高一物理知识手册（上）

知识清单:

直线运动

-砌的描述

1.叫戒运动(mechanicalmotion)

(1)概念：一个物体相对干另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动。

⑵分类：根据运动轨迹，可以把机械运动分为直线运动与曲线运动。

(3)机械运动的形式：平动、转动、振动。

2.质点(masspoint)

(1)概念：质点是忽略物体的大小和形状简化成的有质量的点。

⑵特点：

①没有大小与形状

②具有物体的全部质量

③理想化模型，实际生活中不存在

(3)一个物体是否可以看为质点取决于所研究的问题。

3.参考系(referenceframe)

(1)定义：描述一个物体的运动时，选来作为标准的假定不动的其他物体。

⑵参考系的选择原则：可以任意选择。但是在实际研究问题中，应以所研究回

题的方便,对运动的描述尽可能简单为原则，T殳选取地面为参考系。

⑶注意：以不同的物体为参考系，同一运动的观察结果可能会不同。

9知识拓展:

刻舟求剑

刻舟求剑的故事记述的是一则寓言，说的是楚国有人坐船渡河时，不慎把剑

掉入江中，他在舟上刻下记号,说："这是我把剑掉下的地方.〃当舟停驶时，

他才沿着记号跳入河中找剑，遍寻不获.该寓言从物理学的角度讲，求剑者之所

以捞不到剑，是因为选错了参考系.如果船在静水中不动,剑沉底后，相对船的

位置不再改变，这样在船上的记号下方可以捞到剑.现在船在流水中，并从剑掉

下的地方驶到了对岸，所以在船上的记号下方就不能捞到剑了.

4.时I'屿时刻

知识点名称时间

时刻是事物运动、发展、变化过

事物运动、发展、变化所经历的

定义程日经历的各个状态先后顺序

的标志过程长短的量度

意义一段时间的始、末，一瞬间两个时刻之间的间隔

举例第三秒末，第三秒初(前)三秒内，第三秒内

注意事项：

(1)时刻在时间轴上

(2)时间在时间轴上，用线段表示。

深源课源

时刻：IIII

//h

时间

10min

专黑露髓露露躺髓两

Q号知识拓展：

原子钟

原子钟，它最初本是由物理学家创造出来用于探索宇宙本质的"也们从

来没有想过这项技术有朝一日竟能应用于全球的导航系统上.

毡原子钟：根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序

的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放

电磁能量的.这里电磁能量是不连续的.当原子从一个"能量态〃跃迁至

低的"能量态"时，它便会释放电磁波.这种电磁波特征频率是不连续的，

这也就是人们所说的共振频率.同一种原子的共振频率是一定的一例如钠

133的共振频率为每秒9192631770周.因此钓原子便用作一种节拍器来保

持高度精确的时间.

30年代，拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原

子核的基本特性.也就是在这里，他们在依靠这种原子计时器来制造时钟

方面迈出了有价值的第一步.在其研究过程中，拉比发明了一种被称为磁

共振的技术，依靠这项技术，他便能够测量出原子的自然共振频率.为此

他还获得了1944年诺贝尔奖.同年，他还首先提出“要讨论讨论这样一

个想法"（他的学生这样说道），也就是这些共振频率的准确性如此之高，

完全可以用来制作高精度的时钟.他还特别提出要利用所谓原子的"超精

细跃迁”的频率.这种超精细跃迁指的是随原子核和电子之间不同的磁作

用变化而引起的两种具有细微能量差别的状态之间的跃迁.在这种时钟

里，一束处于某一特定”超精细状态”的原子束穿过一个振荡电磁场.当

原子的超精细跃迁频率越接近磁场的振荡频率，原子从磁场中吸收的能量

就越多，从而产生从原始超精细状态到另一状态的跃迁.通过一个反馈回

5.位移(displacement)与路程(path)

知识点名称路程位移

物理意义表不实际运动轨迹的长度表示位置变化的物理量

性质标量辐

表示符号SX

决定因素初末位置间的轨迹初、末位置

1.质点做单方向的直线运动时，位移的大小等于路程

联系

2.路程大于等于位移的大小

6.矢量(vector)与标量(scalar)

