一、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)
(1)——直線運(yùn)動(dòng)
1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1、平均速度V平=S/t(定義式)2、有用推論Vt^2–Vo^2=2as
3、中間時(shí)刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24、末速度Vt=Vo+at
5、中間位置速度Vs/2=(Vo^2+Vt^2)/21/26、位移S=V平t=Vot+at^2/2=Vt/2t
7、加速度a=(Vt-Vo)/t以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0
8、實(shí)驗(yàn)用推論ΔS=aT^2ΔS為相鄰連續(xù)相等時(shí)間(T)內(nèi)位移之差
9、主要物理量及單位:初速(Vo):m/s
加速度(a):m/s^2末速度(Vt):m/s
時(shí)間(t):秒(s)位移(S):米(m)路程:米速度單位換算:1m/s=3、6Km/h
注:(1)平均速度是矢量。(2)物體速度大,加速度不一定大。(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式。(4)其它相關(guān)內(nèi)容:質(zhì)點(diǎn)/位移和路程/s——t圖/v——t圖/速度與速率/
2)自由落體
1、初速度Vo=0
2、末速度Vt=gt
3、下落高度h=gt^2/2(從Vo位置向下計(jì)算)4、推論Vt^2=2gh
注:(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),遵循勻變速度直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
(2)a=g=9、8m/s^2≈10m/s^2重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下。
3)豎直上拋
1、位移S=Vot-gt^2/22、末速度Vt=Vo-gt(g=9、8≈10m/s2)
3、有用推論Vt^2–Vo^2=-2gS4、上升高度Hm=Vo^2/2g(拋出點(diǎn)算起)
5、往返時(shí)間t=2Vo/g(從拋出落回原位置的時(shí)間)
注:(1)全過程處理:是勻減速直線運(yùn)動(dòng),以向上為正方向,加速度取負(fù)值。(2)分段處理:向上為勻減速運(yùn)動(dòng),向下為自由落體運(yùn)動(dòng),具有對(duì)稱性。(3)上升與下落過程具有對(duì)稱性,如在同點(diǎn)速度等值反向等。
二、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)(2)——曲線運(yùn)動(dòng)萬有引力
1)平拋運(yùn)動(dòng)
1、水平方向速度Vx=Vo2、豎直方向速度Vy=gt
3、水平方向位移Sx=Vot4、豎直方向位移(Sy)=gt^2/2
5、運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=(2Sy/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6、合速度Vt=(Vx^2+Vy^2)1/2=Vo^2+(gt)^21/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/Vo
7、合位移S=(Sx^2+Sy^2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=Sy/Sx=gt/2Vo
注:(1)平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)與豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成。(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)間由下落高度h(Sy)決定與水平拋出速度無關(guān)。(3)θ與β的關(guān)系為tgβ=2tgα。(4)在平拋運(yùn)動(dòng)中時(shí)間t是解題關(guān)鍵。(5)曲線運(yùn)動(dòng)的物體必有加速度,當(dāng)速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時(shí)物體做曲線運(yùn)動(dòng)。
2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1、線速度V=s/t=2πR/T2、角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3、向心加速度a=V^2/R=ω^2R=(2π/T)^2R4、向心力F心=Mv^2/R=mω^2*R=m(2π/T)^2*R
5、周期與頻率T=1/f6、角速度與線速度的關(guān)系V=ωR
7、角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn(此處頻率與轉(zhuǎn)速意義相同)
8、主要物理量及單位:弧長(S):米(m)角度(Φ):弧度(rad)頻率(f):赫(Hz)
周期(T):秒(s)轉(zhuǎn)速(n):r/s半徑(R):米(m)線速度(V):m/s
角速度(ω):rad/s向心加速度:m/s2
注:(1)向心力可以由具體某個(gè)力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直。(2)做勻速度圓周運(yùn)動(dòng)的物體,其向心力等于合力,并且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動(dòng)能保持不變,但動(dòng)量不斷改變。
3)萬有引力
1、開普勒第三定律T2/R3=K(=4π^2/GM)R:軌道半徑T:周期K:常量(與行星質(zhì)量無關(guān))
2、萬有引力定律F=Gm1m2/r^2G=6、67×10^-11N·m^2/kg^2方向在它們的連線上
3、天體上的重力和重力加速度GMm/R^2=mgg=GM/R^2R:天體半徑(m)
4、衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期V=(GM/R)1/2ω=(GM/R^3)1/2T=2π(R^3/GM)1/2
