力学基础知识必备.doc

力学基础知识必备（供高一学生和高三学生参考）一、 机械运动：1、机械运动（1）定义：物体的空间位置随时间变化叫机械运动。它是最简单、最普遍的运动形式。（2）力学：在物理学中是指研究物体机械、运动规律的分支。2、质点（1）定义：用来代替物体有质量的点，称为质点。（2）对质点的理解质点是对实际物体科学的抽象，是研究问题运动时，抓住主要矛盾，忽略次要因素，对实际物体的一种近似，是一种理想化的模型，真正的近地点是不存在的。近地点只有质量的大小而没有形状和大小的点，质点占有位置，而不占有空间。质点是一个理想模型。要区别于几何学中的点。质点有质量、不占空间；几何点不代表物体，没有质量，不占空间。（3）把物体看成质点的条件物体的形状的大小对所研究的问题的影响可忽略不计时，可视物体为质点。如地球很大，但在研究地球绕太阳公转时，地球的大小就变成了次要因素，我们就可以把地球看成质点。当然在研究自转时，就要考虑地球自身的大小和形状了、参考系（1）定义：选来做参考，假定上不动的物体。（2）对参考系的理解一切物体都在不停地动运动的绝对性。不觉所说的物体的运动都是相对参考则言的这是运动的相对性。参考系只是假定为不动的物体，不一定是静止的物体。参考系选择的统一性，比较多个物体的运动时，必须选择同一参考系（3）参考系选取的原则理论上讲参考系的选取是任意的。选取参考系时，应以描述运动尽可能简单为原则，通常选取地面或相对地面静止的物体为参考系。对于同一运动，如果选取不同的物体为参考系，观察到的运动可能不同。（4）说明：在同一问题中，若要研究多个物体的运动或同一物体在同阶段的运动时，必须选取同一参考系。4、坐标系（1）为了定量描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。（2）分类直线坐标系：描述直线运动坐标系平面直角坐标系：描述物体在同一平面内的运动坐标系三维立体空间坐标系：描述三维空间运动还有极坐标系，柱面坐标系，球面坐标系等。比较项目时刻时间定义指某一瞬时两时刻间的间隔表示方法在时间轴上用一个点表示在时间轴上用一线段表示物理量的性质是状态量与位置相对应是过程量，与位移、路程相对应表述方法3秒末、第3秒末、第4秒初、8点整等3秒内，前3秒内，第3秒内，从第3秒初到第6秒末5、时刻和时间6、矢量和标量（1）既有大小以有方向的物理量叫矢量：如速度、位移、力等。运算时按照矢量运算法则进行。（2）有大小，但没有方向的物理量标量，如质量、密度等，同性质的标量可直接相加减。7、位移和路程（1）位移产描述物体位置变化的物理量，是从物体运动的初始位置指向末位置的有方向的线段。（2）路程是指物体运动轨迹的总长度，无方向，只有大小，是标量。（3）位移和路程的异同点位移是矢量，有大小也有方向；路程是标量，只大小，没有方向。位移的大小取决于初、末位置；路程的大小取决于物体物体实际运动的轨迹的长。一般来说，位移的大小不等于路程，在每一个运动过程中，位移的大小不大于相应的路程，只有质点做方向不变的直线运动时，位移的大小才等于路程。且仅仅是大小相等，绝对不能认为位移就是路程，任何情况下两者都不可混淆。位移和路程单位相同，都是长度单位。（4）说明：位移的大小与路程的大小无关。8、速度（1）物理意义：速度是指物体运动快慢和运动方向的物理量。（2）平均速度：物体在某段时间内的位移与发生位移所用的时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即，单位m/s，其方向与位移的方向相同。它粗略地描述了物体在时间内的平均快慢程度和运动方向。（3）平均速率：物体在某段时间内的路程与发生这段路程所需时间的比值，叫做这段时间内的平均速率。（4）瞬时速度：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，方向沿质点所在轨迹上那一点的切线方向，瞬时速度是对物体运动快慢的精确描述，简称速度。（5）瞬时速率：瞬时速度的大小称为瞬时速率，是标量。（6）对几个速度概念的理解平常所说的速度一般指瞬时速度。瞬时速率是指瞬时速度的大小，平均速率不是平均速度的大小。平均速率大于或等于平均速度的大小。只有在物体做单向直线运动时二者才相等。平均速率与速度的平均值的大小，只有在匀变速直线运动中才有9、加速度（1）物理意义：表示速度变化快慢的物理量。（2）概念：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值。