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文档简介
峙对市爱惜阳光实验学校力三种常见力及物体的平TOC\o"1-5"\h\zW51、力的概念的理解52、对重力概念理解53、弹力54、摩擦力6力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡61、合力与分力62、平行四边形那么63、合力的范围IF—F|WFWF+F61S134、三角形法那么65、力的分解的唯一性66、力的分解有两解的条件:67、共点力作用下物体平衡处理方法7直线运动7一、匀变速直线运动公式7二、匀变速直线运动的根本处理方法81、公式法82、比值关系法8T末、2T末、3T末……的瞬时速度之比为:8T内、2T内、3T内……的位移之比为:8第一个T内、第二个T内、第三个T内……的位移之比为:8前一个S、前两个s、前三个s所用的时间之比为:….8第一个s、第二个s、第三个s……所用的时间匚、tTT、……t之比为:——JHfflN8TOC\o"1-5"\h\z3、平均速度求解法84、图象法85、逆向分析法86、对称性分析法87、间接求解法88、变换参照系法8三、匀变速直线运动规律的用一自由落体与竖直上抛8追及与相遇问题、极值与临界问题9一、追及和相遇问题9二、极值问题和临界问题的求解方法。9牛顿第二律的理解与方法用9一、牛顿第二律的理解。9二、方法与用10三、牛顿律的用10曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动101、深刻理解曲线运动的条件和特点102、深刻理解运动的合成与分解113、绳端速度的分解114、小船渡河问题11
5、平抛运动12即当击球高度小于3m时,无论球被水平击出的速度多大,球不是触,就是出界。6、周运动13周运动出界。6、周运动13周运动13TOC\o"1-5"\h\z万有引力律天体运动13一、万有引力律13二、万有引力律的用:141、开普勒三律用142、各物理量与轨道半径的关系143、会讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况。144、会用万有引力律求天体的质量。145、会用万有引力律计算天体的平均密度。146、会用万有引力律求卫星的高度。147、会用万有引力律推导恒量关系式。158、会求解卫星运动与光学问题的综合题159、二个特殊卫星1510、人造卫星失重问题1511、卫星的变轨运动问题15四、万有引力问题全解16机械能201・深刻理解功的概念202•深刻理解功率的概念202、斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题203、滑轮系统拉力做功的计算方法204、求某力的平均功率和瞬时功率的方法215、、机车的启动问题21功和功率的计算211、求变力做功的几种方法21⑵、微元法21三、平均力法21(4〕、图象法21(5〕、能量转化法求变力做功21机械能及机械能守恒律的用22一、对机械能守恒律的理解22二、机械能守恒律的用22功能关系22冲量、动量与动量理231、冲量---求恒力和变力冲量的方法。232、动量-一动量及动量变化的求解方法。233、动量理:23动量理的题型解析23动量守恒律的理解与用231一〕、动量守恒律成立条件的理解。231二〕、动量守恒律的四性23
〔三)、动量守恒律的题型分析24〔三)、动量守恒律的题型分析241、能根据动量守恒条件判系统的动量是否守恒?・・・・242、能根据动量守恒律求解“合二为一〃和“一分为二〃问题。243、会用动量守恒律解“人船模型〃问题244、会分析求解“三体作用过程〃问题243、会用动量守恒律解“人船模型〃问题244、会分析求解“三体作用过程〃问题245、会分析求解“二体作用过程〃问题246、碰撞、爆炸与反冲6、碰撞、爆炸与反冲247、判断碰撞结果的三大原那么7、判断碰撞结果的三大原那么2525258、爆炸问题:9、反冲运动252510、:会用动量守恒律和能量守恒解“相对滑动类〃问题25TOC\o"1-5"\h\z11、会根据图象分析推理解答相关问题2512、会利用数学方法求解物理问题。25动量与能量26一、力学规律的选用原那么26二、利用动量观点和能量观点解题注意以下问题26机械振动261、判断简谐振动的方法262、简谐运动中各物理量的变化特点263、简谐运动的对称性274、简谐运动的周期性275、简谐运动图象276、受迫振动与共振27单摆27机械波27•波的波速、波长、频率、周期和介质的关系:……27.判波的传播方向与质点的振动方向27、波的图象,求某质点的坐标,波速,振动图象27波速V和波形,作出再经At时间后的波形图27某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算.28某两质点的振动图象进行分析计算28某两时刻的波动图象进行分析计算。28电场考点例析28问题1:会解电荷守恒律与库仑律的综合题。28问题2:会解分析求解电场强度。28问题3:会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。28问题4:会根据给一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推断带电粒子的性质。28带电粒子所受到的力指向轨迹的内侧28问题5:会根据给电势的分布情况,求作电场线。……28在匀强电场中,同一条电场线上相距离的两点间的电势差相。28问题6:会求解带电体在电场中的平衡问题。28问题7:会计算电场力的功。28问题8:会用和qUg计算电势差、电势、电势能。28问题9:会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题。・・28问题10:会用能量守恒的观点解题。28问题11:会解带电粒子在电场中的偏转问题。28问题12:会解带电粒子在交变电场中的运动问题。••…28问题13:会解电场中的导体和电容器有关问题。28问题14:会解电场中的临界问题。28问题15:会解电场中的联系实际问题。28稳恒电路28(一〕电流的形成、电流强度I二q/t。28(二〕电路欧姆律。29(三)电阻律29闭合电路欧姆律29考点一:直流电路的动态分析29考点二:电路的故障分析与检测29考点三:会解含容电路30考点四:黑盒问题30电学复习专题301・电路的选择30(2〕滑动变阻器限流电路与分压电路的选择:312・电路器材和量程的选择,考虑以下几点31二、电压表和电流表的改装32二、电阻的测量一一电阻测量的方法归类32(三〕测电源的电动势和内电阻33磁场对电流的作用341、判断安培力作用下物体运动方向的方法34带电粒子在磁场中的运动35A、处理方法B、带电粒子在磁场中运动的问题分类35C、洛伦兹力作用下的多解问题35电磁感的根本知识35考点1、磁通量335考点2、感电流的方向判断36考点3、电动势的计算3637电磁感与电路结合问题37一、效法处理电磁感与电路结合问题37二、电磁感中的动力学问题37三、电磁感中的能量、动量问题37四、电量的计算Q=IAt38五、电磁感中的图象问题38交变电流38一、交流电中的各量:38变压器38远距离输电39光的直线传播的考点分析40考点:平面镜的特点:40考点:平面镜成像作图40考点:发生折射的两个面平行,那么出射光线与入射光线平行。40考点:介质的折射率测的方法40考点:全反射的用一光导纤维41考点:各量的变化关系41光的干预41考点1:双缝干预原理42考点2:薄膜干预及其用42光电效43能级43原子物理44一、原子的核式结构44二、天然放射现象、衰变44三、半衰期的计算44四、核反方程44五、核能的计算44力三种常见力及物体的平衡1、力的概念的理解力的本质力的物质性②力的相互性③力的矢量性④力作用的性
力的效果_是使物体发生形变;二是改变物体的运动状态。(即产生加速度)力作用的瞬时效果产生加速度力作用的瞬时效果产生加速度a=F/m力的作用在时间上的积累效果一一力对物体的冲量I二Ft力的作用在空间上的积累效果——力对物体做的功W力的作用在时间上的积累效果一一力对物体的冲量I二Ft力的作用在空间上的积累效果——力对物体做的功W二Fscosao⑶力的三要素:大小、方向、作用点。两个力相的条件:力的大小相,方向相同。⑷力的分类性质力②效果力2、对重力概念理解重力是地球对物体的万有引力的一个分力。重力加速度g①地球外表的重力加速度在赤道上最小,两极最大。—Mm①地球外表的重力加速度在赤道上最小,两极最大。—MmGqmsR2海拔越高重力加速度越小o⑶重心一重力的作用点叫做物体的重心。质量分布均匀、形状规那么的物体其重心在物体的几何中心上。悬挂的物体,绳子的拉力必过物体的重心,和物体的重力构成一对平衡力。3、弹力弹力产生的条件:①相互接触②有弹性形变方向:与物体形变的方向相反,受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的物体。