知识点名称矢量标量

定义既有大小又有方向的物理量只有大小没有方向的物理量

平行四边形定则

运算法则算术运算法则

三角形定则

正负表示大小或性质(电流，

正负意义正负代表方向

电荷)

举例力、速度、加速度、场强等温度、时间、质量等

7.速度(velocity)与速率(speed)

①物理意义：描述物体运动快慢的物理量。

②酱叁

③方向：物体的运动方向。

④公式：土

⑤单位：m/s或km/h,cm/s

⑥单位换算：］km/h=」-m/8

3.6

(2)平均速度与瞬时速度

平均速度瞬时速度

知识点名称

(averagevelocity)(instantaneousvelocity)

物体运动的位移与所用时间物体在某一位置(或在某时刻)

定义的比值的速度

_Ax

表达式•=-^

恻工田4w表示物体某段时间内(或某段精确描述物体运动快慢与运动

物理忌乂位移内)的平均快慢程度方向的物理量

方向与位移方向相同运动轨迹的切线方向

过程量时间或一段位

特点移状态量,与时刻或某Tag对应

1都是矢量

联系2.国际单位制中，单位都是m/s

3.都描述的是物体机械运动的快慢程度与方向

(3)平均速率与瞬时速率

①平均速率：物体运动路程与所用时间的比值

②瞬时速率：瞬时速度的大小通常叫做速率。

注：平均速率与瞬时速率都是标量

平均速率2平均速度的大小

瞬时速率=瞬时速度的大小

日常生活中所说的速度，多数指M是速率，即瞬时速率。

8.力口速度(acceleration)

(1)物理意义：表示邀渔快慢的物理量。

(2)定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用。表示。

△v

⑶俎：

其中，Av为速度的变化量，加/一.；拉表示对应的时间，即

⑷矢量性：加速度是矢量，方向与速度变化量和的方向相同。

(5)单位：米每二次方秒,符号是m/S2或

二、匀变速直线运动(uniformvariablerectilinearmotion)

1.｛象

(1)定义：位移与速度都是时间的函数，在描述物体运动规律的时候，可以月位

移一时间图像1-f图像，也可称为位移图像)或者速度一时间图像(v-f图像，

也可称为速度图像)。这两类图像，统称为运动图像。

(2)位移时间图像(图像)

①坐标轴：横轴表示时间,纵轴表示位移。

②点：

图线上的点：表示某时刻物体的位置。

图线与纵轴的交点：物体的初始位置。

图线与横轴的交点：起点—启始运动时刻；

运动曲线上的点一一位移为零的时刻。

两图线交点：两质点相遇的时刻和位置、

③斜率：质点运动的速度

斜率的正负——速度的方向

斜率的大小——速度的大小

注意：对于运动图像为曲线的情况，斜率指的是过曲线上某点切线的斜率。

④图线与横轴所围成的面积：无意义

(3)速度时间图像("f图像)

①坐标轴：

②点：

图线上的点：表示某时刻物体的速度。

图线与纵轴的交点：物体的初始速度。

图线与横轴的交点：速度为0的时刻。

两图线交点：两质点共速的时刻与速度。

③斜率：质点运动的力腱度。

斜率的正负——加速度的方向

斜率的大小——加速度的大小

注意：对于运动图像为曲线的情况，斜率指的是过曲线上某点切线的斜率。

④图线与横轴所围成的面积：W

穿，轴——运动的方向发生改变

，轴上方面积——正向位移的大小

，轴下方面积——负向位移的大小

(4)位移时间图像(V-f图像)与速度时间图像(V-f图像)的实例对比

位移时间图像与速度时间图像对比

1：静止状态；

2和③：从坐标原点开始，做正方向的匀速直线运动，

且质点③的速度比质点②的速度大；

④：从正轴某位置，向坐标原点方向做匀速直线运动；

j8⑤：从负轴某位置，向坐标原点方向做匀速直线运动；

⑥：从负轴某位置,向正方向做匀速直线运动，且过

了坐标原点，运动到正轴某位置；

(*)

