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高三上册物理知识点讲解思维导图模板大纲
一、功的定义
是力沿力的方向上的位移。功是与每一个力相对应的,每一个施加于物体上的力都有对物体做功的可能,功代表一种力的作用效果,最终物体所承受的功应是各力做功的和。由于功等于力和位移两个矢量相乘,根据向量四则运算规则,功是标量,各力所做的功实际上都排在与位移的平行线上,有正有负,按数轴叠加得出总功,即合外力对物体所做的功。
二、功的单向性。
不同于力的成对出现,功是不对称的。
三、力与位移的夹角
物体实际受力方向经常与位移方向构成一个夹角θ,无论是力线向位移线转还是位移线向力线转都是旋转θ角,之间的关系都是cosθ,当θ=0,cosθ=+1,力对物体做正功。当θ=π,cosθ=-1,力对物体做负功。当θ=π/2时,cosθ=0,力对物体不做功。但合外力必然与位移方向相同。
四、两种机械能,动能和势能,它们的概念
五、能量研究的体系的概念。
能量是在体系内进行研究的,只有在一个特定完整的体系中才能应用机械能守恒定理,既然是体系,可以是两个以上的物体。
六、能量研究的适用范围
优势是可以解决一些变力情况,缺点是不能解决有关加速度的研究。
七、搞清功和能的关系。确定什么时候用机械能守恒,什么时候用动能定理。
1功和能的关系
能量的转换通过做功来实现,换句话说,做功产生能量(做正功),或做功损失能量(做负功),功有三种含义:一是等于物体单一能量的改变,如动能增加或减少。二是可以看作不同能量转换的传递中介物,如增加或减少的动能通过做功可以转化为势能,从而实现机械能守恒。三是可以表示出机械能以外的能量,从而可以传递给电能、热能、光能等。
2动能定理
应该这样描述:合外力对物体所做的功等于该物体动能的变化。这里有以下两个关键问题:
A必须是合外力做功,即所有力对物体做功的总和,也只有用合外力,动能定理才能成立。单个力可以对物体做功,但无法计算其贡献的动能。由于合外力与位移方向永远相同,所以没有cosθ。
B因为功是以研究对象为范围,与前面相同,即只针对一个物体,当两个质量分别为m1、m2的物体叠加时,需要像前面一样根据需要进行整体和隔离,必须分开讨论。
3机械能守恒定律
机械能守恒应该这样描述,体系内各物体运动前总机械能等于运动后总机械能。机械能等于动能加势能。这里同样有两个关键问题,
A能量的研究范围是体系,既然称为体系,应包括所有参与的物体(包括地球),以及整个的变化过程。既然所有物体都参与研究,因为能量是标量,多个物体的能量就可以进行累加,形成系统内总动能和总势能,进而形成总机械能。
B这里不采用动能和势能转化的公式描述是因为它只适用于一个物体,没有充分发挥体系的优势,由于动能定理解决多个物体问题比较复杂,因此这个问题显得比较重要。
机械振动在介质中的传播称为机械波mechanical wave。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波例如光波可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。
机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。
形成条件
波源
波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。
波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。
介质
广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。
传播方式与特点
机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下左右的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.
为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波右下图为例进行介绍,其他形式的机械波同理[1]。
绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[1]。
把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[1]。
由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动可以是上下,也可以是左右,机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。
对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用"上坡下,下坡上"进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。
机械波传播的本质
在机械波传播的过程中,介质里本来相对静止的质点,随着机械波的传播而发生振动,这表明这些质点获得了能量,这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以,机械波传播的实质是能量的传播,这种能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用来发电,这是维持机械波水波传播的能量转化成了电能。
机械波
机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播,而电磁波,例如光波,可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。
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