高中物理必修一知识框架图

1 2 3 定义 物体在空间中所处的位置发生变化的运动 直线运动 1 曲线运动 机械运动平面运动 分类 空间运动 匀速运动 变速运动 定义 描述物体运动时所选取的参照物 假定不动 参考系选取原则 任意性 简便性 通常选地面 例子 小小竹排江中游青山或两岸 定义 在研究物体运动的过程中 如果物体的大小和 形状在所研究的问 质点 运动的描述 题中可以忽略时 我们把物 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 判定原则 物体的大小和形状在所研究的问题中能否被忽略 物理思想 物理建模思想 例子 研究武广高铁列车的全程运行时间时 可以 研究武广高铁列车通过北江大桥的时间时 不可以 钟表指示的读数对应的某一瞬间 时刻 例子 2010年1月25日08时01分11秒初 末 21 400 ttt 两个时刻之间的间隔 时间 例子 2010年 1月 25日 8小时 1分钟 11秒 两者关系 说明 时间计算的零点 原则上任何时 刻都可以作为时刻零点 我们常常以问题中的初始时刻作为零点 物体运动轨迹的长度 属标量 大小 平均速率与时间的乘积 无方向 路程 能真实的反映物体的运到情况 但不能完全确定物体位置的变化 例子 奥运冠军在米跑道上跑一 400 圈的路程为400米 m 从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段 属标量 大小 有向线段的长度即平均速度与时间的乘积 位移 方向 起点指向终点 不能真实的反映物体的运到情况 但能完全确定物体位置的变化 例子 奥运冠军在米跑道上跑一圈的位移为0米 m 一种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 实验 打点计时器 室常用 电磁打点计时器和电火花打点计时器 工作电压 6V交变电流 50H z 电磁打点计时器工作方式 振针上下振动打点 打点周期 0 02s 工作电压 220V交变电流 50H z 电火花打点计时器工作方式 电火花打点 打点周期 0 02s 2 400 0m 0 8 50s S m v s t S m v s t 描述物体位置变化快慢 平均速度和瞬时速度 物体的位移S与发生这段位移所用的时间t 的比值 大小 单位 属矢量 方向 与物体的位移相同 平均速度 只能粗略描述物体位置变化快慢 平均速率是物体的路程S与所用的时间t 的比值 例子 刘翔在米跑道上用50s跑了一圈 400m 平均速率 速度 50s 物体在某时刻前后无穷 瞬时速度 0 8 t m s m s vv 短时间内的平均速度 大小瞬时速率单位 属矢量 方向 运动轨迹上过该点的切线方向 能精确反映物体运动快慢和方向 例子 姚明起跳投篮时的速度为1 汽车车速里程表 测速仪的示数 高速路上的 超速 平均速度 抓主要因素 瞬时速度 极限思想 物体速度的变化 加速度 0 2 0 0 0 22 0 0 0 0 55 5 55 2 5 t t t t t vvv m a s tt v vv a v vv a m s s m s mm v ssvv a t 与完成这一变化所用的时间的比值 大小 单位 属矢量 方向 与物体的相同 描述物体速度变化快慢 即速度变化率 加速时 计算时常取物体初速度的方向为正方向 减速时 例子 物体以的初速度往斜面上滑 后返回原来位置时 的速度大小仍为 则物体的加速度 以初速度 22 00 55 2 5 t tt mm v ss avvtv vv a a 的方向为正方向 以末速度的方向为正方向 的大小与 的大小无直接关系 恒定时 物体作匀变速直线运动 大小不变 方向变化 变速直线运动 变化时 大小变化 方向不变 变速直线运动 3 0 0 0 0 t t S S tSSS vvS vS tt 匀速直线运动位移图象 1 某一时刻t某一位置 在时间轴以上部分 方向和所选正方向相同 在时间轴以下部分 方向和所选正方向相反 2 某一段时间位置变化 3 直线的倾斜程度速度的大小和方向 