弹力的大小的计算①根据平衡条件②根据动力学规律(牛顿第二律)根据公式:F=kx、AF二KAx控制变量法处理多弹簧形变引起的物体的位置的改变问题。4、摩擦力⑴摩擦力产生的条件:①接触面粗糙②有压力③有相对运动(或相对运动趋势〕(2)静摩擦力的方向①假设法②反推法⑶静摩擦力的大小(其数值在0到最大静摩擦力之间。)①根据平衡条件②根据动力学规律滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反是判断滑动摩擦力方向的依据。⑸滑动摩擦力的大小根据公式F二uN计算。滑动摩擦力的大小与物体的运动速度、接触面的面积没有关系。力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡1、合力与分力合力与分力是效替代关系2合力与分力是效替代关系2、平行四边形那么相关数学知识:①正弦理:旦二厶sin01sin02相关数学知识:①正弦理:旦二厶sin01sin02②余弦理:F=Jf2+F2-2FFcosO匕1212F3、合力的范围|F-F|WFWF+F1212用判断物体在受到三个力或三个以上力能否平衡问题即合力能否为零。4、三角形法那么矢量三角形中的效替代关系首尾相接态,且一个用矢量三角形求极值问题首尾相接态,且一个假设物体受到三个力的作用时,该三个力依次构成三角形,那么该物体所受合力为零。假设物体受到三个力的作用始终处于平衡状力为恒力,一个力的方向不变,另一个力的变化引起的各力的变化情况,可由三角形法那么判断。5、力的分解的唯一性将一个力F进行分解,其解是不唯一的。要得到唯一的解,必须另外考虑唯一性条件。常见的唯一性条件有:⑴•两个不平行分力的方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。⑵一个分力的大小和方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。6、力的分解有两解的条件:⑴•-个分力片的方向和另-个分力F?的大小,由图9可知:\解。当IF/图10当F\解。当IF/图102当Fsino〈F〈F时,分解不唯一,有两2F>F时,分解是唯一的。2(2)•两个不平行分力的大小。如图10所示,分别以F的始端、末端为111心,以F、F为半径作圆,两圆有两个交点,所以F分解为F、F有两种情1111212况。存在极值的几种情况。①合力F和一个分力F的方向,另一个分力F存在最小值。12②合力F的方向和一个分力F,另一个分力F存在最小值。127、共点力作用下物体平衡处理方法要注意运用效关系(合力与分力〕注意运用力的几何关系。注意判断力的方向。(1)整体法和隔离法合成与分解法正交分解法⑷相似三角形法对称法在平衡中的用直线运动一、匀变速直线运动公式1.常用公式有以下四个:V-V+atis=Vt+—at2,too2⑴以上四个公式中共有五个物理量:s、t、a、V、V,这五个物理量中只0t有三个是的,可以任意选。只要其中三个物理量确之后,另外两个就唯一确了。每个公式中只有其中的四个物理量,当某三个而要求另一个时,往往选一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个钩理量对相,那刍另处旳两个饬理量也一对相。⑵以上五个物理量中,除时间t外,s、V、V、a均为矢量。一般以V的0t0方向为正方向,以t二0时刻的位移为零,这时s、V和a的正负就都有了确的物理意义。用公式注意的三个问题注意公式的矢量性注意公式中各量相对于同一个参照物注意减速运动中设计时间问题匀变速直线运动中几个常用的结论As=aT2,即任意相邻相时间内的位移之差相。可以推广到s-s二(m-n)aT2V匕+v,某段时间的中间时刻的即时速度于该段时间内的平均速度。十22y-世王,某段位移的中间位置的即时速度公式(不于该段位移内的平均速*\22度〕。可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有VVV。TOC\o"1-5"\h\z_LS223•初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体,如果初速度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为:VV=at,s=—at?9V2=2as,s=—t2以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。》4.初速为零的匀变速直线运动前Is、前2s、前3s内的位移之比为1:4:9:第Is、第2s、第3s……内的位移之比为1:3:5:……前lm、前2m、前3m……所用的时间之比为1:逅:再:……第lm>第2m、第3m所用的时间之比为1:G_i):語—血:5、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,竖直上抛运动是匀减速直
线运动,可分向上的匀减速运动和竖直向下匀加速直线运动。二、匀变速直线运动的根本处理方法1、公式法,有些题根据题目条件选择,有些题根据题目条件选择恰当的公式即可。但对匀减速运动要注意两点,_是加速度在代入公式时一是负值,二是题目所给的时间不一是匀减速运动的时间,要判断是否是匀减速的时间后才能用。2、比值关系法初速度为零的匀变速直线运动,设T为相的时间间隔,那么有:①T末、2T末、3T末……的瞬时速度之比为:TOC\o"1-5"\h\zv:v:v:v=1:2:3::n②T内、2T内、3T内……的位移之比为:第一个T内、第二个T内、第三个T内……的位移之比为:s:s:s::s二1:3:5::(2N-1)IHmn初速度为零的匀变速直线运动,设S为相的位移间隔,那么有:前一个S、前两个S、前三个S所用的时间之比为:ti:t2:t3::Vls<2:^3::石第一个S、第二个S、第三个S……所用的时间J、t”、……t之比为:IIIinn3、平均速度求解法在匀变速直线运动中,整个过程的平均速度于中间时刻的瞬时速度,也于初、
末速度和的一半,即:v=v=求位移时可以利用:5=w=i(v+J2t2°才24、图象法5、逆向分析法6、对称性分析法7、间接求解法8、变换参照系法在运动学问题中,相对运动问题是比拟难的,假设采用变换参照系法处理此类问题,可起到化难为易的效果。参照系变换的方法为把选为参照物的物理量如速度、加速度方向移植到研究对象上,再对研究对象进行分析求解。三、匀变速直线运动规律的用一自由落体与竖直上抛1、自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。2、竖直上抛运动竖直上抛运动是匀变速直线运动,其上升阶段为匀减速运动,下落阶段为自由落体运动。它有如下特点:•上升和下降〔至落回原处〕的两个过程互为逆运动,具有对称性。有以下结论:速度对称:上升和下降过程中质点经过同一位置的速度大小相、方向相反。时间对称:上升和下降经历的时间相。・②上升最大高度和从.竖直上抛运动的特征量:①上升最大高度:S・②上升最大高度和从m2g:大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间:V
:大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间:V
