Ⅰ。力的种类:(13个性质力) 这些性质力是受力分析不可少的“是受力分析的基础”
力的种类:(13个性质力)
有18条定律、2条定理
1重力: G = mg (g随高度、纬度、不同星球上不同)
2弹力:F= Kx
3滑动摩擦力:F滑= mN
A
B
4静摩擦力: O£ f静£ fm (由运动趋势和平衡方程去判断)
5浮力: F浮= rgV排
6压力: F= PS = rghs
7万有引力: F引=G
8库仑力: F=K (真空中、点电荷)
9电场力: F电=q E =q
10安培力:磁场对电流的作用力
F= BIL (B^I) 方向:左手定则
11洛仑兹力:磁场对运动电荷的作用力
f=BqV (B^V) 方向:左手定则
12分子力:分子间的引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,但斥力变化得快。
13核力:只有相邻的核子之间才有核力,是一种短程强力。
5种基本运动模型
1静止或作匀速直线运动(平衡态问题);
2匀变速直、曲线运动(以下均为非平衡态问题);
3类平抛运动;
4匀速圆周运动;
5振动。
1万有引力定律B
2胡克定律B
3滑动摩擦定律B
4牛顿第一定律B
5牛顿第二定律B 力学
6牛顿第三定律B
7动量守恒定律B
8机械能守恒定律B
9能的转化守恒定律.
10电荷守恒定律
11真空中的库仑定律
12欧姆定律
13电阻定律B 电学
14闭合电路的欧姆定律B
15法拉第电磁感应定律
16楞次定律B
17反射定律
18折射定律B
定理:
①动量定理B
②动能定理B做功跟动能改变的关系
受力分析入手(即力的大小、方向、力的性质与特征,力的变化及做功情况等)。
再分析运动过程(即运动状态及形式,动量变化及能量变化等)。
最后分析做功过程及能量的转化过程;
然后选择适当的力学基本规律进行定性或定量的讨论。
强调:用能量的观点、整体的方法(对象整体,过程整体)、等效的方法(如等效重力)等解决
Ⅱ运动分类:(各种运动产生的力学和运动学条件及运动规律)是高中物理的重点、难点
高考中常出现多种运动形式的组合 追及(直线和圆)和碰撞、平抛、竖直上抛、匀速圆周运动等
①匀速直线运动 F合=0 a=0 V0≠0
②匀变速直线运动:初速为零或初速不为零,
③匀变速直、曲线运动(决于F合与V0的方向关系) 但 F合= 恒力
④只受重力作用下的几种运动:自由落体,竖直下抛,竖直上抛,平抛,斜抛等
⑤圆周运动:竖直平面内的圆周运动(最低点和最高点);匀速圆周运动(关键搞清楚是什么力提供作向心力)
⑥简谐运动;单摆运动;
⑦波动及共振;
⑧分子热运动;(与宏观的机械运动区别)
⑨类平抛运动;
⑩带电粒在电场力作用下的运动情况;带电粒子在f洛作用下的匀速圆周运动
VI.几种典型的运动模型:追及和碰撞、平抛、竖直上抛、匀速圆周运动等及类似的运动
2.匀变速直线运动:
两个基本公式(规律): Vt = V0 + a t S = vo t + a t2 及几个重要推论:
(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)
①
②
③
④
⑤
(2) A B段中间时刻的即时速度: Vt/ 2 = = (若为匀变速运动)等于这段的平均速度
(3) AB段位移中点的即时速度: Vs/2 =
Vt/ 2 = = = = = VN £ Vs/2 =
匀速:Vt/2 =Vs/2 ; 匀加速或匀减速直线运动:Vt/2 <Vs/2
(4) S第t秒 = St-S(t-1)= (vo t + a t2) -[vo( t-1) + a (t-1)2]= V0 + a (t- )
(5) 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: : ……
(6)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.(先考虑减速至停的时间).“刹车陷井”
实验规律:
(7) 通过打点计时器在纸带上打点(或频闪照像法记录在底片上)来研究物体的运动规律:此方法称留迹法。
初速无论是否为零,只要是匀变速直线运动的质点,就具有下面两个很重要的特点:
在连续相邻相等时间间隔内的位移之差为一常数;Ds = aT2(判断物体是否作匀变速运动的依据)。
中时刻的即时速度等于这段的平均速度 (运用 可快速求位移)
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
