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⑴定义:在描述一个物体的运动时,选来作为标准的假定不动的物体,叫做参考系。
⑵对同一运动,取不同的参考系,观察的结果可能不同。
⑶运动学中的同一公式中涉及的各物理量应以同一参考系为标准,如果没有特别指明,都是取地面为参考系。
⑴定义:质点是指有质量而不考虑大小和形状的物体。
⑵质点是物理学中一个理想化模型,能否将物体看作质点,取决于所研究的具体问题,而不是取决于这一物体的大小、形状及质量,只有当所研究物体的大小和形状对所研究的问题没有影响或影响很小,可以将其形状和大小忽略时,才能将物体看作质点。
⑴物体可视为质点的主要三种情形:
①物体只作平动时;
②物体的位移远远大于物体本身的尺度时;
③只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。
⑴时刻:指某一瞬时,在时间轴上表示为某一点。
⑵时间:指两个时刻之间的间隔,在时间轴上表示为两点间线段的长度。
⑶时刻与物体运动过程中的某一位置相对应,时间与物体运动过程中的位移(或路程)相对应。
⑴位移:表示物体位置的变化,是一个矢量,物体的位移是指从初位置到末位置的有向线段,其大小就是此线段的长度,方向从初位置指向末位置。
⑵路程:路程等于运动轨迹的长度,是一个标量。
当物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程。
、平均速度、瞬时速度
⑴速度:是表示质点运动快慢的物理量,在匀速直线运动中它等于位移与发生这段位移所用时间的比值,速度是矢量,它的方向就是物体运动的方向。
⑵平均速度:物体所发生的位移跟发生这一位移所用时间的比值叫这段时间内的平均速度,即,平均速度是矢量,其方向就是相应位移的方向。
⑶瞬时速度:运动物体经过某一时刻(或某一位置)的速度,其方向就是物体经过某有一位置时的运动方向。
⑴加速度是描述物体速度变化快慢的的物理量,是一个矢量,方向与速度变化的方向相同。
⑵做匀速直线运动的物体,速度的变化量与发生这一变化所需时间的比值叫加速度,即
⑶对加速度的理解要点:
①注意速度和加速度两个概念的区别,速度是描述物体运动快慢和方向的物理量,是位移和时间的比值,加速度是描述物体速度变化快慢和方向的物理量,是速度变化和时间的比值,速度和加速度都是矢量,速度的方向就是物体运动的方向,而加速度的方向不是速度的方向,而是速度变化的方向,所以加速度方向和速度方向没有必然的联系。
②加速度的定义式不是加速度的决定式,在该式中加速度并不是速度变化量和时间t决定,不能由此得出a与成正比、与时间t成反比的结论,加速度的决定式,即物体的加速度由合外力和物体的质量决定,加速度跟合外力成正比,跟质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。
③物体做加速直线运动还是做减速直线运动,判断的依据是加速度的方向和速度方向是相同还是相反,只要加速度方向跟速度方向相同,物体的速度一定增大(即加速直线运动),只要加速度方向跟速度方向相反,物体的速度一定减小(即减速直线运动)。
(1)定义:物体在一条直线上运动,如果在相等的时间里位移相等,这种运动就叫做匀速直线运动,定义中的“相等时间”应理解为所要求达到的精度范围内的任意的相等时间。
(2)规律:匀速直线运动中,物体的位移与时间成正比。
(3)公式:⑴x=vt⑵t=x/v⑶v=x/t
(或电磁打点计时器)测速度
电磁打点计时器使用交流电源,工作电压在10V以下。电火花计时器使用交流电源,工作电压220V。当电源的频率是50Hz时,。
若越短,平均速度就越接近该点的瞬时速度
(或电磁打点计时器)探究匀变速直线运动的速度随时间的变化规律
匀变速直线运动时,物体某段时间的中间时刻速度等于这段过程的平均速度
(1)定义:在变速直线运动中,如果在任意相等的时间内速度的改变相等,这种运动称为匀变速直线运动。又定义为物体沿一直线运动,而且加速度不变的运动叫匀变速直线运动
(2)分类:匀加速直线运动:速度均匀增加
匀减速直线运动:速度均匀减小
(1)匀变速直线运动的基本规律及推论
速度公式:位移公式:
位移速度公式:平均速度公式:
(Vt/2表示时间t的中间时刻的瞬时速度)
任意两个连续相等的时间间隔(T)内,Ⅱ-xⅠ=xⅢ-xⅡ=……=xN-xN-1=△x=aT2或xM-xN=(M-N)aT2
说明:①公式涉及五个物理量V0,V,x,a,t每一个公式各缺一个物理量,在解题中,题目不要求和不涉及哪个物理量,就选用缺这个物理量的公式,可少走弯路,找到最优解法.
②公式均是矢量表达式,对匀变速直线运动来讲,通常取初速度方向为正方向,其他矢量取正或负数代入公式运算.
