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1 高中物理知识点清单高中物理知识点清单 第一章第一章 运动的描述运动的描述 第一节 描述运动的基本概念 一、质点、参考系 1质点：用来代替物体的有质量的点它是一种理想化模型2 参考系：为了研究物体的运动而选定用来作为参考的物体 参考系可以任意选取 通常以地面或相对于地面不动的物体为参考系来研究物体的运动 二、位移和速度 1位移和路程(1)位移：描述物体位置的变化，用从初位置指向末位置的有向线段表示，是矢量(2)路程是物体运动路径的长度，是标量2速度(1)平均速度：在变速运动中，物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值，即vxt，是矢量(2)瞬时速度：运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度，是矢量3速率和平均速率(1)速率：瞬时速度的大小，是标量(2)平均速率：路程与时间的比值，不一定等于平均速度的大小三、加速度1定义式：avt；单位是 m/s2.2物理意义：描述速度变化的快慢 3方向：与速度变化的方向相同 考点一 对质点模型的理解 1质点是一种理想化的物理模型，实际并不存在2 物体能否被看做质点是由所研究问题的性质决定的，并非依据物体自身大小来判断3物体可被看做质点主要有三种情况：(1)多数情况下，平动的物体可看做质点(2)当问题所涉及的空间位移远大于物体本身的大小时，可以看做质点(3)有转动但转动可以忽略时，可把物体看做质点考点二 平均速度和瞬时速度1平均速度与瞬时速度的区别平均速度与位移和时间有关，表示物体在某段位移或某段时间内的平均快慢程度；瞬时速度与位置或时刻有关，表示物体在某一位置或某一时刻的快慢程度 2平均速度与瞬时速度的联系(1)瞬时速度是运动时间t0 时的平均速度(2)对于匀速直线运动，瞬时速度与平均速度相等考点三 速度、速度变化量和加速度的关系1速度、速度变化量和加速度的比较速度 速度变化量 加速度 定义式 vxtvvv0 avtvv0t2 单位 m/s m/s m/s2 决定因素 由v0、a、t决定 由vat知v由a与t决定 由Fm决定 方向 与位移x同向，即物体运动的方向 由vv0或a的方向决定 与v的方向一致，由F的方向决定，而与v0、v方向无关 2.物体加、减速的判定(1)当a与v同向或夹角为锐角时，物体加速(2)当a与v垂直时，物体速度大小不变(3)当a与v反向或夹角为钝角时，物体减速物理思想用极限法求瞬时物理量 1极限法：如果把一个复杂的物理全过程分解成几个小过程，且这些小过程的变化是单一的那么，选取全过程的两个端点及中间的极限来进行分析，其结果必然包含了所要讨论的物理过程，从而能使求解过程简单、直观，这就是极限思想方法 极限法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化(单调增大或单调减小)的情况 2用极限法求瞬时速度和瞬时加速度(1)公式vxt中当t0 时v是瞬时速度(2)公式avt中当t0 时a是瞬时加速度 第二节 匀变速直线运动的规律及应用 一、匀变速直线运动的基本规律 1速度与时间的关系式：vv0at.2位移与时间的关系式：xv0t12at2.3位移与速度的关系式：v2v202ax.二、匀变速直线运动的推论 1平均速度公式：vvt2v0v2.2位移差公式：xx2x1x3x2xnxn1aT2.可以推广到xmxn(mn)aT2.3初速度为零的匀加速直线运动比例式(1)1T末，2T末，3T末瞬时速度之比为：v1v2v3vn123n.(2)1T内，2T内，3T内位移之比为：x1x2x3xn12232n2.(3)第一个T内，第二个T内，第三个T内位移之比为：xxxxn135(2n1)(4)通过连续相等的位移所用时间之比为：t1t2t3tn1(21)(3 2)(nn1)三、自由落体运动和竖直上抛运动的规律1自由落体运动规律(1)速度公式：vgt.3(2)位移公式：h12gt2.(3)速度位移关系式：v22gh.2竖直上抛运动规律(1)速度公式：vv0gt.(2)位移公式：hv0t12gt2.(3)速度位移关系式：v2v202gh.(4)上升的最大高度：hv202g.(5)上升到最大高度用时：tv0g.考点一 匀变速直线运动基本公式的应用 1速度时间公式vv0at、位移时间公式xv0t12at2、位移速度公式v2v202ax，是匀变速直线运动的三个基本公式，是解决匀变速直线运动的基石 2匀变速直线运动的基本公式均是矢量式，应用时要注意各物理量的符号，一般规定初速度的方向为正方向，当v00 时，一般以a的方向为正方向 3.求解匀变速直线运动的一般步骤画过程分析图判断运动性质选取正方向选用公式列方程解方程并讨论4.