高中物理二级结论_1.pdf
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1、 1 高中物理二级结论整理 “二级结论”,在做填空题或选择题时,就可直接使用。在做计算题时,虽必须一步步列方程,一般不能直接引用“二级结论”,运用“二级结论”,谨防“张冠李戴”,因此要特别注意熟悉每个“二级结论”的推导过程,记清楚它的适用条件,避免由于错用而造成不应有的损失。下面列出一些“二级结论”,供做题时参考,并在自己做题的实践中,注意补充和修正。一、静力学 1几个力作用下物体平衡,则其中任一力与其他所有力的合力等大反向。即二力平衡。三个大小相等的力平衡,力之间的夹角为 120 度。两个力的合力:F 大+F小F合F大F小,即合力大于两力之差,小于两力之和。2物体在三个非平行力作用下而平衡,
2、则表示这三个力的矢量线段必组成闭合矢量三角形;且有 正弦定理:sinsinsin321FFF 物体在三个非平行力作用下而平衡,则表示这三个力的矢量线段或线段延长线必相交于一点。(三力汇交原理)3两个分力 F1和 F2的合力为 F,若已知合力(或一个分力)的大小和方向,又知另一个分力(或合力)的方向,则第三个力与已知方向不知大小的那个力垂直时有最小值。4物体沿粗糙斜面不受人为的拉力,或推力而自由匀速下滑,则tan,a=0 物体沿光滑斜面下滑与质量大小无关,加速度一定为 a=gsin F F1已知方向 F2的最小值 mg F1 F2的最小值 F F1 F2的最小值 2 物体沿斜面粗糙斜面下滑,则一
3、定有cossin,tangga与质量大小无关。物体沿斜面粗糙斜面上滑,则一定有cossingga与质量大小无关 物体在水平皮带上加速或减速,一定有ga 物体在倾斜的皮带上下滑,物体速度小于皮带速度则物体加速度一定有 cossingga,物 体 速 度 大 于 皮 带 速 度,则 物 体 加 速 度 一 定 为cossingga 物体在倾斜的皮带上上滑,物体无初速度或初速度小于皮带速度,一定有sincosgga,物体初速度大于皮带速度,则物体加速度一定为cossingga 5两个原来一起运动的物体“刚好脱离”瞬间:力学条件:貌合神离,相互作用的弹力为零。运动学条件:此时两物体的速度、加速度相等,
4、此后不等。6“框架形轻质硬杆”平衡时二力必沿杆方向。7 绳上的张力一定沿着绳子指向绳子收缩的方向。轻绳不可伸长,其两端拉力大小相等,线上各点张力大小相等。因其形变被忽略,其拉力可以发生突变,“没有记忆力”。大小相等的两个力其合力在其角平分线上.(所有滑轮挂钩情形)(1)若宽度不变,如图绳端在 BC 上自由移动绳的力不变。(2)若宽度变大,如图绳端在 CD 上右移,则类似两人抬水模型,绳的力变大,合力不变。8 已知合力不变,其中一分力 F1大小不变,分析其大小,以及另一分力 F2。9、力的相似三角形与实物的三角形相似。F F1 F2 3 10轻弹簧两端弹力大小相等,弹簧发生形变需要时间,因此弹簧
5、的弹力不能发生突变。轻杆能承受拉、压、挑、扭等作用力。力可以发生突变,“没有记忆力”。11两个物体的接触面间的相互作用力可以是:()无一个,一定是弹力二个 最多,弹力和摩擦力 12在平面上运动的物体,无论其它受力情况如何,所受平面支持力和滑动摩擦力的合力方向总与平面成Nf1tantanF=F。二、运动学 1、在纯运动学问题中,可以任意选取参照物;在处理动力学问题时,只能以地为参照物。用平均速度思考匀变速直线运动问题,总是带来方便:思路是:位移时间平均速度,且 1212222t/ssTvvvv 2匀变速直线运动:时间等分时,21nnssaT,这是唯一能判断所有匀变速直线运动的方法;位移中点的即时
