高中物理重心知識點
重力的概念
我們高中物理課本（必修物理1第51頁）里有一個重力的定義：所有靠近地球的物體都被地球吸引。 這種由地球引力引起的力稱為重力。
重力表達式G=mg； 其中 m 是物體的質量，g 是地球表面的重力加速度。
萬有引力與萬有引力的關系
（高一學期剛剛接觸引力的同學可以跳過這一部分）事實上，引力G只是萬有引力F的一個分量（具體分析見圖）。
對于地球表面的物體來說，重力的另一個分量是使物體隨地球旋轉的向心力f。 f遠小于G（f與G之比不超過0.35%）； 因此，高考須知中已經明確指出：在地球表面附近，重力可以認為約等于萬有引力。
我想強調的是，只有極軸上的物體才會受到與萬有引力相等的引力。 原因是南北兩極軸上的物體不隨地球旋轉，向心力為零。
三者之間的運算關系滿足向量三角定律； 也就是說，重力加速度與質量的乘積等于萬有引力與向心力的矢量差。
從圖中我們還可以看出，重力的方向并不是朝向地心的。 所以從初中物理開始，我們就一直用“垂直向下”這個詞來形容重力的方向。
為什么物體在地球兩極的重力更大？
下面我們來做一個分析，深入了解為什么兩極引力很強？
首先，因為地球不是一個標準的球體，而是一個橢球體； 夸張地說，它看起來像一個橢球體“橙子”。 因此，“離地心越近”的兩極引力越大高中物理彈簧和能量的區別，自然重力加速度也越大。
從天文學的相關知識（F方向=mvω）可以知道，赤道附近的向心力很強（高一學期的學生不了解向心力和重力，下面解釋）。
相對而言，物體在北極（或兩極）的向心力為零，根據矢量算法，自然重力較大。
基于以上兩個因素：
1 兩極周圍的引力較大；
2 北極和南極之間沒有向心力。
因此，南北極附近的重力加速度很大。 請注意，有兩個因素。 只強調向心力關系的第二個因素是不科學的。 接下來我們來探討一下重力加速度值的問題。
重力加速度值
課本和教程中經常看到的重力加速度值g=9.8m/s^2，實際上是一個近似值，并不準確。 如果想求出某個地方g的精確值，最簡單的方法就是用擺錘測量當地的重力加速度。 下面，給出幾個城市的重力加速度值。
赤道附近g=9.780m/s；
廣州g=9.788m/s；
武漢g=9.794m/s；
上海g=9.794m/s；
北京g=9.801m/s；
紐約g=9.803m/s；
莫斯科g=9.816m/s；
北極地區g=9.832m/s；
舉例幫助大家理解重力加速度
在課堂上，我個人更喜歡典型事例教學。 這里有一個例子可以幫助你理解。
還有兩個10米深的坑，一個在北極，一個在赤道。 北極熊落到坑底的加速度比袋鼠大，而且落地也更早； 請注意，這并不是因為北極熊的質量很大。 伽利略先生在數百年前就做過比薩斜塔實驗。 當然，這個差別是非常非常小的，肉眼是看不出來的。
很多同學應該都玩過沙漏。 如果是同一個沙漏，在北極泄漏的速度會更快。
超重和失重
當物體向上加速時，我們稱之為超重； 當物體加速向下時，我們稱之為失重。 當向下的加速度為g時，我們稱之為完全失重狀態。
關于超重和失重的問題，目前高考中很少考，因為在重力方面，它的知識點過于單調，與其他知識點交叉聯系很少。 但最基本的概念我們一定要熟記，不必刻意去記。
從現在開始，一口氣背五十遍，保證你能記住到五十歲：加速（速度）向下（落下）減速（速度）向上（上升）意味著失重。
重力勢能的概念
（高一學生請跳過） 重力勢能是高中物理中涉及的第二種能量； 第一個能量是動能。
重力勢能在日常生活中有著廣泛的應用。 人們打樁時，先將重錘舉高，然后重錘落下，將樁打入地下。
重錘之所以能做功，是因為它舉得高。 被舉起的物體的能量是重力勢能。 從日常生活經驗中也有這樣的結論：物體的質量越大，被舉得越高，其重力勢能就越大。
高中物理必修課二給出了重力勢能的定義：物體因被升起而具有的能量（mgh）稱為該物體的重力勢能。
物體的質量越大，其位置越高，做功的能力越大，物體所具有的引力勢能也越大。 至于重力勢能的“高度”，其大小是由地球和地面物體的相對位置決定的。
重力勢能的定義公式為：E=mgh； 其中 h 是相對于零勢能表面的垂直高度。