应注意的问题如果一个物体的运动包含几个阶段，就要分段分析，各段交接处的速度往往是联系各段的纽带 对于刹车类问题，当车速度为零时，停止运动，其加速度也突变为零求解此类问题应先判断车停下所用时间，再选择合适公式求解 物体先做匀减速直线运动，速度减为零后又反向做匀加速直线运动，全程加速度不变，可以将全程看做匀减速直线运动，应用基本公式求解 考点二 匀变速直线运动推论的应用 1推论公式主要是指：vvt2v0vt2，xaT2，式都是矢量式，在应用时要注意v0与vt、x与a的方向关系 2式常与xvt结合使用，而式中T表示等时间隔，而不是运动时间 考点三 自由落体运动和竖直上抛运动 1自由落体运动为初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动2竖直上抛运动的重要特性(1)对称性时间对称物体上升过程中从AC所用时间tAC和下降过程中从CA所用时间tCA相等，同理tABtBA.速度对称物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等(2)多解性当物体经过抛出点上方某个位置时，可能处于上升阶段，也可能处于下降阶段，造成双解，在解决问题时要注意这个特点 3.竖直上抛运动的研究方法分段法 上升过程：ag的匀减速直线运动 下降过程：自由落体运动 4 全程法 将上升和下降过程统一看成是初速度v0向上，加速度g向下的匀变速直线运动，vv0gt，hv0t12gt2(向上为正)若v0，物体上升，若v0，物体在抛点上方，若h0，物体在抛点下方 物理思想用转换法求解多个物体的运动 在涉及多体问题和不能视为质点的研究对象问题时，应用“转化”的思想方法转换研究对象、研究角度，就会使问题清晰、简捷通常主要涉及以下两种转化形式：(1)将多体转化为单体：研究多物体在时间或空间上重复同样运动问题时，可用一个物体的运动取代多个物体的运动(2)将线状物体的运动转化为质点运动：长度较大的物体在某些问题的研究中可转化为质点的运动问题 如求列车通过某个路标的时间，可转化为车尾(质点)通过与列车等长的位移所经历的时间 第三节 运动图象 追及、相遇问题 一、匀变速直线运动的图象 1直线运动的xt图象(1)物理意义：反映了物体做直线运动的位移随时间变化的规律(2)斜率的意义：图线上某点切线的斜率大小表示物体速度的大小，斜率正负表示物体速度的方向 2直线运动的vt图象(1)物理意义：反映了物体做直线运动的速度随时间变化的规律(2)斜率的意义：图线上某点切线的斜率大小表示物体加速度的大小，斜率正负表示物体加速度的方向(3)“面积”的意义 图线与时间轴围成的面积表示相应时间内的位移大小 若面积在时间轴的上方，表示位移方向为正方向；若面积在时间轴的下方，表示位移方向为负方向(4).相同的图线在不同性质的运动图象中含义截然不同，下面我们做一全面比较(见下表).5 二、追及和相遇问题 1两类追及问题(1)若后者能追上前者，追上时，两者处于同一位置，且后者速度一定不小于前者速度(2)若追不上前者，则当后者速度与前者相等时，两者相距最近 2两类相遇问题 6(1)同向运动的两物体追及即相遇(2)相向运动的物体，当各自发生的位移大小之和等于开始时两物体间的距离时即相遇 考点一 运动图象的理解及应用 1对运动图象的理解(1)无论是xt图象还是vt图象都只能描述直线运动(2)xt图象和vt图象都不表示物体运动的轨迹(3)xt图象和vt图象的形状由x与t、v与t的函数关系决定 2应用运动图象解题“六看”xt图象 vt图象 轴 横轴为时间t，纵轴为位移x 横轴为时间t，纵轴为速度v 线 倾斜直线表示匀速直线运动 倾斜直线表示匀变速直线运动 斜率 表示速度 表示加速度 面积 无实际意义 图线和时间轴围成的面积表示位移 纵截距 表示初位置 表示初速度 特殊点 拐点表示从一种运动变为另一种运动，交点表示相遇 拐点表示从一种运动变为另一种运动，交点表示速度相等 考点二 追及与相遇问题 1分析追及问题的方法技巧可概括为“一个临界条件”、“两个等量关系”(1)一个临界条件：速度相等它往往是物体间能否追上或(两者)距离最大、最小的临界条件，也是分析判断问题的切入点(2)两个等量关系：时间关系和位移关系，通过画草图找出两物体的时间关系和位移关系是解题的突破口 2能否追上的判断方法(1)做匀速直线运动的物体B追赶从静止开始做匀加速直线运动的物体A：开始时，两个物体相距x0.若vAvB时，xAx0 xB，则不能追上(2)数学判别式法：设相遇时间为t，根据条件列方程，得到关于t的一元二次方程，用判别式进行讨论，若0，即有两个解，说明可以相遇两次；若0，说明刚好追上或相遇；若0，说明追不上或不能相遇 3注意三类追及相遇情况(1)若被追赶的物体做匀减速运动，一定要判断是运动中被追上还是停止运动后被追上 (2)若追赶者先做加速运动后做匀速运动，一定要判断是在加速过程中追上还是匀速过程中追上(3)判断是否追尾，是比较后面减速运动的物体与前面物体的速度相等的位置关系，而不是比较减速到 0 时的位置关系 4.