—6g(3)处理竖直上抛运动注意往返情况。追及与相遇问题、极值与临界问题一、追及和相遇问题1、追及和相遇问题的特点追及和相遇问题是一类常见的运动学问题,从时间和空间的角度来讲,相遇是指同一时刻到达同一位置。可见,相遇的物体必然存在以下两个关系:一是相遇位置与各物体的初始位置之间存在一的位移关系。假设同地出发,相遇时位移相为空间条件。二是相遇物体的运动时间也存在一的关系。假设物体同时出发,运动时间相;假设甲比乙早出发At,那么运动时间关系为t+Ato甲乙要使物体相遇就必须同时满足位移关系和运动时间关系O2、追及和相遇问题的求解方法分析追及与相碰问题大致有两种方法即数学方法和物理方法。首先分析各个物体的运动特点,形成清晰的运动图景;再根据相遇位置建立物体间的位移关系方程;最后根据各物体的运动特点找出运动时间的关系。方法1:利用不式求解。利用不式求解,思路有二:其一是先求出在任意时刻t,两物体间的距离y二f(t),假设对任何t,均存在y二f(t)>0,那么这两个物体永远不能相遇;假设存在某个时刻t,使得尸f(t)o,那么这两个物体可能相遇。其二是设在t时刻两物体相遇,然后根据几何关出关于t的方程f(t)二0,假设方程f(t)二0无正实数解,那么说明这两物体不可能相遇;假设方程f(t)二0存在正实数解,那么说明这两个物体可能相遇。方法2:利用图象法求解。利用图象法求解,其思路是用位移图象求解,分别作出两个物体的位移图象,如果两个物体的位移图象相交,那么说明两物体相遇。3、解“追及、追碰〃问题的思路解题的根本思路是(1)根据对两物体运动过程的分析,画出物体的运动示意图〔2〕根据两物体的运动性质,分别列出两个物体的位移方程。注意要将两物体运动时间的关系反映在方程中(3〕由运动示意图找出两物体间关联方程⑷联立方程求解。4、分析“追及、追碰〃问题注意的问题:分析“追及、追碰”问题时,一要抓住一个条件,两个关系;一个条件是两物体的速度满足的临界条件,追和被追物体的速度相的速度相(同向运动)是能追上、追不上、两者距离有极值的临界条件。两个关系是时间关系和位移关系。其中通过画草图找到两物体位移之间的数量关系,是解题的突破口,因此在学习中一要养成画草图分析问题的良好习惯,对帮助我们理解题意,启迪思维大有裨益。假设被追及的物体做匀减速直线运动,一要注意追上前该物体是否停止。⑶仔细审题,注意抓住题目中的关键字眼,充分挖掘题目中的隐含条件,如:刚好、恰巧、最多、至少,往往对一个临界状态,满足一个临界条件。二、极值问题和临界问题的求解方法。该问题关键是找准临界点牛顿第二律的理解与方法用牛顿第二律的理解。1、矢量性合外力的方向决了加速度的方向,合外力方向变,加速度方向变,加速度方向与合外力方向一致。其实牛顿第二律的表达形式就是矢量式。
2、瞬时性加速度与合外力是瞬时对关系,它们同生、同灭、同变化。3、同一性(同体性)°=L中各物理量均指同一个研究对象。因此用牛顿第二律解题时,首先要处m理好的问题是研究对象的选择与确。4、相对性在。=•中』是相对于惯性系的而不是相对于非惯性系的即a是相对于没有加m速度参照系的。5、性理解一:F合产生的加速度a是物体的总加速度,根据矢量的合成与分解,那么有物体在x方向的加速度a;物体在y方向的合外力产生y方向的加速度ao牛顿第二律分合外力产生y方向的加速度ao牛顿第二律分y量式为:工F=ma和工F=ma兀兀yy二方法与用1、整体法与隔离法(同体性〕选择研究对象是解答物理问题的首要环节,在很多问题中,涉及到相连接的几个物体,研究对象的选择方案不惟一。解答这类问题,优先考虑整体法,因为整体法涉及研究对象少,未知量少,方程少,求解简便。但对于大多数平衡问题单纯用整体法不能解决,通常采用“先整体,后隔离”的分析方法。2、牛顿第二律瞬时性解题法(瞬时性〕牛顿第二律的核心是加速度与合外力的瞬时对关系,做变加速运动的物体,其加速度时刻都在变化,某时刻的加速度叫瞬时加速度,而加速度由合外力决,当合外力恒时,加速度也恒,合外力变化时,加速度也随之变化,且瞬时力决瞬时加速度。解决这类问题要注意:确瞬时加速度的关键是正确确瞬时合外力O当指某个力变化时,是否还隐含着其它力也发生变化。整体法、隔离法的合力用。3、动态分析法4、正交分解法(性〕(1〕、平行四边形那么是矢量合成的普遍法那么,假设二力合成,通常用平行四边形那么,假设是多个力共同作用,那么往往用正交分解法正交分解法:即把力向两个相互垂直的方向分解,分解到直角坐标系的两个轴上,再进行合成,以便于计算解题。5、结论求解法:结论:物体由竖直圆周的顶点从静止出发,沿不同的光滑直线轨道运动至圆周上另外任一点所用的时间相同。三、牛顿律的用1、脱离问题一起运动的两物体发生脱离时,两物体接触,物体间的弹力为零,两物体的速度、加速度相。曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动1、深刻理解曲线运动的条件和特点曲线运动的条件:运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时,物体做曲线运动。〔2〕曲线运动的特点:(D在曲线运动中,运动质点在某一点的瞬时速度方向,就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动,这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。(3做曲线运动的质点,其所受的合外力一不为零,一具有加速度。曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上,且一指向曲线的凹侧。2、深刻理解运动的合成与分解物体的实际运动往往是由几个的分运动合成的,由的分运动求跟它们效的合运动叫做运动的合成;由的合运动求跟它效的分运动叫做运动的分解。运动的合成与分解根本关系:(D分运动的性;Q运动的效性(合运动和分运动是效替代关系,不能并存〕;③运动的时性;④运动的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形那么。)互成角度的两个分运动的合运动的判断合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度,两者是否在同一直线上,在同一直线上作直线运动,不在同一直线上将作曲线运动。两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动O一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动o当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时,合运动是匀加速直线运动,否那么是曲线运动。V图V图2丙V图V图2丙怎样确合运动和分运动合运动_是物体的实际运动如果选择运动的物体作为参照物,那么参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动,物体相对地面的运动是合运动。进行运动的分解时,在遵循平行四边形那么的前提下,类似力的分解,要按照实际效果进行分解。3、绳端速度的分解此类有绳索的问题,对速度分解通常有两个原那么①按效果正交分解物体运动的实际速度②沿绳方向一个分量,另一个分量垂直于绳。(效果:沿绳方向的收缩速度,垂直于绳方向的转动速度〕4、小船渡河问题17、一条宽度为L的河流,水流速度为V,船在静水中的速度为V,那么:SC(1)怎样渡河时间最短?〔2)假设V>V,怎样渡河位移最小?CS〔3)假设V〈V,怎样使船沿河漂下的距离最短?CS分析与解:(1〕如图2甲所示,设船上头斜向上游与河岸成任意角0,这时船速在垂直于河岸方向的速度分量V二Vsin0,渡河所需时间为:1CLt=•Vsin0C可以看出:L、V—时,t随sin0增大而减小;当B二90。时,sin0=1,所C垂直时,渡河时以,当船头与河垂直时,渡河时岸图2甲间最短,t二土・minVc⑵如图2乙所示,渡河的最小位移即河的宽度。为了使渡河位移于L,必须使船的合速度V的方向与河岸垂直。这是船头指向河的上游,并与河岸成一的角度8。根据三角函数关系有:Vcos0—V=0.cs所以0二arccosV/V,因为0Wcos0W1,所以只有在V>V时,船才有可sccs能垂直于河岸横渡。于恒力方向〕的匀速直线运动,一个是竖直方向〔沿着恒力方向〕的匀加速直线运动。•平抛运动的规律以抛出点为坐标原点,水平初速度V。方向为沿x轴正方向,竖直向下的方向为y轴正方向,建立如图1所示的坐标系,在该坐标系下,对任一时刻t・位移⑶如果水流速度大于船上在静水中的航行速度,那么不管船的航向如分位移x二Vot‘y=2g2’合位移s"2+©心‘tanp二夢0何,总是被水冲向下游。怎样才能使漂下的距离最短呢?如图2丙所示,设船cp为合位移与X轴夹角.头V与河岸成0角,合速度V与河岸成a角。可以看出:a角越大,船漂下的c距离x越短,那么,在什么条件下a角最大呢?以V的矢尖为圆心,以V为半sc径画圆,当V与圆相切时,a角最大,根据cos0=V/V,船头与河岸的夹角为:cs0二arccosV/V・cs船漂的最短距离为:x=(V-Vcos9)LminscVsin9c此时渡河的最短位移为:LVs==—sL•cos9Vc②速度分速度Vx二V0’Vy=gt,合速度V「L2’tan9二g09为合速度V与X轴夹角(4)•平抛运动的性质5、平抛运动〔1〕.物体做平抛运动的条件:只受重速度不为零且沿水平方向。