2021年高考物理知识点全面整理 第1册 力和运动(通用版)
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1、第一章 直线运动课时01. 运动的描述知识01. 物体和质点A. 实际物体有一定的大小和形状,并且运动中物体上各部分的运动情况还可以不同B. 质点(1)定义:在某些情况下,不考虑物体的大小和形状,把它简化为一个有质量的点,称为质点(2)质点具有物体的质量,没大小和形状(3)物体看作质点的条件:物体的大小和形状对所研究的问题可以忽略时,可以把物体看成质点知识02. 位移和路程1位移:表示物体位置的变化,可用由初位置指向末位置的有向线段表示有向线段的长度表示位移的大小,有向线段的方向表示位移的方向2路程:是物体运动轨迹的实际长度路程没有方向,与路径有关如图所示,AB表示位移,折线ACB和弧线ADB
2、的长度表示路程位移路程区别描述质点位置变化,是从初位置指向末位置的有向线段描述质点实际运动轨迹的长度矢量,有大小,也有方向标量,有大小,无方向由质点的初、末位置决定,与质点运动轨迹无关既与质点的初、末位置有关,也与运动路径有关联系都是描述质点运动的空间特征都是过程量一般说来,位移的大小不大于相应的路程,只有质点做单向直线运动时,位移的大小才等于路程知识03. 平均速度的理解1定义为:位移与发生这个位移所用时间的比值,叫做物体在这段时间(或这段位移)内的平均速度2定义式:v=x/t平均速度的方向就是位移的方向3物理意义:粗略地描述物体在时间间隔t内的平均快慢程度4平均速率:路程与发生这段路程所用
3、时间的比值知识04. 瞬时速度和速率1定义:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度,叫做瞬时速度2定义式:v=x/t当t非常非常小,x/t就可以看做某时刻(或某位置)的速度方向为某时刻或某位置物体的运动方向3物理意义:精确地描述物体运动的快慢4在匀速直线运动中,平均速度等于瞬时速度5速度和速率:瞬时速度的大小叫做速率知识05. 平均速度和瞬时速度速度定义定义式特例对应量瞬时速度质点在某一时刻或某一位置的速度匀变速运动时刻平均速度质点在一段时间的运动速度时间,位移知识06. 平均速度和平均速率平均速度平均速率定义位移与时间的比值路程与时间的比值意义粗略描述运动的快慢和方向仅表示运动的快慢性质矢量
4、标量关系平均速度大小一般小于平均速率,仅物体单向直线运动时,两者大小才相等知识07. 加速度的理解1定义:加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值,通常用字母a表示2公式:,其中,v表示速度变化量,t表示时间间隔3单位:m/s2或m·s2,读作米每二次方秒4意义:描述速度变化的快慢5方向:加速度是矢量,有大小,也有方向,与速度变化量的方向相同加速度式子物理意义定义式表示物体速度变化的快慢,即速度的变化率决定式力是使物体产生加速度的原因,即改变物体运动状态的原因例匀变速运动常用于匀变速直线运动的实验;sn、sm为相等时间T内的位移圆周运动是变量;是由指向圆心的合外力提供的,对匀
5、速圆周运动,合外力就是向心力简谐运动单摆弹簧振子是变量,当a=0时,速度达到最大值知识08. 运动参量的比较i. v、v和a的对比比较项目速度速度变化量加速度物理意义描述物体运动的快慢和方向,是状态量描述物体速度的变化,是过程量描述物体速度变化快慢和方向,是状态量定义式vvvv0a单位m/sm/sm/s2决定因素由v0、a、t决定由vat知v由a与t决定由决定方向与位移x同向,即物体运动的方向由vv0或a的方向决定与v的方向一致,由F的方向决定,而与v0、v方向无关大小位移对时间的变化率,即位移与时间的比值满足vvv0,是矢量运算速度对时间的变化率,即速度变化量与所用时间的比值联系三者无必然联
