高中物理知识体系(鲁科版).doc

_必修1- 1 -第一章 绪论1第二章 运动的描述1第三章 匀变速直线运动的研究- 3 -第四章 相互作用- 5 -第五章 力与平衡6第六章 力与运动8必修211第一章 功和功率11第二章 能的转化与守恒- 14 -第三章 抛体运动- 17 -第四章 匀速圆周运动- 19 -第五章 万有引力定律及其应用- 19 -第六章 相对论与量子论的初步20选修 3-121第一章 静电场21第二章 电势能与电势差23第三章 恒定电流24第四章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路27第五章 磁场30第六章 磁场对电流和运动电荷的作用31选修 3-235第一章 电磁感应35第二章 楞次定律和自感现象36第三章 交变电流- 38 -8第四章 远距离输电39第五章 传感器及其应用41选修 3-443第1章 机械振动43第2章 机械波44第3章 电磁波45第4章 光的折射与全反射46第5章 光的干涉 衍射 偏振47第6章 相对论与天体物理48选修 3-550第一章 动量守恒研究50第二章 原子结构50第三章 原子核与放射性52第四章 核 能53第五章 波与粒子- 55 -4精品资料必修1第一章 绪论第二章 运动的描述导 入 认识运动第1节 运动、空间和时间第2节 质点和位移第3节 速度和加速度第1节 运动、空间和时间1、机械运动：物体相对于其他物体位置的变化，简称运动，是物质运动的一种基本形式。参考系：用来描述物体运动的参照物称为参照系。2、时间和时刻：时刻指的是某一及时雨，通常用表示，时间是指两个时刻之间的间隔，通常用表示。第2节 质点和位移1、质点：用来代替物体的有质量的点。自然界中任何一种事物及运动都是相当复杂的，研究问题时要暂时撇开次要因素，突出主要因素，这是一种抽象过程。通过抽象，建立一个理想化的模型。质点是实际物体在一定条件下的一种理想化模型，忽略它的形状和体积，但它占有位置，且具有质量。一个物体能否被视为质点，并不是由物体的形状和体积大小决定的，而要看它的形状和大小在所研究的问题中是否占主要因素来确定。（1）运动物体的形状和大小跟它所研究的问题相比可忽略不计，如研究地球绕太阳的公转，可把地球当作一个质点。（2）做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动。2、位移：是描述物体位置变化的物理量。3、路程：是质点通过的实际轨迹的长度。4、位移和路程的区别：（1）位移是表示质点位置变化的物理量，用由质点的初位置指向末位置的有向线段表示，而路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量。（2）位移是矢量，有大小，又有方向，位移的合成遵循平行四边形定则；如果物体在一条直线上运动，当选定一个正方向后，位移可以为正值，也可以为负值，但不过此时的负号仅仅表示位移跟选定的方向相反，并不表示数量的大小关系。而路程是标量，其运算法则是代数加减。（3）位移与质点的运动路径无关，只与物体的初、末位置有关，而路程不仅与质点的初、末位置有关，还与路径有关，从甲地到乙地，位移是唯一确定的，而路径却不是唯一的，路径不同路程可能不同。第3节 速度和加速度1、标量：用大小就能描述的物理量。2、矢量：有大小又有方向的物理量。3、速度：速度是描述物体运动快慢的物理量，大小等于物体的位移和发生这段位移所用时间的比值。定义式为：，速度是矢量。（1）平均速度：某段时间内的平均速度，等于这段时内的位移与所用时间的比值。即：。（2）瞬时速度：物体在某一时刻或某一位置时的速度，叫该时刻或该位置的瞬时速度。瞬时速度大小叫速率。（3）平均速率：等于路程与时间的比值。4、加速度：表示速度改变快慢的物理量，等于速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值。公式： 。在国际单位制中，加速度的单位是米每二次方秒，符号为。