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文档简介

1、高一下期末总复习考试重点内容:曲线运动、动量、功和能、机械振动(一)曲线运动、万有引力学问结构曲线运动(速度沿轨迹切线方向)条件:合外力与速度不共线ftmat方法:合成与分解:fnmanfmg, ag, v 0水平曲线运动平抛运动分运动:v 水平v 0v 竖直gt匀速圆周运动|f与速度垂直,大小恒定mv 2f万有引力定律fgm 1 m 22rr天体运动、人造地球卫星轨迹运动1. 曲线运动肯定是变速运动!速度沿轨迹切线方向,加速度方向沿合外力方向指向轨道内侧;物体做曲线运动的条件是合外力与速度不在一条直线上;2. 曲线运动的讨论方法:矢量合成与分解法,切线方向的分力 ft 只转变质点的运动速率大

2、小;法线方向的分力 fn 只转变质点运动的方向;3. 运动的合成和分解:速度、位移、加速度等都是矢量,都可以依据需要和实际情形,用平行四边形定就合成和分解;两个匀速直线运动的合成,两个初速度为0 的匀变速运动的合成肯定是直线运动;两个直线运动的合成不肯定是直线运动;4. 平抛运动:加速度:ag,方向竖直向下,与质量无关,与初速度大小无关;221/22速度: v x v 0, v y gt , v t ( v0 +vy ),方向与水平方向成 角 , tg gt/v 0;22位移: x v0t , y gt /2 , s( x22+y )1/2,方向与水平方向成角,tg y/x.轨迹方程: y g

3、x /2v 0为抛物线;在空中飞行时间:t ( 2h/g ) 1/2 , 与质量和初速度大小无关,只由高度打算;水平最大射程:x v 0t v 0(2h/g ) 1/2由初速度和高度打算,与质量无关;曲线运动的位移、速度、加速度都不在同一方向上;5. 匀速圆周运动:1 )周期 t、质点运动一周所用的时间;是描述质点转动快慢的物理量;2 )线速度v 、质点通过的弧长 s 与所用时间 t 之比为肯定值,该比值是匀速圆周运动的速率v s/ t ,数值上等于质点在单位时间内通过的弧长;线速度的方向在圆周的 切线方向上;线速度是描述质点转动快慢和方向的物理量;3 )角速度 、连接质点与圆心的半径转过的角

4、度 与所用时间 t之比为肯定值,该比值是匀速圆周运动的角速度 / t ,数值上等于在单位时间内半径转过的角度;单位是弧度 / 秒( rad/s ),角速度也是描述质点转动快慢的物理量周期、线速度、角速度之间有的关系:质点转一周弧长s 2 r ,时间为t,就 v 2 r/t角度为 2 2 /t由上两公式有v r , v/r圆周运动是曲线运动,它的速度方向时刻在变化着,匀速圆周运动肯定是变速运动,“匀速”仅是速率不变的意思;4 )匀速圆周运动的加速度a、加速度的方向指向圆心向心加速度,其方向时时刻刻指向圆心, 即方向时时刻刻在变化着,所以匀速圆周运动是变加速运动;向心加速度的大22小 : an v

5、 /r r ;5 )向心力 f mamv2/r ,或 f ma m2r,方向总指向圆心;向心力是依据力的作用成效命名的;6. 万有引力与天体、卫星的轨道运动万有引力定律: 宇宙间任何两个有质量的物体间都是相互吸引的,引力大小与两物体的质量的乘积成正比,与它们的距离的平方成反比;1212设物体质量分别为m、m,物体之间距离为r , 就 f gmm/r 2万有引力定律在天文学上的应用天体质量及运动分析,宇宙速度与卫星轨道运动问2题分析依据: 万有引力定律、牛顿运动定律、f mv/r 、匀速圆周运动规律;常用近似条件:2将有关轨道运动看作匀速圆周运动,引力f mg mv /r ( g 随高度、纬度等

6、因素变化而变化);7. 宇宙速度:( 1)线速度:设卫星到地心的距离为r , r 就是卫星轨道半径,围绕线速度为v,卫星质量为 m;设地球质量为m,地球半径为r.22依据万有引力定律和牛顿运动定律有gmm/r mv/r1/2由此得到围绕速度v ( gm/r)对全部地球卫星,围绕速度由轨道半径打算,与卫星质量,性能因素无关;r r+h, h为卫星距地面的高度,r ( h)越大,围绕速度越小;( 2)角速度:由 v/r3有 ( gm/r )1/2(3)周期:由 2 /t得 t2 ( r 3/ gm) 1/2角速度和周期均由轨道半径打算,半径越大,角速度越小,周期越长;宇宙速度:1/2第一宇宙速度:

7、由围绕速度公式v ( gm/r)1/2r r+h,当高度 h 远远小于地球半径时,即卫星在地面邻近绕地球做匀速圆周运动;近似 有 v( gm/r)这是地球卫星的最大围绕速度;2又在地球表面邻近,地球对卫星的引力近似等于重力mg mg mv/r 可得1/232v( gr)3把 g9.8 × 10km/s和 r 6.4x10km 代入上公式, 得到 v 7.9km/s ,这是地球卫星在地面邻近绕地球做匀速圆周运动的围绕速度,是最大的围绕速度,也是使一个物体成为人造地球卫星所必需的最小发射速度. 我们称之为第一宇宙速度;vi 7.9km/s其次宇宙速度:当发射速度小于第一宇宙速度时,物体将

8、落回地面;当发射速度大于v7.9km/s ,卫星将在不同圆轨道或椭圆轨道运动;当发生速度大于等于11.2km/s时,物体将摆脱地球引力束缚,成为人造行星或飞向其它行星;所以11.2km/s为其次宇宙速度;vii 11.2km/s第三宇宙速度:当物体的速度达到16.7km/s时,物体将摆脱太阳引力的束缚飞向太阳系以外的宇宙空间,16.7km/s为第三宇宙速度;viii 16.7km/s(二)动量与动量守恒学问结构动量 pmv合外力为零动量变化p动量定理ftpp0 ;动量守恒 p 1p 2p1 'p 2 ' 条件内力远大于外力冲量 ift(对质点) |(对系统)某方向合外力为零fm

9、amv tv0 / t1. 力的冲量定义:力与力作用时间的乘积冲量i ft矢量:方向当力的方向不变时,冲量的方向就是力的方向;过程量:力在时间上的累积作用,与力作用的一段时间相关单位:牛秒、n· s2. 动量定义:物体的质量与其运动速度的乘积动量p mv矢量:方向速度的方向状态量:物体在某位置、某时刻的动量单位:千克米每秒、kgm/s3. 动量定理 ft mvt mv0动量定理讨论对象是一个质点,讨论质点在合外力作用下、在一段时间内的一个运动过程;定理表示合外力的冲量是物体动量变化的缘由,合外力的冲量打算并量度了物体动量变化的大小和方向;矢量性:公式中每一项均为矢量,公式本身为一矢量

10、式,在同一条直线上处理问题,可先确定正方向,可用正负号表矢量的方向,按代数方法运算;当讨论的过程作用时间很短,作用力急剧变化(打击、 碰撞) 时, f 可懂得为平均力;动量定理变形为 f p/ t ,说明合外力的大小方向打算物体动量变化率的大小方向,这是牛顿其次定律的另一种表述;4. 动量守恒:一个系统不受外力或所受到的合外力为零,这个系统的动量就保持不变,可用数学公式表达为p p'系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量; p1 p2相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量大小相等方向相反; p 0系统总动量的变化为零“守衡” 定律的讨论对象为一个系统,上式均为矢量运算,一

11、维情形可用正负表示方向;留意把握变与不变的关系,相互作用过程中,每一个参加作用的成员的动量均可能在变化着,但只要合外力为零,各物体动量的矢量合总保持不变;留意各状态的动量均为对同一个参照系的动量;而相互作用的系统可以是两个或多个物体组成;5. 怎样判定系统动量是否守衡?动量守衡条件是系统不受外力, 或合外力为零; 一般讨论问题, 假如相互作用的内力比外力大许多, 就可认为系统动量守衡; 依据力的独立作用原理, 假如在某方向上合外力为零,就在该方向上动量守衡;留意守衡条件对内力的性质没有任何限制,可以是电场力、磁场力、核力等等;对系统状态没有任何限制,可以是微观、高速系统,也可以是宏观、低速系统

12、;而力的作用过程可以是连续的作用,可以是间断的作用,如二人在光滑平面上的抛接球过程;综上有:物体运动状态是否变化取决于物体所受的合外力;物体运动状态变化得快慢取决于物体所受到的合外力和质量大小; 物体究竟做什么形式的运动取决于物体所受到的合外力和初始状态;物体运动状态变化了多少取决于( 1)力的大小和方向;(2)力作用时间的长短;试验说明只要力与其作用时间的乘积肯定,它引起同一个物体的速度变化相同,力与力作用时间的乘积,可以打算和量度力的某种作用成效冲量;系统的内力转变了系统内物体的动量,但系统外力才是转变系统总动量的缘由;(三)能量和能量守恒学问结构 w ek总(对质点)只有重力和弹簧弹力做