物体受恒力作用,平抛运动。〔2〕.平抛运动的处理方法做平抛运动的物体仅受重力的作用,故平抛运动是匀变速曲线运动。通常,可以把平抛运动看作为两个分运动的合动动:一个是水平方向〔垂直〔2)假设击球点在3m线正上方的高度小余某个值,那么无论击球的速度多大,球不是触就是越界,试求这个高度?思路分析:排球的运动可看作平抛运动,把它分解为水平的匀速直线运动和竖直的自由落体运动来分析。但注意此题是“环境〃限制下的平抛运动,弄清限制条件再求解。关键是要画出临界条件下的图来。解答:(1)如图,设球刚好擦而过擦点x=3m,y=h—h=—2=0.5m121设球刚好打在边界线上,那么落地点X=12m,y=h=2.5m,代入上面速22度公式可求得:欲使球既不触也不越界,那么球初速度V。满足:⑵设击球点高度为h时,球恰好既触又压线,如下图。3再设此时排球飞出的初速度为v,对触点X=3m,y=h—h=h—2代入3313(1)中速度公式可得:对压界点x=l加,y=h,代入(1)中速度公式可得:43〈1>、〈2>两式联立可得h=2・13m3即当击球高度小于2・13m时,无论球被水平击出的速度多大,球不是触,就是出界。6、圆周运动线速度、角速度、周期间的关系皮带传动问题皮带上的各点的线速度大小相同一轮子上的各点的角速度相,周期相。」、万有引力律Ill⑴开普勒三律①所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。Ill对每个行星而言太阳和行星的连线在相的时间内扫过相同的面积所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同,即空二常量,常用开普勒三律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。卩2(2)万有引力律:①自然界的一切物体都相互吸引,两个物体间的引力的大小,跟它们的质量乘积成正比,跟它们的距离的平方成反比。边公式:F=G沁,厂2G=7X10-nN.m2/kg2.③适用条件:适用于相距很远,可以看做质点的两物体间的相互作用,质量分布均匀的球体也可用此公式计算,其中r指球心间的距离。三种宇宙速度:①第一宇宙速度V=7.9Km/s,人造卫星的最小发射速度;(2)第二宇宙速度V=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度;(3〕2第三宇宙速度V=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。O注意:①V]二7・9Km/s是最小的发射速度,但是是最大的运行速度。当V]二7.9Km/s时,卫星近外表运行,V=7.9Km/so运②当7.9Km/s<v<11.2km/s时,卫星在离地较远处运行,v<7.9km/s射运二、万有引力律的用:1、开普勒三律用所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相,这就是开普勒第三律,也叫周期律•我们把行星的椭圆轨道近似地当作圆,假设用r代表轨道半径,T代表公转周期,那么开普勒第三律的表达式为r3/T2=k.因用周期T表示,那么把。=伫代入根本方程g凹皿忙即得:LL=^L=k11T2厂2T2T24兀2显然这个量k只与恒星的质量M有关,而与行星其他任何物理量均无关。2、各物理量与轨道半径的关系假设人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r,假设人造卫星绕地心做匀速率圆周运动的轨道半径为r,地球的质量为M。由G^=ma得卫星运行的向心加速度为。=G^oc丄厂2""厂2厂2由G也皿兰得卫星运行的线速度为:-I空oc丄
r2r\rJr由G凹=附2由G凹=附2厂得卫星运行的角速度为:O厂2由G^L=m
厂2\GM1J——0——M厂33厂2I(4ti2厂3)-0C厂2匚得卫星运行的周期为:Tj由6凹=加兰得卫星运行的动能:E显加空」r2rk2rr即随着运行的轨道半径的逐渐增大,向心加速度an、线速度v、角速度3、动能Ek将逐渐减小,周期T将逐渐增大.
3、会讨论重力加速度g随离地面高度h的变化情况。4、会用万有引力律求天体的质量。通过观天体卫星运动的周期T和轨道半径r或天体外表的重力加速度g和天体的半径R,就可以求出天体的质量M。以地球的质量的计算为例根据:2n〒丿二得:加地GT?⑴假设月球绕地球做匀速圆周运动的周期T和半径根据:2n〒丿二得:加地GT?(2〕假设月球绕地球做匀速圆周运动的线速度v和半径r根据:如血+日巴得:月y根据:如血+日巴得:月yG〔3〕假设月球绕地球做匀速圆周运动的线速度V和周期T根据:十"•峠和容计坯假设地球的半径R和地球外表的重力加速度g此式通常被称为黄金代换式。此式通常被称为黄金代换式。5、会用万有引力律计算天体的平均密度。通过观测天体外表运动卫星的周期T,,就可以求出天体的密度Po6、会用万有引力律求卫星的高度。通过观测卫星的周期T和行星外表的重力加速度g及行星的半径R可以求出卫星的高度。7、会用万有引力律推导恒量关系式。8、会求解卫星运动与光学问题的综合题9、二个特殊卫星由mg0由mg0由mg0V2二mR0=mw2R0得:得:m—R得:T203=4X10—3rad/s,T=5074s,3=4X10—3rad/s,T=5074s,〔1〕通讯卫星〔同步卫星〕通讯卫星是用来通讯的卫星,相当于在太空中的微波中继站,通过它转发和反射无线电信号,可以实现全地球的电视转播•这种卫星位于赤道的上空,相对假设将地球半径R0=X106m和g0=9・8m/s2代入上式,可得v=X103m/s,由于v^1,—丄和ty丄且卫星运行的轨道寸r33r2r2于地面静止不动,犹如悬在空中一样,也叫同步卫星.要使卫星相对于地面静止,卫星运动的周期与地球自转的周期必须相〔即为24小时〕;卫星绕地球的运动方向与地球自转方向必须相同,即卫星的轨道平面与地轴垂直;又因为卫星所需的向心力来自地球对它的引力,方向指向地心,半径r>R0,所以所有绕地球做匀速率圆周运动的卫星线速度vVX103m/s,角速度3V4X10—3rad/s,而周期T>5074s。特别需要指出的是,静止在地球外表上的物体,尽因此同步卫星的轨道平面必须通过地心,即与赤道平面重合。.管地球对物体的重量也为mg,尽管物体随地球自转也一起转,绕地轴做匀速率图6图6—5—5因T,将a=41!•r代入根本方程GMm=m伫得:r=nT2r2T2412假设地球的半径R地=X106m,地球的质量M=6・0X1024kg,用h表示卫星离地的高度,那么R地+h二r=X107m,即h=X107m.所有的同步卫星均在赤道的上空离地为X107m的高处的同一轨道上以相同的速率运行,当然同步卫星间绝不会相撞.〔2〕近地卫星把在地球外表附近环绕地球做匀速率圆周运动的卫星称之为近地卫星,它运行的轨道半径可以认为于地球的半径R0,其轨道平面通过地心•假设地球外表的重力加速度为g0,那么周运动,且运行周期于地球自转周期,与近地卫星、同步卫星有相似之处,但它的轨道平面不一通过地心,如图2所示•只有当纬度0=0°,即物体在赤道上时,轨道平面才能过地心•地球对物体的引力F的一个分力是使物体做匀速率圆周运动所需的向心力f=mw2r,另一个分力才是物体的重量mg,即引力F不于物体的重量mg,只有当r=0时,即物体在两极处,由于f=mw2r=0,F才于mg・。10、人造卫星失重问题11、卫星的变轨运动问题卫星由低轨道运动到高轨道,要加速,加速后作离心运动,势能增大,动能减道,有人提过这样的问题:飞船看见前方不远处有一和它在同一轨道上同向做少,到高轨道作圆周运动时速度小于低轨道上的速度。周运动的卫星,此时假设仅使它速度增大,能否追上卫星?假设飞船加速,当以第一宇宙速度发射人造卫星,它将围绕地球外表做匀速圆周运动;假设它那么它会离来的圆轨道,所以不能追上.它只有在较低的轨道上加速或在较高GMm卫星受地球的万有引力=小于卫星以%图6—5—6GMm卫星受地球的万有引力=小于卫星以%图6—5—6圆图6—5—2可绕地球做圆周运动,也可绕地球做椭运动.在阶段我们主要研究绕地球做匀速发射的速度介于第一宇宙速度与第二宇宙速度之间,那么它将围绕地球做椭运动•有时为了让卫星绕地球做圆周运动,要在卫星发射后做椭圆运动的过程中二次点火,以到达预的圆轨道•设第一宇宙速度为V,那么由第一宇宙速度Mmv2的推导过程有G^RT=mR•在地球外表假设卫星发射的速度«>▼,那么此时v2绕地表做圆周运动所需的向心力m卞,故从此时开始卫星将做离心运动,在卫星离地心越来越远的同时,其速率也要不断减小,在其椭圆轨道的远地点处〔离地心距离为Mmv2R'),速率为v(v<v),此时由于G应>m卞,卫星从此时起做向心运动,221同时速率增大,从而绕地球沿椭圆轨道做周期性的运动•如果在卫星经过远地Mmv2点处开动发动机使其速率突然增加到v,使G免=m卞,那么卫星就可以以速3率v,以R,为半径绕地球做匀速圆周运动•同样的道理,在卫星回收时,选3择恰当的时机使做圆周运动的卫星速率突然减小,卫星将会沿椭圆轨道做向心运动,让该椭圆与预回收地点相切或相交,就能地回收卫星.