高中物理重心知识点
重力的概念
我们高中物理课本（必修物理1第51页）里有一个重力的定义：所有靠近地球的物体都被地球吸引。 这种由地球引力引起的力称为重力。
重力表达式G=mg； 其中 m 是物体的质量，g 是地球表面的重力加速度。
万有引力与万有引力的关系
（高一学期刚刚接触引力的同学可以跳过这一部分）事实上，引力G只是万有引力F的一个分量（具体分析见图）。
对于地球表面的物体来说，重力的另一个分量是使物体随地球旋转的向心力f。 f远小于G（f与G之比不超过0.35%）； 因此，高考须知中已经明确指出：在地球表面附近，重力可以认为约等于万有引力。
我想强调的是，只有极轴上的物体才会受到与万有引力相等的引力。 原因是南北两极轴上的物体不随地球旋转，向心力为零。
三者之间的运算关系满足向量三角定律； 也就是说，重力加速度与质量的乘积等于万有引力与向心力的矢量差。
从图中我们还可以看出，重力的方向并不是朝向地心的。 所以从初中物理开始，我们就一直用“垂直向下”这个词来形容重力的方向。
为什么物体在地球两极的重力更大？
下面我们来做一个分析，深入了解为什么两极引力很强？
首先，因为地球不是一个标准的球体，而是一个椭球体； 夸张地说，它看起来像一个椭球体“橙子”。 因此，“离地心越近”的两极引力越大高中物理弹簧和能量的区别，自然重力加速度也越大。
从天文学的相关知识（F方向=mvω）可以知道，赤道附近的向心力很强（高一学期的学生不了解向心力和重力，下面解释）。
相对而言，物体在北极（或两极）的向心力为零，根据矢量算法，自然重力较大。
基于以上两个因素：
1 两极周围的引力较大；
2 北极和南极之间没有向心力。
因此，南北极附近的重力加速度很大。 请注意，有两个因素。 只强调向心力关系的第二个因素是不科学的。 接下来我们来探讨一下重力加速度值的问题。
重力加速度值
课本和教程中经常看到的重力加速度值g=9.8m/s^2，实际上是一个近似值，并不准确。 如果想求出某个地方g的精确值，最简单的方法就是用摆锤测量当地的重力加速度。 下面，给出几个城市的重力加速度值。
赤道附近g=9.780m/s；
广州g=9.788m/s；
武汉g=9.794m/s；
上海g=9.794m/s；
北京g=9.801m/s；
纽约g=9.803m/s；
莫斯科g=9.816m/s；
北极地区g=9.832m/s；
举例帮助大家理解重力加速度
在课堂上，我个人更喜欢典型事例教学。 这里有一个例子可以帮助你理解。
还有两个10米深的坑，一个在北极，一个在赤道。 北极熊落到坑底的加速度比袋鼠大，而且落地也更早； 请注意，这并不是因为北极熊的质量很大。 伽利略先生在数百年前就做过比萨斜塔实验。 当然，这个差别是非常非常小的，肉眼是看不出来的。
很多同学应该都玩过沙漏。 如果是同一个沙漏，在北极泄漏的速度会更快。
超重和失重
当物体向上加速时，我们称之为超重； 当物体加速向下时，我们称之为失重。 当向下的加速度为g时，我们称之为完全失重状态。
关于超重和失重的问题，目前高考中很少考，因为在重力方面，它的知识点过于单调，与其他知识点交叉联系很少。 但最基本的概念我们一定要熟记，不必刻意去记。
从现在开始，一口气背五十遍，保证你能记住到五十岁：加速（速度）向下（落下）减速（速度）向上（上升）意味着失重。
重力势能的概念
（高一学生请跳过） 重力势能是高中物理中涉及的第二种能量； 第一个能量是动能。
重力势能在日常生活中有着广泛的应用。 人们打桩时，先将重锤举高，然后重锤落下，将桩打入地下。
重锤之所以能做功，是因为它举得高。 被举起的物体的能量是重力势能。 从日常生活经验中也有这样的结论：物体的质量越大，被举得越高，其重力势能就越大。
高中物理必修课二给出了重力势能的定义：物体因被升起而具有的能量（mgh）称为该物体的重力势能。
物体的质量越大，其位置越高，做功的能力越大，物体所具有的引力势能也越大。 至于重力势能的“高度”，其大小是由地球和地面物体的相对位置决定的。
重力势能的定义公式为：E=mgh； 其中 h 是相对于零势能表面的垂直高度。