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
3.功与能观点:
求功方法 单位:J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev
⊙力学: ①W = Fs cosq (适用于恒力功的计算)①理解正功、零功、负功②功是能量转化的量度
②W= P·t ( p= = =Fv) 功率:P = (在t时间内力对物体做功的平均功率) P = Fv
(F为牵引力,不是合外力;V为即时速度时,P为即时功率.V为平均速度时,P为平均功率.P一定时,F与V成正比)
动能: EK= 重力势能Ep = mgh (凡是势能与零势能面的选择有关)
③动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)
公式: W合= W合=W1+ W2+…+Wn= DEk = Ek2 一Ek1 =
⑴W合为外力所做功的代数和.(W可以不同的性质力做功)
⑵外力既可以有几个外力同时作用,也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用:
⑶既为物体所受合外力的功。
④功是能量转化的量度(最易忽视)主要形式有: 惯穿整个高中物理的主线
“功是能量转化的量度”这一基本概念含义理解。
⑴重力的功------量度------重力势能的变化
物体重力势能的增量由重力做的功来量度:WG= -ΔEP,这就是势能定理。
与势能相关的力做功特点:如重力,弹力,分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.
除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能; 这就是机械能定理。
只有重力做功时系统的机械能守恒。
⑵电场力的功-----量度------电势能的变化
⑶分子力的功-----量度------分子势能的变化
⑷合外力的功------量度-------动能的变化;这就是动能定理。
⑸摩擦力和空气阻力做功W=fd路程 E内能(发热)
⑹一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功,用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能,
也就是系统增加的内能。f d=Q(d为这两个物体间相对移动的路程)。
⊙热学: ΔE=Q+W(热力学第一定律)
⊙电学: WAB=qUAB=F电dE=qEdE 动能(导致电势能改变)
W=QU=UIt=I2Rt=U2t/R Q=I2Rt
E=I(R+r)=u外+u内=u外+Ir P电源t =uIt+E其它 P电源=IE=I U +I2Rt
⊙磁学:安培力功W=F安d=BILd 内能(发热)
⊙光学:单个光子能量E=hγ 一束光能量E总=Nhγ(N为光子数目)
光电效应 =hγ-W0 跃迁规律:hγ=E末-E初 辐射或吸收光子
⊙原子:质能方程:E=mc2 ΔE=Δmc2 注意单位的转换换算
机械能守恒定律:机械能=动能+重力势能+弹性势能(条件:系统只有内部的重力或弹力做功).
守恒条件:(功角度)只有重力和弹簧的弹力做功;(能转化角度)只发生动能与势能之间的相互转化。
“只有重力做功” ≠“只受重力作用”。
在某过程中物体可以受其它力的作用,只要这些力不做功,或所做功的代数和为零,就可以认为是“只有重力做功”。
列式形式: E1=E2(先要确定零势面) P减(或增)=E增(或减) EA减(或增)=EB增(或减)
mgh1 + 或者 DEp减 = DEk增
除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能;滑动摩擦力和空气阻力做功W=fd路程 E内能(发热)
4.功能关系:功是能量转化的量度。有两层含义:
(1)做功的过程就是能量转化的过程, (2)做功的多少决定了能转化的数量,即:功是能量转化的量度
强调:功是一种过程量,它和一段位移(一段时间)相对应;而能是一种状态量,它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是J),但不能说功就是能,也不能说“功变成了能”。
做功的过程是物体能量的转化过程,做了多少功,就有多少能量发生了变化,功是能量转化的量度.