通过以上讨论可知:卫星在某一圆轨道上做匀速圆周运动时,其速率为一确值,假设卫星突然加速〔或减速〕那么卫星会做离心〔或向心)运动而离来的轨的轨道上减速,才有可能遇上卫星.四、万有引力问题全解1•人造地球卫星的轨道是任意的吗?在地球上空绕地球运行的人造地球卫星所受的力是地球对它的万有引力,卫星即周运动的卫星.卫星绕地球做匀速圆周运动时靠地球对它的万有引力充当向心力,地球对卫星的万有引力指向地心•而做匀速圆周运动物体的向心力时刻指向它做圆周运动的圆心•因此卫星绕地球做匀速圆周运动的圆心必与地心重合•而这样的轨道有多种,其中比拟特殊的有与赤道共面的赤道轨道和通过两极点上空的极地轨道,当然也存在着与赤道平面成某一角度的圆轨道,只要圆心在地心,就可能是卫星绕地球运行的圆轨道•如图6-5-2.2•人造卫星的运行周期可以小于80min吗?〔1〕从卫星的周期讨论设人造地球卫星的质量为m,运转周期为T,轨道半径为r,地球的质量为M,万有引力常量为G根据卫星绕地球转动的向心力就是地球对它的引力,有4兀2rMmy兀2r3mTT=G7T,可得T=「由周期公式可以看出:卫星轨道半径r越小,周期也越小,当卫星沿地球外表附近运动时,即r=RM=X106m,周期最短,此时14x(3.14)2x(6.14x106)3T=\6.67x10-11x6.0x1024〜X1。3s=85min.显然,T大于80min,所以想发周期小于80min的卫星是不可能的.(2)从卫星运动的轨道半径讨论GMT2假设卫星的周期为80min,那么轨道半径口=右~GMT26.67x10-11x6.0x1024x(80x60)21*34兀24x(3.14)2XIO?。np得出r〜X106m<R地显然不能发颗这样的卫星.⑶从地球提供的向心力讨论Mm地球对卫星所能提供的向心力为:F=G7T4k2mrT=80miri时卫星所需的向心力为:F,=T2当r=R=X10em时地6.67x10-11x6.0x1024xmF=(6.4x106)2n~mN,4兀2厂4x3.142xinx6.4x106Ff=^~=(80x60)2N〜10・96mN・尸向WmN,又由上分析可知当尸向WmN,又由上分析可知地f<f',因此,要发颗周期为80min的卫星是不可能的.⑷从卫星的环绕速度讨论Mmmv2iGm设卫星绕地球运转的环绕速度为v,那么有G7T=~T得出:v=r由公式可知:r越小环绕速度越大,当r=R轴=X106m时,卫星环绕地球的速地度最大.16.67x10-Hx6.0xIO24=16.67x10-Hx6.0xIO24=6.4x106~X103m/sV=卄地max假设地球卫星的周期为80min,那么其绕地球的线速度为小捕2x3.14x6.4x106v=T=80x60〜X103m/s由此可见,V>v,显然不可能发颗周期为80min的地球卫星.max卫星的发射速度和运行速度是一回事吗?卫星的发射速度是指在地面〔发射站〕提供应它的速度.上面所说的第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度都指的是发射速度.当卫星在预轨道上绕地球做匀速圆周运动时的速度称为运行速度,只有以第一宇宙速度发射的人造卫星绕地球外表运行时,运行速度与发射速度相,而对于在离地较高的轨道上运行的卫星,其运行时的速度与地面发射速度并不相,因而到达预轨道后其运Mm行速度要比地面发射速度小.实际上按照万有引力充当向心力,那么由G7T=V2iGMm7,得v=彳〒可知:卫星绕地球的运行速率仅由其轨道半径来决,轨道半径越大即离地越高,其运行速度越小,但我们又知道要想将卫星发射到更高的轨道,在地面发射时需要提供应卫星的速度越大,这与在越高轨道上运行速度越小并不矛盾,因为其中一个指运行速度,一个指发射速度.由于卫星绕地球\GM可能的圆轨道中半径最小值为地球半径R,因此由v=”〒得到的近地卫星的
Ill环绕速度也就是第一宇宙速度,是所有绕地球做匀速圆周运动的卫星的最大运行速度.因此,关于第一宇宙速度有三种不同说法:第一宇宙速度是发射人造地球卫星的最小发射速度,是环绕地球外表的近地卫星的环绕速度,是地球卫星的最大运行速度.Ill赤道上随地球做圆周运动的物体与绕地球外表做圆周运动的卫星有什么区别?在有的问题中,涉及到地球外表赤道上的物体和地球卫星的比拟,地球赤道上的物体随地球自转做圆周运动的圆心与近地卫星的圆心都在地心,而且二者做匀速圆周运动的半径均可看作地球的半径R,因此,有些同学就把二者混为一谈,实际上二者有着非常显著的区别.对它们做圆周运动的向心力的分析前面已经有过讨论,地球上的物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力由万有引力提供,但由于地球自转角速度不大,万有引力并没有充当向心力,向心力只占万有引力的一小,万有引力的另一个分力是我们通常所说的物体所受的重力.对于赤道上的物体,万有引力、重力、向心力在一直线上时,重力大小于万有引力和物体随地球自转做匀速圆周运动所需的向心力之差,它的向心力远小于地球对它的万有引力,而围绕地球外表做匀速圆周运动的卫星,由于离开了地球,它做圆周运动时万有引力充当向心九对它做圆周运动的运动学特征的分析赤道上的物体随地球自转做匀速圆周运动时,由于与地球保持相对静止,因此它做圆周运动的周期与地球自转的周期相同,即24h,当然也可由此计算出其线速度和角速度.而绕地球外表运行的近地卫星,其线速度即我们所说的第一Mm4n2i7?3宇宙速度.它的周期可以由公式求出:GNT=m刁TR,求得T=2兀Egm,代入地球的半径R与质量,可求出地球近地卫星绕地球的运行周期T约为84min,此值远小于地球自转周期.综上所述,赤道上随地球自转而做圆周运动的物体与近地卫星的区别可以概括为:①赤道上物体受的万有引力只有一小充当向心力,另一作为重力使得物体紧压地面,而近地卫星的引力充当向心力,卫星已脱离地球;②赤道上(地球±)的物体与地球保持相对静止,而近地卫星相对于地球而言处于高速旋转状态.同步卫星到目前为止,各国已发射了许多颗人造地球卫星,并在各个领域中都发挥着巨大的作用.在这些卫星当中,有一类特殊的卫星,即人造地球同步卫星,所谓地球的同步卫星就是相对于地球静止的卫星.该卫星始终处在地球外表某一点的正上方,其轨道通常称为地球静止轨道,人造地球同步卫星在无线通讯中起着无可替代的重要作用.如图6-5-4所示,假设卫星在轨道B上跟着地球的自转同步地做匀速圆周运动,卫星运动的向心力由地球对它的引力F岂的一个分力F提供,由于另一分引1力F的作用将使卫星轨道靠向赤道,故只有在赤道上空同步卫星才可能在稳的2轨道上运行.图6—5—4Mm2n由G(R+h)2=m32(R+h)=mt2(R+h)得i1GMT2—R(T为地球自转周期,M、R分别为地球质量、半径〕代入数值得h=X107m由此可知:要发射地球同步卫星,必须同时满足三个条件:卫星运动周期和地球自转周期相同〔T=24h=4X104s).卫星的运行轨道在地球的赤道平面内■卫星距地面高度有确值(约X107m)同步卫星的发射简介发射同步卫星有两种方法:一种是直线发射,由运载把卫星发射到36000km的赤道上空,然后做90。的转折飞行,使卫星进入轨道;另一种方法是变轨发射,即先把卫星发射到高度为200〜300km的圆形轨道上,这条轨道叫停泊轨道,当卫星穿过赤道平面时,末级点火工作,使卫星进入一条大的椭圆轨道,其远地点恰好在赤道上空3600km处,这条轨道叫转移轨道.当卫星到达远地点时,再开动卫星上的发动机,使之进入同步轨道,也叫静止轨道.在第一种发射方法的整个发射过程中,运载在入轨前始终处于动力飞行状态,要消耗大量燃料,还必须在赤道上建射场,有一的局限性.第二种发射方法,运载消耗的燃料少,发射场的位置也不受限制.目前,各射同步卫星都采用第二种方法,但这种方法在操作和控制上都比拟复杂・由于地球的同步卫星的运转周期是一值,因此,各国所发射的地球同步卫星都只能点于赤道上空约X104km处,它们的线速度、角速度也一样大,但各国的同步卫星点于不同径度点的上方(我国于1984年4月8日发射的一颗地球的同步卫星,8天后位于东经125。的赤道上空,我国是少数几个能独射同步卫星的国家之一〕.
