广东省汕头市潮阳第一中学物理竞赛辅导讲义
第三部分：动力学
第一课时：复习高考（理科综合）知识点
一、考点内容
1．牛顿第一定律，惯性。2．牛顿第二定律，质量。
3．牛顿第三定律，牛顿运动定律的应用。4．超重和失重。
二、知识结构
三、复习思路
牛顿运动定律是力学的核心，也是研究电磁学的重要武器。在新高考中，涉及本单元的题目每年必出，考查重点为牛顿第二定律，而牛顿第一定律、第三定律在第二定律的应用中得到完美体现。在复习中，应注重对概念的全方位理解、对规律建立过程的分析，通过适当定量计算，掌握利用牛顿运动定律解题的技巧规律，强化联系实际和跨学科综合题目的训练，培养提取物理模型，迁移物理规律的解题能力。
基础习题回顾
1．汽车及车床等出现轴承磨损的原因之一是所用滚珠不是绝对呈球形，在下面哪种情况下生产滚珠最好：
A 、在真空中生产
B 、在完全失重状态下生产
C 、改造打磨技术
D 、用塑料生产 ???????????
????????????????????????-=??????????????===?????同性质同时性相互性特征牛顿第三定律运动情况；超重和失重受力情况本问题：
应用：动力学的两类基或表达式牛顿第二定律量度性，质量是惯性大小的惯性是物体的固有属物体运动状态的原因，的原因，而不是维持力是改变物体运动状态牛顿第一定律牛顿运动定律合/
F F a m a F m a F m a F y y x x
2．一个人站在医用体重计的测盘上，在人下蹲的全过程中，指针示数变化应是：
A 、先减小，后还原
B 、先增加，后还原
C 、始终不变
D 、先减小，后增加，再还原
3．如图所示，ad 、bd 、cd 是竖直面内三根固定的光滑细杆，a 、b 、c 、d 位于同一圆周上，a 点为圆周的最高点，d 点为最低点。每
根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从a 、b 、c 处释放(初速度为零)，用t 1、t 2、t 3依次表示滑环到达d 所用的时间，则：
A 、t 1 < t 2 < t 3
B 、t 1 > t 2 > t 3
C 、t 3 > t 1 > t 2
D 、t 1 = t 2 = t 3
4．有一箱装得很满的土豆（如上图），以一定的初速度在动摩擦因数为μ的水平面上向左做匀减速运动（不计其它外力和空气阻力），其中有一质量为m 的土豆，则其它土豆对它的总作用力大小是：
A 、mg
B 、mg μ
C 、21μ+mg
D 、21μ-mg
5．在一次火灾事故中，因情况特殊别无选择，某人只能利用一根绳子从高处逃生，他估计这根绳子所能承受的最大拉力小于他的重量，于是，他将绳子的一端固定，然后沿着这根绳子从高处竖直下滑。为了使他更加安全落地，避免绳断人伤，此人应该：
A ．尽量以最大的速度匀速下滑
B ．尽量以最大的加速度加速下滑
C ．小心翼翼地、慢慢地下滑
D ．最好是能够减速下滑
6．（2003年春季高考全国理综）在滑冰场上，甲、乙两小孩分别坐在滑冰板上，原来静止不动，在相互猛推一下后分别向相反方向运动。假定两板与冰面间的摩擦因数相同。已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于：
A 、在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力
B 、在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间
C 、在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度
D 、在分开后，甲的加速度的大小小于乙的加速度的大小
7．2005年高考理综全国卷Ⅲ（陕西、四川、云南等用）如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F 、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a 右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则：
A 、a 变大
B 、不变
C 、a
变小 D 、因为物块质量未知，故不能确定a 变化的趋势
8．吊在降落伞下的“神舟”五号载人飞船返回舱下落速度仍达14m/s ，为实现软着陆，在返回舱离地面约为1.5m 时开动5个反推力小火箭，若返回舱重3吨，则每支火箭的平c
均推力为牛。（保留两位有效数字）
9．煤矿安全问题至关重要。某煤矿通过铁轨车送工人到地下工作。假设铁轨是一条倾斜向下的直线铁轨，长1公里。铁轨车在该铁轨上从地下到安全出口的最快速度为2m/s，加速和减速时铁轨车的最大合外力都为车重（包括人）的0.05倍，则工人安全脱离的最少时间需要___ ___s。（设铁轨车从静止开始加速，到达安全出口时速度刚好为0，g取10m/s2）。
