高中物理詳細知識點

General 更新 2024年11月22日

  高中物理有很多物理知識,他們之間總是存在直接或間接的聯絡,學生具體需要掌握哪些重要知識點呢?下面是小編給大家帶來的,希望對你有幫助。

  

  一、力 物體的平衡

  1.力是物體對物體的作用,是物體發生形變和改變物體的運動狀態即產生加速度的原因. 力是向量。

  2.重力

  1重力是由於地球對物體的吸引而產生的.

  [注意]重力是由於地球的吸引而產生,但不能說重力就是地球的吸引力,重力是萬有引力的一個分力. 但在地球表面附近,可以認為重力近似等於萬有引力

  2重力的大小:地球表面G=mg,離地面高h處

  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,物體的重心不一定在物體上.

  3.彈力

  1產生原因:由於發生彈性形變的物體有恢復形變的趨勢而產生的.

  2產生條件:①直接接觸;②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,施力物體是發生形變的物體.在點面接觸的情況下,垂直於面;

  在兩個曲面接觸相當於點接觸的情況下,垂直於過接觸點的公切面.

  ①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.

  ②輕杆既可產生壓力,又可產生拉力,且方向不一定沿杆.

  4彈力的大小:一般情況下應根據物體的運動狀態,利用平衡條件或牛頓定律來求解.彈簧彈力可由胡克定律來求解.

  ★胡克定律:在彈性限度內,彈簧彈力的大小和彈簧的形變數成正比,即F=kx.k為彈簧的勁度係數,它只與彈簧本身因素有關,單位是N/m. 4.摩擦力

  1產生的條件:①相互接觸的物體間存在壓力;③接觸面不光滑;③接觸的物體之間有相對運動滑動摩擦力或相對運動的趨勢靜摩擦力,這三點缺一不可.

  2摩擦力的方向:沿接觸面切線方向,與物體相對運動或相對運動趨勢的方向相反,與物體運動的方向可以相同也可以相反.

  3判斷靜摩擦力方向的方法:

  ①假設法:首先假設兩物體接觸面光滑,這時若兩物體不發生相對運動,則說明它們原來沒有相對運動趨勢,也沒有靜摩擦力;若兩物體發生相對運動,則說明它們原來有相對運動趨勢,並且原來相對運動趨勢的方向跟假設接觸面光滑時相對運動的方向相同.然後根據靜摩擦力的方向跟物體相對運動趨勢的方向相反確定靜摩擦力方向.

  ②平衡法:根據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,然後再根據各自的規律去分析求解.

  ①滑動摩擦力大小:利用公式f=μF N 進行計算,其中FN 是物體的正壓力,不一定等於物體的重力,甚至可能和重力無關.或者根據物體的運動狀態,利用平衡條件或牛頓定律來求解.

  ②靜摩擦力大小:靜摩擦力大小可在0與f max 之間變化,一般應根據物體的運動狀態由平衡條件或牛頓定律來求解.

  5.物體的受力分析

  1確定所研究的物體,分析周圍物體對它產生的作用,不要分析該物體施於其他物體上的力,也不要把作用在其他物體上的力錯誤地認為通過“力的傳遞”作用在研究物件上.

  2按“性質力”的順序分析.即按重力、彈力、摩擦力、其他力順序分析,不要把“效果力”與“性質力”混淆重複分析.

  3如果有一個力的方向難以確定,可用假設法分析.先假設此力不存在,想像所研究的物體會發生怎樣的運動,然後審查這個力應在什麼方向,物件才能滿足給定的運動狀態.

  6.力的合成與分解

  1合力與分力:如果一個力作用在物體上,它產生的效果跟幾個力共同作用產生的效果相同,這個力就叫做那幾個力的合力,而那幾個力就叫做這個力的分力.

  2力合成與分解的根本方法:平行四邊形定則.

  3力的合成:求幾個已知力的合力,叫做力的合成. 共點的兩個力F 1 和F 2 合力大小F的取值範圍為:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 .

  4力的分解:求一個已知力的分力,叫做力的分解力的分解與力的合成互為逆運算.

  在實際問題中,通常將已知力按力產生的實際作用效果分解;為方便某些問題的研究,在很多問題中都採用正交分解法.

