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力学中的基本概念

1．基本概念对比

(1)位移(矢量)是运动物体由起点指向终点的有向线段；路程(标量)是运动轨迹的长度．

(2)速度是描述质点运动快慢的物理量，它等于位移的变化率，即v＝eq\f(Δx,Δt)；加速度是描述质点速度变化快慢的物理量，它等于质点速度的变化率，即a＝eq\f(Δv,Δt).

(3)位移－时间图象与速度－时间图象

?

描述对象

斜率

纵截距

面积

位移－时间图象

描述直线运动、不能描述曲线运动

速度

开始计时时物体相对于参考点的位移

无意义

速度－时间图象

描述直线运动、不能描述曲线运动

加速度

物体的初速度

相应时间段物体的位移

2.自由落体运动

(1)只受到重力的物体从静止开始下落的运动，其实质是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动．

(2)下落t时刻的速度公式v＝gt；下落高度公式h＝eq\f(1,2)gt2；下落高度h时速度v＝eq\r(2gh).

3．竖直上抛运动

(1)只受到重力作用的竖直向上运动，实质是初速度为v0，加速度为－g的匀减速直线运动．

(2)上升和下落两个过程互为逆运动，具有速度对称(上升过程和下落过程经过同一点的速度大小相等、方向相反)和时间对称(上升过程和下落过程经过同一段路程所需时间相同)的特点．

(3)以初速度v0竖直上抛的最大高度H＝veq\o\al(2,0)/2g；上升到最高点的时间t＝eq\f(v0,g).

4．重力

(1)产生：由于地球对物体的吸引而产生的，是地球对物体万有引力的一个分力．

(2)大小：随地理位置的变化而变化，随离地面高度的增加而减小；方向：竖直向下．

5．弹力

(1)大小：只有弹簧中的弹力我们可以应用胡克定律F＝kx计算，而支持力、压力、轻绳中的拉力、轻杆中的弹力等必须根据题中的物理情境应用牛顿运动定律或平衡条件得出．

(2)方向：压力和支持力的方向垂直于接触面指向被压或被支持的物体，若接触面是曲面，则弹力的作用线一定垂直于曲面上过接触点的切线；轻绳中的弹力方向一定沿绳，指向轻绳收缩的方向；对轻杆，若一端由铰链连接，则另一端的弹力只能沿杆的方向拉或压，若杆的一端固定，则杆中的弹力方向可以与杆成任意角度．

6．摩擦力

(1)产生条件：两物体相互接触且发生弹性形变；接触面粗糙；有相对运动或相对运动趋势．

(2)方向：与物体的相对运动或相对运动趋势的方向相反，沿接触面的切线方向．

(3)类别：滑动摩擦力和静摩擦力．

①滑动摩擦力F＝μFN，式中压力FN不一定等于物体的重力，滑动摩擦力的大小与速度无关．

②静摩擦力大小和方向随运动状态及外力情况而变化，与压力FN无关．静摩擦力的大小范围：0≤F≤Fmax，其中最大静摩擦力Fmax与压力FN成正比．

7．力的合成和分解

不是两个力的数字加减，而是按照平行四边形定则(可简化成三角形定则)进行的矢量合成与分解的运算．实质是一种等效替换的方法，合力或分力与原力等效．

(1)合力可能大于分力，也可能小于分力，还可能等于分力，合力与分力的大小关系如同三角形的边长关系．

(2)力的合成只适用于作用在同一物体上的力，力的分解得到的两个分力与原力性质相同．

8．超重与失重

(1)超重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于重力．原因：物体具有向上的加速度．

(2)失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于重力．原因：物体具有向下的加速度．

(3)完全失重：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)为零．原因：物体具有向下的加速度且大小为重力加速度g.

9．曲线运动

(1)速度方向：沿曲线的切线方向．

(2)特点：速度方向时刻在改变．曲线运动一定是变速运动，所受合外力一定不为零．

(3)条件：物体所受的合外力的方向与物体的速度方向不在一条直线上．合外力的方向一定指向轨迹弯曲一侧．

(4)研究方法：把曲线运动分解为两个简单的直线分运动．合运动与分运动之间存在等时性、独立性、等效性．

①等时性：合运动与分运动经历的时间相等，即同时开始、同时进行、同时结束．

②独立性：各分运动在其方向上力的作用下独立运动，不受其他方向分运动的影响．

③等效性：各分运动按平行四边形定则合成后与物体的实际运动效果相同．

10．平抛运动

(1)特点：初速度沿水平方向，只受重力作用，其轨迹为抛物线．平抛运动是匀变速(加速度g不变)曲线运动．

(2)研究方法：分解为水平方向的匀速直线运动(x＝v0t)和竖直方向的自由落体运动eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y＝\f(1,2)gt2)).

(3)平抛运动物体的速度改变量Δv＝gΔt、方向总是竖直向下，且相等时间内速度改变量总是相等的．

11．匀速圆周运动

(1)特点：合外力大小不变，方向总是指向圆心．匀速圆周运动是加速度(方向)时刻在变化的变速曲线运动．