新教材 人教版高中物理选择性必修第一册全册各章节知识点考点

高中物理选择性必修第一册全册知识点汇总 第一章动量守恒定律..............................................................................................................- 1 - 1、2 动量 动量定理....................................................................................................- 1 - 3 动量守恒定律............................................................................................................- 10 - 4 实验：验证动量守恒定律........................................................................................- 19 - 5 弹性碰撞和非弹性碰撞............................................................................................- 26 - 第二章机械振动....................................................................................................................- 34 - 1 简谐运动....................................................................................................................- 34 - 2.简谐运动的描述...........................................................................................................- 39 - 3.简谐运动的回复力和能量...........................................................................................- 46 - 4. 单摆............................................................................................................................. - 53 - 5 实验：用单摆测量重力加速度................................................................................- 53 - 6 受迫振动 共振........................................................................................................- 67 - 第三章机械波........................................................................................................................ - 73 - 1 波的形成......................................................................................................................- 73 - 2 波的描述......................................................................................................................- 79 - 3 波的反射、折射和衍射..............................................................................................- 88 - 4 波的干涉......................................................................................................................- 88 - 5 多普勒效应..................................................................................................................- 94 - 第四章光................................................................................................................................ - 99 - 1 光的折射....................................................................................................................- 99 - 2 全反射......................................................................................................................- 110 - 3 光的干涉..................................................................................................................