高中物理必修一知识体系(2)

欢迎探索高一物理必修一知识思维导图！ 在这个思维导图中，我们将一起揭开物理学的神秘面纱，探索力学，运动等基础概念。这份导图是我们精心设计的，旨在帮助同学们系统地梳理和巩固物理知识点，构建起一个清晰的知识框架。 导图以力和运动为中心，通过四个分支结构展开，每个分支都详细列出了相关的物理概念和公式，以及它们之间的联系。我们建议同学们在学习新章节前，先通过导图预览主要内容，在课后则可以用来复习和检验自己的理解。当然本图也使用于高三高考复习。

高中物理必修一知识体系

• 第一章 运动的描述
  • 质点 参考系
    • 物体和质点
      • 在某些情况下，确实可以忽略物体的大小和形状，把它简化为一个具有质量的点，这样的点叫作质点
    • 参考系
      • 要描述一个物体的运动，首先要选定某个其他物体作为参考，观察物体的位置相对于这个“其他物体”是否随时间变化，以及怎样变化。这种用来作为参考的物体叫作参考系
  • 时间 位移
    • 时刻和时间间隔
      • 时刻：指的是时间轴上的一个点
      • 时间间隔：指的是两个时刻间的时间间隔
    • 位置和位移
      • 路程：初、末位置间的轨迹的长度
      • 位移：表示物体位置上的变化，是初位置指向末位置的有向线段
    • 直线运动的位移
    • 位移—时间图像
      • 意义：表示位移随时间变化的规律
      • 应用
        • 确定某时刻的位移，判断运动性质（静止、匀速、变速）
        • 判断速度大小（斜率）
    • 位移和时间的测量
      • 学校实验室中常用打点计时器来记录时间和位移
  • 位置变化快慢的描述——速度
    • 速度
      • 物理意义：表示物体运动的快慢
      • 定义式：v= Δx/Δt
      • 单位：米每秒，符号是m/s或m·s⁻¹。，常用的单位还有千米每时（km/h或km·h⁻¹）、厘米每秒（cm/s或cm·s⁻¹）
    • 平均速度和瞬时速度
      • 平均速度：v= Δx/Δt， 方向与位移方向相同
      • 瞬时速度：当Δt趋于0时，v= Δx/Δt，方向为该时刻的运动方向
    • 速度—时间图像
      • 内容：物体运动的速度随时间变化的情况可以用图像来直观表示。以时间t 为横轴，速度v为纵轴，坐标系中的图像即为速度—时间图像或v-t 图像。
      • 图像：
  • 速度变化快慢的描述——加速度
    • 加速度
      • 物理意义：表示物体速度变化的快慢
      • 定义式：a＝Δv/Δt，加速度的单位是米每二次方秒，符号是m/s²或 m·s⁻²，是矢量，它既有大小，又有方向。
    • 加速度的方向：与速度变化量的方向相同
    • 从v-t 图像看加速度
      • 意义：v-t 图像反映的是物体的速度随时间变化的情况。
      • 应用
        • 确定某一时刻的速度（大小和方向）
        • 判断加速度的大小和方向
        • 判断物体的运动性质（静止、匀速、变速）
• 第二章 匀变速直线运动的研究
  • 实验：探究小车速度随时间变化的规律
    • 实验思路：要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度，而打点计时器具有此功能，用打点计时器测量速度
    • 进行实验：把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带运动。于是，打点计时器在纸带上打下一行小点。随后，立即关闭电源。
    • 数据记录
    • 数据分析：用v-t 图像分析速度v与时间t 的定量关系。以时间t 为横轴、速度v为纵轴建立直角坐标系
  • 匀变速直线运动的速度与时间的关系
    • 匀变速直线运动
      • 定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动
      • 图像：v-t 图像是一条倾斜的直线
    • 速度与时间的关系：v＝v₁＋at
  • 匀变速直线运动的位移与时间的关系
    • 匀变速直线运动的位移
      • 定义：做匀速直线运动物体的位移可以通过它的v-t 图像求解。
      • 关系式：x＝v₁ t＋ at²/2 ，若初速度为0，这个公式可以简化为 x＝ at²/2
    • 速度与位移的关系: v² － v₁²＝2ax
  • 自由落体运动
    • 自由落体运动
      • 定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动
      • 特征
        • 初速度为0
        • 加速度为重力加速度g
    • 自由落体加速度
      • 定义：对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度
      • 公式：v＝gt，x＝ gt²/2
• 第三章 相互作用——力
  • 重力与弹力
    • 重力
      • 产生：由于地球的吸引而产生
      • 三要素
        • 大小：G＝mg
        • 方向：竖直向下
        • 作用点：重心（与几何形状和质量分布有关）
      • 力的图示：力可以用有向线段表示。有向线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，箭尾（或箭头）表示力的作用点。如图3.1-4，球所受的重力大小为6 N，方向竖直向下
    • 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，这种力叫作弹力
      • 产生原因：施力物体发生了弹性形变
      • 大小：与弹性形变有关
      • 方向：与受力物体形变方向相同
        • 接触面：相互垂直或垂直于切线
        • 绳或弹簧：沿绳或弹簧方向
        • 杆：具体分析
          • 活杆：沿杆的支持力
          • 死杆：任意方向
    • 胡克定律
      • 弹性形变：物体在发生形变后，如果撤去作用力能够恢复原状，这种形变叫作弹性形变
      • 弹性限度：如果形变过大，超过一定的限度，撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状，这个限度叫作弹性限度
      • 公式：F ＝kx，式中弹力F、弹簧伸长（或缩短）的长度x的单位分别是牛顿（N）、米（m），k 叫作弹簧的劲度系数，单位是牛顿每米，符号是N/m
  • 摩擦力
    • 滑动摩擦力
      • 定义：两个相互接触的物体，当它们相对滑动时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力，这种力叫作滑动摩擦力
