高中物理知識點之重力勢能
第1篇:高中物理知識點之重力勢能
一、能量
1、物體能夠?qū)ν庾龉Γ硎具@個物體具有能量,簡稱能。
????2、單位:焦耳(j)
二、動能
1、定義:物體由于運動而具有的能,叫做功能。
2、影響動能大小的因素:
????①物體的質(zhì)量;
????②物體運動的速度。物體的質(zhì)量越大,運動速度越大,物體具有的動能就越大。
3、單位:焦耳(j)。
三、重力勢能
(1)定義:物體由于被舉高而具有的能,叫做重力勢能。
(2)影響重力勢能大小的因素:
????①物體的質(zhì)量;
????②物體被舉高的高度。物體的質(zhì)量越大,被舉得越高,具有的重力勢能就越大。
(3)單位:焦耳(j)。
四、**勢能
(1)定義:物體由于發(fā)生**形變而具有的能,叫做**勢能。
(2)單位:焦耳(j)。
(3)影響**勢能大小的因素:
????物體發(fā)生**形變的程度。物體的**形變程度越大,具有的**勢能就越大。
第2篇:高二物理電勢能知識點
1.靜電力做功的特點:靜電力做功與路徑無關(guān),或者說:電荷在電場中沿一閉合路徑移動,靜電力做功為零。
2.電勢能概念:電荷在電場中具有勢能,叫電勢能。電荷在某點的電勢能,等于把電荷從該點移動到零勢能位置時,靜電力做的功,用ep表示。
3.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系:①靜電力做正功,電勢能減小;靜電力做負(fù)功,電勢能增加。②關(guān)系式:wab=epa—epb。
4.單位:j(宏觀能量)和ev(微觀能量),它們間的換算關(guān)系為:1ev=1。6×10—19j。
5。特點:
①系統(tǒng)*:由電荷和所在電場共有;
②相對*:與所選取的零點位置有關(guān),通常取大地或無窮遠(yuǎn)處為電勢能的零點位置;
③標(biāo)量*:只有大小,沒有方向,其正負(fù)的物理含義是:若ep>0,則電勢能比在參考位置時大,若ep<0,則電勢能比在參考位置時小。
理解與注意:學(xué)習(xí)電勢能時,可以通過與重力勢能類比來理解相關(guān)概念,上面列舉的各項概念幾乎是所有勢能都有的,只是具體環(huán)境不同而已。
第3篇:高中物理重力的知識點
重力的概念
我們高中物理教材(物理必修1的51頁)中有重力的定義:地球附近一切物體都受到地球的吸引,這種由于地球吸引而使物體受到的力叫做重力。
重力的表達(dá)式g=mg;其中m為物體的質(zhì)量,g為地球表面的重力加速度。
重力與萬有引力的關(guān)系
(高一上學(xué)期剛接觸重力學(xué)生可以跳過此段)實際上重力g只是萬有引力f的一個分力(具體分析參看圖所示)。
對地球表面上的物體,萬有引力的另一個分力是使物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力f。f比g小很多(f與g的比值不超過0.35%);因此高考說明中已經(jīng)明確指出:在地球表面附近,可以認(rèn)為重力近似等于萬有引力。
要給大家強(qiáng)調(diào)一點,只有在極軸上的物體,所受的重力等于萬有引力;原因是,南北極軸點物體不隨著地球旋轉(zhuǎn),向心力為零。
三者的運算關(guān)系滿足矢量的三角形法則;也就是說重力加速度與質(zhì)量的乘積等于萬有引力與向心力的矢量差。
從圖中,我們還可以看出來,重力的方向不是指向地球中心的。所以我們從初中物理開始,就一直用“豎直向下”這一說法來說重力的方向。
為什么物體在地球的兩極重力大?
在這里,我們做一個分析,來深入理解為什么兩極重力大?
