1、坐标系物理意义:在参考系上建立适当的坐标系,从而,定量地描述物体的位置及位置变化。
2、坐标系分类:
(1)一维坐标系(直线坐标系):适用于描述质点做直线运动,研究沿一条直线运动的物体时,要沿着运动直线建立直线坐标系,即以物体运动所沿的直线为x轴,在直线上规定原点、正方向和单位长度。例如,汽车在平直公路上行驶,其位置可用离车站(坐标原点)的距离(坐标)来确定。
(2)二维坐标系(平面直角坐标系)适用于质点在平面内做曲线运动。例如,运动员推铅球以铅球离手时的位置为坐标原点,沿铅球初速方向建立x轴,竖直向下建立y轴,铅球的坐标为铅球离开手后的水平距离和竖直距离。
(3)三维坐标系(空间直角坐标系):适用于物体在三维空间的运动。例如,篮球在空中的运动。
如果一个物体能对外做功,我们就说这个物体具有能量.物体由于运动而具有的能.Ek=½mv2,其大小与参照系的选取有关.动能是描述物体运动状态的物理量.是相对量。
二、动能定理
做功可以改变物体的能量.所有外力对物体做的总功等于物体动能的增量.W1+W2+W3+……=½mvt2-½mv02
1.反映了物体动能的变化与引起变化的原因——力对物体所做功之间的因果关系.可以理解为外力对物体做功等于物体动能增加,物体克服外力做功等于物体动能的减小.所以正功是加号,负功是减号。
2.“增量”是末动能减初动能.ΔEK>0表示动能增加,ΔEK<0表示动能减小.
3、动能定理适用单个物体,对于物体系统尤其是具有相对运动的物体系统不能盲目的应用动能定理.由于此时内力的功也可引起物体动能向其他形式能(比如内能)的转化.在动能定理中.总功指各外力对物体做功的代数和.这里我们所说的外力包括重力、弹力、摩擦力、电场力等.
4.各力位移相同时,可求合外力做的功,各力位移不同时,分别求力做功,然后求代数和.
5.力的独立作用原理使我们有了牛顿第二定律、动量定理、动量守恒定律的分量表达式.但动能定理是标量式.功和动能都是标量,不能利用矢量法则分解.故动能定理无分量式.在处理一些问题时,可在某一方向应用动能定理.
6.动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的.但它也适用于变为及物体作曲线运动的情况.即动能定理对恒力、变力做功都适用;直线运动与曲线运动也均适用.
7.对动能定理中的位移与速度必须相对同一参照物.
电势能由电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。
电势能具有相对性,通常取无穷远处或大地为电势能和零点。
由于电势能具有相对性,所以实际的应用意义并不大。而经常应用的是电势能的变化。电场力对电荷做功,电荷的电势能减速少,电荷克服电场力做功,电荷的电势能增加,电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值,这常是判断电荷电势能如何变化的依据。电场力对电荷做功的计算公式:W=qU,此公式适用于任何电场。电场力做功与路径无关,由起始和终了位置的电势差决定。
电势是描述电场的能的性质的物理量。在电场中某位置放一个检验电荷q,若它具有的电势能为ε,则比值ε/q叫做该位置的电势。
电势也具有相对性,通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势(对同一电场,电势能及电势的零点选取是一致的)这样选取零电势点之后,可以得出正电荷形成的电场中各点的电势均为正值,负电荷形成的电场中各点的电势均为负值。
电势相等的点组成的面叫等势面。等势面的特点:
等势面上各点的电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功。
等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。
规定:画等势面(或线)时,相邻的两等势面(或线)间的电势差相等。这样,在等势面(线)密处场强较大,等势面(线)疏处场强小。
运动是绝对的,静止是相对的。一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系在而言的。
参考系的选择是任意的,被选为参考系的物体,我们假定它是静止的。选择不同的物体作为参考系,可能得出不同的结论,但选择时要使运动的描述尽量的简单。
通常以地面为参考系。
2、质点:
①定义:用来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的模型,是科学的抽象。
②物体可看做质点的条件:研究物体的运动时,物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略。且物体能否看成质点,要具体问题具体分析。
③物体可被看做质点的几种情况:
(1)平动的物体通常可视为质点.
