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高一物理必修一知识点总结_高一物理上册知识点总结

发布时间:2020-08-02 16:20 作者:宁夏睿智教育培训 次数:
高一物理必修一知识点总结_高一物理上册知识点总结
高中物理必修一精讲精练    主要内容:运动的描述及直线运动   基本概念  1
 
一、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,简称运动,它包括平动、转动和振动等运动形式.   ①运动是绝对的,静止是相对的。②宏观、微观物体都处于永恒的运动中。
 
二、参考系(参照物)
 
参考系:在描述一个物体运动时,选作标准的物体(假定为不动的物体)
 
1描述一个物体是否运动,决定于它相对于所选的参考系的位置是否发生变化,由于所选的参考系并不是真正静止的,所以物体运动的描述只能是相对的.
 
2.描述同一运动时,若以不同的物体作为参考系,描述的结果可能不同,
 
3.参考系的选取原则上是任意的,但是有时选运动物体作为参考系,可能会给问题的分析、求解带来简便,
 
一般情况下如无说明, 通常都是以地球作为参考系来研究物体的运动.
 
三、质点    研究一个物体的运动时,如果物体的形状和大小属于无关因素或次要因素,对问题的研究没有影响或影响可以忽略,为使问题简化,就用一个有质量的点来代替物体.用来代替物体的有质量的点做质点.
 
可视为质点有以下两种情况
 
①物体的形状和大小在所研究的问题中可以忽略,可以把物体当作质点。
 
②作平动的物体由于各点的运动情况相同,可以选物体任意一个点的运动来代表整个物体的运动,可以当作质点处理。   物理学对实际问题的简化,叫做科学的抽象。科学的抽象不是随心所欲的,必须从实际出发。
 
像这种突出主要因素,排除无关因素,忽略次要因素的研究问题的思想方法,即为理想化方法,质点即是一种理想化模型.
 
四、时刻和时间    时刻:是指某一瞬时,在时间轴上表示为某一点,如第3s末、3s时(即第3s末)、第4s初(即第3s末)均表示为时刻.   时刻与状态量相对应:如位置、速度、动量、动能等。
 
时间:两个时刻之间的间隔,在时间轴上表示为两点之间的线段长度,  
 
如:4s内(即0至第4末)  第4s(是指1s的时间间隔)  第2s至第4s均指时间。会时间间隔的换算:时间间隔=终止时刻-开始时刻。 时间与过程量相对应。如:位移、路程、冲量、功等
 
 五、位置、位移、路程
 
位置:质点的位置可以用坐标系中的一个点来表示,
 
在一维、二维、三维坐标系中表示为s(x) 、s (x,y) 、s (x,y,z)
 
位移:①表示物体的位置变化,用从初位置指向末位置的有向线段来表示,线段的长短表示位移的大小,
 
箭头的方向表示位移的方向。      相对所选的参考点(必一定是出发点)及正方向
 
② 位移是矢量,既有大小,又有方向。
 
注意:位移的方向不一定是质点的运动方向。如:竖直上抛物体下落时,仍位于抛出点的上方;弹簧振子向平衡位置运动时。   ③单位:m    ④位移与路径无关,只由初末位置决定
 
路程:物体运动轨迹的实际长度,路程是标量,与路径有关。
 
说明:①一般地路程大于位移的大小,只有物体做单向直线运动时,位移的大小才等于路程。
 
②时刻与质点的位置对应,时间与质点的位移相对应。
 
③位移和路程永远不可能相等(类别不同,不能比较)
 
物理量的表示:方向+数值+单位
 
六、速度、速率、瞬时速度、平均速度、平均速率      
 
速度:表示质点的运动快慢和方向,是矢量。它的大小用位移和时间的比值定义,
 
方向就是物体的运动方向,也是位移的变化方向,但不一定与位移方向相同。
 
平均速度:定义:运动物体位移和所用时间的比值叫做平均速度。定义式:=s/t
 
平均速的方向:与位移方向相同。
 
说明:①矢量:有大小,有方向②平均速度与一段时间(或位移)相对应③平均速度与哪一段时间内计算有关④平均速度计算要用定义式,不能乱套其它公式⑤只有做匀变速直线运动的情况才有特殊(即是等于初末速度的一半)       此时平均速度的大小等于中时刻的瞬时速度,并且一定小于中位移速度
 
瞬时速度: 概念的引入:由速度定义求出的速度实际上是平均速度,它表示运动物体在某段时间内的平均快慢程度,它只能粗略地描述物体的运动快慢,要精确地描述运动快慢,就要知道物体在某个时刻(或经过某个位置)时运动的快慢,因此而引入瞬时速度的概念.
 
瞬时速度的含义:运动物体在某一时刻(或经过某一位置)时的速度,叫做瞬时速度.
 
瞬时速度是矢量,大小等于运动物体从该时刻开始做匀速运动时速度的大小。
 
方向:物体经过某一位置时的速度方向,轨迹是曲线,则为该点的切线方向。
 
瞬时速率 就是瞬时速度的大小,是标量。
 
平均速率 表示运动快慢,是标量,指路程与所用时间的比值。
 
七、匀速直线运动      1.定义:在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动.
 
    2.特点:a=0,v=恒量.       3.位移公式:S=vt.
 
 八、加速度     物理意义:描述速度变化快慢的物理量(包括大小和方向的变化),
 
大小定义:速度的变化与所用时间的比值。  定义式:a=(即单位时间内速度的变化)
 
加速度是矢量   方向:现象上与速度变化方向相同,本质上与质点所受合外力方向一致。
 
质点作加速直线运动时,a与v方向相同;作减速直线运动时,a与v方向相反。
 
匀变速直线运动概念:物体在一条直线上运动:如果在相等时间内速度变化相等,这种运动叫匀变速直线运动。(可以往返)如竖直上抛)        
 
    理解清楚:速度、速度变化、速度变化的快慢   V、△V、a无必然的大小决定关系。
 
加速度的符号表示方向。(其正负只表示与规定的正方向比较的结果)。
 
为正值,表示加速度的方向与规定的正方向相同。但并不表示加速运动。
 
为负值,表示加速度的方向与规定的正方向相反。但并不表示减速运动。
 
判断质点作加减速运动的方法:是加速度的方向与速度方向的比较,若同方向表示加速。
 
并不是由加速度的正负来判断。有加速度并不表示速度有增加,只表示速度有变化,
 
是加速还是减速由加速度的方向与速度方向是否相同去判断。
 
a的矢量性:a在v方向的分量,称为切向加速度,改变速度大小变化的快慢.
 
a在与v垂直方向的分量,称为法向加速度,改变速度方向变化的快慢.
 
