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最新高中物理知识点总结及公式大全
最新高考物理知识点总结
主编:
周军政
基本的力和运动
Ⅰ。
力的种类:
(13个性质力)这些性质力是受力分析不可少的“受力分析的基础”重力:
G=mg(g随高度、纬度、不同星球上不同)
弹簧的弹力:
F=Kx
滑动摩擦力:
F滑=NA
静摩擦力:
Of静fm万有引力:
F引=Gm1m2r2
电场力:
F电=qE=qud
库仑力:
F=Kq1q2(真空中、点电荷)2r
磁场力:
(1)、安培力:
磁场对电流的作用力。
公式:
F=BIL(BI)方向:
左手定则
(2)、洛仑兹力:
磁场对运动电荷的作用力。
公式:
f=BqV(BV)方向:
左手定则
分子力:
分子间的引力和斥力同时存在,都随距离的增大而减小,随距离的减小而增大,但斥力变化得快。
.
核力:
只有相邻的核子之间才有核力,是一种短程强力。
Ⅱ。
运动分类:
(各种运动产生的力学和运动学条件及运动规律)是高中物理的重点、难点.............
①匀速直线运动F合=0V0≠0
②匀变速直线运动:
初速为零,初速不为零,
③匀变速直、曲线运动(决于F合与V0的方向关系)但F合=恒力
④只受重力作用下的几种运动:
自由落体,竖直下抛,竖直上抛,平抛,斜抛等
⑤圆周运动:
竖直平面0
对于位移、速度、加速度、动量、动能要知参照物;
状态量要搞清那一个时刻(或那个位置)的物理量;
过程量要搞清那段时间或那个位侈或那个过程发生的;(如冲量、功等)
如何判断物体作直、曲线运动;如何判断加减速运动;如何判断超重、失重现象。
Ⅴ。
知识分类举要
1.力的合成与分解:
求F1、F2两个共点力的合力的公式:
F=F1F22F1F2COS
合力的方向与F1成角:
22
F2sintan=F1F2cos1
注意:
(1)力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。
(2)两个力的合力范围:
F1-F2FF1+F2
(3)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
2.共点力作用下物体的平衡条件:
静止或匀速直线运动的物体,所受合外力为零。
F=0或Fx=0Fy=0
推论:
[1]非平行的三个力作用于物体而平衡,则这三个力一定共点。
按比例可平移为一个封闭的矢量三角形
[2]几个共点力作用于物体而平衡,其中任意几个力的合力与剩余几个力(一个力)的合力一定等值反向
三力平衡:
F3=F1+F2
摩擦力的公式:
(1)滑动摩擦力:
f=N
说明:
a、N为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b、为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关.
(2)静摩擦力:
由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关.
大小范围:
Of静fm(fm为最大静摩擦力,与正压力有关)
说明:
a、摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。
b、摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。
c、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。
d、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。
3.力的独立作用和运动的独立性
当物体受到几个力的作用时,每个力各自独立地使物体产生一个加速度,就象其它力不存在一样,这个性质叫做力的独立作用原理。
一个物体同时参与两个或两个以上的运动时,其中任何一个运动不因其它运动的存在而受影响,物体所做的合运动等于这些相互独立的分运动的叠加。
根据力的独立作用原理和运动的独立性原理,可以分解加速度,建立牛顿第二定律的分量式,常常能解决一些较复杂的问题。
VI.几种典型的运动模型:
1.匀变速直线运动:
高中物理公式1
两个基本公式(规律):
Vt=V0+atS=vot+
2212at及几个重要推论:
2
(1)推论:
Vt-V0=2as(匀加速直线运动:
a为正值匀减速直线运动:
a为正值)
(2)AB段中间时刻的即时速度:
Vt/2=
速度V0Vts=(若为匀变速运动)等于这段的平均t2
22vovt(3)AB段位移中点的即时速度:
Vs/2=2
VVtsSN1SNvovtVt/2=V=0===VNVs/2=t222T
匀速:
Vt/2=Vs/2;匀加速或匀减速直线运动:
Vt/2<Vs/2
(4)S第t秒=St-St-1=(vot+2211122at)-[vo(t-1)+a(t-1)]=V0+a(t-)222
(5)初速为零的匀加速直线运动规律
①在1s末、2s末、3s末„„ns末的速度比为1:
2:
3„„n;
2222②在1s、2s、3s„„ns④从静止开始通过连续相等位移所用时间之比为1:
(21):
(nn1)
⑤通过连续相等位移末速度比为1:
2:
3„„n
(6)匀减速直线运动至停可等效认为反方向初速为零的匀加速直线运动.(先考虑减速至停的时间).
