高中物理学考公式概念总结：直线运动与匀变速直线运动要点

高中物理考试知识点梳理一、直线运动：1、等速率直线运动： （1）平均速率 （说明式） 平均速率的指向就是运动指向-平均速率 国际单位：米每秒m/s 常用单位：千米每时 km/h 转换比率 1m/s=3.6km/h速度变化率速度变化率反映速度改变的速度，也称为速度的变动率｛以V0为基准方向，a与V0相同(实施增速)a0；相悖（实施减速运动）则a0｝注:核心物理量及单位:起始速率():m/s；速度变化率(a):m/s2；终止速率():m/s；时段(t):秒(s)；移动距离(x):米（m）；行进距离(s):米（m）；三个基础物理量：距离 重量 时间 对应三个基础度量：m kg s（3） 基本准则： 速率公式移动公式 几个关键推论： (1)（起始速率，终止速率 匀速直线运动：a为正值，匀减速直线运动（例如制动）：a为负值，） (2) AB区间中心时刻的即时速率：*(3) AB区间位移中点的即时速率：＝留意 公式在何种情形下最为适宜？（在什么条件不知或不需要知道或者也用不到时，该用哪个公式？接触面之间的正压力，可能超过重力 G，可能等于重力 G，也可能小于重力 G；滑动摩擦系数，仅取决于接触面的材质和粗糙程度，与接触面积的大小、接触面相对运动的快慢以及正压力 N 无关。静摩擦力，可以通过物体的平衡条件或牛顿第二定律来计算，与正压力无关。只要物体保持静止，施加的推力越大，静摩擦力就越大。静摩擦力的大小范围从零到最大静摩擦力，最大静摩擦力与正压力相关。摩擦力的方向，可能和运动方向一致，可能和运动方向相反，也可能和运动方向形成某个夹角。摩擦力可能对物体做正功，也可能对物体做负功，还可能不做功。摩擦力的方向总是与物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反。静止的物体可能受到滑动摩擦力的作用，运动的物体也可能受到静摩擦力的作用。三、牛顿运动定律：1、牛顿第一定律：物体倾向于维持其原有的运动状态，即所有物体都具备惯性，这种性质被称为惯性。运动状态的转变源于外力作用，运动状态的保持则归因于物体自身的属性2、牛顿第二定律：具备三个显著特点（1）具有方向性（2）具有即时性（3）遵循独立作用原则（在建立直角坐标系后，x轴上的净外力等于物体承受的总外力）2、牛顿第三定律：F与F′的数值相等但方向相反{负号表明两者指向相异，F和F′分别施加于相互作用的物体上，称为相互作用的推力与反作用力}3、力的平衡条件：合外力为零4、重力的异常表现：当物体处于超重状态时：当物体处于失重状态时：0（无论出现超重或失重现象，物体的实际重力值始终不变）电梯向上加速运行或向下减速运行时，人体会感到超重；电梯向上减速运行或向下加速运行时，人体会感到失重5、力学领域的基本计量单位在国际单位体系中的规定：时间单位（t）为秒（s），长度单位（l）为米（m），质量单位（m）为千克（kg）四、曲线轨迹运动 1、抛体运动：水平方向呈现等速直线运动特征：竖直方向遵循自由落体规律：运动延续时长：仅由下落距离h决定，不受初始速度影响水平投射距离：由初始速度Vo与下落距离h共同决定t秒末的合成速度：t秒末的位移总和：合成速度方向与水平线的夹角β：正切值等于位移方向与水平线的夹角α：正切值等于匀速圆周运动：线速度大小：角速度值：等于2π乘以频率f，或等于2π乘以转速n单位：弧度每秒向心加速度：向心外力： 3、抛体运动属于匀变速曲线运动，其加速度恒定不变，值为g匀速圆周运动：匀速圆周运动属于非匀变速曲线运动。基本物理量及其度量单位：弧长用米表示，角度用弧度计量，频率以赫兹衡量，周期以秒计算，转速以每秒转数体现，半径以米为标准，线速度用米每秒表达，角速度以弧度每秒确定，向心加速度以米每秒平方量化。