（3）定义式：（4）单位：（米每二次方秒）（5）方向加速度的方向与速度变化量（）的方向相同。（6）速度、速度变化量和加速度a的比较。物理量时刻公式及单位关系速率表示运动方向和快慢三者无必然联系速度的变化量表示速度的变化量的大小和方向加速度a表示速度变化的快慢和方向，即速度的变化率10、匀速直线运动（1）概念：在任意相等的时间内位移都相等（包括大小和方向都相同）的直线运动叫多变速直线运动。（2）特点：速度v 恒量，加速度为零: a=0（3）公式：11、匀变速直线运动（1）概念：速度均匀变化，加速度恒量（2）特点：基本公式：导出公式：平均速度公式： 注意： 三个公式中只有两个独立变量，即由任意两式即可推出另一式，三个公式中有五个物理量，而2个独立方程只能解出两个未知量，所以解题时需要三个已知条件，才能有解。 式中的均为矢量，应该首先规定正方向，凡是与正方向相同的矢量取正值，相反者取负值。通常将的方向规定为正方向。以开始运动的位置为初始位置。 以上各式给出了匀变速直线运动的普遍规律，一切匀变速直线运动的差异就在于它们各自的、t不完全相同。 式中的具有相对性，必须相对于同一参考系，没有特别说明，各量均对于地面而言。12、匀变速直线运动的几个重要推论(1)匀变速直线运动的物体在某段时间内的平均速度，等于这段时间内中间时刻的瞬时速度。（此推论在“研究匀变速直线运动的规律”的学生实验中经常用到）（2）某面位移中点的瞬时速度为：（3）匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量：即（4）初速度为零的匀加速直线运动（设T为相等的时间间隔）。T末、2T末、3T末、瞬时速度的比为：T内、2T内、3T内nT内的位移之比为：第一个T内、第二个T内、第三个T内第n个T内的位移之比为： 从静止开始通过连续相等的位移所用的时间的比为：13、运动图像（图像和图像）x0X1t11tx-t图像v0t1tv-t图像形状V1区别 表示物体做匀速直线运动（斜率表示速度V） 表示物体静止 表示物体反方向做匀速直线运动 交点表示三个运动质点相遇时所处的位置 t1时刻物体的位移为x1 表示物体做匀加速直线运动（斜率表示加速度a） 表示物体做匀速直线运动 表示物体做匀减速直线运动 交点的纵坐标表示三个质点的共同速度 t1时刻物体的速度为V1（图中阴影部分的面积表示质点在0t1时间内的位移（1） 上表格中表示图像和图像的比较。（2） 说明 X-t图像和v-t图像都描述物体做直线运动的情况，不表示物体的运动轨迹。 在x-t图像中切线的斜率表示速率。在v-t图像中切线的斜率表示加速度。切线的斜率应该由坐标系的标度求出，而不能由切线的正切值求出14、自由落体运动（1）定义：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）特点为：初速度为零，加速度为g。（3）自由落体运动的加速度：在同一地点，物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。重力加速度是物体受地球引力影响时所产生的加速度。重力加速度与物体的质量无关。而只取决于观测点地球对物体的引力。重力加速度随离地面的高度的增加而减小；重力加速度还受地理纬度的影响，随地理纬度的增加而减小；重力加速度还与所在地有无重金属矿藏有关，在其他条件相同的情况下，地下有重金属礦R地方，重力加速度较大。（4）运动规律：关于匀变速直线运动的若干推论，以及初速度为零匀加速直线运动的规律，也同样适用于自由落体运动。15、竖直方向的抛体运动（1）特点：加速度为g的匀变速直线运动，是指将物体以一定的初速度沿竖直方向抛出后，只在重力作用下的运动，分为竖直下抛和直上抛两种，竖直上抛的运动的应用较多。（2）竖直下抛运动的规律：规定抛出点为原点，竖直向下的方向为正方向。V0正方向a=g甲正方向a=-gV0乙规律公式：如图甲所示（3）竖直上抛运动研究方法A、分段法：可将其分为两个过程来处理：上升过程为a=-g的匀减速速直线运动，下落过程为自由落体运动。利用匀变速直线运动的规律和自由落体运动规律公式求解。B、全程法：因为整修运动过程的加速度不变，都是g，且竖直向下，整个运动可以看成是一个匀变速直线运动，这样处理更方便。规定抛出点为原点，竖直向上的方向为正方向，如图乙所示，则规律公式为：上升过程的时间：，上升的最大高度上H: 重要性质ABCV0丁。对称性：如图丁所示，物体以