高中物理必修第一册 知识点归纳-2025-2026学年高一上学期物理教科版必修第一册

教科版高中物理必修一知识点归纳 第一章 描述运动的基本概念 01参考系 时间 质点 一、参考系 1.参考系:在描述一个物体的运动时，选作为参考的的物体。当选择某个物体为参考系时，就假定它不动。 2.同一物体，选择不同的参考系，物体的运动状态可能不同。 3.参考系怎么选？ ①参考系的选取是任意的 ② 高中阶段，若没有特别说明，我们通常选取地面作为参考系 二、时间和时刻 1、时刻：是指某一瞬时，可以用时间轴上的点表示。 2、时间（时间间隔）：是指两个时刻的间隔，在时间轴上用一段线段来 三、质点 1、质点:在满足一定条件时，我们可以把物体简化、抽象为一个具有质量的点，称为质点。 2.特点：无大小、无形状、有质量。 3.总原则:物体的大小对讨论的问题无影响时，可将物体视为质点表示。研究动作、姿态调整、转动时不能看为质点。 4.注意： (1) 同一个物体，在研究不同问题时，有 时可以看成质点，有时不可以看成质点 （2）“不以大小论质点——物体本身的尺 寸大小不是能否看作质点的标准” 5.质点是科学的抽象，是一种理想化的模型 02位置 位移 一、物体位置的确定 1.描述直线运动的物体的位置，可以建立一维直线坐标系。 2.描述平面上运动的物体的位置，可以建立二维平面直角坐标系。 3.描述立体空间内运动物体的位置，可以建立三维空间直角坐标系。 二、位置的改变——位移 1.物理意义：描述物体位置变化的物理量 2.表示方法：位移用从初位置到末位置的一条有向线段表示，符号用 △x (X) 3.大小：有向线段的长度表示位移的大小 4.方向：有向线段的指向表示位移的方向 三、位移和路程的区别 位移 路程 意义 是一条由起点指向终点的有向线段，它表示质点的位置变化 反映质点运动的轨迹 大小 等于物体起点到终点的直线距离，与质点运动的路径无关 质点运动轨迹的长度，与质点运动的路径有关 当物体做单向直线运动时，位移大小与路程相等。 在其在他情况中，路程要大于位移的大小。 方向性 有方向 无方向 四、矢量和标量 1.标量：只有大小，没有方向 例如：路程、时间、质量、温度、长度、距离等 2.矢量：既有大小，又有方向 例如：位移、速度、力等 3.矢量和标量的区别：运算法则不同 03位置变化的快慢与方向--速度 一、平均速度 1.定义：物体的位移与发生这段位移所用时间的比值。 2.公式： （比值定义法） 3.单位：米每秒，符号m/s，常用还有km/h 4.矢量性：平均速度的方向与位移的方向相同。 5.物理意义：描述物体位置变化的快慢和方向。 二、瞬时速度 1.定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）时的速度。 2.物理意义：精确地描述物体运动的快慢。 3.定义式： （△t →0） （极限思想：当所取的时间间隔△t非常非常短时，则可认为这段时间平均速度等于瞬时速度） 4.大小叫瞬时速率，简称速率 5.矢量性：与物体经过某一时刻（或某一位置）时的运动方向相同。 6.瞬时速度中的“瞬时”二字，我们常常将它省略，简称为速度。诸如初速度、末速度、中间时刻的速度、速度的大小、速度的方向、速度在变化……其中的“速度”都是指瞬时速度。 三、平均速度和平均速率 平均速度= 平均速率= 瞬时速度的大小是瞬时速率，平均速度的大小不是平均速率 04速度变化的快慢与方向--加速度 一、速度的改变△v 1.定义：质点做直线运动，初速度为v0、末速度为vt，则速度度的变化量 2.表达式： 3.矢量性：△v是矢量，正、负号表示矢量的方向与选定的正方向的关系，与矢量的大小无关 二、加速度 1.定义：速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值。 2.公式： 3.单位：m/s2 读作：米每二次方秒 4.物理意义：表示速度变化快慢的物理量 5.矢量性：加速度的方向和速度改变量的方向相同 第二章 匀变速直线运动的规律 01匀变速直线运动 一、匀变速直线运动 1.定义：速度随时间均匀变化的直线运动叫作匀变速直线运动. 2.特点： （1）在任意相等的△t时间内，速度变化量△v相等. （2）匀变速直线运动中，加速度的大小和方向保持不变. （3）v-t图像是一条倾斜的直线。 二、匀变速直线运动基本公式和推论 1、基本公式 速度公式: v= v0+ at 位移公式: x=v0t+ at2 速度位移关系: 位移平均速度关系： （速度、加速度、位移与正方向相反，则取负值，一般取初速度方向为正方向） 2、推论 推论1：平均速度公式 推论2: 连续相等的时间T内位移之差为定值 △x=aT2 三、初速度为零的匀变速直线运动的比例式 1、T末、2T末、3T末、…、nT末的瞬时速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n 2、前T内、前2T内、前3T内、…、前nT内的位移之比为x1∶x2∶x3∶…∶xn＝1∶4∶9∶…∶n2 3、第1个T内、第2个T内、第3个T内、…、第n个T内的位移之比为 xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…∶xN＝1∶3∶5∶…∶(2n－1) 4、前1x末、前2x末….