s t 图 大小 方向 同位移 即有倾斜向上 朝正方向作匀速直线运动 倾斜向下 匀速直线运动的方向与所选正方向相反 平行与时间轴 静止不动 4 相交点 相 遇时刻和位置 0 0 0 0 0 T T T t t v v v tvvv vvv av tt a 匀变速直线运动v t 图中 1 某一时刻T某一瞬时速度 在时间轴以上部分 方向和所选正方向相同 在时间轴以下部分 方向和所选正方向相反 2 某一段时间速度变化量 3 直线的倾斜程度加速度的大小和方向 大小 方向 同 即有 倾斜向上 过一 三象限 匀加速直线运动 方向与所选正方向相同 倾斜向下 过二 四象限 匀加速直线运动 0 0 0 0 000 0 0 0 0 t t t t t a t vv S S vv tvv vv avv t vvvv vv 方向与所选正方向相反 4 某一段时间某一段位移S 直线与坐标轴 t 所围成图形的面积S 2 在时间轴以上部分 方向和所选正方向相同 在时间轴以下部分 方向和所选正方向相反 S 5 某一段时间平均速度 t2 根据加速度定义可得 at 代入即有 at St a t22 2 2 t t v vv 2 也就是说在匀变速直线运动中 某段时间内的平均速度 与这段时间中间时刻的瞬时速度相等 4 2 0 22 1 0 gg 2 222 2gS t t vagvtSt SSh tv gtt g 2 22 物体仅在重力的作用下 从静止开始下落的运动 忽略空气阻力的作用 物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关 特征 规律 重力加速度 自由落体运动 n 1 即有 g 滴水法测重力加速度 mm 一般计算中 g 9 8 有特殊说明 粗略计算中 g 10 ss 的方向总是竖直向下 其大小在赤道最小 两极最大 0 0 0 22 20000 0 22 0 00 2 1 2222 2 t t t tttt t t vv avvat t vvS v t vvvv vvvv tv tat aa vva vvvv v A 物体沿直线运动且其速度均匀变化 增加或减少 的运动 由加速度的定义可得速度公式 再根据平均速度公式可得 位移公式 S 一个有用的推论 S 在用纸带研究匀变速直线运动中 S 根据 t2 规律 匀变速直线运动 0 0 2 2 2 22 22 2 1 1 t tt vv aTT aT a TT a TT a T n n 1 mn n n 1 32 后前 mn 5245 a a 22 S SS为两计数点间的时间 S SS m n m n 1 可以任意两段相连的位移之差与时间的关系 或任意两段不相连的位移之差与时间的关系求加速度 SSSS 例如a SSSS 或 m n m n m n SS SS 例如 3 5 2 2 2 1112 342345 3 0 01 Acm A 24 2 nnnnnn n T sa aT v ssssss vv TT ssssss v T 6123 2 n n 1 31 S S S S 3 m 经验 当T S SS时 s 2 求出加速度后可以求某一段的位移 长度 例如 SS 3 1 S 3 可以求纸带上某段时间t 内的平均速度 t 4 可以求纸带上 从0以后 的任一计数点的速度 例如 0 4 2 T v 应用 追击问题 追上 相撞 位移相等 最值距离 速度相等 运动类 解题思路 1 确定研究对象 分析运动情况并画示意图 3 选取正方向 一般取的方向 4 根据匀变速直线运动规律列方程 6 7 5 结合题意推导所求物理量的表达式 统一单位代数据 检验计算结果并根据具体情况进行适当讨论 说明 特别是负号 5 语言描述 力的描述力的示意图 可准确描述力的作用点和力的方向 用于受力分析 力的图示 可准确描述出力的作用点 力的大小和力的方向 概念 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 产生条件 相互接触 有弹性形变 拉力 沿绳子 弹簧 收缩的方向 弹力方向压力 