解题思路 分析物体运动过程画运动示意图找两物体位移关系列位移方程(2)解题技巧 紧抓“一图三式”，即：过程示意图，时间关系式、速度关系式和位移关系式 审题应抓住题目中的关键字眼，充分挖掘题目中的隐含条件，如“刚好”、“恰好”、“最多”、“至少”等，它们往往对应一个临界状态，满足相应的临界条件 方法技巧用图象法解决追及相遇问题(1)两个做匀减速直线运动物体的追及相遇问题，过程较为复杂如果两物体的加速度没有给出具体的数值，并且两个加速度的大小也不相同，如果用公式法，运算量比较大，且过程不够直观，若应用vt图象进行讨论，则会使问题简化(2)根据物体在不同阶段的运动过程，利用图象的斜率、面积、交点等含义分别画出相应图象，以便直观地得到结论 巧解直线运动六法 在解决直线运动的某些问题时，如果用常规解法一般公式法，解答繁琐且易出错，7 如果从另外角度入手，能够使问题得到快速、简捷解答.下面便介绍几种处理直线运动的巧法.一、平均速度法 在匀变速直线运动中，物体在时间t内的平均速度等于物体在这段时间内的初速度v0与末速度v的平均值，也等于物体在t时间内中间时刻的瞬时速度，即vxtv0v2vt2.如果将这两个推论加以利用，可以使某些问题的求解更为简捷 二、逐差法 匀变速直线运动中，在连续相等的时间T内的位移之差为一恒量，即xxn1xnaT2，一般的匀变速直线运动问题，若出现相等的时间间隔，应优先考虑用xaT2求解 三、比例法 对于初速度为零的匀加速直线运动与末速度为零的匀减速直线运动，可利用初速度为零的匀加速直线运动的相关比例关系求解 四、逆向思维法 把运动过程的末态作为初态的反向研究问题的方法一般用于末态已知的情况 五、相对运动法 以系统中的一个物体为参考系研究另一个物体运动情况的方法 六、图象法 应用vt图象，可把较复杂的问题转变为较简单的数学问题解决尤其是用图象定性分析，可避开繁杂的计算，快速找出答案 第二章第二章 相互作用相互作用 第一节 重力 弹力 摩擦力 一、重力 1产生：由于地球的吸引而使物体受到的力 2大小：Gmg.3方向：总是竖直向下 4重心：因为物体各部分都受重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心 二、弹力 1定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用 2产生的条件(1)两物体相互接触；(2)发生弹性形变 3方向：与物体形变方向相反 三、胡克定律 1内容：弹簧发生弹性形变时，弹簧的弹力的大小F跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比 2表达式：Fkx.(1)k是弹簧的劲度系数，单位为 N/m；k的大小由弹簧自身性质决定(2)x是弹簧长度的变化量，不是弹簧形变以后的长度 8 四、摩擦力 1产生：相互接触且发生形变的粗糙物体间，有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力 2产生条件：接触面粗糙；接触面间有弹力；物体间有相对运动或相对运动趋势 3大小：滑动摩擦力FfFN，静摩擦力：0FfFfmax.4方向：与相对运动或相对运动趋势方向相反 5作用效果：阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势 考点一 弹力的分析与计算 1弹力有无的判断方法(1)条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力此方法多用来判断形变较明显的情况(2)假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此处一定有弹力(3)状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或共点力平衡条件判断弹力是否存在 2弹力方向的判断方法(1)根据物体所受弹力方向与施力物体形变的方向相反判断(2)根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向 3计算弹力大小的三种方法(1)根据胡克定律进行求解(2)根据力的平衡条件进行求解(3)根据牛顿第二定律进行求解 考点二 摩擦力的分析与计算 1静摩擦力的有无和方向的判断方法(1)假设法：利用假设法判断的思维程序如下：(2)状态法：先判明物体的运动状态(即加速度的方向)，再利用牛顿第二定律(Fma)确定合力，然后通过受力分析确定静摩擦力的大小及方向(3)牛顿第三定律法：先确定受力较少的物体受到的静摩擦力的方向，再根据“力的相互性”确定另一物体受到的静摩擦力方向 2静摩擦力大小的计算(1)物体处于平衡状态(静止或匀速运动)，利用力的平衡条件来判断其大小(2)物体有加速度时，若只有静摩擦力，则Ffma.