13、功:机械能守恒关系 w 其 它力 e 机 械 能在能的转化过程中能的总量保持不变能的转化和守恒恒力的功wfscos功一段时间内的功wpt力对物体做的总功动能变化功pw平均功率功率瞬时功率tpfv平均平均pfv机械能能重力势能势能弹性势能动能内能、电磁能、化学能、原子能力 f1. 功的两要素:沿力方向的位移s功是一个过程量, 与力在空间的作用过程相关;恒力功的运算公式与物体运动过程无关;重力功、弹力功与路径无关;功是一个标量,但有正负之分;2. 功率 p:功率是表征力做功快慢的物理量、是标量:p w/t;如做功快慢程度不同,上式为平均功率;留意恒力的功率不肯定恒定,如初速为零的匀加速运动,第一秒

14、、 其次秒、第三秒内合力的平均功率之比为1:3:5;已知功率可以求力在一段时间内所做的功 w pt ,这时可能是变力再做功;推论式:pfv v/ / fv为平均速度时,v为瞬时速度时,p为平均功率p为瞬时功率上式经常用于分析解决机车牵引功率问题,常设有以下两种约束条件:1)发动机功率肯定:牵引力与速度成反比,只要速度转变,牵引力f p/v 将转变,这时的运动肯定是变加速运动;2)机车以恒力启动:牵引力f 恒定,由pfv 可知,如车做匀加速运动,就功率p 将增加,这种过程直到p 达到机车的额定功率为止(留意不是达到最大速度为止);3. 能:自然界有多种运动形式,与不同运动形式相应的存在不同形式的

15、能量:机械运动机械能;热运动内能;电磁运动电磁能;化学运动化学能;生物运动生物能;原子及原子核运动原子能、核能;2动能:物体由于有机械运动速度而具有的能量ek mv/2势能机械能动能重力势能:物体由于受到重力作用而具有重力势能势能ep mgh弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有弹性势能,大小由形变及物体本身性质打算能,包括动能和势能,都是标量;都是状态量,如动能由速度打算,重力势能由高度决定,弹性势能由形变状态打算;都具有相对性, 物体速度相对于不同的参照物有不同的结果,相应的动能相对于不同的参照物有不同的动能;势能相对于不同的零势能参考面有不同的结果,势能有可能取负值,它意味着此时物体的势能

16、比零势能低;224. 动能定理:讨论对象:质点,数学表达公式:w mv/2 mv0 /2 ;公式中w为质点受到的全部的作用力在所讨论的过程中做的总功,它可以是恒力功,可以是变力功,可以是分阶段由不同的力做功累积(代数和)而得到的结果;动能定理对力的性质没有任何限制,可以是重力、 弹力、 摩擦力、 也可以是电场力、磁场力或其它力;等式右边为所讨论的过程(初、末状态)中质点的动能的变化;动能定理说明,力对物体所做的总功,是物体动能变化的原 因,力对物体所做的总功量度了物体动能的变化大小;5. 机械能守恒定律:在只有重力或弹力做功的情形下,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;机械能

17、守恒定律的讨论对象是系统,一般简化为物体;守恒是指系统在满意守恒条件下,机械能动能和势能之和,在状态变化过程中总保持不变;怎样判定机械能是否守衡?( 1)依据守恒条件:是否只有重力或弹力做功( 2)考察状态:比较、确定不同状态的机械能,看它们是否相同( 3)考察系统是否发生气械能与其它形式的能量的转化6. 功和能:功是能量转化的量度;7. 关于速度、动量、动能:速度动量动能均为描述质点运动状态的物理量,速度反映质点运动快慢和方向,是运动学量. 运动速度不能描述物体所含机械运动的强弱,例如我们可以用手去接一个以速度v 飞来的篮球,但不敢去接一个以同样速度飞来的铅球. 动量是描述物体所含机械运动大小的物理量,是动力学量. 当一个运动物体与其它物体相互作用时, 机械作用强度取决于动量大小. 速度动量均为矢量. 动能也是动力学量,是标量,当机械运 动与其它形式的运动之间发生转化时,量度这种转化的是动能的变化而不是速度或动量的变化;由上述分析我们可进一步懂得力、冲量和功,请你自己比较分析;8. 比较力学三个核心定律牛顿定律 fma(矢量式、瞬时式)动量定理 ft mv mv0 (矢量式、过程式)2

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