)電荷自身不一定很小,所帶電荷量也不一定很少.3.電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線周圍存在的一種物質(zhì),是電荷間相互作用的媒體. 電場(chǎng)是客觀存在性和能的特性.入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力跟它的電荷量的比值,叫做定義式:E=F/q 方向:正電荷在該點(diǎn)受力方向.(3)電場(chǎng)線:在電場(chǎng)中畫出一系列的從正電荷出發(fā)到負(fù)電荷終止的曲線,使曲線上每一點(diǎn)的切線方向都
50、跟該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向一致,這些曲線叫做電場(chǎng)線. 電場(chǎng)線的性質(zhì):電場(chǎng)線是起始于正電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處),終止于負(fù)電荷(或無(wú)窮遠(yuǎn)處); 電場(chǎng)線的疏密反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱; 電場(chǎng)線不相交; 電場(chǎng)線不是真實(shí)存在的; 電場(chǎng)線不一定是電荷運(yùn)動(dòng)軌跡.(4)勻強(qiáng)電場(chǎng):在電場(chǎng)中,如果各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向都相同,這樣的電場(chǎng)叫勻強(qiáng)電場(chǎng). 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是間距相等且互相平行的直線.(5)電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加:電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,當(dāng)空間的電場(chǎng)是由幾個(gè)點(diǎn)電荷共同激發(fā)的時(shí)候,空間某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于每個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)所激發(fā)的電場(chǎng)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.4.電勢(shì)差U:電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)A 移動(dòng)到另一點(diǎn)B 時(shí),電場(chǎng)力所做的功W AB 與電荷量q
51、的比值WAB/q叫做AB 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差. 公式:U AB =W AB /q 電勢(shì)差有正負(fù):U AB =-U BA ,一般常取絕對(duì)值,寫成U.5.電勢(shì):電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)相對(duì)零電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)差.(1)電勢(shì)是個(gè)相對(duì)的量,某點(diǎn)的電勢(shì)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)(通常取離電場(chǎng)無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)). 因此電勢(shì)有正、負(fù),電勢(shì)的正負(fù)表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高還是低.(2)沿著電場(chǎng)線的方向,電勢(shì)越來(lái)越低.6.電勢(shì)能:電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處(電勢(shì)為零處)電場(chǎng)力所做的功 =qU7.等勢(shì)面:電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢(shì)面.(1)等勢(shì)面上各點(diǎn)電勢(shì)相等,在等勢(shì)面上移
52、動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功.(2)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面.(3)畫等勢(shì)面(線)時(shí),一般相鄰兩等勢(shì)面(或線)間的電勢(shì)差相等. 這樣,在等勢(shì)面(線)密處場(chǎng)強(qiáng)大,等勢(shì)面(線)疏處場(chǎng)強(qiáng)小.8.電場(chǎng)中的功能關(guān)系(1)電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置有關(guān).計(jì)算方法有:由公式W=qEcos計(jì)算(此公式只適合于勻強(qiáng)電場(chǎng)中),或由動(dòng)能定理計(jì)算.(2)只有電場(chǎng)力做功,電勢(shì)能和電荷的動(dòng)能之和保持不變.(3)只有電場(chǎng)力和重力做功,電勢(shì)能、重力勢(shì)能、動(dòng)能三者之和保持不變. (1)電場(chǎng):帶電體的,電場(chǎng)具有力的特 (2)電場(chǎng)強(qiáng)度:放這一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度.9.靜電屏蔽:處于電場(chǎng)中
53、的空腔導(dǎo)體或金屬網(wǎng)罩,其空腔部分的場(chǎng)強(qiáng)處處為零,即能把外電場(chǎng)遮住,使內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響,這就是靜電屏蔽.10. 帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)帶電粒子在電場(chǎng)中加速帶電粒子在電場(chǎng)中加速,若不計(jì)粒子的重力,則電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做功等于帶電粒子動(dòng)能的增量.(2)帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)帶電粒子以垂直勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向進(jìn)入電場(chǎng)后,做類平拋運(yùn)動(dòng). 垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng):Vx =V0 ,L=V0 t.平行于場(chǎng)強(qiáng)方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):(3)是否考慮帶電粒子的重力要根據(jù)具體情況而定. 一般說(shuō)來(lái):基本粒子:如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有說(shuō)明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但不能忽略質(zhì)量). 帶
54、電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說(shuō)明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力.(4)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)與重力場(chǎng)的復(fù)合場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)由于帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中所受電場(chǎng)力與重力都是恒力,因此可以用兩種方法處理:正交分解法; 等效“重力”法.11.示波管的原理:示波管由電子槍,偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成,管內(nèi)抽成真空. 如果在偏轉(zhuǎn)電極XX 上加掃描電壓,同時(shí)加在偏轉(zhuǎn)電極YY 上所要研究的信號(hào)電壓,其周期與掃描電壓的周期相同,在熒光屏上就顯示出信號(hào)電壓隨時(shí)間變化的圖線.12.電容 -(1)定義:電容器的帶電荷量跟它的兩板間的電勢(shì)差的比值(2)定義式:注意電容器的電容是反映電容本身貯電特性的物理量,由電容器本身的
55、介質(zhì)特性與幾何尺寸決定,與電容器是否帶電、帶電荷量的多少、板間電勢(shì)差的大小等均無(wú)關(guān)。(3)單位:法拉(F ),1F=10F ,1F=10 pF.(4)平行板電容器的電容:合在一起加以考慮,其中C=. 在分析平行板電容器有關(guān)物理量變化情況時(shí),往往需將反映了電容器本身的屬性,是定義式,適用于各種電容器; 結(jié) ,表明了平行板電容 6 6器的電容決定于哪些因素,僅適用于平行板電容器; 若電容器始終連接在電池上,兩極板的電壓不變. 若電容器充電后,切斷與電池的連接,電容器的帶電荷量不變.十、穩(wěn)恒電流1.電流-(1)定義:電荷的定向移動(dòng)形成電流. (2)電流的方向:規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?
56、在外電路中電流由高電勢(shì)點(diǎn)流向低電勢(shì)點(diǎn),在電源的內(nèi)部電流由低電勢(shì)點(diǎn)流向高電勢(shì)點(diǎn)(由負(fù)極流向正極).2.電流強(qiáng)度: -(1)定義:通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟通過(guò)這些電量所用時(shí)間的比值,I=q/t(2)在國(guó)際單位制中電流的單位是安.1mA=10A ,1A=10A -3-6(3)電流強(qiáng)度的定義式中,如果是正、負(fù)離子同時(shí)定向移動(dòng),q 應(yīng)為正負(fù)離子的電荷量和.2.電阻-(1)定義:導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體中的電流的比值叫導(dǎo)體的電阻. (2)定義式:R=U/I,單位:(3)電阻是導(dǎo)體本身的屬性,跟導(dǎo)體兩端的電壓及通過(guò)電流無(wú)關(guān).3. 電阻定律(1)內(nèi)容:在溫度不變時(shí),導(dǎo)體的電阻R 與它的長(zhǎng)度L 成正比,與它的橫截面積S 成反比.(2
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