高考物理一级结论总结必修部分针对天津高考 5页

‎2011年高考物理Ⅰ级知识点总结 天津五中 韩博文 一、质点的直线运动 参考系，质点 ‎★知识点——参考系 ▲知识梳理 1．参考系 　　为了描述物体的运动而假定不动的物体叫做参考系。 2．常用（或默认）参考系 　　用牛顿第二定律计算加速度、计算动能与动量时一般选地面作为参考系。　　‎ ‎▲疑难导析 1、对参考系的理解 　（1）运动是绝对的，静止是相对的。一个物体是运动的还是静止的，都是相对于参考系而言的。 　（2）参考系的选取可以是任意的。 　（3）判断一个物体是运动还是静止，如果选择不同的物体作为参考系，可能得出不同的结论。 　（4）参考系本身既可以是运动的物体也可以是静止的物体，在讨论问题时，被选为参考系的物体，我们常假定它是静止的。 　（5）要比较两个物体的运动情况时，必须选择同一个参考系。 2、选取参考系的原则 　　选取参考系时，应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为原则。一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。例如研究地球公转的运动情况，一般选太阳作为参考系；研究地面上物体的运动时，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系；研究物体在运动的火车上的运动情况时，通常选火车为参考系。 　　在今后的学习中如不特别说明，均认为是以地球作为参考系，即常用（或默认）参考系：用牛顿第二定律计算加速度、计算动能与动量时一般选地面作为参考系。‎ ‎：以下说法正确的是（　 ） 　　A．参考系就是不动的物体 　　B．任何情况下，只有地球才是最理想的参考系 　　C．不选定参考系，就无法确定某一物体是怎样运动的 　　D．同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果 　　答案：C D 　　解析：要描述一个物体的运动，首先要选取参考系。参考系是假定不动的物体，不一定就真的不动。参考系的选取是任意的，一般应根据研究对象和研究对象所在的系统来决定。选取的参考系不同，对同一个物体运动情况的描述一般不同，因此，不选定参考系，就无法确定某一物体是怎样运动的。 3、巧选参考系，可能使问题简化 　　同样一个物体的运动，选不同的参考系，运动情况区别很大。 ：一船顺水行驶到某桥下时，船上有一木箱落水，1小时后才发现，以原行驶速度逆水返回寻找，在桥下游‎1 km处找到。求： 　　（1）用多长时间寻找才找到木箱？ 　　（2）水流速度是多大？ 　　解析： 　　（1）选水为参考系，因船航行速度相同，箱对水静止，船对水和木箱来回距离相同，所以用时相同，用1小时找到。 　　（2）km/h =‎0.5 km/h。‎ ‎★知识点——质点 ‎▲知识梳理 1、质点 　　用来代替物体的有质量的点。 2．物体能简化为质点的条件 　　在所研究的问题中，物体的形状和大小对所研究运动的影响可以忽略不计时，都可视该物体为质点。一个物体能否被看成质点，与物体的大小无关。 　　▲疑难导析 1、对质点的理解 　　（1）质点是对实际物体科学的抽象，是研究物体运动时，抓住主要因素，忽略次要因素，对实际物体进行的近似，质点是一种理想化模型，真正的质点是不存在的。 　　（2）质点是只有质量而无大小和形状的点；质点占有位置但不占有空间。 　　（3）物体能简化为质点的条件： 　　①平动的物体通常可视为质点。所谓平动，就是物体上任意一点的运动与整体的运动有相同特点的运动，如水平传送带上的物体随传送带的运动。 　　②有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点。如汽车在运行时，虽然车轮转动，若我们关心的是车辆整体的运动快慢，故汽车可看成质点。 　　③物体的大小和形状对所研究运动的影响可以忽略不计时，不论物体大小如何，都可将其视为质点。 2、物理学中的理想化方法、理想化模型 　　物理学的研究对象受许多因素的影响，如果同时考虑这诸多因素，那就无法使用数学知识达到定量研究的目的。