自考物理(工)復習指導——第一章
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未知2
公共課
第一章 質點運動學和牛頓運動定律 本章的內容相對來說,是最簡單易學的一章內容,在中學基本上都已學會,只是稍稍加深了一點。
本章有兩個內容,一是質點運動,二是牛頓運動定律。
第一部分:
一、參考系、質點的概念(領會)
我們在中學里學習時,講到一個“參照物”的概念,這里講的就這個參照物,它就是參考系,在這個參考系上建立一個坐標系,就可以確定被研究物體的位置,以及它的相對運動。質點就是把一個物體看作是沒有其他(對研究本問題不相關)物理特征的一個點,以簡化對問題的研究。其前提是這種簡化不會對問題研究所得的結論有大的影響。比如有一條長長的火車過橋,我們就不能將它簡化成一個點來研究其過橋時間,但是對于其重力加速度的研究,我們就可以將它看成一個質點。
二、速度和加速度(領會)
位置矢量是指質點在空間的位置,也就是它離參考系坐標原點的距離??梢杂萌齻€坐標軸的分量來表示。(矢量是有方向的)
位移矢量就不是指質點的位置,而是反映質點在一段時間內位置的變化。就是它的位置矢量的增量(這個增量也是有方向的)
這里提一下路程,它是一個標量,只有大小,不反映方向。比如說我在原點O處在1秒鐘內往東跳了10米和在10秒鐘內往西走了10米,路程是一樣的,而位置矢量則有兩個不同的值:10和10,位移矢量則和時間有關,在1秒鐘內,前者的位移是+10米,后者則是1米。
瞬時速度:因為物體運動情況千變萬化,用一段時間內的位移量來表示其運動不夠充分,因此要把質點每一時刻的運動方向及快慢表示出來的話,就要把這個“一段時間”充分縮短。瞬時速度就是在這個充分短的時間內質點的運動快慢和方向(注意:是有方向的) 而瞬時速率則不考慮方向,只考慮大小。 瞬時速度就是位置矢量對時間的一階導數,也就是位置矢量r隨時間的變化率。(我們應該在這個時候把導數這部分數學內容找出來復習一下,如果已經忘了的話)。它也可以分解為沿三個坐標軸方向的分速度來表示v=vxi+vyj+vzk
瞬時加速度也是一個矢量,它是表示速度變化率的一個物理量,就是速度矢量對時間的一階導數,也是位置矢量對時間的二階導數。
?。ㄟ@里我們要記住速度方向是由該時刻質點所在軌道的切線方向確定的,并指向前進方向)
三、幾種典型的質點運動
1、勻加速直線運動(綜合應用)
也就是要能夠對勻速直線運動、勻加速直線運動的應用題進行全面掌握,包括落體運動、上拋運動、汽車相撞、剎車等實際運動進行分析求解速度矢量、加速度、運動時間等問題進行求解。要掌握四個基本公式(其實可以通過x對t求導得到)及其變形。:
(1) x=x0+vt
?。?) v=v0+at
?。?) x=x0+v0t+0.5at2
?。?) v2v20=2a(xx0)
2、拋體運動(簡單應用)
這個運動是二維運動,有兩個方向的運動分量,我們要掌握的一般是不計空氣阻力的拋物運動、子彈運動、炮彈運動之類的計算。書上的公式看上去很復雜,我們其實只要記住兩個基本公式
vx=v0cosα 和 vy=v0sinα gt
這兩個記住了,可以推出其他的式子,當然記住所有的式子是最好的。有空把這些式子抄在筆記本上,隨時拿來背背,一定有好收成。
3、圓周運動(簡單應用)
質點在作勻速圓周運動時,它只有一個加速度存在,這個加速度大小為a=v2/r,方向是沿著半徑指向圓心,這就是向心加速度。質點在作變速圓周運動時,其加速度可分為兩個分量,即一個法向加速度和一個切向加速度。前者就是向心加速度,它的存在使得物體不斷改變運動方向(法向加速度和向心加速度的公式是相同的),后者是質點在運動軌跡上的加速度。
四、角量描述(領會、簡單應用)
質點作圓周運動可以用角位移來表示,角位移的變化率就是角速度。而質點作圓周運動的速率v就叫作線速度。角量與線量的關系應能換算:
?。?)s=Rθ (2)v=Rω (3)ω=dθ/dt
(4) an=Rω2 (5)aτ=Rdω/dt