5、第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=7、9Km/sV2=11、2Km/sV3=16、7Km/s
6、地球同步衛(wèi)星GMm/(R+h)^2=m*4π^2(R+h)/T^2h≈3、6kmh:距地球表面的高度
注:(1)天體運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供,F(xiàn)心=F萬。(2)應(yīng)用萬有引力定律可估算天體的質(zhì)量密度等。(3)地球同步衛(wèi)星只能運(yùn)行于赤道上空,運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同。(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時(shí),勢(shì)能變小、動(dòng)能變大、速度變大、周期變小。(5)地球衛(wèi)星的環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7、9Km/S。
四、機(jī)械能
1、功
(1)做功的兩個(gè)條件:作用在物體上的力。
物體在里的方向上通過的距離。
(2)功的大。篧=Fscosa功是標(biāo)量功的單位:焦耳(J)
1J=1N*m
當(dāng)0<=a<派/2w>0F做正功F是動(dòng)力
當(dāng)a=派/2w=0(cos派/2=0)F不作功
當(dāng)派/2<=a<派W<0F做負(fù)功F是阻力
(3)總功的求法:
W總=W1+W2+W3……Wn
W總=F合Scosa
2、功率
(1)定義:功跟完成這些功所用時(shí)間的比值。
P=W/t功率是標(biāo)量功率單位:瓦特(w)
此公式求的是平均功率
1w=1J/s1000w=1kw
(2)功率的另一個(gè)表達(dá)式:P=Fvcosa
當(dāng)F與v方向相同時(shí),P=Fv。(此時(shí)cos0度=1)
此公式即可求平均功率,也可求瞬時(shí)功率
1)平均功率:當(dāng)v為平均速度時(shí)
2)瞬時(shí)功率:當(dāng)v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度
(3)額定功率:指機(jī)器正常工作時(shí)輸出功率
實(shí)際功率:指機(jī)器在實(shí)際工作中的輸出功率
正常工作時(shí):實(shí)際功率≤額定功率
(4)機(jī)車運(yùn)動(dòng)問題(前提:阻力f恒定)
P=FvF=ma+f(由牛頓第二定律得)
汽車啟動(dòng)有兩種模式
1)汽車以恒定功率啟動(dòng)(a在減小,一直到0)
P恒定v在增加F在減小尤F=ma+f
當(dāng)F減小=f時(shí)v此時(shí)有值
2)汽車以恒定加速度前進(jìn)(a開始恒定,在逐漸減小到0)
a恒定F不變(F=ma+f)V在增加P實(shí)逐漸增加
此時(shí)的P為額定功率即P一定
P恒定v在增加F在減小尤F=ma+f
當(dāng)F減小=f時(shí)v此時(shí)有值
3、功和能
(1)功和能的關(guān)系:做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程
功是能量轉(zhuǎn)化的量度
(2)功和能的區(qū)別:能是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定的物理量,即過程量
功是物體狀態(tài)變化過程有關(guān)的物理量,即狀態(tài)量
這是功和能的根本區(qū)別。
4、動(dòng)能。動(dòng)能定理
(1)動(dòng)能定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。用Ek表示
表達(dá)式Ek=1/2mv^2能是標(biāo)量也是過程量
單位:焦耳(J)1kg*m^2/s^2=1J
(2)動(dòng)能定理內(nèi)容:合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化
表達(dá)式W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2
適用范圍:恒力做功,變力做功,分段做功,全程做功
5、重力勢(shì)能
(1)定義:物體由于被舉高而具有的能量。用Ep表示
表達(dá)式Ep=mgh是標(biāo)量單位:焦耳(J)
(2)重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系
W重=-ΔEp
重力勢(shì)能的變化由重力做功來量度
(3)重力做功的特點(diǎn):只和初末位置有關(guān),跟物體運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)
重力勢(shì)能是相對(duì)性的,和參考平面有關(guān),一般以地面為參考平面
重力勢(shì)能的變化是絕對(duì)的,和參考平面無關(guān)
(4)彈性勢(shì)能:物體由于形變而具有的能量
彈性勢(shì)能存在于發(fā)生彈性形變的物體中,跟形變的大小有關(guān)
彈性勢(shì)能的變化由彈力做功來量度
6、機(jī)械能守恒定律
(1)機(jī)械能:動(dòng)能,重力勢(shì)能,彈性勢(shì)能的總稱
總機(jī)械能:E=Ek+Ep是標(biāo)量也具有相對(duì)性
機(jī)械能的變化,等于非重力做功(比如阻力做的功)
ΔE=W非重
機(jī)械能之間可以相互轉(zhuǎn)化
(2)機(jī)械能守恒定律:只有重力做功的情況下,物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能
發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能保持不變
表達(dá)式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2成立條件:只有重力做功
1、功(A)
力對(duì)物體所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夾角的余弦三者的乘積。
功的定義式:
注意:時(shí),;但時(shí),,力不做功;時(shí),.