  7.共點力的平衡

  1共點力:作用在物體的同一點,或作用線相交於一點的幾個力.

  2平衡狀態:物體保持勻速直線運動或靜止叫平衡狀態,是加速度等於零的狀態.

  3★共點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,若採用正交分解法求解平衡問題,則平衡條件應為:∑Fx =0,∑Fy =0.

  4解決平衡問題的常用方法:隔離法、整體法、圖解法、三角形相似法、正交分解法等等.

  二、直線運動

  1.機械運動:一個物體相對於另一個物體的位置的改變叫做機械運動,簡稱運動,它包括平動,轉動和振動等運動形式.為了研究物體的運動需要選定參照物即假定為不動的物體,對同一個物體的運動,所選擇的參照物不同,對它的運動的描述就會不同,通常以地球為參照物來研究物體的運動.

  2.質點:用來代替物體的只有質量沒有形狀和大小的點,它是一個理想化的物理模型.僅憑物體的大小不能做視為質點的依據。

  3.位移和路程:位移描述物體位置的變化,是從物體運動的初位置指向末位置的有向線段,是向量.路程是物體運動軌跡的長度,是標量.

  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於路程,只有在單方向的直線運動中,位移的大小才等於路程.

  4.速度和速率

  1速度:描述物體運動快慢的物理量.是向量.

  ①平均速度:質點在某段時間內的位移與發生這段位移所用時間的比值叫做這段時間或位移的平均速度v,即v=s/t,平均速度是對變速運動的粗略描述.

  ②瞬時速度:運動物體在某一時刻或某一位置的速度,方向沿軌跡上質點所在點的切線方向指向前進的一側.瞬時速度是對變速運動的精確描述.

  2速率:

  ①速率只有大小,沒有方向,是標量.

  ②平均速率:質點在某段時間內通過的路程和所用時間的比值叫做這段時間內的平均速率.在一般變速運動中平均速度的大小不一定等於平均速率,只有在單方向的直線運動,二者才相等.

  5.加速度

  1加速度是描述速度變化快慢的物理量,它是向量.加速度又叫速度變化率.

  2定義:在勻變速直線運動中,速度的變化Δv跟發生這個變化所用時間Δt的比值,叫做勻變速直線運動的加速度,用a表示.

  3方向:與速度變化Δv的方向一致.但不一定與v的方向一致.

  [注意]加速度與速度無關.只要速度在變化,無論速度大小,都有加速度;只要速度不變化勻速,無論速度多大,加速度總是零;只要速度變化快,無論速度是大、是小或是零,物體加速度就大.

  6.勻速直線運動

  1定義:在任意相等的時間內位移相等的直線運動叫做勻速直線運動.

  2特點:a=0,v=恆量. 3位移公式:S=vt.

  7.勻變速直線運動

  1定義:在任意相等的時間內速度的變化相等的直線運動叫勻變速直線運動.

  2特點:a=恆量

  3★公式: 速度公式:

  位移公式:

  速度位移公式:

  平均速度

  以上各式均為向量式,應用時應規定正方向,然後把向量化為代數量求解,通常選初速度方向為正方向,凡是跟正方向一致的取“+”值,跟正方向相反的取“-”值.

  8.重要結論

  1勻變速直線運動的質點,在任意兩個連續相等的時間T內的位移差值是恆量,即

  2勻變速直線運動的質點,在某段時間內的中間時刻的瞬時速度,等於這段時間內的平均速度,即:

  9.自由落體運動

  1條件:初速度為零,只受重力作用.

  2性質:是一種初速為零的勻加速直線運動,a=g.

  3公式:

  10.運動影象

  1位移影象s-t影象:

  ①影象上一點切線的斜率表示該時刻所對應速度;

  ②影象是直線表示物體做勻速直線運動,影象是曲線則表示物體做變速運動;

  ③影象與橫軸交叉,表示物體從參考點的一邊運動到另一邊.

  2速度影象v-t影象:

  ①在速度影象中,可以讀出物體在任何時刻的速度;

  ②在速度影象中,物體在一段時間內的位移大小等於物體的速度影象與這段時間軸所圍面積的值.

