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物理復(fù)習(xí)直線運(yùn)動(dòng)參考系(A)在描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),選來(lái)作為標(biāo)準(zhǔn)的另外的物體位移和路程(A)表示質(zhì)點(diǎn)的位置的變動(dòng)的物理量叫做位移,位移是矢量。路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。路程是標(biāo)量速度——描述運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,是位移對(duì)時(shí)間的變化率。平均速度(A),在直線運(yùn)動(dòng)中,不同時(shí)間(或不同位移)內(nèi)平均速度一般是不同的,因此,必須指明求出的平均速度是對(duì)哪段時(shí)間來(lái)說(shuō)的。瞬時(shí)速度(A)運(yùn)動(dòng)物體經(jīng)過(guò)某一時(shí)刻(或某一位置)的速度,叫做瞬時(shí)速度速率(A)在直線運(yùn)動(dòng)中,瞬時(shí)速度的方向與物體經(jīng)過(guò)某一位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向相同。它的大小叫做瞬時(shí)速率,有時(shí)簡(jiǎn)稱速率。變化率——表示變化的快慢,不表示變化的大小。加速度(B)加速度——描述速度變化快慢的物理量,是速度對(duì)時(shí)間的變化率。,,,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(B)位移公式:;由于勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度是均勻改變的,他在時(shí)間t內(nèi)的平均速度,某段時(shí)間的中間時(shí)刻的即時(shí)速度等于該段時(shí)間內(nèi)的平均速度。,某段位移的中間位置的即時(shí)速度公式(不等于該段位移內(nèi)的平均速度)。無(wú)論勻加速還是勻減速,都有勻變速直線運(yùn)動(dòng)還具有以下特點(diǎn):(1)相鄰的相等時(shí)間間隔的位移差ΔS=aT2(2)任意一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的即時(shí)速度vn=(3)對(duì)于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),有①前1秒、前2秒、前3秒……內(nèi)的位移之比為1∶4∶9∶……②第1秒、第2秒、第3秒……內(nèi)的位移之比為1∶3∶5∶……③前1米、前2米、前3米……所用的時(shí)間之比為1∶∶∶……④第1米、第2米、第3米……所用的時(shí)間之比為1∶∶()∶……svotosvotots-t圖象。能讀出s、t、v的信息(斜率表示速度)。v-t圖象。能讀出s、t、v、a的信息(斜率表示加速度,曲線下的面積表示位移)??梢?jiàn)v-t圖象提供的信息最多,應(yīng)用也最廣。自由落體運(yùn)動(dòng)(A)物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。重力加速度(B)力重力(A)由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。大小:G=mg方向:豎直向下重力由地球?qū)ξ矬w的萬(wàn)有引力產(chǎn)生,由于地球自轉(zhuǎn)需要向心力的緣故。除南北兩極外重力大小不等于引力大小除南北兩極和赤道一周外,重力的方向也不指向地心。形變和彈力(A)形變:物體的伸長(zhǎng)、縮短、彎曲等等,總之物體的形狀或體積的改變。彈力:發(fā)生形變的物體,由于要恢復(fù)原狀,對(duì)跟他接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用。條件:接觸彈性形變兩物體相接觸只是產(chǎn)生彈力的必要條件,但不是充分條件。壓力的方向:垂直于支持面而指向被壓的物體,支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物體。繩的拉力是繩對(duì)所拉物體的彈力,方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向?;瑒?dòng)摩擦力(A)F=μFNμ是比例常數(shù),叫動(dòng)摩擦因數(shù)。沒(méi)有單位滑動(dòng)摩擦力大小跟接觸面的材料,粗糙程度有關(guān)?;瑒?dòng)摩擦力跟壓力(一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體表面的垂直作用力)成正比。條件:接觸接觸面粗糙有正壓力有相對(duì)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)摩擦力的方向,與接觸面相切,跟物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。靜摩擦力(A)fm=μ0N大小,隨拉力的變化而變化。方向,總跟接觸面相切,并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。條件:接觸接觸面粗糙有正壓力相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。