高一物理--定义公式汇编

运动的描述、直线运动的研究速度描述物体运动的方向和快慢的物理量1平均速度在变速运动中，物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间内的平均速度，即S/T，单位MS，其方向与位移的方向相同它是V对变速运动的粗略描述公式（V0VT）/2只对匀变速直线运动适用。2瞬时速度运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧瞬时速度是对变速运动的精确描述瞬时速度的大小叫速率，是标量匀速直线运动1定义在相等的时间里位移相等的直线运动叫做匀速直线运动2特点A0，V恒量3位移公式SVT加速度1、速度的变化VVTV0，描述速度变化的大小和方向，是矢量2、加速度描述速度变化的快慢和方向的物理量，是速度的变化和所用时间的比值AV/T，单位MS2加速度是矢量，它的方向与速度变化（V）的方向相同匀变速直线运动1定义在相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫做匀变速直线运动2特点A恒量3公式（1）VTV0十AT（2）SV0TAT2（3）VT2V022AS（4）ST说明（1）以上公式只适用于匀变速直线运动（2）四个公式中只有两个是独立的，即由任意两式可推出另外两式四个公式中有五个物理量，而两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（3）式中V0、VT、A、S均为矢量，方程式为矢量方程，应用时要规定正方向，凡与正方向相同者取正值，相反者取负值；所求矢量为正值者，表示与正方向相同，为负值者表示与正方向相反通常将V0的方向规定为正方向，以V0的位置做初始位置（4）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V0、A不完全相同，例如A0时，匀速直线运动；以V0的方向为正方向；A0时，匀加速直线运动；A0时，匀减速直线运动；AG、V00时，自由落体应动；AG、V00时，竖直抛体运动（5）对匀减速直线运动，有最长的运动时间TV0/A，对应有最大位移SV02/2A，若TV0/A，一般不能直接代入公式求位移。自由落体运动物体只受重力作用所做的初速度为零的运动特点（L）只受重力；（2）初速度为零规律（1）VTGT；（2）SGT2；（3）VT22GS；（4）S；（5）；TV2GTTHV21竖直上抛1、将物体沿竖直方向抛出，物体的运动为竖直上抛运动抛出后只在重力作用下的运动。其规律为（1）VTV0GT，（2）SV0TGT2（3）VT2V022GH几个特征量最大高度HV022G，运动时间T2V0/G2两种处理办法（1）分段法上升阶段看做末速度为零，加速度大小为G的匀减速直线运动，下降阶段为自由落体运动（2）整体法从整体看来，运动的全过程加速度大小恒定且方向与初速度V0方向始终相反，因此可以把竖直上抛运动看作是一个统一的减速直线运动。这时取抛出点为坐标原点，初速度V0方向为正方向，则A一G。3上升阶段与下降阶段的特点（L）物体从某点出发上升到最高点的时间与从最高点回落到出发点的时们相等。即T上V0/GT下所以，从某点抛出后又回到同一点所用的时间为T2V0/G（2）上把时的初速度V0与落回出发点的速度V等值反向，大小均为；即GH2VV0GH注意以上特点适用于竖直上抛物体的运动过程中的任意一个点所时应的上升下降两阶段，因为从任意一点向上看，物体的运动都是竖直上抛运动，且下降阶段为上升阶段的逆过程以上特点，对于一般的匀减速直线运动都能适用。若能灵活掌握以上特点，可使解题过程大为简化尤其要注意竖直上抛物体运动的时称性和速度、位移的正负。力1、定义力是物体对物体的作用说明定义中的物体是指施力物体和受力物体，定义中的作用是指作用力与反作用力。2、力的性质力的物质性力不能离开物体单独存在。力的相互性力的作用是相互的。力的矢量性力是矢量，既有大小也有方向。力的独立性一个力作用于物体上产生的效果与这个物体是否同时受其它力作用无关。3、力的分类按性质分类重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等按效果分类拉力、压力、支持力、动力、阻力、向心力、回复力等按研究对象分类内力和外力。按作用方式分类重力、电场力、磁场力等为场力，即非接触力，弹力、摩擦力为接触力。说明性质不同的力可能有相同的效果，效果不同的力也可能是性质相同的。4、力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态5、力的三要素是大小、方向、作用点6、力的图示用一根带箭头的线段表示力的三要素的方法。