《高一物理思维导图》
一、运动学
1.1 质点、参考系和坐标系
- 1.1.1 质点:
- 定义：有质量但体积可以忽略的理想模型。
- 条件：研究对象的大小和形状对所研究的问题影响不大。
- 1.1.2 参考系:
- 定义：用来作为参考，判断物体是否运动的物体。
- 选择原则：任意性，通常选择地面作为参考系。
- 1.1.3 坐标系:
- 种类：直线坐标系、平面直角坐标系、空间直角坐标系。
- 作用：定量描述物体的位置变化。
1.2 时间和位移
- 1.2.1 时刻和时间间隔:
- 时刻：时间轴上的一个点，对应一个瞬时状态。
- 时间间隔：时间轴上两点之间的线段，对应一个过程。
- 1.2.2 位移:
- 定义：描述物体位置变化的物理量，大小是初末位置的直线距离，方向从初位置指向末位置。
- 矢量性：既有大小又有方向。
- 1.2.3 路程:
- 定义：物体实际运动轨迹的长度。
- 标量性：只有大小没有方向。
- 关系：位移的大小≤路程。
1.3 速度和加速度
- 1.3.1 速度:
- 定义：描述物体运动快慢的物理量。
- 平均速度：位移与时间的比值，方向与位移方向相同。
- 瞬时速度：物体在某一时刻的速度，方向为该时刻的运动方向。
- 矢量性：既有大小又有方向。
- 1.3.2 加速度:
- 定义：描述物体速度变化快慢的物理量。
- 公式：a = Δv/Δt
- 方向：与速度变化的方向相同，与速度方向无关。
- 正负性：正值表示加速，负值表示减速 (前提：选定正方向)。
1.4 匀变速直线运动
- 1.4.1 匀变速直线运动的规律:
- 速度公式：v = v₀ + at
- 位移公式：x = v₀t + (1/2)at²
- 速度位移关系式：v² - v₀² = 2ax
- 平均速度公式：v̄ = (v₀ + v)/2
- 1.4.2 重要推论:
- 相等时间内的位移差：Δx = aT²
- 中间时刻的速度等于这段时间内的平均速度：v(t/2) = v̄
- 1.4.3 自由落体运动:
- 定义：物体只在重力作用下从静止开始的下落运动。
- 规律：v = gt，h = (1/2)gt²
- 1.4.4 竖直上抛运动:
- 上升过程：匀减速直线运动。
- 下降过程：自由落体运动。
- 对称性：上升和下降的时间相等，速度大小相等。
- 最大高度：H = v₀²/2g
- 总时间：T = 2v₀/g
二、相互作用与牛顿运动定律
2.1 力的合成与分解
- 2.1.1 力的定义:
- 物体间的相互作用。
- 矢量性：既有大小又有方向。
- 2.1.2 力的合成:
- 同一直线上的力的合成：合力大小等于各力大小的代数和，方向与较大力的方向相同。
- 互成角度的力的合成：平行四边形定则、三角形定则。
- 2.1.3 力的分解:
- 遵循平行四边形定则。
- 分解原则：根据力的作用效果进行分解。
2.2 常见的力
- 2.2.1 重力:
- 定义：由于地球的吸引而使物体受到的力。
- 公式：G = mg
- 方向：竖直向下。
- 作用点：重心。
- 2.2.2 弹力:
- 定义：由于物体发生形变而产生的力。
- 弹簧的弹力：F = kx（k为劲度系数，x为形变量）。
- 方向：与形变的方向相反。
- 2.2.3 摩擦力:
- 静摩擦力：物体有相对运动趋势时产生的力。
- 滑动摩擦力：物体发生相对滑动时产生的力。
- 公式：f = μN（μ为动摩擦因数，N为正压力）。
- 方向：与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。
2.3 牛顿运动定律
- 2.3.1 牛顿第一定律 (惯性定律):
- 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。
- 惯性：物体具有保持原来运动状态的性质。
- 质量是惯性大小的量度。
- 2.3.2 牛顿第二定律:
- 物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
- 公式：F合 = ma
- 2.3.3 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，作用在同一条直线上。
- 作用力与反作用力的特点：大小相等，方向相反，作用在两个物体上，性质相同。
2.4 应用牛顿定律解决问题
- 2.4.1 整体法和隔离法:
- 整体法：将几个物体看作一个整体进行分析。
- 隔离法：将某个物体单独进行分析。
- 2.4.2 连接体问题:
- 多个物体通过绳索、杆等连接在一起的问题。
- 2.4.3 临界问题:
- 物体处于某种特殊状态 (如恰好脱离、恰好滑动) 的问题。
三、曲线运动
3.1 运动的合成与分解
- 3.1.1 互成角度的两个直线运动的合成与分解:
- 合运动与分运动具有独立性。
- 合运动与分运动具有等时性。
- 合成与分解遵循平行四边形定则。
3.2 抛体运动
- 3.2.1 平抛运动:
- 定义：物体只在重力作用下，以一定的初速度沿水平方向抛出的运动。
- 特点：水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动。
- 规律：
- 水平方向：x = v₀t，vx = v₀
- 竖直方向：y = (1/2)gt²，vy = gt
- 3.2.2 斜抛运动:
- 分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。
3.3 圆周运动
- 3.3.1 描述圆周运动的物理量:
- 线速度：v = Δs/Δt (描述运动的快慢，矢量，方向沿切线方向)。
- 角速度：ω = Δθ/Δt (描述转动的快慢，标量)。
- 周期：T (物体运动一周所需的时间)。
- 频率：f = 1/T (单位时间内完成圆周运动的次数)。
- 3.3.2 线速度、角速度、周期、频率的关系:
- v = rω
- ω = 2π/T = 2πf
- 3.3.3 向心力:
- 定义：使物体产生向心加速度的力。
- 公式：F = mv²/r = mrω² = mr(2π/T)² = mr(2πf)²
- 方向：指向圆心。
- 3.3.4 向心加速度:
- 公式：a = v²/r = rω²
- 方向：指向圆心。
- 3.3.5 匀速圆周运动:
- 线速度大小不变，方向时刻变化。
- 合外力提供向心力。
- 3.3.6 应用:
- 火车转弯、汽车过拱桥等。