(2)初速度为零的匀加速直线运动的特点:(设T为等分时间间隔):
①1T末、2T末、3T末……瞬时速度的比为v1:v2:v3:……vn=1:2:3:……:n
②1T内、2T内、3T内……位移的比为x1:x2:x3:……:xn=12:22:32:……:n2
③第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移的比为
x1:xⅡ:xⅢ……:xN=1:3:5:……:(2n-1)
④从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比
t1:t2:t3:……:tn=
①
②
③
0
V/(ms-1)
T1
t/s
纵坐标表示物体运动的速度,横坐标表示时间
图像意义:表示物体速度随时间的变化规律
①表示物体做匀速直线运动;
②表示物体做匀加速直线运动;
③表示物体做匀减速直线运动;
①②③交点的纵坐标表示三个运动物体的速度相等;
图中阴影部分面积表示0~t1时间内②的位移
①
②
③
0
x/m
t/s
X1
纵坐标表示物体运动的位移,横坐标表示时间
图像意义:表示物体位移随时间的变化规律
①表示物体做静止;
①表示物体做匀速直线运动;
③表示物体做匀速直线运动;
①②③交点的纵坐标表示三个运动物体相遇时的位移相同。
(1)概念:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动
(2)实质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,加速度叫做自由落体加速度,也叫做重力加速度。
(3)规律:vt=gt;h=;vt2=2gh。
科学研究过程:(1)对现象的一般观察(2)提出假设(3)运用逻辑得出推论(4)通过实验对推论进行检验(5)对假说进行修正和推广
伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐结合起来。
(1)力的定义:力是物体对物体的作用,力不能离开物体而存在。
(2)力的基本特征
①力的物质性:;不论是微观还是宏观,有力就一定存在施力和受力物体.
②力的相互性:力的作用是相互的,施力物体同时也一定是受力物体.
③力的矢量性:力是矢量,其合成与分解遵从平行四边形定则,有大小和方向.
④力的独立性:一个力作用于某一物体上产生的效果,与这个物体是否同时受到其他力的作用无关.
(3)力的作用效果:使物体产生形变或使物体运动状态发生改变.
(4)力的分类:
①按性质分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等.
②按效果分:拉力、压力、动力、阻力、向心力、回复力等.
③按研究对象分:内力和外力
④按是否与物体接触分:接触力和非接触力
(5)力的三要素:大小、方向、作用点
(6)力的图示:用一根带箭头的线段来表示力的大小、方向、作用点的方法就是力的图示
(7)力的国际单位:牛顿(N).
(1)产生:是由于地球的吸引而使物体受到的力,不等于万有引力,是万有引力的一个分力。地球附近的物体都受到重力作用
(2)大小:G=mg,g是自由落体加速度。
重力的大小可用测力计测出,其大小在数值上等于物体静止时对水平支持面的压力或者对竖直悬绳的拉力。重力G的大小等于物体对绳的拉力F的大小,但不能说重力就是拉力,因为这是两种不同性质的力.
①在地球表面上不同的地方,同一物体的重力大小不同,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体,在两极比在赤道重力大.
②一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其他力的作用也无关系.
③在处理物理问题时,在地球上和地球附近某一高度的地方,认为同一物体的重力不变.
④在两极点时重力等于物体所受到的万有引力,在地球上其他位置时,重力不等于万有引力.
(3)方向:是矢量,方向竖直向下,不能说垂直向下。
(4)重心:重力的作用点。
①重心可以不在物体上,可以在物体上
②均匀的规则物体,重心在其几何中心,对不规则形状的薄板状的物体,其重心位置可用悬挂法确定。
③质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体内质量的分布有关。
(1)弹性形变:物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变。有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。
(2)弹力:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。
(3)产生条件:直接接触、相互挤压发生弹性形变。
(4)方向:与形变方向相反,作用在迫使这个物体形变的那个物体上
①压力(支持力)的方向垂直于支持面指向被压(被支持)的物体.
②绳的拉力方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.
③弹簧的弹力方向,总与弹簧的中心轴线重合,并指向原长方向.
④点与面接触时弹力方向,垂直于接触切面,指向受弹力物体内部.
⑤面与面接触时弹力方向,垂直于接触点的公切面,指向受弹力物体的内部.
⑥轻杆既可以受拉力,也可以受压力,其弹力方向不一定沿杆的轴线方向
(5)弹簧弹力的大小:在弹性限度内有,x为形变量,k由弹簧本身性质决定,与弹簧粗细、长短、材料有关。
(1)滑动摩擦力:当一个物体在另一个物体表面滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这个力叫做滑动摩擦力。
(2)滑动摩擦力的产生条件:a、有弹力b、接触面粗糙c、有相对运动
(3)滑动摩擦力方向:总是与相对运动方向相反,可以与运动同方向,可以与运动反方向。
(4)滑动摩擦力的大小:Ff=μFN(0<μ<1,FN与G无关)
Ff表示滑动摩擦力大小,FN表示压力的大小,μ叫动摩擦因数。
①FN表示两物体表面间的压力,性质上属于弹力,不是重力,更多的情况需结合运动情况与平衡条件加以确定.
