导图社区 高中物理必修一
这是一篇关于必修一的思维导图,主要内容包括:描述运动的基本概念,匀变速直线运动的规律,相互作用,牛顿运动定律。
编辑于2025-11-03 21:43:04必修一
描述运动的基本概念
参考系 时间 质点
参考系
所界定的运动或静止都是相对于这个作为参照的物体而言的。这个作为参照的物体叫作参照物,它以及与它保持相对静止的物体组成一个系统
时间与时刻
时间:一段时间
时刻:某一点
质点
在满足一定条件时,我们可以把物体简化、抽象为一个具有质量的点
位移 位置
确定位置的方法——建立坐标系
位移常用由初位置指向末位置的有向线段来表示。
位移=末位置-初位置
位移-时间图像:运动的起始位置和起始时刻分别作为纵轴和横轴的原点,各点的位置坐标 x 就等于它们相对于起始位置的位移 ∆x
标量:只有大小没有方向的物理量
矢量:样既有大小又有方向的物理量
矢量可用带有箭头的线段(有向线段)表示,线段的长短 表示矢量的大小,箭头的指向表示矢量的方向
x-t图:x-t 图像的斜率等于速度
位置变化的快慢与方向——速度
平均速度
把物体的位移∆x与发生这段位移所用时间∆t的比叫作这段时间内的平均速度
公式:
国际单位:m/s
瞬时速度
上面提到的v1这样,某时刻(或经过某位置时)的速度称为瞬时速度
瞬时速度中的“瞬时”二字,我们常常将它省略,简称为速度。诸如初速度、末速度、中间时刻的速度、速度的大小、速度的方向、速度在变化……其中的“度”都是指瞬时速度。我们常说“描述物体运动快慢和方向的物理量是速度”,这里的速度也是指瞬时速度
速度的测量
打点计时器测速度
光电门测速度
v-t图:斜率代表加速度;与横轴围成的面积代表位移
用打点计时器测量小车速度
可以用A、B两点之间的平均速度大致来描述P点的运动快慢。如果取更接近P点的两点A'和B',运动的图线接近于直线,表明物体的运动接近匀速。如果取非常非常接近P点的两点A''和B'',则运动的图线几乎就是一条直线了,这表明可以把A''B''段的运动看成是匀速直线运动,由此求出的平均速度可以认为是P点的瞬时速度。
注意事项
先接通电源再释放纸带
打点计时器使用交流电
电磁打点计时器:4-6V交流电
电火花打点计时器:220V家庭交流电
速度变化的快慢与方向——加速度
定义:用速度的改变量∆ 与发生这一改变所用时间∆t的比定量地描述物体速度变化的快慢和方向
公式:
单位:
加速度的测量
打点计时器测加速度
光电门测加速度
v-t图与加速度
加速度的数值等于该图像与横轴的夹角θ的正切,也 就是该图像的斜率
匀变速直线运动的规律
匀变速直线运动的研究
直线运动分类
匀速直线运动
变速直线运动
定义:把速度随时间均匀变化的直线运动叫作匀变 速直线运动
研究小车的运动
用打点计数器研究
方法一:取任意两个点,用它们的速度差∆ =v2- v1除以相应的时间差∆t=t2-t1,求得加速度。如果取不同的两个点,求得的加速度都相等,则小车的运动是匀变速直线运动。
方法二:把各0.02s时间段内的平均速度当作起点时刻的瞬时速度,绘制 -t图像。如果该图像在误差允许的范围内,可以看作一条倾斜的直线,则该运动是匀变速直 线运动
如果这些区段的平均速度都相等,则可以猜想:某段 区间的平均速度,等于该区间中间时刻的瞬时速度
用位移传感器进行研究
匀变速直线运动速度与时间的关系
速度方程:
以初速度 0的方向为正方向
如果加速度a是正值,表示 a 与v0 的方向相同,物体的速度数值随时间的增加而增加,物体做的是加速运动。
如果加速度a = 0,物体的速度不发生变化,其运动就是匀速直线运动,其v - t 图像是一条水平直线
如果加速度a是负值,表示a与v0 的方向相反,其v- t图像向下倾斜。开始阶段,物体的速度数值随时间的增加而减小,物体做减速运动。当物体的速度减为零后,速度变为负值,加速度的方向与速度方向相同,物体做加速运动,速度的大小逐渐增加。
匀变速直线运动位移与时间的关系
在匀变速直线运动的图像中,对应时间 t 的速度图像与两个坐标轴所围成的梯形,梯形的“面积”,在数值上就等于在时间t内的位移值。
位移公式:
匀变速直线运动规律的应用
速度位移方程:
匀变速直线运动某段位移中间位置的瞬时速度 与初速度 0、末速度 t 之间满足关系式:
自由落体运动
定义:只在重力作用下,物体由静止开始下落的运动称为自由落体运动
通过的距离之比等于时间的平方之比。即一个由静止开始滚下的小球到每个相等的时间间隔末,运动的距离之比为1∶4∶9∶16……
g: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 ;g = 9.8 m/s2 或g =10 m/s2
公式:
相互作用
力 重力
力是物体与物体之间的一种相互作用。这种相互作用可以改变物体的运动状态,使物体的速度大小或速度方向发生变化
力的大小可以用弹簧测力计等工具进行测量。在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,符号是 N
力是矢量,除了大小,力还具有方向。力的大小、方 向、作用点不同,它的作用效果就不同
力的三要素
大小
方向
作用点
力的图示
线段按照一定的比例(标度)画出,它的长短表示力的大小,它的指向表示力的方向,箭尾(或箭头)表示力的作用点,线段所在的直线叫作力的作用线
重力
公式:
方向:竖直向下
重心:一个物体的各部分都受到重力的作用,从效果上看,可以把物体各部分受到的重力视为集中作用在某一点,这个点就是重力的作用点
质量分布均匀的物体,重心的位置只跟物体的形状有 关。具有中心对称的均匀物体,重心位于其对称中心处
质量分布不均匀的物体,重心位置除了与物体的 形状有关,还与物体内质量的分布有关
弹力
形变
弹性形变:有些发生形变的物体在撤去外界的作用力后能够恢复原状
塑性形变:当撤去外力后物体的形变不能完全恢复原状
弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫作弹力。通常所说的压力、支持力、拉力都是弹力。物体产生的弹力方向总是与该物体所发生的形变方向相反
弹力与形变的关系
胡克定律:
单位是牛顿每米,单位的符号是 N/m
它取决于弹簧本身的结构(材料、匝数、直径等)
摩擦力
滑动摩擦力
定义:两个物体相互接触并挤压,当它们沿接触面发生相 对滑动时,每个物体的接触面上都会受到对方施加的阻 碍相对运动的力
方向:总是沿着接触面,并且跟物体的相对运动方向相反。
公式:
:它的大小与两个接触面的材料、粗糙程度等情况有关。
静摩擦力
定义:两物体之间处于相对静止状态,所以这时的摩擦力 是静摩擦力
静摩擦力的大小及最大静摩擦力
0 < f静 ≤ f静max
力的合成
合力:如果力F的作用效果与力F1 和F2 共同作用的效果 相同,我们就称为F1 和F2 的合力F
力的合成:求几个力的合力的过程
平行四边形定则:如果用表示两个共点力 F1 和 F2 的线段为邻边作平行四边形,那么合力 F 的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来
力的分解
定义:求一个已知力的分力
正交分解:建立直角坐标系,把 F 沿x、y方向进行分解,这种方法通常称为力的正交分解
共点力作用下物体的平衡
平衡状态:物体保持静止或匀速直线运动状态
平衡条件:
牛顿运动定律
牛顿第一定律
内容:一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。我们把物体的这种性质,叫作惯性。因此牛顿第一定律也称为惯性定律
惯性:在相同的力的作用下,质量大的物体运动状态难改变,我们就说它惯性大;质量小的物体运动状态容易改变,我们就说它惯性小。因此,可用物体质量的大小来描述它惯性的大小,即质量是物体惯性大小的量度。
牛顿第二定律
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
公式:
力学单位制
国际单位
米m
质量kg
时间s
电流A
热力学温度单位K
物质的量mol
发光强度cd
牛顿第三定律
内容: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
公式:
超重与失重
超重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)大于物体所受重力的现象
失重:物体对悬挂物的拉力(或对支持物的压力)小于物体所受重力的现象