必修一物理期末考試復習資料(2)
五、力 重力 彈力 摩擦力
1、力：
力是物體之間的相互作用，有力必有施力物體和受力物體。力的大小、方向、作用點叫力的三要素。用一條有向線段把力的三要素表示出來的方法叫力的圖示。
按照力命名的依據(jù)不同，可以把力分為：
①按性質(zhì)命名的力(例如：重力、彈力、摩擦力、分子力、電磁力等。)
②按效果命名的力(例如：拉力、壓力、支持力、動力、阻力等)。
力的作用效果：
①形變;
②改變運動狀態(tài).
2、重力：
由于地球的吸引而使物體受到的力。重力的大小G=mg，方向豎直向下。作用點叫物體的重心;重心的位置與物體的質(zhì)量分布和形狀有關(guān)。質(zhì)量均勻分布，形狀規(guī)則的物體的重心在其幾何中心處。薄板類物體的重心可用懸掛法確定。
注意：重力是萬有引力的一個分力，另一個分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，在兩極處重力等于萬有引力。由于重力遠大于向心力，一般情況下近似認為重力等于萬有引力。
3、彈力：
(1)內(nèi)容：發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，會對跟它接觸的且使其發(fā)生形變的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈力。
(2)條件：①接觸;②形變。但物體的形變不能超過彈性限度。
(3)彈力的方向和產(chǎn)生彈力的那個形變方向相反。(平面接觸面間產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于接觸面;曲面接觸面間產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于過研究點的曲面的切面;點面接觸處產(chǎn)生的彈力，其方向垂直于面、繩子產(chǎn)生的彈力的方向沿繩子所在的直線。)
(4)大小：
①彈簧的彈力大小由F=kx計算
②一般情況彈力的大小與物體同時所受的其他力及物體的運動狀態(tài)有關(guān)，應結(jié)合平衡條件或牛頓定律確定
4、摩擦力：
(1)摩擦力產(chǎn)生的條件：接觸面粗糙、有彈力作用、有相對運動(或相對運動趨勢)，三者缺一不可
(2)摩擦力的方向：跟接觸面相切，與相對運動或相對運動趨勢方向相反，但注意摩擦力的方向和物體運動方向可能相同，也可能相反，還可能成任意角度。
(3)摩擦力的大小：
① 滑動摩擦力：
說明：
a. FN為接觸面間的彈力，可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b. 為滑動摩擦系數(shù)，只與接觸面材料和粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小、接觸面相對運動快慢以及正壓力FN無關(guān)。
② 靜摩擦：由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解,與正壓力無關(guān)。
大小范圍0<f靜<fm (fm為最大靜摩擦力，與正壓力有關(guān))
靜摩擦力的具體數(shù)值可用以下方法來計算：一是根據(jù)平衡條件，二是根據(jù)牛頓第二定律求出合力，然后通過受力分析確定。
(4)注意事項：
a. 摩擦力可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反，還可以與運動方向成一定夾角。
b. 摩擦力可以作正功，也可以作負功，還可以不作功。
c. 摩擦力的方向與物體間相對運動的方向或相對運動趨勢的方向相反。
d. 靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，運動的物體可以受靜摩擦力的作用。
易錯現(xiàn)象:
1. 不會確定系統(tǒng)的重心位置
2. 沒有掌握彈力、摩擦力有無的判定方法
3. 靜摩擦力方向的確定錯誤
六、力的合成和分解
1、標量和矢量：
(1)將物理量區(qū)分為矢量和標量體現(xiàn)了用分類方法研究物理問題。
(2)矢量和標量的根本區(qū)別在于它們遵從不同的運算法則：標量用代數(shù)法;矢量用平行四邊形定則或三角形定則。