物理学及其他许多学科，都是把非本质的次要因素找出来，加以剔除，而把本质的起主要作用的因素突出出来，在此基础上进行概括抽象，把十分复杂的问题归结为比较简单的问题进行研究，这就是物理学研究中的理想化方法。用这种方法建立起来的为代替研究对象而想象出的模型就叫做理想化模型，如“质点”就是一个典型的理想化模型。 3、物理中的“质点”与几何中的“点”的区别 　　（1）物理中的“质点”是一个科学抽象的“理想模型”，忽略其大小及形状，但是有质量。看成质点的物体，体积可能很大（如公转中的地球），也可能很小（如运动的电子）。 　　（2）几何中的“点”是绝对的，无大小、形状和质量，仅表示在空间的位置。 ：关于质点的以下说法中，正确的是（　‎ ‎ ） 　　A．只有体积和质量很小的物体才可以看成质点 　　B．只要物体运动的不是很快，就可以看成质点 　　C．物体的大小和形状在所研究的问题中起的作用很小，可以忽略，我们就可以把它看成质点 　　D．质点就是一种特殊的实际物体 　　答案：C 　　解析：质点就是在研究物体的运动时忽略物体的形状和大小，而把物体看作一个有质量的点的一种“理想化模型”，物体能否被看作质点与物体的质量大小、体积大小、速度大小等均无关。‎ 二、相互运动与牛顿运动定律 滑动摩擦力、动动摩擦因数、静摩擦力 ‎▲知识梳理 1．摩擦力 　　两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，就会在接触面上产生阻碍相对运动的力，这种力叫做摩擦力。 2．产生条件 　　（1）相互接触的物体间有弹力；（2）接触面粗糙；（3）接触面间有相对运动或相对运动趋势。这三个条件缺一不可。 3．静摩擦力 　　（1）定义：两个相互接触的物体间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，这时的摩擦力叫做静摩擦力。 　　（2）静摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。 　　（3）静摩擦力的特点：静摩擦力与外力有关，在两物体接触面上的弹力一定的情况下，静摩擦力有一个最大值，叫做最大静摩擦力，两物体间实际的静摩擦力F在零与最大静摩擦力之间，即。 4．滑动摩擦力 　　（1）定义：当一个物体在另一个物体表面滑动时，会受到另一个物体阻碍它滑动的力，这种力叫做滑动摩擦力。 　　（2）滑动摩擦力的方向：总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动的方向相反。 　　（3）滑动摩擦力的大小跟正压力成正比。用表示正压力的大小，则有，其中是比例常数（没有单位），叫做动摩擦因数。 ▲疑难导析 一、常见三种性质的力的比较 ‎ ‎ ‎ 产生条件 ‎ 大小 ‎ 方向 ‎ 作用点 ‎ 联系 ‎ 重力 ‎ 由于地球的吸引 ‎ 与物体的质量成正比 ‎ 总是竖直向下 ‎ 在物体的重心 ‎ 弹力是摩擦力产生的必要条件之一 ‎ 弹力 ‎ 物体之间接触并发生弹性形变 ‎ 对弹簧：由弹性形变的大小决定弹簧的弹力 ‎ 与物体的形变方向相反 ‎ 在接触面上 ‎ 摩擦力 ‎ 接触物体间相互挤压并发生相对运动或有相对运动趋势 ‎ 静摩擦力由外力或运动状态确定。滑动摩擦力 ‎ 与相对运动或相对运动趋势方向相反 ‎ 在接触面上 ‎ ‎　　注意：压力与重力易混淆，误认为压力就是重力，或者知道压力和重力不是同一个力，但误认为二者总是等大，至少水平支撑面的压力与重力等大。其实这些认识都是错的，压力与重力等大的条件是物体要静止放在水平支撑面上（或与水平支撑面一起做匀速直线运动），并且不能受到在竖直方向有分力的其他力的作用。分清压力和重力十分重要，例如：滑动摩擦力公式中的是正压力，不是重力。又如用弹簧秤测量物体的重力，弹簧秤反映的是其产生的弹力大小，欲让弹簧秤能测出重力，物体必须静止竖直悬挂在弹簧秤下。 二、静摩擦力的有无及方向的确定方法 　　判断物体间有无静摩擦力及确定静摩擦力的方向时常用的方法有三种： 　　1．根据“静摩擦力与物体相对运动的趋势方向相反”来判断。关键是搞清“相对”的含义。在具体应用时，可先假定接触面光滑，如果这时物体与接触面发生相对滑动，可知物体与接触面有相对运动趋势。而相对运动趋势方向即为假定光滑时物体相对接触面运动的方向。 　　