所以a与v成锐角时加速,成钝角时减速
 
判断质点作直曲线运动的方法:加速度的方向与速度方向是否在同一条直线上。
 
规律方法   1、灵活选取参照物
 
说明:灵活地选取参照物,以相对速度求解有时会更方便。
 
2、明确位移与路程的关系
 
说明:位移和路程的区别与联系。位移是矢量,是由初始位置指向终止位置的有向线段;路程是标量,是物体运动轨迹的总长度。一般情况位移的大小不等于路程,只有当物体作单向直线运动时路程才等于位移的大小。
 
3、充分注意矢量的方向性
 
说明:特别要注意速度的方向性。平均速度公式和加速度定义式中的速度都是矢量,要考虑方向。本题中以返回A点时的速度方向为正,因此AB段的末速度为负。
 
    注意:平均速度和瞬时速度的区别。平均速度是运动质点的位移与发生该位移所用时间的比值,它只能近似地描述变速运动情况,而且这种近似程度跟在哪一段时间内计算平均速度有关。平均速度的方向与位移方向相同。瞬时速度是运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。某时刻的瞬时速度,可以用该时刻前后一段时间内的平均速度来近似地表示。该段时间越短,平均速度越近似于该时刻的瞬时速度,在该段时间趋向零时,平均速度的极限就是该时刻的瞬时速度。
 
4、匀速运动的基本规律应用
 
                                      匀速直线运动的相关知识   2
 
一、 匀速直线运动: ①定义:物体在一条直线上运动,如果在相等的时间里位移相等,这种运动叫做匀变速直线运动.  ②特点:速度的大小方向均不变.    ③位移公式: s=vt    ④匀速直线运动的s-t和v-t图线
 
s-t图线特点:一次函数图线,图线的斜率表示速度的大小  方向由图线特点决定
 
v-t图线特点:平行与时间轴的直线,“面积”表示位移的大小。
 
二、匀变速直线运动
 
1. 定义:在相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动.   
 
2. 特点:a=恒量.即加速度是恒定的变速直线运动
 
a=恒量 且a方向与v方向相同,是匀加速直线运动;a=恒量 且a方向与v方向相反,是匀减速直线运动
 
基本公式:     Vt = V0 + a t     S = vo t +a t2
 
常用推论: ( 1 ) 推论:Vt2 -V02 = 2as  (匀加速直线运动:a为正值  匀减速直线运动:a为正值)
 
( 2 )  s=.(即:)
 
在某段时间内的平均速度,等于该段时间的中间时刻的瞬时速度,
 
(3)在任两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量,即ΔS= SⅡ- SⅠ=aT2=恒量.
 
说明:(1)以上公式只适用于匀变速直线运动.
 
(2)四个公式中只有两个是独立的,即由任意两式可推出另外两式.四个公式中有五个物理量,而两个独立方程只能解出两个未知量,所以解题时需要三个已知条件,才能有解.
 
(3)式中v0、vt、a、s均为矢量,方程式为矢量方程,应用时要规定正方向,凡与正方向相同者取正值,相反者取负值;所求矢量为正值者,表示与正方向相同,为负值者表示与正方向相反.通常将v0的方向规定为正方向,以v0的位置做初始位置.
 
(4)以上各式给出了匀变速直线运动的普遍规律.一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的v0、a不完全相同,例如a=0时,匀速直线运动;以v0的方向为正方向; a>0时,匀加速直线运动;a<0时,匀减速直线运动;a=g、v0=0时,自由落体应动;a=g、v0≠0时,竖直抛体运动.
 
(5)对匀减速直线运动,有最长的运动时间t=v0/a,对应有最大位移s=v02/2a,若t>v0/a,一般不能直接代入公式求位移。
 
几个重要推论:初速无论是否为零的匀变速直线运动都具有的特点规律
 
①在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数;Ds =Sn+1一Sn= aT2=恒量
 
②中时刻的即时速度等于这段位移的平均速度等于初末速度的一半.
 
 ③A B段中间时刻的即时速度:   Vt/ 2 ===== VN  (等于这段的平均速度)
 
  ④AB段位移中点的即时速度: Vs/2  =             (如何推出?)
 
 ⑤S第t秒 = St-S t-1= (vo t +a t2) -[vo( t-1) +a (t-1)2]= V0 + a (t-)
 
(4)初速为零的匀加速直线运动规律
 
 
 
 
 
①在1s末 、2s末、3s末……ns末的速度比为1:2:3……n;
 
②在1s 、2s、3s……ns内的位移之比为12:22:32……n2;
 
③在第1s 内、第 2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1:3:5……(2n-1);
 
④从静止开始通过连续相等位移所用时间之比为1::……(
 
⑤通过连续相等位移末速度比为1::……
 
(5)匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动.
 
(6)通过打点计时器在纸带上打点(或照像法记录在底片上)来研究物体的运动规律
 
⑴是判断物体是否作匀变速直线运动的方法。Ds = aT2
 
⑵求的方法 VN===    
 
⑶求a方法   ① Ds = aT2  ②一=3 aT2  ③  Sm一Sn=( m-n) aT2  (m.>n) (逐差法推理)
 
④画出图线根据各计数点的速度,图线的斜率等于a;
 
识图方法:一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点
 
求解时注意:①弄清运动过程(分几个阶段,各阶段的运动性质,及联系各阶段的物理量)画出草图,在头脑中形成清晰的运动图景.   ②选用适当的公式,特别是求位移时用平均速度乘以时间往往快捷.
 
三、研究匀变速直线运动实验:
 
右图为打点计时器打下的纸带。选点迹清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后每5个点取一个计数点A、B、C、D …。测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3 … 利用打下的纸带可以:
 
⑴求任一计数点对应的即时速度v:如 (其中T=5×0.02s=0.1s)  
 
⑵利用“逐差法”求a:
 
⑶利用上图中任意相邻的两段位移求a:如
 
⑷利用v-t图象求a:求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,
 
画出v-t图线,图线的斜率就是加速度a。    注意:a纸带的记录方式(三种):相邻记数间的距离;各点距第一个记数点的距离;各点在刻度尺上对应的刻度值。
 
b时间间隔(计数周期)与选计数点的方式有关(50Hz,打点周期0.02s,(常以打点的5个间隔作为一个记时单位)                  
 
说法:每5个点取一个计数点或每两个计数点间还有四个点未画出。
 
c注意单位,(打点计时器打的点) 和 (人为选取的计数点) 的区别
 
四、匀变速直线运动的v-t图线:(形象表达物理规律、直观描述物理过程、鲜明反映物理量之间的关系)
 
v-t图线特点:一次函数图线,图线的斜率表示加速度的大小,“面积”表示位移大小。
 
s-t图线物理意义:
 
①图线上的坐标点(t, s)表示某时刻的位置,  ②图线的斜率表示速度的大小
 
③图线在纵轴上的截距,表示物体的初位移
 
v-t图线物理意义
 
①图线上的坐标点表示物体某时刻的速度。   ②图线的斜率表示加速度的大小
 
③图线在纵轴上的截距,表示物体的初速度   ④图线和横轴所夹的“面积”表示运动的位移大小。
 
                                       自由落体运动   3  
 
一、自由落体运动
 
    物体只受重力作用所做的初速度为零的匀加速直线运动.
 