6、速度221222s/vvv,且无论是加速还是减速运动,总有22s/t/vv 纸带点痕求速度、加速度:1222t/ssTv,212ssaT,121nssanT 已知四个位移则212344)()(Tssssa 已知六个位移则21234569)()(Tssssssa 已知五个位移或七个位移,则舍掉一个,按四个或六个做即可 3匀变速直线运动,0v=0 时:4 时间等分点:各时刻速度之比:1:2:3:4:5 各时刻总位移之比:1:4:9:16:25 各段时间内位移之比:1:3:5:7:9 位移等分点:各时刻速度之比:123 到达各分点时间之比 123 通过各段时间之比 121(32)6、上抛运动:不计阻
7、力,则上下对称:t上=t下 V上=下 有摩擦(空气阻力)的竖直上抛,则,下上aa根据221ath,可得下上tt 7、物体由静止开始以加速度 a1做直线运动经过时间 t 后以 a2减速,再经时间 t 后回到出发点则 a2=3a1。8、“刹车陷阱”:给出的时间大于减速的时间,则不能直接用公式算。先求减速的时间avt0减,确定了减速时间小于给出的时间时,用减vtx21求滑行距离。9、匀加速直线运动位移公式:S=A t+B t2 式中 a=2B(m/s2)V0=A(m/s)10、在追击中的最小距离、最大距离、恰好追上、恰好追不上、避碰等中的临界条件都为速度相等。11、渡船中的三最问题:最短时间、最短位
8、移、最小速度 当船速大于水速时 船头的方向垂直于水流的方向(河岸)时,所用时间最短,船vdt/,此时位移不短tvvs22船水当合速度垂直于河岸时,此时船与上游河岸夹角为,航程 s 最短 s=d (d 为河宽)此时时间不短sin船vdt(船水vvcos)当船速小于水速时 船头的方向垂直于水流的方向(河岸)时,所用时间最短,船vdt/,此时位移不短tvvs22船水水船vv,合速度不可能垂直于河岸,最短航程时水速与船速垂直,此时船与上游河岸夹角为,此时水船vvcos,sin船vdt,最短航程tvvs22船水 5 10两个物体刚好不相撞的临界条件是:接触时速度相等或者匀速运动的速度相等。11物体刚好滑
9、到小车(木板)一端的临界条件是:物体滑到小车(木板)一端时与小车速度相等。12在同一直线上运动的两个物体距离最大(小)的临界条件是:速度相等。13平抛运动:在任意相等的时间内,速度变化量相等,动量变化量相等,重力的冲量相等;任意时刻,速度与水平方向的夹角的正切总等于该时刻位移与水平方向的夹角的正切的 2倍,即tan2tan=,如图所示,速度反向延长交水平位移中点处,212x=x;速度偏角的正切值等于 2 倍的位移偏角正切值。两个分运动与合运动具有等时性,且2yt=g,由下降的高度决定,与初速度0v无关;任何两个时刻间的速度变化量=gtv,且方向恒为竖直向下。斜面上起落的平抛速度方向与斜面的夹角
10、是定值。此夹角正切为斜面倾角正切的 2 倍。12、绳端物体速度分解(1)连接物体的初末位置,找到合速度方向。(2)分解:分解成沿绳和垂直于绳两方向 d V V合 V水 v v 2 平面镜 v x1 x y O x2 s 6 三、运动和力 1、如图沿光滑斜面下滑的物体:2、等时圆理论(沿光滑的弦从同一点滑到不同点或从不同点滑到同一点,时间相等)5、一起加速运动的物体,拉力按质量正比例分配:2N12mFFmm,(或12F=F-F),与有无摩擦(相同)无关,平面、斜面、竖直都一样。6下面几种物理模型,在临界情况下,a=gtg 注意或角的位置!弹力为零,相对静止 光滑,弹力为零 高度相同,斜面倾角越大
