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2016年高考物理寶典:高中物理常見的5種運動(高三收藏!)


1
直線運動
 ?。?)勻速直線運動:瞬時速度保持不變的運動。位移、速度與時間的關(guān)系是x=vt。
  (2)勻變速直線運動:沿著一條直線,且加速度不變的運動。

 ?、賱蜃兯僦本€運動的四個基本公式

  速度時間公式:vt=v0+at

  位移時間公式:

  速度位移公式:

  平均速度公式:
(也是中間時刻瞬時速度)
  ②勻變速直線運動的重要推論:物體做勻變速直線運動時,在相鄰、相等的時間間隔 內(nèi),位移的差是一個定值,即
。


2
曲線運動

  I.拋體運動

  1平拋運動
  平拋運動的規(guī)律

  a.運動位移:

  x=v0t(水平方向:勻速直線運動)

  
(豎直方向:自由落體運動)
  b.運動軌跡:由以上兩式消去t,得
(拋物線軌跡)

  c.運動速度:

  vx=v0(水平方向:勻速直線運動)

  vy=gt(豎直方向:自由落體運動)

  d.任意時刻位移:

  e.任意時刻速度:

  f.平拋運動時間:

  g.水平射程:

  關(guān)于平拋運動的兩個重要推論

  a.做平拋運動的物體,任一時刻速度方向與水平方向夾角

的正切值和該時刻的位移與水平方向的夾角
的正切值滿足:

  b.做平拋運動的物體任意時刻的瞬時速度的反向延長線一定通過此時水平位移的中點。
  2帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)
帶電粒子(不計重力)以初速度v0垂直于勻強電場方向進(jìn)入勻強電場區(qū)域,做類平拋運動:
 ?、傺爻跛俣确较蜃鰟蛩僦本€運動:x=v0t,vx=v0。
 ?、谘仉妶龇较蜃龀跛俣葹榱愕膭蚣铀僦本€運動,穿過電場所用時間t=L/v0
  其中U為偏轉(zhuǎn)電場兩板間電勢差,d為兩板間距離,L為兩極板長度。
 ?、鬯俣绕D(zhuǎn)角的正切值


  II.圓周運動

 ?。?)勻速圓周運動:軌跡是圓,并且線速度大小處處相等的運動。物體做勻速圓周運動所需的向心力F與物體的質(zhì)量m、線速度大小v、角速度大小w,軌跡半徑r的關(guān)系是

。線速度與角速度的關(guān)系是v=wr,角速度與周期T、頻率f的關(guān)系是
。向心力即可以由一個力提供,也可以由一個力的分力提供,還可以由幾個力的合力提供。一般曲線運動軌跡的某一小段可做為圓周運動的一部分來處理。

  非勻速圓周運動:做非勻速圓周運動的物體所受合力不指向軌跡圓心,需將合力沿徑向和切向分解,沿徑向方向的分力即為向心力。

 ?。?)天體的運動

  像月球繞著地球、地球繞著太陽這種巨大物體在萬有引力作用下的運動,都叫做天體的運動。天體的運動軌跡多為橢圓,當(dāng)橢圓的離心率較小時,可把天體的運動看做勻速圓周運動。設(shè)太陽的質(zhì)量為M,環(huán)繞太陽做圓周運動的某個行星的質(zhì)量為m,行星與太陽之間的距離為r,行星公轉(zhuǎn)的周期為T。太陽和行星之間的萬有引力提供行星做勻速圓周運動的向心力,有

,化簡可得
,由此可知,只要測出行星的公轉(zhuǎn)周期和它與太陽的距離,就可以算出太陽的質(zhì)量。人造衛(wèi)星、宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動的規(guī)律與天體運動的規(guī)律一樣。

 ?。?)靜電場中的圓周運動

  經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為,核外電子和原子核間存在庫侖引力,電子在庫侖引力作用下繞核做勻速圓周運動。以氫原子為例,氫核帶電+e,電子帶電-e,氫核的質(zhì)量為m1,電子的質(zhì)量為m2,電子與氫核之間的距離為r,設(shè)電子做勻速圓周運動的速度為v,有