(3)同一直線上矢量的合成可轉(zhuǎn)為代數(shù)法，即規(guī)定某一方向為正方向，與正方向相同的物理量用正號代人，相反的用負號代人，然后求代數(shù)和，最后結(jié)果的正、負體現(xiàn)了方向，但有些物理量雖也有正負之分，運算法則也一樣，但不能認為是矢量，最后結(jié)果的正負也不表示方向，如：功、重力勢能、電勢能、電勢等。
2、力的合成與分解：
(1)合力與分力
(2)共點力的合成：
1、共點力
幾個力如果都作用在物體的同一點上，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫共點力。
2、力的合成方法
求幾個已知力的合力叫做力的合成。
3、平行四邊形定則：
兩個互成角度的力的合力，可以用表示這兩個力的有向線段為鄰邊，作平行四邊形，它的對角線就表示合力的大小及方向，這是矢量合成的普遍法則。
求、的合力公式：
注意：
(1)力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。
(2)兩個力的合力范圍：
(3)合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力
(4)兩個分力成直角時，用勾股定理或三角函數(shù)。
注意事項：
(1)力的合成與分解，體現(xiàn)了用等效的方法研究物理問題
(2)合成與分解是為了研究問題的方便而引入的一種方法，用合力來代替幾個力時必須把合力與各分力脫鉤，即考慮合力則不能考慮分力，同理在力的分解時只考慮分力，而不能同時考慮合力
(3)共點的兩個力合力的大小范圍是：|F1-F2|≤F合≤Fl+F2
(4)共點的三個力合力的最大值為三個力的大小之和，最小值可能為零
(5)力的分解時要認準力作用在物體上產(chǎn)生的實際效果，按實際效果來分解
(6)力的正交分解法是把作用在物體上的所有力分解到兩個互相垂直的坐標軸上，分解最終往往是為了求合力(某一方向的合力或總的合力)
易錯現(xiàn)象:
1. 對含靜摩擦力的合成問題沒有掌握其可變特性
2. 不能按力的作用效果正確分解力
3. 沒有掌握正交分解的基本方法
七、受力分析
1、受力分析：
要根據(jù)力的概念，從物體所處的環(huán)境(與多少物體接觸，處于什么場中)和運動狀態(tài)著手，其常規(guī)如下：
(1)確定研究對象，并隔離出來;
(2)先畫重力，然后彈力、摩擦力，再畫電、磁場力;
(3)檢查受力圖，找出所畫力的施力物體，分析結(jié)果能否使物體處于題設的運動狀態(tài)(靜止或加速)，否則必然是多力或漏力;
(4)合力或分力不能重復列為物體所受的力
2、整體法和隔離體法
(1)整體法：就是把幾個物體視為一個整體，受力分析時，只分析這一整體之外的物體對整體的作用力，不考慮整體內(nèi)部之間的相互作用力。
(2)隔離法：就是把要分析的物體從相關(guān)的物體系中假想地隔離出來，只分析該物體以外的物體對該物體的作用力，不考慮物體對其它物體的作用力。
(3)方法選擇
所涉及的物理問題是整體與外界作用時，應用整體分析法，可使問題簡單明了，而不必考慮內(nèi)力的作用;當涉及的物理問題是物體間的作用時，要應用隔離分析法，這時原整體中相互作用的內(nèi)力就會變?yōu)楦鱾€獨立物體的外力。
3、注意事項：
正確分析物體的受力情況，是解決力學問題的基礎和關(guān)鍵，在具體操作時應注意：
(1)彈力和摩擦力都是產(chǎn)生于相互接觸的兩個物體之間，因此要從接觸點處判斷彈力和摩擦力是否存在，如果存在，則根據(jù)彈力和摩擦力的方向，畫好這兩個力
(2)畫受力圖時要逐一檢查各個力，找不到施力物體的力一定是無中生有的.同時應只畫物體的受力，不能把對象對其它物體的施力也畫進去
易錯現(xiàn)象：
1. 不能正確判定彈力和摩擦力的有無;
2. 不能靈活選取研究對象;
3. 受力分析時受力與施力分不清。
八、共點力作用下物體的平衡
1、物體的平衡：
物體的平衡有兩種情況：一是質(zhì)點靜止或做勻速直線運動;二是物體不轉(zhuǎn)動或勻速轉(zhuǎn)動(此時的物體不能看作質(zhì)點)
2、共點力作用下物體的平衡：
①平衡狀態(tài)：靜止或勻速直線運動狀態(tài)，物體的加速度為零
