物理基礎(chǔ)知識(shí)高中

物理基礎(chǔ)知識(shí)高中演講人：02-07CONTENTS運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)原理剖析曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律能量守恒與轉(zhuǎn)化關(guān)系探討電場與磁場基本知識(shí)普及電磁感應(yīng)現(xiàn)象分析目錄01運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)PART物理學(xué)名詞，指研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所選定的參照物體或彼此不作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體系。根據(jù)牛頓力學(xué)定律在參考系中是否成立這一點(diǎn)，可把參考系分為慣性系和非慣性系兩類。參照系理科常用輔助方法，常見有直線坐標(biāo)系、平面直角坐標(biāo)系。為了說明質(zhì)點(diǎn)的位置、運(yùn)動(dòng)的快慢、方向等，必須選取其坐標(biāo)系。坐標(biāo)系參照系與坐標(biāo)系質(zhì)點(diǎn)和位移概念位移表示物體或質(zhì)點(diǎn)位置的變化。定義為由初位置到末位置的有向線段。其大小與路徑無關(guān)，方向由起點(diǎn)指向終點(diǎn)。它是一個(gè)有大小和方向的物理量。質(zhì)點(diǎn)有質(zhì)量但不存在體積或形狀的點(diǎn)，是物理學(xué)的一個(gè)理想化模型。在物體的大小和形狀不起作用，或者所起的作用并不顯著而可以忽略不計(jì)時(shí)，我們近似地把該物體看作是一個(gè)只具有質(zhì)量的點(diǎn)。速度物理學(xué)中用速度來表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。速度在數(shù)值上等于物體運(yùn)動(dòng)的位移跟發(fā)生這段位移所用的時(shí)間的比值。速度的計(jì)算公式為v=Δx/Δt。國際單位制中速度的單位是米每秒。加速度物理概念，是速度變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值Δv/Δt，是描述物體速度變化快慢的物理量，通常用a表示，單位是米每二次方秒。加速度是矢量，它的方向是物體速度變化的方向。速度和加速度定義及計(jì)算勻速直線運(yùn)動(dòng)沿宇宙球面做的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。勻速直線運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上是沿宇宙球面做的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在勻速直線運(yùn)動(dòng)中，路程與時(shí)間成正比，速度保持不變，即加速度為零。v=wR勻速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律勻速直線運(yùn)動(dòng)的線速度v與角速度w和半徑R之間的關(guān)系。這個(gè)公式描述了勻速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特性，即線速度與角速度和半徑的乘積相等。010202力學(xué)原理剖析PART牛頓運(yùn)動(dòng)定律內(nèi)容及應(yīng)用牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，直到受到外力作用。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律物體的加速度與作用在其上的合外力成正比，與物體質(zhì)量成反比，且加速度方向與合外力方向相同。牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律作用力和反作用力總是成對(duì)出現(xiàn)，大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。應(yīng)用解決動(dòng)力學(xué)問題，分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化原因。靜摩擦力阻止物體開始滑動(dòng)的摩擦力，大小與外力相等，方向與外力相反?；瑒?dòng)摩擦力物體滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，大小與正壓力成正比，方向與物體運(yùn)動(dòng)方向相反。滾動(dòng)摩擦力物體滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，通常小于滑動(dòng)摩擦力。特點(diǎn)摩擦力總是阻礙物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，是產(chǎn)生熱量和磨損的原因之一。摩擦力類型與特點(diǎn)分析地球?qū)ξ矬w的吸引力，方向豎直向下，大小與物體質(zhì)量成正比。物體發(fā)生形變后恢復(fù)原狀的力，方向與形變方向相反。重力與彈力都是物體間的相互作用力，重力源于地球的吸引，彈力源于物體的形變。計(jì)算物體的重量、分析物體的受力情況、設(shè)計(jì)彈簧等。重力、彈力等性質(zhì)力探討重力彈力性質(zhì)應(yīng)用受力分析確定物體所受的所有外力，并畫出受力圖。受力分析與共點(diǎn)力平衡條件01共點(diǎn)力平衡條件物體所受合力為零，即所有力的矢量和為零。02平衡狀態(tài)靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，是物體受力平衡的結(jié)果。03應(yīng)用解決靜力學(xué)問題，判斷物體的平衡狀態(tài)及受力情況。0403曲線運(yùn)動(dòng)與萬有引力定律PART曲線運(yùn)動(dòng)條件及特點(diǎn)闡述曲線運(yùn)動(dòng)定義物體運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線的運(yùn)動(dòng)，稱為“曲線運(yùn)動(dòng)”。