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学习物理非常注重过程,一个认知、理解、运用的过程。
认知:利用身边的事物或现象甚至是老师叙述的一些例子来帮助自己去充分认识它,对它产生兴趣。
理解:用理解的方式去记忆公式、定理、试验等等。可以用形象思维等等巧妙的方法去理解和记忆。例如,什么是真空,可以这样去理解:真空就是真的空了,什么都没有了。
运用:一类是来应付考试,另一类则是来解释身边得一些物理现象。
所以,在学习时,首先,不要有惧怕的心理,因为你前一段没学好的经历可能会暗示你什么,这可能会导致你恶性循环。努力告诉自己“我能行!!!”其实心理暗示很有用哦!不过,为了给自己增加底气,最好还是做好预习工作,做到心里有数。
其次,上课要紧跟老师的思路,适当地记些笔记,记一些书本上没有明确阐明的甚至是遗漏的以及自己容易出错的知识点。课下抽时间多练一练,别以任何理由来推托,从而放弃了练习的最佳时期,最后只能导致悲剧的发生。
最后一点也是最重要的一点,就是一定要做好及时总结。例如,上次考试的卷子发下来了,虽然认真订正过了,但还要想想为什么会错?正确答案是怎么算出来的?如果下次再考到还会错吗?等等。
我想,通过这些学习方法,一定能学好物理的。
用电火花计时器(或电磁打点计时器)研究匀变速直线运动(A)
1、实验步骤:
(1)把附有滑轮的长木板平放在实验桌上,将打点计时器固定在平板上,并接好电路
(2)把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面吊着重量适当的钩码.
(3)将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔
(4)拉住纸带,将小车移动至靠近打点计时器处,先接通电源,后放开纸带.
(5)断开电源,取下纸带
(6)换上新的纸带,再重复做三次
匀变速直线运动的规律(A)
(1).匀变速直线运动的速度公式vt=vo+at(减速:vt=vo-at)
(2).此式只适用于匀变速直线运动.
(3).匀变速直线运动的位移公式s=vot+at2/2(减速:s=vot-at2/2)
(4)位移推式:(减速:)
(5).初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的
时间间隔内的位移之差为一常数:s=aT2(a----匀变速直线运动的
加速度T----每个时间间隔的时间)
匀变速直线运动的x—t图象和v-t图象(A)
自由落体运动(A)
(1)自由落体运动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)自由落体加速度
(1)自由落体加速度也叫重力加速度,用g表示.
(2)重力加速度是由于地球的引力产生的,因此,它的方向总是竖直向下.其大小在地球上不同地方略有不,在地球表面,纬度越高,重力加速度的值就越大,在赤道上,重力加速度的值最小,但这种差异并不大.
(3)通常情况下取重力加速度g=10m/s2
(3)自由落体运动的规律vt=gt.H=gt2/2,vt2=2gh
壹
运动的描述
专题一
描述物体运动的几个基本概念
机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动,简称运动,它包括平动、转动和振动等形式。
参考系:被假定为不动的物体系。
对同一物体的运动,若所选的参考系不同,对其运动的描述就会不同,通常以地球为参考系研究物体的运动。
质点:用来代替物体的有质量的点。它是在研究物体的运动时,为使问题简化,而引入的理想模型。仅凭物体的大小不能视为质点的依据,如:公转的地球可视为质点,而比赛中旋转的乒乓球则不能视为质点。
物体可视为质点主要是以下三种情形:
(1)物体平动时;
(2)物体的位移远远大于物体本身的限度时;
(3)只研究物体的平动,而不考虑其转动效果时。
时刻和时间
(1)时刻指的是某一瞬时,是时间轴上的一点,对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量,通常说的“2 秒末”,“速度达 2m/s 时”都是指时刻。
(2)时间是两时刻的间隔,是时间轴上的一段。对应位移、路程、冲量、功等过程量.通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间。
位移和路程
(1)位移表示质点在空间的位置的变化,是矢量。位移用有向线段表示,位移的大小等于有向线段的长度,位移的方向由初位置指向末位置。当物体作直线运动时,可用带有正负号的数值表示位移,取正值时表示其方向与规定正方向一致,反之则相反。
(2)路程是质点在空间运动轨迹的长度,是标量。在确定的两位置间,物体的路程不是唯一的,它与质点的具体运动过程有关。
(3)位移与路程是在一定时间内发生的,是过程量,二者都与参考系的选取有关。一般情况下,位移的大小并不等于路程,只有当质点做单方向直线运动时,二者才相等。
速度
(1).速度:是描述物体运动方向和快慢的物理量。
(2).瞬时速度:运动物体经过某一时刻或某一位置的速度,其大小叫速率。
(3).平均速度:物体在某段时间的位移与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。
①平均速度是矢量,方向与位移方向相同。
②平均速度的大小与物体不同的运动阶段有关。
③v=s/t 是平均速度的定义式,适用于所有的运动。
(4).平均速率:物体在某段时间的路程与所用时间的比值,是粗略描述运动快慢的。
①平均速率是标量。
②v=s/t是平均速率的定义式,适用于所有的运动。
③平均速度和平均速率往往是不等的,只有物体做无往复的直线运动时二者才相等。
专题二
加速度
加速度是描述速度变化快慢的物理量。
速度的变化量与所需时间的比值叫加速度。
公式:a= (vt-v0)/t,单位:m/s2 是速度的变化率。
加速度是矢量,其方向与 Dv 的方向相同。
注意 v,△v,△v/t的区别和联系。△v 大,而△v/t 不一定大,反之亦然。
专题三
运动的图线
表示函数关系可以用公式,也可以用图像。图像也是描述物理规律的重要方法,不仅在力学中,在电磁学中、热学中也是经常用到的。图像的优点是能够形象、直观地反映出函数关系。
位移和速度都是时间的函数,因此描述物体运动的规律常用位移一时间图像(s—t 图)和速度一时间图像(v 一 t 图)。
对于图像要注意理解它的物理意义,即对图像的纵、横轴表示的是什么物理量,图线的斜率、截距代表什么意义都要搞清楚。形状完全相同的图线,在不同的图像(坐标轴的物理量不同)中意义会完全不同。
下表是对形状一样的 S 一 t 图和 v 一 t 图意义上的比较。
贰
探究匀变速运动的规律
专题一
自由落体运动
定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。
规律:初速为 0 的匀加速运动,位移公式:h=1/2 _gt^2,速度公式v=gt。
两个重要比值:相等时间内的位移比1:3:5…… ,相等位移上的时间比
专题二
匀变速直线运动的规律
(1).说明:上述各式有 V0,Vt,a,s,t 五个量,其中每式均含四个量,即缺少一个量,在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。⑤式中T表示连续相等时间的时间间隔。
(2).上述各量中除t外其余均矢量,在运用时一般选择取v0的方向为正方向,若该量与 v0的方向相同则取为正值,反之为负。对已知量代入公式时要带上正负号,对未知量一般假设为正,若结果是正值,则表示与v0方向相同,反之则表示与V0方向相反。
另外,在规定v0方向为正的前提下,若a为正值,表示物体作加速运动,若a为负值,则表示物体作减速运动;若v为正值,表示物体沿正方向运动,若v为负值,表示物体沿反向运动;若s为正值,表示物体位于出发点的前方,若S为负值,表示物体位于出发点之后。
(3).注意:以上各式仅适用于匀变速直线运动,包括有往返的情况,对匀变速曲线运动和变加速运动均不成立。
专题三
汽车做匀变速运动,追赶及相遇问题
在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中关键的条件是:两物体能否同时到达空间某位置.因此应分别对两物体研究,列出位移方程,然后利用时间关系、速度关系、位移关系解出.
