j基本概念规律(上).ppt

物理基本概念和基本规律 （上） 吕叔湘中学 庞留根 2004年9月,1物体的运动决定于它所受的合力和初始运动条件：,力学知识结构图,3牛顿第二定律中 的F 应该是物体受到的合外力。应用牛顿第二定律时要注意同时、同向、同体.,4速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量必须注意方向，只有大小、方向都相等的两个矢量才相等。,2伽利略斜面实验是牛顿第一定律的实验基础，把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验是科研究的一种重要方法。,5. 同一直线上矢量的运算: 先规定一个正方向, 跟正方向相同的矢量为正,跟正方向相反的矢量为负,求出的矢量为正值,则跟规定的方向相同,求出的矢量为负值,则跟规定的方向相反.,6. 力和运动的合成、分解都遵守平行四边形定则。三力平衡时，任意两力的合力跟第三力等值反向。可由直角三角形中的三角函数关系、相似三角形对应边成比例、正弦定理等知识解之。,9. 功的公式 W=FScos 只适用于恒力做功，变力做功一般用动能定理计算。,10. 机械能守恒定律适用于只有重力做功的情况，应用于光滑斜面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。,8.平抛运动的研究方法“先分后合”,7. 小船渡河时： 若V船 V水 船头垂直河岸时，过河时间最小； 航向（合速度）垂直河岸时，过河的位移最小。 若 V船 V水 船头垂直河岸时，过河时间最小；只有当V船 V合 时，过河的位移最小。,11,功能关系-,重力所做的功等于重力势能的减少 电场力所做的功等于电势能的减少 弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 合外力所做的功等于动能的增加 只有和弹簧的弹力做功，机械能守恒 （6）重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于 机械能的增加 （7）克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械 能的减少 （8）克服安培力所做的功等于感应电能的增加,功是能量转化的量度,12.应用动能定理和动量定理时要特别注意合外力。 应用动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律解题时要注意研究对象的受力分析，研究过程的选择； 应用动量守恒定律、机械能守恒定律还要注意适用条件的检验。 应用动量守恒定律、动量定理要特别注意方向。 例、,14. 做匀速 圆周运动的物体所受到的合力大小一定等 于mv2 /r, 合力的方向一定沿半径指向圆心。 做非匀速圆周运动的物体沿半径方向的合力大小也等于mv2 /r （v为该点的速度） 竖直平面内的圆周运动,15. 天体做匀速圆周运动的向心力就是它受到的万有 引力。 GmM/r2 =ma =mv2 / r =m2 r GM地 =gR地 2 例,16. 第一宇宙速度在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度（最大运行速度） v1=7.9km/s 第二宇宙速度脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星， v2=11.2km/s 第三宇宙速度 脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去 v3=16.7km/s,17. 简谐振动过程中，F= - kx, 回复力的大小跟位移成正比，方向相反。位移增大，加速度增大，速度减小。位移最大，加速度最大，速度为0。位移为0，加速度为0，速度最大.,18. 单摆振动的回复力是重力沿切线方向的分力，在平衡位置，振动加速度为0，但是还有向心加速度。 砂摆,19. 物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。,20.简谐运动中机械能守恒，在平衡位置动能最大， 势能最小。 1/2 mv2+1/2 kx2=1/2 KA2,17-19,21. 共振驱动力的频率等于做受迫振动物体的固有频率时，做受迫振动物体的振幅最大。声音的共振叫共鸣。,22. 波从一种介质传播到另一种介质时，频率不变，波长和波速相应改变。v=f. 