6、系,v很大,v可能很小,甚至为0,a也可大也可小,甚至为0ii. x、v和a的比较物理量意义公式性质说明位移表示位置的变化x=x2x1都是矢量三个物理量没有必然的关系速度的方向就是物体的运动方向加速度的方向与物体所受的合外力的方向相同速度表示位置变化的快慢,即运动快慢加速度表示速度变化的快慢,即速度变化率课时02. 匀变速直线运动的规律知识01. 匀变速直线运动的认知1定义:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动或者说,在变速直线运动中,如果在任意相等时间内速度的变化量相等,这种运动就叫做匀变速直线运动2分类:在匀变速直线运动中,如果物体的速度随时间均匀增大,这个运动叫做匀加速直
7、线运动;如果物体的速度随时间均匀减小,这个运动叫做匀减速直线运动分类3特点:加速度保持不变4匀变直的vt图象(1)匀变速直线运动的vt图象是一条倾斜的直线,如图所示,a表示匀加速直线运动,b表示匀减速直线运动(2)vt图象的斜率表示物体的加速度,斜率的正负表示加速度的正负(3)vt图象与纵轴的交点表示物体的初速度知识02. 匀变速直线运动的规律A. 匀变速直线运动的基本规律(1)速度时间公式:vv0at(2)位移时间公式:xv0tat2(3)位移速度公式:v2v2axB. 匀变速直线运动的重要推论(1)纸带逐差式:任意相邻相等时间T内的位移差:xaT2;可以推广到:xmxn(mn)aT2(2)
8、黄金四连等:匀变速直线运动的平均速度:重要说明:以上所有公式中x、v0、a均是矢量,应用公式解题前应先规定正方向,明确各物理量的正负,通常规定初速度方向为正方向课时03. 匀变速直线运动的实例知识01. 自由落体的探索A. 亚里士多德的谬论物体下落的快慢是由它们的重量决定的,即越重的物体下落得越快B. 伽利略的科学研究a. 质疑归谬伽利略从亚里士多德的论断出发,通过逻辑推理否定了亚里士多德的论断(重物和轻物捆绑的矛盾推理)b. 提出猜想伽利略猜想自由落体运动是某种比较简单的变速运动,它的速度应该是与时间成正比的,即vtc. 数学推理伽利略通过数学推理可知:出做初速度为零匀变速直线运动的物体通过
9、的位移肯定与运动的时间平方成正比的,即应有xt2d. 斜面实验伽利略的“冲淡重力”的斜面实验如下图所示,让小球从斜面上不同位置滚下,观测到小球多次从不同起点滚下的位移和所用时间的平方的比值总是保持不变,即有e. 合理外推当斜面倾角为90°,即物体自由下落时,其比值也保持不变,即st2f. 实验结论物体在做自由落体运动时,其速度随时间均匀增加,即vt故重轻物体下落同样快C. 伽利略的科学方法a. 研究思路问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论b. 思想核心把科学实验和数学推理结合起来D. 科学方法的意义伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,即数学推理和科学实验相结合,
10、这种方法到现在仍然是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法,这种方法的使用不但标志着物理学的真正开端,也有力地推进了人类科学认识的发展,近代科学的研究大门从此也被打开了知识02. 自由落体运动A. 运动的条件只受重力;初速度v00B. 运动的特点理想化模型,因为在实际中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动,只有当空气阻力远小于重力时,物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动自由落体是初速度为0、加速度为g的匀加速直线运动,它是匀变速直线运动的特例C. 重力加速度(1)g的方向竖直向下(因为地球是个巨型球体,所以各处的重力加速度方向是可以不同的,而且大多时候是不指向地心)(2)计
