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文档简介
1、首先,力和物体的平衡1.力是物体对物体的作用,这是物体变形并改变其运动状态(即产生加速度)的原因。力是一个矢量。重力(1)重力是由地球对物体的吸引力引起的。注重力是由地球引力引起的,但不能说重力就是地球引力,重力是万有引力的一个组成部分。但是在地球表面附近,重力可以被认为近似等于万有引力(2)重力的大小是33,360。g=地球表面上的毫克,g/=离地高度h处的毫克,其中g/=r/(rh)2g(3)重力方向:垂直向下(不一定指向地球中心)。(4)重心:是物体各部分重力合力的作用点,物体的重心不一定在物体上。3.弹力原因(1) :是由弹性变形恢复的趋势引起的。(2)生产条件:直接接触;弹性变形。(
2、3)弹力:的方向与物体变形的方向相反。弹性力的受力对象是引起变形的对象,受力对象是产生变形的对象。在点到面接触的情况下,它垂直于表面;当两个表面接触时(相当于点接触),它们垂直于通过接触点的公共平面。(1)绳子的张力方向总是沿着绳子,指向绳子收缩的方向,在任何地方轻绳上的张力都是相等的。光杆既能产生压力又能产生张力,方向不一定沿杆。(4):的弹性力应根据物体的运动状态用平衡条件或牛顿定律求解。弹簧的弹力可以用胡克定律求解。在弹性极限内,弹簧的弹力与弹簧的变形成正比,即f=kx.k是弹簧的刚度系数,它只与弹簧本身有关,单位为n/m .4.摩擦(1)条件: (1)相互接触的物体之间存在压力;接触面
3、不光滑;接触物体之间有相对运动(滑动摩擦)或相对运动(静摩擦)的趋势,这是必不可少的。(2)摩擦方向:沿着接触面的切线方向,与物体的相对运动方向或相对运动趋势相反,可以与物体运动方向相同或相反。(3)判断静摩擦方向的方法:(1)假设方法:首先假设两个物体的接触表面是光滑的。这时,如果两个物体不相对运动,就意味着它们没有相对运动的趋势,也没有静摩擦;如果两个物体相对运动,这意味着它们有一个相对运动趋势,并且原始相对运动趋势的方向与当接触面被假定为光滑时的方向相同。然后,静摩擦力的方向根据静摩擦力与物体相对运动趋势的相反方向来确定。平衡法:可以根据两个力的平衡情况来判断静摩擦力的方向。(4)首先确
4、定:的大小,然后根据各自的规律进行分析和求解。滑动摩擦力:用公式f=f n计算,其中f n是物体的正压力,不一定等于物体的重力,甚至可能与重力无关,或者根据物体的运动状态,可以用平衡条件或牛顿定律求解。静摩擦力的大小为:静摩擦力的大小可以在0和f最大值之间变化,这通常应该根据物体的运动状态通过平衡条件或牛顿定律来解决。5.物体的受力分析(1)确定研究对象,分析周围对象对其的影响,不要分析该对象对其他对象施加的力,不要将作用于其他对象的力误认为是通过“力传递”作用于研究对象。(2)按“属性力”的顺序进行分析,即按重力、弹性、摩擦力等力的顺序进行分析,不要将“效果力”与“属性力”混淆,重复分析。(
5、3)如果很难确定力的方向,可以用假设法进行分析。首先,假设(1)合力和分力:如果一个力作用在一个物体上,其效果与几个力共同作用产生的效果相同,这个力称为这些力的合力,而这些力称为这个力的分力。(3)力合成:找到几个已知力的合力叫做力合成。两个力(f 1和f 2)在同一点的合力f的取值范围为: | f1-f2 |f1f1 f2。(4)寻找已知力分量的力分解:被称为力分解(力分解和力合成是逆运算)。在实际问题中,已知力通常是根据力产生的实际效果来分解的;为了便于对一些问题的研究,许多问题都采用了正交分解法。7.并行力的平衡(1)并发力:作用于物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力。(2)平衡状态
