高中物理必修一二知识点总结.pdf
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1、物理必修 2 知识点重点内容:曲线运动、动量、能量(一)曲线运动、万有引力1.曲线运动一定是变速运动!速度沿轨迹切线方向,加速度方向沿合外力方向指向轨道内侧。物体做曲线运动的条件是合外力与速度不在一条直线上。2.曲线运动的研究方法:矢量合成与分解法,切线方向的分力 Ft 只改变质点的运动速率大小;法线方向的分力 Fn 只改变质点运动的方向。3.运动的合成和分解:速度、位移、加速度等都是矢量,都可以根据需要和实际情况,用平行四边形定则合成和分解。两个匀速直线运动的合成,两个初速度为 0 的匀变速运动的合成一定是直线运动。两个直线运动的合成不一定是直线运动。4.平抛运动:加速度:ag,方向竖直向下
2、,与质量无关,与初速度大小无关;速度:vxv0,vygt,vt(v02+vy2)1/2,方向与水平方向成 角,tggt/v0;位移:xv0t,ygt2/2,s(x2+y2)1/2,方向与水平方向成 角,tgy/x.轨迹方程:ygx2/2v02 为抛物线。在空中飞行时间:t(2h/g)1/2,与质量和初速度大小无关,只由高度决定。水平最大射程:xv0tv0(2h/g)1/2由初速度和高度决定,与质量无关。曲线运动的位移、速度、加速度都不在同一方向上。5.匀速圆周运动:1)周期 T、质点运动一周所用的时间。是描述质点转动快慢的物理量。2)线速度 v、质点通过的弧长 s 与所用时间 t 之比为一定值
3、,该比值是匀速圆周运动的速率 vs/t,数值上等于质点在单位时间内通过的弧长。线速度的方向在圆周的切线方向上。线速度是描述质点转动快慢和方向的物理量。3)角速度、连接质点与圆心的半径转过的角度 与所用时间 t 之比为一定值,该比值是匀速圆周运动的角速度/t,数值上等于在单位时间内半径转过的角度。单位是弧度/秒(rad/s),角速度也是描述质点转动快慢的物理量周期、线速度、角速度之间有的关系:质点转一周弧长 s2r,时间为 T,则 v2r/T角度为 2 2/T由上两公式有 vr,v/r圆周运动是曲线运动,它的速度方向时刻在变化着,匀速圆周运动一定是变速运动,“匀速”仅是速率不变的意思。4)匀速圆
4、周运动的加速度 a、加速度的方向指向圆心向心加速度,其方向时时刻刻指向圆心,即方向时时刻刻在变化着,所以匀速圆周运动是变加速运动。向心加速度的大小:anv2/r2r。5)向心力 Fmamv2/r,或 Fmam2r,方向总指向圆心。向心力是根据力的作用效果命名的。6.万有引力与天体、卫星的轨道运动万有引力定律:宇宙间任何两个有质量的物体间都是相互吸引的,引力大小与两物体的质量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比。设物体质量分别为 m1、m2,物体之间距离为 r,则 FGm1m2/r2万有引力定律在天文学上的应用天体质量及运动分析,宇宙速度与卫星轨道运动问题分析依据:万有引力定律、牛顿运动定律、
5、Fmv2/r、匀速圆周运动规律;常用近似条件:将有关轨道运动看作匀速圆周运动,引力 Fmg mv2/r(g 随高度、纬度等因素变化而变化)。7.宇宙速度:(1)线速度:设卫星到地心的距离为 r,r 就是卫星轨道半径,环绕线速度为 v,卫星质量为 m。设地球质量为 M,地球半径为 R.根据万有引力定律和牛顿运动定律有 GMm/r2mv2/r由此得到环绕速度 v(GM/r)1/2对所有地球卫星,环绕速度由轨道半径决定,与卫星质量,性能因素无关。rR+h,h为卫星距地面的高度,r(h)越大,环绕速度越小。(2)角速度:由 v/r有(GM/r3)1/2(3)周期:由 2/T得 T2(r3/GM)1/2
6、角速度和周期均由轨道半径决定,半径越大,角速度越小,周期越长。宇宙速度:第一宇宙速度:由环绕速度公式 v(GM/r)1/2rR+h,当高度 h 远远小于地球半径时,即卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动。近似有 v(GM/R)1/2这是地球卫星的最大环绕速度。又在地球表面附近,地球对卫星的引力近似等于重力 mgmgmv2/R 可得v(gR)1/2把 g9.8103km/s2 和 R6.4x103km 代入上公式,得到 v7.9km/s,这是地球卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动的环绕速度,是最大的环绕速度,也是使一个物体成为人造地球卫星所必须的最小发射速度.我们称之为第一宇宙速度。VI7.9km