11、算中常取g9.8m/s2,粗略计算中可取g10m/s2D. 基本的规律速度时间公式:vgt;位移时间公式:hgt2;位移速度公式:v22gh故有以下变形式:a. 加速度;b. 末速度;c. 时间公式;d. 位移公式;E. 相关的推论初速度为零的匀加速直线运动公式(按照连续相等的时间间隔)1Ts末、2Ts末、3Ts末时的速度之比为;前1Ts、前2Ts、前3Ts内的位移之比为;第1Ts、第2Ts、第3Ts内的位移之比为初速度为零的匀加速直线运动公式(按照连续相等的位移间隔)1X末、2X末、3X末位置的速度之比为;前1X、前2X、前3X所用的时间之比为;第1X、第2X、第3X所用的时间之比为知识03
12、. 竖直上抛运动A. 模型特点a. 条件:只受重力;初速度且方向竖直向上b. 特点:理想化模型,因为在实际中,物体上升和下落时都会受空气阻力的作用c. 实质:竖直上抛是初速度为不为零、加速度为g的匀减速直线运动(上升阶段做匀减速直线运动,下降阶段做自由落体运动),它是匀变速直线运动的特例B. 基本规律加速度(取竖直向上为正);速度公式;时间公式;位移公式;上升最大高度,上升下降时间C. 深入理解竖直上抛运动是加速度恒定的匀变速直线运动,若以抛出点为坐标原点,竖直向上为坐标轴正方向建立坐标系,其位移公式与速度公式分别为和a. 对公式的理解:当时,表示物体正在向下运动;当时,表示物体正在最高点;当
13、时,表示物体正在向上运动b. 对公式的理解:当时,表示物体在抛出点下方;当时,表示物体回到抛出点;当时,表示物体在抛出点上方D. 对称性质a. 位移对称性物体上升过程中从初到A的位移跟后面返回到A的位移相同笼统表述:默认取抛出点为位移参考原点,则上升跟下降经过同一位置的位移相同b. 时间对称性物体上升过程中从AC所用时间tAC和下降过程中从CA所用时间tCA相等笼统表述:上升和下降过程经过同一段高度时,其上升时间和下降时间相等c. 速度对称性物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等、方向相反笼统表述:上升和下降过程经过同一位置时,其速度等大反向d. 能量对称性物体从AB和从B
14、A重力势能变化量的大小相等,均等于mghAB笼统表述:竖直上抛运动物体在上升和下降过程中经过同一位置时,其动能、重力势能及机械能分别相等E. 研究方法a. 分段法:以达到的最高点为界,上升阶段看作初速度为v0且加速度大小为g的匀减速直线运动,下降阶段为自由落体运动,两个阶段分别按其对应的运动形式选用相应规律b. 全程法:从全程看来,运动过程中的加速度g大小恒定且方向与初速度v0方向始终相反,故将全过程视为初速度为v0、加速度为ag的匀变速直线运动F. 注意事项a. 用全过程解决竖直上抛运动问题时,必须注意物理量的矢量性习惯上取v0的方向为正方向,则v>0时,物体正在上升;v<0时,
15、物体正在下降;h>0时,物体在抛出点上方;h<0时,物体在抛出点下方b. 在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某个位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,造成双解,在解决问题时要注意这个特点知识04. 刹车类型问题i. 实际刹车问题的实质汽车刹车问题的实质是汽车做单方向匀减速直线运动问题若初速度为v0,加速度为a,汽车运动时间满足t,发生的位移满足x.ii. 实际刹车的时间陷阱先求出刹车时间或刹车位移来判定汽车在给定的时间内(位移)内是否已停止iii. 逆向思维法解决问题a. 基本思路:即把刹车过程倒过来看成是初速度为零的匀加速直线运动b. 处理步骤:首先计算速度减到零所需
16、时间,然后再与题中所给的时间进行比较,确定是否有陷阱iv. 刹车行驶的安全问题安全距离也叫停车距离,安全距离s反应距离s1刹车距离s2课时04. 运动学的图像问题知识01. 图像信息的六看第一:关注横、纵坐标(1)确认横、纵坐标对应的物理量各是什么(2)注意横、纵坐标是否从零刻度开始(3)坐标轴物理量的单位也不能忽视第二:理解斜率、面积、截距的物理意义(1)图线的斜率:通常能够体现某个物理量的大小、方向及变化情况(2)面积:由图线、横轴,有时还要用到纵轴及图线上的一个点或两个点到横轴的垂线段,所围图形的面积,一般都能表示某个物理量,如vt图象中的面积,表示位移(3)截距:图线在纵轴