加速度是矢量，不但有大小，而且有方向，加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的改变量，加速度的方向就是速度改变量的方向。取初速度方向为正方向，在加速直线运动中，,与方向相同，在减速直线运动中，,与方向相反。5、匀变速直线运动的加速度：在匀变速直线运动中，速度是均匀变化的，比值为恒量，即大小、方向不变，因此，匀变速直线运动是加速度不变的运动，可直接用公式求加速度。在非匀变速直线运动中，不是恒量，即加速度是变化的，利用公式求得的加速度是时间t内的平均加速度。在速度时间图象中，匀变速直线运动是一条倾斜的直线，如图所示，加速度，即加速度等于vt图中直线的斜率，斜率的大小能反映加速度的大小。6、速度、速度改变量、加速度三者的区别：（1）速度等于位移（位置的变化）跟所用时间的比值，是位置对时间的变化率，是描述物体运动快慢（位置变化快慢）的物理量；（2）速度改变量是指一段时间内物体的速度变化了多少，是描述速度变化的物理量；加速度等于速度的变化跟所用时间的比值，是速度对时间的变化率，是描述物体速度变化快慢的物理量。（3）物体的速度大（某一时刻），其速度的改变量（一段时间内）不一定大，加速度也不一定大。加速度与速度、速度的改变量没有直接关系。因此，“加速度越大，速度一定越大”，“速度为零，加速度一定为零”，“速度变化越大，加速度一定越大”等都是错误的。7、位移时间图象：（1）匀速直线运动： 定义：物体在一条直线上运动，如果在相等的时间内位移相等，这种运动就叫匀速直线运动。 位移和时间的关系：物体发生的位移s和所用的时间t成正比，即：为定值，由此可得到位移公式：s=vt.（2）匀速直线运动的位移时间图象：图象是一条过原点的直线，在如图；图象的物理意义在于反映了运动质点的位移随时间变化的规律。图象可以清楚地表示物理量之间的变化情况，便于从总体上认识过程的特点。说明：定义中的“在相等的时间里位移相等”意味着“在任何相等的时间里位移相等”，它是一种理想化的运动模型，实际中是不存在的，但只要我们所要求的相等时间内的位移相等，就可认为物体做匀速直线运动。8、位移图象的应用：（1）根据图象的特征判断物体运动的性质。图线为倾斜直线，表示物体做匀速直线运动；图线平行于t轴，表示质点静止；图线为曲线，表示物体做变速直线运动。注意图线并不表示物体运动的轨迹。（2）图线的斜率表示了物体运动的速度：v=k=tg,k0，则v0，表示运动方向与规定的正方向一致；k 0 W0，力对物体做正功，表明力对物体的运动有推动作用。 当90180时，cos0，W0，力对物体做负功，表明力对物体的运动有阻碍作用，也可说是物体克服个力做功；当90时，cos= 0，W0，力对物体不做功。（3）当F，s，a确定后，力F对物体做的功w有确定值，跟物体做什么性质的运动（匀速运动或变速运动）无关，也跟物体同时受到的其他力无关（4）同一个力做功的数值大小与参照系的选取有关，这叫做功的相对性例如汽车刹车后向前滑行的过程中，静止在汽车地板上的货物受到向后的摩擦力f；若选地面为参照物，f对货物做负功；若选汽车车厢为参照系，f对货物不做功通常末说明参考系时，应认为是选地面为参考系。（5）的运用条件是：F的大小和方向都是不变的恒力。3、对几种不同力做功的分析（1）重力做功：如图所示，质量为m的物体在竖直面内沿曲线从A运动到B，在重力方向上的位移为hAB，重力做正功WAB = mghAB，从A到C，在重力方向上的位移为hAC，重力做负功 WAC mghAC，由此可见，重力做功的大小等于重力乘以两个位置的高度差，下降时重力做正功，上升时重力做负功做功的多少与运动的轨迹是直线还是曲线无关，只与重力大小和两位置的高度差有关不仅仅是重力，往后学习的电均力做功也是如此，它们做功的多少都与具体的路径无关，只与物体的初末位置有关。（2）摩擦力做功：如图所示，物体在水平地面上从A向右滑行到B，位移为sAB，所受摩擦力f向左，则摩擦力做功W fsAB，说明滑动摩擦力做负功。