第一章 运动的描述

第一节 质点 参考系和坐标系

物体的空间位置随时间的变化，称为机械运动，简称运动。按物体上各部分的运动情况是否相同可以将运动分为平动（物体上各点的运动情况都相同）和转动（物体上各点以某一点为轴运动）；按照物体的运动轨迹又可以将运动分为直线运动和曲线运动。在物理学中，研究物体做机械运动规律的分支叫做力学。

为了描述物体的运动，我们首先要来学习几个相关的概念。

（一）物体和质点

“质点”的引入：自然界中大多数物体的运动是比较复杂的。比如：鸽子在天空中飞翔时，身体各部分的运动情况并不一样，身体向前飞行时，翅膀还在上下拍动；人在向前奔跑的时候，不仅躯干在向前运动，手臂也在前后摆动。要准确地描述这些物体的运动显得比较困难。但我们一定要将物体各部分运动情况都描述清楚吗？不一定。当我们要研究鸽子或人的运动快慢的时候，可以忽略翅膀和手臂的运动，将它们“浓缩”为一个只有质量没有形状和大小的点，而这对我们所要研究的问题并没有太大的影响。为了使研究的问题简化，可以，将物体看成一个只有质量而没有大小和形状的点。

1．质点：用来代替物体的有质量而没有形状和大小的点。

2．质点是一个理想模型，实际并不存在。但不同于几何中的点。

3．视作质点的条件：物体的大小和形状对所研究的问题的影响可忽略不计。 例1：在下述问题中，能够把研究对象当作质点的是（ ）

A．研究地球绕太阳公转一周所需的时间

B．研究地球的自转运动

C．研究在平直公路上飞驰的汽车的速度

D．研究火车通过长江大桥所需的时间

E．正在进行花样溜冰的运动员

F．研究比赛时乒乓球的旋转

例2：下列关于质点的说法中，正确的是（ ）

A．只要是体积很小的物体都可看成质点

B．只要是质量很小的物体都可看成质点

C．只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看做质点

D．由于所研究的问题不同，同一物体有时可以看做质点，有时不能看做质点

注意：⑴物体能否看作质点不是看物体的大小，而是要根据具体的问题来确定。（学生举例） ⑵“质点”不是几何中的点。

（二）参考系

“参考系”的引入：平常，我们看到房屋、树木是静止的，但汽车里的乘客却发现路边的房屋、树木是

向后退的。为什么人们的看法会存在这样的差异呢？

地面上的人以地面为标准，房屋、树木相对于地面静止；乘客以汽车为标准，房屋、树木相对于汽车后退。上述事例说明：运动具有相对性。所以，要描述一个物体的运动首先必须选定某个其他物体做参考，我们称这个物体为参考系（“参考系”是“参照物”的科学名称）。

1．定义：为了描述一个物体的运动而选定的用来作为参考的物体。

对于同一物体，选取的参考系不同，物体的运动情况也可能不同。（P12图1.1-4）

2．参考系的选择 参考系的选择理论上是任意的，但在实际问题中，应以研究问题方便为原则，常取地面为参考系。

注意：研究地面物体的运动，一般以地面为参考系；

研究月亮或人造卫星的运动，应选取地球为参考系；

研究行星的运动，应选取太阳为参考系。

例：甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；乙中乘客看甲在向下运动；丙中乘客看甲、乙都在向上运动，由此可判断这三架电梯相对于地面的运动情况可能是（）

A．甲向下、乙向下、丙向下 B．甲向下、乙向下、丙向上

C．甲向上、乙向上、丙向上 D．甲向上、乙向上、丙向下

过渡：一般说来，为了定量地描述物体的位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，用坐标值来表示物体的位置。

（三）坐标系

如果物体在一直线上运动（即在一维空间运动），则需建立直线坐标系，（例如汽车在平直的公路上行驶）；〖画图说明〗

如果物体在一平面内运动（即在二维空间运动），则需建立平面直角坐标系，（例如溜冰运动员在冰面上滑行）；

如果物体在三维空间内运动，则需建立三维直角坐标系，（飞行表演中的飞机）。

坐标系的三要素：原点，正方向，单位长度

例、如图1－1－1所示，物体沿x轴做直线运动，从A点运动到B点．由图判断A点坐标、B点坐标和走过的路程．

图1―1―1

第二节 时间和位移

一、时刻和时间间隔

生活中我们经常碰到“时间”一词，但在不同的语境当中，时间的含义又不尽相同，如何理解时间在不同场景下的含义呢？

案例一：我们每节课用多长时间？

案例二：同学们早晨什么时间到的教室？

案例三：登泰山时，从红门到南天门共用了4个小时.