②平衡條件：合力為零，亦即F合=0或∑Fx=0，∑Fy=0
a、二力平衡：這兩個共點力必然大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。
b、三力平衡：這三個共點力必然在同一平面內(nèi)，且其中任何兩個力的合力與第三個力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上，即任何兩個力的合力必與第三個力平衡
c、若物體在三個以上的共點力作用下處于平衡狀態(tài)，通常可采用正交分解，必有：
F合x= F1x+ F2x + ………+ Fnx =0
F合y= F1y+ F2y + ………+ Fny =0 (按接觸面分解或按運動方向分解)
③平衡條件的推論：
當物體處于平衡狀態(tài)時，它所受的某一個力與所受的其它力的合力等值反向;
當三個共點力作用在物體(質(zhì)點)上處于平衡時，三個力的矢量組成一封閉的三角形按同一環(huán)繞方向。
3、平衡物體的臨界問題：
當某種物理現(xiàn)象(或物理狀態(tài))變?yōu)榱硪环N物理現(xiàn)象(或另一物理狀態(tài))時的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫臨界狀態(tài)。可理解成“恰好出現(xiàn)”或“恰好不出現(xiàn)”。
臨界問題的分析方法：
極限分析法：通過恰當?shù)剡x取某個物理量推向極端(“極大”、“極小”、“極左”、“極右”)從而把比較隱蔽的臨界現(xiàn)象(“各種可能性”)暴露出來，便于解答。
易錯現(xiàn)象：
(1)不能靈活應用整體法和隔離法;
(2)不注意動態(tài)平衡中邊界條件的約束;
(3)不能正確制定臨界條件。
九、牛頓運動三定律
1、牛頓第一定律：
(1)內(nèi)容：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
(2)理解：
①它說明了一切物體都有慣性，慣性是物體的固有性質(zhì).質(zhì)量是物體慣性大小的量度(慣性與物體的速度大小、受力大小、運動狀態(tài)無關(guān))
②它揭示了力與運動的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)(產(chǎn)生加速度)的原因，而不是維持運動的原因
③它是通過理想實驗得出的，它不能由實際的實驗來驗證
2、牛頓第二定律：
內(nèi)容：物體的加速度a跟物體所受的合外力F成正比，跟物體的質(zhì)量m成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同
公式：
理解：
①瞬時性：力和加速度同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失
②矢量性：加速度的方向與合外力的方向相同
③同體性：合外力、質(zhì)量和加速度是針對同一物體(同一研究對象)
④同一性：合外力、質(zhì)量和加速度的單位統(tǒng)一用SI制主單位⑤相對性：加速度是相對于慣性參照系的
3、牛頓第三定律：
(1)內(nèi)容：
兩個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
(2)理解：
①作用力和反作用力的同時性。它們是同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，不是先有作用力后有反作用力。
②作用力和反作用力的性質(zhì)相同，即作用力和反作用力是屬同種性質(zhì)的力。
③作用力和反作用力的相互依賴性：它們是相互依存，互以對方作為自己存在的前提。
④作用力和反作用力的不可疊加性。作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上，各產(chǎn)生其效果，不可求它們的合力，兩力的作用效果不能相互抵消。
4、牛頓運動定律的適用范圍：
對于宏觀物體低速的運動(運動速度遠小于光速的運動)，牛頓運動定律是成立的，但對于物體的高速運動(運動速度接近光速)和微觀粒子的運動，牛頓運動定律就不適用了，要用相對論觀點、量子力學理論處理。