垂直于接触面指向被压的物体即 支持力 垂直于接触面指向被支持的物体 与施力物体的 N 形变方向相反 胡克定律 弹簧 弹性限度内 弹力的大小F kx N k为弹簧的劲度系数 单位为只与弹簧本身有关 m 概念 在滑动摩擦中 物体间产生的阻碍 物体相对滑动的作用力 相互接触 接触面不光滑 产生条件 滑动摩擦力有正压力 有相对运动 方向 与接触面相切 与相对运动方向相反 计算表达式 f 其中为动摩擦因素 与 相互接触的物体的材料和接触面的粗糙程 摩擦力 N 静m ax 度有关 概念 在静摩擦中 物体间产生的阻碍物体 相对滑动趋势的作用力 相互接触 接触面不光滑 产生条件 有正压力 有相对运动趋势 静摩擦力 方向 与接触面相切 与相对运动趋势方向相反 最大极限 最大静摩擦力ff 在粗略计算中可认为二者近似等于 力的等效 力的作用效果 改变物体的 12 FFF 12 2 1 形状或运动状态 相同 力的合成与分解 力的作用效果相同时 用一个力 合力 替代几个力 根据具体情况进行力的替代 用几个力 分力 替代一个力 合力与分力的关系体现等效替代的思想方法 力的合成 求几个力的合力的过程或求合力的方法 同直线 同向相加 异向相减 合力范围 F F 根据力的平行四边形定则作力的图示 P60例题 不同直线 F F 2 21 212 F 2FFcos为F和F之间的夹角 正交分解法 力的分解 求一个力的分力的过程或求分力的方法 按力的效果分解 根据平行四边形定则计算分力的大小 P66例题 力的正交分解 力的三角形定则 静力学 解题思路 1 确定研究对象 2 进行受力分析 重力 弹力 摩擦力 已知外力 3 根据共点力的平衡条件 二力平衡 列方程 4 统一单位代数据求解 5 检验结果 根 据具体情况进行适当讨论 说明 6 x y 共点力 如果几个力都作用在物体的同一个点上 或者 几个力的作用线相交于同一点 这几个力就称为共点力 平衡 物体如果受到共点力的作用处于平衡状态 静止或 匀速直线运动状态 就叫共点力的平衡 平衡条件 为了使物体处于平衡状态 作用在物体上的力所必须满足的 条件 叫共点力的平衡条件 合外力F 0 F0和F0 推论 若物体受n个共点力共同作用处于平衡状 x FFma 态 则其中 任意 n 1 力的合力与第n个力等大反向 思路 1 确定研究对象 2 已知外力 3 重力 弹力 摩擦力 受力分析方法 整体法 隔离法 先整体后隔离 先隔离后整体 类型 水平面 斜面 竖直面 可求合力也可以求分力 以更多力在坐标轴上为原则 或以加速度方向为轴 垂直加速度方向为y轴 正交分解 0 牛一 类 牛二 类 物体间相互 作用 牛三 类 大小相等 方向相反 同一直线上 作用力与相互作用力同种性质 同时产生 变化 消失 作用在不同物体上 作用效果不能抵消 无合力 大小相等 方向相反 同一直线上 一对平衡力不一定同种性质 同时产生 变化 消失 作用在同一物体上 作用效果能抵消 合力为0 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 惯性定律 直到有外力迫使它改变这种状态 a 为止 牛顿第二定律 物体的加速度跟所受合外力成正比 跟物体的质量 成反比 加速度的方向跟合外力方向相同 表达式 F m 牛顿第三定律 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 作用在同一条直线上 物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质 保持平衡状态 不受外力作用时 表现为 惯性运动状态改变的难易程度 受外力作用时 惯性不是力 但可以使物体继续 a aaaa a aa aa 运动 物体质量是唯一的量度 无论物体处与什么状态 都具有惯性 是物体的固有属性 超重 视重大于实重 选取竖直向上为正方向 方向向上 根据牛顿第二定律F m有T N G m 即T N G m m g 此时物体可能加速上升或减速下降 失重 视重小于实重 选取竖直向上为正方向 方向向下 根据牛顿第二定律F m有T N