10．某校课外活动小组，自制一枚土火箭，设火箭发射实验时，始终在垂直于地面的方向上运动，火箭点火后经过4s到达离地面40m高处燃料恰好用完。若空气阻力忽略不计，g取10m/s.求：
（1）火箭的平均推力与重力的比值是多大？
（2）火箭能到达的离地面的最大高度是多少？
11．某同学有一次坐汽车，当汽车沿着直线公路向
前行驶并处于某一稳定的运动状态时，发现车厢内用细绳
悬吊的小球向车后偏离了竖直位置，且正好与竖直方向成
300，如图所示，巳知小球质量为0.1 kg，g＝10m／s2，回
答下列问题：
⑴该汽车的运动状态如何? ⑵计算汽车的加速度。
⑶若绳于某时期突然断了，而小车的运动状态不变，则该同学看到的小球将作什么运动？（小球未碰到车厢之前）
12．一列质量为103t的列车，机车牵引力为3.5×105N运动中所受阻力为车重的0.01倍。列车由静止开始作匀加速直线运动，速度变为180km/h需要多少时间？此过程中前进了多少km？（g取10m/s2）
13．（2005年广州二摸大综合）一辆小汽车在平直的高速公路上以v0=108km／h的速度匀速行驶，突然驾驶员发现正前方s＝110m处有一辆因故障停在路上维修的货车，于是急刹车．已知驾驶员的反应时间（从发现危险到踩下刹车踏板的时间）为0.6 s．设刹车过程中车轮停止转动，汽车作匀减速运动．求车轮与地面间的动摩擦因数μ至少要有多大才不会发生碰撞事故．
14．(2000上海)如图所示,长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架,在A 处固定质
量为2m 的小球，B 处固定质量为m 的小球,支架悬挂在O 点,可绕过
O 点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动,开始时OB 与地面相垂直,
放手后开始运动,在不计任何阻力的情况下,下列说法正确的是：
（A ）A 球到达最低点时速度为零。
（B ）A 球机械能减少量等于B 球机械能增加量。
（C ）B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于A 球开始运动时的高度。
（D ）当支架从左向右回摆动时，A 球一定能回到起始高度。
动力学（初赛要求）
第二课时：初赛知识要点分析
一、牛顿运动定律
（1）牛顿运动定律 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
在牛顿运动定律中，第一定律有它独立的地位。它揭示了这样一条规律：运动是物体的固有属性，力是改变物体运动状态的原因，认为“牛顿第一定律是牛顿第二定律在加速度为零时的特殊情况”的说法是错误的，它掩饰了牛顿第一定律的独立地位。
物体保持原有运动状态（即保持静止或匀速直线运动状态）的性质叫做惯性。因此，牛顿第一定律又称为惯性定律。但二者不是一回事。牛顿第一定律谈的是物体在某种特定条件下（不受任何外力时）将做什么运动，是一种理想情况，而惯性谈的是物体的一种固有属性。一切物体都有惯性，处于一切运动状态下的物体都有惯性，物体不受外力时，惯性的表现是它保持静止状态或匀速直线运动状态。物体所受合外力不为零时，它的运动状态就会发生改变，即速度的大小、方向发生改变。此时，惯性的表现是物体运动状态难以改变，无论在什么条件下，都可以说，物体惯性的表现是物体的速度改变需要时间。
质量是物体惯性大小的量度。
（2）牛顿第二定律 物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟合外力方向相同，这就是牛顿第二定律。它的数学表达式为
a m F =∑
牛顿第二定律反映了加速度跟合外力、质量的定量关系，从这个意义上来说，牛顿第二定律的表达式写成m F a ∑=更为准确。不能将公式a m F
=∑理解为：物体所受合外力跟加速度成正比，与物体质量成正比，而公式a F m ∑=的物理意义是：对于同一物体，加速度与合外力成正比，其比值保持为某一特定值，这比值反映了该物体保持原有运动状态的能力。
力与加速度相连系而不是同速度相连系。从公式at v v +=0可以看出，物体在某一时刻的即时速度，同初速度、外力和外力的作用时间都有关。物体的速度方向不一定同所受合外力方向一致，只有速度的变化量（矢量差）的方向才同合外力方向一致。
牛顿第二定律反映了外力的瞬时作用效果。物体所受合外力一旦发生变化，加速度立即发生相应的变化。例如，物体因受摩擦力而做匀变速运动时，摩擦力一旦消失，加速度立即消失。刹车过程中的汽车当速度减小到零以后，不再具有加速度，它绝不会从速度为零的位置自行后退。