五、相對運動(簡單應用)
就是兩個變換式的應用。即v=v0+v' a=a0+a' ,也就是說,質點在當前參考系S中的速度(加速度)等于質點在另一參考系S'中的速度(加速度)與參考系S'對于S的速度(加速度)的矢量和。(用平行四邊形法則可算得)。
第二部分
六、牛頓第一定律(領會)
這就是慣性定律,就是力和運動的關系,在物體沒有受到力的作用時,物體將保持原來的勻速運動或靜止狀態。
力是物體間的一種相互作用。力的三要素是大小、方向、作用點。缺一就不能確定一個力。
七、牛頓第二定律(領會)
質量就是物體慣性的量度。也就是說,物體慣性的大小用質量來定量地描述。質量越大,慣性越大。慣性與體積和重量無直接關系。
牛頓第二定律就是一個公式:F=ma 就是說,物體受力所獲得的加速度是由這個外力的大小和它的慣性決定的。
作用于一個質點上的力的矢量和即這些力的合力。
對于力的分解和疊加,應該會“簡單應用”就是能夠作圖、計算。
八、牛頓第三定律(領會)
即作用力與反作用力定律(大小相等、方向相反、同一直線):對于這個定律,要掌握以下三點:同時存在、相互依存;兩力分別作用在不同物體上,不能抵消;兩力同類。
九、力學中常見的力(簡單應用)要記幾個公式:
萬有引力:F=Gm1m2/r2
G是一個常量6.67×1011Nm2/kg2,可以這么記:地球太陽拉拉吸(6.67) 不舍依(11), 很形象吧,地球太陽永遠互相吸引。
重力:P=mg g=9.81m/s2 重力加速度g在南北兩極最大,赤道上最?。赡苁且蛄崦浝淇s的緣故吧,在熱的地方,東東都變輕了^_*)
彈性力:F=kx
正壓力和支持力(這也是一種彈性力,是一對作用力與反作用力)
張力:要注意的是在受張細桿或繩子在題中是否可忽略質量,只有在忽略質量的前提下,才可以應用一段繩內張力處處相等的結論。
摩擦力:最大靜摩擦 f最大=μ0N
滑動摩擦:f=μN
十、牛頓定律的應用(綜合應用)
這是本章的重中之重,也就是計算應用題的解法。“選對象、查運動、分析力、列方程” 要養成作圖解題的習慣。把要研究的對象分離出來,列出它所受的全部力,通過已知條件和待求量列出方程。通過習題可以基本掌握其應用方法。
本章有兩個內容,一是質點運動,二是牛頓運動定律。
第一部分:
一、參考系、質點的概念(領會)
我們在中學里學習時,講到一個“參照物”的概念,這里講的就這個參照物,它就是參考系,在這個參考系上建立一個坐標系,就可以確定被研究物體的位置,以及它的相對運動。質點就是把一個物體看作是沒有其他(對研究本問題不相關)物理特征的一個點,以簡化對問題的研究。其前提是這種簡化不會對問題研究所得的結論有大的影響。比如有一條長長的火車過橋,我們就不能將它簡化成一個點來研究其過橋時間,但是對于其重力加速度的研究,我們就可以將它看成一個質點。
二、速度和加速度(領會)
位置矢量是指質點在空間的位置,也就是它離參考系坐標原點的距離??梢杂萌齻€坐標軸的分量來表示。(矢量是有方向的)
位移矢量就不是指質點的位置,而是反映質點在一段時間內位置的變化。就是它的位置矢量的增量(這個增量也是有方向的)
這里提一下路程,它是一個標量,只有大小,不反映方向。比如說我在原點O處在1秒鐘內往東跳了10米和在10秒鐘內往西走了10米,路程是一樣的,而位置矢量則有兩個不同的值:10和10,位移矢量則和時間有關,在1秒鐘內,前者的位移是+10米,后者則是1米。
瞬時速度:因為物體運動情況千變萬化,用一段時間內的位移量來表示其運動不夠充分,因此要把質點每一時刻的運動方向及快慢表示出來的話,就要把這個“一段時間”充分縮短。瞬時速度就是在這個充分短的時間內質點的運動快慢和方向(注意:是有方向的) 而瞬時速率則不考慮方向,只考慮大小。 瞬時速度就是位置矢量對時間的一階導數,也就是位置矢量r隨時間的變化率。(我們應該在這個時候把導數這部分數學內容找出來復習一下,如果已經忘了的話)。它也可以分解為沿三個坐標軸方向的分速度來表示v=vxi+vyj+vzk