⑦共轴旋转时，所有点的角速度值相同。线速度的快慢和旋转半径的大小有直接关系，通过皮带（没有打滑现象）连接的两个轮子，两个轮子边缘上所有点的运动速度都是一样的。五：万有引力与航天：1、开普勒第三定律：轨道半长轴的立方与公转周期的平方之比是一个常量{轨道半长轴：环绕天体到中心天体距离，公转周期：完成一次公转所需时间，常量：仅由中心天体质量决定，与环绕天体质量无关}2、万有引力定律：（引力常量等于六点六七乘以十的负十一次方牛顿米平方每千克平方，两个物体间引力沿着它们连线方向）3、地表重力与重力加速度：{地球半径：以米为单位，地球质量：以千克为单位}4、航天器运行速度、角速率、运行周期：1．向心加速度与运行轨道半径的关联：依据推导2．线速率与运行轨道半径的关联：依据推导3．角速率与运行轨道半径的关联：依据推导4．运行周期与运行轨道半径的关联：依据推导若航天器在中心天体近地轨道运行，上述公式中的运行轨道半径即为中心天体半径F和l之间的角度，需要明白正功、零功、负功的所指，功是衡量能量转换的标尺：，合外力所做的功，衡量的是动能的增减，重力做的功，衡量的是重力势能的增减，电场力做的功，衡量的是电势能的增减，2、功率，指在t时段内力作用于物体所产生的功的平均比率，平均速度v为此比率的体现，瞬时功率，则与瞬时速度直接相关，注：汽车若以恒定功率启动，或以恒定加速度启动，其最大运行速率，f代表阻力，3、动能和势能，动能，Ek表示动能，单位为焦耳，m为物体质量，kg为单位，v为物体瞬时速度，单位为米每秒，重力势能，取决于零势能面的选取，h为垂直高度，单位为米，从零势能面开始计算，重力做功，Wab＝mghab，只需考虑初始位置和最终位置的高度差异，m为物体质量，g＝9.8m/s2，约等于10m/s2，hab为a与b之间的高度差，即ha-hb，4、动能定理，外力对物体所做的功的总和，等于物体动能的变化量。W合是外力对物体所做的总功，同时它也是各个力做功的代数总和，也就是5，机械能守恒定律表明机械能等于动能加上重力势能再加上弹性势能，其适用条件是系统仅受内部重力或弹力做功，并非表示系统不受其他外力作用。能量形态的转换公式：或者数值的降低等于数值的增加选修3-1一、静电场1、电荷守恒定律、最小电荷单位：(e＝1.60×10-19C)；物体携带的电荷量是最小电荷单位的整数倍2、库仑定律：F＝kQ1Q2/r2（在真空环境里）｛F:两个点状电荷之间的相互作用力(N)，k:静电吸引力常量k＝9.0×109N?m2/C2，Q1、Q2:两个点状电荷的电荷量(C)，r:两个点状电荷之间的间隔(m)，作用力方向沿着它们之间的连线，属于相互作用的力，相同性质的电荷相互推开，不同性质的电荷相互拉拢｝3、电场强度：E＝F/q（定义方法）｛E:电场强度(N/C)，是具有方向性的物理量，由电场自身性质决定；q：用于检测电场性质的电荷量(C)⑵在真空中由单个点状（源头）电荷产生的电场强度计算公式是：，其中Q是形成该电场的电荷，称为场源电荷匀强电场的强度表达式为，其中d表示沿电场方向测量的间隔长度。电场力对电荷所做的功仅取决于电荷起点与终点之间的电势差异，与移动轨迹无关。功值等于电势差与电荷量的乘积。功作为能量转换的衡量标准，表明电势能的变化量等于电场力做功的相反数。电势能的公式为，其中q代表电荷量，φA表示位置A的电势。电子伏特是能量的计量单位，一个电子伏特相当于一亿六千零一十万亿分之一焦耳。