如图所示，物体被轻放到向右运动的水平传送带上，物体将受传送带所给的向右的摩擦力f作用，从A向右做匀加速运动到B，发生位移为sAB，则摩擦力对物体做的功为W fsAB，说明滑动摩擦力做正功。如图所示，物体 A 在 B 施予的静摩擦力作用下与 B 一起向右加速一段位移 sab ，A 受静摩接力的大小为f ，方向向左，则此摩擦力做的功为W fsab，说明静摩擦力做正功如图所示，如果由物体 A 与 B 一起以初速度v0 由 a 向右减速滑行到 b，位移为sab，A 受静摩擦力的大小为f，方向向右，则此摩擦力做的功为W fsab，说明静摩擦力可做负功。由上述四种情况可知，滑动摩擦力与静摩擦力都既可做正功，又可做负功（3）作用力与反作用力做功：如图所示，在光滑水平面上，两磁铁N极相对，相向滑行，各自受到磁场斥力作用，因为场斥力的方向与物体运动的方向（即位移方向）相反，所以这一对作用力与反作用力同时分别在做负功如图所示，在光滑水平面上，两磁铁因相互吸引而相向运动，各自受力方向与其运动方向相同，可见这一对作用力与反作用力同时分别在做正功如果上两例中都固定一块磁铁，则磁场力对该磁铁不做功，在上图中，磁场力将对另一块磁铁做负功，在上图中，磁场力将对另一块磁铁做正功可见，一对作用力与反作用力，可能有一力不做功，另一反作用力仍然可做正功或做负功，我们再分析上图中，B 对A 的静摩擦力对P做正功的同时，A 对 B 的静摩擦力对 B 做负功。由以上分析看，一对作用力与反作用力做功的可能情况是，同时做正功；或同时做负功；或一力不做功而其反作用力做正功或负功；一力做正功而其反作用力做负功；或都不做功。4、功的原理：合用任何机械时，动力对机械所做的功，总是等于机械克服阻力所做的功。（1）任何机械都不能省功。（2）如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。第3节 功率1、功率：物理学上用物体所做的功与完成这些功所用时间的比值，作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。求做功快慢的物理量叫做功率。，。2、平均功率：物理学中把物体在一段时间内所做的功的功率的平均值称为平均功率，通常用表示，而把某一时刻的功率叫做瞬时功率。当做功的力与物体的位移同方向时，瞬时功率用表述。当物体做匀速运动时，平均功率与瞬时功率相同。3、功率的概念及其理解：（1）力对物体做的功W跟完成这些功的所历时间T的比值，叫这个力做功的功率功率的定义式P W/t在数值上等于单位时间内所做的功，是表示力对物体做功快慢的物理量（2）功率的国际单位为瓦特，用字母W表示。1kW=1000W1马力=735W kWh 是功的单位而不是功率的单位， （3）力对物体做功多，其功率不一定大；功率大，力对物体做的功并不一定多如果力对物体做的功与时间成正比，则功率为恒量；如果力对物体做的功与时间不成正比，则功率的大小与所研究的时间有关4、额定功率和实际功率：（1）做功机械能长时间正常工作的最大输出功率叫做机械的额定功率它是动力机械的性能指标之一，与机械是否做功无关，与机械实际做功的快慢也无关系（2）机械工作时的实际输出功率叫做实际功率实际功率不应（不可能）大于额定功率，否则会缩短机械的使用寿命，甚至损坏机械5、平均功率和瞬时功率：（1）从功率的定义式P W/t来看，只要在t时间内完成了W的功，不论是恒力做功还是变力做功，也不论物体做匀速运动还是变速运动，应用定义式P W/t计算出的P只能是t时间内的平均功率（2）将恒力功的计算公式W Fscos代入P = W/t可得 上式中表示力F与速度v的夹角当0时，cos = 1，P Fv；可见P = Fv只适用于F与v方向相同的情况，当F与v成在一定夹角时，要将F（或v）投影（分解）到速度v（或F）方向上计算功率，故上式却是具有普遍意义的功率计算公式。 