(1)追及
追和被追的两者的速度相等常是能追上、追不上、二者距离有极值的临界条件.
如匀减速运动的物体追从不同地点出发同向的匀速运动的物体时,若二者速度相等了,还没有追上,则永远追不上,此时二者间有最小距离.若二者相遇时(追上了),追者速度等于被追者的速度,则恰能追上,也是二者避免碰撞的临界条件;若二者相遇时追者速度仍大于被追者的速度,则被追者还有一次追上追者的机会,其间速度相等时二者的距离有一个较大值.
再如初速度为零的匀加速运动的物体追赶同一地点出发同向匀速运动的物体时,当二者速度相等时二者有最大距离,位移相等即追上.
(2)相遇
同向运动的两物体追及即相遇,分析同(1).
相向运动的物体,当各自发生的位移的绝对值的和等于开始时两物体间的距离时即相遇.
叁
相互作用
专题一
力的概念、重力和弹力
力的本质
(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。
(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消.
(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。
(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。
力的作用效果
力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。
力的三要素:大小、方向、作用点
完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2 的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。
力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是 N。
力的图示和力的示意图
(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。
(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。
力的分类
(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。
(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。
重力
(1).重力的产生:
重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。
(2).重力的大小:
1)由G=mg计算,g为重力加速度,通常在地球表面附近,g取米/秒2,表示质量是 1 千克的物体受到的重力是 牛顿。
2)由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3).重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。
(4).重力的作用点——重心
1)物体的各部分都受重力作用,效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这
个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。
2)重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。
(5).重力和万有引力
重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。
重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg
弹力
产生条件:
(1)物体间直接接触;
(2)接触处发生形变(挤压或拉伸)。
弹力的方向:弹力的方向与物体形变的方向相反,具体情况如下:
(1)轻绳只能产生拉力,方向沿绳指向绳收缩的方向.
(2)弹簧产生的压力或拉力方向沿弹簧的轴线。
(3)轻杆既可产生压力,又可产生拉力,且方向沿杆。
弹力的大小
弹力的大小跟形变量的大小有关。
(1)弹簧的弹力,由胡克定律F=k_,k为劲度系数,由本身的材料、长度、截面积等决定,_ 为形变量,即弹簧伸缩后的长度 L 与原长 Lo 的差:_=|L-L0|,不能将 _ 当作弹簧的长度
(2)一般物体所受弹力的大小,应根据运动状态,利用平衡条件和牛顿运动定律计算。
专题二
摩擦力
摩擦力有滑动摩擦力和静摩擦力两种,它们的产生条件和方向判断是相近的。
产生的条件:
(1)相互接触的物体间存在压力;
(2)接触面不光滑;
(3)接触的物体之间有相对运动(滑动摩擦力)或相对运动的趋势(静摩擦力)。
注意:不能绝对地说静止物体受到的摩擦力必是静摩擦力,运动的物体受到的摩擦力必是滑动摩擦力。静摩擦力是保持相对静止的两物体之间的摩擦力,受静摩擦力作用的物体不一定静止。滑动摩擦力是具有相对滑动的两个物体之间的摩擦力,受滑动摩擦力作用的两个物体不一定都滑动。
摩擦力的方向:
沿接触面的切线方向(即与引起该摩擦力的弹力的方向垂直),与物体相对运动(或相对:运动趋势)的方向相反。例如:静止在斜面上的物体所受静摩擦力的方向沿接触面(斜面)向上。
注意:相对运动是以相互作用的另一物体为参考系的运动,与以地面为参考系的运动不同,故摩擦力是阻碍物体间的相对运动,其方向不一定与物体的运动方向相反。例如:站在公共汽车上的人,当人随车一起启动(即做加速运动)时,如图所示,受重力 G、支持力 N、静摩擦力 f 的作用。当车启动时,人相对于车有向后的运动趋势,车给人向前的静摩擦力作用;此时人随车向前运动,受静摩擦力方向与运动方向相同。
摩擦力的大小:
(1)静摩擦大小跟物体所受的外力及物体运动状态有关,只能根据物体所处的状态(平衡或加速)由平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的变化存在一个最大值-----最大静摩擦力,即物体将要开始相对滑动时摩擦力的大小(最大静摩擦力与正压力成正比)。
(2)滑动摩擦力与正压力成正比,即 f= mN,μ为动摩擦因数,与接触面材料和粗糙程度有关;N 指接触面的压力,并不总等于重力。
专题三
力的合成与分解
力的合成
利用一个力(合力)产生的效果跟几个力(分力)共同作用产生的效果相同,而做的一种等效替代。力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。
(1)合力和分力:如果一个力产生的效果跟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。
合力与分力的关系是等效替代关系,即一个力若分解为两个分力,在分析和计算时,考虑了两个分力的作用,就不可考虑这个力的作用效果了;反过来,若考虑了合力的效果,也就不能再去重复考虑各个分力的效果。
(2).共点力:物体同时受几个力作用,如果这些力的作用线交于一点,这几个力叫共点力。
如图(a)所示,为一金属杆置于光滑的半球形碗中。杆受重力及 A、 B 两点的支持力三个力的作用;N1作用线过球心,N2作用线垂直于杆,当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时,这三力的作用线必汇于一点,所以重力 G 的作用线必过 N1、N2的交点0;图(b)为竖直墙面上挂一光滑球,它受三个力:重力、墙面弹力和悬线拉力,由于球光滑,它们的作用线必过球心。
(3)力的合成定则:
1)平行四边形定则:求共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向,如图a。
2)三角形定则:求F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的有向线段首尾相接,从F1的起点指向F2的末端的有向线段就表示合力F 的大小和方向,如图 b。
力的分解
(1)在分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要进行分解.