7、力的单位是牛顿，使质量为1千克的物体产生1米秒2加速度力的大小为1牛顿重力1、产生由于地球对物体的吸引而使物体受到的力叫重力说明重力是由于地球的吸引而产生的力，但它并不就等于地球对物体的引力重力是地球对物体的万有引力的一个分力，另一个分力提供物体随地球旋转所需的向心力。由于物体随地球自转所需向心力很小，所以计算时一般可近似地认为物体重力的大小等于地球对物体的引力。2、大小GMG（说明物体的重力的大小与物体的运动状态及所处的状态都无关）3、方向竖直向下（说明不可理解为跟支承面垂直）4、作用点物体的重心5、重心重心是物体各部分所受重力合力的作用点说明（L）重心可以不在物体上物体的重心与物体的形状和质量分布都有关系。重心是一个等效的概念。（2）有规则几何形状、质量均匀的物体，其重心在它的几何中心质量分布不均匀的物体，其重心随物体的形状和质量分布的不同而不同。（3）薄物体的重心可用悬挂法求得弹力1、定义直接接触的物体间由于发生弹性形变而产生的力2、产生条件直接接触，有弹性形变。3、方向弹力的方向与施力物体的形变方向相反，作用在迫使物体发生形变的物体上。说明压力、支持力的方向总是垂直于接触面（若是曲面则垂直过接触点的切面）指向被压或被支持的物体。绳的拉力方向总是沿绳指向绳收缩的方向。杆一端受的弹力方向不一定沿杆的方向。4、大小弹簧在弹性限度内，遵从胡克定律力FKX。一根张紧的轻绳上的张力大小处处相等。非弹簧类的弹力是形变量越大，弹力越大，一般应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来计算。摩擦力1、定义当一个物体在另一个物体的表面上相对运动或有相对运动的趋势时，受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫摩擦力，可分为静摩擦力和动摩擦力。2、产生条件接触面粗糙；相互接触的物体间有弹力；接触面间有相对运动或相对运动趋势。说明三个条件缺一不可，特别要注意“相对”的理解3、摩擦力的方向静摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动趋势方向相反。动摩擦力的方向总跟接触面相切，并与相对运动方向相反。4、摩擦力的大小静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关，趋势越强，静摩擦力越大，但不能超过最大静摩擦力，即0FFM，具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。滑动摩擦力的大小FN。说明滑动摩擦力的大小与接触面的大小、物体运动的速度和加速度无关，只由动摩擦因数和正压力两个因素决定，而动摩擦因数由两接触面材料的性质和粗糙程度有关机械能及其守恒定律功的概念1、定义力和力的作用点通过位移的乘积2做功的两个必要因素力和物体在力的方向上的位移3、公式WFSCOS（为F与S的夹角）说明恒力做功大小只与F、S、这三个量有关与物体是否还受其他力、物体运动的速度、加速度等其他因素无关，也与物体运动的路径无关4单位焦耳（J1J1NM5物理意义表示力在空间上的积累效应，是能的转化的量度6功是标量，没有方向，但是有正负正功表示动力做功，负功表示阻力做功，功的正负表示能的转移方向当0A900时W0，力对物体做正功；当900时W0，力对物体不做功；当9001800时W0，力对物体做负功或说成物脚体克服这个力做功，这两种说法是从二个角度来描述同一个问题功率一、功率的定义功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率，它表示物体做功的快慢二、单位瓦（W），千瓦（KW）；三、标量四、公式PWTFV1PWT所求的是这段时间内平均功率2PFV当V为平均值时为平均功率，当V为即时值时为即时功率3PFV应用时，F、V必须同向，否则应分解F或V，使二者同向这里的PFV实际上是FVCOS、为F、V夹角4我们处理问题时必须清楚是哪一个力的功率，如一个机械的功率为P，这里指的是牵引力的功率，不可认为是机械所受合外力的功率五、发动机铭牌上的功率，是额定功率，也就是说该机正常运行时的最大输出功率，该机工作时输出功率要小于或等于此值动能如果一个物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量物体由于运动而具有的能EKMV2，其大小与参照系的选取有关动能是描述物体运动状态的物理量是相对量。动能定理做功可以改变物体的能量所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量W1W2W3MVT2MV021反映了物体动能的变化与引起变化的原因力对物体所做功之间的因果关系可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加，物体克服外力做功等于物体动能的减小所以正功是加号，负功是减号。