11、,时间越短 底边相同,当=45时所用时间最短,斜面倾角互余,时间相同 沿角平分线滑下最快 小球下落时间相等 小球下落时间相等 2m F 1 m 2m F m 1 1m2mF a a a a a m2 m1 F m2 m1 F1 F2 a 斜面光滑,小球与斜面相对静止时tana=g a A B A 对车前壁无压力,且 A、B 及小车的加速度tana=g 小球下落时间相等 7 匀加速过程:mafF末尾1vFP额 avt11 a 减小的加速运动任一瞬时瞬瞬amfF-瞬瞬额vFP 末尾fPvfFm额,min 第三过程以mv匀速 7如图示物理模型,刚好脱离时。弹力为零,此时速度相等,加速度相等,之前整体
12、分析,之后隔离分析 简谐振动至最高点 在力 F 作用下匀加速运动 在力 F 作用下 匀加速运动 8下列各模型中,若物体所受外力有变力,速度最大时合力为零,速度为零时,加速度最大 9超重:a 向上或ya向上(匀加速上升,匀减速下降)则超重,失重:a 向下或ya向下(匀加速下降或匀减速上升)则失重;完全失重:加速度为 g 的运动,自由落体,平抛,竖直上抛,斜抛,宇宙飞船上的所有物体(发生完全失重时,上下物体无挤压)10、汽车以额定功率行驶时 VM=p/f 汽车匀加速启动三个过程 g a F F a F B B b a F O t v vm v1 8 11、牛顿第二定律的瞬时性:不论是绳还是弹簧:剪
13、断谁,谁的力立即消失;不剪断时,绳,杆,接触面的力可以突变,弹簧的力不可突变.12、传送带问题:水平传送带以恒定速度v运行,小物体无初速放上,达到共同速度过程中,相对滑动距离等于小物体对地位移,摩擦生的热等于小物体的动能221mv 13、动摩擦因数处处相同,克服摩擦力做功 W=mg S S-为水平距离 四、圆周运动,万有引力:(一)1、向心力公式:vmRfmRTmRmRmvF22222244.2、同一皮带或齿轮上边缘处的线速度处处相等,同一轮子上的点角速度相同.(二)1水平面内的圆周运动:F=mg tg方向水平,指向圆心 2飞机在水平面内做匀速圆周盘旋 3.绳长相同,绳与竖直方向夹角越大(即半
14、径越大),则,绳向FFawv都越大,只有周期 T 越小 4.高度 h 相同,则wT,相同,与大小无关。夹角越大(即(即半径越大),则绳向,FFav,越大。N mmg N mg T 火车、v=LgRh为定值 S S mg T 9 5.竖直面内的圆周运动:两点一过程 (1)绳,内轨,水流星最高点最小速度gR,最低点最小速度gR5,上下两点拉压力之差 6mg,要通过顶点,最小下滑高度 2.5R。最高点与最低点的拉力差 6mg。(1)(2)绳端系小球,从水平位置无初速下摆到最低点:弹力 3mg,向心加速度2g(3)“杆”、球形管:最高点最小速度 0,最低点最小速度4gR。球面类:小球经过球面顶端时不离
15、开球面的最大速度gR,若速度大于gR,则小球从最高点离开球面做平抛运动。3)竖直轨道圆运动的两种基本模型 绳端系小球,从水平位置无初速度释放下摆到最低点:T=3mg,a=2g,与绳长无关。“杆”最高点 vmin=0,v临=,v v临,杆对小球为拉力 v v临,杆对小球为支持力 拓展 1 单摆中小球在最低点的速度小于等于gR2,小球上升的最大高度小于等于 R;绳模型中在最高点速度不能为零,小球在最高点速度大于等于gR,则小球在最低点的速度大于等于gR5,小球上升的最大高度等于 2R,在最高点速度不为零;绳模型中小球在最低点的速度大于gR2小于gR5,小球在H R gR 绳 .o .o 1 0 上