电势和电势高低之差：UAB等于φA减去φB，也等于WAB除以q，这跟平行板电容器的电容有关；带电粒子只受电场力影响时的加速和偏转，偏转产生的横向距离y，可以这么算，速度v跟偏转距离和电场强度有关，I等于nqv乘以横截面积v；电阻由材料、长度和横截面积决定，遵循某个定律；闭合回路里，总电动势等于外电路电压加上内电路电压，E=U外+U内；逻辑门电路包括，与门只要所有输入都为1输出就是1，或门有任一输入为1输出就为1，非门输入为1输出为0，输入为0输出为1；磁感应强度B跟电流I垂直；磁通量Φ等于BS，前提是B和S垂直，方向用左手定则判断，大小由F=BILsinθ决定，这是带电粒子在匀强磁场中受的力；带电粒子运动分两种情况，一是速度v跟磁场B平行时，粒子以v为速度做匀速直线运动，二是速度v跟磁场B垂直时，粒子在垂直于磁感线的平面内以v为速度做匀速圆周运动，这个圆周运动的向心力就是洛伦兹力，轨道半径有公式，周期也有公式，{E代表感应电动势单位是伏特，n是感应线圈的圈数，ΔΦ/Δt是磁通量变化率}；感应电动势E由麦克斯韦电磁场理论得出，变化的电场能产生磁场，变化的磁场能产生电场；电磁波在真空中的传播速度是3.00×108米每秒，波长λ等于c除以频率f，{λ是电磁波的波长单位是米，f是电磁波的频率}；物理学史上，伽利略最早研究自由落体，取得了很大成就。托勒密阐述了一种以地球为中心的宇宙模型，哥白尼倡导了一种以太阳为核心的宇宙体系，开普勒归纳出天体运行的三大法则。牛顿构建了描述物体间相互吸引的物理规律，卡文迪许首次精确测量了衡量这种吸引力的数值G。富兰克林通过一个广为人知的放风筝试验，证实了云层中的电与普通摩擦产生的电具有相同的性质。伏打在1800年春季创造了一种能够稳定输出电流的装置，称之为“电堆”，这被视作最早的直流电源。以爱迪生为代表的美国发明家，以及以斯旺为代表的英国科学家，共同研发并提升了电灯的性能。1820年，丹麦物理学家奥斯特通过实验，首次察觉到电流能够产生磁力。1831年，英国物理学家法拉第揭示出电磁感应的原理。英国科学家麦克斯韦构建了系统的电磁理论体系，并且指出了电磁波可以产生，随后德国学者赫兹通过实验验证了电磁波确实存在。中国古人沈括最早察觉到地磁方向与地理方向并不重合的现象，地理的南北两端对应地磁的南北极。物理学中的基础要素和法则包括：参考系是用来分析物体运动时假定为固定不动的物体，这个物体也称作参照物，参照物本身不一定处于静止状态，只是研究时将其当作静止不动处理。一个点只关注物体的重量，不关心它的大小和形状，它是一个抽象的概念。在分析物体行进路线的情况下，这个物体可以当作一个点来对待。一段位移是指从出发点到目的地的带方向的线段，它是一种向量，与速度v、加速度a和力F等概念相关。一段路程是物体实际行进路线的总长度，它是一种标量，与速率、质量m、时间t和功W等概念相关。位移—时间图象，匀速直线运动的轨迹呈现为直线形态，直线的倾斜程度反映了运动的速度大小。速度，是衡量物体移动快慢程度的物理指标。平均速度，关联位移与时间间隔的概念，而瞬时速度，则与特定位置和时刻相对应。瞬时速率，也就是瞬时速度的绝对值，属于标量性质。速度图象和时间轴之间的区域面积，代表物体移动的位移量。加速度用来表示物体速度变动速率的物理指标。速度变动越迅速，加速度值越大。加速度值的高低，不取决于物体速度的高低，也不取决于速度变动量的多少。在匀速变化直线运动中，加速度保持不变，是一个固定数值。例如平抛运动这种典型的匀速变化曲线运动，其加速度始终为g。在空中，物体下落速度的快慢受空气阻力影响，与物体重量没有关联。不考虑气流影响，即为自由下落情形，着地时刻由起始位置决定，9、探究：计时工具的应用，（1）电磁计时装置以6V交流电为动力，运作节奏为每秒50次，一个完整循环历时0.02秒，（2）电火花计时装置采用220V交流电，运作节奏同样为每秒50次，一个完整循环历时0.02秒。力是物体彼此间的一种联系，力不可能脱离施加作用的物体和承受作用的物体而单独存在。力能够使物体的运动状态发生改变，力根据其性质可以划分为重力、弹力、摩擦力、分子间作用力、电场力、磁场力以及核力。