（3）牛顿第三定律 两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。
作用力与反作用力具有六个特点：等值、反向、共线、同时、同性质、作用点不共物。要善于将一对平衡力与一对作用力和反作用力相区别。平衡力性质不一定相同，且作用点一定在同一物体上。
二、力和运动的关系
物体所受合外力为零时，物体处于静止或匀速直线运动状态。物体所受合外力不为零时，产生加速度，物体做变速运动。若合外力恒定，则加速度大小、方向都保持不变，物体做匀变速运动。
匀变速运动的轨迹可以是直线，也可以是曲线。物体所受恒力与速度方向处于同一直线时，物体做匀变速直线运动。根据力与速度同向或反向又可进一步分为匀加速运动和匀减速运动，自由落体运动和竖直上抛运动就是例子。若物体所受恒力与速度方向成角度，物体做匀变速曲线运动。例如，平抛运动和斜抛运动。
物体受到一个大小不变，方向始终与速度方向垂直的外力作用时，物体做匀速圆周运动。此时，外力仅改变速度的方向，不改变速度的大小。
物体受到一个与位移方向相反的周期性外力作用时，做机械振动。
综上所述：判断一个物体做什么运动，一看受什么样的力，二看初速度与合外力方向的关系。
三、力的独立作用原理
物体同时受到几个外力时，每个力各自独立地产生一个加速度，就像别的力不存在一样，这个性质叫做力的独立作用原理。物体的实际加速度就是这几个分加速度的矢量和。 根据力的独立作用原理解题时，有时采用牛顿第二定律的分量形式
x x ma F =∑ y y ma F =∑
分力、合力及加速度的关系是
22)()(y x F F F ∑+∑=∑ 22y x a a a +=
在实际应用中，适用选择坐标系，让加速度的某一个分量为零，可以使计算较为简捷。通常沿实际加速度方向来选取坐标，这种解题方法称为正交分解法。
如图所示，质量为m 的物体，置于倾角为θ的固定斜面上，在水平推力F 的作用下，沿斜面向上运动。物体与斜面间的滑动摩擦为μ，若要求物体的加速度，可先做出物体的
受力图（如图所示）。沿加速度方向建立坐标并写出牛顿第二定律的分量形式
ma mg f F F x =--=∑θθsin cos
0cos sin =--=∑θθmg F N F y
N f μ=
物体的加速度 m
F mgcoa mg F a )sin (sin cos θθμθθ+--= 对于物体受三个力或三个以上力的问题，采用正交分解法可以减少错误。做受力分析时要避免“丢三拉四”。
四、即时加速度
中学物理课本中，匀变速运动的加速度公式t v v a t /)(0-=，实际上是平均加速度公式。只是在匀变速运动中，加速度保持恒定，才可以用此式计算它的即时加速度。但对于做变加速运动的物体，即时加速度并不一定等于平均加速度。根据牛顿第二定律计算出的加速度是即使加速度。它的大小和方向都随着合外力的即时值发生相应的变化。
例如，在恒定功率状态下行驶的汽车，若阻力也保持恒定，则它的加速度
m
f v p m f F a -=-=)(0 随速度的增大而逐渐减小。当f F =时，加速度为零，速度达到最大值
f p F p v
m 00==
因此，提高车速的办法是：加大额定功率，减小阻力。
再如图所示，电梯中有质量相同的A 、B 两球，用轻质弹簧相连，并用细绳系于电梯天花板上。该电梯正以大小为a 的加速度向上做匀减速运动（g a <）。若突然细绳断裂。让我们来求此时两小球的瞬时加速度。
做出两球受力图，并标出加速度方向（如图所示）。根据牛顿第二定律可以写出
对A ：ma T T mg =-'+12
对B ：ma T mg =-2
注意到22T T ='，并注意到悬绳与弹簧的区别：物理学中的细绳常可以看作刚性绳，它受力后形变可以忽略不计，因而取消外力后，恢复过程所用时间可以不计。而弹簧受力后会发生明显的形变，外力取消后，恢复过程需要一定的时间。因此，绳的张力可以突变，而弹簧的弹力不能突变。细绳断裂后，系在A 上方的一段绳立即松开，拉力1T 立即消失。而由于弹簧弹力不能突变，张力2T 和2T '皆保持不变。因而，B 受合外力不变，a a B =方向仍向下。而A 的即时加速度[]a g m ma mg mg m T mg a A -=-+='+=2)()(2， 方向也向下。
五、惯性参照系
在第一单元中，我们提到过，运用运动学规律来讨论物体间的相对运动并计算物体的相遇时间时，参照系可以任意选择，视研究问题方便而定。运动独立性原理的应用所涉及的，就是这一类问题。但是，在研究运动与力的关系时，即涉及到运动学的问题时，参照系就不能任意选择了。下面两个例子中，我们可以看到，牛顿运动定律只能对某些特定的参照系才成立，而对于正在做加速运动的参照系不再成立。
如图所示，甲球从高h 处开始自由下落。在甲出发的同时，在地面上正对甲球有乙球