16、升到与圆心等高的水平线上方某处时绳中张力为零,然后小球作斜抛运动。不能到最高点,不能完成圆周运动。要想绳一直绷紧而不脱轨,在最低点小球的速度小于等于gR2或大于等于gR5 拓展 2 复合场的等效最低点:与合力共线的直径与圆的两个交点,合力背离圆心的点为最低点,合力指向圆心的点为最高点。mFg合等,临界速度为Rg等 4)卫星绕行速度、角速度、周期、轨道处的重力加速度:GMrwTrGMwrGMv3322,2rGMga,黄金代换可求任意中心天体表面处的重力加速度2gRGM,五个公式都可求中心天体的质量,进而求中心天体的密度,与高度的关系:22)(hRR地 第一(二、三)宇宙速度rGMgRv1=7.9
17、km/s,(注意计算方法);V211.2km/s;V316.7km/s,1v既是发射速度,又是运行速度,32,vv只是发射速度 近地卫星的最小发射速度和最大环绕速度均为 V7.9km/s,卫星的最小周期约为 84 分钟,近似等于 1.5 小时 地球同步卫星:T24h,h3.6104km5.6R地(地球同步卫星只能运行于赤道上空)v=3.1km/s,轨道半径RhRr7 人造卫星:大小w小大小小。越高的卫星 v 越小,动能越小,势能越大,总机械能越大。卫星因受阻力损失机械能:高度下降,速度增加,周期减小,势能变小,总机械能变小。卫星变轨,(1)同一轨道的不同点,近地点 v 大,w 大,a 大,F
18、大,近地点,远地点两点机械能相等。(2)不同轨道的同一点外轨的 v 大,w 大,a 相等 在飞行卫星里与依靠重力的有关实验不能做。行星密度:知道周期 T,测中心天体的密度,则 =3 /GT2 ,3233RGTr,式中 T 为绕行星运转的卫星的周期。若是表面处的卫星,则表达式是前者,若是高空的卫星则表达式为后者。1 1 方法 观测绕该天体运动的其它天体的运动周期 T 和轨道半径 r;测该天体表面的重力加速度。5)双星引力是双方的向心力,两星角速度相同,周期相同,向心力相等,星与旋转中心的距离即半径与星的质量成反比。线速度与质量也成反比。Lrrrwmrwm21222121得到21122121,mm
19、LmrmmLmr再列121221rwmrmGm代入1r得)(2213mmGLT,232214GTLmm 开普勒第三定律:T2/R3K(42/GM)K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量).轨道过 A 点速度大于轨道,向心加速度相同,万有引力相同,轨道过 B 点速度大于轨道;轨道从 B 到 A动能减少势能增加,机械能不变。物体在恒力作用下不可能作匀速圆周运动 圆周运动中的追赶问题(钟表指针的旋转和天体间的相对运动):从第一次相距最近,到第二次相距最近,快点比慢的多走一周:列等式(1)121TtTt,(2)221twtw。从第一次相距最近,到第一次相距最远,快点比慢的多走半周:等式(1)把
20、 1变成21,等式(2)把 2变成 13卫星变轨问题 圆椭圆圆 a在圆轨道与椭圆轨道的切点短时(瞬时)变速;b升高轨道则加速,降低轨道则减速;c()()升高 加速 后,机械能增大,动能减小,向心加速度减小,周期增大降低 减速 后,机械能减小,动能增大,向心加速度增大,周期减小 连续变轨:(如卫星进入大气层)螺旋线运动,规律同c。A B R r 低圆轨道 椭圆轨道 高圆轨道 垐 垎?噲 垐?加速减速垐 垎?噲 垐?加速减速近地点 远地点 相切 相切 1 2 五、机械能 1求功的六种方法 W=F S cos(恒力)W=P t (机车牵引力做功,P 恒定时)FxW(机车牵引力做功,F 恒定时)功能关