重力势能是一个标量，单位是焦耳（J）。 与工作不同，工作的标志表明了效果。 比较大小时，只比较数值； 而重力势能中，正数总是大于负数。 在重力势能的表达中，由于高度h是相对的，因此重力势能的值也是相对的。
万有引力定律
为了方便大家对万有引力和万有引力有比较的认识，这里我给大家简单介绍一下万有引力（高一年级的同学可以参考下）。
万有引力是自然界四种基本相互作用之一。 其他三种相互作用是电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用。
牛顿万有引力定律发表于1687年的《自然哲学数学原理》，如果可能的话，推荐大家看一下。
牛顿万有引力定律表述如下：任何两个粒子通过其中心连线方向的力相互吸引。
这个引力的大小与它们的质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，并且与两个物体以及中间物质（一般我们称这样的物质）的化学性质或物理状态无关。力场力）。
万有引力定律的公式为=Gm1m2/(R^2)；
重心
重心是当物体处于任何方向时，重力场中所有组成粒子的重力的合力所经过的点。 规则且密度均匀的物体的重心是其几何中心。
不规则物体的重心可以通过悬挂法来确定。 对于质量分布不均匀的物体，重心位置不仅与物体的形状有关，还与物体内部质量的分布有关。
卡车的重心随着装载货物的数量和装载位置的变化而变化，起重机的重心随着被吊物的重量和高度的变化而变化。
物体的重心不一定在物体上，比如三角形或者铁皮铅笔盒。
大家了解重心的概念就足够了。 这里有一个问题供大家思考：书本上解释重力时，为什么可以用悬浮法来确定薄板的重心？
向心力不是力
上面在讲重力的概念时，我们提到了向心力。 在这里，我们给大家解释一下向心力这个模糊的概念。
很多同学有这样的疑问：向心力是力吗？ 答案是否定的，向心力不是力，因为它不符合力的定义：“两个物体之间的相互作用”； 当然我们也可以利用力的三要素来做出更“详细”的判断。
我们知道净外力不是力。 根据定义，外力的综合是多种外力的表现。 例如，重力与支撑力的合力，或者电场力与重力的合力等。
同样，向心力也不是一种力，也是其他力的表现。 只是用了“向心”二字，让“表达”具体化了。 换句话说，“表达”的是这些力的综合作用是“向心的”。
当然，对于向心力来说，也存在一种力提供向心力的情况。 例如，均匀磁场中带电粒子在洛伦兹力作用下的运动。
弹性的概念
新课标必修课一第55页对弹性的定义如下：发生弹性形变的物体对它所接触的物体施加一个力，因为它要恢复原来的长度。 这种力称为弹性力。
定义中的弹性变形是指能够恢复到原来形状的变形； 并非所有变形都是弹性变形。
弹力、重力、摩擦力并称为力学的三种典型力。
我们高中物理题中最典型的弹力就是弹簧的弹力。 从弹性的定义来看，日常生活中的压力、支撑力、绳索拉力都是弹性。 例如，如果将一本书放在桌子上，桌子给出的支撑力是弹性，但桌子的弹性变形很小，我们的肉眼无法观察到。
弹性方向
对弹力方向的研究是一个检验点。 如果是涉及复杂运动模式的综合题，则不容易判断弹力的方向； 例如，垂直方向放置的弹簧的振动模式。
我们一起来研究一下弹性的方向。 弹力方向的调节：压力和支撑力的方向始终垂直于接触面并指向被挤压或支撑的物体。
绳子对物体的拉力（拉力是弹力的一种）总是沿着绳子指向绳子收缩的方向。 不难看出，弹力方向的分析远比重力方向复杂。
弹性大小
弹性问题是高中物理中非常重要的考点。 尤其是高考题和模拟试题中经常出现涉及垂直放置弹簧、多物体连接、摩擦等综合问题。
我们先回顾一下课本中关于弹性的相关规定。 在高中物理阶段，我们研究过弹力的大小满足胡克定律。 胡克定律可表示为（弹性极限内）：F=kx，（变形量可以是伸长量或压缩量）； 这个公式也可以表示为ΔF=kΔx，即弹簧弹力的变化量与弹簧变形的变化量也成正比。
两个弹簧串联形成的“新弹簧”总刚度变小； 两个弹簧并联形成的“新弹簧”的总刚度变大。 如果之前没有推导过，请课后自行推导。
接下来我们解释一下弹性势能的概念，因为弹簧的问题总是和能量的变化结合在一起的； 弹性势能的考察是全国高考的热点和难点。 而且，作者预测，北京高考物理期末题很可能会考弹性。
