力学知识结构体系

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1、力学知识结构体系（力学部分包括静力学、运动学和动力学三部分）（注：点击下载效果最好）1、静力学三种常见的力物体的平衡力的合成与分解 一个力的作用效果，如果与几个力的效果相同，则这个力叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分力。 由分力求合力的运算叫力的合成；由合力求分力的运算叫力的分解。力的概念定义 力是物体对物体的作用。所以每一个实在的力都有施力物体和受力物体三要素 大小、方向、作用点矢量性 力的矢量性表现在它不仅有大小和方向，而且它的运算符合平行四边形定则。效果 力的作用效果表现在，使物体产生形变以及改变物体的运动状态两个方面。摩擦力重力 由地球对物体的吸引而产生。方向：总是竖直向下。大小G

2、mg。g为重力加速度，由于物体到地心的距离变化和地球自转的影响，地球周围各地g值不同。在地球表面，南极与北极g值较大，赤道g值较小；通常取g=9.8米秒2。重心的位置与物体的几何形状、质量分布有关。 任何两个物体之间的吸引力叫万有引力， 。通常取引力常量G6.6710-11牛米2千克2。物体的重力可以认为是地球对物体的万有引力。弹力 弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。胡克定律F=kx，k称弹簧劲度系数。滑动摩擦力 物体间发生相对滑动时，接触面间产生的阻碍相对滑动的力，其方向与接触面相切，与相对滑动的方向相反；其大小f=N

3、。N为接触面间的压力。为动摩擦因数，由两接触面的材料和粗糙程度决定。静摩擦力 相互接触的物体间产生相对运动趋势时，沿接触面产生与相对运动趋势方向相反的静摩擦力。静摩擦力的大小随两物体相对运动的“趋势”强弱，在零和“最大静摩擦力”之间变化。“最大静摩擦力”的具体值，因两物体的接触面材料情况和压力等因素而异。物体的平衡概念：当物体受到几个力的作用时处于静止状态或匀速直线运动状态，就说这几个力平衡，这时的物体处于平衡状态，且合力为零。共点力：作用在一个物体上的几个力，作用于一点，或其延长线相交于一点。共点力作用下的物体的平衡条件：作用在一个物体上的几个力，合力为零，即F合0，则物体是平衡的。 “平衡

4、力”与“相互作用力”的关系是：都是大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，但“平衡力”的两个力的作用点在同一物体上，而“相互作用力”的两个力分别作用在两个物体上。2、运动力学直线运动曲线运动加速度方向与速度方向的关系在直线运动中，若速度增加，则加速度与速度方向相同；若速度减小，则方向相反。运动的描述质点 忽略物体的大小和形状，将其看作一个“具有质量”的物质点。能否看成质点与研究问题的性质有关。参考系 运动是相对的。描述物体运动时，用于参考，观察其相对运动的物体。参考系可任选，以对研究问题简单、方便为准。 坐标系 描述物体运动时，在参考系上建立的适当的坐标系。时间、位移 描述质点运动的物理量。位

5、移是矢量，时间是标量。速度、加速度 速度的变化量与变化时间段的比值，为加速度，矢量， m/s2。，矢量，m/s。运动的合成与分解 已知分运动求合运动叫运动的合成，已知合运动求分运动叫运动的分解。运动的合成与分解遵守平行四边形定则匀速率圆周运动 特点：合外力总指向圆心（又称向心力）。描述量：线速度V，角速度，向心加速度，圆轨道半径r，圆运动周期T。规律：F= m =m2r = m 匀速直线运动 vS/t变速直线运动 万有引力定律：； ； 适用范围：l 两个质点间的引力，R为两个质点间的距离l 两个质量分布均匀的球体之间的引力，R为两球心间的距离l 一质量分布均匀的球体与球外一质点间的引力，R为球

6、心到质点间的距离应用： l 天体运动问题分析l 人造地球卫星l 宇宙速度平抛物体的运动 特点：初速度水平，只受重力。分析：水平匀速直线运动与竖直方向自由落体的合运动。规律：水平方向vx = v0，x=v0t竖直方向 vy = gt， 合速度 与x正向夹角tg=匀变速直线运动 弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。速度规律 vtv0 +at 位移规律 速度位移关系 自由落体运动速度规律 vtgt 位移规律 速度位移关系 非匀变速直线运动 平均速度、瞬时速度机械振动简谐运动 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位

7、置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。也称为无阻尼振动或等幅振动。特征：振幅保持不变的自由振动。描述量：振幅A，周期T，频率f 1/T。x-t图像：正弦曲线或余弦曲线 振动能：动能和势能之和，机械能守恒相关物理量的周期性变化：位移、回复力、即时速度、即时加速度，动能与势能等。受力特征：回复力F=-kxm2x 基本模型：单摆（10）： 弹簧振子：，；衍射 波传播过程中遇到孔和障碍物时，绕过孔和障碍物的现象叫波的衍射。发生明显衍射的条件是孔、障碍物的尺寸与波长可比拟。 衍射是波特有的现象。干涉 波的叠加：两列波重叠区域，任何一点的位移等于两列波引起的位移的矢量和。二列频率相同、振动方向相同的波相遇