实验规律:
(7)通过打点计时器在纸带上打点(或照像法记录在底片上)来研究物体的运动规律:
此方法称留迹法。
初速无论是否为零,只要是匀变速直线运动的质点,就具有下面两个很重要的特点:
2在连续相邻相等时间间隔vt/2v平0t2T2t2T
222⑶求a方法:
①s=aT②SN3一SN=3aT③Sm一Sn=(m-n)aT
④画出图线根据各计数点的速度,图线的斜率等于a;
识图方法:
一轴、二线、三斜率、四面积、五截距、六交点
探究匀变速直线运动实验:
高中物理公式2
右图为打点计时器打下的纸带。
选点迹清楚的一条,舍掉开始比较密集的点迹,从便于测量的地方取一个开始点O,然后每5个点取一个计数点A、B、C、D„。
(或相邻两计数点间有四个点未画出)测出相邻计数点间的距离s1、s2、s3„(
利用打下的
纸带可以:
⑴求任一计
数点对应的
s2s3即时速度v:
如vc(其中记数周期:
T=5×0.02s=0.1s)2T
⑵利用上图中任意相邻的两段位移求a:
如as3s2
T2
⑶利用“逐差法”求a:
as4s5s6s1s2s39T2
⑷利用v-t图象求a:
求出A、B、C、D、E、F各点的即时速度,画出如图的v-t图线,图线的斜率就是加速度a。
注意:
点a.
距离b.纸带的记录方式,相邻记数间的距离还是各点距第一个记数点的距离。
纸带上选定的各点分别对应的米尺上的刻度值,
周期c.时间间隔与选计数点的方式有关
(50Hz,打点周期0.02s,常以打点的5个间隔作为一个记时单位)即区分打点
d.注意单位。
一般为cm
例:
试通过计算出的刹车距离s的表达式说明公路旁书写“严禁超载、超速及酒后驾车”以及“雨天路滑车辆减速行驶”的原理。
解:
(1)、设在反应时间3
速直线运动
2.巧选参考系求解运动学问题
3.追及和相遇或避免碰撞的问题的求解方法:
关键:
在于掌握两个物体的位置坐标及相对速度的特殊关系。
基本思路:
分别对两个物体研究,画出运动过程示意图,列出方程,找出时间、速度、位移的关系。
解出结果,必要时进行讨论。
追及条件:
追者和被追者v相等是能否追上、两者间的距离有极值、能否避免碰撞的临界条件。
讨论:
1.匀减速运动物体追匀速直线运动物体。
①两者v相等时,S追<S被追永远追不上,但此时两者的距离有最小值
②若S追<S被追、V追=V被追恰好追上,也是恰好避免碰撞的临界条件。
追被追
③若位移相等时,V追>V被追则还有一次被追上的机会,其间速度相等时,两者距离有一个极大值
2.初速为零匀加速直线运动物体追同向匀速直线运动物体
①两者速度相等时有最大的间距②位移相等时即被追上
4.利用运动的对称性解题
5.逆向思维法解题
6.应用运动学图象解题
7.用比例法解题
8.巧用匀变速直线运动的推论解题
①某段时间2g
(2)上升的时间:
t=2V
go
(3)上升、下落经过同一位置时的加速度相同,而速度等值反向
(4)上升、下落经过同一段位移的时间相等。
(5)从抛出到落回原位置的时间:
t=2Vog
(6)适用全过程S=Vot-
号的理解)
3.匀速圆周运动1222gt;Vt=Vo-gt;Vt-Vo=-2gS(S、Vt的正、负2
高中物理公式4
线速度:
V=2s2R==R=2fR角速度:
=2fTtTt追及问题:
AtA=BtB+n2π
22v42向心加速度:
a=R2R42f2RRT
42v2
2向心力:
F=ma=mmR=m2Rm42n2RRT
注意:
(1)匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力,总是指向圆心.