案例四：满洲里开往天津的625次列车于13时35分从满洲里出发.

学生小组讨论交流后表述：

时间在以上四个实例中共表达了两个不同的含义：实例一、

实例三表达的是一个过程所用时间的长短；实例二、实例四表达的是某个动作的起或始，对应的应该是某一个瞬时.即我们平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔.

时刻指的是某一瞬间，时间间隔指的是两个时刻的间隔，那采取什么样的描述可以更加直观形象？可以参考数学的方法.

可以采用数形结合的方法，即用时间坐标轴来描述.如图

1-2-4.

图1-2-4

总结：时刻在时间轴上对应于一点，表示某一瞬间，时刻与质点的位置相对应，即某一时刻物体在某一位置上.

时间间隔在时间轴上对应于两点间的一段，表示一段过程.时间间隔与质点运动的位移或路程相对应，即在某段时间内，质点通过了一段路程或发生了一段位移.

难点辨析：如图1-2-4所示，时间轴上的A点为计时的起点，为0时刻，或称为第1 s初；C点为2 s末；AC段表示前2 s时间，是开始计时到第2 s末的时间间隔；第3 s对应着CD段，表示第2 s末到第3 s末这1 s的时间间隔，它与前3 s是不同的.

课堂训练

1.关于时间与时刻，下列说法正确的是（ ）

A.作息时间表上标出上午8:00开始上课，这里的8：00指的是时间

B.上午第一节课从8：00到8：45，这里指的是时间

C.电台报时时说：“现在是北京时间8点整”，这里实际上指的是时刻

D.在有些情况下，时间就是时刻，时刻就是时间

2.以下的计时数据指时间的是（ ）

A.天津开往德州的625次列车于13 h 35 min从天津发车

B.某人用15 s跑完100 m

C.中央电视台新闻联播节目19 h开播

D.19xx年7月1日零时中国对香港恢复行使主权

E.某场足球赛开赛15 min时甲队攻入一球

二、路程和位移

重新讨论提问学生的问题，问学生为什么不从另外一条路走？学生会很快回答另外一条路远，那么从不同的路径走就没有相同之处吗？当然有，那就是初始位置和末位置是相同的，所以为了准确描述这两种运动，就需要引入两个不同的概念。

小结

１．路程是物体运动轨迹的长度

２．位移是描述物体位置变化的物理量，用从初位置到末位置的有向线段表示，即物体位移的大小由初末位置决定，方向由初位置指向末位置。

问题：物体的位移大小有没有等于路程的情况？

答：在单向直线运动中位移的大小等于路程。

课堂训练

下列关于位移和路程关系的正确说法是（ ）

A. 物体沿直线向某一方向运动，通过的路程就是位移

B. 物体沿直线运动，通过的路程等于位移的大小

C. 物体通过的路程不等，位移可能相同

D. 物体通过一段路程，位移不可能为零

三、矢量和标量

像位移这样既有大小又有方向的物理量叫做矢量，像路程这样只有大小，没有方向的物理量叫做标量。

问题：回忆初中所学过的物理量，说明它们是标量还是矢量。

答：温度、时间、质量、密度等是标量，速度是知量。

四、直线运动的位置和位移

问题：要想准确描述物体的位置变化怎么办？

答：对于做直线运动的物体，可以用直线坐标系来描述。

在直线坐标系中，位置用点来描述，记为x=?；位移是位置的变化，记为Δx，Δx=x2-x1。 分析讨论：一个物体从点沿直线运动到点，已知点的坐标为，点的坐标为，求物体的位移？负号的含义？能否在直线坐标系中表示出来？