重力勢能是一個標量，單位是焦耳（J）。 與工作不同，工作的標志表明了效果。 比較大小時，只比較數值； 而重力勢能中，正數總是大于負數。 在重力勢能的表達中，由于高度h是相對的，因此重力勢能的值也是相對的。
萬有引力定律
為了方便大家對萬有引力和萬有引力有比較的認識，這里我給大家簡單介紹一下萬有引力（高一年級的同學可以參考下）。
萬有引力是自然界四種基本相互作用之一。 其他三種相互作用是電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用。
牛頓萬有引力定律發表于1687年的《自然哲學數學原理》，如果可能的話，推薦大家看一下。
牛頓萬有引力定律表述如下：任何兩個粒子通過其中心連線方向的力相互吸引。
這個引力的大小與它們的質量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比，并且與兩個物體以及中間物質（一般我們稱這樣的物質）的化學性質或物理狀態無關。力場力）。
萬有引力定律的公式為=Gm1m2/(R^2)；
重心
重心是當物體處于任何方向時，重力場中所有組成粒子的重力的合力所經過的點。 規則且密度均勻的物體的重心是其幾何中心。
不規則物體的重心可以通過懸掛法來確定。 對于質量分布不均勻的物體，重心位置不僅與物體的形狀有關，還與物體內部質量的分布有關。
卡車的重心隨著裝載貨物的數量和裝載位置的變化而變化，起重機的重心隨著被吊物的重量和高度的變化而變化。
物體的重心不一定在物體上，比如三角形或者鐵皮鉛筆盒。
大家了解重心的概念就足夠了。 這里有一個問題供大家思考：書本上解釋重力時，為什么可以用懸浮法來確定薄板的重心？
向心力不是力
上面在講重力的概念時，我們提到了向心力。 在這里，我們給大家解釋一下向心力這個模糊的概念。
很多同學有這樣的疑問：向心力是力嗎？ 答案是否定的，向心力不是力，因為它不符合力的定義：“兩個物體之間的相互作用”； 當然我們也可以利用力的三要素來做出更“詳細”的判斷。
我們知道凈外力不是力。 根據定義，外力的綜合是多種外力的表現。 例如，重力與支撐力的合力，或者電場力與重力的合力等。
同樣，向心力也不是一種力，也是其他力的表現。 只是用了“向心”二字，讓“表達”具體化了。 換句話說，“表達”的是這些力的綜合作用是“向心的”。
當然，對于向心力來說，也存在一種力提供向心力的情況。 例如，均勻磁場中帶電粒子在洛倫茲力作用下的運動。
彈性的概念
新課標必修課一第55頁對彈性的定義如下：發生彈性形變的物體對它所接觸的物體施加一個力，因為它要恢復原來的長度。 這種力稱為彈性力。
定義中的彈性變形是指能夠恢復到原來形狀的變形； 并非所有變形都是彈性變形。
彈力、重力、摩擦力并稱為力學的三種典型力。
我們高中物理題中最典型的彈力就是彈簧的彈力。 從彈性的定義來看，日常生活中的壓力、支撐力、繩索拉力都是彈性。 例如，如果將一本書放在桌子上，桌子給出的支撐力是彈性，但桌子的彈性變形很小，我們的肉眼無法觀察到。
彈性方向
對彈力方向的研究是一個檢驗點。 如果是涉及復雜運動模式的綜合題，則不容易判斷彈力的方向； 例如，垂直方向放置的彈簧的振動模式。
我們一起來研究一下彈性的方向。 彈力方向的調節：壓力和支撐力的方向始終垂直于接觸面并指向被擠壓或支撐的物體。
繩子對物體的拉力（拉力是彈力的一種）總是沿著繩子指向繩子收縮的方向。 不難看出，彈力方向的分析遠比重力方向復雜。
彈性大小
彈性問題是高中物理中非常重要的考點。 尤其是高考題和模擬試題中經常出現涉及垂直放置彈簧、多物體連接、摩擦等綜合問題。
我們先回顧一下課本中關于彈性的相關規定。 在高中物理階段，我們研究過彈力的大小滿足胡克定律。 胡克定律可表示為（彈性極限內）：F=kx，（變形量可以是伸長量或壓縮量）； 這個公式也可以表示為ΔF=kΔx，即彈簧彈力的變化量與彈簧變形的變化量也成正比。
兩個彈簧串聯形成的“新彈簧”總剛度變小； 兩個彈簧并聯形成的“新彈簧”的總剛度變大。 如果之前沒有推導過，請課后自行推導。
接下來我們解釋一下彈性勢能的概念，因為彈簧的問題總是和能量的變化結合在一起的； 彈性勢能的考察是全國高考的熱點和難點。 而且，作者預測，北京高考物理期末題很可能會考彈性。
