力是高中物理的重要組成部分,也是高考的重點,所以復習的時候一定要重視,本文就力學的相關知識點進行總結,希望對同學們有用。
力學基礎知識總結
力學體系概要
1.重力
由于地球引力而對物體施加的力稱為重力。
物體所受的重力G與其質量m的關系為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。
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稱為重心。重心的位置與物體的形狀、質量分布等有關。
2.引力
引力是自然界中任意兩個物體之間存在的力。
引力F與兩物體的質量m1、m2以及兩物體間距離r的關系為:
F=G·m1·m2/r^2高中物理的動能知識點,G稱為引力常數,適用于任意兩個物體,其值約為6.67×10?-11單位N·m2/kg2。
重力方向位于兩個物體的連線上。
3. 彈性
彈性變形的物體在試圖恢復到其原始形狀時對與其接觸的物體施加的力。
彈簧的彈力F與其變形量x的關系為F=kx,其中k稱為彈簧常數,單位為N/m,與彈簧的長度、厚度、材料、截面積等因素有關。
彈力的方向與變形的方向相反。
彈簧具有彈性極限,一旦超過彈性極限,上述力與變形的關系就不再成立。
4.靜摩擦
當兩個互相接觸的物體有相對運動或有相對運動的趨勢時高中物理的動能知識點,接觸面上存在著阻礙相對運動或相對運動趨勢的力,叫做摩擦力。
當兩個物體之間只有相對運動的趨勢,而沒有相對運動時,此時的摩擦力叫做靜摩擦力。
兩個物體之間的靜摩擦力有一個極限,當兩個物體剛開始做相對運動時,它們之間的摩擦力稱為最大靜摩擦力。
兩物體間的實際靜摩擦力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,并與物體相對運動趨勢的方向相反。
5.滑動摩擦
當一個物體在另一個物體的表面滑動時,它會受到來自另一個物體的阻礙其滑動的力。
滑動摩擦的大小與壓力(兩個物體表面之間的垂直力)成正比。
滑動摩擦力f與壓力FN的關系為f=uFN,式中u稱為動摩擦系數,它與接觸兩物體的材料、接觸面狀況等有關。
滑動摩擦的方向總是沿著接觸表面的方向,并與物體的相對運動方向相反。
6.靜電力
靜止點電荷之間的力。
靜電力F與兩點電荷q1、q2以及它們之間距離r的關系為,k稱為靜電力常數,其大小為。
當兩個點電荷帶同種電荷時,它們之間的力是排斥力;當兩個點電荷帶異種電荷時,它們之間的力是吸引力。靜電力又稱庫侖力。
7.電場力
測試電場中對電荷(帶電體)施加的力。
電場力F與測試電荷的電荷量q的關系為F=Eq,式中E稱為電場強度。其大小由電場本身決定,方向與電場力作用于正電荷的方向相同,其單位為N/C。
8. 安培力
磁場中載流導線所受的力。
當直導體垂直于均勻磁場方向時,作用在導體上的安培力F與導體中的電流強度I、導體的長度L、磁感應強度B之間的關系為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。
9.洛倫茲力
帶電粒子在磁場中移動時所受到的力。
當粒子運動方向垂直于磁感應強度方向時,粒子所受的洛倫茲力與粒子所帶電荷q、粒子運動速度v、磁感應強度B的關系為F=qvB。洛倫茲力的單位為牛頓,符號為N。
洛倫茲力的方向總是垂直于運動方向,并且永遠不做功。
10.分子力
分子之間存在的力。
分子間的力比較復雜,分子間既有吸引力,也有排斥力,當分子間距離為r0時,吸引力與排斥力的合力為0,當r>r0時,合力表現為吸引力。
11.核力
原子核中核子之間存在的力。
核力是強相互作用的一種表現形式,在原子核尺度上,核力比庫侖力強得多,核力是一種短程力,作用范圍在原子核以內。
引力的本質是萬有引力,是物體與地球之間萬有引力的具體表現,如果不考慮地球自轉的影響,地面上物體所受的引力等于地球對物體的引力。