2．根据摩擦力的效果来判断：如平衡其他力、做动力、做阻力、提供向心力等来判断其方向；再根据平衡条件或牛顿运动定律来计算大小。用牛顿第二定律判断，关键是先判断物体的运动状态（即加速度方向），再利用牛顿第二定律（）确定合力的方向，然后受力分析判定静摩擦力的方向。 　　如图中物块A和B在外力F作用下一起沿水平面向右以加速度a做匀加速直线运动时，摩擦力使A物体产生加速度，大小为ma，方向水平向右。 　　3．利用牛顿第三定律来判断．此法关键是抓住“摩擦力是成对出现的”，先确定受力较少的物体受到的摩擦力方向，再确定另一物体受到的摩擦力方向。 三、静摩擦力大小的确定 　　静摩擦力大小与压力无关，但其最大值与压力有关，静摩擦力可以在一定范围内调整大小使物体保持相对静止。其大小可以用下面两种方法判断： 　　1．物体处于平衡状态时利用力的平衡条件来判断其大小；即静摩擦力的大小等于与之平衡的外力大小。 　　2．物体有加速度时，若只有摩擦力，则。例如匀速转动的圆盘上物块靠摩擦力提供向心力产生向心加速度。若还受其他力，则，先求合力再求摩擦力。这种与运动状态有关的特点，与滑动摩擦力不同。 四、对滑动摩擦力公式的进一步理解 　　1．叫动摩擦因数，它与接触面的材料、表面的粗糙程度有关，无单位。 　　2．滑动摩擦力F 的大小与物体的运动速度无关，与接触面的大小也无关。 　　3．公式中的是两个物体接触面间的压力，称为正压力（垂直于接触面的力），性质上属于弹力，它不是物体的重力，大小也不一定等于物体的重力，许多情况下需结合物体的平衡条件加以确定。 五、受静摩擦力的物体一定静止吗？摩擦力一定与运动方向相反吗？ 　　物体是否受到静摩擦力与物体处于静止还是运动状态没有关系，关键是物体相对于其接触的物体是否静止，像皮带传送机把货物运往高处，物体是运动的，但物体相对于皮带没有滑动，受到的是静摩擦力。其实，生活中很多运动的物体都受到静摩擦力的作用，如一个人端着一杯水走路，杯子受到手的摩擦力；人走路时受地面的摩擦力；站在启动的火车上的人受到车厢底板的摩擦力；拔河比赛时人受绳子的摩擦力等都是静摩擦力。因此受静摩擦力的物体可以是静止的，也可以是运动的。 　　一谈到摩擦力，有人觉得摩擦力总是在阻碍物体的运动，是阻力。其实不然，原因是他把“阻碍物体的运动”和“阻碍物体间的相对运动”混淆了，摩擦力总是阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势，而不一定阻碍物体的运动。 　　滑动摩擦力的方向与物体间相对运动的方向相反。因此，判断摩擦力方向时一定明确“相对”的含义，“相对”既不是“对地”，也不是“对观察者”。“相对”的是跟它接触的物体，所以滑动摩擦力的方向可能与物体运动方向相反，也可能相同，也可能与物体运动方向成一定的夹角。 ：如图所示，匀质球被一轻质细绳斜拉着靠在墙上保持静止，则关于墙对球的摩擦力的正确说法是（　 ） 　　A．没有摩擦力 　　B．有向上的摩擦力 　　C．有向下的摩擦力 　　D．不能确定 　　答案：B 　　解析：匀质球处于静止状态，取O为转动轴，对球有转动贡献的只有绳AC的拉力T和墙给球的静摩擦力f，T使球有逆时针的转动效果。由平衡条件可知f使球应有顺时针的转动效果，才能使球处于平衡状态。故f的方向应向上，选项B正确。‎ 形变、弹性、胡克定律 ‎▲知识梳理 1．弹性形变和弹力 　　（1）形变：物体在力的作用下形状或体积发生改变，叫做形变。 　　（2）弹性形变：有些物体在形变后能够恢复原状，这种形变叫做弹性形变。 　　（3）弹力：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。 　　（4）弹力产生条件：物体直接相互接触；物体发生弹性形变。 　　（5）弹性限度：物体如果形变过大，超过一定限度，撤去作用力后，物体就不能完全回到原来的形状。这个限度叫做弹性限度。 2．弹力的大小 　　（1）胡克定律：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=kx，这个规律叫做胡克定律。其中k称为弹簧的劲度系数。 　　（2）一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿第二定律来计算。 ▲疑难导析 一、关于弹力有无的判定 　　相互接触的物体不一定发生形变，因此不一定产生弹力，那么如何判断有无弹力呢？通常有两种方法。 　　（1）利用“假设法”判断 　　要判断物体在某一接触处是否受到弹力作用，可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，看物体是否能够保持原来的状态，从而判断物体在接触处是否受到弹力作用。 　　例如，如图所示，有一球放在光滑水平面AC上，并和光滑斜面AB接触，球静止，分析球所受的弹力。 　　可用“假设法”，即假设去掉AB面，因球仍然能够保持原来的静止状态，则可以判断出在球与AB面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，则球将向下运动，故在与AC面的接触处球受到弹力，其方向垂直于AC面竖直向上。 　　（2）根据物体所处的状态判断 　　静止（或匀速直线运动）的物体都处于受力平衡状态，这可以作为判断某个接触面上弹力是否存在的依据。 　　例如：如图所示，光滑球静止在水平面AC上且和AB面接触，球静止，分析球所受的弹力。 　　由于离开AC面上的弹力球将无法静止，故AC面上弹力是存在的。但是如果AB面上有弹力，球就不能保持静止状态，与实际情况不符，故AB面对球的弹力是不存在的。‎ 二、关于弹力方向的判定 　　弹力是接触力，不同的物体接触，弹力方向的判断方法不同：例如，绳子只能产生拉力，物体受绳子拉力的方向总是沿绳子指向其收缩的方向。桌面产生的支持力的方向总是垂直于支持面指向被支持的物体。杆的弹力比较复杂，不一定沿杆也不一定垂直于杆，需根据受力情况或物体运动状态而定。 　　除绳和杆所受弹力之外，还时常遇到以下三种情况： 　　1．面面接触：弹力的方向垂直于接触面。 　　2．点面接触：弹力的方向通过点且垂直于接触面。 　　3．点点接触：弹力的方向垂直于公切面。总之：弹力方向垂直“面”，没有面的画“切面”。‎ ‎：在半球形光滑容器内，放置一细杆，如图所示，细杆与容器的接触点分别为A、B点，则容器上A、B两点对细杆的作用力方向分别为（　‎ ‎ ） 　　A．均竖直向上 　　B．均指向球心 　　C．A点处指向球心，B点处竖直向上 　　D．A点处指向球心，B点处垂直细杆向上 　　答案：D 　　解析：对A点是点点接触，应过A点做圆的切面，其弹力垂直于切面，因此A点弹力方向指向球心；而B点属于点面接触，其弹力必垂直于AB杆向上。故D正确。‎ 矢量和标量 ‎（1）既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量叫做矢量。 　　（2）只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量叫做标量。‎ 失重和超重 ‎▲知识梳理 1．超重 　　当物体具有竖直向上的加速度时（包括向上加速或向下减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于自身重力的现象。 2．失重 　　物体具有竖直向下的加速度时（包括向下加速或向上减速两种情况），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于自身重力的现象。 3．完全失重 　　物体以加速度a=g向下竖直加速或向上减速时（自由落体运动、处于绕星球做匀速圆周运动的飞船里或竖直上抛时），物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零的现象。 ▲疑难导析 1．超重与失重的产生 　　当系统的加速度竖直向上时（向上加速运动或向下减速运动）发生超重现象，当系统的加速度竖直向下时（向上减速运动或向下加速运动）发生失重现象；当竖直向下的加速度正好等于g时（自由落体运动或处在绕地球做匀速圆周运动的飞船里面）发生完全失重现象。 　　因此超重、失重、完全失重三种情况的产生仅与物体的加速度有关，而与物体的速度大小和方向无关。“超重”不能理解成物体的重力增加了；“失重”也不能理解为物体的重力减不了；“完全失重”不能理解成物体的重力消失了，物体超重、失重以及完全失重时重力是不变的。 