若除静摩擦力外，物体还受其他力，则F合ma，先求合力再求静摩擦力 3滑动摩擦力的计算 滑动摩擦力的大小用公式FfFN来计算，应用此公式时要注意以下几点：(1)为动摩擦因数，其大小与接触面的材料、表面的粗糙程度有关；FN为两接触面间的正压力，其大小不一定等于物体的重力(2)滑动摩擦力的大小与物体的运动速度和接触面的大小均无关 方法技巧：(1)在分析两个或两个以上物体间的相互作用时，一般采用整体法与隔离法进行分析(2)受静摩擦力作用的物体不一定是静止的，受滑动摩擦力作用的物体不一定是运动的 (3)摩擦力阻碍的是物体间的相对运动或相对运动趋势，但摩擦力不一定阻碍物体的运动，即摩擦力不一定是阻力 9 考点三 摩擦力突变问题的分析 1当物体受力或运动发生变化时，摩擦力常发生突变，摩擦力的突变，又会导致物体的受力情况和运动性质的突变，其突变点(时刻或位置)往往具有很深的隐蔽性 对其突变点的分析与判断是物理问题的切入点 2常见类型(1)静摩擦力因其他外力的突变而突变(2)静摩擦力突变为滑动摩擦力(3)滑动摩擦力突变为静摩擦力 物理模型轻杆、轻绳、轻弹簧模型 三种模型 轻杆 轻绳 轻弹簧 模型图示 模 型 特 点 形变特点 只能发生微小形变 柔软，只能发生微小形变，各处张力大小相等 既可伸长，也可压缩，各处弹力大小相等 方向特点 不一定沿杆，可以是任意方向 只能沿绳，指向绳收缩的方向 一定沿弹簧轴线，与形变方向相反 作用效果特点 可提供拉力、推力 只能提供拉力 可以提供拉力、推力 大小突变特点 可以发生突变 可以发生突变 一般不能发生突变 弹簧与橡皮筋的弹力特点：(1)弹簧与橡皮筋产生的弹力遵循胡克定律Fkx.(2)橡皮筋、弹簧的两端及中间各点的弹力大小相等(3)弹簧既能受拉力，也能受压力(沿弹簧轴线)，而橡皮筋只能受拉力作用(4)弹簧和橡皮筋中的弹力均不能突变，但当将弹簧或橡皮筋剪断时，其弹力立即消失 第二节 力的合成与分解 一、力的合成 1合力与分力(1)定义：如果一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力(2)关系：合力和分力是一种等效替代关系 2力的合成：求几个力的合力的过程 3力的运算法则(1)三角形定则：把两个矢量首尾相连从而求出合矢量的方法(如图所示)(2)平行四边形定则：求互成角度的两个力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向 二、力的分解 1概念：求一个力的分力的过程 10 2遵循的法则：平行四边形定则或三角形定则 3分解的方法(1)按力产生的实际效果进行分解(2)正交分解 三、矢量和标量 1矢量 既有大小又有方向的物理量，相加时遵循平行四边形定则 2标量 只有大小没有方向的物理量，求和时按算术法则相加 考点一 共点力的合成 1共点力合成的方法(1)作图法(2)计算法：根据平行四边形定则作出示意图，然后利用解三角形的方法求出合力，是解题的常用方法 2重要结论(1)二个分力一定时，夹角越大，合力越小(2)合力一定，二等大分力的夹角越大，二分力越大(3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力 3几种特殊情况下力的合成(1)两分力F1、F2互相垂直时(如图甲所示)：F合F21F22，tan F2F1.甲 乙(2)两分力大小相等时，即F1F2F时(如图乙所示)：F合2Fcos 2.(3)两分力大小相等，夹角为 120时，可得F合F.解答共点力的合成时应注意的问题(1)合成力时，要正确理解合力与分力的大小关系：合力与分力的大小关系要视情况而定，不能形成合力总大于分力的思维定势(2)三个共点力合成时，其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差 考点二 力的两种分解方法 1力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向；(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形；(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小 2正交分解法(1)定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法(2)建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)；在动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系(3)方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解 11 x轴上的合力：FxFx1Fx2Fx3 y轴上的合力：FyFy1Fy2Fy3 合力大小：FF2xF2y 合力方向：与x轴夹角为，则 tan FyFx.