(2)有确定解的条件:
①已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小.(有唯一解)
②已知合力和一个分力的大小与方向,求另一个分力的大小和方向.(有一组解或两组解)
③已知合力、一个分力 F1的大小与另一分力 F2 的方向,求 F1 的方向和 F2的大小.(有两个或唯一解)
(3)力的正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.利用力的正交分解法可以求几个已知共点力的合力,它能使不同方向的矢量运算简化为同一直线上的矢量运算.
力的分解问题的关键是根据力的作用效果,画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据知边角关系求解的几何问题。
3、处理力的合成与分解问题的方法
力的图示法:按力的图示作平行四边形,然后量出对角线的长短并找出方向.
代数计算法:由正弦或余弦定理解三角形求解.
正交分解法:将各力沿互相垂直的方向先分解,然后求出各方向的合力,再合成.
多边形法:将各力的首尾依次相连,由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段表示合力的大小和方向.
专题四
受力分析
受力分析就是把研究对象在给定物理环境中所受到的力全部找出来,并画出相应受力图。
受力分析的依据
(1)依据各种力的产生条件和性质特点,每种力的产生条件提供了其存在的可能性,由于力的产生原因不同,形成不同性质的力,这些力又可归结为场力和接触力,接触力(弹力和摩擦力)的确定是难点,两物体直接接触是产生弹力、摩擦力的必要条件,弹力产生原因是物体发生形变,而摩擦力的产生,除物体间相互挤压外,还要发生相对运动或相对运动趋势。
(2)依据作用力和反作用力同时存在,受力物体和施力物体同时存在。一方面物体所受的每个力都有施力物体和它的反作用力,找不到施力物体的力和没有反作用力的力是不存在的;另一方面,依据作用力和反作用力的关系,可灵活变换研究对象,由作用力判断出反作用力。
(3)依据物体所处的运动状态:有些力存在与否或者力的方向较难确定,要根据物体的运动状态,利用物体的平衡条件或牛顿运动定律判断。
受力分析的程序
(1)根据题意选取研究的对象.选取研究对象可以是单个物体或物体的某一部分,也可以是由几个物体组成的系统.
(2)把研究对象从周围的物体中隔离出来,为防止漏掉某个力,要养成按一般步骤分析的好习惯.一般应先分析重力;然后环绕物体一周,找出跟研究对象接触的物体,并逐个分析这些物体对研究对象的弹力和摩擦力;最后再分析其他场力(电场力、磁场力)等.
(3)每分析一个力,都要想一想它的施力物体是谁,这样可以避免分析出某些不存在的力.如竖直上抛的物体并不受向上的推力,而刹车后靠惯性滑行的汽车也不受向前的“冲力”.
(4)画完受力图后要进行定性检验,看一看根据你画的受力图,物体能否处于题目中所给的运动状态.
受力分析的注意事项
(1)只分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其他物体所施的力.
(2)只分析根据性质命名的力.
(3)每分析一个力,都应找出施力物体.
(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力.
受力分析的常用方法:隔离法和整体法
(1).隔离法为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法.
运用隔离法解题的基本步骤是:
1)明确研究对象或过程、状态;
2)将某个研究对象、某段运动过程或某个状态从全过程中隔离出来;
3)画出某状态下的受力图或运动过程示意图;
4)选用适当的物理规律列方程求解.
(2).整体法当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法.运用整体法解题的基本步骤是:
1、明确研究的系统和运动的全过程;
2、画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图;
3、选用适当的物理规律列方程求解.
隔离法和整体法常常交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明快.