②μ由接触面的材料和粗糙程度决定,与接触面的大小无关,无单位。
③滑动摩擦力大小,与相对运动的速度大小无关.
(5)效果:总是阻碍物体间的相对运动,但并不总是阻碍物体的运动,可能是动力,也可能是阻力.
(6)运动物体与静止物体都可以受到滑动摩擦力。
(1)静摩擦力:当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势所受到的另一个物体对它的阻碍作用
(2)产生条件:a、有弹力b、接触面粗糙c、有相对运动趋势
(3)方向:总是与相对运动趋势方向相反,可用平衡法来判断。
(4)静摩擦力的大小:
①静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0~,但跟接触面相互挤压力FN无直接关系.
②最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等.
(5)效果:阻碍物体的相对运动趋势,但不一定阻碍物体的运动,可以是动力,也可以是阻力.
(6)运动物体与静止物体都可以受到静摩擦力。
(1)合力与分力:一个力产生的效果与原来几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力。那几个力就叫这个力的分力。求几个力的合力叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解。
(2)力的合成方法:用平行四边形定则。合力随夹角的增大而减小。
两个力合力范围
力的合成是唯一的。
(3)力的分解方法:用平行四边形定则,力的分解是力的合成的逆运算,同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力,一个已知力究竟怎样分解,这要根据实际情况来决定。
(4)在什么情况下力的分解是唯一的?①已知合力和两分力的方向(不在同一条直线上),求两分力的大小。②已知合力和一个分力的大小、方向,求另一个分力的大小和方向。
(1)共点力的概念:共点力是指作用于一点或作用线的延长线交于一点的各个力。
(2)平衡状态:静止或匀速直线运动状态
(3)平衡条件:共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零,即F合=0,也就是物体的加速度为零。如果用正交分解法,可以立以下两个方程(F合x=0和F合y=0)。
(4)平衡条件的推论
①物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与余下的力的合力等大反向。
②物体在同一平面内的三个不平行的力作用下,处于平衡状态,这三个力必为共点力。
③物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,这三个力的有向线段构成闭合三角形。
(1)伽利略理想实验
(2)牛顿第一定律的内容
(3)力与运动的关系:
①历史上错误的认识是“运动必须有力来维持”---------亚里士多德的观点;
②正确的认识是“运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因”。
(4)对“改变物体运动状态”的理解——运动状态的改变就是指速度的改变,速度的改变包括速度大小和速度方向的改变,速度改变就意味着存在加速度。
(5)维持自己的运动状态不变是一切物体的本质属性,。
:探究加速度与力、质量的关系
(1)实验思路:本实验的基本思路是采用控制变量法。
(2)实验方案:本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平,需要研究的是怎样测量加速度和外力。
①测量加速度的方案:采用较多的方案是使用打点计时器,根据连续相等的时间T内的位移之差ΔS=aT2求出加速度。
②测量物体所受的外力的方案:由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动,所以我们必须给物体提供一个恒定的外力,并且要测量这个外力。
(1)顿第二定律的内容和及其数学表达式:牛顿第二运动定律的内容是物体的加速度与合外力成正比,与质量成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。F合=ma。
(2)力和运动的关系:
①物体所受的合外力产生物体的合加速度:
当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相同,则物体做匀加速直线运动。
当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向沿同一直线且方向相反,则物体做匀减速直线运动。
在物体受到的合外力是随时间变化的情况下,物体的合加速度也随时间性变化。
②加速度的方向就是合外力的方向。
③加速度与合外力是瞬时对应的关系。(有力就有加速度)
④当物体受到几个力的作用时,物体的加速度等于各个力单独存在时所产生加速度的矢量和,即a=a1+a2+a3……
(1)牛顿第三运动定律的内容: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,作用在一条直线上。
(2)要能区分相互平衡的两个力与一对作用力、反作用力。
一对力
项目
一对平衡力
一对作用力与反作用力
不
同
点
两个力作用在同一物体上
两个力分别作用在两个不同物体上
可以求合力,且合力一定为零
不可以求合力
两个力的性质不一定相同
两个力的性质一定相同
两个力共同作用的效果是使物体平衡
两个力的效果分别表现在相互作用的两个物体上
一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力
两个力一定同时产生、同时变化、同时消失
共同点
大小相等、方向相反、作用在一条直线上
(一)
关于力和运动有两类基本问题:一类是已知物体的受力情况,确定物体的运动情况;另一类是已知物体的运动情况,确定物体的受力情况。
a=F合/m
物体受力情况受力分析F合物体运动情况
F合=ma
(二)超重与失重
(1)当物体具有竖直向上的加速度时,物体对测力计的作用力大于物体所受的重力,这种现象叫超重。F=m(g+a)
(2)当物体具有竖直向下的加速度时,物体对测力计的作用力小于物体所受的重力,这种现象叫失重。F=m(g-a)
(3)物体对测力计的作用力的读数等于零的状态叫完全失重状态。处于完全失重状态的液体对器壁没有压强。
(4)物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力并没有变化。