一般情况下，应用正交分解法建立坐标系时，应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上，这样解方程较简单，但在本题中，由于两个未知量FAC和FBC与竖直方向夹角已知，所以坐标轴选取了沿水平和竖直两个方向 方法技巧辅助图法巧解力的合成和分解问题 对力分解的唯一性判断、分力最小值的计算以及合力与分力夹角最大值的计算，当力的大小不变方向改变时，通常采取作图法，优点是直观、简捷 第三节 受力分析 共点力的平衡 一、受力分析 1概念 把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来，并画出物体所受力的示意图，这个过程就是受力分析 2受力分析的一般顺序 先分析场力(重力、电场力、磁场力等)，然后按接触面分析接触力(弹力、摩擦力)，最后分析已知力 二、共点力作用下物体的平衡 1平衡状态 物体处于静止或匀速直线运动的状态 2共点力的平衡条件：F合0 或者 Fx合0Fy合0 三、平衡条件的几条重要推论 1 二力平衡：如果物体在两个共点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 2三力平衡：如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态，其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 3多力平衡：如果物体受多个共点力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反 考点一 物体的受力分析 1受力分析的基本步骤(1)明确研究对象即确定分析受力的物体，研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统(2)隔离物体分析将研究对象从周围的物体中隔离出来，进而分析周围物体有哪些对它施加了力的作用(3)画受力示意图边分析边将力一一画在受力示意图上，准确标出力的方向，标明12 各力的符号 2受力分析的常用方法(1)整体法和隔离法 研究系统外的物体对系统整体的作用力；研究系统内部各物体之间的相互作用力(2)假设法 在受力分析时，若不能确定某力是否存在，可先对其作出存在或不存在的假设，然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来判断该力是否存在 3.受力分析的基本思路 考点二 解决平衡问题的常用方法 方法 内 容 合成法 物体受三个共点力的作用而平衡，则任意两个力的合力一定与第三个力大小相等，方向相反 效果分解法 物体受三个共点力的作用而平衡，将某一个力按力的效果分解，则其分力和其他两个力满足平衡条件 正交分解法 物体受到三个或三个以上力的作用时，将物体所受的力分解为相互垂直的两组，每组力都满足平衡条件 力的三角形法 对受三力作用而平衡的物体，将力的矢量图平移使三力组成一个首尾依次相接的矢量三角形，根据正弦定理、余弦定理或相似三角形等数学知识求解未知力 考点三 图解法分析动态平衡问题 1动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发生变化，所以叫动态平衡，这是力平衡问题中的一类难题 2基本思路：化“动”为“静”，“静”中求“动”3基本方法：图解法和解析法 4.图解法分析动态平衡问题的步骤(1)选某一状态对物体进行受力分析；(2)根据平衡条件画出平行四边形；(3)根据已知量的变化情况再画出一系列状态的平行四边形；(4)判定未知量大小、方向的变化 考点四 隔离法和整体法在多体平衡中的应用 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对系统的作用时，宜用整体法；而在分析系统内各物体(或一个物体各部分)间的相互作用时常用隔离法 整体法和隔离法不是独立的，对一些较复杂问题，通常需要多次选取研究对象，交替使用整体法和隔离法 平衡中的临界和极值问题 解决动态平衡、临界与极值问题的常用方法：方法 步骤 解析法 列平衡方程求出未知量与已知量的关系表达式 根据已知量的变化情况来确定未知量的变化情况 13 图解法 根据已知量的变化情况，画出平行四边形的边角变化 确定未知量大小、方向的变化 求解平衡问题的四种特殊方法 求解平衡问题的常用方法有合成与分解法、正交分解法、图解法、整体与隔离法，前面对这几种方法的应用涉及较多，这里不再赘述，下面介绍四种其他方法.