小结：物理中矢量的正负不表示大小，只表示方向，当规定了正方向后，正值表示与正方向同向，负值表示与正方向反向。反之亦然。

§1-3 运动快慢的描述--速度

问题1：比较A和B谁运动的快，为什么？ 问题2：比较B和D谁运动的快，为什么？

结论：比较物体运动的快慢，可以有两种方法：

1）一种是在位移相同的情况下，比较所用时间的长短，时间短的物体运动快，时间长的物体运动慢；

2）另一种是在时间相同的情况下，比较位移的大小，位移大的物体运动得快，位移小的物体运动得慢；

问题3：比较B和C谁运动的快，为什么？ 一．速度

1．定义：位移?x跟发生这段位移所用时间?t的比值，用v表示． 2．物理意义：速度是表示运动快慢的物理量， 2．定义式：v?

?x． ?t

3．单位：国际单位：m／s（或m·s-1）

常用单位：km／h（或km·h-1）、cm／s（或cm·s-1）． 3.6千米每小时=1米每秒

4．方向：与物体运动方向相同． 说明：速度有大小和方向，是矢量 二．平均速度和瞬时速度

如果物体做变速直线运动，在相等的时间里位移是否都相等？那速度还是否是恒定的？那又如何描述物体运动的快慢呢？ 1．平均速度

1）定义：在变速直线运动中，运动物体的位移和所用时间的比值，叫做这段时间（或这段位移）的平均速度，用表示．

2）说明：

a.平均速度只能粗略表示其快慢程度。表示的是物体在t时间内的平均快慢程度。这实际上是把变速直线运动粗略地看成是匀速运动来处理．

b．这是物理学中的重要研究方法——等效方法，即用已知运动研究未知运动，用简单运动研究复杂运动的一种研究方法．

c．平均速度只是对运动物体在某一段时间内（或某一段位移内）而言的，对同一运动物体，在不同的过程，它的平均速度可能是不同的，因此，平均速度必须指明“哪段时间”或

“哪段位移”的．

d.平均速度只能粗略地描述一段时间（或一段位移）内的总体快慢，这就是“平均速度”与匀速直线运动“速度”的根本区别．

e.平均速度不是各段运动速度的平均值，必须根据平均速度的定义来求解。

2．瞬时速度

（1）定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做此时刻（或此位置）的瞬时速度．

（2）意义：反映物体在某一时刻（或经某一位置）时运动的快慢，它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动．

③对瞬时速度的理解：瞬时速度是在运动时间 时的平均速度，即平均速度在 时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。

（4）瞬时速度的方向：瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，（若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向（与轨迹在该点的延伸方向一致））

三．速率：

1． 瞬时速率

1）定义：瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。

2） 瞬时速率的测量：技术上通常用速度计来测量瞬时速率。

2．平均速率：

瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？（NO）其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。

1）定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。

2）速率是标量。

3）注意：平均速率不是平均速度的大小。

【例题1】一个做直线运动的物体，某时刻速度是10m/s，那么这个物体 ( )

A. 在这一时刻之前0.1s内位移一定是1m

B. 在这一时刻之后1s内位移一定是10m

C. 在这一时刻起10s内位移可能是50m

D. 如果从这一时刻起开始匀速运动，那么它继续通过1000m路程所需时间一

定是100s

【例2】一物体沿直线运动，先以3m/s的速度运动60m，又以2m/s的速度继续向前运动60m，物体在整个运动过程中平均速度是多少？

13．根据下图中的s-t图线填空。

（1）物体在4 s－8 s内速度是______；发生的位移是______。

（2）物体在8 s－10s内做______运动；速度是_______。

（3）物体在10 s－12 s内速度是_______；发生的位移是______。

（4）物体在0 s－10 s内的位移是______；0 s－12 s内的位移是______。

1.5速度变化快慢的描述—加速度

1．速度的变化量

提问: 速度的变化量指的是什么？

末速度减去初速度

矢量

2.加速度

（1）定义：速度变化量与发生这一变化所用的时间的比值

（2）物理意义：指进速度变化的快慢和方向

22（3）单位：米/秒（m/s）

（4）加速度是矢量，方向与速度变化的方向相同

（5）a不变的运动叫做匀变速运动。匀变速运动又分匀变速直线运动和匀变速曲线运动。

[例题1] 做匀加速运动的火车，在40s内速度从10m/s增加到20m/s，求火车加速度的大小。汽车紧急刹车时做匀减速运动，在2s内速度从10m/s减小到零，求汽车的加速度。