瞬時加速度也是一個矢量,它是表示速度變化率的一個物理量,就是速度矢量對時間的一階導數,也是位置矢量對時間的二階導數。
?。ㄟ@里我們要記住速度方向是由該時刻質點所在軌道的切線方向確定的,并指向前進方向)
三、幾種典型的質點運動
1、勻加速直線運動(綜合應用)
也就是要能夠對勻速直線運動、勻加速直線運動的應用題進行全面掌握,包括落體運動、上拋運動、汽車相撞、剎車等實際運動進行分析求解速度矢量、加速度、運動時間等問題進行求解。要掌握四個基本公式(其實可以通過x對t求導得到)及其變形。:
(1) x=x0+vt
?。?) v=v0+at
?。?) x=x0+v0t+0.5at2
?。?) v2v20=2a(xx0)
2、拋體運動(簡單應用)
這個運動是二維運動,有兩個方向的運動分量,我們要掌握的一般是不計空氣阻力的拋物運動、子彈運動、炮彈運動之類的計算。書上的公式看上去很復雜,我們其實只要記住兩個基本公式
vx=v0cosα 和 vy=v0sinα gt
這兩個記住了,可以推出其他的式子,當然記住所有的式子是最好的。有空把這些式子抄在筆記本上,隨時拿來背背,一定有好收成。
3、圓周運動(簡單應用)
質點在作勻速圓周運動時,它只有一個加速度存在,這個加速度大小為a=v2/r,方向是沿著半徑指向圓心,這就是向心加速度。質點在作變速圓周運動時,其加速度可分為兩個分量,即一個法向加速度和一個切向加速度。前者就是向心加速度,它的存在使得物體不斷改變運動方向(法向加速度和向心加速度的公式是相同的),后者是質點在運動軌跡上的加速度。
四、角量描述(領會、簡單應用)
質點作圓周運動可以用角位移來表示,角位移的變化率就是角速度。而質點作圓周運動的速率v就叫作線速度。角量與線量的關系應能換算:
?。?)s=Rθ (2)v=Rω (3)ω=dθ/dt
(4) an=Rω2 (5)aτ=Rdω/dt
五、相對運動(簡單應用)
就是兩個變換式的應用。即v=v0+v' a=a0+a' ,也就是說,質點在當前參考系S中的速度(加速度)等于質點在另一參考系S'中的速度(加速度)與參考系S'對于S的速度(加速度)的矢量和。(用平行四邊形法則可算得)。
第二部分
六、牛頓第一定律(領會)
這就是慣性定律,就是力和運動的關系,在物體沒有受到力的作用時,物體將保持原來的勻速運動或靜止狀態。
力是物體間的一種相互作用。力的三要素是大小、方向、作用點。缺一就不能確定一個力。
七、牛頓第二定律(領會)
質量就是物體慣性的量度。也就是說,物體慣性的大小用質量來定量地描述。質量越大,慣性越大。慣性與體積和重量無直接關系。
牛頓第二定律就是一個公式:F=ma 就是說,物體受力所獲得的加速度是由這個外力的大小和它的慣性決定的。
作用于一個質點上的力的矢量和即這些力的合力。
對于力的分解和疊加,應該會“簡單應用”就是能夠作圖、計算。
八、牛頓第三定律(領會)
即作用力與反作用力定律(大小相等、方向相反、同一直線):對于這個定律,要掌握以下三點:同時存在、相互依存;兩力分別作用在不同物體上,不能抵消;兩力同類。
九、力學中常見的力(簡單應用)要記幾個公式:
萬有引力:F=Gm1m2/r2
G是一個常量6.67×1011Nm2/kg2,可以這么記:地球太陽拉拉吸(6.67) 不舍依(11), 很形象吧,地球太陽永遠互相吸引。
重力:P=mg g=9.81m/s2 重力加速度g在南北兩極最大,赤道上最?。赡苁且蛄崦浝淇s的緣故吧,在熱的地方,東東都變輕了^_*)
彈性力:F=kx
正壓力和支持力(這也是一種彈性力,是一對作用力與反作用力)
張力:要注意的是在受張細桿或繩子在題中是否可忽略質量,只有在忽略質量的前提下,才可以應用一段繩內張力處處相等的結論。
摩擦力:最大靜摩擦 f最大=μ0N
滑動摩擦:f=μN
十、牛頓定律的應用(綜合應用)
這是本章的重中之重,也就是計算應用題的解法。“選對象、查運動、分析力、列方程” 要養成作圖解題的習慣。把要研究的對象分離出來,列出它所受的全部力,通過已知條件和待求量列出方程。通過習題可以基本掌握其應用方法。