、前nx末的瞬时速度比 v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶∶∶…∶ 5、通过前x、前2x、前3x、…的时间之比为: t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶∶∶…∶ 6、通过第1个x、第2个x、第3个x…第n个x所用的时间之比为 (也叫通过连续相等的位移所用时间之比) t1∶t2∶t3∶…∶tn=∶∶()∶…∶ 四、运动图像 1、对基本图像的理解 项目 x－t图像 v－t图像 a－t图像 斜率 各点切线的斜率，表示该时刻的瞬时速度 各点切线的斜率，表示该时刻的瞬时加速度 加速度随时间的变化率 纵截距 t＝0时，物体的位置坐标 初速度v0 起始时刻的加速度a0 面积 无意义 位移 速度变化量 交点 表示相遇 速度相同 加速度相同 2、 对于非常规运动图像，可由运动学公式推导出两个物理量间的函数关系，来分析图像的斜率、截距、面积的含义。 02自由落体运动 一、自由落体运动 1．条件：物体只受重力，从静止开始下落。 2．运动性质：初速度为零、加速度为g 的匀加速直线运动。 3．基本规律： (1)速度与时间的关系式：v＝gt (2)位移与时间的关系式：h＝gt2 (3)速度位移关系式：v2＝2gh 二、 自由落体加速度(重力加速度)g 1. 方向:竖直向下 2. 大小:g =9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2 3. 影响重力加速度的因素：（1）海拔越高，g越小；（2）纬度越高，g越大 三、竖直上抛运动 1．运动特点：初速度方向竖直向上，加速度为g，上升阶段做匀减速直线运动，下降阶段做自由落体运动。 2．运动性质：匀变速直线运动。 3．基本规律 (1)速度与时间的关系式：v＝v0－gt (2)位移与时间的关系式：x＝v0t－gt2 4．竖直上抛运动的对称性(如图所示) (1)时间对称：物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等，同理tAB＝tBA。 (2)速度对称：物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。 03追击相遇问题 一、处理追及相遇问题的的基本方法 追及相遇问题的实质就是分析两物体在相同时间内能否到达相同的空间位置。追及相遇问题的基本物理模型：以甲追乙为例。 1．二者距离变化与速度大小的关系 (1)无论v甲增大、减小或不变，只要v甲<v乙，甲、乙间的距离就不断增大。 (2)若v甲＝v乙，甲、乙间的距离保持不变。 (3)无论v甲增大、减小或不变，只要v甲>v乙，甲追上乙前，甲、乙间的距离就不断减小。 2．分析思路 可概括为“一个临界条件”“两个等量关系”。 (1)一个临界条件：速度相等。它往往是物体间能否追上或两者距离最大、最小的临界条件，也是分析、判断问题的切入点； (2)两个等量关系：时间等量关系和位移等量关系。通过画草图找出两物体的位移关系是解题的突破口。 3．常见追及情景 (1)初速度小者追初速度大者：当二者速度相等时，二者距离最大。 (2)初速度大者追初速度小者(避碰问题)：二者速度相等是判断是否追上的临界条件，若此时追不上，二者之间有最小值。 物体B追赶物体A：开始时，两个物体相距x0，当vB＝vA时，若xB>xA＋x0，则能追上；若xB＝xA＋x0，则恰好追上；若xB<xA＋x0，则不能追上。 特别提醒：若被追赶的物体做匀减速直线运动，一定要注意判断被追上前该物体是否已经停止运动。 二、解答追及相遇问题的三种方法 物理分析法 抓住“两物体能否同时到达空间某位置”这一关键，认真审题，建立物体运动情景图，分析两物体的速度大小关系，利用速度相等时两物体的位置关系，判断能否追上、二者相距最近或最远 函数方程判断法 设经过时间t，二者间的距离Δx＝xB＋x0－xA，假设追上，Δx＝0，方程中Δ＝b2－4ac，Δ<0，追不上；Δ＝0，恰好追上，一解；Δ>0，两解或发生了相撞；或利用函数极值求解二者距离最大值或最小值 图像法 将两个物体运动的速度—时间关系或位移—时间关系画在同一图像中，然后利用图像分析求解相关问题 三、图像中的追及相遇问题 1．x－t图像、v－t图像中的追及相遇问题： (1)利用图像中斜率、面积、交点的含义进行定性分析或定量计算。 (2)有时将运动图像还原成物体的实际运动情况更便于理解。 2．利用v－t图像分析追及相遇问题：在有些追及相遇情景中可根据两个物体的运动状态作出v－t图像，再通过图像分析计算得出结果，这样更直观、简捷。 3．若为x－t图像，注意交点的意义，图像相交即代表两物体相遇；若为a－t图像，可转化为v－t图像进行分析。 第三章 相互作用 01力 重力 一、力的概念 1.定义:力是物体与物体之间的相互作用 2.力的特征:物质性、相互性、同时性、矢量性、独立性 3.力的作用效果： （1）使物体的运动状态发生变化速度的变化，包括大小和方向) （2）使物体的体积和形状发生变化 4.影响力的作用效果的因素 力的三要素:大小(单位:牛顿，符号N)、方向、作用点 二、重力 1．基本性质 (1)定义：由于地球的吸引而使物体受到的力，叫作重力．（注意:重力并不等于地球对物体的吸引力） (2)大小：G＝mg． (3)方向：总是竖直向下．（注意:不是垂直向下、不是指向地心） (4)g的含义：重力加速度，通常取9.8 m/s2. 2．