分析：由于速度、加速度都是矢量，所以我们计算的时候必须先选一个正方向。一般选初速度的方向为正方向。

(1)火车40s秒内速度的改变量是多少，方向与初速度方向什么关系？

（2）汽车2s内速度的改变量是多少？方向与其初速度方向有何关系？

（3）两物体的运动加速度分别为多少？方向如何呢？

注意：1 加速度与速度没有直接关系：加速度很大，速度可以很小、可以很大、也可以为零（某瞬时）；加速度很小，速度可以很小、可以很大、也可以为零（某瞬时）；

2加速度与速度的变化量没有直接关系：加速度很大，速度变化量可以很小、也可以很大；加速度很小，速度变化量可以很大、也可以很小。加速度是“变化率”——表示变化的快慢，不表示变化的大小。

3 物体是否作加速运动，决定于加速度和速度的方向关系，而与加速度的大小无关。加速度的增大或减小只表示速度变化快慢程度增大或减小，不表示速度增大或减小。

当加速度方向与速度方向相同时，物体作加速运动，速度增大；若加速度增大，速度增大得越来越快；若加速度减小，速度增大得越来越慢（仍然增大）。

当加速度方向与速度方向相反时，物体作减速运动，速度减小；若加速度增大，速度减小得越来越快；若加速度减小，速度减小得越来越慢（仍然减小）。

7.关于加速度，下述说法中正确的是???????( )

A.加速度的大小与速度的大小无必然联系

B.加速度的方向与速度的方向可能相同，也可能相反

C.加速度很大时物体速度可能很小

D.加速度大的物体速度变化一定很大

第二篇：高中物理必修一二知识点总结

一、力 物体的平衡

1.力是物体对物体的作用，是物体发生形变和改变物体的运动状态（即产生加速度）的原因. 力是矢量。

2.重力 （1）重力是由于地球对物体的吸引而产生的.

［注意］重力是由于地球的吸引而产生，但不能说重力就是地球的吸引力，重力是万有引力的一个分力.

但在地球表面附近，可以认为重力近似等于万有引力

（2）重力的大小:地球表面G=mg，离地面高h处G/=mg/，其中g/=[R/（R+h）]2g

（3）重力的方向:竖直向下（不一定指向地心）。

（4）重心:物体的各部分所受重力合力的作用点，物体的重心不一定在物体上.

3.弹力 （1）产生原因:由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的.

（2）产生条件:①直接接触;②有弹性形变.

（3）弹力的方向:与物体形变的方向相反，弹力的受力物体是引起形变的物体，施力物体是发生形变的物体.在点面接触的情况下，垂直于面;

在两个曲面接触（相当于点接触）的情况下，垂直于过接触点的公切面.

①绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向，且一根轻绳上的张力大小处处相等. ②轻杆既可产生压力，又可产生拉力，且方向不一定沿杆.

（4）弹力的大小:一般情况下应根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解.弹簧弹力可由胡克定律来求解.

★胡克定律:在弹性限度内，弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比，即F=kx.k为弹簧的劲度系数，它只与弹簧本身因素有关，单位是N/m.

4.摩擦力

（1）产生的条件:①相互接触的物体间存在压力;③接触面不光滑;③接触的物体之间有相对运动（滑动摩擦力）或相对运动的趋势（静摩擦力），这三点缺一不可.

（2）摩擦力的方向:沿接触面切线方向，与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反，与物体运动的方向可以相同也可以相反.

（3）判断静摩擦力方向的方法:

①假设法:首先假设两物体接触面光滑，这时若两物体不发生相对运动，则说明它们原来没有相对运动趋势，也没有静摩擦力;若两物体发生相对运动，则说明它们原来有相对运动趋势，并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同.然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向.

②平衡法:根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向.

（4）大小:先判明是何种摩擦力，然后再根据各自的规律去分析求解.

①滑动摩擦力大小:利用公式f=μF N 进行计算，其中FN 是物体的正压力，不一定等于物体的重力，甚至可能和重力无关.或者根据物体的运动状态，利用平衡条件或牛顿定律来求解. ②静摩擦力大小:静摩擦力大小可在0与f max 之间变化，一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解.