6、:物体保持匀速直线运动或仍称为平衡状态,即加速度等于零的状态。(3)物体在合力作用下的平衡条件为:物体的组合外力为零,即f=0。如果用正交分解法求解平衡问题,平衡条件应为3360 fx=0,fy=0。(4)解决平衡问题的常用方法包括隔离法、积分法、图解法、三角形相似法、正交分解法等。第二,直线运动1.机械运动一个物体相对于另一个物体的位置变化称为机械运动,包括平移、旋转和振动。为了研究物体的运动,有必要选择一个参考物体(即,一个被假定为静止的物体)。对于同一对象的运动,如果选择的参考对象不同,其运动的描述也不同。2.粒子:是一个理想化的物理模型,用来代替一个只有质量但没有形状和大小的点。一个物
7、体的大小本身不能被认为是粒子的基础。3.位移和距离:位移描述了物体位置的变化。它是从物体运动的初始位置指向最终位置的有向线段,是一个矢量。距离是物体运动轨迹的长度,它是一个标量。距离和位移是完全不同的概念。就尺寸而言,位移通常小于距离,只有在单向线性运动中,位移才等于距离。4.速度和速度(1)速度:是描述物体移动速度的物理量。它是一个向量。(1)在一定时间内平均速度为33,360的粒子的位移与位移发生的时间之比称为该时间周期的平均速度v(或位移),即v=s/t,平均速度是变速运动的粗略描述。瞬时速度:是运动物体在某一时间(或某一位置)的速度,其方向指向沿轨迹上粒子所在点切线方向的前进侧。瞬时速
8、度是变速运动的精确描述。(2)速率:(1)速率只有大小,没有方向,是标量。平均速度为33,360的粒子所行进的距离与某一段时间所花费的时间之比,称为这段时间内的平均速度。在一般变速运动中,平均速度不一定等于平均速度,而只是单向直线运动。5.加速(1)加速度是描述速度变化的物理量,它是一个矢量。加速度也称为速度变化率。(2)定义:匀速直线运动中速度变化 v与时间变化 t的比值,称为匀速直线运动的加速度,用公式表示.(3)方向:与速度变化方向 v一致,但不一定与速度变化方向v一致.注意加速度与速度无关。只要速度改变,不管速度如何,都会有加速度;只要速度不变(匀速),无论速度有多大,加速度总是零;只
9、要速度变化很快,无论速度是大、小还是零,物体的加速度都会很大。6.匀速直线运动(1)定义:在任何相等时间内具有相等位移的直线运动称为匀速直线运动。(2)特征7.匀速直线运动(1)定义:在任何相等时间内具有相等速度变化的直线运动称为匀速直线运动。(2)特征:a=常数(3)公式:速度公式:v=位移时的v0公式:s=v0at2速度位移公式:vt2-v02=2as平均速度v=以上所有类型都是向量类型。应用时,应指定正方向,然后矢量化应作为一个生成号进行求解。通常情况下,初始速度方向选择为正方向,与正方向一致的取 值,与正方向相反的取-值。8.重要结论(1)在任意两个连续相等时间t内匀速直线运动的粒子的
10、位移差是常数,即s=s=锡1-锡=at2=常数(2)某一段时间内匀速直线运动的粒子的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即:9.自由落体运动(1)条件:的初始速度为零,仅受重力影响。(2)性质:是零初始速度的均匀加速线性运动,a=g .(3)公式:10.运动图像(1)位移图像(s-t图像): (1)图像上的点的切线的斜率表示当时的相应速度;(2)图像是指示物体正以均匀直线运动的直线,并且图像是指示物体正以可变速度运动的曲线;图像穿过水平轴,表示对象从参考点的一侧移动到另一侧。(2)速度图像(v-t图像): (1)在速度图像中,可以读出物体在任何时间的速度;在速度图像中,物体在一段时间内的位移等于
11、物体速度图像和该时间轴所包围的面积值。在速度图像中,物体在任何时间的加速度是速度图像上相应点的切线斜率。(4)图形和水平轴之间的交叉表明物体的速度是相反的。图形线为直线,表示物体以匀速或匀速直线运动;图形是表示物体可变加速度的曲线。第三,牛顿运动定律1.牛顿第一定律所有物体总是保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它们改变这种运动状态。(1)运动是物体的属性,物体的运动不需要力来维持它。(2)定律说明每个物体都有惯性。(3)没有力的物体不存在。牛顿第一定律不能通过实验直接验证,但它是建立在大量实验现象的基础上,通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉人们另一种研究物理问题的新方法。通过观察大量的实