重心 (1)定义：一个物体的各部分都受到重力的作用，从效果上看，可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫作物体的重心．（等效替代法） (2)决定物体重心位置的因素：①物体的形状；②物体内质量分布． (3)确定重心位置：悬挂法（二力平衡）． (4)重心的位置可能不在物体上，重心不是真实存在的 3．力的图示 (1)力的三要素：力的大小、方向和作用点． (2)表示方法：可以用有向线段表示力．有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾(或箭头)表示力的作用点． 02弹力 一、形变：物体形状或体积的改变 按形变的形式分:拉伸、压缩、弯曲、扭曲 按形变是否能恢复分: 弹性形变:当撤去外力后，物体能恢复原状 范性形变:当撤去外力后物体的形变或多或少仍有保留而不能复原 按形变是否能明显分:微小形变、显著形变 二、弹力 1．定义：发生形变的物体，要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫作弹力． 2．产生条件:直接接触并发生弹性形变 3．分类：压力、支持力和拉力． 4．方向：与形变方向相反 (1)压力和支持力的方向：垂直于接触面，指向被压或被支持的物体． (2)绳的拉力的方向：沿着绳子指向绳子收缩的方向． (3)弹簧弹力的方向：沿弹簧的轴线指向弹簧恢复原状的方向。 三、胡克定律 1．弹性形变：撤去作用力后能够恢复原状的形变． 2．弹性限度：当形变超过一定的限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复原来形状的限度． 3．胡克定律：在弹性限度内，弹簧发生弹性形变时，弹力F的大小跟弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比，即F＝kx． 4．劲度系数：公式F＝kx中的k称为劲度系数，单位是牛顿每米，单位的符号是N/m． 03摩擦力 一、滑动摩擦力 1．定义：两个相互接触的物体相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力． 2. 产生条件:(1)接触面粗糙；(2)接触并挤压（物体间有摩擦力，必有弹力）； (3)两物体间有相对运动。 3. 效果:阻碍相互接触物体间的相对运动（“相对”指的是对跟它接触的物体，不是对地，也不是对观察者） 4．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动的方向相反． 注意: 受到滑动摩擦力的物体可以是静止的也可以是运动的; 滑动摩擦力的方向可以与运动方向相同，也可以相反. 5．大小：两个物体间的滑动摩擦力的大小跟接触面上压力的大小成正比，用公式表示为Ff＝μFN，其中μ是比例常数(它是两个力的比值，没有单位)，叫作动摩擦因数，它的数值跟相互接触的两个物体的材料有关，还跟接触面的情况(如粗糙程度)有关． 二、静摩擦力 1．定义：相互接触的两个物体之间只有相对运动趋势，而没有相对运动时产生的摩擦力叫作静摩擦力． 2. 产生条件：(1) 接触面粗糙；(2)接触并挤压；(3)两物体间有相对运动趋势。 3．方向：总是沿着接触面，并且跟物体相对运动趋势的方向相反． 注意：运动的物体也可以受到静摩擦力作用；静摩擦力可能是动力，也可能 是阻力。 4．大小： （1）静摩擦力是一个范围值:0<f<f静m 注意: f随F的改变而改变 常用平衡法求静摩擦力的大小，f=F外。 （2）最大静摩擦力的大小等于物体将要发生相对运动时受到的平行于接触面的拉力(或推力)的大小。 静摩擦力的大小与正压力无关，但最大静摩擦力的大小与压力成正比。 04力的合成 一、合力与分力 1．共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力． 2．当物体受到几个力的共同作用时，可以用一个力代替它们，这个力单独作用的效果跟原来几个力共同作用的效果相同，那么这个力就叫作那几个力的合力，原来的几个力叫作这个力的分力． 二、力的合成 1．定义：求几个力的合力的过程． 2．平行四边形定则：两个力合成时，如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向． 3．多力合成的方法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力． 4. 合力与分力的关系 （1）合力与分力是等效替代的关系，它们不是同时作用在物体上，但几个分力具有同时性 （2）两个共点力F1、F₂大小一定，合力F随它们的夹角θ的增大而减小 （3）两个共点力F1、F2,合成合力F的范围|F1-F2| ≤ F≤ F1+F2 （4）合力F可能比分力大，也可能比分力小，还可能等于某个分力的大小 （5）当F1=F₂，夹角为θ时，合力F = 2F1cos ，若θ=120°，F=F1=F2 三、矢量和标量 1．矢量：既有大小，又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量． 2．标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量． 05力的分解 一、力的分解 1. 定义：力的分解：把求一个力的分力的过程叫作力的分解． 