2．重力与视重的区别和联系 　　重力是由地球对物体的吸引而产生的。人们通常用竖直悬挂的弹簧秤或水平放置的台秤来测量物体的重力大小。用这种方法测得的重力大小常称为“视重”，其实质是弹簧秤拉物体的力或台秤对物体的支持力。‎ 运动情况 超重、失重 视重 平衡状态 不超重、不失重 具有向上的加速度a 超重 具有向下的加速度a 失重 向下的加速度为g 完全失重 F=0‎ ‎：某人站在一台秤上，当他猛地下蹲的过程中，台秤读数（不考虑台秤的惯性）（　 ） 　　A．先变大后变小，最后等于他的重力 　　B．变大，最后等于他的重力 　　C．先变小，后变大，最后等于他的重力 　　D．变小，最后等于他的重力 　　答案：C 　　解析：人从静止→加速向下→最大速度→减速向下→静止，可见从静止到最大下蹲速度，人处于失重状态，台秤读数变小；从最大的下蹲速度到静止，人处于超重状态，台秤读数变大，最后其读数等于人的重力。正确答案为C。‎ 三、抛体运动与圆周运动 匀速圆周运动、角速度、线速度、向心加速度 ‎1．匀速圆周运动 　　1．特点：线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的。 　　2．性质：是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动，并且是加速度大小不变、方向时刻变化的变加速曲线运动。 　　3．加速度和向心力：由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变，故仅存在向心加速度。因此向心力就是做匀速圆周运动的物体所受的合外力。 　　4．质点做匀速圆周运动的条件 　　（1）物体具有初速度； 　　（2）物体受到的合外力F的方向与速度v的方向始终垂直。 　　特别提醒：这个结论仅对匀速圆周运动才成立。在变速圆周运动中，合外力不仅大小随时间发生改变，其方向也不沿半径指向圆心，合外力沿半径方向的分力提供向心力，使物体产生向心加速度，改变速度的方向；合外力沿轨道切线方向的分力，使物体产生切向加速度，改变速度的大小。‎ ‎2．描述圆周运动的物理量 　　描述圆周运动的物理量主要有线速度、角速度、周期、频率、转速、向心加速度、向心力等。比较如下表：‎ ‎　 ‎ 定义、意义 ‎ 公式、单位 ‎ 线速度 ‎ ‎①描述圆周运动的物体运动快慢的物理量（v）②是矢量，方向和半径垂直，和圆周相切 ‎ ‎① ②单位：m/s ‎ 角速度 ‎ ‎①描述物体绕圆心转动快慢的物理量（） ②中学不研究其方向 ‎ ‎① ②单位：rad/s ‎ 向心加速度 ‎ ‎①描述速度方向变化快慢的物理量（a） ②方向指向圆心 ‎ ‎① ②单位： ‎ 离心现象 ‎　（1）离心现象条件分析 　　做圆周运动的物体，由于本身具有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动，如图所示。 　　当产生向心力的合外力消失，F=0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如图所示。 　　当提供向心力的合外力不完全消失，而只是小于应当具有的向心力，，即合外力不足提供所需的向心力的情况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动。如图所示。‎ ‎（2）离心运动的应用和危害 　　利用离心运动制成离心机械。如：离心干燥器、洗衣机的脱水筒等。 　　汽车、火车转弯处，为防止离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太大；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力。 　　特别提醒：若合外力大于所需的向心力，物体离圆心将越来越近，即为近心运动。‎ 四、万有引力定律 第二宇宙速度和第三宇宙速度 第二宇宙速度（脱离速度）：=11.2 km/s，使卫星挣脱地球引力束缚的最小发射速度。‎ 第三宇宙速度（逃逸速度）：=16.7 km/s，使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。‎