自然界中存在着四种最基本的相互作用形式，分别是万有引力、电磁相互作用力、强核相互作用力以及弱核相互作用力。物体的平衡点受重力影响，这个点与物体形状和质量分布相关，不一定位于物体本身。产生弹力的前提是两个物体相互接触并发生形变，而弹力的成因是施力物体发生了形变。物体间产生摩擦力需要满足几个条件，首先是两者必须接触，其次表面不能过于平滑，还要存在相互挤压的情况，同时需要物体间有相对移动，或者存在移动的倾向；弹力与摩擦力的联系是这样的，存在弹力并不必然导致摩擦力的出现，但是一旦摩擦力出现，那么两个物体之间必定存在弹力；摩擦力既可以充当推动力，也可以起到阻碍作用。正在运动的物体可能会受到静摩擦力，同样，处于静止状态的物体也可能承受滑动摩擦力。摩擦力的方向，跟物体间相互移动的方向或者将要移动的方向正好相反，17、多个力共同作用的效果，和一个单独的力作用的效果一样；这些力合成的结果，依照平行四边形法则来确定，18、物体保持不动或者做匀速直线运动的状态，意味着它受力平衡，即所有外力加起来的总和为零，也就是F合＝0。物体维持原有运动无需外力作用；外力是运动状态发生转变的触发因素；运动状态不变意味着速度恒定；外力是加速度产生的直接原因。所有物体均具备惯性特性；惯性程度仅取决于物体质量数值。运用牛顿第二运动定律时，需先分析物体所受外力，从而确定其加速度值，随后借助运动学原理来判定物体的运动状态，例如位移、速度及其变化规律，或加速度方向与大小等，这些都可以通过公式计算得出，用以描述物体在力作用下的动态行为，为解决动力学问题提供依据，例如计算物体在特定外力作用下的运动轨迹，或分析其受力后的动态响应，这些都需要运用第二定律进行深入探讨，以揭示物体运动的内在规律，确保物理学研究的严谨性和准确性，为后续相关研究奠定坚实基础，同时，该定律在工程应用中具有广泛的价值，能够为各种机械系统的设计和优化提供理论支持，确保其运行稳定可靠，发挥最大效能，牛顿第三运动定律阐述了物体间相互作用的本质，即作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，但这两个力分别作用在相互作用的两个不同物体上，这一原理揭示了自然界中相互作用力的普遍规律，为理解物体间的相互作用提供了重要依据，在分析力学系统时，必须充分考虑这一定律，以确保力学分析的准确性和完整性，力学单位体系是科学计量和工程应用的基础，它由基本单位和导出单位共同构成，形成了一套完整且系统的单位标准，基本单位是定义物理量基础的不可再分的单位，而导出单位则是通过基本单位组合而成的，用于描述更复杂的物理量，这套单位体系为力学研究提供了统一的度量标准，确保了不同研究者和实验之间的结果可比性和一致性，为力学实验和理论研究的顺利开展提供了有力保障，同时也促进了力学知识的传播和应用，推动了科学技术的进步和发展。做功的大小等于力与物体在力方向上移动距离的积。衡量做功快慢的量称为功率。功和功率都属于标量。重力所产生的功仅取决于物体起始点和终止点之间的高度差，与物体行进的具体路线无关。实验旨在证明机械能守恒，依据是动能与势能的绝对值相等，操作中无需使用天平或秒表，26。物体沿着曲线轨迹行进的前提是，其承受的合外力指向与前进路线不一致，并且运动轨迹会朝向受力方向弯曲，27。曲线运动期间，速度矢量持续变动，某一瞬间的速度方向即为该点曲线的切线方位，27。物体实际进行的运动是合成运动；合成运动与分运动在时间上保持一致。平抛运动是指物体在水平方向被抛出后，仅受重力影响（忽略空气阻力）所产生的运动。匀速圆周运动中，线速度、向心力和向心加速度的方向不断改变，但它们的量值保持恒定；而速率、角速度、周期和频率则维持不变。31、行星环绕太阳的路径呈现椭圆形特征，太阳位于这些椭圆的一个中心点上。