正以初速0v 做竖直上抛运动。
如果我们讨论的问题是：两球何时相遇，则参照系的选择是任意的。
如果选地面为参照系，甲做自由落体运动，乙做竖直上抛运动。设甲向下的位移为1s ，乙向上的位移为2s ，则
t v gt t v gt s s h 020221)2
1(21=-+=+= 得 0v h t = 若改选甲为参照系，则乙相对于甲做匀速直线运动，相对位移为h ，相遇时间为0v h t =，可见，两个参照系所得出的结论是一致的。
如果我们分析运动和力的关系。若选地球做参照系，甲做自由落体运动，乙做竖直上抛运动，二者都仅受重力，加速度都是g ，而g m G m F a ===，符合牛顿第二定律。但如果选甲为参照系，则两物皆受重力而加速度为零（在这个参照系中观察不到重力加速度），显然牛顿第二定律不再成立。
再如图所示，平直轨道上有列车，正以速度v 做匀速运动，突然它以大小为a 的加速度刹车。车厢内高h 的货架上有一光滑小球B 飞出并落在车厢地板上。
如果我们仅研究小球的运动，计算由于刹车，小球相对于车厢水平飞行多大距离。若选地面为参照系，车厢做匀减速运动，向前位移为1s 。小球在水平方向不受外力，做匀速运动，位移为2s ，在竖直方向上做自由落体运动，合运动为平抛运动。2s 与1s 之差就是刹车过程中小球相对于车厢水平飞行的距离。
2200122
1)21(at at t v t v s s x =--=-= g h t 2=
若改选小球做参照系，水平速度v 观察不到，车厢相对于小球做大小为a ，方向向车前进反方向的，初速为零的匀加速运动。直接可以写出22
1at x -='，两种方法得出相同的结论。
如果我们对小球研究运动和力的关系。选地球为参照系时，小球具有向前的初速v ，仅受重力，做平抛运动，加速度为g ，符合牛顿第二定律。若选车厢做参照系，小球在水平方向相对于车厢将附加一个加速度为a -，由于速度v 观察不到。小球相对于车厢仅具有一个大小为22)(a g -+，方向斜向前下方的加速度，做初速为零的匀加速运动。显然
m G g a g a =≠-+=22)(，牛顿第二定律不再成立。
人们把牛顿运动定律能在其中成立的参照系叫做惯性系。在研究问题精度要求不太高的情况下，地球可以看作惯性系。而相对于地球做匀速直线运动的参照系都可以作为惯性系。 在中学范围内讨论动力学问题时所选取的坐标系，都必须是惯性系，计算力时，代入
公式的速度和加速度，都必须是相对于地球的。
有时，为了研究问题方便，讨论动力学问题时，需选取做加速运动的物体做参照系（非惯性系）。为了使牛顿定律在这一坐标系中成立，必须引入一个虚拟的力（它没有施力者），叫做“惯性力”。它的大小等于ma ，方向与所选定的非惯性系的加速度的方向相反。在上例中，引入“惯性力”后，小球所受合外力为重力与“惯性力”（ma -）的合力，其大小 2222)()(g a m ma mg F +=-+= 它所产生的加速度大小为22g a +，正好与在车厢中观察的加速度一致。牛顿定律
又重新成立了。
六、质点组的牛顿第二定律
若研究对象是质点组，牛顿第二定律的形式可以表述为：在任意的x 方向上，设质点组受的合外力为x F ，质点组中的n 个物体的质量分别为n m m m ,,,21 ，x 方向上的加速度分别为nx x x a a a ,,,21 ，则有nx n x x x a m a m a m F +++= 2211
上式为在任意方向上的质点组的牛顿第二定律公式。
如图所示，质量为M ，长为l 的木板放在光滑的斜面上。为使木板能静止在斜面上，质量为m 的人应在木板上以多大的加速度跑动？（设人的脚底与木板间不打滑）
运用质点组的牛顿第二定律可以这样求解：选取人和木板组成的系统为研究对象，取沿斜面向下的方向为正，则该方向上的合外力为θsin )(g m M +，故
m M ma Ma g m M +=+θsin )(
因为0=M a ，所以m
g m M a m θsin )(+=
。m a 的方向与合外力方向相同，故人跑的加速度方向应沿斜面向下。
提高题
1。如图所示，将kg m A 5=的物体放在kg m B 2=的木板上。A 和B 间的动摩擦因数2.01=μ，B 与地面间的动摩擦因数1.02=μ。取2/10s m g =。求：
（1） 要使木板B 和物体A 一起做匀速直线运动，作用在物体A 上的力1F 为多少？
（2） 要使木板B 和物体A 保持相对静止，并一起做匀加速运动，作用在物体A 上的力2F 应为多少？
2。如图所示，质量kg M 10=的斜块静止于粗糙的水平面上，斜块与地面间的动摩擦因数02.0=μ。斜块的倾角为030=θ，在斜面上有一质量kg m 1=的物块由静止开始沿斜面下滑。当滑行路程m s 4.1=时，其速度s m v /4.1=。在这个过程中斜块没有移动。求地面对斜块的摩擦力的大小和方向（2/10s m g =）