21、系 W合=EK(动能定理变力,恒力做功均可)W 其它力=E机(除重力外其它力做的功=机械能的变化量)ppPEWEWEW电弹重,,图象法 力与位移图像的面积表示功(变力,恒力均可),用平均力求功(力与位移成线性关系时_FxW,主要针对弹簧弹力做功问题)注意:恒力做功与路径无关。在cosW=Fs中,位移 s 对各部分运动情况都相同的物体(质点),一定要用物体的位移(2)对各部分运动情况不同的物体(如绳、轮、人行走时脚与地面间的摩擦力),则是力的作用点的位移 2功能关系-功是能量转化的量度,功不是能.重力所做的功等于重力势能的减少 电场力所做的功等于电势能的减少 弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少
22、 分子力所做的功等于分子势能的减少(5)合外力所做的功等于动能的增加(所有外力)克服安培力所做的功等于感应电能的增加(数值上相等)(7)除重力和弹簧弹力以外的力做功等于物体和弹簧总共机械能的增加(8)除重力以外的其它力做的功等于物体机械能的增加(9)摩擦生热 QfS相对(f 为滑动摩擦力的大小,Q 为系统增加的内能,Q等于滑动摩擦力作用力与反作用力总共功的绝对值。)(S相对两物同向运动时相对位移为两位移之差,两物反向运动时,相对位移为两位移之和,一物动,一物不动,相对位移为动的物体的位移)(9)静摩擦力可以做正功、负功、还可以不做功,但不会摩擦生热;滑动摩擦力可以做正功、负功、还可以不做功,但
23、会摩擦生热。(10)作用力和反作用力做功之间无任何关系,但冲量等大反向。一对平衡力做功可以是等值异号,可以都不做功,但冲量关系不确定。1 3 (11)一对相互作用的滑动摩擦力做功的总和一定为负,除滑动摩擦力外,其它一对相互作用的内力做功总和一定为零(11)能的其它单位换算:1kWh(度)3.6106J,1eV1.6010-19J.5、对单独某个物体写动能定理时一定注意研究过程的选取,恒力功要乘对地位移 6保守力(场力)的功等于对应势能增量的负值:pWE 保。7传送带以恒定速度运行,小物体无初速放上,达到共同速度过程中,相对滑动距离等于小物体对地位移,摩擦生热等于小物体获得的动能。8在传送带问题
24、中,物体速度v达到与传送带速度 v相等时是受力的转折点 ffff0cossincossin=F=FmgvB (2)A 的动量减小和速度减小,B 的动量增大和速度增大 (3)A、B 总动量守恒 (4)A、B 总动能不增加 (5)A 不穿过 B碰撞结束时(ABvv)。5小球和弹簧:图:211122112112,mmVmVmmVmmV 1 5 A、B 两小球的速度相等为弹簧最短或最长或弹性势能最大时 相当于令通式 vmvmvm 2121212B1A0A222120EpvmvmvmBAA中 v1=v2(完全非)弹簧恢复原长时,A、B 球速度有极值,相当于令通式中 EP=0(完全弹性)若 mA=mB则
25、v1=0 v2=v1 (交换动量)。弧面小车、车载单摆模型 00 xp=E=系统水平方向动量守恒,即系统机械能守恒,即 摆至最高点时若小球没有离开轨道,则系统具有相同水平速度 若弧面轨道最高点的切线在竖直方向,则小球离开轨道时与轨道有相同的水平速度。如图所示。6、子弹打木块模型:解题时画好位移关系示意图 应用 (1)对子弹/木块的动量定理 (2)对子弹/木块的动能定理(注意对地位移)(3)对系统的动量守恒;能量守恒(注意产生内能要乘相对位移)vy v vx vx v0 a.小球落到最低点的过程中机械能守恒,动量不守恒;b.弧面一直向右运动,小球从右端斜向上抛出后总能从右端落回弧面。a弧面做往复
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