力是高中物理的重要組成部分,也是高考的重點(diǎn),所以復(fù)習(xí)的時(shí)候一定要重視,本文就力學(xué)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié),希望對(duì)同學(xué)們有用。
力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)總結(jié)
力學(xué)體系概要
1.重力
由于地球引力而對(duì)物體施加的力稱為重力。
物體所受的重力G與其質(zhì)量m的關(guān)系為G=mg。g稱為重力加速度或自由落體加速度,與物體所處的高度、緯度有關(guān)。
重力方向垂直向下,指向北極或赤道處的地球中心。
重力作用于物體各部分的等效點(diǎn)稱為重心。重心的位置與物體的形狀、質(zhì)量分布等有關(guān)。
2.引力
引力是自然界中任意兩個(gè)物體之間存在的力。
引力F與兩物體的質(zhì)量m1、m2以及兩物體間距離r的關(guān)系為:
F=G·m1·m2/r^2高中物理的動(dòng)能知識(shí)點(diǎn),G稱為引力常數(shù),適用于任意兩個(gè)物體,其值約為6.67×10?-11單位N·m2/kg2。
重力方向位于兩個(gè)物體的連線上。
3. 彈性
彈性變形的物體在試圖恢復(fù)到其原始形狀時(shí)對(duì)與其接觸的物體施加的力。
彈簧的彈力F與其變形量x的關(guān)系為F=kx,其中k稱為彈簧常數(shù),單位為N/m,與彈簧的長(zhǎng)度、厚度、材料、截面積等因素有關(guān)。
彈力的方向與變形的方向相反。
彈簧具有彈性極限,一旦超過(guò)彈性極限,上述力與變形的關(guān)系就不再成立。
4.靜摩擦
當(dāng)兩個(gè)互相接觸的物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)高中物理的動(dòng)能知識(shí)點(diǎn),接觸面上存在著阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力,叫做摩擦力。
當(dāng)兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),而沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),此時(shí)的摩擦力叫做靜摩擦力。
兩個(gè)物體之間的靜摩擦力有一個(gè)極限,當(dāng)兩個(gè)物體剛開(kāi)始做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),它們之間的摩擦力稱為最大靜摩擦力。
兩物體間的實(shí)際靜摩擦力F介于0與最大靜摩擦力Fmax之間。
靜摩擦力的方向總是沿著接觸表面的方向,并與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
5.滑動(dòng)摩擦
當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體的表面滑動(dòng)時(shí),它會(huì)受到來(lái)自另一個(gè)物體的阻礙其滑動(dòng)的力。
滑動(dòng)摩擦的大小與壓力(兩個(gè)物體表面之間的垂直力)成正比。
滑動(dòng)摩擦力f與壓力FN的關(guān)系為f=uFN,式中u稱為動(dòng)摩擦系數(shù),它與接觸兩物體的材料、接觸面狀況等有關(guān)。
滑動(dòng)摩擦的方向總是沿著接觸表面的方向,并與物體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。
6.靜電力
靜止點(diǎn)電荷之間的力。
靜電力F與兩點(diǎn)電荷q1、q2以及它們之間距離r的關(guān)系為,k稱為靜電力常數(shù),其大小為。
當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷帶同種電荷時(shí),它們之間的力是排斥力;當(dāng)兩個(gè)點(diǎn)電荷帶異種電荷時(shí),它們之間的力是吸引力。靜電力又稱庫(kù)侖力。
7.電場(chǎng)力
測(cè)試電場(chǎng)中對(duì)電荷(帶電體)施加的力。
電場(chǎng)力F與測(cè)試電荷的電荷量q的關(guān)系為F=Eq,式中E稱為電場(chǎng)強(qiáng)度。其大小由電場(chǎng)本身決定,方向與電場(chǎng)力作用于正電荷的方向相同,其單位為N/C。
8. 安培力
磁場(chǎng)中載流導(dǎo)線所受的力。
當(dāng)直導(dǎo)體垂直于均勻磁場(chǎng)方向時(shí),作用在導(dǎo)體上的安培力F與導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度I、導(dǎo)體的長(zhǎng)度L、磁感應(yīng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系為F=BIL。