特点:(l)只受重力;(2)初速度为零.
 
规律:(1)vt=gt;(2)s=½gt2;(3)vt2=2gs;(4)s=;(5);
 
    二、竖直上抛
 
1、将物体沿竖直方向抛出,物体的运动为竖直上抛运动.抛出后只在重力作用下的运动。
 
其规律为:(1)vt=v0-gt,(2)s=v0t -½gt2  (3)vt2-v02=-2gh  
 
几个特征量 (1)上升最大高度:H =    (2)上升的时间:t=   (3)从抛出到落回原位置的时间:t =
 
(4)上升、下落经过同一位置时的加速度相同,而速度等值反向 (称速度对称性)
 
(5)上升、下落经过同一段距离的时间相等。(称时间的对称性)
 
(6) 适用全过程S = Vo t -g t2 ;  Vt = Vo-g t ;   Vt2-Vo2 = -2gS  (S、Vt的正、负号的理解
 
2.两种处理办法:两种思路解题:(速度和时间的对称)  
 
(1)分段法:上升阶段看做初速度为零,加速度大小为g的匀减速直线运动,下降阶段为自由落体运动.
 
(2)整体法:从整体看来,运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度v0方向始终相反,因此可以把竖直上抛运动看作是一个统一的减速直线运动。这时取抛出点为坐标原点,初速度v0方向为正方向,则a= 一g。(用此解法特别注意方向)
 
3.上升阶段与下降阶段的特点:(速度和时间的对称)
 
 (l)物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点回落到出发点的时们相等。即   t上=v0/g=t下  
 
所以,从某点抛出后又回到同一点所用的时间为t=2v0/g
 
 (2)上抛时的初速度v0与落回出发点的速度V等值反向,大小均为;即   V=V0=
 
    注意:①以上特点适用于竖直上抛物体的运动过程中的任意一个点所时应的上升下降两阶段,因为从任意一点向上看,物体的运动都是竖直上抛运动,且下降阶段为上升阶段的逆过程.
 
②以上特点,对于一般的匀减速直线运动都能适用。若能灵活掌握以上特点,可使解题过程大为简化.尤其要注意竖直上抛物体运动的时称性和速度、位移的正负。
 
规律方法     
 
1、基本规律的理解与应用
 
2、充分运用竖直上抛运动的对称性
 
(1)速度对称:上升和下降过程经过同一位置时速度等大反向。
 
(2)时间对称:上升和下降过程经过同一段高度的上升时间和下降时间相等。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
基础知识 一、力  4
 
1、定义:力是物体对物体的作用  
 
说明:定义中的物体是指施力物体和受力物体,定义中的作用是指作用力与反作用力。
 
2、力的性质       ①力的物质性:力不能离开物体单独存在。一谈到力,必然涉及两个物体,受力物体和施力物体,力不能离开物体而存在,找不到施力物体和受力物体的力是不存在的.
 
一提到力一定要知道其施力物体和受力物体,学好物理的功底。
 
说明:分析力,①首先要明确施力物体和受力物体(作用对象) ②对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体.   ③受力物体和施力物体总是同时成对出现.
 
②力的相互性:力的作用是相互的。施力物体给予受力物体作用的同时必受受力物体的反作用.即力是成对出现的.施力物体同时也是受力物体.受力物体同时也是施力物体,我们把物体之间的作用称为作用力与反作用力.
 
③力的矢量性:力是矢量,既有大小也有方向。
 
④力的独立性:一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。
 
⑤力的测量工具:测力计,可以用弹簧称测量
 
⑥单位:牛顿 简称牛.符号N   (SI制中:kgm/s2)
 
意义:使质量为1千克的物体产生1米/秒2加速度力的大小为 1牛顿.
 
⑦力的表示方法:三要素表示、力的图示和示意图
 
力的三要素是:大小、方向、作用点.
 
力的图示:用一根带箭头的线段表示出力的三要素,称为力的图示.要选择合适的比例(标度),要求严格。说明:改变任一方面作用效果都改变。
 
力的示意图:若只要求正确地表示出物体的受力个数和受力的方向,按大致比例画出力的大小,称为力的示意图.
 
示意图着重于受力个数和各力的方向画法,不要求作出标度.
 
⑧力的作用效果 ①静力效果:使物体的形状发生改变(形变),拉伸 压缩 弯曲 扭转等
 
②动力效果:使物体的运动状态发生改变(改变物体的速度)即是产生加速度
 
3、力的分类      ①按性质分类:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等 (受力分析时一定要分析的力)一定有施、受力物体。
 
②按效果分类:拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力、下滑力、分力、合力、斥力、吸力、浮力等         ③按研究对象分类:内力和外力。
 
④按作用方式分类:重力、电场力、磁场力等为场力,即非接触力,弹力、摩擦力为接触力。
 
说明:性质不同的力可能有相同的效果,效果不同的力也可能是性质相同的。单位是牛顿
 
二、重力
 
1、产生原因:由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力.
 
说明:①重力是由于地球的吸引而产生的力,但它并不就等于地球时物体的引力.重力是地球对物体的万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小,所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。
 
其一个分力使得物体随地球自转所需的向心力,(赤道处较大);另一个力为重力。(在南北两极较大)
 
地球附近的物体都受重力作用,重力的施力物体是地球。
 
②重力的大小与纬度和距地面的高度有关。    重力在不同纬度的地方不同,南北两极较大,赤道处较小。离地面不同高度的地方不同,离地越高的地方越小,但是在处理物理问题时,在地球表面和地球表面附近某一高度的地方,一般认为物体受的重力不变一个物体受的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力作用也无关。在超重、矢重和卫星上也还受重力作用,
 
2、大小:G=mg  (可以认为牛顿第二定律) (说明:物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关)此公式可认为牛顿第二定律。 g=9.8 N/kg  可以用弹簧测力计测量
 
3、方向:竖直向下(说明:不可理解为跟支承面垂直).     不等同于指向地心,只有赤道和两极处重力的方向才指向地心。
 
4、重心:物体各部分都受重力作用,效果上认为集中到一个点上,这个点就叫重心,即是说重力的作用点。即:重心是物体各部分所受重力合力的作用点.
 