彈性勢能的概念
彈性勢能是指由于彈力作用而發生彈性變形的物體各部分之間的勢能。 同一彈性物體在一定范圍內變形越大，其彈性勢能越大，反之亦然。
為了確定彈性勢能的大小，需要選擇勢能為零的狀態。 一般情況下，彈簧在自由狀態時沒有發生任何變形，其彈性勢能為零。 對于彈簧來說，彈性勢能與彈簧的剛度系數k和變形量Δx有關，與其他物理量無關。
E炸彈 = 1/2 k*x^2; 北京高考物理大綱沒有要求這個公式，但記住總比不記住好。
彈性勢能與彈力做功的對應關系
彈力做功與彈性勢能變化的關系：彈力做正功，彈性勢能減小； 彈力做負功，彈性勢能增加。 這類似于對重力和重力勢能所做的功的分析。
對于同一物體，彈力所做的功的絕對值與彈性勢能變化的絕對值相等。 彈力的具體應用常常出現在機械能、動量、電磁能中。 一般來說，這些問題不僅會考慮彈力的大小或方向，還會涉及勢能的討論； 下面我們來詳細解釋一下。
彈性勢能。 計算方法及公式推導
彈簧彈性勢能的分析是高考物理力學題的一大難點，特別是涉及到彈簧垂直放置、碰撞等過程時。
由于高中物理并不要求每個人都了解彈性勢能的定義高中物理彈簧和能量的區別，所以彈簧的彈性勢能總是通過動量、能量守恒或函數關系來計算； 換句話說，它是在外部功或能量的幫助下進行分析的。 下面我們詳細分析一下彈性勢能公式的推導過程。
高中數學擅長微積分的學生也可以通過積分的方法解決問題。 從彈力的定義（F彈力=kΔx）來看，F彈力與x的關系是線性函數。 通過積分不難得到：E彈力=1/2k*Δx^2； 這種數學微分思想在高中物理中的應用問題需要大家平時多去分析和探索。 這類組合題不僅是高考物理，也是近年來自主招生考試的一大趨勢。
數學運算不是特別擅長的學生不必灰心。 我們可以用求圖像陰影區域的方法來探究彈力所做的功。
通過這種方法得到的答案也是一致的：E = 1/2 k*Δx^2； 在求彈簧彈力所做的功時，由于變力呈線性變化，可以先求出平均彈力，然后使用功的定義。 計算（使用動能定理和函數關系、能量變換和守恒定律解決許多問題）。
這里要提醒大家的是，線性線性關系可以用這種方法求出來，但是二次函數關系不能用這種方法。 例如，當電流為變量，計算電熱Q時，采用公式Q=I*I*Rt。 求Q的方法只能對I進行積分。
同時要注意彈力做功的特點：彈力做功等于彈性勢能增量的負值。 上面給出了每個人的彈性勢能的公式。 高考沒有定量要求，但允許定性討論。
因此，作者在上一篇文章中提到，在求彈力的功或者彈性勢能的變化時，一般都是從能量變換和守恒定律的角度來求解。
關于彈簧的問題與能量密切相關
從歷年物理試卷的分析來看，彈力方向的判斷始終是一個基于力分析、機械能守恒定律、動量守恒定律、電磁感應等的綜合命題。
高中物理中的彈力是力學中常見的三種力之一，而彈力的方向分析又是這三種力中最難的。 簡單判斷彈力方向在調查中沒有任何意義，因為區分度太小（人人都能做），所以學會將其應用在這些綜合題中非常重要。
上一篇提到的關于彈力方向的規定一定要牢記。 這是解決任何綜合問題中彈力方向的基礎。 另外，作者建議大家結合一些典型例子來幫助記憶； 而且，這些典型問題應該在一段時間后重新復習。 這樣，在考試中解答彈簧相關問題時，就不會因為彈性或方向確定的概念而丟分或影響作答時間。
在一些高考題或者模擬題中，彈簧是垂直放置的。 這類問題的研究在彈性的基礎上融入了重力因素，并且往往依賴于分析兩個物體碰撞引起的振動，這無疑增加了難度。
高考物理彈性考試
在高中物理中，彈力的大小是一個非常重要的測試點，尤其是在分析彈簧垂直放置、多個物體連接時的彈力大小時。
這些問題經常出現在高考物理真題和模擬題中。 從評分的角度來看，大家在判斷彈力大小時丟分是非常嚴重的。
彈力的分析通常是困難的。 這是因為彈力與位移變化密切相關，而位移變化由速度決定。 速度取決于由彈力和其他外力決定的加速度。 這是一個循環過程，因此處理彈性綜合問題是相當困難的。
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