安培力的方向可以用左手定則確定。
安培力是洛倫茲力作用于大量帶電粒子的宏觀表現(xiàn)。
9.洛倫茲力
帶電粒子在磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)所受到的力。
當(dāng)粒子運(yùn)動(dòng)方向垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度方向時(shí),粒子所受的洛倫茲力與粒子所帶電荷q、粒子運(yùn)動(dòng)速度v、磁感應(yīng)強(qiáng)度B的關(guān)系為F=qvB。洛倫茲力的單位為牛頓,符號(hào)為N。
洛倫茲力的方向總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向,并且永遠(yuǎn)不做功。
10.分子力
分子之間存在的力。
分子間的力比較復(fù)雜,分子間既有吸引力,也有排斥力,當(dāng)分子間距離為r0時(shí),吸引力與排斥力的合力為0,當(dāng)r>r0時(shí),合力表現(xiàn)為吸引力。
11.核力
原子核中核子之間存在的力。
核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)形式,在原子核尺度上,核力比庫(kù)侖力強(qiáng)得多,核力是一種短程力,作用范圍在原子核以內(nèi)。
引力的本質(zhì)是萬(wàn)有引力,是物體與地球之間萬(wàn)有引力的具體表現(xiàn),如果不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響,地面上物體所受的引力等于地球?qū)ξ矬w的引力。
彈力、摩擦力、靜電力、電場(chǎng)力、安培力、洛倫茲力的本質(zhì)都是電磁相互作用。
核力是一種強(qiáng)相互作用。
還有一種基本相互作用稱為弱相互作用,它與放射性現(xiàn)象有關(guān)。
四種基本相互作用構(gòu)成了力的系統(tǒng)。
力學(xué)中最常見(jiàn)的錯(cuò)誤和混淆總結(jié)
錯(cuò)誤一:對(duì)基本概念理解不準(zhǔn)確
容易出錯(cuò)的分析:
準(zhǔn)確理解描述運(yùn)動(dòng)的基本概念是學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)學(xué)乃至整個(gè)動(dòng)力學(xué)的??基礎(chǔ)。
這可以通過(guò)比較三組概念來(lái)掌握:
①位移與距離:
位移是從起始位置到終止位置的一條有向線段,是一個(gè)矢量;
距離是物體運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)際長(zhǎng)度,是一個(gè)標(biāo)量。一般來(lái)說(shuō),位移的大小不等于距離。
②平均速度與瞬時(shí)速度。前者對(duì)應(yīng)于一段時(shí)間,后者對(duì)應(yīng)于某一時(shí)刻。需要注意的是,該公式僅適用于勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
③平均速度與平均速率:平均速度=位移/時(shí)間,平均速率=距離/時(shí)間。
錯(cuò)誤2:圖像的物理意義與實(shí)際情況不符
容易出錯(cuò)的分析:
要理解運(yùn)動(dòng)圖像,首先要理解vt、xt圖像的含義,然后重點(diǎn)理解圖像的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
①坐標(biāo)軸所表示的物理量。如有必要,先寫出兩軸物理量之間的關(guān)系表達(dá)式;
②斜率的含義;
③截距的意義;
④“面積”的含義。注意,有些面積是有意義的,比如表示位移的vt圖像的“面積”,而有些面積則無(wú)意義,比如xt圖像的面積。
錯(cuò)誤三:沒(méi)有辨別問(wèn)題的關(guān)鍵條件而犯錯(cuò)誤
容易出錯(cuò)的分析:
分析和解決問(wèn)題的方法和技巧:
(一)要把握好一個(gè)條件、兩個(gè)關(guān)系。一個(gè)條件:
即兩物體的速度相等,這往往是物體能否追上或兩者間最大、最小距離的臨界條件,也是分析判斷的出發(fā)點(diǎn);
兩個(gè)關(guān)系:時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系。通過(guò)畫草圖找到兩個(gè)物體之間的位移關(guān)系是解決問(wèn)題的突破口。
②若被追逐的物體以勻速減速運(yùn)動(dòng),在追趕之前必須注意物體是否已停止運(yùn)動(dòng)。
③圖像VT分析的應(yīng)用往往直觀、清晰。
錯(cuò)誤4:對(duì)摩擦理解不足導(dǎo)致失誤
容易出錯(cuò)的分析:
摩擦力是一種被動(dòng)力,它的產(chǎn)生以其他力的存在為前提,與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)。