(2)有转动但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点.
(3)同一物体,有时可看成质点,有时不能.当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看做质点,反之,则可以.
注:
(1)不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点,关键要看所研究问题的性质.当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时,物体可视为质点.
(2)质点并不是质量很小的点,要区别于几何学中的“点”.
3、时间和时刻:
时刻是指某一瞬间,用时间轴上的一个点来表示,它与状态量相对应;时间是指起始时刻到终止时刻之间的间隔,用时间轴上的一段线段来表示,它与过程量相对应。
4、位移和路程:
位移用来描述质点位置的变化,是质点的由初位置指向末位置的有向线段,是矢量;
路程是质点运动轨迹的长度,是标量。
5、速度:
用来描述质点运动快慢和方向的物理量,是矢量。
(1)平均速度:是位移与通过这段位移所用时间的比值,其定义式为,方向与位移的方向相同。平均速度对变速运动只能作粗略的描述。
(2)瞬时速度:是质点在某一时刻或通过某一位置的速度,瞬时速度简称速度,它可以精确变速运动。瞬时速度的大小简称速率,它是一个标量。
6、加速度:用量描述速度变化快慢的的物理量。
加速度是矢量,其方向与速度的变化量方向相同(注意与速度的方向没有关系),大小由两个因素决定。
平均速度(与位移、时间间隔相对应)
物体运动的平均速度v是物体的位移s与发生这段位移所用时间t的比值。其方向与物体的位移方向相同。单位是m/s。
v=s/t
瞬时速度(与位置时刻相对应)
瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度。其方向是物体在运动轨迹上过该点的切线方向。瞬时速率(简称速率)即瞬时速度的大小。
速率≥速度
一个物体在另一个物体表面上存在相对滑动的时候,要受到另一个物体阻碍它们相对滑动的力,这种力叫做滑动摩擦力.
(1)产生条件:
①接触面是粗糙;
②两物体接触面上有压力;
③两物体间有相对滑动.
(2)方向:总是沿着接触面的切线方向与相对运动方向相反.
(3)大小-滑动摩擦定律
滑动摩擦力跟正压力成正比,也就跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。即其中的FN表示正压力,不一定等于重力G。为动摩擦因数,取决于两个物体的材料和接触面的粗糙程度,与接触面的面积无关。
2、静摩擦力:
当一个物体在另一个物体表面上有相对运动趋势时,所受到的另一个物体对它的力,叫做静摩擦力.
(1)产生条件:
①接触面是粗糙的;
②两物体有相对运动的趋势
③两物体接触面上有压力.
(2)方向:沿着接触面的切线方向与相对运动趋势方向相反
(3)大小:静摩擦力的大小与相对运动趋势的强弱有关,趋势越强,静摩擦力越大,但不能超过大静摩擦力,即0ffm,具体大小可由物体的运动状态结合动力学规律求解。
必须明确,静摩擦力大小不能用滑动摩擦定律F=FN计算,只有当静摩擦力达到大值时,其大值一般可认为等于滑动摩擦力,既Fm=FN
3、摩擦力与物体运动的关系
①摩擦力的方向总是与物体间相对运动(或相对运动的趋势)的方向相反。而不一定与物体的运动方向相反。
如:课本上的皮带传动图。物体向上运动,但物体相对于皮带有向下滑动的趋势,故摩擦力向上。
②摩擦力总是阻碍物体间的相对运动的'。而不一定是阻碍物体的运动的。
如上例,摩擦力阻碍了物体相对于皮带向下滑,但恰恰是摩擦力使物体向上运动。
注意:以上两种情况中,相对两个字一定不能少。
这牵涉到参照物的选择。一般情况下,我们说物体运动或静止,是以地面为参照物的。而牵涉到相对运动,实际上是规定了参照物。如A相对于B,则必须以B为参照物,而不能以地面或其它物体为参照物。
③摩擦力不一定是阻力,也可以是动力。摩擦力不一定使物体减速,也可能使物体加速。
④受静摩擦力的物体不一定静止,但一定保持相对静止。
⑤滑动摩擦力的方向不一定与运动方向相反
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