2“增量”是末动能减初动能EK0表示动能增加，EK0表示动能减小3、动能定理适用单个物体，对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能（比如内能）的转化在动能定理中总功指各外力对物体做功的代数和这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等4各力位移相同时，可求合外力做的功，各力位移不同时，分别求力做功，然后求代数和5力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式但动能定理是标量式功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解故动能定理无分量式在处理一些问题时，可在某一方向应用动能定理6动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况即动能定理对恒力、变力做功都适用；直线运动与曲线运动也均适用7对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物由牛顿第二定律与运动学公式推出动能定理设物体的质量为M，在恒力F作用下，通过位移为S，其速度由V0变为VT，则根据牛顿第二定律FMA根据运动学公式2ASVT2一V02由得FSMVT2MV02动能定理应用的基本步骤应用动能定理涉及一个过程，两个状态所谓一个过程是指做功过程，应明确该过程各外力所做的总功；两个状态是指初末两个状态的动能动能定理应用的基本步骤是选取研究对象，明确并分析运动过程分析受力及各力做功的情况，受哪些力每个力是否做功在哪段位移过程中做功正功负功做多少功求出代数和明确过程始末状态的动能EK1及EK2列方程WEK2一EK1，必要时注意分析题目的潜在条件，补充方程进行求解区别动量、动能两个物理概念动量、动能都是描述物体某一时刻运动状态的状态量，动量是矢量，动能是标量动量的改变必须经过一个冲量的过程，动能的改变必须经过一个做功的过程动量是矢量，它的改变包括大小和方向的改变或者其中之一的改变而动能是标量，它的改变仅是数量的变化动量的数量与动能的数量可以通过P22MEK联系在一起，对于同一物体来说，动能EK变化了，动量P必然变化了，但动量变化了动能不一定变化例如动量仅仅是方向改变了，这样动能就不改变对于不同的物体，还应考虑质量的多少动量定理与动能定理的区别，两个定理分别描述了力对物体作用效应，动量定理描述了对物体作用的时间积累效应，使物体的动量发生变化，且动量定理是矢量式；而动能定理描述了力对物体作用的空间积累效应，使物体的动能发生变化，动能定理是标量式。所以两个定理分别从不同角度描述了对物体作用的过程中，使物体状态发生变化规律，在应用两个定理解决物理问题时要根据题目要求，选择相应的定理求解。机械能1由物体间的相互作用和物体间的相对位置决定的能叫做势能如重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等（1）物体由于受到重力作用而具有重力势能，表达式为EP一MGH式中H是物体到零重力势能面的高度（2）重力势能是物体与地球系统共有的只有在零势能参考面确定之后，物体的重力势能才有确定的值，若物体在零势能参考面上方高H处其重力势能为EP一MGH，若物体在零势能参考面下方低H处其重力势能为EP一MGH，“一”不表示方向，表示比零势能参考面的势能小，显然零势能参考面选择的不同，同一物体在同一位置的重力势能的多少也就不同，所以重力势能是相对的通常在不明确指出的情况下，都是以地面为零势面的但应特别注意的是，当物体的位置改变时，其重力势能的变化量与零势面如何选取无关在实际问题中我们更会关心的是重力势能的变化量（3）弹性势能，发生弹性形变的物体而具有的势能高中阶段不要求具体利用公式计算弹性势能，但往往要根据功能关系利用其他形式能量的变化来求得弹性势能的变化或某位置的弹性势能2重力做功与重力势能的关系重力做功等于重力势能的减少量WGEP减EP初一EP末，克服重力做功等于重力势能的增加量W克EP增EP末EP初特别应注意重力做功只能使重力势能与动能相互转化，不能引起物体机械能的变化3、动能和势能（重力势能与弹性势能）统称为机械能机械能守恒定律1、内容在只有重力（和弹簧的弹力）做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变2机械能守恒的条件（1对某一物体，若只有重力（或弹簧弹力）做功，其他力不做功（或其他力做功的代数和为零），则该物体机械能守恒2）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统和外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变为其他形式的能，则系统机械能守恒3表达形式EK1EPLEK2EP2（1）我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式此表达式中EP是相对的建立方程时必须选择合适的零势能参考面且每一状态的EP都应是对同一参考面而言的（2）其他表达方式，EP一EK，系统重力势能的增量等于系统动能的减少量（3）EA一EB，将系统分为A、B两部分，A部分机械能的增量等于另一部分B的机械能的减少量。