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高中物理常见五种运动的区别详解

发布者: L先生 | 发布时间: 2020-9-16 14:01| 查看数: 22| 评论数: 0|帖子模式

直线运动

(1)匀速直线运动:瞬时速度保持不变的运动。位移、速度与时间的关系是x=vt。

(2)匀变速直线运动:沿着一条直线,且加速度不变的运动。

①匀变速直线运动的四个基本公式
速度时间公式:vt=v0+at
位移时间公式: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
速度位移公式: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
平均速度公式: 640?wx_fmt=jpeg.jpg (也是中间时刻瞬时速度)

②匀变速直线运动的重要推论:物体做匀变速直线运动时,在相邻、相等的时间间隔 内,位移的差是一个定值,即 640?wx_fmt=jpeg.jpg
曲线运动

01抛体运动
(1)平抛运动  

①平抛运动的规律
a.运动位移:
x=v0t(水平方向:匀速直线运动)
640?wx_fmt=jpeg.jpg (竖直方向:自由落体运动)  
b.运动轨迹:由以上两式消去t,得 640?wx_fmt=jpeg.jpg
(抛物线轨迹)
c.运动速度:
vx=v0(水平方向:匀速直线运动)
vy=gt(竖直方向:自由落体运动)
d.任意时刻位移: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
e.任意时刻速度: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
f.平抛运动时间: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
g.水平射程: 640?wx_fmt=jpeg.jpg

②关于平抛运动的两个重要推论
a.做平抛运动的物体,任一时刻速度方向与水平方向夹角 640?wx_fmt=jpeg.jpg 的正切值和该时刻的位移与水平方向的夹角 640?wx_fmt=jpeg.jpg 的正切值满足: 640?wx_fmt=jpeg.jpg
b.做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。  

(2)带电粒子在匀强电场中的偏转带电粒子(不计重力)以初速度v0垂直于匀强电场方向进入匀强电场区域,做类平抛运动:  
①沿初速度方向做匀速直线运动:x=v0t,vx=v0。  
②沿电场方向做初速度为零的匀加速直线运动,穿过电场所用时间t=L/v0 640?wx_fmt=jpeg.jpg   
其中U为偏转电场两板间电势差,d为两板间距离,L为两极板长度。  
③速度偏转角的正切值 640?wx_fmt=jpeg.jpg 640?wx_fmt=jpeg.jpg

02圆周运动
(1)匀速圆周运动:

轨迹是圆,并且线速度大小处处相等的运动。物体做匀速圆周运动所需的向心力F向与物体的质量m、线速度大小v、角速度大小w,轨迹半径r的关系是 640?wx_fmt=jpeg.jpg 。线速度与角速度的关系是v=wr,角速度与周期T、频率f的关系是 640?wx_fmt=jpeg.jpg 。向心力即可以由一个力提供,也可以由一个力的分力提供,还可以由几个力的合力提供。一般曲线运动轨迹的某一小段可做为圆周运动的一部分来处理。

非匀速圆周运动:

做非匀速圆周运动的物体所受合力不指向轨迹圆心,需将合力沿径向和切向分解,沿径向方向的分力即为向心力。

(2)天体的运动

像月球绕着地球、地球绕着太阳这种巨大物体在万有引力作用下的运动,都叫做天体的运动。天体的运动轨迹多为椭圆,当椭圆的离心率较小时,可把天体的运动看做匀速圆周运动。设太阳的质量为M,环绕太阳做圆周运动的某个行星的质量为m,行星与太阳之间的距离为r,行星公转的周期为T。太阳和行星之间的万有引力提供行星做匀速圆周运动的向心力,有 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,化简可得 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,由此可知,只要测出行星的公转周期和它与太阳的距离,就可以算出太阳的质量。人造卫星、宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动的规律与天体运动的规律一样。