说明:(l)重心可以不在物体上.物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心是一个等效的概念。重心是一个等效替代点,不要认力只有重心处受重力,物体的其它部分不受重力。
 
     (2)有规则几何形状、质量均匀的物体重心在它的几何中心.
 
质量分布不均匀的物体,其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。
 
     (3)薄物体的重心可用悬挂法求得.
 
 
 
三、弹力    弹力产生原因:发生形变的物体想要恢复原状而对迫使它发生形变的物体产生的力。
 
1、定义:直接接触的物体间由于发生弹性形变(即是相互挤压)而产生的力.
 
2、产生条件:直接接触,有弹性形变。
 
3、方向:弹力的方向与施力物体的形变方向相反(与形变恢复方向相同),作用在迫使物体发生形变的物体上。弹力是法向力,力垂直于两物体的接触面。具体说来:(弹力方向的判断方法)
 
(1)弹簧两端的弹力方向,与弹簧中心轴线重合,指向弹簧恢复原状的方向。其弹力可为拉力,可为压力;对弹簧秤只为拉力。
 
(2)轻绳对物体的弹力方向,沿绳指向绳收缩的方向,即只为拉力。
 
(3)点与面接触时弹力的方向,过接触点垂直于接触面(或接触面的切线方向)而指向受力物体。
 
(4)面与面接触时弹力的方向,垂直于接触面而指向受力物体。
 
(5)球与面接触时弹力的方向,在接触点与球心的连线上而指向受力物体。
 
(6)球与球相接触的弹力方向,沿半径方向,垂直于过接触点的公切面而指向受力物体。
 
(7)轻杆的弹力方向可能沿杆也可能不沿杆,杆可提供拉力也可提供压力,这一点跟绳是不同的。
 
(8)根据物体的运动情况。利用平行条件或动力学规律判断.
 
说明:①压力、支持力的方向总是垂直于接触面(若是曲面则垂直过接触点的切面)指向被压或被支持的物体。
 
②绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。
 
③杆既可产生拉力,也可产生压力,而且能产生不同方向的力。这是杆的受力特点。
 
杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。
 
4、弹力的大小:
 
①弹簧、橡皮条类:它们的形变可视为弹性形变。(在弹性限度内)弹力的大小跟形变关系符合胡克定律遵从胡克定律力F=kX。上式中k叫弹簧劲度系数,单位:N/m,跟弹簧的材料、粗细,直径及原长都有关系;X是弹簧的形变量(拉伸或压缩量)切不可认为是弹簧的原长。    ②一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。
 
③非弹簧类的弹力是形变量越大,弹力越大,一般应根据物体所处的运动状态,利用平衡条件或动力学规律(牛顿定律)来计算。
 
重难点突破
 
一、弹力有无判断    弹力的方向总跟形变方向相反,但很多情况接触处的形变不明显,这给判断弹力是否存在带来困难。可用以下方法解决。
 
1、拆除法  即解除所研究处的接触,看物体的运动状态是否改变。若不变,则说明无弹力;若改变,则说明有弹力。   
 
2、分析主动力和运动状态是判断弹力有无的金钥匙。 分析主动力就是分析沿弹力所在直线上,除弹力以外其它力的合力。看该合力是否满足给定的运动状态,若不满足,则存在弹力,若满足则不存在弹力。
 
二、弹力方向判定   
 
1、对于点与面、面与面接触的情形,弹力的方向总跟接触面垂直。对于接触面是曲面的情况,要先画出通过接触点的切面,弹力就跟切面垂直。
 
2、对于杆的弹力方向问题,要特别注意不一定沿杆,沿杆只是一种特殊情况,当杆与物体接触处情况不易确定时,应根据物体的运动状态,利用平衡条件或动力学规律来判断。
 
三、弹力的计算
 
弹力是被动力,其大小与物体所受的其它力的作用以及物体的运动状态有关,所以可根据物体的运动状态和受力情况,利用平衡条件或牛顿运动定律求解。
 
非弹簧类弹力的大小计算,只能根据物体的运动状态,利用F合 = 0或F合 = ma求解。
 
 四、摩擦力
 
1、定义:当一个物体在另一个物体的表面上相对运动(或有相对运动的趋势)时,受到的阻碍相对运动(或阻碍相对运动趋势)的力,叫摩擦力,可分为静摩擦力和滑动摩擦力。
 
2、产生条件:①接触面粗糙;②相互接触的物体间有弹力;③接触面间有相对运动(或相对运动趋势)。
 
说明:三个条件缺一不可,特别要注意“相对”的理解
 
3、摩擦力的方向:
 
①静摩擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动趋势方向相反。
 
②滑动摩擦力的方向总跟接触面相切,并与相对运动方向相反。
 
说明:(1)“与相对运动方向相反”不能等同于“与运动方向相反”。
 
滑动摩擦力方向可能与运动方向相同,可能与运动方向相反,可能与运动方向成一夹角。
 
(2)滑动摩擦力可能起动力作用,也可能起阻力作用。
 
4、摩擦力的大小:     (1)静摩擦力的大小:
 
①与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0≤f≤fm 。
 
但跟接触面相互挤压力FN无直接关系。具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。 
 
②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等。
 
③效果:阻碍物体的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,可以是动力,也可以是阻力。
 
(2)滑动摩擦力的大小:
 
滑动摩擦力跟压力成正比,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:F=μFN  (F表示滑动摩擦力大小,FN表示正压力的大小,μ叫动摩擦因数)。
 
说明:①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定。②μ与接触面的材料、接触面的情况有关,无单位。③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关。
 
5、效果:总是阻碍物体间的相对运动(或相对运动趋势),但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力。
 
说明:滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关,只由动摩擦因数和正压力两个因素决定,而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关.
 
五、静摩擦力      静摩擦力定义: 发生在两个相对静止的物体之间,由于存在有相对的运动趋势而产生的阻碍相对运动趋势的力叫做静摩擦力。
 
(1)产生条件:①相互接触的物体间存在弹力:②两物体间有相对运动的趋势;③接触面粗糙。
 
(2)方向:跟接触面相切,并且跟相对运动趋势方向相反   (属于教学难点)静摩擦力的方向可能与运动方向相同,也可能与运动方向相反,或与运动方和成一夹角。
 
(3)作用效果:总是阻碍物体间的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,可以是动力,也可以是阻力。
 
(4)大小:没有确定的取也值无确定的运算公式,只能在零到最大值之间取值。
 
静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过最大静摩擦力,即0≤f≤fm ,具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。
 
(5)静摩擦力是被动力,其作用效果是阻碍物体的相对运动趋势,并不是阻碍运动。与发生趋势的力大小相等、方向相反,相互平衡。
 
说明:  ①摩擦力总是起阻碍相对运动的作用,并不是阻碍物体的运动.因为有此时候摩擦力的方向与物体运动方向相同.    ②绝对不能说:静止的物体受到的摩擦力是静摩擦力,运动物体受到的摩擦力是滑动摩擦力。
 