  ③在速度影象中,物體在任意時刻的加速度就是速度影象上所對應的點的切線的斜率.

  ④圖線與橫軸交叉,表示物體運動的速度反向.

  ⑤圖線是直線表示物體做勻變速直線運動或勻速直線運動;圖線是曲線表示物體做變加速運動.

  三、牛頓運動定律

  ★1.牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種運動狀態為止.

  1運動是物體的一種屬性,物體的運動不需要力來維持.

  2定律說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驗直接驗證.但是建立在大量實驗現象的基礎之上,通過思維的邏輯推理而發現的.它告訴了人們研究物理問題的另一種新方法:通過觀察大量的實驗現象,利用人的邏輯思維,從大量現象中尋找事物的規律.

  4牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎,不能簡單地認為它是牛頓第二定律不受外力時的特例,牛頓第一定律定性地給出了力與運動的關係,牛頓第二定律定量地給出力與運動的關係.

  2.慣性:物體保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質.

  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動狀態無關.因此說,人們只能“利用”慣性而不能“克服”慣性.

  2質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,跟物體的質量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同,

  表示式:F 合 =ma

  1牛頓第二定律定量揭示了力與運動的關係,即知道了力,可根據牛頓第二定律,分析出物體的運動規律;反過來,知道了運動,可根據牛頓第二定律研究其受力情況,為設計運動,控制運動提供了理論基礎.

  2對牛頓第二定律的數學表示式:F 合 =ma,F 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對應關係,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合是向量,ma也是向量,且ma與F 合 的方向總是一致的.F 合 可以進行合成與分解,ma也可以進行合成與分解.

  4. ★牛頓第三定律:兩個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牛頓第三運動定律指出了兩物體之間的作用是相互的,因而力總是成對出現的,它們總是同時產生,同時消失.

  2作用力和反作用力總是同種性質的力.

  3作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上,各產生其效果,不可疊加.

  5.牛頓運動定律的適用範圍:巨集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於超重.處於超重的物體對支援面的壓力F N 或對懸掛物的拉力大於物體的重力mg,即

  F N=mg+ma.

  2失重:物體有向下的加速度稱物體處於失重.處於失重的物體對支援面的壓力FN或對懸掛物的拉力小於物體的重力mg.即FN=mg-ma.當a=g時F N =0,物體處於完全失重.

  3對超重和失重的理解應當注意的問題

  ①不管物體處於失重狀態還是超重狀態,物體本身的重力並沒有改變,只是物體對支援物 的壓力或對懸掛物的拉力不等於物體本身的重力.

  ②超重或失重現象與物體的速度無關,只決定於加速度的方向.“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.

  ③在完全失重的狀態下,平常一切由重力產生的物理現象都會完全消失,如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產生壓強等.

  7.處理連線題問題----通常是用整體法求加速度,用隔離法求力。

  四、曲線運動 萬有引力

  1.曲線運動

  1物體作曲線運動的條件:運動質點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曲線運動的特點:質點在某一點的速度方向,就是通過該點的曲線的切線方向.質點的速度方向時刻在改變,所以曲線運動一定是變速運動.

  3曲線運動的軌跡:做曲線運動的物體,其軌跡向合外力所指一方彎曲,若已知物體的運動軌跡,可判斷出物體所受合外力的大致方向,如平拋運動的軌跡向下彎曲,圓周運動的軌跡總向圓心彎曲等.

  2.運動的合成與分解

  1合運動與分運動的關係:①等時性;②獨立性;③等效性.

  2運動的合成與分解的法則:平行四邊形定則.

  3分解原則:根據運動的實際效果分解,物體的實際運動為合運動.

  3. ★★★平拋運動

  1特點:①具有水平方向的初速度;②只受重力作用,是加速度為重力加速度g的勻變速曲線運動.

  2運動規律:平拋運動可以分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動.

  ①建立直角座標系一般以丟擲點為座標原點O,以初速度vo方向為x軸正方向,豎直向下為y軸正方向;

  ②由兩個分運動規律來處理如下圖.