3。如图所示，传送带与地面倾角037=θ，从A 到B 长度为m 16，传送带以s m /10的速率逆时针转动，在传送带上端A ，无初速地放一个质量为kg 5.0的物体（可视为质点），它与传送带之间的动摩擦因数为5.0，求物体由A 运动到B 所需的时间？（8.037cos ,6.037sin ,/10002===s m g ）
4。如图所示的三个物体质量分别为21m m 、和3m ，其中，带有滑轮的物体1m 放在光滑的水平面上，滑轮和所有接触面的摩擦及绳子的质量均忽略不计，为使三个物体无相对滑动，水平推力F 应满足条件_____________________。
5。如图所示，A 、B 并排紧贴着放在光滑的水平面上，用力1F 和2F 同时推A 和B ，如果N F 101=，N F 62=，B A m m <，则A 、B 间压力的范围是__________________。
6。在光滑是水平轨道上有两个半径都是r 的小球A 和B ，质量分别为m 和m 2，当两球心间的距离大于L 时（L 比r 2大得多），两球之间无相互作用力；当两球心间的距离等于L 或小于L 时，两球存在相互作用斥力F 。设A 球从远离B 球处以速度0v 沿两球连心线向原来静止的B 球运动，如图所示，欲使两球不接触，0v 必须满足什么条件？
7。如图所示，两个物体的质量分别为kg m 151=，kg m 202=，作用在1m 上的水平力N F 280=。设所有的接触面都光滑。求：
（1）两物体间的相互作用力的大小。
（2）21m m 、的加速度的大小和方向
8。如图所示，台秤上放一个装满水的杯子，杯底处粘连一细线，细线上端系一个木球浮在水中。若细线突然断开，木球将加速上浮。已知水的密度为1ρ，木球质量为m ，密度为2ρ，不计水的阻力，则木球在上升过程中台秤的读数与木球静止时台秤的读数相比
变化了多少？
9。如图所示，物体A 放在物体B 上，物体B 放在光滑的水平面上。已知kg m A 6=，kg m B 2=，A 、B 间的动摩擦因数2.0=μ。A 物体上系一细线，细线能承受的最大拉力是N 20，水平向右拉细线，2
/10s m g =。下列叙述中正确的是（ ）
A 当拉力N F 12<时，A 静止不动
B 当拉力N F 12>时，A 相对于B 滑动
C 当拉力N F 16=时，B 所受摩擦力为N 4
D 无论拉力F 多大，A 相对于B 一定静止
10。如图所示，固定在卡车上的粗绳拖着一根圆木，欲使圆木与绳成一直线，已知圆木长为L ，绳长为b ，绳子在卡车上的固定点离地高h ，绳子质量不计，则卡车的加速度是多大？
动力学部分答案（授课教师使用）
基础习题回顾：
6．解题思路：根据牛顿第三定律，甲、乙之间的相互作用力大小相等、方向相反，选项A 、B 错误。根据牛顿第二定律，甲、乙的加速度大小相等，g m mg f a μμ===/，选项D 错误。故答案为C 。
7．解题思路：通过受力分析、牛顿第二定律得：m
F a θcos =（其中θ为F 与水平方向的夹角）故答案为A 。审题时要特别细心，如“光滑”两字很重要，否则问题将复杂化！
8．4.5410? 9．504
10．解、（1）火箭由静止开始向上作匀加速直线运动直至燃料用完为止
根据221at S = 得22/52S m t
S a == （1分） 又有：F －mg=m a （1分） 则：F=m(g+a) （1分） 故：2
3)(=+=mg a g m G F （1分） （2）设燃料用完时火箭速度为v ，则火箭以v 作竖直上抛运动。
v =a t=20m/S （1分） m g
V h 2022
== （1分） 故H=40+h=60m (1分）
11．解：⑴汽车向前作匀加速直线运动。（2分）
⑵小球受力情况加图
F 合＝mgtg30°＝ma
则：a ＝gtg30°=2/3
310s m ⑶小球向该同学方向并斜向下作匀加速直线运动。（2分）
12．解：列车总质量m =103t = 106kg ，总重力G= mg =107N ，运动中所受阻力F=0.01G=105N 。
设列车匀加速运动的加速度为a ，由牛顿第二定律得：
F 合= F 牵－F = ma
则列车的加速度为：22655s /m 25.0s /m 10
10105.3m F
F a =-?=-=牵 列车由静止加速到v t =180km/h = 50m/s 所用时间为：s 200s 25
.0050a v v t 0t =-=-= 此过程中列车的位移为：km 5m 10525
.020502a v v s 32202t =?=?-=-= 13．解题思路：两质点碰撞问题要特别注意两质点位移、时间的关系！