- 118 - 4 实验：用双缝干涉测量光的波长..........................................................................- 126 - 5 光的衍射..................................................................................................................- 131 - 6 光的偏振 激光......................................................................................................- 131 - 第一章动量守恒定律 1、2 动量 动量定理 一、动量 1．动量 (1)定义：物理学中把物体的质量m 跟运动速度v 的乘积mv 叫作动量． (2)定义式：p＝mv. (3)单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为kg·m/s. (4)矢量：由于速度是矢量，所以动量是矢量，它的方向与速度的方向相同． 2．用动量概念表示牛顿第二定律 (1)公式表示：F＝Δp Δt. (2)意义：物体所受到的合外力等于它动量的变化率． 二、动量定理 1．冲量 (1)定义：物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量． (2)公式：I＝FΔt＝F(t′－t)． (3)矢量：冲量是矢量，它的方向跟力的方向相同． (4)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量，力越大，作 用时间越长，冲量就越大． 2．动量定理 (1)内容：物体在一个过程中所受力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化 量． (2)公式表示 I＝p′－p Ft′－t＝mv′－mv (3)意义： 冲量是物体动量变化的量度， 合外力的冲量等于物体动量的变化量． 考点一 动量 定义新的物理量，可以用比值法，如v、a、R、C 等；也可 以用乘积法，如W、EP、p、I 等. 1．动量 (1)定义： 物体的质量m 和其运动速度v 的乘积称为物体的动量， 记作p＝mv. ①动量是动力学中反映物体运动状态的物理量，是状态量． ②在谈及动量时， 必须明确是哪个物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量． (2)单位：动量的单位由质量和速度的单位共同决定．在国际单位制中，动量 的单位是千克米每秒，符号为kg·m/s. (3)矢量性：动量是矢量，它的方向与物体的速度方向相同，遵循矢量运算法 则． 2．动量与动能的区别与联系 物理量 比较项 动量 动能 定义式 p＝mv Ek＝1 2mv2 单位 kg·m/s J 性质 矢量 标量 特点 (1)动量是可以在相互作 用的物体间传递、转移的 运动量 (2)v 的大小或方向变化都 可使p 发生变化 (3)动量的改变与力的时 间积累过程相对应 (1)动能可以转化为热能、光能、 电能等其他形式的能量 (2)只有v 的大小发生变化时才 会使Ek 发生变化 (3)动能的改变与力的空间积累 过程(位移)相对应 联系 都是状态量，分别从不同的侧面反映和表示机械运动Ek＝ p2 2m，p＝2mEk 典例 匀速圆周运动，动量时刻变化，动能不变 状态量与时刻相对应，如动量、动能等；过程量与时间相对应，如冲量、功等． 3．动量的变化量 一条直线上矢量运算法则： (1)先规定正方向； (2)用“＋”“－”号表示各矢量方向； (3)将矢量运算简化为代数运算. (1)动量的变化量是指物体的末动量与初动量的矢量差．设末动量为p′，初 动量为p，则Δp＝p′－p＝mv′－mv＝mΔv. (2)动量的变化量Δp 也是矢量，其方向与速度的改变量Δv 的方向相同． (3)动量变化量Δp 的计算方法 ①若物体做直线运动，只需选定正方向，与正方向相同的动量取正，反之取 负．Δp＝p′－p，若Δp 是正值，就说明Δp 的方向与所选正方向相同；若Δp 是负 值，则说明Δp 的方向与所选正方向相反． ②若初、 末状态动量不在一条直线上， 可按平行四边形定则求得Δp 的大小和 方向，这时Δp、p 为邻边，p′为平行四边形的对角线．如图所示． 动量为矢量，动量变化遵守矢量运算法则. 【例1】质量为m＝0.1 kg 的橡皮泥， 从高h＝5 m 处自由落下(g 取10 m/s2)， 橡皮泥落到地面上静止，求： (1)橡皮泥从开始下落到与地面接触前这段时间内动量的变化； (2)橡皮泥与地面作用的这段时间内动量的变化； (3)橡皮泥从静止开始下落到停止在地面上这段时间内动量的变化． 【审题指导】 【解析】 取竖直向下的方向为正方向． (1)橡皮泥从静止开始下落时的动量p1＝0；下落5 m 与地面接触前的瞬时速 度v＝2gh＝10 m/s，方向向下，这时动量p2＝mv＝0.1×10 kg·m/s＝1 kg·m/s，为 正． 则这段时间内动量的变化Δp＝p2－p1＝(1－0) kg·m/s＝1 kg·m/s，是正值，说 明动量变化的方向向下． (2)橡皮泥与地面接触前瞬时动量p1′＝1 kg·m/s，方向向下，为正，当与地 面作用后静止时的动量p2′＝0. 则这段时间内动量的变化Δp′＝p2′－p1′＝(0－1) kg·m/s＝－1 kg·m/s，是 负值，说明动量变化的方向向上． (3)橡皮泥从静止开始下落时的动量p1＝0，落到地面后的动量p2′＝0. 则这段时间内动量的变化Δp″＝p2′－p1＝0， 即这段时间内橡皮泥的动量变 化为零． 【答案】 (1)大小为1 kg·m/s，方向向下 (2)大小为1 kg·m/s，方向向上 (3)0 考点二 冲量 1．冲量 (1)定义：物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲量． (2)公式：通常用符号I 表示冲量，即I＝FΔt. (3)单位：在国际单位制中，冲量的单位是N·s. 动量与冲量的单位关系是：1 N·s＝1 kg·m/s. (4)对冲量的理解 ①时间性：冲量不仅与力有关，还与力的作用时间有关，恒力的冲量等于力 与力作用时间的乘积，此公式I＝Ft 只适用于恒力． 