  4.圓周運動

  1描述圓周運動的物理量

  ①線速度:描述質點做圓周運動的快慢,大小v=s/ts是t時間內通過弧長,方向為質點在圓弧某點的線速度方向沿圓弧該點的切線方向

  ②角速度:描述質點繞圓心轉動的快慢,大小ω=φ/t單位rad/s,φ是連線質點和圓心的半徑在t時間內轉過的角度.其方向在中學階段不研究.

  ③週期T,頻率f ---------做圓周運動的物體運動一週所用的時間叫做週期. 做圓周運動的物體單位時間內沿圓周繞圓心轉過的圈數叫做頻率.

  ④向心力:總是指向圓心,產生向心加速度,向心力只改變線速度的方向,不改變速度的大小.大小

  [注意]向心力是根據力的效果命名的.在分析做圓周運動的質點受力情況時,千萬不可在物體受力之外再新增一個向心力.

  2勻速圓周運動:線速度的大小恆定,角速度、週期和頻率都是恆定不變的,向心加速度和向心力的大小也都是恆定不變的,是速度大小不變而速度方向時刻在變的變速曲線運動.

  3變速圓周運動:速度大小方向都發生變化,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,用來改變速度的大小.一般而言,合加速度方向不指向圓心,合力不一定等於向心力.合外力在指向圓心方向的分力充當向心力,產生向心加速度;合外力在切線方向的分力產生切向加速度.

  ①如上圖情景中,小球恰能過最高點的條件是v≥v臨

  v臨由重力提供向心力得v臨

  ②如上圖情景中,小球恰能過最高點的條件是v≥0。

  5★.萬有引力定律

  1萬有引力定律:宇宙間的一切物體都是互相吸引的.兩個物體間的引力的大小,跟它們的質量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比. 公式:

  2★★★應用萬有引力定律分析天體的運動

  ①基本方法:把天體的運動看成是勻速圓周運動,其所需向心力由萬有引力提供.即 F引=F向得:

  應用時可根據實際情況選用適當的公式進行分析或計算.

  ②天體質量M、密度ρ的估算:

  3三種宇宙速度

  ①第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s,它是衛星的最小發射速度,也是地球衛星的最大環繞速度.

  ②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射速度.

  ③第三宇宙速度逃逸速度:v 3 =16.7km/s,使物體掙脫太陽引力束縛的最小發射速度.

  4地球同步衛星

  所謂地球同步衛星,是相對於地面靜止的,這種衛星位於赤道上方某一高度的穩定軌道上,且繞地球運動的週期等於地球的自轉週期,即T=24h=86400s,離地面高度

  同步衛星的軌道一定在赤道平面內,並且只有一條.所有同步衛星都在這條軌道上,以大小相同的線速度,角速度和週期執行著.

  5衛星的超重和失重

  “超重”是衛星進入軌道的加速上升過程和回收時的減速下降過程,此情景與“升降機”中物體超重相同.

  “失重”是衛星進入軌道後正常運轉時,衛星上的物體完全“失重”因為重力提供向心力,此時,在衛星上的儀器,凡是製造原理與重力有關的均不能正常使用.

  五、動量

  1.動量和衝量

  1動量:運動物體的質量和速度的乘積叫做動量,即p=mv.是向量,方向與v的方向相同.兩個動量相同必須是大小相等,方向一致.

  2衝量:力和力的作用時間的乘積叫做該力的衝量,即I=Ft.衝量也是向量,它的方向由力的方向決定.

  2. ★★動量定理:物體所受合外力的衝量等於它的動量的變化.表示式:Ft=p′-p 或 Ft=mv′-mv

  1上述公式是一向量式,運用它分析問題時要特別注意衝量、動量及動量變化量的方向.

  2公式中的F是研究物件所受的包括重力在內的所有外力的合力.

  3動量定理的研究物件可以是單個物體,也可以是物體系統.對物體系統,只需分析系統受的外力,不必考慮系統內力.系統內力的作用不改變整個系統的總動量.

  4動量定理不僅適用於恆定的力,也適用於隨時間變化的力.對於變力,動量定理中的力F應當理解為變力在作用時間內的平均值.

  ★★★ 3.動量守恆定律:一個系統不受外力或者所受外力之和為零,這個系統的總動量保持不變.

