高一物理上期期末复习专题(基本知识复习要点概述) 一、力的概念
力是物体对物体的作用,力作用于物体可以使受力物体形状发生改变;可以使受力物体运动状态(速度)发生改变。对于抽象的力的概念,通常可以用图示的方法使之形象化:以有向线段表示抽象的力。
在研究与力相关的物理现象时,应该把握住力的如下基本特性。
1.物质性:由于力是物体对物体的作用,所以力是不能脱离物体而独立存在的,任意一个力必然与两个物体密切相关,一个是其施力物体,另一个是其受力物体。
2.相互性:力的作用总是相互的,物体A施力于物体B的同时,物体B也必将施力于物体A。而两个物体间相互作用的这一对力总是满足大小相等,方向相反,作用点共线,分别作用于两个物体上,同时产生,同种性质等关系。
3.矢量性:力不仅有大小,而且有方向,在相关的运算中所遵从的是平行四边形定则,也就是说,力是矢量。
4.瞬时性:力作用于物体必产生一定的效果,力的瞬时性特征,指的是力与其作用效果在同一瞬间产生的。
5.独立性:力的作用效果是表现在受力物体上的“形状变化”或“速度变化”。而对于某一个确定的受力物体而言,它除了受到某个力作用外,可能还会受到其它力的作用,力的独立性特征指的是某个力的作用效果与其它力是否存在无关,只由该力的三要素来决定。
二、力的分类
1.按性质分
重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力……(按现代物理学理论,物体间的相互作用分四类:长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。)
2.按效果分
压力、支持力、拉力、动力、阻力……
3.按产生条件分
非接触力、接触力、
三、力
1.弹力的概念:发生弹性形变的物体,会对跟它接触并使它发生形变的另一物体产生力的作用,这种作用力叫做弹力。
2.弹力的产生条件是:两个物体直接接触,并发生弹性形变。
3.弹力的方向
⑴压力、支持力的方向总是垂直于接触面。
⑵绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。
⑶杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。如果轻直杆只有两个端点受力而处于平衡状态,则轻杆两端对物体的弹力的方向一定沿杆的方向。
4.弹力的大小:对有明显形变的弹簧、橡皮条等物体,弹力的大小可以由胡克定律计算。对没有明显形变的物体,如桌面、绳子等物体,弹力大小由物体的受力情况和运动情况共同决定。
⑴胡克定律可表示为(在弹性限度内):,还可以表示成,即弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。
⑵“硬”弹簧,是指弹簧的值大。(同样的力作用下形变量小)
⑶一根弹簧剪断成两根后,每根的劲度k都比原来的劲度大;两根弹簧串联后总劲度变小;两根弹簧并联后,总劲度变大。
四、摩擦力
1.摩擦力的概念: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.摩擦力产生条件为:两物体直接接触、相互挤压、接触面粗糙、有相对运动或相对运动的趋势。这四个条件缺一不可。
两物体间有弹力是这两物体间有摩擦力的必要条件。(没有弹力不可能有摩擦力)
3.滑动摩擦力大小
⑴在接触力中,必须先分析弹力,再分析摩擦力。
⑵只有滑动摩擦力才能用公式,其中的表示正压力,不一定等于重力。
4.静摩擦力大小
⑴必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律计算,只有当静摩擦力达到最大值时,其最大值一般可认为等于滑动摩擦力,既。
⑵静摩擦力的大小要根据物体的受力情况和运动情况共同确定,其可能的取值范围是。
5.摩擦力方向
⑴摩擦力方向和物体间相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。
⑵摩擦力的方向和物体的运动方向可能成任意角度。通常情况下摩擦力方向可能和物体运动方向相同(作为动力),可能和物体运动方向相反(作为阻力),可能和物体速度方向垂直(作为匀速圆周运动的向心力,下学期将学到)。在特殊情况下,可能成任意角度。
五、力的合成与分解
1.矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)
平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量(合矢量)的作用效果和另外几个矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用这一个矢量代替那几个矢量,也可以用那几个矢量代替这一个矢量,而不改变原来的作用效果。
由三角形定则还可以得到一个有用的推论:如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这n个力的合力为零。
在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用。也就是说,在分析问题时,考虑了合矢量就不能再考虑分矢量;考虑了分矢量就不能再考虑合矢量。
矢量的合成分解,一定要认真作图。在用平行四边形定则时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线,平行四边形的另外两个边必须画成虚线。如图1所示。
各个矢量的大小和方向一定要画得合理。
在应用正交分解时,两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角,哪个是小锐角,不可随意画成45°。(当题目规定为45°时除外)
六、物体的受力分析
1.明确研究对象
在进行受力分析时,研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的若干个物体。在解决比较复杂的问题时,灵活地选取研究对象可以使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力(既研究对象所受的外力),而不分析研究对象施予外界的力。
2.按顺序找力
必须是先场力(重力、电场力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。
3.只画性质力,不画效果力
画受力图时,只能按力的性质分类画力,不能按作用效果(拉力、压力、向心力等)画力,否则将出现重复。
4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形(或三角形)
在解同一个问题时,分析了合力就不能再分析分力;分析了分力就不能再分析合力,千万不可重复。
七、共点力作用下物体的平衡
1.共点力:几个力作用于物体的同一点,或它们的作用线交于同一点(该点不一定在物体上),这几个力叫共点力。
