高中物理專題運(yùn)動(dòng)學(xué)

高中物理專題運(yùn)動(dòng)學(xué)目錄CONTENTS運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念與直線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律機(jī)械能守恒定律與能量轉(zhuǎn)化動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)部分：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)01運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念與直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)參考系坐標(biāo)系質(zhì)點(diǎn)、參考系和坐標(biāo)系用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)。當(dāng)物體的大小和形狀對(duì)所研究的問(wèn)題沒有影響或影響可忽略不計(jì)時(shí)，可以把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。為了研究物體的運(yùn)動(dòng)而假定不動(dòng)的物體叫做參考系。參考系的選取是任意的，同一運(yùn)動(dòng)選擇不同的參考系時(shí)，觀察到的結(jié)果往往不同。為了定量地描述物體的位置及位置的變化，需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。常用的坐標(biāo)系有一維直線坐標(biāo)系、二維平面直角坐標(biāo)系和三維空間直角坐標(biāo)系。描述物體位置變化的物理量，用由初位置指向末位置的有向線段表示，是矢量。位移速度加速度描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，等于位移與發(fā)生這段位移所用時(shí)間的比值，是矢量。描述物體速度變化快慢的物理量，等于速度變化量與發(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值，是矢量。030201位移、速度和加速度加速度恒定不變的直線運(yùn)動(dòng)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度公式v=v0+at，位移公式x=v0t+1/2at^2，速度位移關(guān)系式v^2-v0^2=2ax?；竟街虚g時(shí)刻速度v中=1/2(v0+v)，中間位置速度v中=(v0^2+v^2)/2，連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)位移之差Δx=aT^2。推論勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)只在重力作用下由靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度g，方向豎直向下。豎直上拋運(yùn)動(dòng)將物體以一定的初速度沿豎直方向拋出，物體只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)。豎直上拋運(yùn)動(dòng)的加速度等于重力加速度g，方向豎直向下。上升和下落過(guò)程具有對(duì)稱性，時(shí)間對(duì)稱、速度對(duì)稱、能量對(duì)稱。自由落體運(yùn)動(dòng)與豎直上拋運(yùn)動(dòng)02曲線運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)物體所受合外力的方向與其速度方向不在同一直線上時(shí)，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)。曲線運(yùn)動(dòng)條件采用平面直角坐標(biāo)系，用位移、速度、加速度等物理量來(lái)描述曲線運(yùn)動(dòng)。描述方法曲線運(yùn)動(dòng)條件及描述方法平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律物體以一定的初速度沿水平方向拋出，如果物體僅受重力作用，這樣的運(yùn)動(dòng)叫做平拋運(yùn)動(dòng)。平拋運(yùn)動(dòng)可看作水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)以及豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律在日常生活、體育運(yùn)動(dòng)、工程技術(shù)等方面有廣泛應(yīng)用，如投擲、炮彈發(fā)射等。平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用描述方法特點(diǎn)圓周運(yùn)動(dòng)描述方法及特點(diǎn)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變，方向時(shí)刻改變；角速度不變；向心加速度大小不變，方向始終指向圓心，時(shí)刻改變。圓周運(yùn)動(dòng)可以用線速度、角速度、周期、頻率等物理量來(lái)描述。其中，線速度是描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，角速度是描述質(zhì)點(diǎn)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快慢的物理量。任何做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度都指向圓心，這個(gè)加速度叫做向心加速度。向心加速度只改變速度的方向，不改變速度的大小。向心加速度做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的合外力總是指向圓心，這個(gè)力叫做向心力。向心力是按照力的作用效果命名的，可以是重力、彈力、摩擦力等各種性質(zhì)的力，也可以是這些力的合力或某個(gè)力的分力。向心力向心加速度與向心力03相對(duì)運(yùn)動(dòng)與牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究物體相對(duì)于另一選定參考系的運(yùn)動(dòng)，即把運(yùn)動(dòng)物體相對(duì)于另一物體位置的變化作為研究對(duì)象。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膮⒖枷?，將?fù)雜的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，再利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行求解。相對(duì)運(yùn)動(dòng)概念及分析方法分析方法相對(duì)運(yùn)動(dòng)概念123牛頓第二定律牛頓第一定律牛頓第三定律牛頓第一、二、三定律內(nèi)容及應(yīng)用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)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。應(yīng)用：解釋了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，為牛頓第二定律奠定了基礎(chǔ)。物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，且與物體質(zhì)量的倒數(shù)成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。應(yīng)用：定量地描述了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，是動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，作用在相互作用的兩個(gè)物體上，大小相等，方向相反。應(yīng)用：解釋了物體間相互作用的本質(zhì)，為動(dòng)量守恒定律奠定了基礎(chǔ)。超重和失重現(xiàn)象分析超重現(xiàn)象當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度。失重現(xiàn)象當(dāng)物體具有向下的加速度時(shí)，物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象。產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度。隔離法當(dāng)連接體內(nèi)各物體的加速度不相同時(shí)，需要把連接體進(jìn)行隔離，對(duì)各個(gè)物體分別進(jìn)行研究。運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解。整體法與隔離法的綜合應(yīng)用對(duì)于連接體問(wèn)題，通常先用整體法求出連接體的加速度，然后再用隔離法求出各個(gè)物體間的相互作用力。整體法當(dāng)連接體內(nèi)各物體的加速度相同時(shí)，可以把連接體作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。運(yùn)用牛頓第二定律列方程求解。連接體問(wèn)題處理方法04機(jī)械能守恒定律與能量轉(zhuǎn)化