专题五
共点力作用下物体的平衡
共点力的判别:同时作用在同一物体上的各个力的作用线交于一点就是共点力。这里要注意的是“同时作用”和“同一物体”两个条件,而“力的作用线交于一点”和“同一作用点”含义不同。当物体可视为质点时,作用在该物体上的外力均可视为共点力:力的作用线的交点既可以在物体内部,也可以在物体外部。
平衡状态:对质点是指静止状态或匀速直线运动状态,对转动的物体是指静止状态或匀速转动状态。
(1)二力平衡时,两个力必等大、反向、共线;
(2)三力平衡时,若是非平行力,则三力作用线必交于一点,三力的矢量图必为一闭合三角形;
(3)多个力共同作用处于平衡状态时,这些力在任一方向上的合力必为零;
(4)多个力作用平衡时,其中任一力必与其它力的合力是平衡力;
(5)若物体有加速度,则在垂直加速度的方向上的合力为零。
平衡力与作用力、反作用力
共同点:一对平衡力和一对作用力反作用力都是大小相等、方向相反,作用在一条直线上的两个力。
【注意】
①一个力可以没有平衡力,但一个力必有其反作用力。
②作用力和反作用力同时产生、同时消失;对于一对平衡力,其中一个力存在与否并不一定影响另一个力的存在。
正交分解法解平衡问题
正交分解法是解共点力平衡问题的基本方法,其优点是不受物体所受外力多少的限制。解题依据是根据平衡条件,将各力分解到相互垂直的两个方向上。
正交分解方向的确定:原则上可随意选取互相垂直的两个方向;但是,为解题方便通常的做法是:①使所选取的方向上有较多的力;②选取运动方向和与其相垂直的方向为正交分解的两个方向。在直线运动中,运动方向上可以根据牛顿运动定律列方程,与其相垂直的方向上受力平衡,可根据平衡条件列方程。③使未知的力特别是不需要的未知力落在所选取的方向上,从而可以方便快捷地求解。
解题步骤为:选取研究对象一受力分析一建立直角坐标系一找角、分解力一列方程一求解。
专题六
动态平衡问题分析
所谓动态平衡问题是指通过控制某些物理量,使物体的状态发生缓慢变化,而在这个过程中物体又始终处于一系列的平衡状态中.
图解分析法
对研究对象在状态变化过程中的若干状态进行受力分析,依据某一参量的变化,在同一图中做出物体在若干状态下力的平衡图(力的平行四边形),再由动态力的四边形各边长度变化及角度变化确定力的大小及方向的变化情况.
动态平衡中各力的变化情况是一种常见类型.总结其特点有:合力大小和方向不变;一个分力的方向不变,分析另一个分力方向变化时两个分力大小的变化情况.用图解法具有简单、直观的优点.
专题七
互成角度的两个力的合成
实验目的
验证平行四边形定则
验证原理
如果两个互成角度的共点力 F。、F。作用于橡皮筋的结点上,与只用一个力 F’作用于橡皮筋的结点上,所产生的效果相同(橡皮条在相同方向上伸长相同的长度),那么,F’就是 F1 和 F2 的合力。根据平行四边形定则作出两共点力 F1 和 F2 的合力 F 的图示,应与 F’的图示等大同向。
实验器材
方木板一块;白纸;弹簧秤(两只);橡皮条;细绳套(两个);三角板;刻度尺;图钉(几个);细芯铅笔。
实验步骤
①用图钉把白纸钉在方木板上。
②把方木板平放在桌面上,用图钉把橡皮条的一端固定在 A 点,橡皮条的另一端拴上两个细绳套。(固定点 A 在纸面外)
③用两只弹簧秤分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条伸长,结点到达某一位置o。(位置 0 须处于纸面以内)
④用铅笔描下结点 0 的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧秤的读数。
⑤从力的作用点(位置 o)沿着两条绳套的方向画直线,按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力 F,和F’的图示,并用平行四边形定则作出合力F的图示。
⑥只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 o,记下弹簧秤的读数和细绳的方向。用刻度尺从。点按同样标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力 F’的图示。
⑦比较力F’的图示与合力 F 的图示,看两者是否等长,同向。
⑧改变两个力 F1 和 F2的大小和夹角,再重复实验两次。
注意事项
①不要直接以橡皮条端点为结点,可拴一短细绳再连两细绳套,以三绳交点为结点,应使结点小些,以便准确地记录结点 O 的位置。
②不要用老化的橡皮条,检查方法是用一个弹簧秤拉橡皮条,要反复做几次使橡皮条拉伸到相同的长度看弹簧秤读数有无变化。
③A 点应选在靠近木板上边中点为宜,以使。点能确定在纸的上侧,结点O的定位要力求准确,同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置 0 必须保持不变。
④弹簧秤在使用前应将其水平放置,然后检查、校正零点。将两弹簧秤互相钩着水平拉伸,选择两只读数完全一致的弹簧秤使用。
⑤施加拉力时要沿弹簧秤轴线方向,并且使拉力平行于方木板。
⑥使用弹簧秤测力时,拉力适当地大一些。
⑦画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形。
特别说明:
1 .实验采用了等效的方法:实验中,首先用两只弹簧秤通过细绳互成角度地拉一端固定的橡皮条,使细绳的结点延伸至某一位置 O,再用一只弹簧秤拉橡皮条,并使其结点位置相同,以保证两只弹簧秤的拉力的共同作用效果跟原来一只弹簧秤的拉力的效果相同,若按平行四边形定则求出的合力的大小和方向跟第二次一只弹簧秤的拉力的大小和方向完全相同,或者误差很小,这就验证了互成角度的共点力合成的平行四边形定则的正确性。
2 .在做到两共点力 F 、F 与 F’等效的前提下,准确做出 F 和 F 的图示,用平行四边形定则做出其合力 F 的图示,以及 F’的图示是本实验成功的关键,为此,要求 F1、F2的大小方向,须记录准确,做图示时要选择合适的标度,以使所做平行四边形尽量大,画平行四边形的平行线时,要用两只三角板或一只三角板和一把直尺,严格作图。
3 .实验误差的来源与分析
本实验误差的主要来源除弹簧测力计本身的误差外,还出现读数误差、作图误差。因此,读数时眼睛一定要正视,要按有效数字正确读数和记录,两力的对边一定要平行,两个分力F1、F2问夹角q越大,用平行四边形作用得出的合力F的误差DF 就越大,所以,实验中不要把q 取得太大。本实验允许的误差范围是:力的大小DF≤5%F,F’与 F的夹角q ≤70。
肆
牛顿运动定律
专题一
牛顿第一定律
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
理解要点:
①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。
②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。
③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的;定律成立的条件是物体不受外力,不能用实验直接验证。
④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例,第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系。
惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。
①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。
②质量是物体惯性大小的量度。
③由牛顿第二定律定义的惯性质量 m=F/a 和由万有引力定律定义的引力质量严格相等。
④惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。
专题二
牛顿第二定律
定律内容
物体的加速度 a 跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量 m 成反比。
公式:F=ma
理解要点:
a、因果性:F合是产生加速度 a 的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失;
b、方向性:a 与都是矢量,,方向严格相同;
c、瞬时性和对应性:a 为某时刻物体的加速度,是该时刻作用在该物体上的合外力。
d、牛顿第二定律适用于宏观, 低速运动的情况。
[总结].应用牛顿第二定律解题的步骤
(1)选取研究对象:根据题意,研究对象可以是单一物体,也可以是几个物体组成的物体系统。
(2)分析物体的受力情况
(3)建立坐标
①若物体所受外力在一条直线上,可建立直线坐标。
②若物体所受外力不在一直线上,应建立直角坐标,通常以加速度的方向为一坐标轴,然后向两轴方向正交分解外力。
(4)列出第二定律方程
(5)解方程,得出结果
专题三
第二定律应用
物体系.