6・人造卫星简介晴朗的夜空,当你抬头仰望满天星斗时,有时会看到一种移动的星星,它像天幕上的神行太保匆匆奔忙,它们是什么星?在忙些什么?这种奇特的星星并不是宇宙间的星球,而是人类挂上天宇的明灯一一人造地球卫星,它们巡天遨游,穿梭往来,忠实地为人类效劳,给冷寂的宇宙增添了生气和活力.人造卫星是个兴旺的家族.如果按用途分,它可分为三大类:卫星、技术卫星和用卫星,卫星是用于探测和研究的卫星,主要包括空间物理探测卫星和天文卫星,用来研究高层大气、地球辐射带、地球磁层、宇宙线、太阳辐射,并可以观测其他星体.技术卫星是进行技术或为用卫星进行的卫星.技术中有很多原理、材料、仪器,其能否使用,必须在天上进行.一种卫星的性能如何,也只有把它发射到天上去实际“锻炼〃,后才能用.人上天之前必须先进行动物……这些都是技术卫星的使命.用卫星是直接为人类效劳的卫星,它的种类最多,数量最大,其中包括通信卫星、气象卫星、侦察卫星、导航卫星、测地卫星、地球资源卫星、截击卫星.人造卫星的运行轨道〔除近地轨道外〕通常有三种:地球同步轨道、太阳同步轨道、极地轨道.地球同步轨道是运行周期与地球自转周期相同的顺行轨道.但其中有一种十分特殊的轨道,叫地球静止轨道.这种轨道的倾角为零,在地球赤道上空35786km・在地面上的人看来,在这条轨道上运行的卫星是静止不动的・在这条轨道上运行的卫星是静止不动的・般通信卫星、播送卫星、气象卫星选用这种轨道比拟有利.地球同步轨道有无数条,而地球静止轨道只有一条•太阳同步轨道是轨道平面绕地球自转轴旋转的,方向与地球公转方向相同,旋转角速度于地球公转的平均角速度(360度/年〕的轨道,它距地球的高度不超过6000km,在这条轨道上运行的卫星以相同的方向经过同一纬度的当地时间是相同的.气象卫星、地球资源卫星一般采用这种轨道.极地轨道是倾角为90°的轨道,在这条轨道上运行的卫星每圈都要经过地球两极上空,可以俯视整个地球外表.气象卫星、地球资源卫星、侦察卫星常采用此轨道.人造卫星通用系统有结构温度控制、姿态控制、能源、跟踪、遥测、遥控、通信、轨道控制、天线系统,返回式卫星还有回收系统,此外还有根据任务需要而设的各种专用系统.机械能深刻理解功的概念功是力的空间积累效。它和位移相对〔也和时间相对〕。计算功的方法有两种:⑴按照义求功。即:W^Fscos0o在高中阶段,这种方法只适用于恒力做功。当0<0<1£时F做正功,当时F不做功,当时F做负功。222这种方法也可以说成是:功于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。⑵用动能理W=AE或功能关系求功。当F为变力时,高中阶段往往考虑用这种k方法求功。这种方法的依据是:做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值,那么也就知道了该过程中对的功的数值。(3)•会判断正功、负功或不做功。判断方法有:①用力和位移的夹角a判断;Q用力和速度的夹角0判断;③用动能变化判断.⑷了解常见力做功的特点:
重力做功和路径无关,只与物体始末位置的高度差h有关:和mgh,当末位置低于初位置时,W>0,即重力做正功;反之那么重力做负功。■乙7
r==i■乙7
r==i(5)一对作用力和反作用力做功的特点:0)—对作用力和反作用力在同一段
时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零;⑵一对互为作用反作用的
摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力〕、可能为负〔滑动摩擦力〕,但不可能为正。深刻理解功率的概念功率的物理意义:功率是描述做功快慢的物理量。功率的义式:p=w,所求出的功率是时间t内的平均功率。t功率的计算式:P=Fvcos0,其中8是力与速度间的夹角。该公式有两种用法:①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小,v取瞬时值,对的P为F在该时刻的瞬时功率;②当v为某段位移(时间〕内的平均速度时,那么要求这段位移〔时间〕内F必须为恒力,对的P为F在该段时间内的平均功率。⑷重力的功率可表示为P=mgV,即重力的瞬时功率于重力和物体在该时刻的Gy竖直分速度之积。2、斜面上的弹力做功和摩擦力做功问题3、滑轮系统拉力做功的计算方法当牵引动滑轮两根细绳不平行时,但都是恒力,此时假设将此二力合成
为一个恒力再计算这个恒力的功,那么计算过程较复杂。但假设效为两个恒力功的代数和,将使计算过程变得非常简便。4、求某力的平均功率和瞬时功率的方法平均功率的计算:=t5、、机车的启动问题问题1:•机车起动的最大速度问题问题2:机车匀加速起动的最长时间问题问题3:•机车运动的最大加速度问题。功和功率的计算1、求变力做功的几种方法功的计算在物理中占有十分重要的地位,阶段所学的功的计算公式W^FScosa只能用于恒力做功情况,对于变力做功的计算那么没有一个固公式可用,本文对变力做功问题进行归纳总结如下:问题变得简单。⑵、微元法F图2当物体在变力的作用下作曲线运动时,假设力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变,且力与位移的方向同步变化,可用微元法将曲线分成无限个小元段,每一小元段可认为恒力做功,总功即为各个小元段做功的代数和。F图2三、平均力法如果力的方向不变,力的大小对位移按线性规律变化时,可用力的算术平均值〔恒力〕代替变力,利用功的义式求功。(4〕、图象法(5〕、能量转化法求变力做功功是能量转化的量度,外力做功情况可计算能量的转化,同样根据能量的转化也可求外力所做功的多少。因此根据动能理、机械能守恒律、功能关系可从能量改变的角度求功。、用动能理求变力做功动能理的内容是:外力对物体所做的功于物体动能的增量。它的表达式是W=AE,W林可以理解成所有外力做功的代数和,如果我们所研究的多个力中,外K外只有一个力是变力,其余的都是恒力,而且这些恒力所做的功比拟容易计算,研究对象本身的动能增量也比拟容易计算时,用动能理就可以求出这个变力所做的功。、用功能原理求变力做功功能原理的内容是:系统所受的外力和内力〔不包括重力和弹力〕所做的功的代数和于系统的机械能的增量,如果这些力中只有一个变力做功,且其它力所做的功及系统的机械能的变化量都比拟容易求解时,就可用功能原理求解变力所做的功。、用公式W二Pt求变力做功机械能及机械能守恒律的用一、对机械能守恒律的理解1、对机械能中的重力势能的理解机械能中的重力势能是一个相对值,只有选了零势能参考面才有物体相对于零势面的重力势能。在机械能守恒关系式中初、末两状态的机械能相对于同一参考面。2、对机械能守恒律条件的理解对机械能守恒律成立条件的理解关系到能否正确用该律,对该律的理解可从以下两个方面:(1)、从力做功的角度理解机械能守恒律成立的条件。对某一物体,假设只有重力1或弹簧的弹力〕做功,其它力不做功,那么该物体的机械能守恒。⑵、从能量转化的角度理解机械能守恒律成立的条件。对某一系统,物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化,系统跟外界没有发生机械能的传mJr递,机械能也没有转变成其它形式的能(如没有热|能产生〕,那么系统的机械能守恒。图43、对于机械能守恒律中“守恒"的理解。正确理解机械能守恒律中“守恒”的涵义,对于正确写出守恒的数学表达式十分重要,同时对守恒的理解不同,其对的数学表达式也不同。对守恒的理解主要有以下三种:⑴、所谓守恒即系统的初态的总机械能E于末态的总机械能E,其相的数12学表达式为:E二E。12⑵、系统的机械能守恒可理解为系统的能量只在动能和重力势能之间相互转化。系统重力势能的变化量和系统动能的变化量数值大小相,即AE二一AE。Pk(3)、如果系统是有A、B两个物体组成的,对于机械能守恒可理解为系统的机械能只在A、B两物体之间相互转化,A物体的机械能的变化量和B物体的机械能的变化量数值大小相,即AE=-AEoAB二、机械能守恒律的用1、物体运动中的机械能守恒2、变质量问题中的机械能守恒3、多物体组成的系统的机械能守恒问题4、弹簧问题中的机械能守恒功能关系1、常见力做功与能量变化的对关系重力功:重力势能和其他能相互转化②弹簧的弹力做功:弹性势能和其他能相互转化③滑动摩擦力做功:机械能转化为内能④电场力做功:电势能与其他能相互转化⑤安培力做功:电能和其它形式能相互转化⑥分子力做功:分子势能和分子动能之间的能的转化⑦合外力做功:动能和其他形式能之间的转化⑧重力、弹力外的其他力做功:机械能和其他形式能之间的转化2、功是能量的转化的量度W=AE冲量、动量与动量理1、冲豊一求恒力和变力冲量的方法。恒力F的冲量直接根据[二Ft求,而变力的冲量一般要由动量理或F-t图线与横轴所夹的面积来求o2、动一动量及动量变化的求解方法。求动量的变化要用平行四边形那么或动量理。3、动量理:用动量理解题的思路和一般步骤为:10明确研究对象和物理过程;20分析研究对象在运动过程中的受力情况;3。选取正方向,确物体在运动过程中始末两状态的动量;4。依据动量理列方程、求解。小结:三问法用动量理:一问能否用(涉及力、时间和速度变化的问题,不涉及加速度与位移〕二问研究对象与过程;三问动量的变化与合冲量动量理的题型解析①.性解释有关现象简解多过程问题。•求解平均力问题注意:动量理既适用于恒力作用下的问题,也适用于变力作用下的问题.如果是在变力作用下的问题,由动量理求出的力是在t时间内的平均值.、求解流体问题注意:处理有关流体(如水、空气、高压燃气)撞击物体外表产生冲力(或
