高中物理必修1知识点总结
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第一章 运动描述
1. 时间与时间间隔的关系
时间间隔可以表示运动的一个过程,而瞬间只能表示运动的一个瞬间。关于时间间隔和瞬间的一些表达可以正确理解。例如:
第4秒结束、第4秒开始、第5秒开始等都是瞬间;4秒内、第4秒、第2秒到第4秒之间等都是时间间隔。区别在于:瞬间代表时间轴上的一个点,而时间间隔代表时间轴上的一个片段。2.距离和位移的关系
位移表示位置的变化,用从起始位置到终止位置的有向线段表示,是矢量。距离是运动轨迹的长度,是标量。只有当物体沿一个方向直线运动时,位移的大小才等于距离。一般情况下,距离≥位移。3.速度与速率的关系
物理意义是描述物体运动速度和方向的物理量,是描述物体运动速度的矢量物理量,是标量的分类。平均速度、瞬时速率、平均速度(=距离/时间)
决定因素:平均速度由位移和时间决定;方向由瞬时速度的大小决定;平均速度的方向与位移的方向相同;瞬时速度的方向就是质点的运动方向;没有方向关系;它们的单位相同(m/s);瞬时速度的大小等于速度;4、速度、加速度、速度变化的关系;速度;加速度;速度变化
含义:描述物体运动速度和方向的物理量。描述物体速度变化速度和方向的物理量。描述物体速度变化大小的物理量。是过程量定义。
单位:米/秒/秒2米/秒
决定因素v的大小由v0、a、t决定,a不是由v、△v、△t决定,而是由F、m决定,它由v和v0决定,也由a和△t决定,方向与位移x或△x相同,即物体运动的方向与△v的方向一致,方向的大小由或 ①位移与时间的比值决定
② 位移随时间的变化率
③xt图上某一点的切线斜率的值 ④速度随时间的变化率
⑤速度变化与所用时间的比值
⑥vt图中图形上某点切线的斜率的值5.运动图像的理解与应用
由于图可以直观地表示物理过程和物理量之间的关系,因此在问题求解中应用十分广泛。在运动学中,经常用到xt图和vt图。1.理解图的含义
(1)xt图描述的是位移随时间的变化。 (2)vt图描述的是速度随时间的变化。 2. 明确图上斜率的含义。
(1)在 xt 图中,直线的斜率表示速度。 (2)在 vt 图中,直线的斜率表示加速度。
第 2 章 匀加速直线运动的研究
1、机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置变化称为机械运动,简称运动。它包括平动、旋转、振动等运动形式。研究物体的运动,需要选取一个参照物(即假定静止的物体)。对于同一个物体的运动,参照物不同,对其运动的描述就会不同。通常以地球为参照来研究物体的运动。
2. 粒子:仅具有质量而无形状和大小的点,用来表示物体。这是理想化的物理模型。仅凭物体的大小不能作为将其视为粒子的依据。
3、位移与距离:位移描述的是物体位置的变化,是物体从运动的起始位置到终止位置的有向线段,是矢量;距离是物体运动轨迹的长度,是标量。
距离和位移是完全不同的概念,从大小上讲,位移一般比距离小,只有在单向直线运动中,位移才等于距离。4.速度和速率
(1)速度:描述物体运动快慢的物理量,是一个矢量。
①平均速度:质点在一定时间内所作的位移与这一位移所用时间的比值,叫做这一周期(或位移)的平均速度v,即v=s/t。平均速度是对变速运动的一种粗略描述。
②瞬时速度:运动物体在某一时刻(或位置)沿运动轨迹上该点切线方向指向前方的速度。瞬时速度是对变速运动的准确描述。(2)速率: ①速率只有大小,没有方向,是一个标量。
②平均速度:质点在一定时间内所行进的距离与所用时间的比值,称为该时间内的平均速度。在一般的变速运动中,平均速度的大小不一定等于平均速度,只有在单向直线运动中,两者才相等。5.加速度
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(1)加速度是描述速度变化快慢的物理量,是一个矢量。加速度又称速度变化率。
(2)定义:在匀加速直线运动中,速度的变化量Δv与发生这种变化所用时间Δt之比,称为匀加速直线运动的加速度,用a表示。
(3)方向:与速度变化Δv的方向一致。但不一定与v的方向一致。