(2)卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供。
(3)氢原子核外电子绕原子核作匀速圆周运动的向心力由原子核对核外电子的库仑力提供。
4.平抛运动:
匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动的合运动
(1)运动特点:
a、只受重力;b、初速度与重力垂直.尽管其速度大小和方向时刻在改变,但其运动的加速度却恒为重力加速度g,因而平抛运动是一个匀变速曲线运动。
在任意相等时间竖直方向y=gt„„⑤
2x=v0t„„③½gt„„⑥
tanvy
vx
22gtVy=VotgVo=Vyctgβv0V=oVyVo=VcosVy=Vsinβ
在Vo、Vy、V、X、y、t、七个物理量中,如果已知其中任意两个,可根据以上公式求出其它五个物理量。
证明:
做平抛运动的物体,任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水平总位移的中点。
证:
平抛运动示意如图
设初速度为V0,某时刻运动到A点,位置坐标为(x,y),所用时间为t.
此时速度与水平方向的夹角为,速度的反向延长线与水平轴的交点为x,
位移与水平方向夹角为.依平抛规律有:
速度:
Vx=V0
Vy=gt
22vvxvy’
高中物理公式5
tanvy
vxgty①‘v0xx
位移:
Sx=Votsy2
x2y12gt22y11gtgtssstan②xv0t2v0
由①②得:
tany1y1③tan即x2(xx’)2
所以:
x’1x④2
④式说明:
做平抛运动的物体,任意时刻速度的反向延长线一定经过此时沿抛出方向水总位移的中点。
5.竖直平面v0gtanR(是6
(2)无支承的小球,在竖直平面T-mg=m12v2
1T=3mg
(3)有支承的小球,在竖直平面作圆周运动过最高点情况:
U2
①临界条件:
杆和环对小球有支持力的作用当V=0时,N=mg(可理(由mgNm知)R
解为小球恰好转过或恰好转不过最高点)
②当0vgR时,支持力N向上且随v增大而减小,且mgN0
③当vgR时,N0
④当vgR时,N向下(即拉力)随v增大而增大,方向指向圆心。
当小球运动到最高点时,速度vgR时,受到杆的作用力N(支持)
但Nmg,(力的大小用有向线段长短表示)
当小球运动到最高点时,速度vgR时,杆对小球无作用力N0
当小球运动到最高点时,速度vgR时,小球受到杆的拉力N作用
恰好过最高点时,此时从高到低过程mg2R=mv低点:
T-mg=mv/RT=5mg212
注意物理圆与几何圆的最高点、最低点的区别(以上规律适用于物理圆,不过最高点,最低点,g都应看成等效的)
2.解决匀速圆周运动问题的一般方法
(1)明确研究对象,必要时将它从转动系统中隔离出来。
(2)找出物体圆周运动的轨道平面,从中找出圆心和半径。
(3)分析物体受力情况,千万别臆想出一个向心力来。
(4)建立直角坐标系(以指向圆心方向为x轴正方向)将力正交分解。
高中物理公式7
v2222FmmRm()Rx(5)建立方程组RTFy0
3.离心运动
22在向心力公式Fn=mv/R中,Fn是物体所受合外力所能提供的向心力,mv/R是物体作圆周
运动所需要的向心力。
当提供的向心力等于所需要的向心力时,物体将作圆周运动;若提供的向心力消失或小于所需要的向心力时,物体将做逐渐远离圆心的运动,即离心运动。
其中提供的向心力消失时,物体将沿切线飞去,离圆心越来越远;提供的向心力小于所需要的向心力时,物体不会沿切线飞去,但沿切线和圆周之间的某条曲线运动,逐渐远离圆心。
牛顿第二定律:
F合=ma(是矢量式)或者Fx=maxFy=may
理解:
(1)矢量性
(2)瞬时性(3)独立性(4)同体性(5)同系性(6)同单位制
●力和运动的关系
①物体受合外力为零时,物体处于静止或匀速直线运动状态;
②物体所受合外力不为零时,产生加速度,物体做变速运动.