弹性势能的概念
弹性势能是指由于弹力作用而发生弹性变形的物体各部分之间的势能。 同一弹性物体在一定范围内变形越大，其弹性势能越大，反之亦然。
为了确定弹性势能的大小，需要选择势能为零的状态。 一般情况下，弹簧在自由状态时没有发生任何变形，其弹性势能为零。 对于弹簧来说，弹性势能与弹簧的刚度系数k和变形量Δx有关，与其他物理量无关。
E炸弹 = 1/2 k*x^2; 北京高考物理大纲没有要求这个公式，但记住总比不记住好。
弹性势能与弹力做功的对应关系
弹力做功与弹性势能变化的关系：弹力做正功，弹性势能减小； 弹力做负功，弹性势能增加。 这类似于对重力和重力势能所做的功的分析。
对于同一物体，弹力所做的功的绝对值与弹性势能变化的绝对值相等。 弹力的具体应用常常出现在机械能、动量、电磁能中。 一般来说，这些问题不仅会考虑弹力的大小或方向，还会涉及势能的讨论； 下面我们来详细解释一下。
弹性势能。 计算方法及公式推导
弹簧弹性势能的分析是高考物理力学题的一大难点，特别是涉及到弹簧垂直放置、碰撞等过程时。
由于高中物理并不要求每个人都了解弹性势能的定义高中物理弹簧和能量的区别，所以弹簧的弹性势能总是通过动量、能量守恒或函数关系来计算； 换句话说，它是在外部功或能量的帮助下进行分析的。 下面我们详细分析一下弹性势能公式的推导过程。
高中数学擅长微积分的学生也可以通过积分的方法解决问题。 从弹力的定义（F弹力=kΔx）来看，F弹力与x的关系是线性函数。 通过积分不难得到：E弹力=1/2k*Δx^2； 这种数学微分思想在高中物理中的应用问题需要大家平时多去分析和探索。 这类组合题不仅是高考物理，也是近年来自主招生考试的一大趋势。
数学运算不是特别擅长的学生不必灰心。 我们可以用求图像阴影区域的方法来探究弹力所做的功。
通过这种方法得到的答案也是一致的：E = 1/2 k*Δx^2； 在求弹簧弹力所做的功时，由于变力呈线性变化，可以先求出平均弹力，然后使用功的定义。 计算（使用动能定理和函数关系、能量变换和守恒定律解决许多问题）。
这里要提醒大家的是，线性线性关系可以用这种方法求出来，但是二次函数关系不能用这种方法。 例如，当电流为变量，计算电热Q时，采用公式Q=I*I*Rt。 求Q的方法只能对I进行积分。
同时要注意弹力做功的特点：弹力做功等于弹性势能增量的负值。 上面给出了每个人的弹性势能的公式。 高考没有定量要求，但允许定性讨论。
因此，作者在上一篇文章中提到，在求弹力的功或者弹性势能的变化时，一般都是从能量变换和守恒定律的角度来求解。
关于弹簧的问题与能量密切相关
从历年物理试卷的分析来看，弹力方向的判断始终是一个基于力分析、机械能守恒定律、动量守恒定律、电磁感应等的综合命题。
高中物理中的弹力是力学中常见的三种力之一，而弹力的方向分析又是这三种力中最难的。 简单判断弹力方向在调查中没有任何意义，因为区分度太小（人人都能做），所以学会将其应用在这些综合题中非常重要。
上一篇提到的关于弹力方向的规定一定要牢记。 这是解决任何综合问题中弹力方向的基础。 另外，作者建议大家结合一些典型例子来帮助记忆； 而且，这些典型问题应该在一段时间后重新复习。 这样，在考试中解答弹簧相关问题时，就不会因为弹性或方向确定的概念而丢分或影响作答时间。
在一些高考题或者模拟题中，弹簧是垂直放置的。 这类问题的研究在弹性的基础上融入了重力因素，并且往往依赖于分析两个物体碰撞引起的振动，这无疑增加了难度。
高考物理弹性考试
在高中物理中，弹力的大小是一个非常重要的测试点，尤其是在分析弹簧垂直放置、多个物体连接时的弹力大小时。
这些问题经常出现在高考物理真题和模拟题中。 从评分的角度来看，大家在判断弹力大小时丢分是非常严重的。
弹力的分析通常是困难的。 这是因为弹力与位移变化密切相关，而位移变化由速度决定。 速度取决于由弹力和其他外力决定的加速度。 这是一个循环过程，因此处理弹性综合问题是相当困难的。
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