《高中物理力学讲义》课件

高中物理力学讲义本讲义旨在帮助高中生深入理解力学的基本概念和原理内容涵盖牛顿运动定律、功和能、动量守恒等重要内容作者力学简介

11.研究对象

22.基本规律力学主要研究物体机械运动以及与运动相关的力、能量等力学基于牛顿运动定律和万有引力定律等基本规律来解释物理量和预测物体的运动

33.重要分支

44.应用领域力学包含多个重要分支，例如静力学、动力学、流体力学力学在工程、航空航天、生物学等领域有着广泛的应用等标量和向量标量向量只有大小没有方向的物理量既有大小又有方向的物理量质量位移••时间速度••温度力••运动分类直线运动曲线运动物体沿直线运动，是最简单的运动形式物体沿曲线运动，如抛出的球或绕地球运例如，火车在直线轨道上行驶行的卫星曲线运动通常更复杂，涉及速度和方向的变化匀速运动变速运动物体在相同时间内运动相同的距离，即速物体的速度随时间变化，可以是加速或减度恒定例如，一辆汽车在高速公路上以速例如，起飞的飞机正在加速稳定的速度行驶位移、速度和加速度位移1物体位置变化的矢量速度2位移变化率，矢量加速度3速度变化率，矢量位移是物体在运动过程中，其位置的变化量速度是物体位移变化率，描述物体运动快慢和方向加速度是物体速度变化率，描述物体运动速度变化快慢和方向匀变速直线运动定义1加速度大小和方向保持不变的直线运动公式2速度公式、位移公式、时间公式应用3自由落体、斜抛运动匀变速直线运动是高中物理力学的重要内容之一该运动的特点是物体在运动过程中，加速度的大小和方向保持不变平抛运动定义物体以一定的初速度水平抛出后，只在重力的作用下运动的运动称为平抛运动特点平抛运动是匀变速曲线运动，水平方向做匀速运动，竖直方向做自由落体运动轨迹平抛运动的轨迹是抛物线，可以用数学公式进行描述，并可以进行精确的计算应用平抛运动广泛应用于实际生活中，例如足球的射门、跳水的跳台跳水等抛体运动概述1抛体运动是指物体只受重力作用，在空中运动的运动方式它是物理学中的一个重要概念，在很多领域都有应用例如，运动员投掷铅球、运动员跳高、炮弹发射等都是抛体运动的例子类型2抛体运动可以分为三种类型平抛运动，斜抛运动，和自由落体运动应用3在现实生活中，抛体运动有着广泛的应用例如，在军事领域，炮弹的发射、导弹的飞行等都是抛体运动的应用在体育领域，运动员的投掷、跳跃等也都是抛体运动的应用天体运动行星运动行星绕恒星运行，遵循开普勒行星运动定律行星的轨道不是完美的圆形，而是椭圆形地球绕太阳公转，周期约为天365卫星运动卫星绕行星运行，例如月球绕地球运行卫星的轨道受行星引力影响，轨道类型包括圆形轨道和椭圆轨道恒星演化恒星从星云中诞生，经历燃烧氢气、氦气等核聚变过程，最终演变成红巨星、白矮星、中子星或黑洞恒星演化过程非常漫长，持续时间以亿年为单位星系运动星系是由大量恒星、星云、星团、暗物质等组成的巨大天体系统星系之间相互吸引和排斥，导致星系运动和宇宙膨胀高斯定律高斯定律概述应用范围高斯定律是电磁学中的一个基本定律，它描述了电场与电荷之间高斯定律在电磁学中有着广泛的应用，例如计算电场强度、确定的关系该定律指出，任何闭合曲面上的电场通量等于该闭合曲电荷分布、分析电容器等它也是麦克斯韦方程组中的一个重要面所包围的净电荷除以真空介电常数方程静电场电场线电势电势差描述静电场中电场强度的分布情况从正表示电场中某一点的电势能与电荷量的比描述电场中两点间电势的差值，表示电场电荷出发，指向负电荷值，反映电场力做功的性质力做功的大小电势电势能电势电势能是电场力做功的能量，与电场力有关电势是描述电场中某一点能量高低的物理量，与电势能有关电势能的变化量等于电场力所做的功电势差是两个点之间电势的差值，等于这两个点之间电场力做功的功电流和电路电流是指电荷的定向移动当导体中存在电势差时，自由电子就会在电场力的作用下定向移动，形成电流电流的大小可以用电流强度来表示，单位是安培（A）电流1电荷的定向移动电路2由电源、负载和导线组成的闭合回路电阻3电路中阻碍电流流动的性质电压4电路中两点间的电势差电路是电流的通路，由电源、负载和导线组成电源提供电能，负载消耗电能，导线连接电源和负载电流的大小与电压成正比，与电阻成反比，这可以用欧姆定律来描述电磁感应法拉第定律1磁通量变化产生感应电动势楞次定律2感应电流方向阻碍磁通量变化涡流3导体内部产生的感应电流应用4发电机、变压器电磁感应是电磁学的重要组成部分法拉第定律解释了感应电动势的产生原因，而楞次定律则描述了感应电流的方向涡流是导体内部产生的感应电流，在许多应用中发挥着重要作用电磁波无线电波微波频率较低，应用于广播、电视、雷达频率较高，用于微波炉、通信等等红外线可见光热效应显著，用于遥控、夜视仪等人眼可见的光，包括彩虹的所有颜色光的直线传播直线传播1光在均匀介质中沿直线传播，这是光的传播最基本规律光线2光线是表示光的传播方向的直线，是人们为了描述光传播路径而引入的理想模型光速3光在真空中的传播速度约为每秒米，是宇宙中299,792,458最快的速度光的反射和折射反射定律1入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线在同一平面内折射定律2入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数，称为折射率全反射3当光线从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角时，会发生全反射现象光的反射和折射是光学中两个重要的现象，在生活中应用广泛，例如镜子、透镜、棱镜等薄透镜成像成像原理薄透镜是指中心厚度远小于曲率半径的透镜1利用光的折射原理形成物体的像透镜类型2凸透镜和凹透镜凸透镜会聚光线，凹透镜发散光线成像规律3物距、像距和焦距之间的关系利用透镜公式和放大率计算成像位置和大小成像特点4实像和虚像倒立和正立，放大和缩小薄透镜成像在生活中有着广泛应用，例如照相机、望远镜和显微镜等学习薄透镜成像可以帮助我们理解光学现象，掌握光学器件的工作原理光的干涉和衍射双缝干涉衍射光栅惠更斯原理当一束光通过两个狭缝时，会在屏幕上形衍射光栅是具有周期性结构的器件，可以惠更斯原理认为，波前的每一点都可以看成明暗相间的条纹这是由于光波在通过用来将光线分成多个方向的光束，形成一作一个新的波源，这些波源发出的次波叠狭缝后发生了干涉系列明暗相间的条纹加起来就形成了新的波前光电效应光电效应概念光电效应特点当光照射在金属表面时，金属光电效应现象只发生在频率大中的电子吸收光的能量而逸出于截止频率的光照射下，光电子的动能与入射光的频率有关光电效应解释光电效应应用爱因斯坦提出了光电效应的量光电效应广泛应用于光电管、子解释，光的能量以量子形式光电倍增管等器件存在热学基础温度热量温度是描述物体冷热程度的物理热量是能量传递的一种形式，表量，单位是摄氏度或开尔文示物体之间由于温度差而传递的°C能量单位是焦耳K J比热容热传递比热容是指单位质量的物质温度热传递是热量从高温物体传递到升高摄氏度所吸收的热量单低温物体的过程，主要方式包括1位是焦耳每千克摄氏度热传导、热对流和热辐射J/kg·°C热机和热过程热机热机将热能转化为机械能内燃机•蒸汽机•燃气轮机•热力学研究热能与其他形式能量相互转换规律热过程系统吸收或释放热量，温度发生变化等温过程•等容过程•等压过程•绝热过程•机械功和功率