静摩擦力是相对静止的物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。
 
滑动摩擦力是具有相对运动的物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的物体不一定都滑动。
 
一个物体滑动另一个物体静止是常见的现象。
 
③摩擦力和弹力都是接触力,有摩擦力时必定有弹力,有弹力不一定有摩擦力。
 
④分析摩擦力时“参考系”的选择:条件是相互接触物体之间产生相对运动或相对运动的趋势。
 
重难点突破      一、正确理解动摩擦力和静摩擦力中的“动”与“静”的含义。
 
“动”和“静”是指研究对象相对于跟它接触的物体而言的,而不是相对于地面的运动和静止,所以受滑动摩擦力作用的物体可能是静止的,反之,受静摩擦力作用的物体可能是运动的。
 
二、滑动摩擦力方向的判断。
 
几乎所有的同学认为滑动摩擦力方向判断要比静摩擦力方向的判断容易,因而忽视了对滑动摩擦力方向判断方法的深刻理解。      滑动摩擦力方向总是跟相对运动的方向相反,要确定滑动摩擦力的方向首先要判断出研究对象跟它接触的物体的相对运动方向。
 
三、静摩擦力的有无、方向判断及大小计算。     判断相互作用的物体之间是否存在静摩擦力,确实是一个难点。原因在于静摩擦力是被动出现的,再加上静摩擦力中的“静”字,就更增加了它的隐性。为了判断静摩擦力是否存在,几乎所有的参考资料都有给出了“假设法”,目的是想化“静”为“动”,即假设接触面光滑无摩擦力,看研究对象是否会发生相对滑动,这种方法对受其它力较少的情况是可以的,但对物体受力较多的情况,这说是一种“中听不中用”的方法了。
 
根据物体的运动状态来分析静摩擦力的有无,判断其方向、计算其大小。这是最基本的也是最有效的方法。
 
①若物体处于平衡状态,分析沿接触面其它力(除静摩擦力)的合力,若合力为零,则静摩擦力不存在,若合力不为零,一定存在静摩擦力,且静摩擦力的大小等于合力,方向与合力方向相反。
 
②若物体处于非平衡状态,则利用牛顿运动定律来判断静摩擦力的有无、方向及大小。
 
四、计算摩擦力大小:  首先要弄清要计算的是静摩擦力还是滑动摩擦力,只有滑动摩擦力才可以用F=μFN计算,而静摩擦力是被动力,当它小于最大静摩擦力时,取值要由其它力情况及运动状态来分析,跟正压力的大小无关。特别是有些情况中物体运动状态发生了变化(如先动后静或先静后动)时,更要注意两种摩擦力的转化问题。
 
 
 
 
 
 一.合力与分力   5  
 
1、一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力.
 
2、合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系。
 
3、共点力:几个力如果作用在物体的同一个点,或者它们的作用线相交于同一个点,这几个力做共点力。
 
二.力的合成与分解
 
1、求几个已知力的合力叫力的合成;求一个力的分力叫力的分解.
 
(分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果进行分解)。
 
同一个力可以分解成无数对大小、方向不同的分力。下面是有确定解的几种常见情况:
 
(1)已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小(有一组解)。
 
(2)已知合力和一个分力的大小与方向,求另一个分力的大小和方向(有一组解)。
 
 (3)已知合力及一个分力F1的大小和F2的方向求F1的方向和F2的大小(有一组解或两组解)。
 
合力和分力是一种等效代替关系,分解是用分力代换合力;合成则是用合力代换分力
 
注意:力的合成是唯一的,而力的分解有时不是唯一的。只有在下列两种情形下,力的分解才是唯一的:
 
(1)已知合力和两个分力的方向;(2)已知合力和一个分力大小和方向。
 
2、运算法则:
 
(1)平行四边形法则:
 
求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把F1,F2的线段作为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向。
 
(2)三角形法则:合力和两个分力通过平移,构成一个首尾相接的封闭三角形。这就是三角形法则
 
求两个互成角度的共点力F1,F2的合力,可以把F1,F2首尾相接地画出来,把F1,F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力F的大小和方向;
 
(3)共点的两个力:F1、F2的合力F的大小,与它们的夹角θ有关,θ越大,合力越小;θ越小,合力越大。
 
合力可能比分力大,也可能比分力小。F1与F2同向时合力最大,F1与F2反向时合力最小。
 
合力大小的取值范围是    | F1-F2|≤F合≤(F1+F2)
 
求F、F2两个共点力的合力的公式:  F=                       
 
      合力的方向与F1成a角:       tga=                   
 
注意:①力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 
 
②两个力的合力范围:   ú F1-F2 ú £ F£ F1 +F2                   
 
③合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 
 
④当F1、F2大小一定, 在0-1800范围内变化时, 增大, F减小;减小, F增大。
 
⑤F1、F2垂直 (正交) 时:F的大小      F的方向 tan=
 
⑥当F1、F2大小相等,夹角为1200时,合力为F=F1=F2  方向与两分力匀为600    
 
(4)三个力或三个以上的力的合力范围在一定的条件下可以是:0≤F≤| F1+F2+…Fn|
 
三.力的分解计算
 
力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形法则,
 
㈠关于力分解的讨论:
 
(1).己知合力的大小和方向,-----有无数多组解(即可分解为无数对分力)
 
(2).己知合力的大小和方向,
 
①.又知F1、F2的方向-------有确定的解
 
②.又知F1、F2大小---------有确定的解
 
③.又知F1的大小和方向----有确定的解
 
④.又知F1的方向及F2的大小:当F>F2>Fsin时-----有两组解
 
                           当F2=Fsin时-----有一组解
 
                           当F2>F时-----有确定的解
 
㈡在实际问题中,分力的求解方法:
 
①根据力产生的实际效果确定分力的方向.即使是同一个力,在不同的情况下所产生的效果也往往是不同的,按问题的需要进行分解
 
②.由平行四边形定则作出力的分解图
 
③.由数学知识进行运算,力学形和几何形相似
 
 ㈢力分解的解题思路:
 
力分解问题的关键是:根据力的作用效果确定分力的方向.
 
然后画出力的平行四边形,接着转化为一个根据己知边角关系求角的几何问题.
 