③若合外力恒定,则加速度大小、方向都保持不变,物体做匀变速运动,匀变速运动的轨迹可以是直线,也可以是曲线.
④物体所受恒力与速度方向处于同一直线时,物体做匀变速直线运动.
⑤根据力与速度同向或反向,可以进一步判定物体是做匀加速直线运动或匀减速直线运动;
⑥若物体所受恒力与速度方向成角度,物体做匀变速曲线运动.
⑦物体受到一个大小不变,方向始终与速度方向垂直的外力作用时,物体做匀速圆周运动.此时,外力仅改变速度的方向,不改变速度的大小.
⑧物体受到一个与位移方向相反的周期性外力作用时,物体做机械振动.
表1给出了几种典型的运动形式的力学和运动学特征.
综上所述:
判断一个物体做什么运动,一看受什么样的力,二看初速度与合外力方向的关系.规律.
6.万有引力及应用:
与牛二及运动学公式
高中物理公式8
1思路和方法:
①卫星或天体的运动看成匀速圆周运动,②F心=F万(类似原子模型)
GMr3v222GMMm22公式:
G2=man,又an=,,T=2r()r,则v=GMrrTr3r
3求中心天体的质量M和密度ρ
2242r3Mm由G2=m()r可得M=,TGT2r
3r33ρ=当r=R,即近地卫星绕中心天体运行时,ρ=3224GRTGTR3
3M
轨道上正常转:
题目中常隐含:
【讨论】(v或EK)与r关系,r最小时为地球半径时,v第一宇宙=7.9km/s(最大的运行速度、最小的发射速度);
T最小=84.8min=1.4h
(M=V球=4r3)s3球面=4rs=r(光的垂直有效面接收,球体推进辐射)s22
球冠
=2Rh
3理解近地卫星:
来历、意义万有引力≈重力=向心力、r最小时为地球半径、最大的运行速度=v第一宇宙=7.9km/s(最小的发射速度);T最小=84.8min=1.4h
4同步卫星几个一定:
三颗可实现全球通讯(南北极仍有盲区)
4轨道为赤道平面T=24h=86400s离地高h=3.56x10km(为地球半径的5.6倍)
o2V同步=3.08km/s﹤V第一宇宙=7.9km/s=15/h(地理上时区)a=0.23m/s
5运行速度与发射速度的区别
6卫星的能量:
r增v减小(EK减小<Ep增加),所以E总增加;需克服引力做功越多,地面上需要的发射速度越大
应该熟记常识:
地球公转周期1年,自转周期1天=24小时=86400s,地球表面半径6.4
32x10km表面重力加速度g=9.8m/s月球公转周期30天
力学助计图
有结果会变化
原因原因
高中物理公式9
受力
力学模型及方法
1
.连接体模型是指运动中几个物体叠放在一起、或并排在一起、或用细绳、细杆联系在一起的物体组。
解决这类问题的基本方法是整体法和隔离法。
整体法是指连接体(搞清物体对斜面压力为零的临界条件)
斜面固定:
物体在斜面上情况由倾角和摩擦因素决定
=tg物体沿斜面匀速下滑或静止>tg物体静止于斜面
<tg物体沿斜面加速下滑a=g(sin一cos)
3.轻绳、杆模型
绳只能受拉力,杆能沿杆方向的拉、压、横向及任意方向的力。
杆对球的作用力由运动情况决定
只有=arctg()时才沿杆方向
最高点时杆对球的作用力;最低点时的速度?
,杆的拉力?
