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用来代替物体的有质量的点称为质点。这是为研究物体运动而提出的理想化模型。
当物体的形状和大小对研究的问题没有影响或影响不大的情况下,物体可以抽象为质点。
在描述一个物体的运动时,用来做参考的物体称为参考系。参考系可以任意选择。
路程是质点运动轨迹的长度,路程是标量。
位移表示物体位置的改变,大小等于始末位置的直线距离,方向由始位置指向末位置。位移是矢量。
在物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程。
速度是描述物体运动快慢的物理,v=Δx/Δt,速度是矢量,速度方向就是运动方向。
平均速度:运动物体某一段时间(或某一段过程)的速度。
瞬时速度:运动物体某一时刻(或某一位置)的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向。
在直线运动中,物体在任意相等的时间内位移都相等的运动称为匀速直线运动。匀速直线运动又叫速度不变的运动。
加速度是描述速度变化快慢的物理量,它等于速度变化量跟发生这一变化量所用时间的比值,定义式是a=Δv/Δt=(vt-v0)/Δt,加速度是矢量,其方向与速度变化量的方向相同,与速度的方向无关。即使速度大小不变,但方向改变,加速度也不为零。
、实验:用电火花计时器(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a
电磁打点计时器使用交流电源,工作电压在6V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,。
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
匀变速直线运动图象纸带如图,OABCDEF之间时间相等,时间为T,则有:
O
A
E
B
C
D
xAB -xAO=xBC -xAB=xCD -xBC=xDE-xCD=aT2
速度公式:位移公式:
位移速度公式:平均速度公式:
上述过程中:v表示末速度,v0表示初速度、t表示时间、x表示位移、a表示加速度,除了时间取正值以外,其余物理都有可能取负值(与正方向有关),通常我们以初速度方向为正。
-t图象和v-t图象A
①
②
③
0
x/m
t/s
x1
纵坐标表示物体运动的位置,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表示物体静止;
②表示物体做匀速直线运动(速度方向为正);
③表示物体做匀速直线运动(速度方向为负);
①②③交点的纵坐标表示三个运动物体的位置相同。
①
②
③
O
v/(m/s)
t1
t/s
④
-t图象B
纵坐标表示物体运动的速度,横坐标表示时刻
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,速度为正;
②表示物体做匀加速直线运动,速度为正,加速度为正;
③表示物体做匀减速直线运动,速度为正,加速度为负;
④表示物体做匀减速直线运动,速度为负,加速度为正;
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的位移且为正,图中③的加速最大。
(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:从下落开始有:v=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“铜球沿斜面运动”的实验:
了解“冲淡重力”的思想
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。
说明:直线运动不讨论有往复运动的情形,不要求用二次函数解复杂的追击问题
(1)力是一个物体对另外一个物体的作用,有受力物体必定有施力物体。
(2)力的三要素:力有大小、方向、作用点,是矢量。
F=150N
F=150N
50N
(3)力的表示方法:示意图(右图):用一根带箭头的线段表示力;图示(左图):有比例标度、带箭头表示力的线段上还需标有刻度。
(4)力的作用效果:使物体的运动状态发生改变、发生形变。
(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。
(2)大小:G=mg,g是自由落体加速度。
(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。重心可以不在物体上,对于质量分布均匀的规则物体,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。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:①直接接触②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,绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,杆的弹力不一定沿着杆,压力和支持力都是弹力,方向都垂直于物体的接触面。
(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。发生在相对滑动的物体之间。
(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)滑动摩擦力的方向: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,可以是阻力,可以是动力。运动物体与静止物体都可以受到滑动摩擦力。
(4)滑动摩擦力的大小:f=µFN,FN为正压力,µ为动摩擦因数,没有单位,由接触面的材料和粗糙程度决定。(FN与G无关,一般情况下,0<µ<1)
(5)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。发生在相对静止的物体之间。
(6)产生条件:a、有弹力b、接触面粗糙c、有相对运动趋势
(7)方向:总是与相对运动趋势方向相反,可用平衡法或牛顿第二定律来判断。可以是阻力,可以是动力,运动物体也可以受静摩擦力。
(8)大小:0<f≤fmaxfmax为最大静摩擦力,理论上略大于滑动摩擦力,计算题中很多时候认为两者近似相等,所以最大静摩擦力与正压力有关,而静摩擦力跟正压力无直接关系。
(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
力的合成与分解采用的是等效替代的物理方法
三力合成范围,最大值为三者的相加,最小值可先算两个力的合力范围,在此范围内挑选其中与第三个力最接近的进行相减,所得的绝对值为最小的力。
已知两个力,求合力是唯一的。
(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。
(5)如果已知一个分力的方向,另一个分力的大小,可以有以下几种分解情况:无解、一解、两解,此种情况下可作出另一个分力的最小值,如图所示,F2=Fsinθ
(1)当F2<Fsinθ,无解
F
F2
(2)当F2=Fsinθ,有惟一解
(3)当Fsinθ<F2<F时,有两组解
(4)当F2>F时,有惟一解
、实验:力的合成的平行四边形定则a
实验原理:两个力的作用效果与一个力的作用效果相同。
①将方木板平放在桌面上
②将白纸用图钉固定在木板上
③用图钉将橡皮筋一段固定在木板上A点
④用两个弹簧测力计去斜拉橡皮筋,在白纸上记录好橡皮筋另一端伸长到的位置O,并用力的图示法画出两个拉力F1、F2
⑤换用一个弹簧测力计去拉橡皮筋,使另一端还是伸长到先前伸长到的位置O,用力的图示法画出这个拉力F′
实验中F1、F2按照平行四边形画出的合力F应是理论上的合力,F′是实验所得的F1、F2的合力,在误差允许的范围内,两者几乎重合。
本实验中F1、F2的夹角不应过大和过小,弹簧应尽量平行于木板拉伸,注意不要超过量程。
(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)共点力作用下物体平衡的概念:物体能够保持静止或者做匀速直线运动状态叫做平衡状态,当物体缓慢运动时,我们也认为是平衡状态。
(3)共点力作用下物体的平衡条件:物体所受合外力为零,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)。
(1)伽利略理想斜面实验
理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了一个理想实验,其中第一个是实验事实,其余是推论.