32、地球卫星在环绕时所能达到的最高速度与从地面发射所需的最小速度都是每秒七点九千米。33、自然界中共有两种电荷形式，丝绸摩擦过的玻璃棒会积聚阳电，毛皮摩擦过的硬橡胶棒会积聚阴电，相同性质的电荷会产生推离效果，不同性质的电荷则会相互吸引。通过摩擦或感应，物体可以获得电荷，这是两种常见的方式。电场强度不仅具有数值大小，还具备明确的方向，属于矢量类型。它的方向是这样确定的：与正电荷在特定位置受到的电场力方向一致。电流的本质在于大量电荷的定向流动。要产生电流，必须满足一个条件，即导体两端需要有电压差。电流的方向是这样规定的：以正电荷定向移动的方向作为电流的方向，这与自由电子定向移动的方向是相反的。磁体和电流附近都有磁场存在，这种场具有明确指向，以小磁针静止时北极所指的方向作为基准。磁场的强弱程度可以通过磁感线的疏密状况来体现，而磁感线任意一点的切线方向则代表该位置磁场的具体走向。无论是直线电流还是环形电流所产生的磁场，其方向都可以借助安培定则（右手螺旋定则）进行判定。形成感应电流需要满足闭合回路中的磁力线数量发生改变。避雷针借助尖端释放电荷的机制来防护雷击。电热毯等设备依靠电流产生热量来运作。电磁炉与金属探测器均运用了涡旋电流的原理。天线是传递和接收无线电信号不可或缺的部件。微波炉借助电磁辐射的能量来对食物进行加热。马拉车的力与车拉马的力构成相互作用力对，二者大小相等，方向相对，施加在同一条直线上，无法彼此消除。自由落体运动仅受重力作用，是自由释放产生的运动，属于典型的匀变速直线运动类型，加速度恒定不变，速度随时间均匀变化，二者不存在直接关联，速度值仅受重力加速度和时间影响，不受其他因素干扰，匀速圆周运动中各物理量数值保持恒定，但存在方向变化，其中角速度作为矢量，方向不变，平抛运动中物体落地时间由垂直方向高度决定，与水平初速度无关，只要高度相同，无论初速度大小如何，落地所需时间均保持一致。附件：2015年考试大纲要点(二)涉及的知识领域与考核目标高中物理水平测试涉及三个学习单元，分别是《物理(必修1)》、《物理(必修2)》以及《物理(选修11)》或《物理(选修31)》这些必修和选修内容。各模块测试项目及能力标准包括：《物理(必修1)》章节 测试项目与能力标准 第一章物体运动的表述 1质点 参考系和坐标系 明白质点的定义，知晓质点是一种抽象化的假设，明白物体在什么条件下能当作质点看待；掌握参考系和坐标系的含义。认识时间间隔和瞬时点的不同，明白两者之间的关系；掌握位移的概念，清楚位移和路径长度的不同；明白矢量与标量的区别。认识运动快慢的衡量方式——速度；了解坐标的变动量；明白速度的内涵，区分速度与速率的差异；理解平均速度的含义和计算方法，清楚瞬时速度与平均速度的关联。实验：借助打点计时器测定速度，认识打点计时器的构成及运作机制；掌握打点计时器的规范操作；能够依据纸带上的标记测算物体行进的速度，并绘制速度-时间曲线。速度改变快慢的说明—加速度，领会加速度的内涵；能够依据加速度与速度的指向判定运动状态；可以通过速度-时间曲线获取物体行进时的加速度值。第二章对匀变速直线运动进行考察 1 实验目的在于查明小车速度怎样随时间改变 能够借助打点计时器来分析匀变速直线运动的情形 能够通过列表和绘图方式来整理和分析实验所得信息 需要掌握利用数据和图像来发现物理规律的研究途径。理解匀变速直线运动的本质；明确匀变速直线运动速度-时间图像的显著特征；能够运用速度与时间关联公式处理相关情形。明白匀变速直线运动位移-时间关联性；能够借助位移与时间关联公式处理相关情形。学习伽利略探究自由落体运动时所采用的科学方法。