靜摩擦力增大到某數(shù)值后不再增大,這時(shí)靜摩擦力達(dá)到最大值叫最大靜摩擦力。表示為fm。正壓力越大最大靜摩擦力越大接觸面越粗糙最大靜摩擦力越大還跟兩物體的材料有關(guān)兩個(gè)相接觸的物體間的靜摩擦力大小,等于在0—fm之間的某個(gè)值.注意:(1)摩擦力可以是阻力,也可以是動(dòng)力。(2)摩擦力公式f=μN(yùn)中三個(gè)量對(duì)應(yīng)于同一接觸面,N一般不等于G。(3)靜摩擦力不要用f=μN(yùn)計(jì)算,而要從物體受到的其它外力和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)判斷。受力分析:對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析是分析、求解力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵,受力分析就是要明確周圍物體對(duì)研究對(duì)象施加的性質(zhì)力的方向,并畫出力的示意圖。通常采用隔離法分析,其步驟為:1、明確研究對(duì)象,將它從周圍物體中隔離出來(lái)。2、分析周圍有哪些物體對(duì)它施力,方向如何注意:(1)所有的力都是周圍物體給研究對(duì)象的,而不是研究對(duì)象給周圍物體的。(2)正確順序進(jìn)行受力分析,一般是“一重,二彈,三摩擦”的順序,防止“缺力”和“多力”7.力的合成和分解(A)矢量的合成與分解都遵從平行四邊形定則(可簡(jiǎn)化成三角形定則)平行四邊形定則實(shí)質(zhì)上是一種等效替換的方法。一個(gè)矢量(合矢量)的作用效果和另外幾個(gè)矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用這一個(gè)矢量代替那幾個(gè)矢量,也可以用那幾個(gè)矢量代替這一個(gè)矢量,而不改變?cè)瓉?lái)的作用效果。F1F2FOF1F2FOF1F2FO矢量的合成分解,一定要認(rèn)真作圖。在用平行四邊形定則時(shí),分矢量和合矢量要畫成帶箭頭的實(shí)線,平行四邊形的另外兩個(gè)邊必須畫成虛線。各個(gè)矢量的大小和方向一定要畫得合理。在應(yīng)用正交分解時(shí),兩個(gè)分矢量和合矢量的夾角一定要分清哪個(gè)是大銳角,哪個(gè)是小銳角,不可隨意畫成45°。(當(dāng)題目規(guī)定為45°時(shí)除外)(B)過(guò)河問(wèn)題v2v1如右圖所示,若用v1表示水速,v2v1①過(guò)河時(shí)間僅由v2的垂直于岸的分量v⊥決定,即,與v1無(wú)關(guān),所以當(dāng)v2⊥岸時(shí),過(guò)河所用時(shí)間最短,最短時(shí)間為也與v1無(wú)關(guān)。v1v2v②過(guò)河路程由實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡的方向決定,當(dāng)v1<v2時(shí),最短路程為d;當(dāng)v1>vv1v2v8.共點(diǎn)力作用下物體的平衡(1)(2)共點(diǎn)力的平衡條件:在共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零。(3)判定定理:物體在三個(gè)互不平行的力的作用下處于平衡,則這三個(gè)力必為共點(diǎn)力。(表示這三個(gè)力的矢量首尾相接,恰能組成一個(gè)封閉三角形)(4)解題途徑:AABva牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第一定律(A)一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。(慣性定律)力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因;力是使物體產(chǎn)生加速度的原因;質(zhì)量是物體慣性大小的量度。牛頓第二定律(B)物體的加速度跟作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向跟引起這個(gè)加速度的力的方向相同。F合=ma。牛頓第三定律(B)兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條直線上。區(qū)分一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力的共同點(diǎn)有:大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)有:作用力反作用力作用在兩個(gè)不同物體上,而平衡力作用在同一個(gè)物體上;作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力,而平衡力可能是不同性質(zhì)的力;作用力反作用力一定是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的,而平衡力中的一個(gè)消失后,另一個(gè)可能仍然存在。若F為物體受的合外力,那么a表示物體的實(shí)際加速度;若F為物體受的某一個(gè)方向上的所有力的合力,那么a表示物體在該方向上的分加速度;若F為物體受的若干力中的某一個(gè)力,那么a僅表示該力產(chǎn)生的加速度,不是物體的實(shí)際加速度。(C)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的思路是:明確研究對(duì)象----可以以某一個(gè)物體為對(duì)象,也可以以幾個(gè)物體組成的質(zhì)點(diǎn)組為對(duì)象。