2．方法：遵循平行四边形定则．把一个已知力F作为平行四边形的对角线，与力F共点的平行四边形的两个邻边，就表示力F的两个分力F1和F2. 3．无限制的分解 一个力可以分解为两个力，如果没有限制，对于同一条对角线，一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力． 4. 有限制的分解 (1)已知两个分力的方向，求两分力的大小.(有唯一解) (2)已知分力F1的大小和方向，求另一个分力F2的大小和方向.(有唯一解) (3)已知分力F1 的大小和分力F2的大小，求F1的方向和F2的方向.(有两个不同解) (4)已知分力F1的方向和分力F2的大小，求F1的大小和F2的方向. 二、按力的作用效果分解一般步骤 1. 作出合力 2. 确定两分力的方向(即作用效果的方向) 3. 以已知力为对角线作平行四边形 4. 应用数学知识计算出分力的大小 三、正交分解的步骤 1.受力分析 明确研究对象所受的所有力，画出受力示意图，确保不漏力、不错力。 2.建立直角坐标系 原则上以使尽可能多的力落在坐标轴上为佳。通常选择加速度方向或运动方向为x轴，垂直方向为y轴。例如斜面问题，常以沿斜面方向为x轴、垂直斜面为y轴。 3.正交分解各力 将不在坐标轴上的力沿x轴和y轴分解，利用三角函数（如sinθ、cosθ）计算分量大小 。 06共点力作用下的平衡 一、共点力平衡的条件 1．两种平衡状态：共点力作用下的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态． 2．平衡状态的运动学特征: △v=0 a=0 3．“静止”和“v＝0”的区别与联系 v＝0 4. 共点力平衡的条件：合力为0， 即F合＝0． 5. 三个推论： ①二力平衡：二力等大、反向，是一对平衡力； ②三力平衡：任两个力的合力与第三个力等大、反向； ③多力平衡：任一力与其他所有力的合力等大、反向。 6. 动态平衡问题 (1)动态平衡问题的特点 物体受到的共点力中有几个力会发生缓慢变化，而变化过程中物体始终处于平衡状态。 (2)处理动态平衡问题常用的方法 解析法 对研究对象的任一状态进行受力分析，建立平衡方程，求出已知力与未知力的函数式，进而判断各个力的变化情况 图解法 ①分析物体的受力及特点；②利用平行四边形定则，作出矢量四边形； ③根据矢量四边形边长大小作出定性分析； 相似三角形法 ①分析物体的受力及特点；②利用平行四边形定则，作三力矢量三角形； ③根据矢量三角形和几何三角形相似作定性分析； 7. 整体法和隔离法 （1）整体法和隔离法 ①整体法：将运动状态相同的几个物体作为一个整体进行受力分析的方法。 ②隔离法：将研究对象与周围物体分隔开进行受力分析的方法。 （2）整体法和隔离法选用原则 ①整体法的选用原则：研究系统外的物体对系统整体的作用力，受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用。 ②隔离法的选用原则：研究单个物体所受的作用力，一般隔离受力较少的物体。 第四章 牛顿运动定律 01牛顿第一定律 一、理想实验的魅力 1．亚里士多德的观点：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在某个地方．即力是维持物体运动的原因． 2．伽利略的观点 (1)理想实验：让小球沿第一个斜面从静止状态开始向下运动，然后冲上第二个斜面，如果没有摩擦，小球上升的高度与释放时的高度相同．减小第二个斜面的倾角，小球滚动的距离增大． 科学推论：当将第二个斜面放平时，小球将会永远运动下去． (2)结论：力不是维持物体运动的原因． 3．笛卡儿的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向． 二、牛顿第一定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态．牛顿第一定律又叫惯性定律． 惯性定律是理想化抽象思维的产物，是无法直接用实验严格验证的。 三、惯性与质量 1．惯性：物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质． 2. 对惯性的理解: (1) 一切物体在任何情况，任何状态，任何时候都具有惯性. (2)惯性的表现: ①不受外力时: 物体的惯性表现为“保持”“原来的运动状态”。 ② 受外力时: 物体的惯性表现为阻碍物体自身运动状态的变化。惯性越大，运 动状态越难改变。 3．惯性的量度： (1)质量是物体惯性的唯一量度。 (2)惯性与物体的运动状态、受力情况、所处位置等其他因素均无 关。 理解注意: 质量是改变物体运动状态难易程度的内因,外力一定,质量 越大,运动状态越难改变,反之亦反. (3)力是使物体产生加速度的原因. 理解注意: 力是使物体运动状态改变的外因; 质量一定，力越大，物体的运动状态越容易改变，反之亦反。 02牛顿第二定律 一、牛顿第二定律的表达式 1．牛顿第二定律的内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同． 2．表达式：F＝ma 3．物理意义：牛顿第二定律不仅阐述了力、质量和加速度三者数量间的关系，还明确了加速度的方向与力的方向一致． 二、力的单位 1．国际单位：力的单位是牛顿，简称牛，符号N． 2．