⑦：做速度不断增大，方向为负的直线运动；

⑧：做速度不断减小，方向为负的直线运动。

①：正方向的匀速直线运动；

②与③：初速度为0的匀变速直线运动，且③的加速

S⑦度比②的加速度大；

④：初速度为正的匀减速直线运动，直至方向发生攻

变后反向加速；

.⑤：初速度为负的匀减速直线运动；

,尸⑥初速度为负的匀减速直线运动，直至方向发生改变

⑦后反向加速；

®⑦：加速度不断增大，方向为负的加速运动；

⑧：加速度不断减小，方向为负的加速运动.

2.匀变速直线运动

(1)定义：物体沿着一条直线做加速度不变的运动，叫做匀变速直线运动。

⑵特点

①轨迹是一条直线；

②任意相等的时间4内，速度变化量即相同，即速度随时间均匀变化。

⑶分类

①匀加速直线运动②匀减速直线运动

3.匀变i线运动规律

知识点名称匀加速直线运动匀减速直线运动

正方向初速度方向初速度方向

加速度加速度为正加速度为负

速度时间公式匕二%+alE=%+小

位移时间公式”3/

速度位移公式匕2一%2二2Y

平均速度

①力一号="，，2

"1xm-xK=(m-h)aT

②为=0,时瞪^

※前1S内，2s内……ns内的位移比为：

同诙:修：…:&=「"m：…:/

※第1s内，第2s内……第ns内的位移比为：

5:她:修:…:以=1:3:5:…:(2”1)

※第1s末，第2s末……第ns末的速度之比为：

推论不匕叫:…:匕=1：2:3:…由

③％=0，运动位移等分

※1内，2x内……nx内的时间比为：

(%:…:，.=1：血:…:石

耀1个1内，第2个工内.....第n个炳时间比为:

rL:q：…:、=1：(&-1)：…J”l)

※第1末，2x末，……nx末的速度比为：

匕：匕:・・•：%=\：近:…:痴

④中间时刻速度与中间位移速度

三、自由落体运动(free-fallmotion)

2.特点：自由落体运动是初速度为0,加速度为g的匀加速直线运动。

说明：自由落体加速度——同一地点，一切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(gravitationalacceleration),通

常用g表示。

3.规律

(1)速度公式vt=gf=yl2gh(f为下落时间，A为物体的下落高度)

(2)下落高度h=-gt2

2

①下落时间t=^~

②速度—位移公式：与z―

③连续相等的时间内位移的增量为：破三延

四、竖直上抛运动

1.定义：物体以一定的初速度沿竖直方向向上抛出，且只在重力作用下运动。

2.特点：竖直上抛运动是加速度始终为重力加速度g(竖直向下)的匀变速直

线运动。

3.规律

(1)取初速度方向为正方句，则竖直上抛运动的加速度〃=-g，则

⑵物体到达最高点时耳=0，达到最高点所用的时间f=无，上抛最大高度为

2g

4.由于物体在上升阶段和下降阶段的加速度均为重力加速度g,所以上升阶段

和下降阶段互为逆过程，上升阶段和下降阶段具有对称性。此时必有如下规律：

(1)物体上升到最高点所用的时间与物体从最高点落回到原抛出点所用的时间相

等：

子上=抬吃。

«_J

(2)物体在上升的过程中从某点到达最高点所用的时间，和从最高点落回到该点

所用的时间相等。

(3)物体上抛时的初速度与物体落回原抛出点时的速度大小相等，方向相反。物

体上升和下落过程中，在同一高度处时，物体的速度大4冰目等，方向相反。

(4)在竖直上抛运动中，抛出点以上位置，同f位置(位移相同)对应两个不

同的时间和两个等大反向的速度。

5.竖直上抛运动的处理方法

(1)分段法：上升过程是q=-g,%=o的匀减速直线运动，下落阶段是自由落

体运动。

(2)整体法：将全过程看作是初速为力,加速度是一g的匀减速直线运动，注意公

式的矢量性。

第二模块・相互作用

☆知系:

再变

弹力

力的口令弹力惮力的方向

力晌作用效果胡克定律

―――力

力的分类

相互作用原黑力的鼠叁与条件

重力的产2岸旗力的15凌力与滑动废康力

0力的特点

■力的三要素事力nejj

薄板重心的找法力的合成

力的合成与分解

力的分M

。模块概述：

本模块主要涉及物体与物体之间的相互作用一力,与初中相比,高中阶段

对力的理解更加深入，应用也更加复杂。

本模块所涉及的内容有重力、弹力、摩擦力、力的合成与分解以及一些相关

应用。这些知识都是为了给第三个模块（牛顿运动定律）打好基础。

力的合成与分解，是本模块的重点，也是难点。不仅在后面解决平衡问邈时

会用到相关知识，更是牛顿第二定律相关问题的前置内容。

昌知识清单:

相互作用

一、力

I.力的概念

(1)力(force)是物体间的相互作用.其国际单位是牛顿(newton),简称牛,

符号是N。

(2)力的基本属性

任^可力都有四个基本属性，即物质性、相互性、B

①物质性：指力不能离开施力物体和受力物体而独立存在。

②相互性：指力是物体与物体间的相互作用，施力物体同时也是受力物体.

③瞬时性：力可在瞬间产生,瞬间消失，可以在瞬间突变。

④矢量性：既有大小又有方向，运算遵循平行四边形定则。

2.力的作用效果

(1)力可以使物体发生形变。

静力效果——使物体的形状发生变化(形变)，如把物体拉伸、压缩等

(2)力可以改变物体的运动状态,即改变物体运动速度的大小和方向。

动力效果——改变物体的运动状态。

3.力的分类

（1股性质分：

重力（万有引力）、弹力、摩擦力、分子力、电方力、磁场力、核力……

（2）按效果分：

压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……

（3）按产生条件分：

①场力（非接触力、主动力）：重力，分子力,电场力，磁场力.

②I妾触力（被动力）：弹力（拉力，压力，支持力，张力，浮力），摩擦力.

4.力的表示

5N

（1）力的图示：

F-10N

力的大小——有向线段的长度（长度精确表示力的大小）J——>_>

力的作用点——有向线段的起点或终点力的图示

力的方向一有向线段的方向

（2）力的示意图：

力的大小一一有向线段的长度（定性表示力的大小）

力的作用点一一有向线段的起点或终点力的周*圄

力的方向——有向线段的方向

二、WJ

1.

由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力(gravity).

2.勤的I寺点

(1)地球上的一切物体都受到重力的作用.

(2)重力是非接触力。

(3)重力的施力物体是螭,受力物体为地球上的物体。

3.重力的三要素

(1)重力的大小：G=mg,gK.Sm//,粗略情况下，g也可以取值为g=10m/s2。

在同T立置,g是恒定的,随着高度的增加，g越来越小，纬度越大,g值越大

(赤道位置，g值最小；两极，g值最大)。

⑵重力的方向：竖直向下(与水平面垂直，向下)。不一定指向地/心，在两极

和赤道上才指向地心。

(3)重心(centerofgravity)

定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看,可以认为各部分受到

的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心C

说明：

重心是重力的等效作用点,并不是重力的实际作用点，也不f在物体上.物体

重心的位置由物体的形状及质量分布情况所决定,与物体的放置状态无关,与物

体的运动状态无关.

4.质量分布均匀物体的重心求解方法

(1)对于形状规则，质量分布均匀的物体，重心位于物体的几何中心处。

(2)对于形状不规则，质量分布均匀的物体，可以用悬挂法求解重心位置：

薄板重心的求法——悬挂法

对于质量分布均匀、形状不规则的薄板状物体，可用悬挂法确定其重心的位置.具

体做法如图所示，先在薄板的边缘取一点A,在A点把薄板悬挂起来，当薄板处

于平衡时，由二力平衡的条件知道,物体所受的重力跟悬绳的拉力在同一直线

上.所以物体的重心一定在通过A点的竖直线A8上；然后在点把物体悬挂起

来，同样可以知道，物体的重心一定在过。点的竖直线DE上，48和。E的交

点C就是薄板重心的位置.