【注】加速度与速度无关。只要速度在变化,不管速度大或小,都有加速度;只要速度不变(匀速),不管速度多大,加速度恒为零;只要速度在迅速变化,不管速度大、小或为零,物体的加速度都很大。 6、匀速直线运动 (1)定义:在任何相等的时间内,位移相等的直线运动叫做匀速直线运动。 (2)特点:a=0,v=常数。 (3)位移公式:S=vt。
7.匀速加速直线运动 (1)定义:在任意相等的时间内,速度变化相等的直线运动叫做匀速加速直线运动。
(2)特性:a=常数
(3)公式:速度公式:V=V0+at 速度位移公式:vt2-v02=2as 位移公式:s=v0t+at2
平均速度 V =
v1=+v22 以上方程均为矢量方程,应用时应指定正方向,再将矢量化为代数量求解。通常取初速度方向为正方向,凡与正方向一致的方向取“+”值,凡与正方向相反的方向取“-”值。 8. 重要结论
(1)对于做匀加速直线运动的质点,任意两个连续相等时间段T之间的位移差为常数,即ΔS=Sn+lSn=aT2=常数
(2)匀速直线运动质点在一定时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即:
(1)条件:初速度为零,只有重力作用。 (2)性质:为匀加速直线运动,初速度为零,a=g。 (3)公式: 10.运动图像
(1)位移像(ST像): ①图像上某点的切线斜率表示该时刻的速度; ②若图像为直线,表示物体在匀速运动,若图像为曲线,表示物体在变速运动; ③若图像与横轴相交,表示物体正从参考点的一侧向另一侧运动。
(2)速度图(vt图): ①在速度图上可以读出任意时刻物体的速度;
②在速度图中高中物理必修一,物体在一段时间内的位移等于该物体的速度图与时间轴所围成的面积值。③在速度图中,任意时刻物体的加速度为速度图上该点所对应切线的斜率。④该图与横轴相交,表示物体的速度方向相反。
⑤ 直线表示物体做匀速直线运动或匀速直线运动;曲线表示物体做变加速度运动。
第 2 章:相互作用力
1. 力量
力是一个物体对另一个物体的作用。力是物体变形并改变其运动状态(即产生加速度)的原因。力是一个矢量。
(1)引力是由于地球对物体的吸引力而产生的。
【注】引力是由地球引力引起的,但不能说引力就是地球引力。引力是万有引力的一个组成部分。不过,在地球表面附近,可以认为引力约等于万有引力。
(2)重力的大小:在地球表面G=mg,在地面以上高度h处G/=mg/,其中g/=[R/(R+h)]2g (3)重力的方向:垂直向下(不一定朝向地心)。
(4)重心:物体各部分重力的合力作用的点。物体的重心不一定在物体上。
(1)原因:由于物体发生了弹性变形,有恢复变形的趋势而引起的。 (2)条件:①直接接触;②弹性变形。
(3)弹力的方向:与物体变形的方向相反。接受弹力的物体为引起变形的物体,施加力的物体为受变形的物体。点与面接触时,垂直于表面;两曲面接触(相当于点接触)时,垂直于过接触点的公切平面。 ①绳子受拉力的方向总是顺着绳子,与绳子收缩的方向一致,轻绳上的拉力处处相等。 ②轻杆既能产生压力,又能产生拉力,方向不一定是顺着杆子。
(4)弹力的大小:一般要根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律来求解。弹簧力可用胡克定律求解。
胡克定律:在弹性极限内,弹簧力的大小与弹簧的变形量成正比,即F=kx。K为弹簧系数,只与弹簧本身有关,单位为N/m。4、摩擦
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(1)发生摩擦的条件: ①接触物体间存在压力; ③接触面不光滑; ③接触物体间有相对运动(滑动摩擦)或有相对运动的趋势(静摩擦)。 上述三个条件缺一不可。
(2)摩擦方向:沿接触面的切线方向,与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反,可以与物体运动方向相同或相反。
(3)确定静摩擦力方向的方法:
①假设法:首先假设两物体的接触面是光滑的,如果两物体之间不发生相对运动,说明它们原本没有相对运动趋势,也就不存在静摩擦力。如果两物体之间发生了相对运动,说明它们原本有相对运动趋势,而原来的相对运动趋势的方向与假设接触面是光滑时的相对运动方向一致。然后根据静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反来确定静摩擦力的方向。