本题中汽车的驾驶员发现货车到停止走的总位移要小于等于s ，这就需要汽车轮与地面间的动摩擦因数μ要尽可能大（以增加阻力）；要注意汽车的总位移要包括在反应时间内的匀速运动的位移以及匀减速运动的位移。
特别注意解答的规范性。如单位的统一；必要的文字说明；必要的表达式。看参考答案，细心体会一下怎样才能很好的写出得分点从而取悦于评卷员！
（本题满分7分）
解、小汽车的初速度v 0＝108km/h ＝30m/s （1分）
在反应时间内小汽车作匀速运动，位移设为s 1，s 1＝v 0t ＝30m/s ×0.6s ＝18m (1分) 刹车后汽车滑行的距离设为s 2 ，s 2＝s －s 1＝110m －18m ＝92m (1分) 即刹车后汽车匀减速运动位移为92m
刹车过程小汽车的加速度 222
0030 4.92292
t v v a s --===-?m （1分，无负号同样给分） 根据牛顿第二定律 a ＝
m
F （1分） mg a g m μμ== （1分） 4.90.59.8
a g μ=== （1分） 车轮与地面间的动摩擦因数μ至少要达到0.50才不会发生碰撞事故
14．BCD
提高题
1。（1）以A 为研究对象，其受力如图
f F =1
以B 为研究对象，其受力如图
即 N N g m m F B A 710)52(1.0)(21=?+?=+=μ
g m m f f B A )(2+==μ地
（2）以A 、B 组成的整体为研究对象，其受力如图
7
7)()(222-=++-=F m m g m m F a B A B A μ （1）
以A 为研究对象，其受力如图
522静静f F m f F a A -=-=
（2）
N N g m N f A 101052.011=??==≤μμ静 （3）
由（1）、（2）、（3）式可得 N F 5.172≤
故要使A 、B 一起做匀加速运动，必须满足N F N 5.1772≤<。
2。以物块m 为研究对象，设其加速度大小为a ，方向沿斜面向下
由2022v v ax -=可得
222
202/7.0/4
.124.12s m s m x v v a =?=-= 将加速度a 分解为水平向左的加速度x a ，和竖直向下的加速度y a ，如图
θθsin cos a a a a y x ==，
以斜面和物块组成的整体为研究对象，设其所受摩擦力水平向左，其受力如图所示 由质点组牛顿第二定律可得
N N ma ma Ma f x x Mx 61.02
37.01≈??==+= 正号表示f 的方向跟假设方向相同，即水平向左。
3。物体放上传送带后，开始的阶段，由于传送带速度大于物体的速度，传送带给物体一沿传送带向下的滑动摩擦力，物体受力情况是受重力、垂直传送带向上的支持力、沿传送带向下的摩擦力，物体由静止加速，由牛顿第二定律得：
1cos sin ma mg mg =+θμθ， 21/10s m a =
物体加速至与传送带速度相等需要的时间s a v t 11
1==，由于θμtan <，物体在重力作用下将继续加速运动，当物体速度大于传送带速度时，传送带给物体一沿传送带向上的滑动摩擦力，此时物体受力情况是受重力、垂直传送带向上的支持力、沿传送带向上的摩擦力，由牛顿第二定律有：
2cos sin ma mg mg =-θμθ， 22/2s m a =
设后一阶段物体运动时间为2t ，由222221t a vt S L +
=-，解得)(11122舍去，s t s t -==，所以物体由B A →的时间s t t t 221=+=
4。3
2321)(m g m m m m F ++= 解：要使三个物体无相对滑动，必须满足三个物体具有相同的加速度，即加速度方向水平向右。
以2m 为研究对象，其受力如图
g m T 2=
以3m 为研究对象，其受力如图
3
23m g m m T a == （1）
以三个物体组成的整体为研究对象，其受力如图
3
21m m m F a ++=
（2）
由（1）、（2）可得 3
2321)(m g m m m m F ++=
5。N N N 108<<
提示：设A 、B 间的压力为N 。
对整体： a m m F F B A )(21+=-
对A ： a m N F A =-1
代入数值 A
B B A A m m m m m N +-=+-=1410410 因为B A m m <，所以当B A m m ≈时，N N 8min =
当B A m m <<时，N N 10max =
6。A 、B 在水平方向受力情况及运动情况的示意图如图所示，要使A 、B 不发生接触，必须满足：当B A v v =时 r L S S B A 2-<-
由牛顿第二定律有 A ma F =
B ma F 2=
由运动学公式 t a v v A A -=0 t a v B B =
2021t a t v S A A -
= 221t a S B B = 联立解得： m