一、对称法 某些物理问题本身没有表现出对称性，但经过采取适当的措施加以转化，把不具对称性的问题转化为具有对称性的问题，这样可以避开繁琐的推导，迅速地解决问题 二、相似三角形法 物体受到三个共点力的作用而处于平衡状态，画出其中任意两个力的合力与第三个力等值反向的平行四边形中，可能有力三角形与题设图中的几何三角形相似，进而得到对应边成比例的关系式，根据此式便可确定未知量 三、正弦定理法 三力平衡时，三力合力为零三个力可构成一个封闭三角形，若由题设条件寻找到角度关系，则可由正弦定理列式求解 四、三力汇交原理 物体受三个共面非平行外力作用而平衡时，这三个力必为共点力 第三章第三章 牛顿运动定律牛顿运动定律 第一节 牛顿第一、第三定律 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态 2意义(1)揭示了物体的固有属性：一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律(2)揭示了力与运动的关系：力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因 二、惯性 1定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 3量度：质量是惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小 3普遍性：惯性是物体的本质属性，一切物体都有惯性与物体的运动情况和受力情况无关 三、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：FF.特别提示：(1)作用力和反作用力同时产生，同时消失，同种性质，作用在不同的物体上，各自产生的效果，不会相互抵消(2)作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关 考点一 牛顿第一定律 1明确了惯性的概念 2揭示了力的本质 3揭示了不受力作用时物体的运动状态 14 4.(1)牛顿第一定律并非实验定律它是以伽利略的“理想实验”为基础，经过科学抽象，归纳推理而总结出来的(2)惯性是物体保持原有运动状态不变的一种固有属性，与物体是否受力、受力的大小无关，与物体是否运动、运动速度的大小也无关 考点二 牛顿第三定律的理解与应用 1作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：大小相同；性质相同；变化情况相同(2)“三异”：方向不同；受力物体不同；产生效果不同(3)“三无关”：与物体的种类无关；与物体的运动状态无关；与物体是否和其他物体存在相互作用无关 2相互作用力与平衡力的比较 作用力和反作用力 一对平衡力 不同点 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 同时产生、同时消失 不一定同时产生、同时消失 叠加性 两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力 两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零 力的性质 一定是同性质的力 性质不一定相同 相同点 大小、方向 大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 用牛顿第三定律转换研究对象 作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力如求压力时，可先求支持力在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此 第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题 一、牛顿第二定律 1内容：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同 2表达式：Fma.3适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面静止或匀速直线运动的参考系(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子等)、低速运动(远小于光速)的情况 二、两类动力学问题 1已知物体的受力情况，求物体的运动情况 2已知物体的运动情况，求物体的受力情况 特别提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系，是解决这类问题的思考方向 三、力学单位制 1单位制：由基本单位和导出单位一起组成了单位制 2基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是长度、质量、时间，它们的单位分别是米、千克、秒 15 3导出单位：由基本物理量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位 考点一 用牛顿第二定律求解瞬时加速度 1求解思路 求解物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 2牛顿第二定律瞬时性的“两种”模型(1)刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间(2)弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变 3在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变 4.