2.共点力的平衡条件是:合力为零。
3.判定定理:物体在三个互不平行的力的作用下处于平衡,则这三个力必为共点力。(表示这三个力的矢量首尾相接,恰能组成一个封闭三角形)
4.解题途径
当物体在两个共点力作用下平衡时,这两个力一定等值反向;当物体在三个共点力作用下平衡时,往往采用平行四边形定则或三角形定则;当物体在四个或四个以上共点力作用下平衡时,往往采用正交分解法。
八、描述运动的基本概念
1.质点:用来代替物体的有质量的点。(当物体的大小、形状对所研究的问题的影响可以忽略时,物体可作为质点。)
2.位移:描写物体位置变化的物理量,即由物体初位置指向末位置的有向线段。
2.速度:描述运动快慢的物理量,是位移对时间的变化率。
3.加速度:描述速度变化快慢的物理量,是速度对时间的变化率。
九、匀变速直线运动公式
1.常用公式有以下四个
⑴以上四个公式中共有五个物理量:、、、、,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。
⑵以上五个物理量中,除时间外,、、、均为矢量。一般以的方向为正方向,以时刻的位移为零,这时、t和的正负就都有了确定的物理意义。
2.匀变速直线运动中几个常用的结论
⑴,即任意相邻相等时间内的位移之差相等,可以推广到。
⑵,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。
,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均速度)。
可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有。
3.初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动
做匀变速直线运动的物体,如果初速度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为:
,,,
以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。
4.初速为零的匀变速直线运动
⑴前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1:4:9:……
⑵第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1:3:5:……
⑶前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为1:::……
⑷第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为1::():……
对末速为零的匀变速直线运动,倒过来可以相应的运用这些规律。
十、运动图象
1.s-t图象。能读出s、t、v 的信息(斜率表示速度)。
2.v-t图象。能读出s、t、v、a的信息(斜率表示加速度,曲线下的面积表示位移)。可见v-t图象提供的信息最多,应用也最广。
十一、牛顿第一定律
1.牛顿第一定律导出了力的概念
力是改变物体运动状态的原因。(运动状态指物体的速度),又根据加速度定义:,有速度变化就一定有加速度,所以可以说:力是使物体产生加速度的原因。(不能说“力是产生速度的原因”、“力是维持速度的原因”,也不能说“力是改变加速度的原因”。)
2.牛顿第一定律导出了惯性的概念
一切物体都有保持原有运动状态的性质,这就是惯性。惯性反映了物体运动状态改变的难易程度(惯性大的物体运动状态不容易改变)。质量是物体惯性大小的量度。
3.牛顿第一定律描述的是理想化状态
牛顿第一定律描述的是物体在不受任何外力时的状态。而不受外力的物体是不存在的。物体不受外力和物体所受合外力为零是有区别的,所以不能把牛顿第一定律当成牛顿第二定律在时的特例。
十二、牛顿第三定律
1.区分一对作用力反作用力和一对平衡力
一对作用力反作用力和一对平衡力的共同点有:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。不同点有:作用力反作用力作用在两个不同物体上,而平衡力作用在同一个物体上;作用力反作用力一定是同种性质的力,而平衡力可能是不同性质的力;作用力反作用力一定是同时产生同时消失的,而平衡力中的一个消失后,另一个可能仍然存在。
十三、牛顿第二定律
1.定律的表述
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向跟合力的方向相同,既(其中的和、必须相对应)特别要注意表述的第三句话。因为力和加速度都是矢量,它们的关系除了数量大小的关系外,还有方向之间的关系。明确力和加速度方向,也是正确列出方程的重要环节。
若F为物体受的合外力,那么a表示物体的实际加速度;若F为物体受的某一个方向上的所有力的合力,那么a表示物体在该方向上的分加速度;若F为物体受的若干力中的某一个力,那么a仅表示该力产生的加速度,不是物体的实际加速度。
2.牛顿第二定律确立了力和运动的关系
牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系。联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带的是加速度。
3.应用牛顿第二定律解题的步骤
①明确研究对象。可以以某一个物体为对象,也可以以几个物体组成的质点组为对象。设每个质点的质量为,对应的加速度为,则有:。对这个结论可以这样理解:先分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律:,,…,,将以上各式等号左、右分别相加,其中左边所有力中,凡属于系统内力的,总是成对出现并且大小相等方向相反的,其矢量和必为零,所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和,即合外力。
②对研究对象进行受力分析。同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度),并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。
③若研究对象在不共线的两个力作用下做加速运动,一般用平行四边形定则(或三角形定则)解题;若研究对象在不共线的三个以上的力作用下做加速运动,一般用正交分解法解题(注意灵活选取坐标轴的方向,既可以分解力,也可以分解加速度)。
④当研究对象在研究过程的不同阶段受力情况有变化时,那就必须分阶段进行受力分析,分阶段列方程求解。
解题要养成良好的习惯。只要严格按照以上步骤解题,同时认真画出受力分析图,标出运动情况,那么问题都能迎刃而解。 |
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