声波在真空中不能传播，电磁波在真空中速度最大，等于光速c。 声波是纵波，电磁波是横波。,23. 波传播的过程是振动形式和振动能量传播的过程，质点并不随波迁移，每一个质点都在各自的平衡位置附近做振幅相同的简谐振动。波形图特别要注意周期性和方向性。,25. 两列频率相同、且振动情况完全相同的波，在相遇的区域能发生干涉。 波峰与波峰（波谷与波谷）相遇处振动加强， s= k k=0、1、2、3 波峰与波谷相遇处振动减弱。 s= （2k+1）/2 k=0、1、2、3 干涉和衍射是波的特征。,26. 波能够发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。,24-26,24.波的叠加：两列沿同一直线传播的波,在相遇的区域里,任何一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的位移的矢量和;两列波相遇以后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播.,28. 由于波源和观察者有相对运动，使观察者发现频率发生变化的现象叫多普勒效应。波源和观察者相互接近，观察者接收到的频率增大；二者远离时，观察者接收到的频率减小。,29.牛顿运动定律只适用于低速运动的宏观物体，对微观粒子和接近光速运动的物体不适用。,27.人耳能听到的声波频率在20hz-20 000hz之间，低于20hz的声波叫次声波，高于 20 000hz的声波叫超声波，超声波可以用于定向发射、超声波探伤、超声波清洗，医疗诊断等。,30. 布朗运动既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，只是液体分子无规则运动的反映。温度越高，固体颗粒越小，布朗运动越激烈。温度是分子无规则运动平均动能的标志。,31.改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。两种方效果 相同但本质不同。,32. 分子间的作用力有引力和斥力，引力和斥力同时存在，且都随分子间的距离增大而减小，斥力减小得更快。都随分子间的距离减小而增大，斥力增加得更快。,33. 分子间的距离等于r0 时，分子势能最小（为负值），距离增大，分子势能增大，距离减小，分子势能也增大。,30-33,34. 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。两种方式效果相同但本质不同。,35. 热力学第一定律：系统内能的变化等于外界对系统所做的功与从外界吸收的热量之和。E=W+Q,36.热力学第二定律： 热量总是从高温物体传到低温物体，但是不可能自动从低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。 （这是按照热传导的方向性来表述的。） 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其它变化。机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能。 （这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。） 第二类永动机是不可能制成的。,38. 气体分子运动的特点分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱；分子间的碰撞十分频繁；分子沿各个方向运动的机会均等；分子的速率按一定规律分布（“中间多，两头少”）。,39. 气体压强的微观意义大量的气体分子频繁地碰撞容器器壁而产生的。单位体积内的分子数越大，气体的平均速率越大，气体的压强越大。,37. 绝对零度（-273.15C）不可以达到，永动机不可能造出。,补遗,1.千分尺 2.游标卡尺 3.秒表 4.打点计时器 5. 纸带分析 例,力学知识结构图,1如右图所示，水平传送带保持1m/s的速度运动。一质量为1kg的物体与传送带间的动摩擦因数为0.2。