首先,由于地球不是標(biāo)準(zhǔn)的球形,而是橢圓體;夸張一點來說,就像個橢球體的“橘子”。因此“距離地心近”的兩極萬有引力大一些,自然重力加速度也較大。
從天體學(xué)的相關(guān)知識(f向=mvω)可知,赤道附近的向心力大(高一上學(xué)期學(xué)生對向心力和萬有引力不理解的,下文中有說明)。
相對而言,物體在北極(或者說兩極)向心力為零,根據(jù)矢量運算法則自然重力也就大一些。
綜上兩個因素所述:
1兩極的周圍萬有引力較大;
2南北極沒有向心力。
因此,南北極附近的重力加速度大。請注意是兩個因素,僅強(qiáng)調(diào)第二個向心力關(guān)系大小的因素,這是不科學(xué)的。下面我們來探究重力加速度值的問題。
重力加速度值
課本和輔導(dǎo)書上常看到的重力加速度值g=9.8m/s^2實際上是大概值,并不精確。如果要找某地g的精確值,最簡單的就是利用單擺來測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣攘。在下面,給出大家?guī)讉城市的重力加速度值。
赤道附近g=9.780m/s;
廣州g=9.788m/s;
武漢g=9.794m/s;
上海g=9.794m/s;
*g=9.801m/s;
紐約g=9.803m/s;
莫斯科g=9.816m/s;
北極地區(qū)g=9.832m/s;
便于大家理解重力加速度的例子
在課堂上我個人喜好典型例子教學(xué)。在這里給大家舉個例子來幫助大家理解。
同樣10米深的一個坑,一個是在北極,一個是在赤道。北極熊掉進(jìn)坑底的加速度要比袋鼠大,也較早落地;請注意,不是因為北極熊質(zhì)量大,這個伽利略先生早在幾百年前就做了比薩斜塔實驗了。當(dāng)然了,這個差異是非常、非常小的,你用肉眼觀察不出來。
很多學(xué)生都應(yīng)該玩過沙漏。如果是同樣的沙漏,在北極漏的更快。
超重與失重
物體的加速度向上,我們稱之為超重;物體的加速度方向向下,我們稱之為失重。向下的加速度為g時,我們稱之為完成失重狀態(tài)。
關(guān)于超重和失重的問題,目前高考很少考到,因為在重力中,它知識點過于單調(diào),和其他知識點交叉聯(lián)系很少。但是最基本的概念我們必須記熟練,也不必刻意去記憶。
現(xiàn)在開始,一口氣念五十遍保*你能記到五十歲:加(速)下(降)減(速)上(升)為失重。
重力勢能的概念
(高一上學(xué)生請?zhí)^)重力勢能是高中物理第二個涉及到的能量;第一個能量是動能。
重力勢能廣泛地應(yīng)用于日常生活中,人們在打樁時,先把重錘高高舉起,重錘落下就能把木樁打入地里。
重錘是由于被舉高而能夠做功的,舉高的物體具有的能量就是重力勢能。從日常生活經(jīng)驗也有這樣的結(jié)論:物體的質(zhì)量越大,舉得越高,它具有的重力勢能就越大。
高中物理必修2中給出了重力勢能的定義:物體由于被舉高而具有的能(mgh)叫做物體的重力勢能。
物體質(zhì)量越大、位置越高、做功本領(lǐng)越大,物體具有的重力勢能就越大。對于重力勢能的“高度”,其大小由地球和地面上物體的相對位置決定。
重力勢能的定義公式為:e重=mgh;其中h是相對于零勢能面的豎直高度。
重力勢能是標(biāo)量,單位為焦(j)。與功不同的是,功的正負(fù)號表示作用效果,比較大小時僅比較數(shù)值;而重力勢能中正數(shù)一律大于負(fù)數(shù)。在重力勢能的表示式中,由于高度h是相對的,因此重力勢能的數(shù)值也是相對的。
萬有引力定律
便于大家對比理解重力與萬有引力,在這里把萬有引力給大家做一個簡單的介紹(高一上的學(xué)生可以參考下)。
萬有引力是自然界的四大基本相互作用之一,另外三種相互作用分別是電磁相互作用、弱相互作用及強(qiáng)相互作用。
萬有引力定律是牛頓在1687年于《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》上發(fā)表的。如何可以的話推薦大家看看。
牛頓的普適萬有引力定律表示如下:任意兩個質(zhì)點通過連心線方向上的力相互吸引。
該引力的大小與它們的質(zhì)量乘積成正比,與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學(xué)本質(zhì)或物理狀態(tài)以及中介物質(zhì)無關(guān)(一般我們稱這樣的力為場力)。
萬有引力定律的公式為f引=gm1m2/(r^2);
重心
重心,是在重力場中,物體處于任何方位時所有各組成質(zhì)點的重力的合力都通過的那一點。規(guī)則而密度均勻物體的重心就是它的幾何中心。
不規(guī)則物體的重心,可以用懸掛法來確定。質(zhì)量分布不均勻的物體,重心的位置除跟物體的形狀有關(guān)外,還跟物體內(nèi)質(zhì)量的分布有關(guān)。
載重汽車的重心隨著裝貨多少和裝載位置而變化,起重機(jī)的重心隨著提升物體的重量和高度而變化。
物體的重心,不一定在物體上,比如三角板或者鐵皮文具盒。
重心的概念大家了解一下即可,在這里留給大家一個思考題:在書本中,講解重力時,為什么可以用懸掛法測定薄板的重心?