7、/s第二宇宙速度:当发射速度小于第一宇宙速度时,物体将落回地面;当发射速度大于v7.9km/s,卫星将在不同圆轨道或椭圆轨道运动。当发生速度大于等于 11.2km/s 时,物体将挣脱地球引力束缚,成为人造行星或飞向其它行星。所以 11.2km/s 为第二宇宙速度。VII11.2km/s第三宇宙速度:当物体的速度达到 16.7km/s 时,物体将挣脱太阳引力的束缚飞向太阳系以外的宇宙空间,16.7km/s 为第三宇宙速度。VIII16.7km/s(二)动量与动量守恒知识结构1.力的冲量定义:力与力作用时间的乘积冲量 IFt矢量:方向当力的方向不变时,冲量的方向就是力的方向。过程量:力在时间上的累
8、积作用,与力作用的一段时间相关单位:牛秒、N/s2.动量定义:物体的质量与其运动速度的乘积动量 pmv矢量:方向速度的方向状态量:物体在某位置、某时刻的动量单位:千克米每秒、kgm/s3.动量定理 Ftmvtmv0动量定理研究对象是一个质点,研究质点在合外力作用下、在一段时间内的一个运动过程。定理表示合外力的冲量是物体动量变化的原因,合外力的冲量决定并量度了物体动量变化的大小和方向。矢量性:公式中每一项均为矢量,公式本身为一矢量式,在同一条直线上处理问题,可先确定正方向,可用正负号表矢量的方向,按代数方法运算。当研究的过程作用时间很短,作用力急剧变化(打击、碰撞)时,F 可理解为平均力。动量定
9、理变形为 Fp/t,表明合外力的大小方向决定物体动量变化率的大小方向,这是牛顿第二定律的另一种表述。4.动量守恒:一个系统不受外力或所受到的合外力为零,这个系统的动量就保持不变,可用数学公式表达为 pp 系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量。p1p2 相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量大小相等方向相反。p0 系统总动量的变化为零“守衡”定律的研究对象为一个系统,上式均为矢量运算,一维情况可用正负表示方向。注意把握变与不变的关系,相互作用过程中,每一个参与作用的成员的动量均可能在变化着,但只要合外力为零,各物体动量的矢量合总保持不变。注意各状态的动量均为对同一个参照系的动量。
10、而相互作用的系统可以是两个或多个物体组成。5.怎样判断系统动量是否守衡?动量守衡条件是系统不受外力,或合外力为零。一般研究问题,如果相互作用的内力比外力大很多,则可认为系统动量守衡;根据力的独立作用原理,如果在某方向上合外力为零,则在该方向上动量守衡。注意守衡条件对内力的性质没有任何限制,可以是电场力、磁场力、核力等等。对系统状态没有任何限制,可以是微观、高速系统,也可以是宏观、低速系统。而力的作用过程可以是连续的作用,可以是间断的作用,如二人在光滑平面上的抛接球过程。综上有:物体运动状态是否变化取决于物体所受的合外力。物体运动状态变化得快慢取决于物体所受到的合外力和质量大小。物体到底做什么形
11、式的运动取决于物体所受到的合外力和初始状态。物体运动状态变化了多少取决于(1)力的大小和方向;(2)力作用时间的长短。实验表明只要力与其作用时间的乘积一定,它引起同一个物体的速度变化相同,力与力作用时间的乘积,可以决定和量度力的某种作用效果冲量。系统的内力改变了系统内物体的动量,但系统外力才是改变系统总动量的原因。(三)能量和能量守恒知识结构功是一个过程量,与力在空间的作用过程相关。恒力功的计算公式与物体运动过程无关;重力功、弹力功与路径无关。功是一个标量,但有正负之分。2.功率 P:功率是表征力做功快慢的物理量、是标量:PW/t。若做功快慢程度不同,上式为平均功率。注意恒力的功率不一定恒定,
12、如初速为零的匀加速运动,第一秒、第二秒、第三秒内合力的平均功率之比为 1:3:5。已知功率可以求力在一段时间内所做的功 WPt,这时可能是变力再做功。上式常常用于分析解决机车牵引功率问题,常设有以下两种约束条件:1)发动机功率一定:牵引力与速度成反比,只要速度改变,牵引力 FP/v 将改变,这时的运动一定是变加速运动。2)机车以恒力启动:牵引力 F 恒定,由 PFv 可知,若车做匀加速运动,则功率 P 将增加,这种过程直到 P 达到机车的额定功率为止(注意不是达到最大速度为止)。3.能:自然界有多种运动形式,与不同运动形式相应的存在不同形式的能量:机械运动机械能;热运动内能;电磁运动电磁能;化
13、学运动化学能;生物运动生物能;原子及原子核运动原子能、核能。动能:物体由于有机械运动速度而具有的能量 Ekmv2/2能,包括动能和势能,都是标量。都是状态量,如动能由速度决定,重力势能由高度决定,弹性势能由形变状态决定。都具有相对性,物体速度相对于不同的参照物有不同的结果,相应的动能相对于不同的参照物有不同的动能。势能相对于不同的零势能参考面有不同的结果,势能有可能取负值,它意味着此时物体的势能比零势能低。4.动能定理:研究对象:质点,数学表达公式:Wmv2/2mv02/2。公式中 W 为质点受到的所有的作用力在所研究的过程中做的总功,它可以是恒力功,可以是变力功,可以是分阶段由不同的力做功累
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