2、功率(A)
功與完成這些功所用時(shí)間的比值。
平均功率:;
功率是表示物體做功快慢的物理量。
力與速度方向一致時(shí):P=Fv
3、重力勢(shì)能重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系(A)
物體的重力勢(shì)能等于它所受重力與所處高度的乘積,。重力勢(shì)能的值與所選取的參考平面有關(guān)。
重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系:重力做多少功重力勢(shì)能就減少多少,克服重力做多少功重力勢(shì)能就增加多少.重力對(duì)物體所做的功等于物體重力勢(shì)能的減少量:。
重力做功的特點(diǎn):重力對(duì)物體所做的功只與物體的起始位置有關(guān),而跟物體的具體運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)。
4、動(dòng)能(A)
物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。
物體質(zhì)量越大,速度越大則物體的動(dòng)能越大。
5、動(dòng)能定理(A)
合力在某個(gè)過程中對(duì)物體所做的功,等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。
表達(dá)式:或。
6、機(jī)械能守恒定律(B)
機(jī)械能:機(jī)械能是動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的統(tǒng)稱,可表示為:
E(機(jī)械能)=Ek(動(dòng)能)+Ep(勢(shì)能)
機(jī)械能守恒定律:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變。
式中是物體處于狀態(tài)1時(shí)的勢(shì)能和動(dòng)能,是物體處于狀態(tài)2時(shí)的勢(shì)能和動(dòng)能。
7、用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律(A)
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。
速度的測量:做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度,等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度。
下落高度的測量:等于紙帶上兩點(diǎn)間的距離
比較V2與2gh相等或近似相等,則說明機(jī)械能守恒
8、能量守恒定律(A)
能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。
9、能源能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性(A)
能源是人類可以利用的能量,是人類社會(huì)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期,即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。
能量的耗散:燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去,它就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用;電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,它又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能,熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能,我們也無法把這些內(nèi)能收集起來重新利用。這種現(xiàn)象叫做能量的耗散。能量耗散表明,在能源的利用過程中,即在能量的轉(zhuǎn)化過程中,能量在數(shù)量上并未減少,但在可利用的品質(zhì)上降低了,從便于利用變成不利于利用的了。能量的耗散從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。
10、運(yùn)動(dòng)的合成與分解(A)
如果某物體同時(shí)參與幾個(gè)運(yùn)動(dòng),那么這物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)就叫做那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng),那幾個(gè)運(yùn)動(dòng)叫做這個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)的分運(yùn)動(dòng)。已知分運(yùn)動(dòng)情況求合運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的合成,已知合運(yùn)動(dòng)情況求分運(yùn)動(dòng)情況叫運(yùn)動(dòng)的分解。
運(yùn)動(dòng)合成與分解的運(yùn)算法則:運(yùn)動(dòng)的合成與分解是指描述物體運(yùn)動(dòng)的各物理量即位移、速度、加速度的合成與分解。由于它們都是矢量,所以它們都遵循矢量的合成與分解法則。
合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:
(1)等效性:各分運(yùn)動(dòng)的規(guī)律疊加起來與合運(yùn)動(dòng)規(guī)律有相同的效果。
(2)獨(dú)立性:某方向上的運(yùn)動(dòng)不會(huì)因?yàn)槠渌较蛏鲜欠裼羞\(yùn)動(dòng)而影響自己的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。
(3)等時(shí)性:合運(yùn)動(dòng)通過合位移所需時(shí)間和對(duì)應(yīng)的每個(gè)分運(yùn)動(dòng)通過分位移的時(shí)間相等,即各分運(yùn)動(dòng)總是同時(shí)開始,同時(shí)結(jié)束的。
11、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(B)
將物體以一定的水平速度拋出,在不計(jì)空氣阻力的情況下,物體所做的運(yùn)動(dòng)。
平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):(1)加速度a=g恒定,方向豎直向下;(2)運(yùn)動(dòng)軌跡是拋物線。
平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法:平拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向上的自由落體運(yùn)動(dòng)。x=v0ty=gt2
12、勻速圓周運(yùn)動(dòng)(A)
質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過的圓弧長度都相等,這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
注意勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng),是曲線運(yùn)動(dòng),速度方向不斷變化.
13、線速度、角速度和周期(A)
線速度:物體在某時(shí)間內(nèi)通過的弧長與所用時(shí)間的比值,其方向在圓周的切線方向上。
表達(dá)式:
角速度:物體在某段時(shí)間內(nèi)通過的角度與所用時(shí)間的比值。
表達(dá)式:,其單位為弧度每秒,。
周期:勻速運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。
頻率:,單位:赫茲(HZ)