功、功率和動(dòng)能定理應(yīng)用功的定義及計(jì)算功是力在物體上產(chǎn)生的空間累積效應(yīng)，其大小等于力與物體在力的方向上發(fā)生位移的乘積。功率的概念及計(jì)算功率是單位時(shí)間內(nèi)完成的功，表示做功的快慢程度。動(dòng)能定理及應(yīng)用合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。利用動(dòng)能定理可以求解變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)中的功等問(wèn)題。03機(jī)械能守恒條件只有重力或彈力做功時(shí)，物體的機(jī)械能守恒。即動(dòng)能和勢(shì)能的總和保持不變。01重力勢(shì)能的概念及計(jì)算重力勢(shì)能是物體由于被舉高而具有的能量，其大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。02彈性勢(shì)能的概念及計(jì)算彈性勢(shì)能是物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量，其大小與物體的勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能及機(jī)械能守恒條件功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程。功能關(guān)系的基本思想利用功能關(guān)系可以求解復(fù)雜運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，如變力做功、非勻變速運(yùn)動(dòng)等。功能關(guān)系在解題中的應(yīng)用功能關(guān)系在解題中應(yīng)用碰撞的分類及特點(diǎn)碰撞分為彈性碰撞、非彈性碰撞和完全非彈性碰撞，其中彈性碰撞沒有能量損失，而非彈性碰撞和完全非彈性碰撞有能量損失。碰撞過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化和損失的分析在碰撞過(guò)程中，動(dòng)能可能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等其他形式的能量，造成能量的損失。根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律可以分析碰撞過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化和損失問(wèn)題。碰撞過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化和損失問(wèn)題05動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用物體質(zhì)量與速度的乘積，是矢量，方向與速度方向相同。動(dòng)量描述了物體運(yùn)動(dòng)的慣性和動(dòng)力特性。動(dòng)量力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，等于力與作用時(shí)間的乘積，是矢量。沖量引起物體動(dòng)量的改變。沖量物體動(dòng)量的改變等于作用在物體上的合外力的沖量。動(dòng)量定理揭示了力、時(shí)間和動(dòng)量改變之間的關(guān)系。動(dòng)量定理動(dòng)量、沖量和動(dòng)量定理內(nèi)容及應(yīng)用動(dòng)量守恒條件及表達(dá)式推導(dǎo)過(guò)程系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零。此時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用的內(nèi)力不影響系統(tǒng)總動(dòng)量。動(dòng)量守恒條件設(shè)系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成，它們之間的相互作用力為內(nèi)力。根據(jù)牛頓第三定律，兩物體間的內(nèi)力大小相等、方向相反，作用時(shí)間相同。因此，兩物體動(dòng)量的改變量大小相等、方向相反，系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變。表達(dá)式推導(dǎo)非彈性碰撞碰撞過(guò)程中有機(jī)械能損失，遵守動(dòng)量守恒定律但不遵守機(jī)械能守恒定律。碰撞后兩物體以不同速度運(yùn)動(dòng)或分離。彈性碰撞碰撞過(guò)程中無(wú)機(jī)械能損失，遵守動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒定律。碰撞后兩物體以共同速度運(yùn)動(dòng)或分離。完全非彈性碰撞碰撞后兩物體粘合在一起，具有共同速度，機(jī)械能損失最大。這種碰撞也遵守動(dòng)量守恒定律。碰撞類型及特點(diǎn)分析VS系統(tǒng)在內(nèi)力作用下分裂為兩部分，兩部分動(dòng)量大小相等、方向相反，系統(tǒng)總動(dòng)量保持不變。反沖現(xiàn)象是動(dòng)量守恒定律的特例?；鸺w行原理火箭通過(guò)向后噴射高速氣流產(chǎn)生反作用力，從而獲得向前的推力?；鸺蛧姵龅臍怏w構(gòu)成的系統(tǒng)在飛行過(guò)程中動(dòng)量守恒?；鸺馁|(zhì)量不斷減小，因此其速度不斷增加。反沖現(xiàn)象反沖現(xiàn)象和火箭飛行原理06實(shí)驗(yàn)部分：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和探究性實(shí)驗(yàn)通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，驗(yàn)證牛頓第二定律的正確性，加深對(duì)物理定律的理解。實(shí)驗(yàn)?zāi)康臏?zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，搭建實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，分析處理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)步驟保證實(shí)驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性和安全性，減小誤差，提高實(shí)驗(yàn)的可靠性和精度。注意事項(xiàng)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)：如“驗(yàn)證牛頓第二定律”等通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，培養(yǎng)科學(xué)探究能力和實(shí)驗(yàn)技能。實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶岢鰡?wèn)題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析處理數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)步驟合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，控制變量，減小誤差，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。注意事項(xiàng)探究性實(shí)驗(yàn)列表法、圖像法、逐差法等。其中，列表法可