(1)物体系中各物体的加速度相同,这类问题称为连接体问题。这类问题由于物体系中的各物体加速度相同,可将它们看作一个整体,分析整体的受力情况和运动情况,可以根据牛顿第二定律,求出整体的外力中的未知力或加速度。若要求物体系中两个物体间的相互作用力,则应采用隔离法。将其中某一物体从物体系中隔离出来,进行受力分析,应用第二定律,相互作用的某一未知力求出,这类问题,应是整体法和隔离法交替运用,来解决问题的。
(2)物体系中某一物体作匀变速运动,另一物体处于平衡状态,两物体在相互作用,这类问题应采用牛顿第二定律和平衡条件联立来解决。应用隔离法,通过对某一物体受力分析应用第二定律(或平衡条件),求出两物体间的相互作用,再过渡到另一物体,应用平衡条件(或第二定律)求出最后的未知量。
临界问题
某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态。临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态。
处理临界状态的基本方法和步骤是:①分析两种物理现象及其与临界值相关的条件;②用假设法求出临界值;③比较所给条件与临界值的关系,确定物理现象,然后求解。
专题四
动力学的两类基本问题
应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类:一类是已知受力情况求运动情况;另一类是已知运动情况求受力情况.在这两类问题中,加速度是联系力和运动的桥梁,受力分析是解决问题的关键.
专题五
牛顿第三定律、超重和失重
牛顿第三定律
(1).作用力和反作用力一定是同种性质的力,而平衡力不一定;
(2).作用力和反作用力作用在两个物体上,而一对平衡力作用在一个物体上
(3).作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失;而对于一对平衡力,其中一个力变化不一定引起另外一个力变化。
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。
作用力与反作用力的二力平衡的区别
超重和失重
超重现象是指:N>G 或T>G;加速度a向上;
失重现象是指:G>N 或G>T;加速度a向下;
完全失重是指:T=0 或 N=0;加速度a向下;大小牛顿运动定律只适应于宏观低速,且只适应于惯性参照系。
第一节探究形变与弹力的关系
认识形变
1.物体形状回体积发生变化简称形变。
2.分类:按形式分:压缩形变、拉伸形变、弯曲形变、扭曲形变。
按效果分:弹性形变、塑性形变
3.弹力有无的判断:1)定义法(产生条件)
2)搬移法:假设其中某一个弹力不存在,然后分析其状态是否有变化。
3)假设法:假设其中某一个弹力存在,然后分析其状态是否有变化。
弹性与弹性限度
1.物体具有恢复原状的性质称为弹性。
2.撤去外力后,物体能完全恢复原状的形变,称为弹性形变。
3.如果外力过大,撤去外力后,物体的形状不能完全恢复,这种现象为超过了物体的弹性限度,发生了塑性形变。
探究弹力
1.产生形变的物体由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力称为弹力。
2.弹力方向垂直于两物体的接触面,与引起形变的外力方向相反,与恢复方向相同。
绳子弹力沿绳的收缩方向;铰链弹力沿杆方向;硬杆弹力可不沿杆方向。
弹力的作用线总是通过两物体的接触点并沿其接触点公共切面的垂直方向。
3.在弹性限度内,弹簧弹力F的大小与弹簧的伸长或缩短量x成正比,即胡克定律。
F=kx
4.上式的k称为弹簧的劲度系数(倔强系数),反映了弹簧发生形变的难易程度。
5.弹簧的串、并联:串联:1/k=1/k1+1/k2并联:k=k1+k2
匀变速直线运动
1、速度Vt=Vo+at
位移s=Vot+at?/2=V平t= Vt/2t
有用推论Vt?-Vo?=2as
平均速度V平=s/t(定义式)
中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2
中间位置速度Vs/2=√[(Vo?+Vt?)/2]
加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}
实验用推论Δs=aT?{Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}
主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算。
注:(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;
(4)其它相关内容:质点.位移和路程.参考系.时间与时刻;速度与速率.瞬时速度。
自由落体运动
初速度Vo=0
末速度Vt=gt
下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)
推论Vt2=2gh
注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律;
(2)≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。
竖直上抛运动
位移s=Vot-gt2/2
末速度Vt=Vo-gt (≈10m/s2)
有用推论Vt2-Vo2=-2gs
上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)
往返时间t=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间)
注:(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
力
重力G=mg (方向竖直向下,≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)
胡克定律F=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}
滑动摩擦力F=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}
静摩擦力0≤f静≤fm (与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
注:(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定; (3)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向);
2)力的合成与分解
同一直线上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
动力学(运动和力)
牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
牛顿第二运动定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动}
共点力的平衡F合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理}
超重:FN>G,失重:FN
牛顿运动定律的适用条件:适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处理高速问题,不适用于微观粒子 注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动
考点1:共点力的平衡条件
平衡状态的定义:
如果一个物体在力的作用下保持静止或者匀速直线运动的状态,我们就说这个物体处于平衡状态。
平衡状态的条件:
在共点力作用下,物体的平衡条件是合力为零。
考点2:超重和失重
超重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象。
失重:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。
考点3:从动力学看自由落体运动
物体做自由落体运动的条件是:
1,物体是从静止开始下落的,即运动的初速度为零。
2,运动过程中它只受到重力的作用。
1、质点:
(1)没有形状、大小且有质量的点
(2)质点是一个理想化模型,实际并不存在
(3)一个物体是否能看成质点并不取决于这个物体的大小,而是看所研究的问题中物体的形状大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素,要具体问其具体分析。
2、加速度(A)
(1)加速度的定义:加速度是表示速度改变快慢的物理量,它等于速度的改变量跟发生这一改变量所用时间的比值,定义式:
(2)加速度是矢量,它的方向是速度变化的方向
(3)在变速直线运动中,若加速度的方向与速度方向相同,则质点做加速运动;若加速度的方向与速度方向相反,则则质点做减速运动.