實(shí)現(xiàn)曲線運(yùn)動(dòng)需滿足合外力方向與速度方向不在同一直線上的條件。曲線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)曲線運(yùn)動(dòng)實(shí)例速度方向不斷變化，沿曲線切線方向；加速度不為零，且一般指向曲線內(nèi)側(cè)；存在向心加速度，導(dǎo)致速度方向不斷變化。拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、汽車轉(zhuǎn)彎等都是曲線運(yùn)動(dòng)的典型例子。平拋運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向上做自由落體運(yùn)動(dòng)；位移、速度、加速度等物理量可分別用水平方向和豎直方向的分解來求解。平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)物體以一定初速度沿水平方向拋出，僅受重力作用，其運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。速度方向時(shí)刻改變，加速度方向指向圓心（向心加速度）；線速度、角速度、周期等物理量之間有一定關(guān)系。物體以某一固定點(diǎn)為圓心，沿圓周做曲線運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律剖析圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律萬有引力定律內(nèi)容表述和適用范圍說明任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)都存在通過其連心線方向上的相互吸引的力，該引力大小與它們質(zhì)量的乘積成正比與它們距離的平方成反比。萬有引力定律內(nèi)容F=G*M*m/(R*R)，其中F表示兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，G為萬有引力常數(shù)，M和m為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，R為它們之間的距離。解釋天體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如行星繞太陽運(yùn)動(dòng)、衛(wèi)星繞地球運(yùn)動(dòng)等。萬有引力定律公式適用于質(zhì)點(diǎn)間的引力計(jì)算，不適用于微觀粒子間的引力以及宏觀天體之間的引力計(jì)算（需考慮廣義相對(duì)論效應(yīng)）。萬有引力定律適用范圍01020403萬有引力定律應(yīng)用方法一萬有引力提供向心力法。對(duì)于繞中心天體做圓周運(yùn)動(dòng)的天體，其萬有引力等于向心力，可列方程求解。天體運(yùn)動(dòng)問題解決方法論述01方法二開普勒第三定律法。對(duì)于繞同一中心天體運(yùn)動(dòng)的多個(gè)天體，其軌道半徑的三次方與周期的平方成正比，可列比例關(guān)系求解。02方法三能量守恒法。對(duì)于天體運(yùn)動(dòng)中的某一過程，若涉及動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，可利用能量守恒定律列方程求解。03方法四近似估算法。對(duì)于某些無法精確計(jì)算的天體運(yùn)動(dòng)問題，可根據(jù)已知條件進(jìn)行近似估算，得出近似結(jié)果。0404能量守恒與轉(zhuǎn)化關(guān)系探討PART功是能量轉(zhuǎn)化的量度，是描述力對(duì)物體產(chǎn)生位移效果的物理量。功的定義功和功率概念及其計(jì)算方法介紹功率是描述做功快慢的物理量，等于單位時(shí)間內(nèi)所做的功。功率的定義功等于力乘以在力的方向上移動(dòng)的距離，即W=Fs。功的計(jì)算方法功率等于功除以時(shí)間，即P=W/t。功率的計(jì)算方法動(dòng)能定理的實(shí)例分析例如，一個(gè)物體從高處自由下落，其動(dòng)能不斷增加，這個(gè)過程中重力對(duì)物體做了正功，使得物體的動(dòng)能增加。動(dòng)能定理的表述動(dòng)能定理指出，合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。動(dòng)能定理的應(yīng)用方法可以通過計(jì)算合外力對(duì)物體所做的功來求解物體的動(dòng)能變化，或者通過物體的動(dòng)能變化來反推合外力對(duì)物體所做的功。動(dòng)能定理應(yīng)用舉例講解機(jī)械能守恒定律的實(shí)例分析例如，一個(gè)物體在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能和重力勢(shì)能之和保持不變，即機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒定律的表述在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械能守恒，即動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變。機(jī)械能守恒定律的適用條件只有重力或彈力做功，沒有其他力做功或做功之和為零。機(jī)械能守恒定律的運(yùn)用技巧在判斷機(jī)械能是否守恒時(shí)，可以先確定物體所受的力，然后分析這些力是否做功，如果只有重力或彈力做功，則機(jī)械能守恒。機(jī)械能守恒定律條件判斷和運(yùn)用技巧分享能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖的作用直觀地表示各種形式的能量之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，幫助我們更好地理解能量的轉(zhuǎn)化和守恒。