      • 产生条件
        • 有弹力
        • 接触面不光滑
        • 存在相对运动
      • 方向：与运动方向相反
      • 大小：
    • 静摩擦力
      • 定义：由于这时相互接触的两个物体之间只有相对运动的趋势，而没有相对运动，所以这时的摩擦力叫作静摩擦力
      • 产生条件
        • 有弹力
        • 接触面不光滑
        • 存在相对运动趋势
      • 方向：与运动趋势相反
      • 大小：0 < F ≤ Fmax
  • 牛顿第三定律
    • 作用力和反作用力：物体间相互作用的这一对力，通常叫作作用力和反作用力
    • 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等， 方向相反， 作用在同一条直线上。这就是牛顿第三定律
    • 物体受力的初步分析
      • 相互作用力：作用在两个物体上
      • 平衡力：作用在同一个物体上
  • 力的合成和分解
    • 合力和分力
      • 一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力
      • 几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同， 这 几 个 力 就 叫 作 那 个 力 的分力
    • 力的合成和分解
      • 把求几个力的合力的过程叫作力的合成
      • 把求一个力的分力的过程叫作力的分解
      • 力的合成法则
        • 平行四边形法则
        • 矢量三角形法则
      • 力的分解法则
        • 正交分解法
    • 矢量和标量
      • 矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量
      • 标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量
  • 共点力的平衡
    • 共点力平衡的条件：在共点力作用下物体平衡的条件是合力为0
• 第四章 运动和力的关系
  • 标注
  • 牛顿第一定律
    • 理想实验的魅力：伽利略的理想实验
    • 牛顿第一定律
      • 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
    • 惯性与质量
      • 惯性：物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性
      • 惯性只与质量有关
  • 实验：探究加速度与力、质量的关系
    • 实验思路
      • 加速度与力的关系：保持小车质量不变，通过改变槽码的个数改变小车所受的拉力。小车所受的拉力可认为与槽码所受的重力相等。测得不同拉力下小车运动的加速度，分析加速度与拉力的变化情况，找出二者之间的定量关系
      • 加速度与质量的关系：保持小车所受的拉力不变，通过在小车上增加重物改变小车的质量。测得不同质量的小车在这个拉力下运动的加速度，分析加速度与质量的变化情况，找出二者之间的定量关系。
    • 物理量的测量
      • 质量的测量：使用天平
      • 加速度的测量
        • 测量小车加速度最直接的办法就是用刻度尺测量小车移动的位移x，并用秒表测量发生这段位移所用的时间t，即a=2x/t²
        • 使用打点计时器
        • 让两个做初速度为0的匀加速直线运动的物体的运动时间t相等，它们的位移之比就等于加速度之比，即 x₁/x₂=a₁/a₂
      • 力的测量
        • 使用槽码悬挂控动小车
        • 垫高木板来平衡摩擦力
        • 使小车质量远大于槽码的质量减小误差
    • 进行实验
      • 改变槽码质量测得不同拉力下小车的加速度
      • 改变小车质量测得不同质量小车在相同拉力下的加速度
    • 数据分析
      • 为了分析加速度a 与质量m 的定量关系，我们同样需要建立直角坐标系。经验告诉我们，在相同拉力作用下，质量m 越大，加速度a 越小。
      • 如果a-m图像是双曲线，a 与 m 成反比，也就是a与m1 成正比。作 a - m1 图像进行检验（图4.2-5）。如果检验的结果是过原点的直线，就可以判断加速度 a 与质量 m 是成反比的。
  • 牛顿第二定律
    • 牛顿第二定律的表达式
      • 内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。这就是牛顿第二定律
      • 公式：F ＝ kma
    • 力的单位：F＝ma＝1 kg·m/s²
  • 力学单位制
    • 基本单位：在物理学中，只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理量之间的关系推导出其他物理量的单位。这些被选定的物理量叫作基本量，它们相应的单位叫作基本单位。
      • 导出量：由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量叫作导出量
      • 导出单位：推导出来的相应单位叫作导出单位，例如速度、加速度的单位
    • 国际单位制
      • 定义：1960年第11届国际计量大会制订了一种国际通用的、包括一切计量领域的单位制，叫作国际单位，简称SI
  • 牛顿运动定律的应用
    • 国际单位制的基本单位
    • 从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动情况
    • 从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，可以根据运动学规律求出物体的加速度，结合受力分析，再根据牛顿第二定律求出力
  • 超重和失重
    • 重力的测量
      • 先测量物体做自由落体运动的加速度g，再用天平测量物体的质量，利用牛顿第二定律可得G＝mg
      • 利用力的平衡条件对重力进行测量
    • 超重和失重
      • 超重
        • 内容：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，表现为加速度向上
        • 公式：mg － Fₙ＝－ ma ， Fₙ＝ m（g ＋ a）> mg
      • 失重
        • 内容：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，表现为加速度向下
        • 公式：mg － Fₙ ＝ ma， Fₙ＝ m（g － a）< mg