(1)表示物体运动快慢的物理量,它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值。即v=s/t。速度是矢量,既有大小也有方向,其方向就是物体运动的方向。在国际单位制中,速度的单位是(m/s)米/秒。
(2)平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量。一个作变速运动的物体,如果在一段时间t内的位移为s,则我们定义v=s/t为物体在这段时间(或这段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。
(3)瞬时速度是指运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。从物理含义上看,瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。瞬时速度的'大小叫瞬时速率,简称速率.
3、匀速直线运动(A)
(1)定义:物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内位移相等,这种运动叫做匀速直线运动。
根据匀速直线运动的特点,质点在相等时间内通过的位移相等,质点在相等时间内通过的路程相等,质点的运动方向相同,质点在相等时间内的位移大小和路程相等。
第一节认识运动
机械运动:物体在空间中所处位置发生变化,这样的运动叫做机械运动。
运动的特性:普遍性,永恒性,多样性
参考系
1.任何运动都是相对于某个参照物而言的,这个参照物称为参考系。
2.参考系的选取是自由的。
1)比较两个物体的运动必须选用同一参考系。
2)参照物不一定静止,但被认为是静止的。
质点
1.在研究物体运动的过程中,如果物体的大小和形状在所研究问题中可以忽略是,把物体简化为一个点,认为物体的质量都集中在这个点上,这个点称为质点。
2.质点条件:
1)物体中各点的运动情况完全相同(物体做平动)
2)物体的大小(线度)<<它通过的距离
3.质点具有相对性,而不具有绝对性。
4.理想化模型:根据所研究问题的性质和需要,抓住问题中的主要因素,忽略其次要因素,建立一种理想化的模型,使复杂的问题得到简化。(为便于研究而建立的一种高度抽象的理想客体)
第二节时间位移
时间与时刻
1.钟表指示的一个读数对应着某一个瞬间,就是时刻,时刻在时间轴上对应某一点。两个时刻之间的间隔称为时间,时间在时间轴上对应一段。
△t=t2—t1
2.时间和时刻的单位都是秒,符号为s,常见单位还有min,h。
3.通常以问题中的初始时刻为零点。
路程和位移
1.路程表示物体运动轨迹的长度,但不能完全确定物体位置的变化,是标量。
2.从物体运动的起点指向运动的重点的有向线段称为位移,是矢量。
3.物理学中,只有大小的物理量称为标量;既有大小又有方向的物理量称为矢量。
4.只有在质点做单向直线运动是,位移的大小等于路程。两者运算法则不同。
第三节记录物体的运动信息
打点记时器:通过在纸带上打出一系列的.点来记录物体运动信息的仪器。(电火花打点记时器——火花打点,电磁打点记时器——电磁打点);一般打出两个相邻的点的时间间隔是0.02s。
第四节物体运动的速度
物体通过的路程与所用的时间之比叫做速度。
平均速度(与位移、时间间隔相对应)
物体运动的平均速度v是物体的位移s与发生这段位移所用时间t的比值。其方向与物体的位移方向相同。单位是m/s。
v=s/t
瞬时速度(与位置时刻相对应)
瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度。其方向是物体在运动轨迹上过该点的切线方向。瞬时速率(简称速率)即瞬时速度的大小。
速率≥速度
第五节速度变化的快慢加速度
1.物体的加速度等于物体速度变化(vt—v0)与完成这一变化所用时间的比值
a=(vt—v0)/t
2.a不由△v、t决定,而是由F、m决定。
3.变化量=末态量值—初态量值……表示变化的大小或多少
4.变化率=变化量/时间……表示变化快慢
5.如果物体沿直线运动且其速度均匀变化,该物体的运动就是匀变速直线运动(加速度不随时间改变)。
6.速度是状态量,加速度是性质量,速度改变量(速度改变大小程度)是过程量。
第六节用图象描述直线运动
匀变速直线运动的位移图象
1.s-t图象是描述做匀变速直线运动的物体的位移随时间的变化关系的曲线。(不反映物体运动的轨迹)
2.物理中,斜率k≠tanα(2坐标轴单位、物理意义不同)
3.图象中两图线的交点表示两物体在这一时刻相遇。
匀变速直线运动的速度图象
1.v-t图象是描述匀变速直线运动的物体岁时间变化关系的图线。(不反映物体运动轨迹)
2.图象与时间轴的面积表示物体运动的位移,在t轴上方位移为正,下方为负,整个过程中位移为各段位移之和,即各面积的代数和。
共点力作用下物体的平衡
1、物体的平衡:
物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动;二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点).
2、共点力作用下物体的平衡:
①平衡状态:静止或匀速直线运动状态,物体的加速度为零.