對(duì)選取的研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并正確畫出物體的受力示意圖用平行四邊形定則或正交分解法求出合力運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立方程解方程。vFaABvFaAB4.超重與失重:超重:F支>Ga=F支–G/m>0豎真向上失重:F支<Ga=F支–G/m<0豎直向下超重:v↑,a↑向上加速;v↓a↑向下減速;失重:v↑a↓向上減速;v↓a↓向下加速曲線運(yùn)動(dòng)萬(wàn)有引力曲線運(yùn)動(dòng)(A)曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向是時(shí)刻改變的,質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)(或某一時(shí)刻)的速度的方向是在曲線的這一點(diǎn)的切線方向。曲線運(yùn)動(dòng)中速度的方向(A)與運(yùn)動(dòng)物體所受合力的方向不在同一直線上;加速度的方向跟他的速度方向也不在同一直線上。運(yùn)動(dòng)的合成和分解(A)平拋運(yùn)動(dòng)(B)平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。平拋物體在t秒末時(shí)的水平分速度vx和豎直分速度vy分別為vx=v0,vy=gtv0vtvxvyhv0vtvxvyhsααs/位移公式:x=v0ty=gt2求出合位移的大小和方向φ角s=tanφ=證明:設(shè)時(shí)間t內(nèi)物體的水平位移為s,豎直位移為h,則末速度的水平分量vx=v0=s/t,而豎直分量vy=2h/t,,所以有勻速圓周運(yùn)動(dòng)(A)速度方向時(shí)刻改變,大小不變勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng),而不是勻速運(yùn)動(dòng),是變加速運(yùn)動(dòng),而不是勻加速運(yùn)動(dòng)。因?yàn)榫€速度方向時(shí)刻在變化,向心加速度方向時(shí)刻沿半徑指向圓心,時(shí)刻變化。速圓周運(yùn)動(dòng)中,角速度ω、周期T、轉(zhuǎn)速n、速率、動(dòng)能是不變的物理量。線速度v、加速度a、合外力F、是不斷變化的物理量。凡是直接用皮帶傳動(dòng)(包括鏈條傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng))的兩個(gè)輪子,兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等;凡是同一個(gè)輪軸上(各個(gè)輪都繞同一根軸同步轉(zhuǎn)動(dòng))的各點(diǎn)角速度相等(軸上的點(diǎn)除外)。(B)豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)處的受力特點(diǎn)及分類這類問(wèn)題的特點(diǎn)是:由于機(jī)械能守恒,物體做圓周運(yùn)動(dòng)的速率時(shí)刻在改變,物體在最高點(diǎn)處的速率最小,在最低點(diǎn)處的速率最大。物體在最低點(diǎn)處向心力向上,而重力向下,所以彈力必然向上且大于重力;而在最高點(diǎn)處,向心力向下,重力也向下,所以彈力的方向就不能確定了,要分三種情況進(jìn)行討論。繩FGGF繩FGGF即,否則不能通過(guò)最高點(diǎn)。⑵彈力只可能向上,如車過(guò)橋。在這種情況下有:,否則車將離開(kāi)橋面,做平拋運(yùn)動(dòng)。⑶彈力既可能向上又可能向下,如管內(nèi)轉(zhuǎn)(或桿連球、環(huán)穿珠)。這種情況下,速度大小v可以取任意值。但可以進(jìn)一步討論:①當(dāng)時(shí)物體受到的彈力必然是向下的;當(dāng)時(shí)物體受到的彈力必然是向上的;當(dāng)時(shí)物體受到的彈力恰好為零。②當(dāng)彈力大小F<mg時(shí),向心力有兩解:mg±F;當(dāng)彈力大小F>mg時(shí),向心力只有一解:F+mg;當(dāng)彈力F=mg時(shí),向心力等于零。線速度、角速度和周期(B)線速度:,方向在圓周該點(diǎn)的切線方向上。角速度:,rad/s周期:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。關(guān)系:ω===2πnv===2πrn向心加速度(A),a=ω2r===ωv方向總與運(yùn)動(dòng)方向垂直。向心力(B),F(xiàn)n=ma=mω2r=m=m=mωv方向總與運(yùn)動(dòng)方向垂直。萬(wàn)有引力定律(A),適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)、一個(gè)質(zhì)點(diǎn)和一個(gè)均勻球、兩個(gè)均勻球。G=ma=mω2r=m=m==》a=Gv=ω=T=2π(B)(1)用萬(wàn)有引力定律求中心星球的質(zhì)量和密度當(dāng)一個(gè)星球繞另一個(gè)星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)中心星球質(zhì)量為M,半徑為R,環(huán)繞星球質(zhì)量為m,線速度為v,公轉(zhuǎn)周期為T,兩星球相距r,由萬(wàn)有引力定律有:,可得出(C)萬(wàn)有引力和重力的關(guān)系:一般的星球都在不停地自轉(zhuǎn),星球表面的物體隨星球自轉(zhuǎn)需要向心力,因此星球表面上的物體所受的萬(wàn)有引力有兩個(gè)作用效果:一個(gè)是重力,一個(gè)是向心力。