  1動量守恆定律成立的條件

  ①系統不受外力或系統所受外力的合力為零.

  ②系統所受的外力的合力雖不為零,但系統外力比內力小得多,如碰撞問題中的摩擦力,爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內力來小得多,可以忽略不計.

  ③系統所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上的分量為零,則在該方向上系統的總動量的分量保持不變.

  2動量守恆的速度具有“四性”:①向量性;②瞬時性;③相對性;④普適性.

  4.爆炸與碰撞

  1爆炸、碰撞類問題的共同特點是物體間的相互作用突然發生,作用時間很短,作用力很大,且遠大於系統受的外力,故可用動量守恆定律來處理.

  2在爆炸過程中,有其他形式的能轉化為動能,系統的動能爆炸後會增加,在碰撞過程中,系統的總動能不可能增加,一般有所減少而轉化為內能.

  3由於爆炸、碰撞類問題作用時間很短,作用過程中物體的位移很小,一般可忽略不計,可以把作用過程作為一個理想化過程簡化處理.即作用後還從作用前瞬間的位置以新的動量開始運動.

  5.反衝現象:反衝現象是指在系統內力作用下,系統內一部分物體向某方向發生動量變化時,系統內其餘部分物體向相反的方向發生動量變化的現象.噴氣式飛機、火箭等都是利用反衝運動的例項.顯然,在反衝現象裡,系統的動量是守恆的.

  六、機械能

  1.功

  1功的定義:力和作用在力的方向上通過的位移的乘積.是描述力對空間積累效應的物理量,是過程量.

  定義式:W=F·s·cosθ,其中F是力,s是力的作用點位移對地,θ是力與位移間的夾角.

  2功的大小的計算方法:

  ①恆力的功可根據W=F·S·cosθ進行計算,本公式只適用於恆力做功.

  ②根據W=P·t,計算一段時間內平均做功.

  ③利用動能定理計算力的功,特別是變力所做的功.

  ④根據功是能量轉化的量度反過來可求功.

  3摩擦力、空氣阻力做功的計算:功的大小等於力和路程的乘積.

  發生相對運動的兩物體的這一對相互摩擦力做的總功:W=fdd是兩物體間的相對路程,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,是標量.求功率時一定要分清是求哪個力的功率,還要分清是求平均功率還是瞬時功率.

  2功率的計算

  ①平均功率:P=W/t定義式 表示時間t內的平均功率,不管是恆力做功,還是變力做功,都適用.

  ②瞬時功率:P=F·v·cosα P和v分別表示t時刻的功率和速度,α為兩者間的夾角.

  3額定功率與實際功率 : 額定功率:發動機正常工作時的最大功率. 實際功率:發動機實際輸出的功率,它可以小於額定功率,但不能長時間超過額定功率.

  4交通工具的啟動問題通常說的機車的功率或發動機的功率實際是指其牽引力的功率.

  ①以恆定功率P啟動:機車的運動過程是先作加速度減小的加速運動,後以最大速度v m=P/f 作勻速直線運動, .

  ②以恆定牽引力F啟動:機車先作勻加速運動,當功率增大到額定功率時速度為v1=P/F,而後開始作加速度減小的加速運動,最後以最大速度vm=P/f作勻速直線運動。

  3.動能:物體由於運動而具有的能量叫做動能.表示式:

  1動能是描述物體運動狀態的物理量.

  2動能和動量的區別和聯絡

  ①動能是標量,動量是向量,動量改變,動能不一定改變;動能改變,動量一定改變.

  ②兩者的物理意義不同:動能和功相聯絡,動能的變化用功來量度;動量和衝量相聯絡,動量的變化用衝量來量度.

  ③兩者之間的大小關係為

  4. ★★★★動能定理:外力對物體所做的總功等於物體動能的變化.表示式

  1動能定理的表示式是在物體受恆力作用且做直線運動的情況下得出的.但它也適用於變力及物體作曲線運動的情況.

  2功和動能都是標量,不能利用向量法則分解,故動能定理無分量式.

  3應用動能定理只考慮初、末狀態,沒有守恆條件的限制,也不受力的性質和物理過程的變化的影響.所以,凡涉及力和位移,而不涉及力的作用時間的動力學問題,都可以用動能定理分析和解答,而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恆定律簡捷.

