2023届高考物理一轮复习讲义：专题1：相互作用

专题一:相互作用 长程力:理论上作用范围是无限的,在宏观世界里显示其作用,作用强度随距离的增加而减少。 短程力:作用范围在原子核尺度内,在宏观世界里不能察觉他们的存在,作用强度随距离的增加而急速减小。 一、四种基本相互作用(按从强到弱来排列:强相互作用、电磁相互作用、弱相互作用、引力相互作用) 引力相互作用(万有引力):引力是一切有质量的物体间的相互作用,相互作用的强度随距离增大而减弱; (一般物体之间的万有引力很小,常被忽略不计;但是对于极大质量的天体,引力成为决定天体之间 以及天体与物体之间的主要作用) 电磁相互作用:带电物体或具有磁性的物体之间的相互作用;(宏观物体之间的相互作用,除引力外,所有接触力都是大量原子、分子之间电磁相互作用的宏观表现,如:宏观的摩擦力、弹性力以及各种化学作用) 强相互作用:核子间的核力——它抵抗了质子之间的强大的电磁力,维持原子核的稳定,作用范围在10-15m内; 弱相互作用:原子核内部核基本粒子的相互作用,仅在微观尺度上起作用,力程最短,作用范围在10-18m内。 几种常见的力 产生 施力物体 大小 方向 重力 地球对一切有质量物体的万有引力的一个分力 地球 G = mg ( g = 9.8m/s2) 竖直向下 弹力 ①接触 ②发生弹性形变 发生弹性形变的物体 在弹性限度内,形变越大,弹力越大 垂直于接触面, 指向恢复的形变方向 摩擦力 滑动摩擦力 ①接触面粗糙 ②接触处有弹力 ③发生相对滑动 接触的物体 f滑 = μFN μ——动摩擦因数 FN ——正压力 沿接触面, 与相对运动方向相反 静摩擦力 ①接触面粗糙 ②接触处有弹力 ③具有相对运动趋势 0 ≤ f静 ≤ fm≈ f滑 f静的大小与正压力FN无关 fm的大小与正压力F有关 沿接触面, 与相对运动趋势方向相反 电场力 库仑力 ①真空中 ②两个静止的点电荷 点电荷 k——静电力常量 k = 9×109N·m2/C2 沿两点电荷连线方向, 同性相斥,异性相吸。 电场力 ①存在电场 ②物体为带电体 电场 q——带电体的电荷量大小 E——电场强度 正电荷受力与场强E同向 负电荷受力与场强E反向 磁场力 安培力 ①存在磁场 ②通有电流的导体 磁场 I——电流的大小 B——磁感应强度大小 L——有效长度 左手定则: 掌心——磁感线垂直穿过 四指——电流方向(即正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向) 拇指——安培力(或洛伦兹力)的方向 洛伦兹 ①存在磁场 ②运动的电荷 q——运动电荷的电荷量大小 B——磁感应强度大小 v——垂直磁场方向的速度 浮力 浸没在流体(液体和气体)内的物体,各表面受流体压力的差(即流体对物体的作用力的合力) 流体 (液体和气体) ρ液——液体的密度 V排——排开液体的体积 适用于气体(ρ液换为ρ气即可) 一般为竖直向上 分子力 分子间的作用力是分子引力和分子斥力的合力,且分子引力和分子斥力是同时存在的。 分子 (热学上,组成物体的分子、原子或者离子的统称) 分子力F随分子间距离r变化的图像 (r0数量级为10-10 m) 分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,且斥力变化得快 ①当r=r0时(平衡位置),分子力为零(F=0,分子引力与斥力大小相等); ②当r<r0时,分子间斥力大于引力的作用力,分子力F表现为斥力,F随r的增大而减小; ③当r>r0时,分子间斥力小于引力的作用力,分子间的作用力F表现为引力,F随r的增大先增大后减小; ④当r≥10r0时,分子间引力和斥力都十分微弱,分子力为零。 核力 原子核内核子间的相互作用力,它把核子紧紧地束缚在核内,形成稳定的原子核 核子 (质子或中子) ①核力是强相互作用的一种表现,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多; ②核力是短程力,作用范围约10-15m; ③自1947年发现与核子作用的π介子以后,实验中陆续发现了几百种有强相互作用的粒子,这些粒子统称为强子。 (一)重力 1、重力与万有引力的关系 地球对物体的万有引力: 方向:指向地心 不考虑地球的自转 重力: 指向地心 考虑 地球的自转 ★ Fn——物体随地球自转的向心力 在赤道上 (A点) 向心力: 指向地心 重力: 指向地心 在极点上 (C点) 向心力: 重力: 指向地心 在某一纬度θ上 (B点) 向心力: 指向地心 重力: (矢量减法) 不指向地心 ★注意: ①为什么重力方向为竖直向下? ——除赤道和两极外,重力的方向并不指向地心 ②地球上的物体处于失重?还是超重? ——除两极外,地球上的物体都处于失重状态,且在赤道上的物体失重最多(mRω2) ③地球表面的重力加速度如何变化? ——g随纬度↑而↑,g随离地面的高度h↑而↓ ④重力的大小是否近似等于万有引力的大小?—— 2、物体的重心(理想模型) 重心是指地球