5.物体的受力分析

（1）确定所研究的物体，分析周围物体对它产生的作用，不要分析该物体施于其他物体上的力，也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上.

（2）按“性质力”的顺序分析.即按重力、弹力、摩擦力、其他力顺序分析，不要把“效果力”与“性质力”混淆重复分析.

（3）如果有一个力的方向难以确定，可用假设法分析.先假设此力不存在，想像所研究的物体会发生怎样的运动，然后审查这个力应在什么方向，对象才能满足给定的运动状态.

6.力的合成与分解

（1）合力与分力:如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力.（2）力合成与分解的根本方法:平行四边形定则.

（3）力的合成:求几个已知力的合力，叫做力的合成.

共点的两个力（F 1 和F 2 ）合力大小F的取值范围为:|F 1 -F 2 |≤F≤F 1 +F 2 .

（4）力的分解:求一个已知力的分力，叫做力的分解（力的分解与力的合成互为逆运算）. 在实际问题中，通常将已知力按力产生的实际作用效果分解;为方便某些问题的研究，在很多问题中都采用正交分解法.

7.共点力的平衡

（1）共点力:作用在物体的同一点，或作用线相交于一点的几个力.

（2）平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态，是加速度等于零的状态.

（3）★共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零，即∑F=0，若采用正交分解法求解平衡问题，则平衡条件应为:∑Fx =0，∑Fy =0.

（4）解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等等.

二、直线运动

1.机械运动:一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动，转动和振动等运动形式.为了研究物体的运动需要选定参照物（即假定为不动的物体），对同一个物体的运动，所选择的参照物不同，对它的运动的描述就会不同，通常以地球为参照物来研究物体的运动.

2.质点:用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点，它是一个理想化的物理模型.仅凭物体的大小不能做视为质点的依据。

3.位移和路程:位移描述物体位置的变化，是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段，是矢量.路程是物体运动轨迹的长度，是标量.

路程和位移是完全不同的概念，仅就大小而言，一般情况下位移的大小小于路程，只有在单方向的直线运动中，位移的大小才等于路程.

4.速度和速率

（1）速度:描述物体运动快慢的物理量.是矢量.

①平均速度:质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间（或位移）的平均速度v，即v=s/t，平均速度是对变速运动的粗略描述.

②瞬时速度:运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧.瞬时速度是对变速运动的精确描述.

（2）速率：①速率只有大小，没有方向，是标量.

②平均速率:质点在某段时间内通过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的平均速率.在一般变速运动中平均速度的大小不一定等于平均速率，只有在单方向的直线运动，二者才相等.

5.加速度

（1）加速度是描述速度变化快慢的物理量，它是矢量.加速度又叫速度变化率.

（2）定义:在匀变速直线运动中，速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值，叫做匀变速直线运动的加速度，用a表示.

（3）方向:与速度变化Δv的方向一致.但不一定与v的方向一致.

［注意］加速度与速度无关.只要速度在变化，无论速度大小，都有加速度;只要速度不变化（匀速），无论速度多大，加速度总是零;只要速度变化快，无论速度是大、是小或是零，物体加速度就大.

6.匀速直线运动 （1）定义:在任意相等的时间内位移相等的直线运动叫做匀速直线运动.

（2）特点:a=0，v=恒量. （3）位移公式:S=vt.

7.匀变速直线运动 （1）定义:在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动.

（2）特点:a=恒量 （3）★公式： 速度公式：V=V0+at 位移公式：s=v0t+ at2

速度位移公式：vt2-v02=2as 平均速度V=

以上各式均为矢量式，应用时应规定正方向，然后把矢量化为代数量求解，通常选初速度方向为正方向，凡是跟正方向一致的取“+”值，跟正方向相反的取“-”值.

8.重要结论

（1）匀变速直线运动的质点，在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量，即 ΔS=Sn+l –Sn=aT2 =恒量

（2）匀变速直线运动的质点，在某段时间内的中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度，即：

9.自由落体运动

（1）条件:初速度为零，只受重力作用. （2）性质:是一种初速为零的匀加速直线运动，a=g.