若小球带电呢?
a
12mvB2gR假设单B下摆,最低点的速度VB=mgR=2
高中物理公式10
R11mv’2mv’2
AB222整体下摆2mgR=mg+
36gR2gR’’’’’2gRVVB2VAV2V55A=A=;B>VB=
所以AB杆对B做正功,AB杆对A做负功
若V0<gR,运动情况为先平抛,绳拉直沿绳方向的速度消失
即是有能量损失,绳拉紧后沿圆周下落机械能守恒。
而不能够整个过程用机械能守恒。
求水平初速及最低点时绳的拉力?
换为绳时:
先自由落体,在绳瞬间拉紧(沿绳方向的速度消失)有能量损失(即v1突然消失),再v2下摆机械能守恒
例:
摆球的质量为m,从偏离水平方向30°的位置由静释放,设绳子为理想轻绳,求:
小球运动到最低点A时绳子受到的拉力是多少?
4.超重失重模型
系统的重心在竖直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)
向上超重(加速向上或减速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或减速上升)F=m(g-a)难点:
一个物体的运动导致系统重心的运动
1到2到3过程中(1、3除外)超重状态
绳剪断后台称示数
系统重心向下加速
斜面对地面的压力?
地面对斜面摩擦力?
导致系统重心如何运动?
铁木球的运动图9用同体积的水去补充
5.碰撞模型:
特点,①动量守恒;②碰后的动能不可能比碰前大;
③对追及碰撞,碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。
11112’2mv1mv2mvmv’2
212222◆弹性碰撞:
m1v1+m2v2=mvm2v
(1)2
(2)‘11’2◆一动一静且二球质量相等的弹性正碰:
速度交换
大碰小一起向前;质量相等,速度交换;小碰大,向后返。
◆一动一静的完全非弹性碰撞(子弹打击木块模型)1
21mv(
m
M)v
‘2
0’mv0+0=(m+M)v2=
2
+E损
高中物理公式11
2mMvM1M11202’2mvEk0mv0(mM)v0MmE损=2一2=2(mM)(Mm)2
12mv0E损可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为u2-u1=υ1-υ2
u1v2,u2v1。
推论二:
如对弹性碰撞的速度表达式进一步探讨,当m1=m2时,代入上式得:
即当质量相等的两物体发生弹性正碰时,速度互换。
推论三:
完全非弹性碰撞碰撞双方碰后的速度相等的特征,即:
u1=u2
m11m22
m1m2由此即可把完全非弹性碰撞后的速度u1和u2表为:
u1=u2=
例3:
证明:
完全非弹性碰撞过程中机械能损失最大。
高中物理公式12
1111
证明:
碰撞过程中机械能损失表为:
△E=2m1υ12+2m2υ22―2m1u12―2m2u22
1
m由动量守恒的表达式中得:
u2=2(m1υ1+m2υ2-m1u1)
代入上式可将机械能的损失△E表为u1的函数为:
m1(m1m2)m1(m11m22)111
2m2m22m2(m1υ△E=-u12-u1+[(2m1υ12+2m2υ22)-
1+m2υ2)2]
m11m22
m1m2时,这是一个二次项系数小于零的二次三项式,显然:
当u1=u2=
即当碰撞是完全非弹性碰撞时,系统机械能的损失达到最大值
(m11m22)211
2(m1m2)△Em=2m1υ12+2m2υ22-
推论四:
碰撞过程中除受到动量守恒以及能量不会增加等因素的制约外,还受到运动的合理性要求的制约,比如,某物体向右运动,被后面物体追及而发生碰撞,被碰物体运动速度只会增大而不应该减小并且肯定大于或者等于(不小于)碰撞物体的碰后速度。
6.人船模型:
一个原来处于静止状态的系统,在系统ms=MSs+S=ds=M/m=Lm/LM
载人气球原静止于高h的高空,气球质量为M,人的质量为m.若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?
7.弹簧振子模型:
F=-Kx(X、F、a、v、A、T、f、EK、EP等量的变化规律)水平型和竖直型
8.单摆模型:
T=2Lg(类单摆)利用单摆测重力加速度
9.波动模型:
特点:
传播的是振动形式和能量,介质中各质点只在平衡位置附近振动并不随波迁移。
①各质点都作受迫振动,②起振方向与振源的起振方向相同,③离源近的点先振动,
高中物理公式
13
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