(1)动能定理
合外力对物体做的总功=物体动能的增量.即
(2)与势能相关力做功 导致与之相关的势能变化
重力
重力对物体所做的功=物体重力势能增量的负值.即WG=EP1—EP2= —ΔEP
重力做正功,重力势能减少;重力做负功,重力势能增加.
弹簧弹力
弹力对物体所做的功=物体弹性势能增量的负值.即W弹力=EP1—EP2= —ΔEP
弹力做正功,弹性势能减少;弹力做负功,弹性势能增加.
分子力
分子力对分子所做的功=分子势能增量的负值
电场力
电场力对电荷所做的功=电荷电势能增量的负值
电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。注意:电荷的正负及移动方向
(3)机械能变化原因
除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量即WF=E2—E1=ΔE
当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时,即机械能守恒
(4)机械能守恒定律
在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内,动能和势能可以互相转化,但机械能的总量保持不变.即 EK2+EP2 = EK1+EP1, 或 ΔEK = —ΔEP
(5)静摩擦力做功的特点
(1)静摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的互相转移,而没有机械能与其他形式的能的转化,静摩擦力只起着传递机械能的作用;
(3)相互摩擦的系统内,一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零.
(6)滑动摩擦力做功特点“摩擦所产生的热”
(1)滑动摩擦力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
=滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积,即一对滑动摩擦力所做的功
(2)相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功,
其大小为:W= —fS相对=Q 对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能,
(S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)
(7)一对作用力与反作用力做功的特点
(1)作用力做正功时,反作用力可以做正功,也可以做负功,还可以不做功;
作用力做负功、不做功时,反作用力亦同样如此.
(2)一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是负功,还可以零.
(8)热学
外界对气体做功
外界对气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q的和=气体内能的变化W+Q=△U (热力学第一定律,能的转化守恒定律)
(9)电场力做功
W=qu=qEd=F电SE (与路径无关)
(10)电流做功
(1)在纯电阻电路中 (电流所做的功率=电阻发热功率)
(2) 在电解槽电路中,电流所做的功率=电阻发热功率+转化为化学能的的功率
(3) 在电动机电路中,电流所做的功率=电阻发热功率与输出的机械功率之和
P电源t =uIt= +E其它;W=IUt >
(11)安培力做功
安培力所做的功对应着电能与其它形式的能的相互转化,即W安=△E电,
安培力做正功,对应着电能转化为其他形式的能(如电动机模型);
克服安培力做功,对应着其它形式的能转化为电能(如发电机模型);
且安培力作功的绝对值,等于电能转化的量值, W=F安d=BILd 内能(发热)
(12)洛仑兹力永不做功
洛仑兹力只改变速度的方向,不改变速度的大小。
(13)光学
光子的能量: E光子=hγ;一束光能量E光=N×hγ(N指光子数目)
在光电效应中,光子的能量hγ=W+
(14)原子物理
原子辐射光子的能量hγ=E初—E末,原子吸收光子的能量hγ= E末—E初
爱因斯坦质能方程:E=mc2
(15)能量转化和守恒定律
对于所有参与相互作用的物体所组成的系统,其中每一个物体的能量数值及形式都可能发生变化,但系统内所有物体的各种形式能量的总合保持不变
功和能的关系贯穿整个物理学。现归类整理如下:常见力做功与对应能的关系
常见的几种力做功
能量关系
数量关系式
力的种类
做功的正负
对应的能量
变化情况
①重力mg
+
重力势能EP
减小
mgh=–ΔEP
–
增加
②弹簧的弹力kx
+
弹性势能E弹性
减小
W弹=–ΔE弹性
–
增加
③分子力F分子
+
分子势能E分子
减小
W分子力=–ΔE分子
–
增加
④电场力Eq
+
电势能E电势
减小
qU =–ΔE电势
–
增加
⑤滑动摩擦力f
–
内能Q
增加
fs相对= Q
⑥感应电流的安培力F安培
–
电能E电
增加
W安培力=ΔE电
⑦合力F合
+
动能Ek
增加
W合=ΔEk
–
减小
⑧重力以外的力F
+
机械能E机械
增加
WF=ΔE机械
–
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