（3）公式:

10.运动图像

（1）位移图像（s-t图像）:①图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度；

②图像是直线表示物体做匀速直线运动，图像是曲线则表示物体做变速运动； ③图像与横轴交叉，表示物体从参考点的一边运动到另一边.

（2）速度图像（v-t图像）:①在速度图像中，可以读出物体在任何时刻的速度；

②在速度图像中，物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值.

③在速度图像中，物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率. ④图线与横轴交叉，表示物体运动的速度反向.

⑤图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动;图线是曲线表示物体做变加速运动.

三、牛顿运动定律

★1.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，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止.

（1）运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持.

（2）定律说明了任何物体都有惯性.

（3）不受力的物体是不存在的.牛顿第一定律不能用实验直接验证.但是建立在大量实验现象的基础之上，通过思维的逻辑推理而发现的.它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象，利用人的逻辑思维，从大量现象中寻找事物的规律.

（4）牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例，牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系，牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系.

2.惯性:物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质.

（1）惯性是物体的固有属性，即一切物体都有惯性，与物体的受力情况及运动状态无关.因此说，人们只能“利用”惯性而不能“克服”惯性.（2）质量是物体惯性大小的量度.

★★★★3.牛顿第二定律:物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，表达式F 合 =ma

（1）牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系，即知道了力，可根据牛顿第二定律，分析出物体的运动规律;反过来，知道了运动，可根据牛顿第二定律研究其受力情况，为设计运动，控制运动提供了理论基础.

（2）对牛顿第二定律的数学表达式F 合 =ma，F 合 是力，ma是力的作用效果，特别要注意不能把ma看作是力.

（3）牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果.即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系，力变加速度就变，力撤除加速度就为零，注意力的瞬间效果是加速度而不是速度.

（4）牛顿第二定律F 合 =ma，F合是矢量，ma也是矢量，且ma与F 合 的方向总是一致的.F 合 可以进行合成与分解，ma也可以进行合成与分解.

4. ★牛顿第三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一直线上.

（1）牛顿第三运动定律指出了两物体之间的作用是相互的，因而力总是成对出现的，它们总是同时产生，同时消失.（2）作用力和反作用力总是同种性质的力.

（3）作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上，各产生其效果，不可叠加.

5.牛顿运动定律的适用范围:宏观低速的物体和在惯性系中.

6.超重和失重

（1）超重:物体有向上的加速度称物体处于超重.处于超重的物体对支持面的压力F N （或对悬挂物的拉力）大于物体的重力mg，即F N =mg+ma.（2）失重:物体有向下的加速度称物体处于失重.处于失重的物体对支持面的压力FN（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力mg.即FN=mg-ma.当a=g时F N =0，物体处于完全失重.（3）对超重和失重的理解应当注意的问题

①不管物体处于失重状态还是超重状态，物体本身的重力并没有改变，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）不等于物体本身的重力.②超重或失重现象与物体的速度无关，只决定于加速度的方向.“加速上升”和“减速下降”都是超重;“加速下降”和“减速上升”都是失重.

③在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生压强等.

6、处理连接题问题----通常是用整体法求加速度，用隔离法求力。

四、曲线运动 万有引力

1.曲线运动

（1）物体作曲线运动的条件:运动质点所受的合外力（或加速度）的方向跟它的速度方向不在同一直线 （2）曲线运动的特点:质点在某一点的速度方向，就是通过该点的曲线的切线方向.质点的速度方向时刻在改变，所以曲线运动一定是变速运动.

（3）曲线运动的轨迹:做曲线运动的物体，其轨迹向合外力所指一方弯曲，若已知物体的运动轨迹，可判断出物体所受合外力的大致方向，如平抛运动的轨迹向下弯曲，圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等.

2.运动的合成与分解

（1）合运动与分运动的关系:①等时性;②独立性;③等效性.

（2）运动的合成与分解的法则:平行四边形定则.

（3）分解原则:根据运动的实际效果分解，物体的实际运动为合运动.

3. ★★★平抛运动

（1）特点:①具有水平方向的初速度;②只受重力作用，是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动.

（2）运动规律:平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动.

①建立直角坐标系（一般以抛出点为坐标原点O，以初速度vo方向为x轴正方向，竖直向下为y轴正方向）;

②由两个分运动规律来处理（如右图）.