基本思路可以表示为:
 
实际问题确定分力的方向 物理抽象作出平行四边形 用数学计算求分力
 
重难点突破
 
一、正确理解合力、分力及二者的关系。
 
合力和分力是一种等效替代关系,求几个已知分力的合力必须要明确这个合力是虚设的等效力,并非真实存在的力,合力没有性质可言,也找不到施力物体。反之,把一个已知力分解为两个分力,这两个分力也并非存在。无性质可言,当然也找不到施力物体。因此在进行受力分析时,要注意以下两点:
 
1、合力和分力不能同时共存,不能既考虑了合力,又考虑分力,这们就增加了力。
 
2、不要把受力分析与力的分解相混淆,受力分析的对象是某一个物体,分析的力是实际受到的性质力;而力的分解的对象则是某一个力,是用分力代替这个力。
 
二、合力的取值范围。
 
1、共点的两个力的合力的大小范围是│F1-F2│≤F合≤F1+F2。合力随两力夹角θ的减小而增大。
 
2、合力可以大于分力,也可以等于分力,或者小于分力。
 
3、共点的三个力的合力大小范围是:合力的最大值为三个力的大小之和。用三个力中最大的一个力的值减去其余两个力,其结果为正,则这个正值为三个力的合力的最小值;若结果为零或负,则三个力的合力的最小值为零。
 
三、力的分解原则。
 
如果不加限制,从数学角度来看,将一个力分解答案将无穷多。从物理学角度来看,这样分解一个力是没有意义的。因此我们分解力时,要遵循以下原则才有意义:
 
(1)按照力产生的实际效果分解。(2)按照题设条件或解题实际需要分解。
 
一.共点力   6  
 
    物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力.能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
 
二、平衡状态       物体保持静止或匀速运动状态(或有固定转轴的物体匀速转动).
 
注意:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零.
 
共点力的平衡:如果物体受到共点力的作用,且处于平衡状态,就叫做共点力的平衡。
 
共点力的平衡条件:为使物体保持平衡状态,作用在物体上的力必须满足的条件,叫做…
 
两种平衡状态:    静态平衡v=0;a=0     动态平衡v≠0;a=0    
 
①瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态. 如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态.     ②.物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。
 
三、共点力作用下物体的平衡条件
 
(1)物体受到的合外力为零.即F合=0  其正交分解式为F合x=0 ;F合y=0
 
(2)某力与余下其它力的合力平衡(即等值、反向)。
 
二力平衡:这两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,并作用于同一物体
 
(要注意与一对作用力与反作用力的区别)。
 
三力平衡:三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性。其力大小符合组成三解形规律      三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量形;任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)
 
推论:[1]非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点。
 
[2]几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向
 
三力汇交原理:当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时,这三个力必交于一点;
 
说明:   ①物体受到N个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的(N-1)个力的合力等大反向。    ②若采用正交分解法求平衡问题,则其平衡条件为:FX合=0,FY合=0;
 
求解平衡问题的一般步骤:选对象,画受力图,建坐标,列方程。
 
四、平衡的临界问题
 
由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时,发生转折的状态叫临界状态,临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态。往往利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。
 
五、平衡的极值问题
 
极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值。可分为简单极值问题和条件极值问题。
 
 
 
重难点突破
 
一、平衡条件的运用方法。
 
解决共点力作用下物体的平衡问题,实际上就是如何表达“合力为零”,使之具体化的问题。根据物体平衡时,受共点力多少的不同,可分为以下三种表达方式。
 
1、物体受两个共点力作用而平衡,这两个力必等大反向且在同一直线上。选F1方向为正,则合力为零可表示为   F1-F2=0。
 
2、物体受三个共点力作用而平衡,任意两个力的合力必定跟第三个力等大反向(合成法)
 
3、当物体受三个以上共点力平衡时,多数情况下采用正交分解法。即将各力分解到X轴和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,FX=0,Fy=0。坐标系的建立应以少分解力,即让较多的力在坐标轴上为原则。
 
二、画矢量三角形解决动态平衡问题。
 
另一种平衡是物体受的几个共点力是变化的,但物体总保持平衡即满足合力为零的条件。这种平衡也叫动态平衡。解决这类平衡问题的方法是画出一系列为的矢量三角形,从三角形的边长变化就可定性确定力的变化。
 
三、平衡物体的临界与极值问题。
 
1、临界问题:当某物理量变化时,会引起其他几个物理量的变化,从而使物体所处的平衡状态“恰好出现”或“恰好不出现”,在问题的描述中常用“刚好”、“刚能”、“恰好”等语言叙述。
 
解决这类问题的基本方法是假设推理法,即先假设某种情况成立,然后再根据平衡条件及有关知识进行论证、求解。
 
2、极值问题:平衡物体的极值,一般指在力的变化过程中的最大值和最小值问题。
 
解决这类问题的方法常用解析法,即根据物体的平衡条件列出方程,在解方程时,采用数学知识求极值或者根据物理临界条件求极值。另外,图解法也是常用的一种方法,即根据物体的平衡条件作出力的矢量图,画出平行四边形或者矢量三角形进行动态分析,确定最大值或最小值。
 
 
 
规律方法
 
1、用平衡条件解题的常用方法
 
(1)力的三角形法
 
    物体受同一平面内三个互不平行的力作用平衡时,这三个力的矢量箭头首尾相接,构成一个矢量三角形;反之,若三个力矢量箭头首尾相接恰好构成三角形,则这三个力的合力必为零.利用三角形法,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识可求得未知力.
 
(2)力的合成法
 
    物体受三个力作用而平衡时,其中任意两个力的合力必跟第三个力等大反向,可利用力的平行四边形定则,根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解.
 
(3)正交分解法
 
    将各个力分别分解到X轴上和y轴上,运用两坐标轴上的合力等于零的条件,多用于三个以上共点力作用下的物体的平衡.值得注意的是,对x、y方向选择时,尽可能使落在x、y轴上的力多;被分解的力尽可能是已知力,不宜分解待求力.
 
说明:力的三角形法与正交分解法是解决共点力平衡问题的最常见的两种解法.前者适于三力平衡问题,简捷、直观.后者适于多力平衡问题,是基本的解法,但有时有冗长的演算过程,因此要灵活地选择解题方法.
 
2、动态平衡问题的分析(图解法)
 
在有关物体平衡问题中,存在着大量的动态平衡问题,所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢的变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态.解动态问题的关键是抓住不变量,依据不变的量来确定其他量的变化规律,常用的分析方法有解析法和图解法.
 