向心力不是力
在上文中講到重力概念時候,提到了向心力,在這里,我們把向心力這個比較模糊的概念給大家做一個解釋。
很多學(xué)生都有這樣的疑問:向心力是力嗎?*是否定的,向心力不是力,因為它不滿足力的定義:“兩個物體間的相互作用”;當(dāng)然我們也可以通過力的三要素來進(jìn)行更加“細(xì)致”的判斷。
我們知道,合外力不是力。合外力從定義上來說,是很多個外力的表現(xiàn)形式。比如重力和支持力的合力,或者電場力和重力的合力等等。
同樣,向心力也不是力,也是其他力的表現(xiàn)形式。只不過用“向心”二字來讓“表現(xiàn)形式”具體了起來。或者說是“表達(dá)出來”這些力的綜合效果是“向心”的。
當(dāng)然,對于向心力來說,也有一個力來提供向心力的情況。比如,洛倫茲力下帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運動。
*力的概念
在新課標(biāo)必修1第55頁有*力的如下定義:發(fā)生**形變的物體,由于要恢復(fù)原長,對其接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫*力。
定義中的**形變指的是能夠恢復(fù)原狀的形變;并不是所有的形變都是**形變。
*力與重力、摩擦力一起并稱力學(xué)三大典型力。
我們在高中物理題目中最典型的*力就是*簧的*力。從*力定義來說,日常生活中的壓力、支持力、繩子拉力都是*力。比如,一本書放在桌面上,桌面給其的支持力就是*力,只不過桌面的**形變很小,我們?nèi)庋塾^察不到。
*力的方向
*力的方向研究是一個考點,如果是綜合題,涉及到復(fù)雜的運動模式,*力方向判斷就很不容易;比如,豎直方向*簧放置的振動模式。
下面我們來一起研究*力的方向。*力的方向的規(guī)定:壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面,指向被擠壓或被支持的物體。
繩對物體的拉力(拉力是*力中的一種)總是沿著繩指向繩收縮的方向。不難看出,*力方向的分析遠(yuǎn)比重力方向復(fù)雜。
*力的大小
高中物理中*力問題是非常重要的考點。尤其是涉及到豎直放置*簧、多物體連接的,且涉及到摩擦了綜合問題,在高考試題和?碱}中經(jīng)常出現(xiàn)。
我們還是先來復(fù)習(xí)課本上*力的大小的相關(guān)規(guī)定。高中物理階段,我們研究*力的大小都是滿足胡克定律的。胡克定律可表示為(在**限度內(nèi)):f=kx,(形變量可以是伸長量也可以是壓縮量);此公式還可以表示成Δf=kΔx,即*簧*力的大小改變量和*簧形變量的改變量也成正比。
兩根*簧串聯(lián)后組成的“新*簧”總勁度變小;兩根*簧并聯(lián)后組成的“新*簧”總勁度變大。如果您沒有推導(dǎo)過,請課下自己推導(dǎo)下。
下面我們來講解**勢能的概念,因為*簧的問題,總是結(jié)合著能量的變化;對**勢能的考察,是全國各地高考的一大熱點和難點。而且,筆者預(yù)測在接下來*高考物理壓軸題中很有可能會考察到*力。
**勢能的概念
**勢能指的是發(fā)生**形變的物體各部分之間,由于有*力的作用所具有的勢能。同一**物體在一定范圍內(nèi)形變越大,具有的**勢能就越多,反之,則越小。
確定*力勢能的大小需選取零勢能的狀態(tài),一般選取*簧未發(fā)生任何形變,而處于自由狀態(tài)的情況下其*力勢能為零。對于*簧來說,**勢能和*簧的勁度系數(shù)k、形變量Δx有關(guān),與其他物理量無關(guān)。
e*=1/2k*x^2;這個公式不屬于*地區(qū)高考物理大綱要求內(nèi)容,但是記住總比不記要好。
**勢能和*力所做的功的對應(yīng)關(guān)系
*力做功與**勢能變化的關(guān)系:*力做正功,**勢能減少;*力做負(fù)功,**勢能增加。這一點與重力做的功與重力勢能的分析是類似的。