②平衡法:根据二力平衡条件,可确定静摩擦力的方向。
(4)大小:首先确定属于哪一类摩擦,然后根据各自的规律进行分析解决。
①滑动摩擦力:用公式f=μFN计算,式中FN为物体所受法向压力,不一定等于物体重力,甚至可能与重力无关。或者根据物体的运动状态,利用平衡条件或牛顿定律求解。
②静摩擦力:静摩擦力的大小可以在0至fmax之间变化,一般要根据物体的运动状态,用平衡条件或牛顿定律来求解。
5. 物体受力分析
(1)确定所研究的对象,分析周围物体对其的作用。不要分析该物体对其他物体所施加的力,也不要错误地认为作用于其他物体上的力是通过“力的传递”作用于研究对象的。
(2)按“性质力”的顺序进行分析。即按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序进行分析。不要将“作用力”与“性质力”混淆,反复进行分析。
(3)如果力的方向难以确定,可用假设法进行分析。首先假定该力不存在,想象物体将如何运动,然后考察该力的方向,使得物体满足给定的运动状态。
(1)合力与分力:如果一个力作用于一个物体,所产生的效果,和几个力共同作用所产生的效果相同,则这个力叫几个力的合力,几个力叫这个力的分力。(2)力的合成与分解的基本方法:平行四边形法则。(3)力的合成:求几个已知力的合力,叫力的合成。
两个力(F1、F2)于同一点的合力F的取值范围为:|F1-F2|≤F≤F1+F2。(4)力的分解:求已知力的分力叫力的分解(力的分解与力的合成是逆操作)。
在实际问题中,通常将已知的力按照其产生的实际效应进行分解;为了便于某些问题的研究,很多问题都采用正交分解。
(1)汇流力:多个力作用于物体的同一点,或作用线交于一点。
(2)平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止的状态称为平衡状态,是加速度等于零的状态。
(3)★物体在共向力作用下的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0。若用正交分解法解决平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx=0,∑Fy=0。
(4)解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角相似法、正交分解法等。
第 3 章:牛顿运动定律
1.牛顿第一定律
一切物体总是保持匀速直线运动或静止状态,直到有外力迫使它们改变这种运动状态。(1)运动是物体的属性,物体的运动不需要力来维持。(2)定律指出,任何物体都具有惯性。
(3)不受力作用的物体是不存在的。牛顿第一定律不能直接用实验来验证,但它是建立在大量实验现象的基础上,通过逻辑推理发现的。它告诉人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象高中物理必修一,运用人们的逻辑思维,从大量的现象中发现事物的规律。
(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能简单地看作是没有外力作用时牛顿第二定律的特例。牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系,而牛顿第二定律定量地给出了力与运动的关系。 2、惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
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(1)惯性是物体固有的属性,即一切物体都具有惯性,这种惯性与物体所受的力和物体的运动状态无关。因此,人们只能利用惯性,而不能克服惯性。 (2)质量是物体惯性的量度。 3.牛顿第二定律
物体的加速度与所受外力的合力成正比,与物体的质量成反比。加速度的方向与外力合力的方向相同。表达式 = ma