17、上以及横轴上的截距第三:分析交点、转折点、渐近线(1)交点:往往是解决问题的切入点(2)转折点:满足不同的函数关系式,对解题起关键作用(3)渐近线:往往可以利用渐近线求出该物理量的极值或确定它的变化趋势知识02. 两大图像的比较i. xt图象与vt图象的比较注意:vt图象中图线向上倾斜时,物体不一定加速运动,向下倾斜时也不一定做匀减速运动,物体做加速运动还是减速运动,取决于v和a的方向ii. 基本追及相遇的图象的比较iii. at图象与vt图象的比较图象xt图象vt图象at图象图象实例图线含义图线表示质点做匀速直线运动(斜率表示速度v)图线表示质点做匀加速直线运动(斜率表示加速度a)图线表示质
18、点做加速度逐渐增大的直线运动图线表示质点静止图线表示质点做匀速直线运动图线表示质点做匀变速直线运动图线表示质点向负方向做匀速直线运动图线表示质点做匀减速直线运动图线表示质点做加速度减小的直线运动交点表示此时三个质点相遇交点表示此时三个质点有相同的速度交点表示此时三个质点有相同的加速度点表示t1时刻质点位移为x1(图中阴影部分的面积没有意义)点表示t1时刻质点速度为v1(图中阴影部分面积表示质点在0t1时间内的位移)点表示t1时刻质点加速度为a1(图中阴影部分面积表示质点在0t1时间内的速度变化量)第二章:相互作用课时01. 三种常见的力知识01. 力的三大效应A瞬时诞生效应:使物体产生加速度F
19、=maB时间积累效应:产生冲量I=Ft,使物体的动量发生变化Ft=pC空间积累效应:做功W=Fs,使物体的动能发生变化W=Ek知识02. 重力及其重心1重力的特点(1)由地球吸引而使物体受到的力叫做重力(2)特点:重力是非接触力;重力的施力物体是地球2重力的大小(1)测量:测力计;(2)计算:G=mg,g=9.8N/kg9.8m/s2,粗略计算中可取g10m/s23重力的方向:竖直向下4重力加速度a. g的方向竖直向下(因为地球是个巨型球体,所以各处的重力加速度方向是可以不同的,而且大多时候是不指向地心)b. g的大小在小区域范围内且高度相同时,重力加速度都相同在小区域范围内,重力加速度随高度
20、的增加而减小地球上纬度不同的地点重力加速度不同,其大小随纬度的增加而增大,赤道上最小,两极处最大(中间小,两头大)5物体的重心(1)任何一个物体各部分都会受到重力的作用,从效果上,可以把这些作用力视作集中作用于一点,这一点称为重心实际上它是物体重力的等效作用点(2)影响重心位置的因素:几何形状、质量分布(3)不规则薄板形物体重心的确定方法:悬挂法6重量和重力物理量性质称量工具关系不同点共同点质量标量天平G=mg由物体本身定在卫星和牢宙飞船上因完全失重天平和测力计都不能测对应量重力矢量测力计与重力加速度有关7重力的新理解第一类定义很明确,重力就是指地球对物体的吸引力重力即是力,就是矢量,其方向就
21、是地球对物体引力的方向,即竖直指向地球中心按这类定义,重力就成了引力的同义词,但重力并不代表万有引力其实,这类定义只有在不考虑地球自转所引起的效果时才有意义第二类定义:“地球对其附近物体吸引的力是重力”“地球对地球表面附近物体的引力称重力”第二类定义的共同特点是有“表面”、“附近”此类限制性词这些“表面”、“附近”表达着怎样的意思呢就是说只有地球表面附近的引力才称重力,除此以外,就只称引力,不再称重力了;另外,到底距地球表面多远才不算“表面”、“附近”呢距地表大约2000m的范围内,算是附近第三类定义:“质点以线悬挂并相对于地球静止时,质点所受重力的方向沿悬线且竖直向下,其大小在数值上等于质点
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