高中物理必修一二知识点总结.pdf

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，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，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、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/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。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，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积（代数和）而得到的结果。动能定理对力的性质没有任何限制，可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是电场力、磁场力或其它力。等式右边为所研究的过程（初、末状态）中质点的动能的变化。动能定理表明，力对物体所做的总功，是物体动能变化的原因，力对物体所做的总功量度了物体动能的变化大小。5.机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。机械能守恒定律的研究对象是系统，一般简化为物体；守恒是指系统在满足守恒条件下，机械能动能和势能之和，在状态变化过程中总保持不变。怎样判断机械能是否守衡？（1）根据守恒条件：是否只有重力或弹力做功（2）考察状态：比较、确定不同状态的机械能，看它们是否相同（3）考察系统是否发生机械能与其它形式的能量的转化6.功和能：功是能量转化的量度。7.关于速度、动量、动能：速度 动量 动能均为描述质点运动状态的物理量，速度反映质点运动快慢和方向，是运动学量.运动速度不能描述物体所含机械运动的强弱，例如我们可以用手去接一个以速度 v 飞来的篮球，但不敢去接一个以同样速度飞来的铅球.动量是描述物体所含机械运动大小的物理量，是动力学量.当一个运动物体与其它物体相互作用时，机械作用强度取决于动量大小.速度 动量均为矢量.动能也是动力学量，是标量，当机械运动与其它形式的运动之间发生转化时，量度这种转化的是动能的变化而不是速度或动量的变化。由上述分析我们可进一步理解力、冲量和功，请你自己比较分析。8.比较力学三个核心定律牛顿定律 Fma（矢量式、瞬时式）动量定理 Ftmvmv0（矢量式、过程式）动能定理 Wmv2/2mv02/2（标量式、过程式）这是研究质点运动的三条核心规律，它们的意义分别为：力是改变质点运动状态的原因;力在时间上的累积作用Ft 量度质点动量的变化；力在空间上的累积作用W 量度质点动能的变化。三条规律为我们解决力学问题提供了三条途径。在研究对象受恒力作用时，三种方法都可以应用；当问题直接涉及状态与空间位移时，用动能定理解决问题来得直接；当问题直接涉及状态和时间时，用动量定理解决问题比较简单；当物体在变力作用下，特别是复杂的曲线运动时，一般首选能法解决问题；当研究对象是一个相互作用的系统时，应首选守恒规律解决。物理必修 1 知识点第一章 运动的描述一、基本概念1、质点：在研究物体运动的过程中，如果物体的大小和形状在所研究问题中可以忽略时，把物体简化为一个点，认为物体的质量都集中在这个点上，这个点称为质点。2、参考系：任何运动都是相对于某个参照物而言的，这个参照物称为参考系。3、坐标系：定量的描述运动，采用坐标系。4、时刻和时间间隔：1.钟表指示的一个读数对应着某一个瞬间，就是时刻，时刻在时间轴上对应某一点。两个时刻之间的间隔称为时间，时间在时间轴上对应一段。2.时间和时刻的单位都是秒，符号为 s，常见单位还有 min，h5、路程：物体运动轨迹的长度6、位移：表示物体位置的变动。可用从起点到末点的有向线段来表示，是矢量。位移的大小小于或等于路程。7、速度：物理意义：表示物体位置变化的快慢程度。分类 平均速度：物体通过的位移与所用的时间之比。瞬时速度：某一时刻（或某一位置）的速度。与速率的区别和联系 速度是矢量，而速率是标量 平均速度=位移/时间，平均速率=路程/时间 瞬时速度的大小等于瞬时速率8、加速度 物理意义：表示物体速度变化的快慢程度定义：物体的加速度等于物体速度变化（vtv0）与完成这一变化所用时间的比值a=（vtv0）/t（即等于速度的变化率）a 不由v、t 决定，而是由 F、m 决定。方向：与速度变化量的方向相同，与速度的方向不确定。（或与合力的方向相同）二、运动图象（只研究直线运动）1、xt 图象（即位移图象）（1）、纵截距表示物体的初始位置。（2）、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动，水平直线表示物体静止，曲线表示物体作变速直线运动。（3）、斜率表示速度。斜率的绝对值表示速度的大小，斜率的正负表示速度的方向。2、vt 图象（速度图象）（1）、纵截距表示物体的初速度。（2）、倾斜直线表示物体作匀变速直线运动，水平直线表示物体作匀速直线运动，曲线表示物体作变加速直线运动（加速度大小发生变化）。（3）、纵坐标表示速度。纵坐标的绝对值表示速度的大小，纵坐标的正负表示速度的方向。（4）、斜率表示加速度。斜率的绝对值表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向。（5）、面积表示位移。横轴上方的面积表示正位移，横轴下方的面积表示负位移。