  4當物體的運動是由幾個物理過程所組成,又不需要研究過程的中間狀態時,可以把這幾個物理過程看作一個整體進行研究,從而避開每個運動過程的具體細節,具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優點.

  5.重力勢能

  1定義:地球上的物體具有跟它的高度有關的能量,叫做重力勢能,

  ①重力勢能是地球和物體組成的系統共有的,而不是物體單獨具有的.

  ②重力勢能的大小和零勢能面的選取有關.

  ③重力勢能是標量,但有“+”、“-”之分.

  2重力做功的特點:重力做功只決定於初、末位置間的高度差,與物體的運動路徑無關.WG =mgh.

  3做功跟重力勢能改變的關係:重力做功等於重力勢能增量的負值.即

  .

  6.彈性勢能:物體由於發生彈性形變而具有的能量.

  ★★★ 7.機械能守恆定律

  1動能和勢能重力勢能、彈性勢能統稱為機械能,

  .

  2機械能守恆定律的內容:在只有重力和彈簧彈力做功的情形下,物體動能和重力勢能及彈性勢能發生相互轉化,但機械能的總量保持不變.

  3機械能守恆定律的表示式

  4系統機械能守恆的三種表示方式:

  ①系統初態的總機械能E 1 等於末態的總機械能E 2 ,即E1 =E2

  ②系統減少的總重力勢能ΔE P減 等於系統增加的總動能ΔE K增 ,即ΔE P減 =ΔE K增 ③若系統只有A、B兩物體,則A物體減少的機械能等於B物體增加的機械能,即ΔE A減 =ΔE B增

  [注意]解題時究竟選取哪一種表達形式,應根據題意靈活選取;需注意的是:選用①式時,必須規定零勢能參考面,而選用②式和③式時,可以不規定零勢能參考面,但必須分清能量的減少量和增加量.

  5判斷機械能是否守恆的方法

  ①用做功來判斷:分析物體或物體受力情況包括內力和外力,明確各力做功的情況,若對物體或系統只有重力或彈簧彈力做功,沒有其他力做功或其他力做功的代數和為零,則機械能守恆.

  ②用能量轉化來判定:若物體系中只有動能和勢能的相互轉化而無機械能與其他形式的能的轉化,則物體系統機械能守恆.

  ③對一些繩子突然繃緊,物體間非彈性碰撞等問題,除非題目特別說明,機械能必定不守恆,完全非彈性碰撞過程機械能也不守恆.

  8.功能關係

  1當只有重力或彈簧彈力做功時,物體的機械能守恆.

  2重力對物體做的功等於物體重力勢能的減少:W G =E p1 -E p2 .

  3合外力對物體所做的功等於物體動能的變化:W 合 =E k2 -E k1 動能定理

  4除了重力或彈簧彈力之外的力對物體所做的功等於物體機械能的變化:W F =E 2 -E 1

  9.能量和動量的綜合運用

  動量與能量的綜合問題,是高中力學最重要的綜合問題,也是難度較大的問題.分析這類問題時,應首先建立清晰的物理圖景,抽象出物理模型,選擇物理規律,建立方程進行求解.這一部分的主要模型是碰撞.而碰撞過程,一般都遵從動量守恆定律,但機械能不一定守恆,對彈性碰撞就守恆,非彈性碰撞就不守恆,總的能量是守恆的,對於碰撞過程的能量要分析物體間的轉移和轉換.從而建立碰撞過程的能量關係方程.根據動量守恆定律和能量關係分別建立方程,兩者聯立進行求解,是這一部分常用的解決物理問題的方法.

  七、機械振動和機械波

  1.簡諧運動

  1定義:物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,並且總是指向平衡位置的回覆力的作用下的振動,叫做簡諧運動.

  2簡諧運動的特徵:回覆力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向與位移方向相反,總指向平衡位置.

  簡諧運動是一種變加速運動,在平衡位置時,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描述簡諧運動的物理量

  ①位移x:由平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段,是向量,其最大值等於振幅.

  ②振幅A:振動物體離開平衡位置的最大距離,是標量,表示振動的強弱.