星球表面的物體所受的萬(wàn)有引力的一個(gè)分力是重力,另一個(gè)分力是使該物體隨星球自轉(zhuǎn)所需的向心力。即10.人造衛(wèi)星(只討論繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星)和星球表面上的物體不同,人造衛(wèi)星所受的萬(wàn)有引力只有一個(gè)作用效果,就是使它繞星球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),因此萬(wàn)有引力等于向心力。又由于我們定義重力是由于地球的吸引而使物體受到的力,因此可以認(rèn)為對(duì)衛(wèi)星而言,⑴人造衛(wèi)星的線速度和周期。人造衛(wèi)星的向心力是由地球?qū)λ娜f(wàn)有引力提供的,因此有:,由此可得到兩個(gè)重要的結(jié)論:和??梢钥闯?,人造衛(wèi)星的軌道半徑r、線速度大小v和周期T是一一對(duì)應(yīng)的,其中一個(gè)量確定后,另外兩個(gè)量也就唯一確定了。離地面越高的人造衛(wèi)星,線速度越小而周期越大。⑵近地衛(wèi)星。近地衛(wèi)星的軌道半徑r可以近似地認(rèn)為等于地球半徑R,又因?yàn)榈孛娓浇?,所以有。它們分別是繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星的最大線速度和最小周期。⑶既T=24h,根據(jù)⑴可知其軌道半徑是唯一確定的,經(jīng)過(guò)計(jì)算可求得同步衛(wèi)星離地面的高度為h=3.6×107m≈5.6R地(三萬(wàn)六千千米),而且該軌道必須在地球赤道的正上方,衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)方向必須是由西向東。宇宙速度(A)第一宇宙速度7.9km/s;第二宇宙速度11.2km/s;第三宇宙速度16.7km/s。機(jī)械振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(A)物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)。(x位移)位移指的是由平衡位置指向定點(diǎn)的有向線段。⑴由定義知:F∝x,方向相反。⑵由牛頓第二定律知:F∝a,方向相同。⑶由以上兩條可知:a∝x,方向相反。⑷v和x、F、a之間的關(guān)系最復(fù)雜:當(dāng)v、a同向(即v、F同向,也就是v、x反向)時(shí)v一定增大;當(dāng)v、a反向(即v、F反向,也就是v、x同向)時(shí),v一定減小。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率(A)振幅:振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離;。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像(A)振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移;振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間;從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期.介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(是一種變加速運(yùn)動(dòng))任何一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是4A,在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是2A,但在四分之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程就不一定是A了單擺(A);;(與擺球質(zhì)量、振幅無(wú)關(guān))。機(jī)械波機(jī)械波(A)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播,形成機(jī)械波。(1)分類:機(jī)械波可分為橫波和縱波兩種。a.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波,(波谷、波峰)如:繩上波、水面波等。b.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波,如:彈簧上的疏密波、聲波等。(2)機(jī)械波的傳播b.介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),是變加速運(yùn)動(dòng),介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。c.機(jī)械波轉(zhuǎn)播的是振動(dòng)形式、能量和信息。d.機(jī)械波的頻率由波源決定,而傳播速度由介質(zhì)決定。(3)機(jī)械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射,是波特有的性質(zhì)。a.干涉。產(chǎn)生干涉的必要條件是:兩列波源的頻率必須相同。