能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖解法展示能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖的繪制方法以能量為節(jié)點(diǎn)，以能量之間的轉(zhuǎn)化為連線，箭頭表示能量的轉(zhuǎn)化方向，并在連線上標(biāo)出能量的數(shù)值或變化量。能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖的實(shí)例分析例如，在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能，可以通過能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖清晰地表示出這種轉(zhuǎn)化關(guān)系。同時(shí)，也可以利用能量轉(zhuǎn)化關(guān)系圖來分析電動(dòng)機(jī)的效率以及能量損失的情況。05電場與磁場基本知識(shí)普及PART描述靜止電荷之間的力，與電荷量的乘積成正比，與距離的平方成反比。庫侖定律正電荷受力方向與電場線方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場線方向相反。電荷在電場中的受力同種電荷相斥，異種電荷相吸。電荷的相互作用電荷間相互作用規(guī)律揭示010203電場強(qiáng)度、電勢(shì)等概念辨析電場強(qiáng)度描述電場對(duì)電荷的作用力，是矢量，有大小和方向。電勢(shì)描述電場的能的性質(zhì)，是標(biāo)量，與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)。電勢(shì)差電場中兩點(diǎn)間的電勢(shì)之差，等于單位正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)電場力所做的功。電場線與等勢(shì)面電場線總是指向電勢(shì)降低的方向，等勢(shì)面與電場線垂直。磁感線從磁北極出發(fā)，回到磁南極，形成閉合回路。磁場方向洛倫茲力，方向與磁場和電荷運(yùn)動(dòng)方向垂直。磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用01020304由電流或運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生，磁體周圍的磁場由磁極產(chǎn)生。磁場產(chǎn)生安培力，方向與磁場和電流方向垂直。磁場對(duì)電流的作用磁場產(chǎn)生原因以及性質(zhì)描述洛倫茲力磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，不做功，只改變電荷的運(yùn)動(dòng)方向。安培力磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，可以做功，改變導(dǎo)線的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。洛倫茲力與安培力的關(guān)系安培力是洛倫茲力的宏觀表現(xiàn)，洛倫茲力是安培力的微觀體現(xiàn)。洛倫茲力與安培力的方向判斷均用左手定則判斷。洛倫茲力和安培力區(qū)別聯(lián)系講解06電磁感應(yīng)現(xiàn)象分析PART法拉第電磁感應(yīng)定律內(nèi)容表述當(dāng)穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，電路中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁通量的變化率成正比。法拉第電磁感應(yīng)定律ε=ΔΦ/Δt，其中ε表示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，ΔΦ表示磁通量的變化量，Δt表示時(shí)間變化量。磁通量的變化包括大小和方向的變化，只要磁通量發(fā)生變化，就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。公式表示只有閉合電路才能產(chǎn)生感應(yīng)電流，若電路不閉合則只會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。閉合電路01020403磁通量變化楞次定律在判斷感應(yīng)電流方向中運(yùn)用楞次定律內(nèi)容01感應(yīng)電流的方向總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律應(yīng)用02根據(jù)磁通量的變化判斷感應(yīng)電流的方向，從而確定感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。阻礙磁通量變化03感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場總是阻礙原磁通量的變化，但并不能阻止磁通量的變化。磁場方向判斷04右手定則，伸開右手，使拇指與其余四個(gè)手指垂直，并且都跟手掌在一個(gè)平面內(nèi)，把手放入磁場中，則大拇指所指的方向?yàn)楦袘?yīng)電流產(chǎn)生的磁場方向。自感現(xiàn)象當(dāng)一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，它本身的線圈就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)總是阻礙產(chǎn)生它的電流的變化。一個(gè)線圈中的電流發(fā)生變化時(shí)，在鄰近的另一個(gè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象。自感電動(dòng)勢(shì)與電流變化率的比值稱為自感系數(shù)，自感系數(shù)與線圈的大小、形狀、圈數(shù)以及有無鐵芯等因素有關(guān)。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的，通過互感作用將電壓升高或降低，方便電能的傳輸和使用。自感和互感現(xiàn)象剖析自感系數(shù)互感現(xiàn)象互感應(yīng)用渦流產(chǎn)生原因當(dāng)導(dǎo)體在變化的磁場中或相對(duì)于磁場運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電