解析法的基本程序是:对研究对象的任一状态进行受力分析,建立平衡方程,求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系式,然后根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化情况
 
图解法的基本程序是:对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化(一般为某一角度),在同一图中作出物体在若干状态下的平衡力图(力的平行四边形或力的三角形),再由动态的力的平行四边形或三角形的边的长度变及角度变化确某些力的大小及方向的变化情况
 
3、三力汇交原理与三角形相似法
 
物体在共面的三个力作用下处于平衡时,若三个力不平行,则三个力必共点.这就是三力汇交原理
 
1、 解决临界问题的方法
 
临界问题:某种物理现象变化为另一种物理现象或物体从某种特性变化为另一种特性时,发生的转折状态为临界状态。临界状态也可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态,平衡物体的临界状态是指物体所处平衡状态将要变化的状态,涉及临界状态的问题叫临界问题,解决这类问题一定要注意“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。
 
在研究物体的平衡时,经常遇到求物理量的取值范围问题,这样涉及到平衡问题的临界问题,解决这类问题的基本方法是假设推理法,即先假设怎样,然后再根据平衡条件及有关知识列方程求解。
 
2、 平衡问题中极值的求法
 
极值:是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出现的最大值或最小值。中学物理的极值问题可分为简单极值问题和条件,区分的依据就是是否受附加条件限制。若受附加条件阴制,则为条件极值。
 
                       高中物理必修一精讲精练(8)牛顿第一定律和三定律  7  
 
1.历史上对力和运动关系的认识过程:
 
①亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。
 
②伽利略的想实验:否定了亚里士多德的观点,他指出:如果没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去。
 
③笛卡儿的结论:如果没有加速或减速的原因,运动物体将保持原来的速度一直运动下去。
 
④牛顿的总结:牛顿第一定律
 
2.伽利略的“理想斜面实验”程序内容:
 
① (事实) 两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面
 
② (推论) 如果没有摩擦,小球将上升到释放的高度。
 
③ (推论) 减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
 
④ (推论) 继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平,小球沿水平面做持续的匀速直线运动。
 
⑤ (推断) 物体在水平面上做匀速运动时并不需要外力来维持。
 
此实验揭示了力与运动的关系:
 
①力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,物体的运动并不需要力来维持。
 
②同时说出了一切物体都有一种属性(运动状态保持不变的属性)只有受力时运动状态才改变。
 
这种运动状态保持不变的属性就称作惯性。
 
即:一切物体具都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,这就是惯性。
 
3.对惯性的理解要点:
 
① 惯性是物体的固有属性,即:保持原来运动状态不变的属性,不能克服,只能利用。与物体的受力情况及运动状态无关。任何物体,无论处于什么状态,不论任何时候,任何情况下都具有惯性。
 
② 惯性不是力,惯性是物体的一属性(即保持原来运动不变的属性)。不能说“受到惯性”和“惯性作用”。
 
力是物体对物体的作用,惯性和力是两个绝然不同的概念。
 
③ 物体的运动状态并不需要力来维持,因此惯性不是维持运动状态的力.
 
④ 惯性的大小:体现在运动状态改变的难易程度,(即是保持原来运动状态的体领强弱),,其大小由质量来决定。   质量是惯性大小的唯一量度。质量大,运动状态较难改变,即惯性大。
 
⑤ 惯性与惯性定律的区别:     惯性:是保持原来运动状态不变的属性
 
惯性定律:(牛顿第一定律)反映物体在一定条件下(即不受外力或合外力为零)的运动规律
 
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三条运动定律(称为牛顿三大定律)奠定了力学基础
 
4.牛顿第一定律
 
内容:一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
 
揭示了力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动的原因.(即是产生a)
 
两层含义:  (1) 物体总有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质是物体的一种固有属性,(惯性)
 
物体的运动并不需要力来维持。
 
(2) 要使物体的运动状态改变,必须施加力的作用,即力是改变运动状态的原因。
 
说明:   ①不是由实验直接总结出来的规律,牛顿以伽利略的理想实验为基础,总结前人的研究成果而推理得出的理想条件下的规律。
 
②成立条件是物体不受任何外力,是理想条件下所遵循的规律,在实际生活中,不受外力作用的物体是没有的
 
理解:    (1) 运动是物体的一种属性,物体的运动并不需要力来维持。
 
(2) 它定性地揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。
 
(3) 定律说明任何物体都具有的一种性质----- 惯性
 
(4) 不受力的物体是不存在的,牛顿第一定律不能用实验直接验证。但是建立在大量实验现象的基础上,通过思维的逻辑推理而发现的。
 
它告诉人们研究物理问题的另一种方法:通过观察大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量的实验现象中寻找规律。
 
(5)牛一定律是牛二定律的基础,不能简单地认为它是牛二定律不受外力时的特例。
 
牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系。牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系。
 
(6) 运动状态改变的理解:(是速度的改变)
 
速度是描述物体运动状态的物理量,物体的速度变化了,即是物体的运动状态发生了改变。
 
运动状态改变的类形:速度大小的变化,速度方向的变化,速度的大小和方向同时改变。
 
 
 
知识简析    一、牛顿第一定律
 
1、内容:一切物体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.
 
说明:(1)物体不受外力是该定律的条件.
 
    (2)物体总保持匀速直线运动或静止状态是结果.
 
    (3)直至外力迫使它改变这种状态为止,说明力是产生加速度的原因.
 
(4)物体保持原来运动状态的性质叫惯性,惯性大小的量度是物体的质量.
 
(5)应注意:①牛顿第一定律不是实脸直接总结出来的.牛顿以伽利略的理想斜面实脸为基拙,加之高度的抽象思维,概括总结出来的.不可能由实际的实验来验证;
 
②牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例,而是不受外力时的理想化状态.
 
③定律揭示了力和运动的关系:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因.
 
2、惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.
 
说明:①惯性是物体的固有属性,与物体是否受力及运动状态无关.
 
②质量是惯性大小的量度.质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小.
 
有的同学总认为“惯性与物体的运动速度有关,速度大,惯性大,速度小,惯性就小”,理由是物体的运动速度大,不容易停下来,产生这种错误的原因是把“惯性大小表示运动状态改变的难易程度”理解成“惯性大小表示把物体从运动变为静止的难易程度”,实际上,在受到相同阻力的情况下,速度大小不同的质量相同的物体,在相等的时间内速度的减小量是相同的,这说明它们的惯性是相同的,与速度无关。
 
二、牛顿第三定律
 
(1)内容:两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,而且在一条直线上.
 
(2)表达式:F=-F/    
 
物体间力的作用是相互的,这样一对相互的作用力称为作用力与反作用力,若把其中一个叫做作用力,另一个叫做反作用力。
 
是一个独立的物理规律,解题时容易勿视这一规律:从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析    
 
(3)作用力和反作用力与一对平衡力的联系和区别
 
联系:都是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。      区别见下表:
 
内容
 
作用力和反作用力
 
二力平衡
 
受力物体
 
作用在两个相互作用的物体上
 
作用在同一物体上
 
依赖关系
 
相互依存,不可单独存在
 
无依赖关系,撤除一个,另一个可依然存在,只是不再平衡
 
叠加性
 
两个作用效果不可抵消,不可叠加,不可求合力
 
两力的作用效果可相互抵消,可叠加,可求合力,合力为零
 
力的作用
 
一定是同性质的力
 
可以是同性质的力,也可以是不同性质的力
 
作用力和反作用力的理解要点:
 
① 相互依赖,相互依存,互以对方作为自己存在的前提。
 
②同时性:相互依赖,相互依存,它们同时产生、同时变化、同时消失,不是先有作用后才有反作用
 
③属于同种性质的力。可借助牛顿第三定律可以变换研究对象,从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析.
 