(3)静电场中的圆周运动

经典物理学认为,核外电子和原子核间存在库仑引力,电子在库仑引力作用下绕核做匀速圆周运动。以氢原子为例,氢核带电+e,电子带电-e,氢核的质量为m1,电子的质量为m2,电子与氢核之间的距离为r,设电子做匀速圆周运动的速度为v,有 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,化简可得 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,由 还可求得电子做匀速圆周运动的周期。电子绕核的运动属于微观领域,上述对原子行为的描述存在一定的局限性,但在研究宏观物体在静电力作用下做匀速圆周运动时,前面的分析则是没有问题的。

(4)带电粒子在磁场中的圆周运动

带电粒子垂直磁感应强度方向进入匀强磁场,会受到与运动方向垂直的洛伦兹力作用,若不计其它力的作用,带电粒子将在匀强磁场中做匀速圆周运动。设带电粒子的质量为m,带电量为q,磁场的磁感应强度为B,粒子进入磁场的速度为v,洛伦兹力提供向心力有 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,化简可得带电粒子做匀速圆周运动的轨道半径 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,粒子做匀速圆周运动的周期 640?wx_fmt=jpeg.jpg .

分子热运动

扩散:不同物质彼此进入对方的现象。扩散现象不是外界作用(例如对流、重力作用等)引起的,也不是化学反应的结果,而是由物质分子的无规则运动产生的。

布朗运动:悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动。布朗运动并不是分子的运动,但是微粒运动的无规则性,间接地反映了液体分子运动的无规则性。  

热运动:分子永不停息的无规则运动叫做热运动,热运动与温度有关,温度越高,热运动越激烈。

简谐运动

(1)弹簧振子的运动  

把一个有孔的小球装在弹簧的一端,弹簧的另一端固定,小球穿在光滑的杆上,能够自由的移动,小球和杆之间的摩擦可以忽略,弹簧的质量与小球相比也可以忽略,这样的系统称为弹簧振子。小球原来静止的位置叫做平衡位置。用外力将小球从平衡位置沿杆拉开一段距离再撤去,小球将在平衡位置附近往返运动起来,这样的运动叫做机械振动,简称振动。小球的位移与时间的关系遵从正弦函数规律,这样的振动叫做简谐运动。简谐运动的表达式 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,A代表简谐运动的振幅,w代表简谐运动的圆频率。

做简谐运动的物体,所受合力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,通常把这个力叫做回复力。回复力与物体位移之间的关系为F=-kx,k为回复力系数(对于弹簧振子就是弹簧的劲度系数)。

(2)单摆的运动 

用细线将小球悬挂起来,如果细线的质量与小球相比可以忽略,球的直径与线的长度相比也可以忽略,这样的装置就叫做单摆。单摆摆动时,在偏角很小的情况下,摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比,方向总是指向平衡位置,单摆的运动也是简谐运动。 

单摆的周期与摆球质量无关,在振幅较小时与振幅无关,但与摆长有关。设摆长为l,单摆的周期与摆长的关系是 640?wx_fmt=jpeg.jpg , 为重力加速度。反过来,还可以用单摆测定某地的重力加速度。

波的运动

横波和纵波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫做横波;质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波。机械波的传播需要借助介质,介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,传播的只是振动这种形式。波在传播“振动”这种运动形式的同时,还可以传递能量和信息。  

在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,用 640?wx_fmt=jpeg.jpg 表示。各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率。波速与波长、周期的关系为 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,由于 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,所以波速与波长、频率的关系为 640?wx_fmt=jpeg.jpg 。机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,在不同介质中,波速一般不同。一般情况下,波速 640?wx_fmt=jpeg.jpg ,△x为波传播的距离,t为波传播的时间。

波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射。实验表明只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显衍射现象。

产生干涉的一个必要条件是,两列波的频率必须相同,另一个必要条件是,两个波源的相位差必须保持不变。干涉和衍射是波所特有的现象。 917f1fb75102d7b0bc7012fecd6f34d.jpg

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