易錯現(xiàn)象：
(1)錯誤地認為慣性與物體的速度有關(guān)，速度越大慣性越大，速度越小慣性越小;另外一種錯誤是認為慣性和力是同一個概念。
(2)不能正確地運用力和運動的關(guān)系分析物體的運動過程中速度和加速度等參量的變化。
(3)不能把物體運動的加速度與其受到的合外力的瞬時對應關(guān)系正確運用到輕繩、輕彈簧和輕桿等理想化模型上。
十、牛頓運動定律的應用(一)
1、運用牛頓第二定律解題的基本思路
(1)通過認真審題，確定研究對象
(2)采用隔離體法，正確受力分析
(3)建立坐標系，正交分解力
(4)根據(jù)牛頓第二定律列出方程
(5)統(tǒng)一單位，求出答案
2、解決連接體問題的基本方法是：
(1)選取最佳的研究對象。選取研究對象時可采取“先整體，后隔離”或“分別隔離”等方法.一般當各部分加速度大小、方向相同時，可當作整體研究，當各部分的加速度大小、方向不相同時，要分別隔離研究
(2)對選取的研究對象進行受力分析，依據(jù)牛頓第二定律列出方程式，求出答案
3、解決臨界問題的基本方法是：
(1)要詳細分析物理過程，根據(jù)條件變化或隨著過程進行引起的受力情況和運動狀態(tài)變化，找到臨界狀態(tài)和臨界條件
(2)在某些物理過程比較復雜的情況下，用極限分析的方法可以盡快找到臨界狀態(tài)和臨界條件
易錯現(xiàn)象：
(1)加速系統(tǒng)中，有些同學錯誤地認為用拉力F直接拉物體與用一重力為F的物體拉該物體所產(chǎn)生的加速度是一樣的。
(2)在加速系統(tǒng)中，有些同學錯誤地認為兩物體組成的系統(tǒng)在豎直方向上有加速度時支持力等于重力。
(3)在加速系統(tǒng)中，有些同學錯誤地認為兩物體要產(chǎn)生相對滑動拉力必須克服它們之間的最大靜摩擦力。
十一、牛頓運動定律的應用(二)
1、動力學的兩類基本問題：
(1)已知物體的受力情況，確定物體的運動情況，基本解題思路是：
①根據(jù)受力情況，利用牛頓第二定律求出物體的加速度
②根據(jù)題意，選擇恰當?shù)倪\動學公式求解相關(guān)的速度、位移等
(2)已知物體的運動情況，推斷或求出物體所受的未知力.基本解題思路是：
①根據(jù)運動情況，利用運動學公式求出物體的加速度
②根據(jù)牛頓第二定律確定物體所受的合外力，從而求出未知力
(3)注意點：
①運用牛頓定律解決這類問題的關(guān)鍵是對物體進行受力情況分析和運動情況分析，要善于畫出物體受力圖和運動草圖.不論是哪類問題，都應抓住力與運動的關(guān)系是通過加速度這座橋梁聯(lián)系起來的這一關(guān)鍵
②對物體在運動過程中受力情況發(fā)生變化，要分段進行分析，每一段根據(jù)其初速度和合外力來確定其運動情況;某一個力變化后，有時會影響其他力，如彈力變化后，滑動摩擦力也隨之變化
2、關(guān)于超重和失重：
在平衡狀態(tài)時，物體對水平支持物的壓力大小等于物體的重力。當物體在豎直方向上有加速度時，物體對支持物的壓力就不等于物體的重力。當物體的加速度方向向上時，物體對支持物的壓力大于物體的重力，這種現(xiàn)象叫超重現(xiàn)象。
當物體的加速度方向向下時，物體對支持物的壓力小于物體的重力，這種現(xiàn)象叫失重現(xiàn)象。對其理解應注意以下三點：
(1)當物體處于超重和失重狀態(tài)時，物體的重力并沒有變化
(2)物體是否處于超重狀態(tài)或失重狀態(tài)，不在于物體向上運動還是向下運動，即不取決于速度方向，而是取決于加速度方向
(3)當物體處于完全失重狀態(tài)(a=g)時，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強等
易錯現(xiàn)象：
(1)當外力發(fā)生變化時，若引起兩物體間的彈力變化，則兩物體間的滑動摩擦力一定發(fā)生變化，往往有些同學解題時仍誤認為滑動摩擦力不變。
(2)些同學在解比較復雜的問題時不認真審清題意，不注意題目條件的變化，不能正確分析物理過程，導致解題錯誤。
(3)一些同學對超重、失重的概念理解不清，誤認為超重就是物體的重力增加啦，失重就是物體的重力減少了。
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