在利用P Fv cos计算功率时，若F为恒力，v为一段时间内的平均速度，则计算出的是这段时间内的平均功率；若v为某一时刻的瞬时速度，F为该时刻力的大小，则计算出的是该时刻力的瞬时功率。第4节 人和机械1、机械效率：2、机械功率和机械效率：（1）使用机械工作时，必须有动力对机械做功，动力对机械所做的功叫做输入功（又叫总功），机械克服有用阻力所做的功叫做输出功（又叫有用功），输出功与输入功的百分比叫做机械效率，机械效率用表示，即： =（W出/W总）100%（2）动力对机械做功的功率叫做输入功率(又叫总功率)，机械克服有用阻力做功的功率叫做输出功率(又叫有用功率)由于W出 = Pt，W入 = P入t，所以机械效率表达式也可以写作 = （P出/P入）100%（3）机械效率与机械功率不同机械功率描述机械做功的快慢，机械效率描述功的利用率的高低；机械功率的单位是瓦特，机械效率是没有单位的纯数值；由于使用机械时额外功是不可避免的，所以机械效率的数值总是小于1的，而机械功率的数值却无此限制。第二章 能的转化与守恒导 入 从水车到核电站第1节 动能的改变第2节 势能的改变第3节 能量守恒定律第4节 能源与可持续发展第1节 动能的改变1、动能：物理学中把物体由于运动具有的能叫做动能。2、动能定理：合外力对物体所帮的功等于物体动能的改变。3、动能和势能：（1）动能：物体由于运动而具有的能叫动能。 动能的定义式：，式中 m 是物体的质量， v 是物体的速率，是物体的动能。 对运动物体动能的几点说明：a. 动能是标量：动能只有大小，没有方向，是个标量。动能定义式中的 v 是物体具有的速率，动能恒为正值。b. 动能的单位：动能的单位由质量和速度的单位来确定。在国际单位制中，动能的单位是千克米2/秒2，c. 由于，所以动能的单位与功的单位相同。 动能具有相对性：物体运动速度的大小，与选定的参照物有关，相对于不同的参照物，物体具有不同的速度，因此也具有不同的动能，一般来讲，我们选地面为参照物。（2）动能定理：内容：外力对物体所做的总功等于物体动能的增量。表达式：W总 Ek 或 。推导：如图所示物体 m 在水平面上，在水平力 F 的作用下，发生一段位移 s ，速度由 v1 增如到 v2，根据牛顿第二定律和运动学规律，有：F - fma 由式得：a （）/2s 将其代入式得： F - f = m（）/2sFs - fs上式表明，外力对物体所做的总功，等于物体动能的增量。（3）对动能定理的几点说明：表示外力的总功，计算方法有两种方式；一种是先求物体所受合外力，再用功的公式求总功，另一种方式是先计算各个力对物体所做的功，然后再求它们的代数和，这种方法不局限于要求各个力必须在同一时间，同一方向，同一位移中作用于物体，即某过程的不同位移中受到的外力可以不同，它比第一种方法更具有普遍性。，表示末动能与初动能的差( 动能的增量 )，显然外力总功为正时(Ek0)，物体动能增加，外力总功为负时(Ek0）物体动能减少。动能定理不仅适用于恒力作功，也适用于变力作功，物体所受外力是指一切外力，包括重力、弹力、摩擦力等，在电磁学中动能定理也常常是一条重要而简睫的解题途径。动能定理解题的一般步骤：（a）选取研究对象，确定研究过程。（b）分析物体受力，明确各力做功情况。（c）根据初、末状态速度来确定初、末态动能。（d）应用动能定理建立相关方程，并求解作答。第2节 势能的改变1、势能：由相互作用的物体间的作用力和物体间的相对位置共同决定的能叫做势能。如重力势能，弹性势能、分子势能、电势能等。（1）重力势能：物体与地球组成的系统中，由于物体与地球间相互作用以及它们间相对位置共同决定的能叫重力势能。（2）重力势能的定义式：，m 是物体的质量，h是物体距所选取的参考水平面的高度。EP 是物体相对这个所选取的参考水平面的重力势能。（3）关于物体重力势能的几点说明： 重力势能有相对性：与所选取的参考平面(也叫做零重力势能面)有关，因此，在计算重力势能时，必须首先选取零势能面，通常选取地面为零重力势能面。在实际问题中，零重力势能可以任意选取。只要选取的参考面与地面平行即可。