判断机械能是否守恒首先应特别提醒注意的是，机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中，合外力的功及合外力都是零，但系统在克服内部阻力做功，将部分机械能转化为内能，因而机械能的总量在减少（1用做功来判断分析物体或物体受力情况（包括内力和外力），明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒；2）用能量转化来判定若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能守恒（3）对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能不守恒说明1条件中的重力与弹力做功是指系统内重力弹力做功对于某个物体系统包括外力和内力，只有重力或弹簧的弹力作功，其他力不做功或者其他力的功的代数和等于零，则该系统的机械能守恒，也就是说重力做功或弹力做功不能引起机械能与其他形式的能的转化，只能使系统内的动能和势能相互转化如图550所示，光滑水平面上，A与L1、L2二弹簧相连，B与弹簧L2相连，外力向左推B使L1、L2被压缩，当撤去外力后，A、L2、B这个系统机械能不守恒，因为LI对A的弹力是这个系统外的弹力，所以A、L2、B这个系统机械能不守恒但对LI、A、L2、B这个系统机械能就守恒，因为此时L1对A的弹力做功属系统内部弹力做功2只有系统内部重力弹力做功，其它力都不做功，这里其它力合外力不为零，只要不做功，机械能仍守恒，即对于物体系统只有动能与势能的相互转化，而无机械能与其他形式转化（如系统无滑动摩擦和介质阻力，无电磁感应过程等等），则系统的机械能守恒，如图551所示光滑水平面上A与弹簧相连，当弹簧被压缩后撤去外力弹开的过程，B相对A没有发生相对滑动，A、B之间有相互作用的力，但对弹簧A、B物体组成的系统机械能守恒3当除了系统内重力弹力以外的力做了功，但做功的代数和为零，但系统的机械能不一定守恒如图552所示，物体M在速度为V0时受到外力F作用，经时间T速度变为VT（VTV0）撤去外力，由于摩擦力的作用经时间T/速度大小又为V0，这一过程中外力做功代数和为零，但是物体M的机械能不守恒。机械能守恒定律与动量守恒定律的区别动量守恒是矢量守恒，守恒条件是从力的角度，即不受外力或外力的和为零。机械能守恒是标量守恒，守恒条件是从功的角度，即除重力、弹力做功外其他力不做功。确定动量是否守恒应分析外力的和是否为零，确定系统机械能是否守恒应分析外力和内力做功，看是否只有重力、系统内弹力做功。还应注意，外力的和为零和外力不做功是两个不同的概念。所以，系统机械能守恒时动量不一定守恒；动量守恒时机械能也不一定守恒。判定系统动量，机械能是否守恒的关键是明确守恒条件和确定哪个过程机械能守恒定律与动能定理的区别机械能守恒定律反映的是物体初、末状态的机械能间关系，且守恒是有条件的，而动能定理揭示的是物体动能的变化跟引起这种变化的合外力的功间关系，既关心初末状态的动能，也必须认真分析对应这两个状态间经历的过程中做功情况应用机械能守恒定律解题的基本步骤（1）根据题意选取研究对象（物体或系统）（2）明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断机械能是否守恒（3）恰当地选取零势面，确定研究对象在过程中的始态和末态的机械能（4）根据机械能守恒定律的不同表达式列式方程，若选用了增（减）量表达式，（3）就应成为确定过程中，动能、势能在过程中的增减量或各部分机械能在过程中的增减量来列方程进行求解机械能守恒定律与圆周运动结合物体在绳、杆、轨道约束的情况下在竖直平面内做圆周运动，往往伴随着动能，势能的相互转化，若机械能守恒，即可根据机械能守恒去求解物体在运动中经过某位里时的速度，再结合圆周运动、牛顿定律可求解相关的运动学、动力学的量功能关系1能是物体做功的本领也就是说是做功的根源功是能量转化的量度究竟有多少能量发生了转化，用功来量度，二者有根本的区别，功是过程量，能是状态量2我们在处理问题时可以从能量变化来求功，也可以从物体做功的多少来求能量的变化不同形式的能在转化过程中是守恒的3、功和能量的转化关系合外力对物体所做的功等于物体动能的增量W合EK2一EK1（动能定理）只有重力做功（或弹簧的弹力）做功，物体的动能和势能相互转化，物体的机械能守恒。重力