①两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;
②如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;
③减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度;
④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动.
(2)牛顿第一定律的内容
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
(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,。
、实验:探究加速度与力、质量的关系a
(1)实验思路:本实验的基本思路是采用控制变量法。探究加速度与力的关系时、保持质量不变,画a-F图象;探究加速度与质量的关系时,保持力不变,画的图象。
(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Δx=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即图中小沙桶(或钩码)的重力。
实验中的注意事项:实验前一定要平衡摩擦力;拉小车的细绳一定要与长木板平行;沙桶的质量要远远小于小车质量;小车尽量靠近打点计时器放置;实验中先接通打点计时器的电源,后释放小车。
Ⅲ
在探究小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为右图所示中的直线Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ。图线Ⅰ表明平衡摩擦力过度、图线Ⅱ表示未(完全)平衡摩擦力,图线Ⅲ表示未满足小沙桶(或钩码)的质量远小于小车质量。
(1)牛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相反,则物体做匀减速直线运动。
当物体受到的合外力与物体的运动方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
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,任何时候大小相等
共同点
大小相等、方向相反、作用在一条直线上
牛顿运动定律应用一
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
受力分析 物体受力情况 F合 物体运动情况
F合=ma
牛顿运动定律应用二
超重与失重
(1)当物体具有竖直向上的加速度时,物体对测力计的拉力(或对支持物的压力)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,物体对测力计的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受的重力,这种现象叫失重。F=m(g-a)
(3)物体对测力计的拉力(或对支持物的压力)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。
(1)国际单位制(SI)就是由七个基本单位和用这些基本单位导出的单位组成的单位制。
(2)国际单位制(SI)中的基本单位:长度的单位米,国际符号m、质量的单位千克,国际符号㎏、时间的单位秒,国际符号s。电流强度的单位安培,国际符号A;物质的量的单位摩尔,国际符号mol;热力学温度的单位开尔文,国际符号K;发光强度的单位坎德拉,符号cd
(3)力学中有三个基本物理量和单位:长度(L)的单位米(m)、质量(m)的单位千克(㎏)、时间(t)的单位秒(s)。
力(F)单位牛顿(N),不是基本物理量和单位。
说明:1、不要求求解加速度不同的连接体问题,不要求求解三个及以上连接体问题
2、力的合成与分解的计算,只限于用作图法或直角三角形知识解决。
(1)做功的两个必要因素:力,力的方向上发生位移
(2)定义:力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。即
(公式中F必须为恒力)
(3)功是标量,单位:J
(4)正负功的物义:力对物体做正功说明该力对物体运动起推动作用;力对物体做负功说明该力对物体运动起阻碍作用。
(5)如果一个力始终与速度方向垂直,这个力一定不做功。
(6)求总功的方法:W1+W2+W3+……求功的方法:
W总=W=Pt
(合力必须是恒力)△Ek
(1)概念:P=W/t 单位:瓦特(W)
(2)理解:平均功率P=W/t
瞬时功率 额定功率和实际功率的区别
(3)物理意义:表示物体做功快慢的物理量
(4)汽车、火车等交通工具和各种起重机械,都需要靠发动机来提供动力,发动机的功率P和速度v、动力(牵引力)F牵之间的关系:P=F牵v当机车从静止开始启动到速度最大时,F牵和受到的阻力F阻相等,所以机车最大速度vmax=P额/F阻(P额为发动机的额定功率)。
重力势能的变化与重力做功的关系A
(1)概念:重力势能EP=mgh(h为相对于零势能面的高度,零势能面可任取)
重力做功WG=mg(h1-h2)重力势能的增加量△Ep=mgh2-mgh1WG=-△Ep
(其中1表示原来的状态,2表示后来的状态)
一般算法,WG=±mgh(h为高度差的绝对值,正负号自行判断,从高到底取正、从低到高取负)
(2)理解:(1)重力做功与路径无关只与始末位置的高度差有关;(2)重力做正功重力势能减少,重力做负功重力势能增加;(3)重力做功等于重力势能的减少量;(4)重力势能是相对的,是和地球共有的,即重力势能的相对性和系统性.
弹簧的弹性势能只与弹簧的劲度系数和形变量有关。