8、，使媒质中有的地方振动加强，有的地方振动减弱，且加强与减弱部分相间隔的现象叫波的干涉。干涉是波特有的现象。干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件： 最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即=n 最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即=(2n+1)/2机械波 振动在媒质中传播形成波；媒质各点都在各自平衡位置附近振动但不随波形一起迁移，波是能量传递的一种形式。描述量：波幅A，波长，波速V，周期T，频率f。描述公式：V=/T=f； 波速大小由传播振动的介质特性所决定；波的频率等于质点振动频率，大小由振源决定，与介质无关；波长由波源和介质决定波的图像：表述了某一时刻各个

9、质点偏离平衡位置的状况。为正弦曲线或余弦曲线（与振动图像很相似，但是有本质区别）波的类型：横波和纵波。波的例子：声波（超声波、次声波、可听声波20-20000Hz）阻尼振动 定义：振幅逐渐减小的自由振动叫阻尼振动。特征：振幅递减原因：振动能逐渐转化为其他形式的能。自由振动受迫振动受迫振动 定义：物体在周期性外力（驱动力）作用下的振动叫受迫振动。特征：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率；而当驱动力的频率接近振动物体的固有频率时，受迫振动振幅增大的现象叫共振。机械波波的特性：1.波的叠加原理：各列波彼此通过，互不干扰；介质质点位移等于各位移的矢量和2.波的特有现象：波的衍射：绕过障碍物或孔继续传

10、播的现象波的干涉：两列波在相遇的区域内叠加形式的一种现象3.特殊现象：多普勒效应波的形成条件 波源和介质波的形成原因 介质质点之间有相互作用波的实质 l 传递振动的形式、能量和信息，质点并不随着波动而迁移；l 后一质点的振动滞后于前一质点，且重复前一质点的振动；l 每个质点的的起振方向是相同多普勒效应 波源与观察者之间有相对运动时，观察者感到频率发生变化的现象。波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大3、动力学运动和力牛顿第一定律 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状态为止。惯性 物体的这种性质叫做惯性。惯性是物体的固有属性，衡量惯性的大小的物理量是质量。

11、弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能。重力势能 EPmgh h为物体距零势能位置的高度。零势能位置可依具体问题解题方便而定，故重力势能的大小只有相对的意义。重力势能的变化表示了重力做功的多少。冲量力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量。单位 牛秒。冲量方向即力的方向。牛顿第三定律 两个物体间相互作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 (作用力与反作用力同时产生，同时消失，是同种性质的力，它们分别作用在不同的物体上，不存在“平衡问题。)牛顿运动定律功和能功 功是能量转换的量度，即：有功必有能量形式的转换做了多少功就有多少能量发生了形式转换。W=FScos (两个要素： 力

12、力方向上有位移)单位:焦(J)正功 ：表示动力功(即力与位移夹角小于900) 。 负功：表示阻力功(即力与位移夹角大于900。)冲量和动量动量物体的质量和速度的乘积叫做动量。单位：千克米秒。动量方向，即速度方向。动能定理 合外力所做的功等于物体动能的变化。W=EK2EK1 定理适用于变力做功的过程 动量定理 物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。表达式Ft=P末-P初（动量定理适用于变力作用的过程）牛顿第二定律 物体加速度的大小跟它所受合外力的大小成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向与合外力方向相同。表达式F合=ma，其中F单位：牛（N）；m单位：千克（kg）；a单位：米秒2(m/s2)。

13、意义：力是改变物体运动状态的原因。功率 平均功率P=W/t ；单位：瓦（焦秒） 即时功率P=FVcos，单位：瓦（焦秒）动能 物体由于运动所具有的能。动能是运动状态的函数，动能是标量势能 由于物体之间相对位置和物体各部分间相对位置决定的能叫势能。机械能守恒定律(动能和势能统称机械能)机械能 在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。同样，在只有弹力做功的情形下，物体的动能和弹性势能发生相互转化，机械能总量也保持不变。系统动量守恒定律 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热学知识结构体系（热学包括热力学、统计物理学，分子动理论是热现象

14、微观理论的基础）物质是由大量分子组成的油膜法测分子直径分子直径数量级1010m，分子质量数量级1026kg阿伏伽德罗常数NA=6.0210 23mol1。是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。分子势能 分子间由相互作用力和相对位置决定的能量。分子势能在微观上决定着分子间距。宏观上决定着物体的体积V扩散 不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。扩散现象说明了分子不停地做无规则运动及分子间有间隙。温度越高，扩散过程就越快，这说明温度越高，分子的无规则运动的速度就越大。改变物体内能的方式 做功：其他形式的能与内能转化

15、；热传递：物体间(或物体各部分之间)内能的转移。二者虽然是等效，但本质不同。分子间作用力 分子间存在相互作用力，且引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小。且斥力减小得快。分子间作用力的合力称之为分子力。热学的基本知识分子的动能：分子由于热运动而具有的能量；由温度T决定。温度的微观含义：分子平均动能大小的标志，反映分子热运动的激烈程度物体的内能 组成物体的所有分子的动能和势能的总和；内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。物体的内能由分子数量(物质的量)、温度(分子平均动能)、体积(分子间势能)决定，与物体的宏观机械运动状态无关内能与机械能无必然联系温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量