现将该物体无初速地放到传送带上的A点，然后运动到了距A点1m的B点，则皮带对该物体做的功为（ ） A. 0.5J B. 2J C. 2.5J D. 5J,A,解:设工件向右运动距离S 时，速度达到传送带的速度，由动能定理可知 mgS=1/2mv2,解得 S=0.25m，说明工件未到达B点时，速度已达到，,所以工件动能的增量为 Ek = 1/2 m2=0.511=0.5J,传送带,先加速后匀速,例：如图示，传送带与水平面夹角为370 ，并以v=10m/s运行，在传送带的A端轻轻放一个小物体，物体与传送带之间的动摩擦学说因数=0.5， AB长16米，求：以下两种情况下物体从A到B所用的时间. （1）传送带顺时针方向转动 （2）传送带逆时针方向转动,解： （1）传送带顺时针方向转动时受力如图示：,mg sinmg cos= m a,a = gsingcos= 2m/s2,S=1/2a t2,（2）传送带逆时针方向转动物体受力如图：,开始摩擦力方向向下,向下匀加速运动,a=g sin370 + g cos370 = 10m/s2,t1=v/a=1s S1=1/2 at2 =5m S2=11m,1秒后，速度达到10m/s，摩擦力方向变为向上,a2=g sin370 -g cos370 = 2 m/s2,物体以初速度v=10m/s向下作匀加速运动,S2= vt2+1/2a2 t22,11=10 t2+1/22t22,t2=1s,t=t1+t2=2s,2000江苏高考：倾角30的直角三角形，底边长2L，底边处在水平位置，斜边为光滑绝缘导轨，现在底边中点O固定一个正电荷Q ，让一个质量为m 的带正电的电荷q 从斜面顶端 A 沿斜面下滑，（不脱离斜面），已测得它滑到仍在斜边上的垂足D处的速度为v，加速度为a，方向沿斜面向下，问该质点滑到底端时的速度和加速度各为多少？, ac = g - a,解：,连接OD,由机械能守恒定律,在D点mgsin 30- F电 cos 30=ma,在C点mgsin 30+ F电 cos 30=mac,2000年高考,例. 有一长为40m、倾角为30的斜面，在斜面中点，一物体以12m/s的初速度和 - 6m/s2的加速度匀减速上滑，问经多少时间物体滑到斜面底端？ （g=10m/s2 ),解：题目中未知有无摩擦，应该先加判断，,若无摩擦，则 a= - gsin 30= - 5 m/s2，,可见物体与斜面间有摩擦，上滑过程受力如图示：,- mgsin 30 - f = ma1 f=0.1mg,S 1=-v2 /2a1=144/12=12m,t1 = - v/a1 =12/6=2s,下滑过程受力如图示：,mgsin 30 - f = ma2 a2=4 m/s2,S2 =L/2+ S 1=32m,S2 =1/2a2 t22,t总= t1+ t2=6s,质量为0.5kg的弹性小球，从1.25m高处自由下落，与地板碰撞后回跳高度为0.8m，设碰撞时间为0.1s，取g=10m/s2 ，求小球对地板的平均冲力。,解：落地速度为 回跳速度为 向下为正方向,由动量定理：F合 t=mv2 -mv1 (mg-F)t= mv2 -mv1,球碰地回跳,质量为m1的气球下端用细绳吊一质量为m2 的物体，由某一高处从静止开始以加速度a下降，经时间t1绳断开，气球与物体分开，再经时间t2气球速度为零（不计空气阻力），求此时物体m2的速度是多大?,例,解:画出运动过程示意图：,本题可用牛顿第二定律求解，但过程繁琐，用动量定理可使解题过程大大简化,以(m1 +m2 )物体系为研究对象，分析受力，,细绳断开前后整体所受合外力为:,F(m1 +m2 )a 一直不变，,对系统(m1 +m2 )用动量定理:,(m1+m2 )a t1+(m1+m2 )a t2 =m2v- 0,得v(m1+m2 )(t1+t2 )a /m2 方向竖直向下,（18分）质量m=1.5kg的物块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s停在B点，已知A、B两点间的距离s=5.0m，物块与水平面间的动摩擦因数=0.20，求恒力F多大。(g=10m/s2 ),04年天津24,解:设撤去力F前物块的位移为s1，撤去力F时物块速度为v，物块受到的滑动摩擦力 f= mg (如图示),对撤去力F后物块的滑动过程应用动量定理得,- f t = 0 - mv,v=4m/s,由运动学公式得,s1 =1m,对物块运动的全过程应用动能定理,Fs1 -fs=0,由以上各式得,代入数据解得 F=15N,如图所示，质量为m的物块从高h的斜面顶端O由静止开始滑下，最后停止在水平面上B点。若物块从斜面顶端以初速度v0沿斜面滑下，则停止在水平面的上C点，已知，AB=BC , 则物块在斜面上克服阻力做的功为 。（设物块经过斜面与水平面交接点处无能量损失）,练习、,解：设物块在斜面上克服阻力做的功为W1， 在AB或BC段克服阻力做的功W2,由动能定理 OB,mgh -W1 W2= 0,OC,mgh -W1 2W2= 0 - 1 /2 mv02,W1 =mgh1 /2 mv02,mgh1 /2 mv02,河宽60m，水流速度6m/s，小船在静水中速度为3m/s，则它渡河的最短时间为 s，最短航程为 m。