對于同一物體,*力所做的功的絕對值和**勢能的改變量的絕對值是相等的。*力的具體應(yīng)用往往出現(xiàn)在機(jī)械能、動量、電磁學(xué)中,一般來說這些問題都不會僅僅考*力的大小或者方向,都會涉及到勢能的討論;下面我們就來給大家做詳細(xì)講解。
**勢能的求法與公式推導(dǎo)
*簧**勢能的分析是高考物理力學(xué)題的一大難點,尤其是涉及到*簧豎直放置、含有碰撞等過程的時候。
由于高中物理并沒有要求大家理解**勢能的定義,因此*簧的**勢能的計算總是通過動量、能量守恒或者功能關(guān)系;換句話來說,就是借助于外界功或者能的方法來進(jìn)行分析。我們下面就來具體分析下**勢能公式的推導(dǎo)過程。
高中數(shù)學(xué)微積分掌握比較好的學(xué)生,也可以通過積分的方法來求解。從*力的定義式(f*=kΔx)來看,f*隨x的變化關(guān)系為一次線*函數(shù),通過積分不難得出:e*=1/2k*Δx^2;這種數(shù)學(xué)微分思想在高中物理中的應(yīng)用問題,在平時需要大家多去分析探究,這類結(jié)合的問題不僅僅是高考物理,同時也是近幾年自主招生考試命題的一大趨勢。
對于數(shù)學(xué)微積分知識掌握不是特別理想的學(xué)生也不用氣餒,我們可以借助于圖像*影面積的求法來探究*力所做的功。
這種求法得到的*也是一致的:e*=1/2k*Δx^2;在求*簧的*力做功時,因該變力為線*變化,可以先求平均*力大小,再用功的定義進(jìn)行計算(很多題目是利用動能定理和功能關(guān)系,能量轉(zhuǎn)化和守恒定律求解)。
在這里要提醒大家的是,一次線*關(guān)系可以這么來求,二次函數(shù)關(guān)系不能利用這種方法。比如,當(dāng)電流為變量的時候,求電熱q時,利用公式q=i*i*rt,對q的求法只能對i進(jìn)行積分。
同時要注意*力做功的特點:*力做功等于**勢能增量的負(fù)值。上面給出大家的**勢能的公式,高考不作定量要求,可作定*討論。
因此筆者在前文中講到,在求*力的功或**勢能的改變時,一般以能量的轉(zhuǎn)化與守恒的角度來求解。
*簧的考題與能量聯(lián)系緊密
從歷年物理試卷分析來看,*力的方向判斷總是結(jié)合受力分析、機(jī)械能守恒定律、動量、電磁感應(yīng)進(jìn)行綜合*命題。
高中物理中的*力是力學(xué)三大常見力之一,*力的方向分析是這三個力中最難的。簡單的*力的方向判斷沒有任何考察的意義,因為區(qū)分度太小(大家都會做),因此學(xué)會在這些綜合題中應(yīng)用就顯得非常重要。
前文中講到的*力的方向規(guī)定必須銘記于心,這是解決任何綜合題中*力方向的基礎(chǔ)。另外筆者建議大家最好結(jié)合一些典型的例題來幫助大家記憶;而且,這些典型題最后隔一段時間就再復(fù)習(xí)一遍。這樣在處理考試中*簧類解答題時,大家才不會因為*力概念或方向判定而丟分或影響答題時間。
一些高考試題或模擬考題中,*簧豎直方向放置。這類問題的考察,在*力的基礎(chǔ)上融入了重力的因素,往往有借助于兩個物體相碰導(dǎo)致的振動情況分析,無疑增加了難度。
高考物理對*力的考察
在高中物理中,*力的大小是非常重要的考點,尤其是涉及到豎直放置*簧、多物體連接的*力大小分析問題。
這些問題在高考物理真題和?碱}中經(jīng)常出現(xiàn),從得分的角度來看,大家在*力大小判斷上丟分是很嚴(yán)重的。
*力大小的分析一般來說比較困難,這是由于:*力的大小與位移變化緊密聯(lián)系,而位移的變化有由速度決定,速度取決于由*力和其他外力綜合決定的加速度。這是一個循環(huán)過程,因此,*力綜合問題的處理有相當(dāng)?shù)碾y度。
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