它會(huì)隨著其他外力或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而變化,所以分析的時(shí)候要注意防止摩擦力隨著外力或者物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化而突然變化。
區(qū)分靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力,只能根據(jù)Fμ=μFN來(lái)計(jì)算滑動(dòng)摩擦力,而FN并不總是等于物體的重量。
錯(cuò)誤五:誤解桿的彈力方向
容易出錯(cuò)的分析:
需要理解的是,桿的彈力和繩子的彈力方向是不一樣的,繩子的拉力一定是沿著繩子的,但是桿的彈力方向卻不一定是沿著桿的。
分析桿對(duì)物體的彈力方向,一般需要結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析。
錯(cuò)誤六:不善于用矢量三角形分析問(wèn)題
容易出錯(cuò)的分析:
平行四邊形(三角形)法則是進(jìn)行力計(jì)算的常用工具,因此無(wú)論是分析受力情況、力的可能方向、力的最小值等,都可以通過(guò)畫出力分析圖或力的向量三角形來(lái)完成。
許多看似復(fù)雜的問(wèn)題可以通過(guò)圖表來(lái)解決,變得簡(jiǎn)單、直觀。
錯(cuò)誤七:誤解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
容易出錯(cuò)的分析:
根據(jù)牛頓第二定律F=ma,合外力決定的是加速度而不是速度,力和速度之間沒(méi)有必然聯(lián)系。
加速度與合外力之間存在瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系:
加速度的方向始終與合外力的方向相同,加速度的大小隨著合外力的增大(減小)而增大(減?。?;
當(dāng)加速度與速度方向一致時(shí),物體加速;當(dāng)加速度與速度方向相反時(shí),物體減速。力與速度只有通過(guò)加速度這座橋梁才能“溝通”。
如果讓力量和速度直接溝通,那么堅(jiān)持阿里加多德的觀點(diǎn)、永不悔改的人就是“頑固分子”。
錯(cuò)誤 8:未處理暫時(shí)性問(wèn)題
容易出錯(cuò)的分析:
根據(jù)牛頓第二定律,可知加速度與合外力之間的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。
所謂瞬時(shí)對(duì)應(yīng),是指物體受到外力作用后,立即產(chǎn)生加速度。當(dāng)外力不變時(shí),加速度也不變;當(dāng)外力發(fā)生變化時(shí),加速度立即發(fā)生變化;當(dāng)外力消失時(shí),加速度立即消失。在分析瞬時(shí)對(duì)應(yīng)時(shí),要注意兩個(gè)基本模型特點(diǎn)的區(qū)別:
(1)光繩模型:①光繩無(wú)法拉伸;②光繩張力可突變;
(2)輕彈簧模型:
①?gòu)椓Φ拇笮镕=kx,其中,k為彈簧剛度系數(shù),x為彈簧的變形量。
②彈力突變特點(diǎn):若松開(kāi)未連接的物體,輕彈簧的彈力能突然變?yōu)榱悖?span style="display:none">egQ物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
若釋放端仍連接有重物,則輕彈簧的彈力不會(huì)發(fā)生突變,仍維持釋放瞬間的原值。
錯(cuò)誤九:不理解超重和失重的本質(zhì)
容易出錯(cuò)的分析:
我們必須徹底搞清楚超重與失重的本質(zhì),超失重與物體的速度無(wú)關(guān),只與加速度有關(guān)。
物體具有垂直向上的加速度或垂直向上的分量加速度。
失重狀態(tài)下,物體具有垂直向下的加速度或垂直向下的分加速度。
處于超重或失重狀態(tài)的物體仍受重力影響,但視重(支撐力或拉力)大于或小于重力。對(duì)于完全失重狀態(tài)的物體,視重為零。
錯(cuò)誤10:無(wú)法找到兩個(gè)物體之間的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系
容易出錯(cuò)的分析:
動(dòng)力學(xué)的核心問(wèn)題是研究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系,除了正確分析物體所受的力之外,還要正確分析物體的運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)給定的情況涉及兩個(gè)物體,且物體之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),求出兩個(gè)物體之間的位移關(guān)系或速度關(guān)系就顯得尤為重要。特別需要注意的是,物體的位移是相對(duì)于地面的,所以木塊的位移不等于木板的長(zhǎng)度。