  ③週期T和頻率f:表示振動快慢的物理量,二者互為倒數關係,即T=1/f.

  4簡諧運動的影象

  ①意義:表示振動物體位移隨時間變化的規律,注意振動影象不是質點的運動軌跡.

  ②特點:簡諧運動的影象是正弦或餘弦曲線.

  ③應用:可直觀地讀取振幅A、週期T以及各時刻的位移x,判定回覆力、加速度方向,判定某段時間內位移、回覆力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況.

  2.彈簧振子:週期和頻率只取決於彈簧的勁度係數和振子的質量,與其放置的環境和放置的方式無任何關係.如某一彈簧振子做簡諧運動時的週期為T,不管把它放在地球上、月球上還是衛星中;是水平放置、傾斜放置還是豎直放置;振幅是大還是小,它的週期就都是T.

  3.單擺:擺線的質量不計且不可伸長,擺球的直徑比擺線的長度小得多,擺球可視為質點.單擺是一種理想化模型.

  1單擺的振動可看作簡諧運動的條件是:最大擺角α<5°.

  2單擺的回覆力是重力沿圓弧切線方向並且指向平衡位置的分力.

  3作簡諧運動的單擺的週期公式為:

  ①在振幅很小的條件下,單擺的振動週期跟振幅無關.

  ②單擺的振動週期跟擺球的質量無關,只與擺長L和當地的重力加速度g有關.

  ③擺長L是指懸點到擺球重心間的距離,在某些變形單擺中,擺長L應理解為等效擺長,重力加速度應理解為等效重力加速度一般情況下,等效重力加速度g'等於擺球靜止在平衡位置時擺線的張力與擺球質量的比值.

  4.受迫振動

  1受迫振動:振動系統在週期性驅動力作用下的振動叫受迫振動.

  2受迫振動的特點:受迫振動穩定時,系統振動的頻率等於驅動力的頻率,跟系統的固有頻率無關.

  3共振:當驅動力的頻率等於振動系統的固有頻率時,振動物體的振幅最大,這種現象叫做共振.

  共振的條件:驅動力的頻率等於振動系統的固有頻率. .

  5.機械波:機械振動在介質中的傳播形成機械波.

  1機械波產生的條件:①波源;②介質

  2機械波的分類

  ①橫波:質點振動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.

  ②縱波:質點振動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機械波的特點

  ①機械波傳播的是振動形式和能量.質點只在各自的平衡位置附近振動,並不隨波遷移.

  ②介質中各質點的振動週期和頻率都與波源的振動週期和頻率相同.

  ③離波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動.

  6.波長、波速和頻率及其關係

  1波長:兩個相鄰的且在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離叫波長.振動在一個週期裡在介質中傳播的距離等於一個波長.

  2波速:波的傳播速率.機械波的傳播速率由介質決定,與波源無關.

  3頻率:波的頻率始終等於波源的振動頻率,與介質無關.

  4三者關係:v=λf

  7. ★波動影象:表示波的傳播方向上,介質中的各個質點在同一時刻相對平衡位置的位移.當波源作簡諧運動時,它在介質中形成簡諧波,其波動影象為正弦或餘弦曲線.

  1由波的影象可獲取的資訊

  ①從影象可以直接讀出振幅注意單位

  ②從影象可以直接讀出波長注意單位.

  ③可求任一點在該時刻相對平衡位置的位移包括大小和方向

  ④在波速方向已知或已知波源方位時可確定各質點在該時刻的振動方向.

  ⑤可以確定各質點振動的加速度方向加速度總是指向平衡位置

  2波動影象與振動影象的比較:

  8.波動問題多解性

  波的傳播過程中時間上的週期性、空間上的週期性以及傳播方向上的雙向性是導致“波動問題多解性”的主要原因.若題目假設一定的條件,可使無限系列解轉化為有限或惟一解

  9.波的衍射

  波在傳播過程中偏離直線傳播,繞過障礙物的現象.衍射現象總是存在的,只有明顯與不明顯的差異.波發生明顯衍射現象的條件是:障礙物或小孔的尺寸比波的波長小或能夠與波長差不多.

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