压强)的问题,可以说非动量理莫属.解决这类问题的关键是选好研究对象,般情况下选在极短时间At内射到物体外表上的流体为研究对象、对系统用动量理。系统的动量理就是系统所受合外力的冲量于系统总动量的变化。假设将系统受到的每一个外力、系统内每一个物体的速度均沿正交坐标系x轴和y轴分解,那么系统的动量理的数学表达式如下:+I2xH—=+I2xH—=AV1lx+m2AV2x对于不需求解系统内部各物体间相互作用力的问题,采用系统的动量理求解将会使求解简单、过程明确。动量守恒律的理解与用(一〕、动量守恒律成立条件的理解。理解(1):系统不受外力或虽受外力但合外力为零,该系统的动量守恒。理解(2):系统所受外力的合力不为零,但在某个方向上的分量为零,那么在该方向上系统的总动量守恒。理解(3):系统所受外力的合力不为零,但合外力远小于物体间的相互作用力,此种情况也可认为系统动量守恒。(二〕、动量守恒律的四性系统性:研究对象是相互作用的物体组成的系统,守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为零。系统“总动量保持不变〃,不是仅指系统的初、末两个时刻的总动量相,而是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相,但不能认为系统内的每一个物体的动量都保持不变。⑵矢量性动量守恒律是一个矢量式,当系统内各物体相互作用前后的速度在同一直线上,用动量守恒时,要先规好正方向,将矢量运算简化为带正、负号的代数运算O相对性与同时性在动量守恒律中,物体的速度必须相对于同一惯性参照系。假设在题设条件中各物体的速度不是相对同一惯性系时,必须作适当的变换,使其成为对同一惯性系的速度后才能代入公式运算。在变换相对速度时要注意速度变化的同时性。瞬时性所谓瞬时性,就是指在用动量守恒律时要注意:系统的总动量指系统内各物体在相互作用前同一时刻的动量的矢量和,作用后也是指系统内各物体在同一时刻的动量的矢量和。1三〕、动量守恒律的题型分析1、能根据动量守恒条件判系统的动量是否守恒?2、能根据动量守恒律求解“合二为一〃和“一分为二〃问题。“合二为一〃问题:两个速度不同的物体,经过相互作用,最后到达共同速度。“一分为二〃问题:两个物体以共同的初速度运动,由于相互作用而分开各自以不同的速度运动。3、会用动量守恒律解“人船模型〃问题两个物体均处于静止,当两个物体存在相互作用而不受外力作用时,系统动量守恒。这类问题的特点:两物体同时运动,同时停止。4、会分析求解“三体作用过程”问题所谓“三体二次作用〃问题是指系统由三个物体组成,但这三个物体间存在二次不同的相互作用过程。解答这类问题必须弄清这二次相互作用过程的特点,有哪几个物体参加?是短暂作用过程还是持续作用过程?各个过程遵守什么规律?弄清上述问题,就可以对不同的物理过程选择恰当的规律进行列式求解。5、会分析求解“二体作用过程”问题所谓“二体三次作用〃问题是指系统由两个物体组成,但这两个物体存在三次不同的相互作用过程。求解这类问题的关键是正确划分三个不同的物理过程,并能弄清这些过程的特点,针对相的过程用相的规律列方程解题。6、碰撞、爆炸与反冲1、碰撞问题:(1)碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程。⑵碰撞是物体之间突然发生的现象,由于作用时间极短,相互作用力远远大于外力,因此碰撞时,系统的动量守恒。⑶两物体相碰通常有以下三种情况①两物体碰撞后合为一个整体,以某一共同速度运动,称为完全非弹性碰撞。此类碰撞中动能损失最多,即动能转化为其他形式能的值最多。两物体碰撞后,动能无损失,称为完全弹性碰撞。当两相质量的物体发生弹性碰撞时,那么发生速度交换,这是一个很有用的结论。两物体碰撞后虽分开,但动能有损失,称为非完全弹性碰撞。7、判断碰撞结果的三大原那么动量守恒即P+P二P'+P'1212动能不增加,即E+EME'+E'或1L+^L>IL+pLK1K2K1K22叫2m2~2mr2®速度要符合的情景:如果碰前两物体同向运动,那么后面的物体速度必大于前面物体的速度,否那么无法实现碰撞。碰撞后,原来在前的物体的速度一增大,且原来在前的物体速度大于或于原来在后的物体的速度,否那么碰撞没有结束。如果碰前两物体是相向运动,那么碰后,两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零。8、爆炸问题:爆炸的物体,爆炸后分裂成几个物体,在爆炸的一瞬间,产生的内力一般远远大于外力,因此在爆炸前后瞬时,系统的总动量守恒,可以用动量守恒律解题。在碰撞和爆炸这类问题中,相互作用力是变力,且力的变化规律非常复杂,无法用牛顿运动律求解,但用动量守恒律求解时,只需考虑过程的始末状态,而不需考虑过程的具体细节,这正是用动量守恒律来求解问题的优点。9、反冲运动一个系统,当其中一个物体〔或系统中的一〕向某一方向运动时,系统的另一物体〔或系统中的另一〕同时向反方向运动的现象称作反冲运动。系统内物体间强大的作用力与反作用力的冲量是造成反冲运动的根本原因,如发射炮弹时炮身的后退,因急速向下喷气而被发射升空。在反冲运动中,假设系统不受外力或外力远小于系统内物体间相互作用力时,可用动量守恒律分析求解。10、:会用动量守恒律和能量守恒解“相对滑动类〃问题解决动力学问题,一般有三种途径:(1)牛顿第二律和运动学公式(力的观点);⑵动量理和动量守恒律(动量观点);(3)动能理、机械能守恒律、功能关系、能的转化和守恒律(能量观点)•以上这三种观点俗称求解力学问题的三把“金钥匙”.如何合理选取三把“金钥匙”解决动力学问题,是老师很难教会的。但可以通过分别用三把“金钥匙〃对一道题进行求解,通过比拟就会知道如何选取三把“金钥匙”解决动力学问题,从而提高分析问题解决问题的能力。11、会根据图象分析推理解答相关问题12、会利用数学方法求解物理问题。物理常用的归纳法为不完全归纳法,是解决复杂问题的有效方法,往往和其他数学知识如数列、极限结合。动量与能量动量与能量的综合问题,是高中力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,首先建立清晰的物理图象,抽象出物理模型,选择合理的物理规律建立方程进行求解。一、力学规律的选用原那么1、如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,可用牛顿第二律。2、研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时,一般用动量理〔涉及时间问题〕或动能理(涉及位移问题〕去解决。3、假设研究的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用两个守恒律去解决问题,但须注意研究的问题是否满足守恒条件。4、在涉及相对位移问题时,那么优先考虑能量守恒律,即用系统克服摩擦力所做的总功于系统机械能的减少量,也即转变为系统内能的量。5、在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧物理现象时,须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化,这种问题由于作用时间都极短,故动量守恒律一般能派上大用场。二、利用动量观点和能量观点解题注意以下问题⑴动量理和动量守恒律是矢量表达式,还可以写出分量表达式,而动能理和能量守恒律是标量式,绝无分量式。⑵从研究对象上看动量理既可研究单体,又可研究系统,但高中阶段一般用于单体,动能理在高中阶段只能用于单体。⑶动量守恒律和能量守恒律,是自然界最普遍的规律,它们研究的是物体系统,解题时必须注意动量守恒的条件和机械能守恒的条件,在用这两个规律