(1)牛顿第二定律定量地揭示了力与运动的关系。即知道了力,就可以根据牛顿第二定律分析物体的运动规律;反之,知道了运动,就可以根据牛顿第二定律研究其受力,为设计和控制运动提供理论依据。(2)牛顿第二定律的数学表达式为=ma,为力,ma为力的作用效果。特别需要注意的是,ma不能看作力。
(3)牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应。即力作用于物体与其产生的效果是瞬时的对应关系。力改变时,加速度也改变,力撤去时,加速度为零。注意瞬时效应是加速度,而不是速度。
(4)牛顿第二定律:=ma。是矢量,ma也是矢量,且ma与的方向永远相同。可以合成、分解,ma也可以合成、分解。
4、牛顿第三定律:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一直线上。(1)牛顿第三运动定律指出,两个物体之间的作用是相互的,所以力总是成对出现,它们总是同时出现,同时消失。(2)作用力和反作用力总是同一性质的力。
(3)作用力和反作用力分别作用于两个不同的物体,各自产生作用,不能叠加。5.牛顿运动定律的适用范围:宏观低速物体和惯性系。6.超重和失重
(1)超重:物体若有向上的加速度,则称其超重。超重物体对支撑面的压力FN(或对悬挂物体的拉力)大于物体的重力mg,即FN=mg+ma。
(2)失重:物体有向下的加速度时,称物体处于失重状态。失重物体对支撑面施加的压力FN(或对悬挂物体的拉力)小于物体的重力mg。即FN=mg-ma。当a=g时,FN=0,物体处于完全失重状态。(3)理解超重和失重应注意的问题
①无论物体处于失重状态还是超重状态,物体本身的重力都没有改变,只是物体对支撑物的压力(或对悬挂物体的拉力)不等于物体本身的重力。 ②超重或失重现象,与物体的运动速度无关,只取决于加速度的方向。“加速上升”与“减速下降”都是超重;“加速下降”与“减速上升”都是失重。
③在完全失重的状态下,一切通常由重力产生的物理现象都将完全消失,如钟摆停下、天平失衡、浸入水中的物体不再受浮力、液柱不再产生压力等等。
(4)当物体处于完全失重状态时,一切与重力有关的现象都消失: ①一些与重力有关的仪器,如天平、磅秤等,都无法使用 ②垂直向上抛出的物体,永远不可能回到地面 ③杯口朝下时,杯中的水不会流出
6.处理连接问题——通常用整体法求加速度,用隔离法求力。
从vt图中我们可以看出加速度和速度方向相反,根据曲线的倾斜程度可以判断加速度的大小。 第二章 匀加速直线运动的研究 第一节 实验:探究小汽车速度随时间变化的规律,并处理数据,做速度—时间图 第二节 匀加速直线运动 匀加速直线运动的速度与时间的关系 速度与时间的关系 加速度恒定的沿直线运动。 速度公式:v=v0+at 第三节 匀加速直线运动 匀加速直线运动位移与时间的关系 位移公式:x=v0t+at2/2 匀加速直线运动的位移 第四节 匀加速直线运动 公式:v2-v02=2ax 匀加速直线运动位移与速度的关系 第五节 自由落体运动 自由落体运动定义:物体仅在重力作用下由静止下落的运动。 自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 自由落体加速度(重力加速度)定义:所有物体在同一位置自由下落的加速度。 以g表示。一般计算中,我们可以用g=9.8m/s2或g=10m/s2。 公式:v=gth=gt2/2v2=2ghΔh=gT2第六节 伽利略对自由物体错误下落运动长达两千年的研究。 逻辑力。 猜想和假设。 伽利略科学方法的实验验证。 第三章 相互作用第一节 重力。 基本相互作用图。 力与力图。 力的定义:物体之间的相互作用。 单位:牛顿,简称牛顿(N)。 定义:带有箭头的线段表示力。 它的长度表示力的大小,它的