干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件:①最強(qiáng):該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍,即δ=nλ②最弱:該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,即根據(jù)以上分析,在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi),振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng);振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。至于“波峰和波峰疊加得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”,“波谷和波谷疊加也得到振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)”,“波峰和波谷疊加得到振動(dòng)減弱點(diǎn)”這些都只是充分條件,不是必要條件。b.衍射。發(fā)生明顯衍射的條件是:障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小。c.波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理。獨(dú)立傳播原理:幾列波相遇時(shí),能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播,不互相影響。疊加原理:介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)轉(zhuǎn)播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和。波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理并不矛盾。前者是描述波的性質(zhì):同時(shí)在同一介質(zhì)中傳播的幾列波都是獨(dú)立的。比如一個(gè)樂(lè)隊(duì)中各種樂(lè)器發(fā)出的聲波可以在空氣中同時(shí)向外傳播,我們?nèi)匀荒芊智迤渲懈鞣N樂(lè)器發(fā)出的不同聲波。后者是描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況:每個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是各列波在該點(diǎn)引起的運(yùn)動(dòng)的矢量和。波的圖象:表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移;波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離;從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng).波的圖象中,波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向,這三者中已知任意兩者,可以判定另一個(gè)。(口訣為“上坡下,下坡上”)波的傳播是勻速的,在一個(gè)周期內(nèi),波形勻速向前推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)。n個(gè)周期波形向前推進(jìn)n個(gè)波長(zhǎng)(n可以是任意正數(shù))。因此在計(jì)算中既可以使用v=λf,也可以使用v=s/t,后者往往更方便。波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系(A)機(jī)械能功(B);力使物體所做的功,等于力的大小、位移的大小、離合位移的夾角的余弦這三者的乘積。當(dāng)時(shí)F做正功,當(dāng)時(shí)F不做功,當(dāng)時(shí)F做負(fù)功。功率(A)(用來(lái)求平均功率);P=FvCosα(v為平均速度,則P為平均功率;V為即時(shí)速度,則P為即時(shí)功率)汽車的兩種加速問(wèn)題。汽車從靜止開(kāi)始沿水平面加速運(yùn)動(dòng)時(shí),有兩種不同的加速過(guò)程,但分析時(shí)采用的基本公式都是P=Fv和F-f=ma①恒定功率的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,隨著v的增大,F(xiàn)必將減小,a也必將減小,汽車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng),直到F=f,a=0,這時(shí)v達(dá)到最大值??梢?jiàn)恒定功率的加速一定不是勻加速。這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算,不能用W=Fs計(jì)算(因?yàn)镕為變力)。②恒定牽引力的加速。由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽車做勻加速運(yùn)動(dòng),而隨著v的增大,P也將不斷增大,直到P達(dá)到額定功率Pm,功率不能再增大了。這時(shí)勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束,其最大速度為,此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動(dòng)了。可見(jiàn)恒定牽引力的加速時(shí)功率一定不恒定。