,化簡可得
,由 還可求得電子做勻速圓周運動的周期。電子繞核的運動屬于微觀領(lǐng)域,上述對原子行為的描述存在一定的局限性,但在研究宏觀物體在靜電力作用下做勻速圓周運動時,前面的分析則是沒有問題的。

  (4)帶電粒子在磁場中的圓周運動

  帶電粒子垂直磁感應(yīng)強度方向進(jìn)入勻強磁場,會受到與運動方向垂直的洛倫茲力作用,若不計其它力的作用,帶電粒子將在勻強磁場中做勻速圓周運動。設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m,帶電量為q,磁場的磁感應(yīng)強度為B,粒子進(jìn)入磁場的速度為v,洛倫茲力提供向心力有

,化簡可得帶電粒子做勻速圓周運動的軌道半徑
,粒子做勻速圓周運動的周期



3
分子熱運動
  擴散:不同物質(zhì)彼此進(jìn)入對方的現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象不是外界作用(例如對流、重力作用等)引起的,也不是化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果,而是由物質(zhì)分子的無規(guī)則運動產(chǎn)生的。
  布朗運動:懸浮在液體(或氣體)中的微粒的無規(guī)則運動。布朗運動并不是分子的運動,但是微粒運動的無規(guī)則性,間接地反映了液體分子運動的無規(guī)則性。
  熱運動:分子永不停息的無規(guī)則運動叫做熱運動,熱運動與溫度有關(guān),溫度越高,熱運動越激烈。


4
簡諧運動
 ?。?)彈簧振子的運動
  把一個有孔的小球裝在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球穿在光滑的桿上,能夠自由的移動,小球和桿之間的摩擦可以忽略,彈簧的質(zhì)量與小球相比也可以忽略,這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子。小球原來靜止的位置叫做平衡位置。用外力將小球從平衡位置沿桿拉開一段距離再撤去,小球?qū)⒃谄胶馕恢酶浇颠\動起來,這樣的運動叫做機械振動,簡稱振動。小球的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律,這樣的振動叫做簡諧運動。簡諧運動的表達(dá)式
,A代表簡諧運動的振幅,w代表簡諧運動的圓頻率。
做簡諧運動的物體,所受合力與它偏離平衡位置位移的大小成正比,并且總是指向平衡位置,通常把這個力叫做回復(fù)力?;貜?fù)力與物體位移之間的關(guān)系為F=-kx,k為回復(fù)力系數(shù)(對于彈簧振子就是彈簧的勁度系數(shù))。
 ?。?)單擺的運動
  用細(xì)線將小球懸掛起來,如果細(xì)線的質(zhì)量與小球相比可以忽略,球的直徑與線的長度相比也可以忽略,這樣的裝置就叫做單擺。單擺擺動時,在偏角很小的情況下,擺球所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成正比,方向總是指向平衡位置,單擺的運動也是簡諧運動。
  單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān),在振幅較小時與振幅無關(guān),但與擺長有關(guān)。設(shè)擺長為l,單擺的周期與擺長的關(guān)系是
, 為重力加速度。反過來,還可以用單擺測定某地的重力加速度。


5
波的運動
  橫波和縱波:質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波,叫做橫波;質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波,叫做縱波。機械波的傳播需要借助介質(zhì),介質(zhì)中有機械波傳播時,介質(zhì)本身并不隨波一起傳播,傳播的只是振動這種形式。波在傳播“振動”這種運動形式的同時,還可以傳遞能量和信息。
  在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離,叫做波長,用
表示。各個質(zhì)點的振動周期或頻率是相同的,它們都等于波源的振動周期或頻率,這個周期或頻率也叫做波的周期或頻率。波速與波長、周期的關(guān)系為
,由于
,所以波速與波長、頻率的關(guān)系為
。機械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定,在不同介質(zhì)中,波速一般不同。一般情況下,波速
,△x為波傳播的距離,t為波傳播的時間。
  波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的衍射。實驗表明只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多,或者比波長更小時,才能觀察到明顯衍射現(xiàn)象。
  產(chǎn)生干涉的一個必要條件是,兩列波的頻率必須相同,另一個必要條件是,兩個波源的相位差必須保持不變。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。




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