解决瞬时加速度问题的关键是弄清哪些力发生了突变，哪些力瞬间不变，正确画出变化前后的受力图 考点二 动力学两类基本问题 1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度 2.(1)解决两类动力学基本问题应把握的关键 一个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁 两类分析受力分析和运动过程分析(2)解决动力学基本问题时对力的两种处理方法 合成法：物体受 2 个或 3 个力时，一般采用“合成法”正交分解法：物体受 3 个或 3 个以上的力时，则采用“正交分解法”(3)解答动力学两类问题的基本程序 明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点 根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行受力分析和运动过程分析，并画出示意图 应用牛顿运动定律和运动学公式求解 考点三 动力学图象问题 1图象类型(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象，要求分析物体的运动情况(2)已知物体在一运动过程中位移、速度、加速度随时间变化的图象，要求分析物体的受力情况(3)已知物体在物理图景中的运动初始条件，分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况 2 问题的实质：是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能 3.数形结合解决动力学问题(1)物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 对于已知图象求解相关物理量的问题，16 往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果(2)解决这类问题必须把物体的实际运动过程与图象结合，相互对应起来 第三节 牛顿运动定律的综合应用 一、超重和失重 1超重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)大于物体所受重力的情况称为超重现象(2)产生条件：物体具有向上的加速度 2失重(1)定义：物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)小于物体所受重力的情况称为失重现象(2)产生条件：物体具有向下的加速度 3完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零的情况称为完全失重现象(2)产生条件：物体的加速度ag，方向竖直向下 二、解答连接体问题的常用方法 1整体法 当系统中各物体的加速度相同时，我们可以把系统内的所有物体看成一个整体，这个整体的质量等于各物体的质量之和，当整体受到的外力已知时，可用牛顿第二定律求出整体的加速度 2隔离法 当求解系统内物体间相互作用力时，常把物体从系统中“隔离”出来进行分析，依据牛顿第二定律列方程 3外力和内力(1)外力：系统外的物体对研究对象的作用力；(2)内力：系统内物体之间的作用力 考点一 超重和失重现象 1 超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了 在发生这些现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)2只要物体有向上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关 3尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态 4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于ma.5.