1 N的定义：将使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力规定为1 N，即1 N＝1_kg·m/s2． 三、对牛顿第二定律的理解 1．对表达式F＝ma的理解 (1)单位统一：表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位． (2)F的含义：F是合力时，加速度a指的是合加速度，即物体的加速度；F是某个力时，加速度a是该力产生的加速度． 2．牛顿第二定律的六个性质 性质 理解 因果性 力是产生加速度的原因，只要物体所受的合力不为0，物体就具有加速度 矢量性 F＝ma是一个矢量式，物体的加速度方向由它受到的合力方向决定，且总与合力的方向相同 瞬时性 加速度与合外力是瞬时对应关系，同时产生，同时变化，同时消失 同体性 F＝ma中F、m、a都是对同一物体而言的 独立性 作用在物体上的每一个力都产生加速度，物体的实际加速度是这些加速度的矢量和 相对性 物体的加速度是相对于惯性参考系而言的，即牛顿第二定律只适用于惯性参考系 3.两个加速度公式的区别 (1)a＝是加速度的定义式，它给出了测量物体的加速度的方法，这是物理上用比值定义物理量的方法定义的公式． (2)a＝是加速度的决定式，它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素． 4．应用牛顿第二定律解题的一般步骤 5．常用方法 合成法 (1)确定研究对象，画出受力分析图，将各个力按照力的平行四边形定则在加速度方向上合成，直接求出合力 (2)根据牛顿第二定律列式求解 分解法 (1)确定研究对象，画出受力分析图，根据力的实际效果，将某一个力分解成两个分力 (2)根据牛顿第二定律列式求解，应用此法时要求对力的作用效果有清楚的认识，要按照力的实际效果进行分解 正交分解法 当物体受到多个力的作用时，利用正交分解法较为简单，利用正交分解法需要建立直角坐标系，建系原则是尽可能少分解矢量，因此建系有两种情况： (1)沿加速度的方向建一坐标轴，沿垂直加速度方向建一坐标轴，这种方法不需要分解加速度 (2)沿某特定方向建立坐标系，这样可能少分解力，但需要分解加速度，此时应用：Fx＝max，Fy＝may 03力学单位制 一、基本单位 1．物理公式功能：物理学的关系式在确定了物理量之间的关系时，也确定了物理量的单位之间的关系． 2．基本量：被选定的能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的一些量． 3．基本单位：基本量的单位． 4．导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量． 5．导出单位：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位． 二、国际单位制 1．单位制：基本单位和导出单位一起组成单位制． 2．国际单位制：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，简称SI. 3．国际单位制中的基本单位 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克(公斤) kg 时间 t 秒 s 电流 I 安[培] A 热力学温度 T 开[尔文] K 物质的量 n，(ν) 摩[尔] mol 发光强度 I，(IV) 坎[德拉] cd 4.力学中三个基本物理量及单位 (1)三个基本物理量：长度、质量和时间． (2)国际单位制中三个基本单位：米、千克和秒． 04牛顿第三定律 一、作用力和反作用力 1．力是物体对物体的作用，一个力一定存在着受力物体和施力物体． 2．物体之间的作用是相互的，我们把物体之间的一对相互作用力叫做作用力和反作用力。相互作用的一对力，任选其中一个称为作用力，则另一个称为反作用力。 3．作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，它们总是性质相同，同时存在，同时变化，同时消失。 二、牛顿第三定律 1．内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上． 2．表达式： F=-F/ 三、平衡力与相互作用力 (1)一对相互平衡的力作用在同一个物体上，一对作用力与反作用力分别作用在两个物体上； (2)一对相互平衡的力不一定是同一种性质的力，而一对作用力与反作用力一定是同一种性质的力． 05牛顿运动定律的应用 一、从受力确定运动情况 1．牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况与受力情况联系起来． 2．如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况． 3．由物体的受力情况确定其运动的思路 →→→→ 4．解题步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图； (2)根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力(包括大小和方向)； (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度； (4)结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量． 