,20,120,渡河问题,例如图为某小球做平抛运动时，用闪光照相的方法获得的相片的一部分,图中背景方格的边长为5cm，g=10m/s2，则 （1）小球平抛的初速度vo= m/s （2）闪光频率f= H2 （3）小球过B点的速率vB= m/s,解：由自由落体运动规律，,y=gt 2=20.05=0.1m,t=0.1s f=10Hz,x=v0 t v0 =x/t=30.05/0.1=1.5m/s,vBy =(y1+y2)/2t = 80.05/0.2=2m/s,vB2 = vBy2 + v02 =4+2.25 = 6.25,vB=2.5 m/s,1.5,10,2.5,例、如图所示，在高为h的光滑水平台面上静止放置一质量为m的物体，地面上的人用跨过定滑轮的细绳拉物体。在人从平台边缘正下方处以速度v匀速向右行进s距离的过程中，人对物体所做的功为多少？。(设人的高度、滑轮的大小及摩擦均不计) ,解：由运动的分解，如图示：,人前进s 时，物体的速度为v1，,v1=vcos ,由动能定理： （开始时人的速度为0）,W=EK= 1/2 mv12 = 1/2 mv2 cos 2,例如图所示，一木块放在光滑水平面上，一子弹水平射入木块中，射入深度为d，平均阻力为f设木块离原点S远时开始匀速前进，下列判断正确的是 ,A功fs量度子弹损失的动能 B功f（sd）量度子弹损失的动能 C功fd 量度子弹损失的动能 D功fd 量度子弹、木块系统总机械能的损失 E. 功fS 量度木块动能的增加,B D E,例 、质量为m的物体，在距地面h高处以g /3的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是： （ ） A. 物体的重力势能减少 1/3 mgh B. 物体的机械能减少 2/3 mgh C. 物体的动能增加 1/3 mgh D. 重力做功 mgh,点拨：画出受力图如图示： F 合=ma f=2mg/3,B C D,能量守恒定律,重力、绳的拉力,重力、杆的拉力或支持力,重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力,竖直平面内的变速圆周运动,A B D,波的干涉,如图示：空间同一平面内有A、B、C三点 ,AB=5m,BC=4m, AC=3m, A、C两点处有完全相同的波源,振动频率为1360hz，波速为340m/s，则BC连线上振动最弱的位置有 个。,解：=v/f=340/1360=1/4m，,k=4、511 共8个值,8,设在BC连线上有一点D， CD=x ，连接AD,干涉,A、B两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图所示.已知波的传播速度为v，图中标尺每格长度为l，在图中画出又经过t=7l/v 时的波形.,04年上海13,解：经过t=7l/v 时，波传播的距离为x=vt=7l,即两波分别向中间平移7格，如图示虚线所示：,由波的叠加原理，作出合位移的波形如图蓝线所示,下图是将演示简谐振动图像的装置作变更，当盛砂漏斗下面的薄木板被匀加速地拉出时,摆动着的漏斗中漏出的砂在木板上形成的曲线如图示，A 、B、 C、 D、 E均为OO 轴上的点，AB=S1, BC=S2,摆长为L（可视作不变）摆角小于5，则木板的加速度约为多少？,砂摆,共振图线,把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，筛子在做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下电动偏心轮转速是36r/min。（转/分），已知如果增大电压可以使偏心轮转速提高，增大筛子的质量，可以增大筛子的固有周期。那么，要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的 （ ） 提高输入电压 降低输入电压 增加筛子质量 减小筛子质量 A B C D,A,共振筛,1.,1.若 m1 = m2 2.若 m1 m2,讨论：,由动量守恒 mv1+ mv2= mv1 动能守恒 1/2 mv12+1/2 mv22=1/2 mv12,弹性碰撞公式,一根张紧的水平弹性长绳上的 a、b两点相距12m，b点在a点的右方（图1-7-11），一列简谐