④分别作用在不同的物体上,各自产生其效果,它们产生的效果不能相互抵消,所以这两个力不会平衡.
 
⑤做功问题:可不做功;一个做正功,一个做负功;一个做功,另一个不做功。
 
⑥在同一个过程中(同一段时间或同一段位移)的总冲量一定为零,因为作用时间一定是相同;但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。
 
三、作用力和反作用力与平衡力的区别
 
 注意:判断两个力是不是一对作用力与反作用力时,应分析这两个力是否具有“甲对乙”和“乙对甲”的关系,即受力物体与施力物体是否具有互易关系.否则,一对作用力和反作用力很容易与一对平衡力相混淆,因为它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的特点.
 
知识简析  一、牛顿第二定律    8  
 
1.内容:物体的加速度跟物体所受合外力成正比,跟物体的质量成反比;a的方向与F合的方向总是相同。
 
2.表达式:F=ma  或       用动量表述:
 
揭示了:① 力与a的因果关系,力是产生a的原因和改变物体运动状态的原因;② 力与a的定量关系
 
3、对牛顿第二定律理解:
 
(1)F=ma中的F为物体所受到的合外力.
 
(2)F=ma中的m,当对哪个物体受力分析,就是哪个物体的质量,当对一个系统(几个物体组成一个系统)做受力分析时,如果F是系统受到的合外力,则m是系统的合质量.
 
(3)F=ma中的 F与a有瞬时对应关系, F变a则变,F大小变,a则大小变,F方向变a也方向变.
 
(4)F=ma中的 F与a有矢量对应关系, a的方向一定与F的方向相同。
 
(5)F=ma中,可根据力的独立性原理求某个力产生的加速度,也可以求某一个方向合外力的加速度.
 
(6)F=ma中,F的单位是牛顿,m的单位是kg,a的单位是米/秒2.
 
(7)F=ma的适用范围:宏观、低速
 
4. 理解时应应掌握以下几个特性。
 
 (1) 矢量性   F=ma是一个矢量方程,公式不但表示了大小关系,还表示了方向关系。
 
(2) 瞬时性  a与F同时产生、同时变化、同时消失。作用力突变,a的大小方向随着改变,是瞬时的对应关系。
 
(3) 独立性  (力的独立作用原理)  F合产生a合;Fx合产生ax合 ;  Fy合产生ay合
 
当物体受到几个力作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就象其它力不存在一样,这个性质叫力的独立作用原理。 因此物体受到几个力作用,就产生几个加速度,物体实际的加速度就是这几个加速度的矢量和。
 
(4) 同体性  F=ma中  F、m、a各量必须对应同一个物体
 
(5)局限性  适用于惯性参考系(即所选参照物必须是静止或匀速直线运动的,一般取地面为参考系);
 
只适用于宏观、低速运动情况,不适用于微观、高速情况。
 
牛顿运动定律的应用
 
1.应用牛顿运动定律解题的一般步骤:
 
(1) 选取研究对象   
 
(2) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况
 
(3) 建立直角坐标:其中之一坐标轴沿的方向 然后各力沿两轴方向正交分解
 
(4) 列出运动学方程或第二定律方程 F合=a合;Fx合=ax合 ;  Fy合=ay合  
 
用a这个物理量把运动特点和受力特点联系起来
 
(5) 在求解的过程中,注意解题过程和最后结果的检验,必要时对结果进行讨论.
 
2.物理解题的一般步骤:
 
(1) 审题:解题的关键,明确己知和侍求,特别是语言文字中隐着的条件(如:光滑、匀速、恰好追上、距离最大、共同速度等),看懂文句、及题述的物理现象、状态、过程。
 
(2) 选取研究对象:可以是单个物体,也可以是几个物体组成的系统。(用整体法或隔离法);寻找所研究物理状态和过程。
 
(3) 分析所选对象在某状态(或某过程中)的受力情况、运动情况、做功情况及能量的转化情况,画出受力或运动草图。
 
(4) 依对象所处状态或过程中的运动、受力、做功等特点;选择适当的物理规律。(牛二、及运动学公式;动量定理及动量守恒定律;动能定理及机械能守恒定律)在运用规律前:设出题中没有的物理量,建立坐标系,规定正方向等。
 
(5) 确定所选规律运动用何种形式建立方程(有时要运用到几何关系式)
 
(6) 确定不同状态、过程下所选的规律,及它们之间的联系,统一写出方程,并给予序号标明。
 
(7) 统一单位制,求解方程(组)代入数据求解结果。
 
(8) 检验结果,必要时要进行分析讨论,最后结果是矢量的还要说明其方向。
 
3.力、加速度、速度的关系
 
(1) F合的方向决定了a的方向。F合与a 的大小关系是F=ma,不论速度是大、还是小、或为零,都有a 。
 
只有F合=0加速度才能为零, 一般情况下,合力与速度无必然的联系。
 
(2) 合力与加速度同向时,物体加速。反向时,减速。
 
(3) 力与运动的关系:力是改变物体运动状态的原因,产生a的原因。
 
即:力加速度速度变化(运动状态变化)
 
(4) 某时刻的受力决定了某时刻的a,加速度大小决定了单位时间内速度变化量的大小,与速度大小无必然联系。
 
(5)  a的定义式和决定式的区别
 
定义式a=定义为速度的变化量与所用时间的比值;  决定式说明了a与所受的F合和m有关。
 
4.动力学的两大基本问题求解:  受力情况运动情况    联系力和运动的桥梁是a
 
关键:分析清楚受力情况和运动情况。弄清题给物理情境,a是动力学和运动学公式的桥梁
 
受力情况 牛顿第二定律  a  运动学公式  运动情况
 
5.连接体处理方法:
 
连接体:由两个或几个物体组成的物体系统,称连接体。特点:各个物体具有共同的加速度。
 
隔离体:把其中某个物体隔离出来,称为隔离体。
 
整体法:连接体各物体具有共同的加速度,求整体的加速度可把连接体视为一个整体。
 
隔离法:求连接体间的相互作用力,必须隔离出其中一个物体,对其用牛顿第二定律,此法称为隔离法。
 
注意辩明:每个隔离体运动方向及加速度方向。
 
两方法一般都以地面作为参考系,单用隔离法一般都能解决问题,但有时交叉使用,可使解题简捷方便。