二、从运动情况确定受力 　如果已知物体的运动情况，根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力． 1．基本思路 分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而可以求出物体所受的其他力．流程图如下所示： 2．解题的一般步骤 (1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图． (2)选择合适的运动学公式，求出物体的加速度． (3)根据牛顿第二定律列方程，求出物体所受的合力． (4)根据力的合成与分解的方法，由合力和已知力求出未知力． 06超重和失重 一、重力的测量 1．一种方法是，先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得：G＝mg. 2．另一种方法是，利用力的平衡条件对重力进行测量． 二、超重和失重 1．超重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向上的加速度． 2．失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象． (2)产生条件：物体具有竖直向下的加速度． 3．完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的状态． (2)产生条件：a＝g，方向竖直向下． 三、超重和失重的理解 1．视重 当将物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时，弹簧测力计或台秤的示数称为“视重”，大小等于弹簧测力计所受的拉力或台秤所受的压力． 2．超重、失重的分析 特征 状态 加速度 视重(F)与重力的关系 运动情况 受力图 平衡 a＝0 F＝mg 静止或匀速直线运动 超重 向上 F＝m(g＋a) ＞mg 向上加速或向下减速 失重 向下 F＝m(g－a) ＜mg 向下加速或向上减速 完全失重 向下a＝g F＝0 由落体运动、抛体运动、自卫星的运动等 实验部分 01实验：用打点计时器测量小车的速度 一、实验原理 1．计算瞬时速度 使用毫米刻度尺测量每个计数点与第一个计数点间的距离，得出每相邻两个计数点间的距离。由于各计数点的时间间隔比较短，可以用平均速度来代替瞬时速度。 2．计算加速度 用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，图线的倾斜程度表示加速度的大小，若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动。 二、实验器材 小车、附有滑轮的长木板、打点计时器、纸带、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 三、实验步骤 1．如图所示，把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面。 3．把小车停在靠近打点计时器处，先开启打点计时器的电源，待它稳定工作后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，随后关闭电源。 4．增减所挂钩码的个数(或在小车上放置重物)，换上新的纸带，按以上步骤再做两次实验。 四、数据处理 1．数据采集 舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点。可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量。不要直接去测量两个计数点间的距离，而是要量出各个计数点到计时零点的距离d1、d2、d3…然后再算出相邻的两个计数点的距离x1＝d1；x2＝d2－d1；x3＝d3－d2；x4＝d4－d3…，并填入设计的表格中，如下表所示。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间t/s 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 x/m (dn－dn－1)/m v/(m·s－1) 2．求各计数点的瞬时速度 vn＝＝ ，填入上表。 各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替。 3．求纸带运动加速度 （1）方法一：绘制v－t图像 ①在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点，绘制v－t图像，如图所示。 ②如果该图像在误差允许的范围内，可以看作一条倾斜的直线，则该运动是匀变速直线运动。 ③根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝。 （2）方法二：逐差法 处理思路1：a1＝，a2＝，a3＝ 得 a＝＝ 处理思路2：前三段和后三段的时间间隔都是3T，由等时位移差推论可列式 （x4+x5+x6）-（x1+x2+x3）=a（3T）2 得 a＝ 五、结论 (1)匀变速直线运动中某段区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。 (2)匀变速直线运动中，相邻的相等时间间隔内的位移差值等于加速度与相等时间间隔二次方的乘积。 六、注意事项 (1)开始释放小车时，应使小车靠近(填“靠近”或“远离”)打点计时器。 (2)先开启打点计时器的电源，等它稳定工作后，再释放小车(填“开启打点计时器的电源”或“释放小车”)。 (3)打点完毕，立即关闭电源。 (4)选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹密集部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 (5)不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点之间的距离)。 (6)在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像大致布满坐标纸。 02实验：探究弹簧伸长量与形变量的关系 一、实验目的 1．探究弹簧弹力与形变量的关系． 2．学会利用图像研究两个物理量之间关系的方法． 二、实验原理 1．弹簧的弹力F的测量：弹簧下端悬挂的钩码静止时，弹力大小与所挂钩码的重力大小相等，即F＝mg. 2．弹簧的伸长量x的确定：弹簧的原长l0与挂上钩码后弹簧的长度l可以用刻度尺测出，弹簧的伸长量x＝l－l0. 3．作出弹簧弹力F与弹簧伸长量x的关系图像，根据图像可以分析弹簧弹力和弹簧伸长量的关系． 三、实验器材 轻质弹簧(一根)，钩码(一盒)，刻度尺，铁架台，坐标纸． 四、实验步骤 1．将弹簧的一端挂在铁架台上，让其自然下垂，用刻度尺测出弹簧自然伸长状态时的长度l0，即原长． 2．在弹簧下端挂质量为m1的钩码，测出此时弹簧的长度l1，记录m1和l1. 3．改变所挂钩码的质量，重复步骤2，记录m2、m3、m4、m5、…和相应的弹簧长度l2、l3、l4、l5、…. 4．计算出每次弹簧的伸长量x(x＝l－l0)和弹簧受到的拉力F(F＝mg)，并将数据填入表格． 1 2 3 4 5 6 7 F/N 0 l/cm x/cm 0 五、数据处理 1．以弹力F(大小等于所挂钩码的重力)为纵坐标，以弹簧的伸长量x为横坐标，用描点法作图．连接各点，得出弹力F随弹簧伸长量x变化的图线，如图所示． 2．以弹簧伸长量为自变量，写出弹力和弹簧伸长量之间的函数关系，函数表达式中常数即为弹簧的劲度系数，这个常数也可根据F－x图线的斜率求解，k＝. 3．得出弹力和弹簧伸长量之间的定量关系，解释函数表达式中常数的物理意义． 六、误差分析 1．偶然误差：由于读数和作图不准产生的误差，为了减小偶然误差要尽量多测几组数据． 2．系统误差：弹簧竖直悬挂时未考虑弹簧重力的影响产生的误差，为减小系统误差，应使用较轻的弹簧． 七、注意事项 1．所挂钩码不要过重，以免弹簧被过分拉伸，超出它的弹性限度． 2．测弹簧长度时，一定要在弹簧竖直悬挂且处于平衡状态时测量，刻度尺要保持竖直并靠近弹簧，以免增大误差． 3．描点画线时，所描的点不一定都落在一条曲线上，但应注意一定要使各点均匀分布在曲线的两侧． 4．记录数据时要注意弹力及弹簧伸长量的对应关系及单位． 03实验：探究两个互成角度的力的合成规律 一、实验目的 　探究两个互成角度的力的合成规律． 二、实验原理 1．合力F′的确定：一个力F′的作用效果和两个力F1、F2的共同作用效果都是使橡皮条伸长到同一点，则F′就是F1、F2的合力． 2．合力理论值F的确定：根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F的图示． 3．两个互成角度的力的合成规律的验证：比较F和F′的大小和方向是否相同． 三、实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套、三角板、刻度尺、图钉(若干)． 四、实验步骤 1．钉白纸：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上． 2．拴绳套：用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． 3. 两力拉：用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示．记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向． 4．一力拉：只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向． 5．改变两个力F1和F2的大小和夹角，再重复实验两次． 五、数据处理 1．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示． 2．用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示． 3．比较F′和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同． 六、误差分析 1．弹簧测力计使用前没调零会造成误差． 2．使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成误差． 