11.机械功

22.功率机械功是力对物体做功的量度功率是物体做功快慢的量度，，等于力的大小与物体在力的等于单位时间内所做的功方向上移动的距离的乘积

33.功和功率的单位

44.功和功率的应用功的单位是焦耳（），功率功和功率是力学中的重要概念J的单位是瓦特（），广泛应用于工程、物理学等W领域机械能动能势能物体由于运动而具有的能量动能与物体的质量和速度平方成正比物体由于其位置或状态而具有的能量势能主要分为重力势能和弹性势能动量和动量定理动量动量是物体运动状态的量度物体质量越大，速度越大，动量就越大动量定理动量定理指出，物体动量的变化等于它所受合外力的冲量应用动量定理广泛应用于碰撞、爆炸、火箭等各种物理现象中牛顿定律万有引力定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律任何两个物体之间都存在相互一个物体在不受外力作用时，物体的加速度与其所受合外力当两个物体相互作用时，它们吸引力，称为万有引力，该力将保持静止状态或匀速直线运成正比，与物体的质量成反比之间所产生的力总是大小相等的大小与两物体质量的乘积成动状态，这就是惯性定律，加速度的方向与合外力的方、方向相反的，称为作用力与正比，与它们之间距离的平方向相同反作用力成反比重力场引力场概述重力场强度重力场是地球周围的空间区域，重力场强度是指单位质量物体在在这个区域内，任何物体都会受重力场中所受的力，方向指向地到地球的引力作用球中心重力加速度重力势能重力加速度是指物体在重力场中重力势能是指物体由于所处位置自由下落时的加速度，约为而具有的能量，与物体质量、重

9.8，在地球表面各处略有不同力加速度和高度有关m/s²万有引力定律牛顿发现距离和质量影响该定律表明，宇宙中任何两个物引力的大小与两个物体的质量成体之间都存在相互吸引的力，称正比，与它们之间距离的平方成之为万有引力反比重要应用该定律解释了地球上的重力，行星的运动，以及宇宙的形成和演化刚体运动123旋转运动平移运动组合运动刚体绕固定轴旋转，旋转角速度和角刚体所有点以相同速度沿相同方向移刚体同时进行平移和旋转运动，例如加速度描述其运动典型例子包括风动，可以用位移、速度和加速度描述滚动的轮子，可以用这两个运动的叠扇和地球自转加来描述流体力学基本原理流体压力阿基米德原理流体动力学伯努利定理流体静止时，对容器壁和浸浸在液体中的物体受到向上研究流体运动规律的学科，理想流体在流动过程中，流入其中的物体产生压力压的浮力，浮力的大小等于物主要关注流体的粘性、湍流速增加，压力减小，能量守力的大小与流体的深度成正体排开液体的重力、流动阻力等因素恒比，与流体的密度有关总结与展望深入探索拓展应用激发兴趣高中物理力学是基础，可以深入研究更复力学原理在工程、材料科学、航空航天等力学知识能激发学生对科学的兴趣，培养杂体系领域应用广泛探索精神。