彈力、摩擦力、靜電力、電場力、安培力、洛倫茲力的本質都是電磁相互作用。
核力是一種強相互作用。
還有一種基本相互作用稱為弱相互作用,它與放射性現象有關。
四種基本相互作用構成了力的系統。
力學中最常見的錯誤和混淆總結
錯誤一:對基本概念理解不準確
容易出錯的分析:
準確理解描述運動的基本概念是學習運動學乃至整個動力學的??基礎。
這可以通過比較三組概念來掌握:
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,是一個矢量;
距離是物體運動軌跡的實際長度,是一個標量。一般來說,位移的大小不等于距離。
②平均速度與瞬時速度。前者對應于一段時間,后者對應于某一時刻。需要注意的是,該公式僅適用于勻加速直線運動。
③平均速度與平均速率:平均速度=位移/時間,平均速率=距離/時間。
錯誤2:圖像的物理意義與實際情況不符
容易出錯的分析:
要理解運動圖像,首先要理解vt、xt圖像的含義,然后重點理解圖像的幾個關鍵點:
①坐標軸所表示的物理量。如有必要,先寫出兩軸物理量之間的關系表達式;
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”,而有些面積則無意義,比如xt圖像的面積。
錯誤三:沒有辨別問題的關鍵條件而犯錯誤
容易出錯的分析:
分析和解決問題的方法和技巧:
(一)要把握好一個條件、兩個關系。一個條件:
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點;
兩個關系:時間關系和位移關系。通過畫草圖找到兩個物體之間的位移關系是解決問題的突破口。
②若被追逐的物體以勻速減速運動,在追趕之前必須注意物體是否已停止運動。
③圖像VT分析的應用往往直觀、清晰。
錯誤4:對摩擦理解不足導致失誤
容易出錯的分析:
摩擦力是一種被動力,它的產生以其他力的存在為前提,與物體間的相對運動有關。
它會隨著其他外力或者運動狀態的變化而變化,所以分析的時候要注意防止摩擦力隨著外力或者物體運動狀態的變化而突然變化。
區分靜摩擦力與滑動摩擦力,只能根據Fμ=μFN來計算滑動摩擦力,而FN并不總是等于物體的重量。
錯誤五:誤解桿的彈力方向
容易出錯的分析:
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。
分析桿對物體的彈力方向,一般需要結合物體的運動狀態進行分析。
錯誤六:不善于用矢量三角形分析問題
容易出錯的分析:
平行四邊形(三角形)法則是進行力計算的常用工具,因此無論是分析受力情況、力的可能方向、力的最小值等,都可以通過畫出力分析圖或力的向量三角形來完成。
許多看似復雜的問題可以通過圖表來解決,變得簡單、直觀。
錯誤七:誤解力與運動的關系
容易出錯的分析:
根據牛頓第二定律F=ma,合外力決定的是加速度而不是速度,力和速度之間沒有必然聯系。
加速度與合外力之間存在瞬時對應關系:
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(減小);
當加速度與速度方向一致時,物體加速;當加速度與速度方向相反時,物體減速。力與速度只有通過加速度這座橋梁才能“溝通”。
如果讓力量和速度直接溝通,那么堅持阿里加多德的觀點、永不悔改的人就是“頑固分子”。
錯誤 8:未處理暫時性問題
容易出錯的分析:
根據牛頓第二定律,可知加速度與合外力之間的瞬時對應關系。
所謂瞬時對應,是指物體受到外力作用后,立即產生加速度。當外力不變時,加速度也不變;當外力發生變化時,加速度立即發生變化;當外力消失時,加速度立即消失。在分析瞬時對應時,要注意兩個基本模型特點的區別:
(1)光繩模型:①光繩無法拉伸;②光繩張力可突變;
(2)輕彈簧模型:
①彈力的大小為F=kx,其中,k為彈簧剛度系數,x為彈簧的變形量。