r L F v )2(30-< 7。以1m 为研究对象，其受力分析如图，由牛顿第二定律有
11045sin a m N F =- （1）
以2m 为研究对象，其受力分析如图，由牛顿第二定律有
222045cos a m g m N =- （2）
由位移关系021221245tan 2
121==t a t a S S 可知 21a a = （3） 由（1）、（2）、（3）可得
N N m m g m m Fm N 3452
22022158.920152028045sin 45cos 0201212≈?+???+?=++= 2221221/4.2/20
158.920280s m s m m m g m F a a =+?-=+-== 1a 方向水平向右，2a 方向竖直向上。
8。分析：细线未断时，台秤示数为杯、水和木球重力之和；细线断开后，木球加速上浮，处于超重状态，但在木球上浮的同时，在由杯、水和木球组成的系统中有一与木球等体积的“水球”在加速下沉，所以系统质心的加速度方向向下，系统处于失重状态，可见，对系统（整体）使用牛顿定律可以方便地求解此题。
解：设静止时台秤读数为0F ，水和杯的总质量为M ，有
g m M F )(0+=
细线断开后，根据质点组的牛顿第二定律，对杯、水和木球系统（向上为正）有
a m ma g m M F 水-=+-)(
式中F 为台秤读数，21ρρm m =水为与木球等体积的水球质量。所以台秤读数的变化
a m m F F F ）水-=-=?(0
又根据牛顿第二定律，对木球有
ma mg g m =-水。
（g m F 水浮=）
解得 mg mg m m m F 22
122
)1()(ρρ--=--=?水。（负号表示减小） 故台秤读数减小了mg 22
1)1(ρρ-。 9。分析：物体A 、B 间是否发生相对运动，应看A 、B 间的静摩擦力是否达到最大值N g m N f A m 12===μμ，而不应看拉力是否等于最大静摩擦力m f F =。无论A 、B 间是否有相对滑动，根据质点组的牛顿定律作整体分析可知，A 、B 两物体组成的系统所受的合外力0≠F ，故A 、B 总具有加速度。解此题还应注意的最大值受限制的。 解：因为无论是否小于m f ，A 相对于地面都不会静止，所以选项A 错。因为当N f F m 12==或略大于m f 时，A 、B 间的摩擦力还不能达到m f ，A 、B 不能发生相对滑动。即使F 达到最大值N F 20=，此时A 、B 间的摩擦力m B B
A f N m m m F f <=+=5，A 、
B 仍不会相对滑动，所以选项B 不对。又因为可求出当N F 16=时，N f 4=，故选项
C 对。所以C 、
D 选项正确。
10。设卡车的加速度为a 时，圆木与绳成一直线，假设地面对圆木有弹力的作用，以卡车
为参考系，圆木的受力如图所示。
以质心为转动轴，圆木相对于卡车处于转动平衡，
因为mg ，绳F 和惯性力惯F 都对圆木没有转动效果。
而f N 、的转动效果都是顺时针方向的，故圆木不可能处于转动平衡状态。
因此地面对圆木没有弹力作用，也没有摩擦力作用。即圆木受力应为：
ma F =θcos
绳
mg F =θsin 绳
由上面两式可得
h
h b L g g a 2
2)(cot -+==θ
专题六 动量 【扩展知识】 1．动量定理的分量表达式 I 合x =mv 2x -mv 1x , I 合y =mv 2y -mv 1y , I 合z =mv 2z -mv 1z . 2．质心与质心运动 2.1质点系的质量中心称为质心。若质点系内有n 个质点，它们的质量分别为m 1,m 2,……m n ,相对于坐标原点的位置矢量分别为r 1,r 2,……r n ,则质点系的质心位置矢量为 r c=n n n m m m r m r m r m ++++++ 211211=M r m n i i i ∑=1 若将其投影到直角坐标系中，可得质心位置坐标为 x c =M x m n i i i ∑=1, y c =M y m n i i i ∑=1, z c =M z m n i i i ∑=1. 2.2质心速度与质心动量 相对于选定的参考系，质点位置矢量对时间的变化率称为质心的速度。 v c=t r c ??=M p 总=M v m n i i i ∑=1, p c =Mv c =∑=n i i i v m 1 . 作用于质点系的合外力的冲量等于质心动量的增量 I 合= ∑=n i i I 1=p c －p c0=mv c －mv c0 . 2.3质心运动定律 作用于质点系的合外力等于质点总质量与质心加速度的乘积。Ｆ合＝Ma c.。 对于由n 个质点组成的系统，若第i 个质点的加速度为a i ，则质点系的质心加速度可表示为 a c =M a m n i i i ∑=1 .