第三章相互作用 1重力 基本相互作用 明白力的基本含义，掌握力的三个关键方面，能够针对具体情形绘制力的图形或示意图；清楚重力形成的缘由、重力的指向和量值；明白重心的定义以及均匀物体重心的所在；初步认识自然界中存在的四种主要相互作用力。理解形变弹性的基本原理，明确弹力形成的要求，能够确定弹力的指向；运用胡克法则完成基础运算。认识静摩擦力出现的前提，掌握最大静摩擦力的定义，可以分辨静摩擦力的走向；知晓滑动摩擦力产生的必要条件，能够判定滑动摩擦力的方向，借助滑动摩擦的公式展开求解。认识合成力的定义；掌握运用力的平行四边形法则完成力的合并，能够通过绘图方法和直角三角形原理确定合力。理解分解力的方法；熟悉应用力的平行四边形法则实现力的拆分，明确矢量叠加的基本规则。第四章牛顿运动定律 1 牛顿第一定律 掌握牛顿第一定律的内涵；认识惯性的基本概念，明确质量作为衡量物体惯性大小的标准；能够说明涉及惯性的各种现象。 2 实验：研究加速度同外力与物体质量之间的关联性 掌握实验的核心设计思路及解析方法，明确加速度与外力、物体质量之间的内在联系。掌握牛顿第二定律，能运用该定律处理基础情形。明白单位制概念，知晓其重要性。熟悉国际单位制中的力学量纲，正确运用该单位体系。认识作用力与反作用力关系，领会牛顿第三定律内涵。运用牛顿运动三定律，可以处理基础的力学情形。通过分析物体受力，能够判断其运动状态。共点力作用下，物体保持静止或匀速直线运动时，满足力的合成等于零。了解物体对支撑物的压力大于重力的情况，即为超重，通常发生在加速上升时。反之，压力小于重力时称为失重，常见于加速下降时。自由落体运动本质上是重力作用下的运动，可以用动力学原理进行解释。《物理(必修2)》章节的考核要点及能力标准 第五章曲线运动 1 曲线运动 能够借助平行四边形法则处理位移与速度的合成分解等基础情形,明白物体呈现曲线运动的状态条件 2 平抛运动 运用运动组合与拆解的思路探究抛体运动,可以依据平抛运动的原理完成基础运算实验研究平抛运动,能够准确画出物体运动的路线图,能够依据路线图推算出发初速度,清楚实验过程中需要重点留意的事项。圆周运动,明白匀速圆周运动指的是什么,掌握线速度、角速度、每分钟转数和运动一圈所需时间的定义,以及它们之间的联系,能够完成基础的运算。向心加速度,懂得向心加速度的意义,能够运用向心加速度的公式进行基础运算。向心力概念要明白，相关公式能运用，圆周运动用定律，牛顿第二力来解。生活里转圈圈，向心力哪里来，算算看，离心现象要知道。太空里行星走，开普勒几条律，要记牢。太阳对行星存在吸引力,这种力使行星围绕太阳运动；行星围绕太阳的运动轨迹是圆形的,运动速度保持不变。这种向心力正是来源于太阳与行星之间的引力作用。人类已经掌握了这种引力的规律,称之为万有引力定律。通过这个定律,我们可以计算出太阳与行星之间的引力大小。科学家们利用万有引力定律,成功测量了太阳以及其他天体的质量。万有引力定律在天文学领域取得了重大突破,成为解释天体运动的重要理论依据。宇宙航行方面，需要掌握三种速度的概念，能够推算出第一种速度，可以处理人造地球卫星运动的基础问题，同时需了解人类航天事业的进展情况。经典力学领域，要清楚其发展历史和重要贡献，明白该理论的适用条件以及存在的不足之处。第七章机械能守恒定律 追寻守恒量 需要掌握动能和势能的定义；能够列举实例证明各种能量形态可以相互转换。 功 需要明白功的含义，清楚产生功的两个必要条件，能够运用功的计算公式得出结果；需要知道功是衡量能量变化程度的标准。掌握功率的基本含义，能够分辨出额定功率与实际功率的区别，学会求解瞬间功率以及平均功率；清楚认识日常及工业中各类机械设备的功率数值及其作用。认识重力运作时的作业特性；把握重力势能的内涵，明白其参照点的可变性，能够运用重力势能的公式进行运算；明了重力势能的增减与重力运作之间的关联。认识动能和动能定理，理解动能定理的原理和应用。