为了计算上的方便，一般选取初始状态或末了状态所在的水平面为零重力势能面。 重力势能是标量，但有正负，若物体所处位置在零重力势能面上方，物体的重力势能为正，物体处在零势能面下方，重力势能则为负。故 EP 的符号仅表示重力势能的相对大小。 重力势能差值具有绝对性，在实际问题中，我们所关心的往往不是物体具有多大重力势能，而是重力势能的变化量。同一个物体，在距离所选取的零重力势能参考面的高度为和时，它们具有的重力势能分别为： 和，物体的重力势能的变化量为。由于 mg 是定值，的大小和正负也是确定的，所以重力势能的差值是确定的。这就是重力势能差值的绝对性，这说明重力势能的差值 （即重力势能的变化置）与零重力势能参考面的选取无关。 重力势能的变化与重力做功的关系：a. 当物体从高处竖直下落时，物体有竖直向下的位移，重力对物体作正功，由于物体的竖直高度下降，物体的重力势能减少。重力对物体作正功，重力对物体作多少正功，物体的重力势能就减少多少。b. 当物体从低处竖直向上运动时，物体有竖直向上的位移，重力对物体作负功，由于物体的竖直高度增加，物体的重力势能增加。重力对物体作多少负功。物体的重力势能就增加多少。 重力是保守力，重力对物体做功和路径无关，只与始末高度差有关，重力对物体所做的功，等于物体重力势能变化量的负值。即2、弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能，关于弹性势谈的大小，只要求定性了解，弹性形变越大，其弹性势能也越大，其计算式： ，式中 k为弹簧倔强系数，x 为弹簧的形变量（即弹簧的伸长量或压缩量)，弹性势能的定量计算不作要求。3、机械能：动能、重力势能、弹性势能都是与物体的机械运动相关联的。统称为机械能。若用表示物体的动能，用 EP 表示物体的势能(重力势能或弹性势能)，则物体的总机械能（1）机械能和其它形式能的关系：在除重力(或弹力)外，还有其它性质的力(如摩擦力 、电场力等)对物体做功(正功或负功)的情况下，机械能与其它形式的能(如物体的内能，电势能等)发生相互转化，这时物体所具有的机械能总量将发生变化（增加或减少）（2）机械能与做功的关系： 只有重力做功，物体的机械能总量不发生变化，重力做正功重力势能减少，物体动能增加；重力做负功，重力势能增加，物体动能减少。 只有弹力做功(具体说弹簧弹力)，物体的机械能总量不发生变化。弹力做正功，弹性势能减少，物体的动能增加；弹力做负功(或者况克服弹力做功)弹性势能增加，物体的动能减少。 若除重力、弹力之外的其他形式的力做功，物体的机械能总量将变化。若用w表示除重力和弹力之外的其它性质的力做的功。用 E1 和 E2 表示物体在初始状态和未了状态的机械能，则，即除重力弹力之外的其他性质的力做的功，等于物体机械能的变化量。 最后还应强调的是，若泛指合外力对物体做功，那么合外力做的功等于物体动能的变化量。若以表示合外力做的功， 和 表示物体初始状态和未了状轻的动能，则：。4、机械能的转化：在只有重力(或弹力)做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。5、机械能守恒定律：内容：在只有重力和弹力(弹簧的弹力)做功的情况下，物体系内动能和势能(重力势能和弹性势能)发生相互转化，但物体系内机械能的总量保持不变。表达式： (E 0)，即物体初状态的机械能等于末状态的机械能，或物体系内总机械能增量为零( E 0 )6、机械能守恒的条件：在只有重力和弹力做功的情况下(即只有重力势能、弹性势能和动能相互转化的情况)。 即：W外=0 W内摩=0（1）上式实质反映物体系和外界没有发生机械能的传递，物体系的机械能也没有转化成其它形式的能(如没有内能的变化)，则物体系的机械能守恒。（2）说明：在研究和分析物体系的机械能是否守恒时应注意，应用上面的条件W外0，W内摩=0 去判断，才能得出相应的结论。 不能认为在所研究的系统中，合外力为零时，物体系的机械能就守恒（可能出现W内摩 0