导图社区 力与运动
这是一个关于力与运动的思维导图,通过深此脑图的学习,我们可以更好地理解自然界中的现象和规律。
编辑于2024-02-14 22:07:56力与运动
力
重力
产生
由于地球的吸引而使物体受到的力 (重力不是万有引力,而是万有引力竖直向下的一个分量)
大小
G=mg
方向
始终竖直向下
弹力
定义
发生形变的物体要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用
产生条件
物体间直接接触
接触处发生弹性形变
方向
总是与施力物体形变的方向相反
胡克定律
F=kx
k叫做弹簧的劲度系数 单位是牛顿每米 符号是N/m K的大小由弹簧自身性质决定
X是弹簧长度的变化量,不是弹簧形变以后的长度
摩擦力
静摩擦力
定义
两相对静止的物体间的摩擦力
产生条件
接触面粗糙
接触面有压力
两物体间有相对运动趋势
方向
与受力物体相对运动趋势的方向相反
滑动摩擦力
定义
两相对运动的物体间的摩擦力
产生条件
接触面粗糙
接触面有压力
两物体间有相对运动
方向
与受力物体相对运动方向相反
动摩擦因数
定义
彼此接触的物体发生相对运动时摩擦力和正压力的比值
μ=Ff/FN
决定因素
接触面的材料和粗糙程度
作用效果
总是阻碍物体间的相对运动趋势
力的合成与分解
合力与分力
定义
假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同, 这一力就叫做那几个力的合力,那几个力叫做这一个力的分力
关系
等效替代
力的合成
平行四边形定则
求两个互成角度的分力的合力,如果以表示这两个力的有向线段为邻边做平行四边形, 这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向
三角形定则
把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的起点 到第二个矢量的终点的有向线段为和矢量
力的分解
平行四边形定则
三角形定则
效果分解法
正交分解法
将已知力按相互垂直的两个方向进行分解的方法
定义
力是一个物体对另一个物体的作用
作用效果
使物体发生形变或改变物体的运动状态
性质
力具有物质性,相互性,矢量性,独立性等特征
受力平衡
物体处于静止状态或匀速直线运动状态
运动
位移和路程
位移
表示质点的位置变动,它是由出位置,只向末位置的,有向线段(失量)
路程
物体运动轨迹的长度(标量)
区别
位移是矢量,路程是标量,只有在单方向直线运动中,位移的大小才等于路程
速度
定义
物体运动的位移与发生这个位移所用时间的比值 ,是描述物体位置变化快慢的物理量
方向
平均速度方向与位移的方向相同, 瞬时速度方向及物体运动的方向
平均速率
定义
物体在某一段时间内完成的路程与所用时间的比值
是标量
平均速度
定义
物体在某一段时间内完成的位移与所用时间的比值
是矢量 与位移方向相同
瞬时速度
定义
物体在某一时刻或经过某一位置时的速度
是矢量 与物体运动方向相同, 沿运动轨迹切线方向
加速度
定义
物体速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值 ,是描述物体速度变化快慢的物理量
方向
与速度变化量的方向一致, 速度变化量的方向决定 而与初、末速度的方向无关
匀变速直线运动的规律
基本规律
v=v。+at
x=v。t+1/2·at^2
v^2-v。^2=2ax
三个推论
连续相等的相邻时间间隔T内的位移差相等,即x2-x1=x3-x2=…=xn-x(n-1)=aT^2
平均速度(时刻)
V=(v。+v)·1/2
位移中点速度
V=根号下(v。^2+v^2)/2
初速度为零的匀加速直线运动的四个推论
T末,2T末,3T末…nT末的瞬时速度之比为v1:v2:v3:…:vn=1:2:3:…:n
前T内,前2T内,前3T内,…,前nT内的位移之比为x1:x2:x3:…:xn=1^2:2^2:3^2:…:n^2
第一个T内,第二个T内,第三个T内,…第n个T内的位移之比为x1:x2:x3:…:xn=1:3:5:…:(2n-1)
通过连续相等的位移所用时间之比为t1:t2:t3:…:tn=1:根号2-1:根号3-根号2:…:根号n-根号(n-1)
圆周运动
角速度
v=2πr/t
线速度
ω=2π/t
向心加速度
(ω^2)r
周期
T=2π/ω
向心力
作用效果
向心力产生向心加速度,只改变速度的方向不改变速度的大小
Fn=m(v^2)/r=mωv=m(ω^2)r=m4(π^2)r/(T^2)=4π^2mf^2r
方向
始终沿半径方向指向圆心,时刻在改变
航空航天和天体运行
开普勒三定律
开普勒第一定律
内容
所有情星照太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个交点上
开普勒第二定律
内容
对于任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过的面积相等
开普勒第三定律
内容
所有行星轨道的半长轴的三次方跟他的公转周期的二次方的比值都相等
公式
a^3/T^2=k,k是定值
万有引力定律
内容
自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的方向在它们的连线上, 引力的大小与物体的质量M1和M2的乘积成正比,与他们之间距离r的二方成反比
表达式
F=G(m1m2)/r^2,G为引力常量
第一宇宙速度
是人造卫星的最小发射速度,也是最大环绕速度,大小为7.9km/s
第二宇宙速度
脱离地球轨道的最小速度,大小为11.2km/s
第三宇宙速度
脱离太阳的最小速度,大小为16.7km/s
GMm/r^2=ma=mv^2/r=mω^2·r=4π^2r/T^2
GM=gR^2
中心天体质量
M=4π^2r^3/GT^2=v^2r/G=v^3T/2πG
中心天体密度
ρ=3πr^3/GT^2R^3=3g/4πGR
越远越慢
v=根号下GM/r
ω=根号下GM/r^3
T=根号下4π^2r^3/GM
a=GM/r^2
双星问题
T1=T2,ω1=ω2
m1/m2=r2/r1
T=根号下L^3/G(m1+m2)
m1+m2=4π^2L^3/T^2G
运动和力的关系
牛顿第一定律
内容
一切物体总保持匀速直线运动或静止状态, 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
意义
指出力不是维持运动的原因, 而是改变物体运动状态的原因 即力是产生加速度的原因
指出了一切物体都有惯性, 因此牛顿第一定律又称惯性定律
惯性
定义
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质
量度
质量是物体惯性大小的唯一量度 质量大的物体观性大质量大的物体惯性小
普遍性
惯性是物体的固有属性
牛顿第二定律
内容
物体加速度的大小跟它受到的和外力成正比, 跟物体质量成反比,加速度的方向跟和外力的方向相同
F=ma
适用范围
牛顿第二定律只适用于惯性参考系, 即相对地面静止或做匀速直线运动的参考系
牛顿第二定律只适用于宏观物体、低速运动的情况
超重与失重
超重
定义
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力,大于物体所受重力的现象
产生条件
加速度向上
失重
定义
物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力,小于物体所受重力的现象
产生条件
加速度向下
完全失重
定义
物体对支持物或悬挂物完全没有作用力的现象
产生条件
物体具有向下的加速,多且加速度等于重力加速度g
牛顿第三定律
作用力与反作用力
内容
两个物体之间的作用总是相互的, 一个物体对另一物体施加了力, 另一个物体同时对这个物体也施加了力
特点
大小相等
方向相反
作用在同一直线上
意义
建立了相互作用物体之间的联系及 作用力与反正用力的相互依赖关系