三、实验：用打点计时器测速度1、两种打点计时器的异同点电磁打点计时器：工作电压为 4-6V 电源的频率 50 Hz 时，每隔 0.02 s 打一次点电火花打点计时器：电压 220V 电源的频率 50 Hz 时，每隔 0.02 s 打一次点2、纸带分析；（1）、从纸带上可直接判断时间间隔，用刻度尺可以测量位移。（2）、可计算出经过某点的瞬时速度（3）、可计算出加速度第二章 匀变速直线运动的研究一、基本关系式 v=v0+at x=v0t+1/2at2 v2-vo2=2ax v=x/t=(v0+v)/2二、推论1、vt/2=v=(v0+v)/22、x=at2 xm-xn=(m-n)at2 3、初速度为零的匀变速直线运动的比例式(1)初速度为 0 的 n 个连续相等的时间末的速度之比：V1:V2:V3:Vn=1:2:3:n(2)初速度为 0 的 n 个连续相等时间内全位移 X 之比：X1:X2:X3:Xn=1：2(3）初速度为 0 的 n 个连续相等的时间内 S 之比：S1：S2：S3：Sn=1：3：5：（2n1）(4）初速度为 0 的 n 个连续相等的位移内全时间 t 之比 t1：t2：t3：tn=1：2：3：n（5）初速度为 0 的 n 个连续相等的位移内 t 之比：t1：t2：t3：tn=1：（21）：（32）：（nn1）三、两种运动特例（1）、自由落体运动：v0=0 a=g v=gt h=1/2gt2 v2=2gh（2）、竖直上抛运动；v0=0 a=-g四、关于追及与相遇问题1、寻找三个关系：时间关系，速度关系，位移关系。两物体速度相等是两物体有最大或最小距离的临界条件。第三章 相互作用一、三种常见的力1、重力：由于地球对物体的吸引而产生的。大小：G=mg，方向：竖直向下，作用点：重心（重力的等效作用点）2、弹力（1）、形变、弹性形变、定义等。（2）、产生条件：接触 弹性形变 方向：弹性形变恢复的方向（3）、拉力、支持力、压力。（按照力的作用效果来命名的）（4）、弹簧的弹力的大小和方向，胡克定律 F=kx(5)、可用假设法来判断是否存在弹力。3、摩擦力（1）、静摩擦力：、产生条件：粗糙接触面 接触面间弹力 相对运动趋势 、方向判断：与相对运动趋势方向相反、大小：要用“力的平衡”或“牛顿运动定律”来解。（2）滑动摩擦力：、产生条件：粗糙接触面 接触面间弹力 相对运动 、方向判断：与相对运动方向相反 、大小：f=u。也可用“力的平衡”或“牛顿运动定律”来解。（3）、可用假设法来判断是否存在摩擦力。二、力的合成1、定义；由分力求合力的过程。2、合成法则：平行四边形定则或三角形定则。3、求合力的方法、作图法（用刻度尺和量角器）、计算法（通常是利用直角三角形）2、合力与分力的大小关系三、力的分解1、分解法则：平行四边形定则或三角形定则、2、分解原则：按照实际作用效果分解（即已知两分力的方向）3、把一个已知力分解为两个分力、已知两个分力的方向，求两个分力的大小。（解是唯一的）、已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向，（解是唯一的）（注意：通过作平行四边形或三角形判断）4、合力和分力是“等效替代”的关系。三、实验：探究求合力的方法（或“验证平行四边形定则”）第四章 牛顿运动定律一、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，直到有外力迫使它改变这种状态为止。物体的运动并不需要力来维持。（揭示物体不受力或合力为零的情形）2、两个概念：、力、惯性：（一切物体都具有惯性，质量是惯性大小的唯一量）二、牛顿第二定律1、内容：（不能从纯数学的角度表述）2、公式：F=ma3、理解牛顿第二定律的要点：、式中 F 是物体所受的一切外力的合力。、矢量性 、瞬时性、独立性 、相对性三、牛顿第三定律作用力和反作用力的概念1、内容：一个物体对另一个物体有作用力时，同时也受到另一物体对它的作用力，这种相互作用力称为作用力和反作用力。2、作用力和反作用力的特点：等值、反向、共线、两物体 瞬时对应 性质相同 各自产生其作用效果3、一对相互作用力与一对平衡力的异同点同：等大，反向，共线异：相互作用力具有同时性（产生、变化、消失），异体性（作用效果不同，不可抵消），二力同性质。平衡力不具备同时性，可相互抵消，二力性质可不同。四、力学单位制1、力学基本物理量：长度（l）质量（m）时间（t）力学基本单位：米（m）千克（kg）秒（s）2、应用：用单位判断结果表达式，能肯定错误（但不能肯定正确）五、动力学的两类问题。1、已知物体的受力情况，求物体的运动情况（v0 v t x）2、已知物体的运动情况，求物体的受力情况（F 合 或某个分力）3、应用牛顿第二定律解决问题的一般思路（1）明确研究对象。（2）对研究对象进行受力情况分析，画出受力示意图。（3）建立直角坐标系，以初速度的方向或运动方向为正方向，与正方向相同的力为正，与正方向相反的力为负。在 Y 轴和 X 轴分别列牛顿第二定律的方程。（4）解方程时，所有物理量都应统一单位，一般统一为国际单位。4、分析两类问题的基本方法（1）抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度。（2）分析流程图 六、平衡状态、平衡条件、推论1、处理方法：解三角形法（合成法、分解法、相似三角形法、三角形法）和正交分解法2、若物体受三力平衡，三角形法最简捷。若物体受四力或四力以上平衡，用正交分解法七、超重和失重1、超重现象和失重现象2、超重指加速度向上（加速上升和减速下降），超了 F=ma 大的弹力；失重指加速度向下（加速下降和减速上升），失了 F=ma 大的弹力。自由落体运动、太空行走等现象时，弹力为 0，处于完全失重状态。