方向表示力的方向,箭头的尾部(或箭头头)表示力的作用点,线段所在的直线叫力的作用线。 定义:由于地球引力作用在物体上的作用力。 公式:G=mg 引力是矢量,既有大小,又有方向。 重心定义:物体各部分引力集中的点。 质量分布均匀的物体常称为均匀物体,重心的位置只与物体形状有关。对于质量分布不均匀的物体,重心的位置除了与物体形状有关外,还与物体内质量分布有关。 四种基本相互作用 万有引力 强相互作用 弱相互作用 电磁相互作用 第二节 弹性力 弹性变形与弹性力 变形定义:物体在力的作用下,形状或体积发生变化。 弹性变形:物体变形后能恢复到原来形状的现象。 弹力定义:弹性变形的物体,为了恢复到原来的形状,对与其接触的物体施加的力。弹性极限:当物体受到外力作用时,如果物体内部为抵抗外力而产生的相互作用力不超过一定的极限值,那么如果外力停止,变形可以完全消失,恢复到原来的状态。这个极限值叫做“弹性极限”。产生弹力的物体,就是发生弹性变形的物体。方向:垂直于接触面,指向变形物体恢复到原来状态的方向。弹力的几种类型 胡克定律 压力和支撑力 张力 弹力的大小与变形的大小有关。变形越大,弹力越大。变形消失,弹力也消失。公式:F=kxk 弹簧常数,单位是牛顿每米(N/m)。 第三节 摩擦
摩擦:当两个互相接触的物体有相对运动或相对运动时,
当有相对运动趋势时,接触面上所受的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。滚动摩擦:物体在另一物体表面滚动时产生的摩擦力。静摩擦定义:两物体间只有相对运动趋势,而没有相对运动时产生的摩擦力。方向:沿接触面,与物体相对运动趋势的方向相反。静摩擦力的增加有一个限度,其最大值在数值上等于物体刚开始运动时的拉力。只要一个物体与另一个物体之间没有相对运动,静摩擦力的大小就随着前者所受力的增加而增大,并维持这个力的大小。滑动摩擦定义:一个物体在另一物体表面滑动时,它所受到的来自另一物体的阻碍其滑动的力。方向:沿接触面,与物体相对运动方向相反。滑动摩擦力的大小与压力成正比。 公式:F=μFNμ 动摩擦系数,它的值与接触两物体的材质有关。 第四节 力的合成:如果一个力产生的效果和几个力共同作用产生的效果一样,这个力叫几个力的合力。 分力:如果一个力作用于一个物体上,它对物体运动产生的作用,相当于几个其它力同时作用于这个物体上产生的作用,那么这些力就是原力的分力。 力的合成 定义:求几个力的合力的过程。 平行四边形定律:两个力合成在一起,以代表两个力的线段为邻边,构成一个平行四边形,两个邻边的对角线代表合力的大小和方向。 余弦定律:F2=F12+F22+θ 共点力 共点力 一个物体受到几个外力的作用。 如果这些力有共同的作用点,或者它们的作用线相交于一点,这些外力就叫共点力。 非共点力 第五节 力的分解 力的分解 矢量加法定律 一组既不作用于同一点,也不作用于同一点的力。 把两个矢量首尾相连求合矢量的方法。 它既有大小,又有方向,相加时遵循平行四边形法则(或三角形法则) 定义:求力的分量的过程。三角法则 矢量阳光辅导网 高中物理学习资料
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标量第4章牛顿定律第1节牛顿的第一定律理想实验的魅力是牛顿物理定律的惯性定律,但没有方向。对此状态的改变:维持统一的线性运动或静态状态。 ,并分析加速度与力之间的关系。 基本思想:在力的作用下,对物体进行相同的态度,并分析速度和质量之间的关系。与物体的方向相同,与该对象相同。使用基本单位之间的关系:基本数量的单位。 派生的单位:基于物理关系的基本数量的单位。
定义:对象之间的相互作用和反应之间的相互作用是相互依存的,并且同时存在。
解决问题的法律(i)第7节使用牛顿的运动定律来解决问题(ii)确定与运动情况平衡状态的并发力量的平衡:对物体保持静止或在同一力量的均衡状态下的均衡状态下,对象的均衡是同时跨力的均值。最终的物体大于对象的重力:垂直向上的定义。仅在运动中受重力的影响:线性运动图
运动的类型位移时间图(ST图)S统一线性动作均匀的线性运动T1。
⑵⑵物体的速度(直线或切线的斜率)..........
⑴。
⑶。
⑴。
⑷比较两个对象的加速度
补充:均匀线性运动与均匀加速线性运动之间的比较
统一的线性连接差异(特征)v =常数A =,均匀的线性运动是均匀加速的线性运动的特殊形式。 。。
1.速度与加速度之间没有必要的关系,即:
⑴如果速度很高,则加速度可能不高;⑵如果加速度很高,则速度可能不高;
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