這種加速過(guò)程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用W=Fs計(jì)算,不能用W=Pt計(jì)算(因?yàn)镻為變功率)。要注意兩種加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的最大速度的區(qū)別。動(dòng)能(A)動(dòng)能定理(B);合外力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量,其方程為:W=ΔEk=m-m動(dòng)能定理只管初態(tài)和末態(tài),不必詳細(xì)推究過(guò)程。尤其是在受變力或做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí),應(yīng)用起來(lái)較牛頓定律方便。式中合外力對(duì)物體所做的功等于每一個(gè)外力對(duì)物體所做功的代數(shù)和。功和動(dòng)能都是標(biāo)量,動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式,不能在某一個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理。(C)應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟:⑴確定研究對(duì)象和研究過(guò)程。和動(dòng)量定理不同,動(dòng)能定理的研究對(duì)象只能是單個(gè)物體,如果是系統(tǒng),那么系統(tǒng)內(nèi)的物體間不能有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(原因是:系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)力的總沖量一定是零,而系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)力做的總功不一定是零)。⑶寫出該過(guò)程中合外力做的功,或分別寫出各個(gè)力做的功(注意功的正負(fù))。如果研究過(guò)程中物體受力情況有變化,要分別寫出該力在各個(gè)階段做的功。⑷寫出物體的初、末動(dòng)能。⑸按照動(dòng)能定理列式求解。重力勢(shì)能(B)重力做功與重力勢(shì)能改變的關(guān)系(B)=mgh2-mgh1機(jī)械能守恒定律(B)(1)在只有重力和彈力做功的情況下,物體的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,而物體機(jī)械能的總量保持不變.(2)如果沒(méi)有摩擦和介質(zhì)阻力,物體只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí),機(jī)械能的總量保持不變。(C)解題步驟:⑴確定研究對(duì)象和研究過(guò)程。⑵判斷機(jī)械能是否守恒。⑶選定一種表達(dá)式,列式求解。8.功能關(guān)系做功的過(guò)程是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,功是能的轉(zhuǎn)化的量度。⑴物體動(dòng)能的增量由外力做的總功來(lái)量度:W外=ΔEk,這就是動(dòng)能定理。⑵物體重力勢(shì)能的增量由重力做的功來(lái)量度:WG=-ΔEP,這就是勢(shì)能定理。⑶物體機(jī)械能的增量由重力以外的其他力做的功來(lái)量度:W其=ΔE機(jī),(W其表示除重力以外的其它力做的功),這就是機(jī)械能定理。⑷當(dāng)W其=0時(shí),說(shuō)明只有重力做功,所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。⑸一對(duì)互為作用力反作用力的摩擦力做的總功,用來(lái)量度該過(guò)程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能,也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。fd=Q(d為這兩個(gè)物體間相對(duì)移動(dòng)的路程)。分子熱運(yùn)動(dòng)能量守恒阿伏伽德羅常數(shù)(A)分子質(zhì)量分子體積一摩爾物質(zhì)的體積Vmol=M/ρ一個(gè)分子占據(jù)的體積V=M/ρ1m3體積所含分子數(shù)n=ρ/M油膜法測(cè)分子直徑:,注意計(jì)算時(shí)單位要統(tǒng)一。分子直徑數(shù)量級(jí):10-10米相互接觸的物質(zhì)的分子互相進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。溫度越高,擴(kuò)散越快。分子間存在相互作用力:(1)分子間引力和斥力同時(shí)存在(2)分子力是引力和斥力的合力(3)f引、f斥隨r增大而減小,但f斥減小更快(4)當(dāng)r=r0時(shí),f引=f斥,分子力F分=0(5)r>r0,F(xiàn)分顯示為引力;r<r0,F分顯示為斥力(6)分子力是短程力,當(dāng)r>10r0,F分≈0布朗運(yùn)動(dòng)注意點(diǎn):液體分子永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)是產(chǎn)生布朗運(yùn)動(dòng)的原因;懸浮在液體中的顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯。液體溫度越高,布朗運(yùn)動(dòng)越激烈物體的內(nèi)能(A)物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,叫做物體的熱力學(xué)能,也叫內(nèi)能。溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體內(nèi)能(A)(1)分子動(dòng)能:分子因熱運(yùn)動(dòng)而具有的能量,同溫度下各分子的分子動(dòng)能EK不同,分子動(dòng)能的平均值僅和溫度有關(guān)。(2)分子勢(shì)能:分子間因有相互作用力而具有的、由它們相對(duì)位置決定的能量,r<r0時(shí),r↓→EP↑;r>r0時(shí),r↑→EP↑。r=r0時(shí),EP最低,EP隨物體的變化而變化。(3)物體內(nèi)能:物體內(nèi)所有分子的EK和EP總和,物體的內(nèi)能與溫度和體積及摩爾數(shù)有關(guān)。(4)物體內(nèi)能的改變:做功:實(shí)質(zhì)上是其它形式的能和內(nèi)能之間轉(zhuǎn)化;熱傳遞:實(shí)質(zhì)上是各物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。熱力學(xué)第一定律(A)外界對(duì)物體所做的功W,加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內(nèi)能的增加。凡是使物體得到能量(如外界對(duì)物體做功、吸熱),則取正號(hào);凡是使物體失去能量(如物體對(duì)外界做功、放熱),則取負(fù)號(hào)。能量守恒定律(B)能量不會(huì)憑空產(chǎn)生,也不會(huì)憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中其總量不變。[“偉大的運(yùn)動(dòng)基本規(guī)律”,19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一]熱力學(xué)第二定律(A)表述一:熱量能自發(fā)地從高溫物體傳給低溫物體,但不會(huì)自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體,即熱傳導(dǎo)具有方向性。表述二:機(jī)械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能不能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能且不引起其他變化,即機(jī)械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化具有方向性。因此第二類永動(dòng)機(jī)不能實(shí)現(xiàn)。注意:第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律。第二類永動(dòng)機(jī)并未違背能量守恒定律。永動(dòng)機(jī)不可能。熱力學(xué)第三定律結(jié)論:絕對(duì)零度不可能達(dá)到。熱力學(xué)溫度:氣體的性質(zhì)一.氣體的狀態(tài)參量。氣體在一定條件下,具有一定的宏觀狀態(tài)。我們用某些物理量來(lái)描述氣體的狀態(tài),這些量叫氣體的狀態(tài)參量。對(duì)于一定質(zhì)量的某種氣體,用氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度就可以描述它所處的狀態(tài),所以對(duì)于一定質(zhì)量的某種氣體,氣體的壓強(qiáng)、體積和溫度就是它的狀態(tài)參量,氣體的狀態(tài)由溫度,壓強(qiáng)和體積共同決定,對(duì)于一定質(zhì)量的某種氣體,當(dāng)描述它的三個(gè)狀態(tài)參量都不變時(shí),說(shuō)明氣體已處在一定的狀態(tài),即平衡態(tài),若其中某個(gè)狀態(tài)參量發(fā)生變化,必然會(huì)導(dǎo)致另外一個(gè)或兩個(gè)狀態(tài)參量隨之發(fā)生變化。
1.氣體的溫度。溫度在宏觀上表示物體的冷熱程度,微觀上是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。溫度有兩種表示法。國(guó)際單位制用熱力學(xué)溫度表示,其符號(hào)用“T”表示,單位是開(kāi)爾文,單位符號(hào)“K”實(shí)際生活中還常用攝氏溫度表示,其符號(hào)“t”單位是攝氏度,單位符號(hào)“C”。熱力學(xué)溫度和攝氏溫度的關(guān)系是T=273+t。
2.氣體的體積。氣體的體積等于容器的容積,因?yàn)闅怏w分子能夠充滿整個(gè)容器的空間。體積的國(guó)際單位是m3,常用的單位有dm3(l)、cm3(ml)。
3.氣體的壓強(qiáng)。氣體壓強(qiáng)是由大量氣體分子對(duì)器壁頻繁碰撞產(chǎn)生的,其大小等于氣體對(duì)容器壁單位面積上產(chǎn)生的壓力。壓強(qiáng)的國(guó)際單位為Pa,常用單位有atm、cmHg、mmHg。換算關(guān)系是1atm=76cmHg=760mmHg=1.01×105Pa。研究氣體狀態(tài)變化時(shí),如何確定氣體的壓強(qiáng)很關(guān)鍵,一般處理方法如下:①研究用液體封閉在靜止容積中的氣體壓強(qiáng)時(shí),
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