超重和失重现象的判断方法(1)从受力的大小判断，当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时，物体处于超重状态；小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态(2)从加速度的方向判断，当物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态 考点二 整体法和隔离法解决连接体问题 1整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)2隔离法的选取原则 17 若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解 3整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”4.正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解 考点三 分解加速度求解受力问题 在应用牛顿第二定律解题时，通常不分解加速度而分解力，但有一些题目要分解加速度最常见的情况是与斜面模型结合，物体所受的作用力是相互垂直的，而加速度的方向与任一方向的力不同向此时，首先分析物体受力，然后建立直角坐标系，将加速度a分解为ax和ay，根据牛顿第二定律得Fxmax，Fymay，使求解更加便捷、简单 第四章第四章 曲线运动、万有引力与航天曲线运动、万有引力与航天 第一节 曲线运动 运动的合成与分解 一、曲线运动 1速度的方向：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向 2运动的性质：做曲线运动的物体，速度的方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动 3曲线运动的条件：物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上或它的加速度方向与速度方向不在同一条直线上 二、运动的合成与分解 1运算法则 位移、速度、加速度都是矢量，故它们的合成与分解都遵循平行四边形定则 2合运动和分运动的关系(1)等时性：合运动与分运动经历的时间相等(2)独立性：一个物体同时参与几个分运动时，各分运动独立进行，不受其他分运动的影响(3)等效性：各分运动叠加起来与合运动有完全相同的效果 考点一 对曲线运动规律的理解 1曲线运动的分类及特点(1)匀变速曲线运动：合力(加速度)恒定不变(2)变加速曲线运动：合力(加速度)变化 2合外力方向与轨迹的关系 物体做曲线运动的轨迹一定夹在合外力方向与速度方向之间，速度方向与轨迹相切，合外力方向指向轨迹的“凹”侧 3速率变化情况判断(1)当合力方向与速度方向的夹角为锐角时，速率增大；(2)当合力方向与速度方向的夹角为钝角时，速率减小；(3)当合力方向与速度方向垂直时，速率不变 考点二 运动的合成及合运动性质的判断 1运动的合成与分解的运算法则 运动的合成与分解是指描述运动的各物理量即位移、速度、加速度的合成与分解，由于它们均是矢量，故合成与分解都遵循平行四边形定则 2合运动的性质判断 18 加速度或合外力 变化：变加速运动不变：匀变速运动加速度或合外力与速度方向 共线：直线运动不共线：曲线运动 3两个直线运动的合运动性质的判断 两个互成角度的分运动 合运动的性质 两个匀速直线运动 匀速直线运动 一个匀速直线运动、一个匀变速直线运动 匀变速曲线运动 两个初速度为零的匀加速直线运动 匀加速直线运动 两个初速度不为零的匀变速直线运动 如果v合与a合共线，为匀变速直线运动 如果v合与a合不共线，为匀变速曲线运动 4.在解决运动的合成问题时，先确定各分运动的性质，再求解各分运动的相关物理量，最后进行各量的合成运算 两种运动的合成与分解实例 一、小船渡河模型 1模型特点 两个分运动和合运动都是匀速直线运动，其中一个分运动的速度大小、方向都不变，另一分运动的速度大小不变，研究其速度方向不同时对合运动的影响 这样的运动系统可看做小船渡河模型 2模型分析(1)船的实际运动是水流的运动和船相对静水的运动的合运动(2)三种速度：v1(船在静水中的速度)、v2(水流速度)、v(船的实际速度)(3)两个极值 过河时间最短：v1v2，tmindv1(d为河宽)过河位移最小：vv2(前提v1v2)，如图甲所示，此时xmind，船头指向上游与河岸夹角为，cos v2v1；v1v(前提v1v2)，如图乙所示过河最小位移为xmindsin v2v1d.3.求解小船渡河问题的方法 求解小船渡河问题有两类：一是求最短渡河时间，二是求最短渡河位移无论哪类都必须明确以下三点：(1)解决这类问题的关键是：正确区分分运动和合运动，在船的航行方向也就是船头指向方向的运动，是分运动；船的运动也就是船的实际运动，是合运动，一般情况下与船头指向不共线(2)运动分解的基本方法，按实际效果分解，一般用平行四边形定则沿水流方向和船头19 指向分解(3)渡河时间只与垂直河岸的船的分