3．两次测量拉力时，橡皮条的结点O没有拉到同一点会造成误差． 4．两个分力的夹角太小或太大，F1、F2数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成误差． 七、注意事项 1．结点O (1)定位O点时要力求准确； (2)同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变． 2．拉力 (1)用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向； (2)应使橡皮条、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内； (3)两个分力F1、F2间的夹角θ不要太大或太小． 3．作图 (1)在同一次实验中，选定的比例要相同； (2)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力． 04实验：探究加速度与力、质量的关系 一、实验目的 1．学会用控制变量法探究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握利用图像处理数据的方法． 二、实验原理 采用控制变量法，在探究加速度与力、质量三者关系时，先让其中一个量保持不变来探究其他两个量之间的关系． 1．控制小车的质量M不变，分析加速度a与力F的关系． 2．控制砝码和小盘的质量不变，即力F不变，改变小车的质量M，分析加速度a与M的关系． 三、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸片、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、重物、夹子、细绳、交流电源、导线、天平(带有一套砝码)、刻度尺． 四、实验步骤 1．测质量：用天平测量小盘的质量m0和小车的质量M0. 2．安装器材：按如图所示将实验器材安装好(小车上不系绳)． 3．平衡摩擦力：把木板无滑轮的一端下面垫一薄木板，反复移动其位置，使小车在不挂小盘和砝码的情况下，能沿木板做匀速直线运动(纸带上相邻点的间距相等)． 4．测a、F (1)把小车停在打点计时器处，挂上小盘和砝码，先接通电源，再让小车拖着纸带在木板上匀加速下滑，打出一条纸带，纸带记录了小车的运动情况，取下纸带并在纸带上标上号码及此时所挂小盘和砝码的总重力m1g. (2)保持小车的质量不变，改变小盘中砝码的质量，重复步骤(1)，多做几次实验，并记录好相应纸带的编号及所挂小盘和砝码的总重力m2g，m3g，… 5．测a、M (1)保持小车所受的合外力不变，在小车上加砝码，接通电源后放开小车，用纸带记录小车的运动情况，取下纸带，并在纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M1. (2)继续在小车上增加砝码，重复步骤(1)，多做几次实验，在每次实验得到的纸带上标上号码及小车和砝码的总质量M2，M3，… 6．用公式Δx＝aT2或a＝求得小车的加速度a，将得到的数据填入相应表格中，以便进行数据验证． 五、数据处理 1．把小车在不同力作用下产生的加速度填在表中． 物理量 1 2 3 4 5 6 作用力F 加速度a 以a为纵坐标、F为横坐标，根据数据作a－F图像，找出规律，分析a与F的关系． 2．把不同质量的小车(小车和砝码)在相同力的作用下产生的加速度大小填在表中． 物理量 1 2 3 4 5 6 质量M 加速度a 以a为纵坐标，分别以M和为横坐标，根据数据作a－M图像和a－图像，分析a与M的关系． 3．实验结论 (1)保持物体质量不变时，物体的加速度a与所受力F成正比． (2)在力F不变时，物体的加速度a与质量M成反比． 六、误差分析 1．系统误差：本实验用小盘和砝码的总重力mg代替小车的拉力，而实际上小车所受的拉力要小于小盘和砝码的总重力． 当槽码的质量不能远小于小车的质量，即所挂槽码的质量太大时，加速度与力的图像中曲线的斜率会不断减小，如下图所示： 分析：由mg - Ma = ma,由此可得,只有在<<M时，才有F ≈ mg。 ，则m越大时，其差值也越大。 小盘和砝码的总质量越接近于小车的质量，误差越大；反之，小盘和砝码的总质量越小于小车的质量，由此引起的误差就越小．因此，要求小盘和砝码的总质量远小于小车的质量是为了减小因实验原理不完善而引起的误差． 2．偶然误差：摩擦力平衡不准确、质量测量不准确、计数点间距测量不准确、纸带和细绳不严格与木板平行都会引起误差． 平衡摩擦力不当的两种情况： 斜面倾角太小，平衡摩擦力不足，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 斜面倾角太大，平衡摩擦力过度，加速度与力、质量的倒数的图像如下图所示： 七、注意事项 1．平衡摩擦力时不要挂重物．整个实验平衡了摩擦力后，不管以后是改变小盘和砝码的质量还是改变小车和砝码的质量，都不需要重新平衡摩擦力． 2．实验中必须使小车和砝码的总质量远大于小盘和砝码的总质量． 3．改变拉力和小车质量后，每次开始时小车应尽量靠近打点计时器，并应先接通电源，再放开小车，且应在小车到达滑轮前按住小车． 4．作图像时，要使尽可能多的点在所作直线上，不在直线上的点应尽可能对称分布在所作直线两侧． 1 学科网（北京）股份有限公司 $