②平衡条件:合力为零,亦即F合=0或∑Fx=0,∑Fy=0
a、二力平衡:这两个共点力必然大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
b、三力平衡:这三个共点力必然在同一平面内,且其中任何两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,即任何两个力的合力必与第三个力平衡
c、若物体在三个以上的共点力作用下处于平衡状态,通常可采用正交分解,必有:
F合x= F1x+ F2x + ………+ Fnx =0
F合y= F1y+ F2y + ………+ Fny =0 (按接触面分解或按运动方向分解)
③平衡条件的推论:
(ⅰ)当物体处于平衡状态时,它所受的某一个力与所受的其它力的合力等值反向.
(ⅱ)当三个共点力作用在物体(质点)上处于平衡时,三个力的矢量组成一封闭的三角形按同一环绕方向.
3、平衡物体的临界问题:
当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态。可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。
临界问题的分析方法: 极限分析法:通过恰当地选取某个物理量推向极端(“极大”、“极小”、“极左”、“极右”)从而把比较隐蔽的临界现象(“各种可能性”)暴露出来,便于解答。
易错现象:
(1)不能灵活应用整体法和隔离法;
(2)不注意动态平衡中边界条件的约束;
(3)不能正确制定临界条件。
功
(1)做功的两个条件:作用在物体上的力.
物体在里的方向上通过的距离.
(2)功的大小:W=Fscosa功是标量功的单位:焦耳(J)
1J=1N-m
当0<=a<派/2w>0F做正功F是动力
当a=派/2w=0(cos派/2=0)F不作功
当派/2<=a<派W<0F做负功F是阻力
(3)总功的求法:
W总=W1+W2+W3……Wn
W总=F合Scosa
功率
(1)定义:功跟完成这些功所用时间的比值.
P=W/t功率是标量功率单位:瓦特(w)
此公式求的是平均功率
1w=1J/s1000w=1kw
(2)功率的另一个表达式:P=Fvcosa
当F与v方向相同时,(此时cos0度=1)
此公式即可求平均功率,也可求瞬时功率
1)平均功率:当v为平均速度时
2)瞬时功率:当v为t时刻的瞬时速度
(3)额定功率:指机器正常工作时最大输出功率
实际功率:指机器在实际工作中的输出功率
正常工作时:实际功率≤额定功率
(4)机车运动问题(前提:阻力f恒定)
P=FvF=ma+f(由牛顿第二定律得)
汽车启动有两种模式
1)汽车以恒定功率启动(a在减小,一直到0)
P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f
当F减小=f时v此时有最大值
2)汽车以恒定加速度前进(a开始恒定,在逐渐减小到0)
a恒定F不变(F=ma+f)V在增加P实逐渐增加最大
此时的P为额定功率即P一定
P恒定v在增加F在减小尤F=ma+f
当F减小=f时v此时有最大值
功和能
(1)功和能的关系:做功的过程就是能量转化的过程
功是能量转化的量度
(2)功和能的区别:能是物体运动状态决定的物理量,即过程量
功是物体状态变化过程有关的物理量,即状态量
这是功和能的根本区别.
动能.动能定理
(1)动能定义:物体由于运动而具有的能量.用Ek表示
表达式Ek=1/2mv^2能是标量也是过程量
单位:焦耳(J)1kg-m^2/s^2=1J
(2)动能定理内容:合外力做的功等于物体动能的变化
表达式W合=ΔEk=1/2mv^2-1/2mv0^2
适用范围:恒力做功,变力做功,分段做功,全程做功
重力势能
(1)定义:物体由于被举高而具有的能量.用Ep表示
表达式Ep=mgh是标量单位:焦耳(J)
(2)重力做功和重力势能的关系
W重=-ΔEp
重力势能的变化由重力做功来量度
(3)重力做功的特点:只和初末位置有关,跟物体运动路径无关
重力势能是相对性的,和参考平面有关,一般以地面为参考平面
重力势能的变化是绝对的,和参考平面无关
(4)弹性势能:物体由于形变而具有的能量
弹性势能存在于发生弹性形变的物体中,跟形变的大小有关
弹性势能的变化由弹力做功来量度
机械能守恒定律
(1)机械能:动能,重力势能,弹性势能的总称
总机械能:E=Ek+Ep是标量也具有相对性
机械能的变化,等于非重力做功(比如阻力做的功)
ΔE=W非重
机械能之间可以相互转化
(2)机械能守恒定律:只有重力做功的情况下,物体的动能和重力势能
发生相互转化,但机械能保持不变
表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2成立条件:只有重力做功
向心加速度
向心加速度(匀速圆周运动中的加速度)的计算公式:
a=rω^2=v^2/r
说明:a就是向心加速度,推导过程并不简单,但可以说仍在高
科里奥利加速度
科里奥利加速度
中生理解范围内,这里略去了。r是圆周运动的半径,v是速度(特指线速度)。ω(就是欧姆的小写)是角速度。
这里有:v=ω
匀速圆周运动并不是真正的匀速运动,因为它的速度方向在不断的变化,所以说匀速圆周运动只是匀速率运动的一种。至于说为什么叫他匀速圆周运动呢?可能是大家说惯了不愿意换了吧。
匀速圆周运动的向心加速度总是指向圆心,即不改变速度的大小只是不断地改变着速度的方向。
重力加速度
地球表面附近的物体因受重力产生的加速度叫做重力加速度,也叫自由落体加速度,用g表示。
重力加速度g的方向总是竖直向下的。在同一地区的同一高度,任何物体的重力加速度都是相同的。重力加速度的数值随海拔高度增大而减小。当物体距地面高度远远小于地球半径时,g变化不大。而离地面高度较大时,重力加速度g数值显着减小,此时不能认为g为常数
距离面同一高度的重力加速度,也会随着纬度的升高而变大。由于重力是万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供了物体绕地轴作圆周运动所需要的向心力。物体所处的地理位置纬度越高,圆周运动轨道半径越小,需要的向心力也越小,重力将随之增大,重力加速度也变大。地理南北两极处的圆周运动轨道半径为0,需要的向心力也为0,重力等于万有引力,此时的重力加速度也达到。