12、验现象,运用人们的逻辑思维,我们可以从大量的现象中发现事物的规律。(4)牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,当牛顿第二定律不受外力影响时,牛顿第二定律不能简单地视为特例。牛顿第一定律定性地给出了力和运动之间的关系,而牛顿第二定律定量地给出了力和运动之间的关系。2.惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的特性。(1)惯性是物体的固有属性,即所有物体都有惯性,这与物体的力和运动状态无关。因此,人们只能“利用”惯性,而不能“克服”惯性。(2)质量是物体惯性的量度。3.牛顿第二定律物体的加速度与外力的合力成正比,与物体的质量成反比。加速度的方向与外力的方向相同,表达式f=ma。(1)牛顿第二定律定量地
13、揭示了力与运动的关系,即知道了力,我们就可以根据牛顿第二定律分析物体的运动规律;另一方面,了解运动,就可以根据牛顿第二定律研究其应力,为设计和控制运动提供理论依据。(2)牛顿第二定律的数学表达式是f=ma,f=ma是力,ma是力的作用。要特别注意的是,马不能被看作是一种力量。(3)牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应,即作用在物体上的力(4)牛顿第二定律f-和=ma,f-和是向量,ma也是向量,ma和f-和总是有相同的方向。f-sum可以合成和分解,ma也可以合成和分解。4.牛顿第三定律两个物体之间的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。牛顿第三运动定律指出,两个物体之间的相互作用
14、是相互的,所以力总是成对出现,并且它们总是同时产生和消失。(2)作用力和反作用力总是性质相同的力。(3)作用力和反作用力分别作用于两个不同的物体,各有其作用,不能叠加。5.牛顿运动定律的适用范围是:低速和惯性系统中的宏观物体。6.超重和失重(1)超重的:物体具有向上的加速度,这意味着它超重。支撑面上超重物体的压力(或悬挂物上的拉力)大于该物体的重力毫克,即。(2)失重:物体有一个向下的加速度,这意味着它是失重的。支撑面上失重物体的压力fn(或外挂物上的拉力)小于物体的重力mg。无论物体是失重还是超重,物体本身的重力都没有改变,但是物体在支架上的压力(或商店上的拉力)不等于物体本身的重力。超重或
15、失重与物体的速度无关,而只取决于加速度的方向。“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”是失重状态。在完全失重的情况下,由重力引起的所有物理现象将完全消失,如单摆停止、平衡失败、浸没在水中的物体不再受到浮力、液柱不再产生压力等。6.在处理连接问题时,通常采用积分法计算加速度,采用隔离法计算力。第四,曲线运动有重力1.曲线运动(1)物体在曲线中运动的条件:运动粒子的合力(或加速度)方向与其速度方向不在同一直线上(2)曲线运动的特征:粒子在某一点的速度方向是通过该点的曲线的切线方向。粒子的速度方向一直在变化,所以曲线运动必须是变速运动。(3)曲线运动轨迹:曲线运动中物体的轨迹向组合外力指示的方向弯曲。如果物体的轨迹是已知的,就可以确定物体所受外力的总方向,如平抛运动的轨迹向下弯曲,圆周运动的轨迹总是向圆心弯曲。2.运动的合成和分解(1)组合运动与分离运动的关系:等时性;独立性;等效性。(2)运动合成与分解的法则:平行四边形法则。(3)分解原理:根据运动的实际效果,物体的实际运动是组合运动。3.平抛运动(1)特征:具有水平方向的初速度;只有在重力作用下,才是重力加速度
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