三、

1.形变

(1)形变相关概念

①形变(deformation):物体在外力的作用下形状或体积会发生改变，这种变化

叫做形变。

②弹性：在外力的作用下发生形变的物体，在去掉外力后能恢复原状的性质，叫

做弹性。

③弹性形变(elasticdeformation)：有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变

叫做弹性形变。

④弹性限度：当弹性物体的形变达到某一限度时，即使撤去夕卜力也不能恢复原状，

这个限度叫做弹性限度。

⑤塑性形变(elasticlimit)：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后，

物体就不能完全恢复原来的形状.这个形变叫做塑性形变。

(2)形变分类

拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、扭转形变等。

2.弹力

(D弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体会产生力的作

用，这种力叫做弹力(elasticforce)。

⑵产生原因：施力物体发生了弹性形变。

⑶大小：在单性限^内，t,弹力越大；形变消失，弹力i肖失。

(4)方向：与受力物体形变的方向相同，与施力物体形变的方向相反。

⑸作用点：在接触点或接触面上。

3.弹力的方向

接触方式弹力方向示意图说明

说明：

（1）绳的弹力：只能提供沿绳方向拉力。（单方向）

⑵弹簧弹力：提供沿弹簧方向的拉力与支持力。（双方向）

（3）杆的弹力：特定情况提供沿杆方向的拉力与支持力（活杆且轻杆）；也可以

不沿杆方向（死杆）

4.胡克定律(Hooke,slaw)

(1)内容：在弹性限度内，弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比。

(2)表达式：F=fee伙为劲度系数(coefficientofstiffness),单位为N/m,或N/cm)

四、

I.摩擦力(frictionalforce):一个物体在另一个物体表面上发生相对滑动或具

有相对运动趋势时，要受到另一个物体阻碍它相对运动或相对运动趋势的力，这

种力叫做摩擦力。

2.摩擦力产生的条件

(1)两物体直接接触；

(2)两接触面不光滑(粗糙)；

⑶两接触的物体必须粗颤压，发生理性炭变，有弹力；

(4)两物体间发生了相对滑动(滑动摩擦力)或者有相对运动的趋势(静摩擦力).

3.静摩擦力与滑动摩瘵力对比

摩擦力可分为两种，一种是滑动摩擦力，另一种是静摩擦力.

静摩擦力滑动摩擦力

知识点名称

frictionalforcestaticfrictionalforce

当一个物体在另一个物体表

两个相互接触的物体有相对

面滑动时，会受到另一个物

定义

运动的趋势时，产生的摩擦体阻碍它滑动的力，这种力

力叫静摩擦力叫滑动摩擦力

①接触面不光滑①接触面不光滑

条件②接触面之间存在弹力②接触面之间存在弹力

③存在相对运动趋势③存在相对运动

方向与相对运动趋势方向相反与相对运动方向相反

①取值范围0<F<Fnm

②静摩擦力的人小与压力无

关。但是Enax与压力成正比,①滑动摩擦力大小为

且凡ax略大于滑动摩擦力,

大小F尸两

无特别说明，认为凡.与滑②与物体的运动速度，接触

动摩擦力相等。面的大小无关

③静摩擦力大小的计算，通

过受力分析进行计算。

说明：最大静摩擦力

(I概念：当两个物体接触时，即将发生相对运动却未发生相对运动时产生的摩

擦力称为最大静摩擦力。

⑵大小说明：最大静摩擦力是静摩擦力的最大值，与接触面之间的压力成正比,

略大于滑动摩擦力，与接触面的粗糙程度有关。

五、力的合成与分解

1.共勘

(1)力的作用线：经过作用点且沿力的方向所在的直线称为力的作用线，即力的

图示中力所在的直线。

力的作筋/

⑵共点力：几个力如果作用在物体上的同一点,或者它们的作用线相交于同一

点，则这几个力称为共点力.