一般來(lái)說(shuō),若兩個(gè)物體朝同一方向運(yùn)動(dòng)網(wǎng)校頭條,位移之差等于木板的長(zhǎng)度;朝相反方向運(yùn)動(dòng)時(shí),位移之和等于木板的長(zhǎng)度。
錯(cuò)誤11:無(wú)法識(shí)別組合運(yùn)動(dòng)和分割運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致速度分解錯(cuò)誤
容易出錯(cuò)的分析:
兩個(gè)相互連接在一起的物體的速度往往是不相等的,一般通過(guò)速度分解來(lái)確定兩個(gè)物體之間的速度關(guān)系。
降低速度時(shí),需要記住兩件事:
①只有物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)才是合運(yùn)動(dòng)。例如,物體A向右運(yùn)動(dòng),物體A向右運(yùn)動(dòng)的速度就是合速度。也就是說(shuō),要分解的合運(yùn)動(dòng)必須是物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)。
② 兩物體沿繩或桿運(yùn)動(dòng)的速度(或分速度)相等。
錯(cuò)誤12:無(wú)法建立勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型
容易出錯(cuò)的分析:
圓周運(yùn)動(dòng)分析是牛頓第二定律的進(jìn)一步延伸,分析過(guò)程中必須做兩個(gè)分析:
①分析受力情況,選取指向圓心的方向?yàn)檎较?,?jì)算指向圓心方向的合外力;
②分析運(yùn)動(dòng)情況,物體做的是哪種圓周運(yùn)動(dòng)(勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)?),確定圓心和半徑。
③結(jié)合牛頓第二定律與向心力公式,解該方程。
容易犯的錯(cuò)誤13:混淆同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星和地球赤道物體運(yùn)動(dòng)的特征
容易出錯(cuò)的分析:
人造衛(wèi)星受到萬(wàn)有引力提供的向心力,而赤道處的物體除受到萬(wàn)有引力外,還要受到地面的支撐力。
即重力和支撐力的合力為物體提供向心力,使物體做圓周運(yùn)動(dòng)。因此,GMm/r2=ma適用于同步衛(wèi)星和低地球衛(wèi)星,不適用于赤道上的物體。
另外,解答該題的關(guān)鍵是找出問(wèn)題所涉及的對(duì)象,并逐一找出它們的相似之處。
錯(cuò)誤14:不理解軌跡變化問(wèn)題中數(shù)量的變化
容易出錯(cuò)的分析:
首先我們要明白軌跡變化的本質(zhì):
當(dāng)衛(wèi)星的速度發(fā)生變化時(shí),圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力不等于萬(wàn)有引力。
為了增加衛(wèi)星的軌道半徑,使衛(wèi)星做離心運(yùn)動(dòng),就必須提高衛(wèi)星的速度,使萬(wàn)有引力小于所需的向心力;反之,如果降低衛(wèi)星的速度,萬(wàn)有引力就會(huì)大于所需的向心力,衛(wèi)星就會(huì)做向心運(yùn)動(dòng)。
衛(wèi)星的加速度是由萬(wàn)有引力決定的,所以衛(wèi)星在不同軌道上同一點(diǎn)的加速度是相同的。這部分公式比較多,需要了解公式的來(lái)龍去脈,注意公式的適用條件,不能生搬硬套。
錯(cuò)誤15:未能正確計(jì)算可變力所做的功
容易出錯(cuò)的分析:
解決做功問(wèn)題,首先要根據(jù)做功的情況,判斷力對(duì)物體是否做功,做功是正還是負(fù)。一般可以從力與位移的方向關(guān)系(做功的恒定力)或力與速度的方向關(guān)系(做功的變化力)入手進(jìn)行分析。
解決變力所作的功,最常用的方法就是動(dòng)能定理。
錯(cuò)誤16:未能正確理解各種函數(shù)關(guān)系
容易出錯(cuò)的分析:
用函數(shù)關(guān)系解決問(wèn)題時(shí),首先要明確各種力所作的功與相應(yīng)的能量變化之間的關(guān)系。重要的函數(shù)關(guān)系有:
①重力所作的功等于重力勢(shì)能變化的負(fù)值,即WG=-△Ep;
②合力對(duì)物體所作的功等于物體動(dòng)能的改變量,即動(dòng)能定理=△Ek;
③除重力(或彈力)以外的力所作的功,等于物體機(jī)械能的改變量,即W'other=△;
④當(dāng)=0時(shí),表示只有重力做功,因此系統(tǒng)機(jī)械能守恒;
⑤系統(tǒng)克服滑動(dòng)摩擦所作功的代數(shù)和等于機(jī)械能轉(zhuǎn)換成的內(nèi)能,即f·d=Q(d為兩物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的距離)。
力學(xué)問(wèn)題解決技巧