时,当确了研究对象及运动状态变化的过程后,根据问题的条件和要求解未知量,选择研究的两个状态列方程求解。⑷阶段可用力的观点解决的问题,假设用动量观点或能量观点求解,一般都要比用力的观点简便,而阶段涉及的曲线运动(加速度不恒〕、竖直面内的周运动、碰撞,就只是而言,不可能单纯考虑用力的观点解决,必须考虑用动量观点和能量观点解决。机械振动1、判断简谐振动的方法简谐运动:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。特征是:F=-kx,a=-kx/m.要判一个物体的运动是简谐运动,首先要判这个物体的运动是机械振动,即看这个物体是不是做的往复运动;看这个物体在运动过程中有没有平衡位置;看当物体离衡位置时,会不会受到指向平衡位置的回复力作用,物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系,再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置,求出物体所受回复力的大小,假设回复力为F-kx,那么该物体的运动是简谐运动。2、简谐运动中各物理量的变化特点加速度a"速度y动能加速度a"速度y动能Ek=E-Kx2/2存在直接或间接关位移x岷丁回复力F=Kx位移x啞势能Ep=Kx2/2系:如果弄清了上述关系,就很容易判断各物理量的变化情况3、简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时,振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量均是大的(位移、回复力、加速度的方向相反,速度动量的方向不确)。运动时间也具有对称性,即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相。理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。4、简谐运动的周期性5、简谐运动图象简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律,因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法o6、受迫振动与共振(1)、受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动,其振动频率和固有频率无关,于驱动力的频率;受迫振动是幅振动,振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充,维持其做幅振动。(2)、共振:(D共振现象:在受迫振动中,驱动力的频率和物体的固有频率相时,振幅最大,这种现象称为共振。⑵产生共振的条件:驱动力频率于物体固有频率。③共振的用:转速计、共振筛。理解共振曲线的意义单摆考点分析:一、周期公式的理解1、周期与质量、振幅无关2、效摆长3、效重力加速度二、摆钟快慢问题三、利用周期公式求重力加速度,进而求高度四、单摆与其他力学知识的综合机械波二、考点分析:•波的波速、波长、频率、周期和介质的关系:.判波的传播方向与质点的振动方向方法一:同侧原理波的传播方向与质点的振动方向均位于波形的同侧。方法二:逆描波形法用笔沿波形逆着波的传播方向描,笔势向上该处质点振动方向即向、波的图象,求某质点的坐磁速振动图象波速V和波形,作出再经&时间后的波形图方法一、平移法:先算出经At时间波传播的距离Ax二VAt,再把波形沿波的传播方向平移Ax即可。因为波动图象的重复性,假设波长入,那么波形平移n个入时波形不变,当Ax=n入+x时,可采取去n入留零x的方法,只需平移x即可。方法二、特殊点法:在波形上找两特殊点,如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷)点,先确这两点的振动方向,再看At二nT+t,由于经nT波形不变,所以也采取去整nT留零t的方法,分别作出两特殊点经t后的位置,然后按正弦规律画出波形。⑤某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算⑥某两质点的振动图象进行分析计算⑦某两时刻的波动图象进行分析计算。电场考点例析问题1:会解电荷守恒律与库仑律的综合题。求解这类问题关键进抓住“大的带电金属球接触后先,后平分〞,然后利用库仑律求解。注意绝缘球带电是不能的。问题2:会解分析求解电场强度。电场强度是静电极其重要的概念,也是高考中考点分布的区域之一。求电场强度的方法一般有:义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法。问题3:会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。电场力所做的功是恒量电势能变化的量度,假设电场力做正功,电荷的电势能减少;假设电场力做负功,电荷的电势能增加。问题9:会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题。问题10:会用能量守恒的观点解题。问题11:会解带电粒子在电场中的偏转问题。问题12:会解带电粒子在交变电场中的运动问题。问题13:会解电场中的导体和电容器有关问题。问题14:会解电场中的临界问题。问题15:会解电场中的联系实际问题。电场中的联系实际问题有静电分选、静电除尘、静电复印、电容传感器,同学们在复习必须注意弄清它们的原理。稳恒电路第一讲:稳恒电路根底知识与根本方法质。质。带电粒子所受到的力指向轨迹的内侧问题5:会根据给电势的分布情况,求作电场线。在匀强电场中,同一条电场线上相距离的两点间的电势差相。问题6:会求解带电体在电场中的平衡问题。问题7:会计算电场力的功。问题8:会用W=qUAB计算电势差、电势、电势能。AB公式①冋叮公式②Ua严a-①b;公式③叮公式④5=%问题4:会根据给一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推断带电粒子的性〔一〕电流的形成、电流强度I=q/to1•电流的形成:电荷向移动形成电流(注意它和热运动的区别)。2•形成电流条件:⑴存在自由电荷;⑵存在电势差(导体两端存在电热差)。3•电流强度:I=q/1(如果是正、负离子同时向移动形成电流,q是两种电荷量和)注意:I有大小,有方向,但属于标量(运算法那么不符合平行四边形那么),电流传导速率就是电场传导速率不于电荷向移动的速率(电场传导速率于光速)。(二〕电路欧姆律。1・公式I二U/R,U二IR,R二U/I.2・含义:R—时,I*U,I—时,U8R;U—时,I^l/R。(注意:R与U、I无关)3.适用范:纯电阻用电器(例如:适用于金属、液体导电,不适用于气3.适用范:纯电阻用电器(例如:适用于金属、液体导电,不适用于气体导电)。图象表示:在R—的情况下,I正比于U,所以I—U图线、U—I图线是过原点的直线,且R二U/I,所以在I—U图线中,R二cotO二l/k_,斜率越大,斜率R越小;在U—I图线中,R=tan0=k_,斜率越大,R越大。斜率注意:⑴用公式I二U/R时,各量的对关系,公式中的I、U、R是表示同一电路的电流强度、电压和电阻,切不可将不同的电流强度、电压和电阻代入公式,(2)1、U、R各物理量的单位均取单位,1(A)、U(A)、R(Q);⑶当R—时,iyj;I—时,U^R;U—时,但R与I、U无关。(三)电阻律公式:R二PL/S(注意:对某一导体,L变化时S也变化,L•S=N电阻率:P二RS/L,与物体的长度L、横截面积S无关,和物体的材料、温度有关。①金属材料的电阻率随温度的升高而增大,半导体材料的电阻率随温度增加而减小纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,橡的电阻率最大。当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象。氧化物超导体叫做高温超导体。3、电阻阻值的计算用公式R=p^对于确的导体,其长度与横截面积的关系满足:LXS二V(恒量)闭合电路欧姆律高考要求:电源的电动势和内电阻.闭合电路
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