由于g随纬度变化不大,因此国际上将在纬度45°的海平面精确测得物体的重力加速度^2;作为重力加速度的.标准值。在解决地球表面附近的问题中,通常将g作为常数,在一般计算中可以取^2。理论分析及精确实验都表明,随纬度增大,重力加速度g的数值逐渐增大。如:
赤道^2
广州^2
武汉^2
上海^2
东京^2
北京^2
纽约^2
莫斯科^2
北极地区^2
注:月球面的重力加速度约为^2,约为地球重力的六分之一。
匀加速直线动动的公式
匀加速直线运动的位移公式:
s=V0t+(at^2)/2=(vt^2-v0^2)/2a=(v0+vt)t/2
匀加速直线运动的速度公式:
vt=v0+at
匀加速直线运动的平均速度(也是中间时刻的瞬时速度):
v=(v0+vt)/2
其中v0为初速度,vt为t时刻的速度,又称末速度。
匀加速度直线运动的几个重要推论:
(1)V末^2-V初^2=2as(以初速度方向为正方向,匀加速直线运动,a取正值;匀减速直线运动,a取负值。)
(2)AB段中间时刻的即时速度:
Vt/2=(v初+v末)/2
(3)AB段位移中点的即时速度:
Vs/2=[(v末^2+v初^2)/2]^(1/2)
(4)初速为零的匀加速直线运动,在1s,2s,3s……ns内的位移之比为1^2:2^2:3^2……:n^2;
(5)在第1s内,第2s内,第3s内……第ns内的位移之比为1:3:5……:(2n-1);
(6)在第1米内,第2米内,第3米内……第n米内的时间之比为1:2^(1/2):3^(1/2):……:n^(1/n)
(7)初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相等的时间间隔内的位移之差为一常数:△s=aT^2(a一匀变速直线运动的加速度T一每个时间间隔的时间)。
(8)竖直上抛运动:上升过程是匀减速直线运动,下落过程是匀加速直线运动.全过程是初速度为VO,加速度为g的匀减速直线运动.
力的概念、重力和弹力
力的本质
(1)力的物质性:力是物体对物体的作用。提到力必然涉及到两个物体一—施力物体和受力物体,力不能离开物体而独立存在。有力时物体不一定接触。
(2)力的相互性:力是成对出现的,作用力和反作用力同时存在。作用力和反作用力总是等大、反向、共线,属同性质的力、分别作用在两个物体上,作用效果不能抵消.
(3)力的矢量性:力有大小、方向,对于同一直线上的矢量运算,用正负号表示同一直线上的两个方向,使矢量运算简化为代数运算;这时符号只表示力的方向,不代表力的大小。
(4)力作用的独立性:几个力作用在同一物体上,每个力对物体的作用效果均不会因其它力的存在而受到影响,这就是力的独立作用原理。
力的作用效果
力对物体作用有两种效果:一是使物体发生形变_,二是改变物体的运动状态。这两种效果可各自独立产生,也可能同时产生。通过力的效果可检验力的存在。
力的三要素:大小、方向、作用点
完整表述一个力时,三要素缺一不可。当两个力 F1、F2 的大小、方向均相同时,我们说 F1=F2,但是当他们作用在不同物体上或作用在同一物体上的不同点时可以产生不同的效果。
力的大小可用弹簧秤测量,也可通过定理、定律计算,在国际单位制中,力的单位是牛顿,符号是 N。
力的图示和力的示意图
(1)力的图示:用一条有向线段表示力的方法叫力的图示,用带有标度的线段长短表示大小,用箭头指向表示方向,作用点用线段的起点表示。
(2)力的示意图:不需画出力的标度,只用一带箭头的线段示意出力的大小和方向。
力的分类
(1)性质力:由力的性质命名的力。如;重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力等。
(2)效果力:由力的作用效果命名的力。如:拉力、压力、支持力、张力、下滑力、分力:合力、动力、阻力、冲力、向心力、回复力等。
重力
(1).重力的产生:
重力是由于地球的吸收而产生的,重力的施力物体是地球。
(2).重力的大小:
1)由 G=mg 计算,g 为重力加速度,通常在地球表面附近,g 取 米/秒 2,表示质量是 1 千克的物体受到的重力是 牛顿。
2)由弹簧秤测量:物体静止时弹簧秤的示数为重力大小。
(3).重力的方向:
重力的方向总是竖直向下的,即与水平面垂直,不一定指向地心.重力是矢量。
(4).重力的作用点——重心
1)物体的各部分都受重力作用,效果上,认为各部分受到的重力作用都集中于一点,这
个点就是重力的作用点,叫做物体的重心。
2)重心跟物体的质量分布、物体的形状有关,重心不一定在物体上。质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。
(5).重力和万有引力
重力是地球对物体万有引力的一个分力,万有引力的另一个分力提供物体随地球自转的向心力,同一物体在地球上不同纬度处的向心力大小不同,但由此引起的重力变化不大,一般情况可近似认为重力等于万有引力,即:mg=GMm/R2。除两极和赤道外,重力的方向并不指向地心。
重力的大小及方向与物体的运动状态无关,在加速运动的系统中,例如:发生超重和失重的现象时,重力的大小仍是 mg
(3)在实际问题中,一般根据力的作用效果或处理问题的方便需要进行分解。
(4)力分解的解题思路
力分解问题的关键是根据力的作用效果画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题。因此其解题思路可表示为:
必须注意:把一个力分解成两个力,仅是一种等效替代关系,不能认为在这两个分力方向上有两个施力物体。
矢量与标量
既要由大小,又要由方向来确定的物理量叫矢量;
只有大小没有方向的物理量叫标量
矢量由平行四边形定则运算;标量用代数方法运算。
一条直线上的矢量在规定了正方向后,可用正负号表示其方向。
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