②彈力突變特點:若松開未連接的物體,輕彈簧的彈力能突然變為零;
若釋放端仍連接有重物,則輕彈簧的彈力不會發生突變,仍維持釋放瞬間的原值。
錯誤九:不理解超重和失重的本質
容易出錯的分析:
我們必須徹底搞清楚超重與失重的本質,超失重與物體的速度無關,只與加速度有關。
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。對于完全失重狀態的物體,視重為零。
錯誤10:無法找到兩個物體之間的運動聯系
容易出錯的分析:
動力學的核心問題是研究運動與力的關系,除了正確分析物體所受的力之外,還要正確分析物體的運動。
當給定的情況涉及兩個物體,且物體之間存在相對運動時,求出兩個物體之間的位移關系或速度關系就顯得尤為重要。特別需要注意的是,物體的位移是相對于地面的,所以木塊的位移不等于木板的長度。
一般來說,若兩個物體朝同一方向運動網校頭條,位移之差等于木板的長度;朝相反方向運動時,位移之和等于木板的長度。
錯誤11:無法識別組合運動和分割運動,導致速度分解錯誤
容易出錯的分析:
兩個相互連接在一起的物體的速度往往是不相等的,一般通過速度分解來確定兩個物體之間的速度關系。
降低速度時,需要記住兩件事:
①只有物體的實際運動才是合運動。例如,物體A向右運動,物體A向右運動的速度就是合速度。也就是說,要分解的合運動必須是物體的實際運動。
② 兩物體沿繩或桿運動的速度(或分速度)相等。
錯誤12:無法建立勻速圓周運動模型
容易出錯的分析:
圓周運動分析是牛頓第二定律的進一步延伸,分析過程中必須做兩個分析:
①分析受力情況,選取指向圓心的方向為正方向,計算指向圓心方向的合外力;
②分析運動情況,物體做的是哪種圓周運動(勻速圓周運動還是變速圓周運動?),確定圓心和半徑。
③結合牛頓第二定律與向心力公式,解該方程。
容易犯的錯誤13:混淆同步衛星、近地衛星和地球赤道物體運動的特征
容易出錯的分析:
人造衛星受到萬有引力提供的向心力,而赤道處的物體除受到萬有引力外,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,使物體做圓周運動。因此,GMm/r2=ma適用于同步衛星和低地球衛星,不適用于赤道上的物體。
另外,解答該題的關鍵是找出問題所涉及的對象,并逐一找出它們的相似之處。
錯誤14:不理解軌跡變化問題中數量的變化
容易出錯的分析:
首先我們要明白軌跡變化的本質:
當衛星的速度發生變化時,圓周運動所需的向心力不等于萬有引力。
為了增加衛星的軌道半徑,使衛星做離心運動,就必須提高衛星的速度,使萬有引力小于所需的向心力;反之,如果降低衛星的速度,萬有引力就會大于所需的向心力,衛星就會做向心運動。
衛星的加速度是由萬有引力決定的,所以衛星在不同軌道上同一點的加速度是相同的。這部分公式比較多,需要了解公式的來龍去脈,注意公式的適用條件,不能生搬硬套。
錯誤15:未能正確計算可變力所做的功
容易出錯的分析:
解決做功問題,首先要根據做功的情況,判斷力對物體是否做功,做功是正還是負。一般可以從力與位移的方向關系(做功的恒定力)或力與速度的方向關系(做功的變化力)入手進行分析。
解決變力所作的功,最常用的方法就是動能定理。
錯誤16:未能正確理解各種函數關系
容易出錯的分析:
用函數關系解決問題時,首先要明確各種力所作的功與相應的能量變化之間的關系。重要的函數關系有:
①重力所作的功等于重力勢能變化的負值,即WG=-△Ep;
②合力對物體所作的功等于物體動能的改變量,即動能定理=△Ek;
③除重力(或彈力)以外的力所作的功,等于物體機械能的改變量,即W'other=△;
④當=0時,表示只有重力做功,因此系統機械能守恒;
⑤系統克服滑動摩擦所作功的代數和等于機械能轉換成的內能,即f·d=Q(d為兩物體間相對運動的距離)。
力學問題解決技巧