2.力的合成

(1)合力与分力的概念：

①当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力

的作用效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力

(resultantforce),原来的几个力叫做这个力的分力(componentforce)。

②力的合成：求几个力的合力的过程叫做力的合成

(2)力的运算法则一平行四边形定则

①力的平行四边形定则(parallelogramrule):如下图所示，以表示两个力的有

向线段为邻边作平行四边形，这两边夹角的对角线大小和方向就表示合力的大小

和方向.(只适用于共点力)

②三角形定则

如图甲中的平行四边形定则可演变为图乙中的三角形定则，即将待合成的力按原

来力的方向"首"、"尾"相接，合力即为起于一个力的"首"，止于另一个力

的"尾”的有向线段.

③多边形定则

若是物体受到几个力的作用，那么求这几个力合力，可以把这几个力首尾相接，

合力即为从第一个力的始端指瞬后一个力的尾端。如：

(3)力的合成运算

力的合成

两个力的方向相同尸=耳土耳，方向与分力方向相同

两个力的方向垂直尸=历两

两个力的方向相反尸=16-玛方向与大力方向相同

两个力夹角为任意角尸=号+26鸟cos，

二力合成范围I耳一月|小尸引片+国

3.力的分解

(1)定义：把求一个力的分力的过程叫做力的分解(resolutionofforce)。

(2)力的分解的运算法则

力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则，即把已知力作为平形

四边形的对角线，那么，与口环玉珏面的巫合四边形的两条邻边就表示已知力的

两个分力.

(3)力的分解方法

正交分解法效果分解法

八触七、土将一个力沿着两个互相垂直根据一个力产生的实际效果

刀解方法的方向进行分解的方法进行分解的方法

4.共点力的平衡

条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0。

第三模块-牛顿运动定律

☆知识体系:

午期一定律内容

运动我念的改变

牛1M1定律

中旧一定律内容牛顿运动定律

4”；R一定法的内商

招巨作用力》点

牛2第三定律

牛~第二定3牛”第一定蕾的性磨

相以作用力、平的力

。模块概述：

本模块主要介绍了牛顿的三大定律。牛顿运动定律是力与运动的桥梁，揭示

了二者的关系。其中牛顿第一定律与第三定律在初中已经涉及，但高中会做进一

步的解释与说明。

牛顿第二定律，是本模块的重点与难点。其中有两类经典问题，即已知物体

的运动求解物体的受力情况和已知物体的受力情况，求解物体的运动的情况。

在学习的牛顿运动定律时，要注意体会力与运动之间的联系，以及牛顿运动

定律的相关性质。

朗］识清单：

牛顿运动定律

一、牛顿第—定律(Newton9sfirstlaw)

I.内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改

变这种状态为止.

理解：

(1)指出了物体不受外力时的运动规律——保持静止或匀速直线运动，这是物体

的本质属性。

⑵它描述的只是一种理想状态——因为实际中不受外力的物体是不存在的，当

物体所受合外力为零时，；果跟不受外力作用效果相同，因此，我们把“不受

外力作用''理解为"合外力为零工

⑶揭示了力和运动的关系——即“力是改变物体运动状态的原因”,物体不受外力

或合外力为零，运动状态不改变,一旦受外力或合外力不为零，运动状态就改变。

(4)牛顿第一定律的适用范围：宏观世界中低速运动的物体，在惯性参考系中才

适用.

2.运动状态的改变

速度的大小或者方向发生改变，分为以下三种情况：

(1)速度的方向不变，速度的大小改变；

如：高铁沿着直线刹车过程，汽车沿着直线加速过程；

(2)速度的大力不变，速度的方向改变；

如：车速不变的转弯。

(3)速度的大小与方向同时改变。

如：将石子水平抛出之后所做的运动。

3.惯性

(1)惯性的概念：物体保持原有的静止状态或匀腰线运动状态的性质。

(2)惯性的性质

①物体的固有属性：一