4.圆周运动

（1）描述圆周运动的物理量

①线速度:描述质点做圆周运动的快慢，大小v=s/t（s是t时间内通过弧长），方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向

②角速度:描述质点绕圆心转动的快慢，大小ω=φ/t（单位rad/s），φ是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度.其方向在中学阶段不研究.

③周期T，频率f ---------做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期.

做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率.

⑥向心力:总是指向圆心，产生向心加速度，向心力只改变线速度的方向，不改变速度的大小.大小 ［注意］向心力是根据力的效果命名的.在分析做圆周运动的质点受力情况时，千万不可在物体受力之外再添加一个向心力.

（2）匀速圆周运动:线速度的大小恒定，角速度、周期和频率都是恒定不变的，向心加速度和向心力的大小也都是恒定不变的，是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动.

（3）变速圆周运动:速度大小方向都发生变化，不仅存在着向心加速度（改变速度的方向），而且还存在着切向加速度（方向沿着轨道的切线方向，用来改变速度的大小）.一般而言，合加速度方向不指向圆心，合力不一定等于向心力.合外力在指向圆心方向的分力充当向心力，产生向心加速度;合外力在切线方向的分力产生切向加速度. ①如右上图情景中，小球恰能过最高点的条件是v≥v临 v临由重力提供向心力得v临 ②如右下图情景中，小球恰能过最高点的条件是v≥0。

5★.万有引力定律

（1）万有引力定律：宇宙间的一切物体都是互相吸引的.两个物体间的引力的大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比.

公式:

（2）★★★应用万有引力定律分析天体的运动

①基本方法:把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供.即 F引=F向得：

应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算.②天体质量M、密度ρ的估算:

（3）三种宇宙速度

①第一宇宙速度:v 1 =7.9km/s，它是卫星的最小发射速度，也是地球卫星的最大环绕速度. ②第二宇宙速度（脱离速度）:v 2 =11.2km/s，使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度. ③第三宇宙速度（逃逸速度）:v 3 =16.7km/s，使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度.

（4）地球同步卫星

所谓地球同步卫星，是相对于地面静止的，这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上，且绕地球运动的周期等于地球的自转周期，即T=24h=86400s，离地面高度 同步卫星的轨道一定在赤道平面内，并且只有一条.所有同步卫星都在这条轨道上，以大小相同的线速度，角速度和周期运行着.

（5）卫星的超重和失重

“超重”是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程，此情景与“升降机”中物体超重相同.“失重”是卫星进入轨道后正常运转时，卫星上的物体完全“失重”（因为重力提供向心力），此时，在卫星上的仪器，凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用.

五、动量

1.动量和冲量

（1）动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量，即p=mv.是矢量，方向与v的方向相同.两个动量相同必须是大小相等，方向一致.

（2）冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量，即I=Ft.冲量也是矢量，它的方向由力的方向决定.

2. ★★动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化.表达式:Ft=p′-p 或 Ft=mv′-mv

（1）上述公式是一矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向.

（2）公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力.

（3）动量定理的研究对象可以是单个物体，也可以是物体系统.对物体系统，只需分析系统受的外力，不必考虑系统内力.系统内力的作用不改变整个系统的总动量.

（4）动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力.对于变力，动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值.

★★★ 3.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变.

表达式:m 1 v 1 +m 2 v 2 =m 1 v 1 ′+m 2 v 2 ′

（1）动量守恒定律成立的条件

①系统不受外力或系统所受外力的合力为零.

②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计.

③系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变.

（2）动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性.

4.爆炸与碰撞

（1）爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统受的外力，故可用动量守恒定律来处理.

（2）在爆炸过程中，有其他形式的能转化为动能，系统的动能爆炸后会增加，在碰撞过程中，系统的总动能不可能增加，一般有所减少而转化为内能.

（3）由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理.即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动.

5.反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时，系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象.喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例.显然，在反冲现象里，系统的动量是守恒的.

六、机械能

1.功

（1）功的定义:力和作用在力的方向上通过的位移的乘积.是描述力对空间积累效应的物理量，是过程量.

定义式:W=F?s?cosθ，其中F是力，s是力的作用点位移（对地），θ是力与位移间的夹角.