冲量是过程量，它描述力对时间的积累效应；功也是过程量，它描述力对空 间的积累效应. ②矢量性：对于恒力来说，冲量的方向与力的方向一致；对于作用时间内方 向变化的力来说，冲量的方向与相应时间内动量的变化量的方向一致，冲量的运 算应遵循平行四边形定则． ③绝对性：由于力和时间都跟参考系的选择无关，所以力的冲量也跟参考系 的选择无关． ④过程性：冲量是描述力F 对时间t 的累积效果的物理量，是过程量，必须 明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量． 2．冲量与功的区别 (1)冲量是矢量，功是标量． (2)由I＝Ft 可知， 有力作用， 这个力一定会有冲量， 因为时间t 不可能为零． 但 是由功的定义式W＝F·scosθ可知，有力作用，这个力却不一定做功． 例如：在斜面上下滑的物体，斜面对物体的支持力有冲量的作用，但支持力 对物体不做功；做匀速圆周运动的物体，向心力对物体有冲量的作用，但向心力 对物体不做功；处于水平面上静止的物体，重力不做功，但在一段时间内重力的 冲量不为零． (3)冲量是力在时间上的积累，而功是力在空间上的积累．这两种积累作用可 以在“F－t”图像和“F－s”图像上用面积表示． 如图所示．图甲中的曲线是作用在某一物体上的力F 随时间t 变化的曲线， 图中阴影部分的面积就表示力F 在时间Δt＝t2－t1 内的冲量．图乙中阴影部分的面 积表示力F 做的功． 【例2】 质量为2 kg 的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动 摩擦因数为0.2，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等．从t＝0 时刻开始，物 体受到方向不变、 大小呈周期性变化的水平拉力F 的作用， F 随时间t 的变化规律 如图所示．重力加速度g 取10 m/s2，则物体在t＝0 到t＝12 s 这段时间内合外力 的冲量是多少？ 【审题指导】 关键词 信息 物体与地面间的动摩擦因数为0.2 物体受摩擦力 物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉 力F，F 随时间t 的变化规律如图所示 图线的面积等于力F 的冲量大 小 【解析】 对物体进行受力分析，物体所受摩擦力 f＝μmg＝0.2×2×10 N＝4 N 则摩擦力的冲量为If＝－ft＝－4×12 N·s＝－48 N·s 力F 的冲量等于F－t 图线的面积 则IF＝(F1t1＋F2t2)×2＝(4×3＋8×3)×2 N·s＝72 N·s 则合外力的冲量I＝If＋IF＝(－48＋72) N·s＝24 N·s. 【答案】 24 N·s 冲量计算注意问题 (1)冲量是矢量，在计算过程中要注意正方向的选取，在同一直线上的矢量合 成转化为代数运算，较为简单． (2)不在同一直线上的冲量计算要应用平行四边形定则或三角形定则． (3)要明确F－t 图像面积的意义，且要知道t 轴以上与以下的面积意义不同， 两者表示方向相反． 考点三 动量定理 1．对动量定理的理解 (1)动量定理反映了合外力的冲量与动量变化量之间的因果关系，即合外力的 冲量是原因，物体的动量变化量是结果． 动量定理可适用于变力问题， 牛顿运动定律不能解决的问题， 可以考虑动 量定理. (2)动量定理中的冲量是合外力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合 力的冲量，可以是各力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和． (3)动量定理表达式I＝p′－p 是个矢量式，式中的“＝”表示合外力的冲量 与动量的变化量等大、同向，但某时刻的合外力的冲量可以与动量的方向同向， 也可以反向，还可以成某一角度． (4)动量定理具有普遍性，其研究对象可以是单个物体，也可以是物体系统， 不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，作用力不论是恒力还是变力，几个力作用 的时间不论是相同还是不同，动量定理都适用． 2．动量定理的应用 (1)定性分析有关现象 ①物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间 越长，力就越小．例如：车床冲压工件时，缩短力的作用时间，产生很大的作用 力；而在搬运玻璃等易碎物品时，包装箱内放些碎纸、刨花、塑料等，是为了延 长作用时间，减小作用力． 因为越坚固，发生碰撞时，作用时间将会越短，由I＝FΔt 可知，碰撞时的相 互作用力会很大，损坏会更严重． ②作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用时间越短， 动量变化量越小．例如：自由下落的物体，下落时间越长，速度变化越大，动量 变化越大，反之，动量变化越小． (2)定量计算有关物理量 ①两种类型 a．已知动量或动量的变化量求合外力的冲量，即 p、p′或Δp ――→ I＝Δp I b．已知合外力的冲量求动量或动量的变化量，即 I ――→ Δp＝p′－p＝I Δp 或p、p′ 应用I＝Δp 求平均力，可以先求该力作用下物体的动量变化，Δp 等效代换变 力冲量I，进而求平均力F＝Δp Δt. ②应用动量定理定量计算的一般步骤： a．选定研究对象，明确运动过程． b．进行受力分析和运动的初、末状态分析． c．选定正方向，根据动量定理列方程求解． 【例3】 杂技表演时，常可看见有人用铁锤猛击放在“大力士”身上的条 石，石裂而人不伤，试分析其中道理． 【审题指导】 【解析】 设条石的质量为M，铁锤的质量为m.取铁锤为研究对象，设铁锤 打击条石前速度大小为v， 反弹速度大小为v′， 根据动量定理得(F－mg)Δt＝mv′ －m(－v)，F＝mv＋v′ Δt ＋mg.Δt 极短，条石受到的铁锤对它的打击力F′＝F 很 大，铁锤可以击断条石． 对条石下的人而言， 原来受到的压力为Mg， 铁锤打击条石时将对人产生一附 加压力，根据牛顿第三定律，条石受到的冲量F′Δt＝FΔt＝m(v＋v′)＋mgΔt， 条石因此产生的动量变化量Δp＝m(v＋v′)＋mgΔt，因人体腹部柔软，缓冲时间t 较长，人体受到的附加压力大小为F1＝Δp t ＝mv＋v′ t ＋mgΔt t ，可知附加压力并 不大． 【答案】 见解析 应用动量定理的四点注意事项 (1)明确物体受到冲量作用的结果是导致物体动量的变化．冲量和动量都是矢 量，它们的加、减运算都遵循平行四边形定则． (2)列方程前首先要选取正方向，与规定的正方向一致的力或动量取正值，反 之取负值，而不能只关注力或动量数值的大小． (3)分析速度时一定要选取同一个参考系，未加说明时一般是选地面为参考 系，同一道题目中一般