（2）功的大小的计算方法:

①恒力的功可根据W=F?S?cosθ进行计算，本公式只适用于恒力做功.②根据W=P?t，计算一段时间内平均做功. ③利用动能定理计算力的功，特别是变力所做的功.④根据功是能量转化的量度反过来可求功.

（3）摩擦力、空气阻力做功的计算:功的大小等于力和路程的乘积.

发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功:W=fd（d是两物体间的相对路程），且W=Q（摩擦生热）

2.功率

（1）功率的概念:功率是表示力做功快慢的物理量，是标量.求功率时一定要分清是求哪个力的功率，还要分清是求平均功率还是瞬时功率.

（2）功率的计算 ①平均功率:P=W/t（定义式） 表示时间t内的平均功率，不管是恒力做功，还是变力做功，都适用. ②瞬时功率:P=F?v?cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度，α为两者间的夹角.

（3）额定功率与实际功率 ： 额定功率:发动机正常工作时的最大功率. 实际功率:发动机实际输出的功率，它可以小于额定功率，但不能长时间超过额定功率.

（4）交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率. ①以恒定功率P启动:机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动，后以最大速度v m=P/f 作匀速直线运动， .

②以恒定牵引力F启动:机车先作匀加速运动，当功率增大到额定功率时速度为v1=P/F，而后开始作加速度减小的加速运动，最后以最大速度vm=P/f作匀速直线运动。

3.动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.表达式:Ek=mv2/2 （1）动能是描述物体运动状态的物理量.（2）动能和动量的区别和联系

①动能是标量，动量是矢量，动量改变，动能不一定改变;动能改变，动量一定改变.

②两者的物理意义不同:动能和功相联系，动能的变化用功来量度;动量和冲量相联系，动量的变化用冲量来量度.③两者之间的大小关系为EK=P2/2m

4. ★★★★动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.表达式

（1）动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况. （2）功和动能都是标量，不能利用矢量法则分解，故动能定理无分量式.

（3）应用动能定理只考虑初、末状态，没有守恒条件的限制，也不受力的性质和物理过程的变化的影响.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用时间的动力学问题，都可以用动能定理分析和解答，而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷.

（4）当物体的运动是由几个物理过程所组成，又不需要研究过程的中间状态时，可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究，从而避开每个运动过程的具体细节，具有过程简明、方法巧妙、运算量小等优点.

5.重力势能

（1）定义:地球上的物体具有跟它的高度有关的能量，叫做重力势能， .

①重力势能是地球和物体组成的系统共有的，而不是物体单独具有的.②重力势能的大小和零势能面的选取有关.③重力势能是标量，但有“+”、“-”之分.

（2）重力做功的特点:重力做功只决定于初、末位置间的高度差，与物体的运动路径无关.WG =mgh.

（3）做功跟重力势能改变的关系:重力做功等于重力势能增量的负值.即WG = - .

6.弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量.

★★★ 7.机械能守恒定律

（1）动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能，E=E k +E p .

（2）机械能守恒定律的内容:在只有重力（和弹簧弹力）做功的情形下，物体动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变. （3）机械能守恒定律的表达式

（4）系统机械能守恒的三种表示方式:

①系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 ，即E1 =E2

②系统减少的总重力势能ΔE P减 等于系统增加的总动能ΔE K增 ，即ΔE P减 =ΔE K增

③若系统只有A、B两物体，则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能，即ΔE A减 =ΔE B增

［注意］解题时究竟选取哪一种表达形式，应根据题意灵活选取;需注意的是:选用①式时，必须规定零势能参考面，而选用②式和③式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量.

（5）判断机械能是否守恒的方法

①用做功来判断:分析物体或物体受力情况（包括内力和外力），明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒.

②用能量转化来判定:若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系统机械能守恒.

③对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒.

8.功能关系

（1）当只有重力（或弹簧弹力）做功时，物体的机械能守恒.

（2）重力对物体做的功等于物体重力势能的减少:W G =E p1 -E p2 .

（3）合外力对物体所做的功等于物体动能的变化:W 合 =E k2 -E k1 （动能定理）

（4）除了重力（或弹簧弹力）之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化:W F =E 2 -E 1