【典型例题】 1．将不可伸长的细绳的一端固定于天花板上的C点，另一端系一质量为m的小球以以角速度ω绕竖直轴做匀速圆周运动，细绳与竖直轴之间的夹角为θ，如图所示。已知A、B为某一直径上的两点，问小球从A点运动到B点的过程中细绳对小球的拉力T的冲量为多少？ 2．一根均匀柔软绳长为l=3m，质量m=3kg，悬挂在天花板的钉子上，且下端刚好接触地板，现将软绳的最下端拾起与上端对齐，使之对折起来，然后让它无初速地自由下落，如图所示。求下落的绳离钉子的距离为x时，钉子对绳另一端的作用力是多少？ 3．一长直光滑薄板AB放在平台上，OB伸出台面，在板左侧的D点放一质量为m1的小铁块，铁块以速度v向右运动。假设薄板相对于桌面不发生滑动，经过时间T0后薄板将翻倒。现让薄板恢复原状，并在薄板上O点放另一个质量为m2的小物体，如图所示。同样让m1从D点开始以速度v向右运动，并与m2发生正碰。那么从m1开始经过多少时间后薄板将翻倒？
高中物理竞赛辅导（2） 静力学力和运动 共点力的平衡 n个力同时作用在物体上，若各力的作用线相交于一点，则称为 共点力，如图1所示。 作用在刚体上的力可沿作用线前、后滑移而不改变其力 学效应。当刚体受共点力作用时，可把这些力沿各自的作用 线滑移，使都交于一点，于是刚体在共点力作用下处于平衡 状态的条件是：合力为零。 （1） 用分量式表示： （2） [例1]半径为R的刚性球固定在水 平桌面上，有一质量为M的圆环状均匀 弹性细绳圈，原长为，绳 圈的弹性系数为k。将圈从球的正上方 轻放到球上，并用手扶着绳圈使其保持 水平，最后停留在平衡位置。考虑重力， 不计摩擦。①设平衡时绳圈长 ，求k值。②若 ，求绳圈的平衡位置。
分析：设平衡时绳圈位于球面上相应于θ角的纬线上。在绳圈上任取一小元段， 长为，质量为，今将这元段作为隔离体，侧视图和俯视图分别由图示（a）和（b）表示。 元段受到三个力作用：重力方向竖直向下；球面的支力N方向沿半径R 指向球外；两端张力，张力的合力为 位于绳圈平面内，指向绳圈中心。这三个力都在经 线所在平面内，如图示（c）所示。将它们沿经线的切向和法向分 解，则切向力决定绳圈沿球面的运动。 解：（1）由力图（c）知：合张力沿经线切向分力为： 重力沿径线切向分力为： （2-2） 当绳圈在球面上平衡时，即切向合力为零。 （2-3） 由以上三式得 （2-4） 式中
由题设：。把这些数据代入（2-4）式得。于是。 （2）若时，C=2，而。此时（2-4）式变成 tgθ=2sinθ-1, 即 sinθ+cosθ=sin2θ, 平方后得。 在的范围内，上式无解，即此时在球面上不存在平衡位置。这时由于k值太小，绳圈在重力作用下，套过球体落在桌面上。 [例2]四个相同的球静止在光滑的球形碗内，它们的中心同在一水平面内，今以另一相同的球放以四球之上。若碗的半径大于球的半径k倍时，则四球将互相分离。试求k值。 分析：设每个球的质量为m，半径为r ，下面四个球的相互作用力为N，如图示（a）所示。 又设球形碗的半径为R，O' 为球形碗的球心，过下面四球的 球心联成的正方形的一条对角线 AB作铅直剖面。如图3（b）所示。 当系统平衡时，每个球所受的合 力为零。由于所有的接触都是光 滑的，所以作用在每一个球上的 力必通过该球球心。 上面的一个球在平衡时，其 重力与下面四个球对它的支力相平衡。由于分布是对称的，它们之间的相互作用力N， 大小相等以表示，方向均与铅垂线成角。
7.1简谐振动 一、简谐运动的定义 1、平衡位置：物体受合力为0的位置 2、回复力F ：物体受到的合力，由于其总是指向平衡位置，所以叫回复力 3、简谐运动：回复力大小与相对于平衡位置的位移成正比，方向相反 F k x =- 二、简谐运动的性质 F kx =- ''mx kx =- 取试探解（解微分方程的一种重要方法） cos()x A t ω?=+ 代回微分方程得： 2m x kx ω-=- 解得： 22T π ω== 对位移函数对时间求导，可得速度和加速度的函数 cos()x A t ω?=+ sin()v A t ωω?=-+ 2cos()a A t ωω?=-+ 由以上三个方程还可推导出： 222()v x A ω += 2a x ω=- 三、简谐运动的几何表述 一个做匀速圆周运动的物体在一条直径 上的投影所做的运动即为简谐运动。 因此ω叫做振动的角频率或圆频率， ωt +φ为t 时刻质点位置对应的圆心角，也叫 做相位，φ为初始时刻质点位置对应的圆心 角，也叫做初相位。
四、常见的简谐运动 1、弹簧振子 (1)水平弹簧振子 (2)竖直弹簧振子 2、单摆（摆角很小） sin F mg mg θθ=-≈- x l θ≈ 因此： F k x =- 其中： mg k l = 周期为：222T π ω=== 例1、北京和南京的重力加速度分别为g 1=9.801m/s 2和g 2=9.795m/s 2，把在北京走时准确的摆钟拿到南京，它是快了还是慢了？一昼夜差多少秒？怎样调整？ 例2、三根长度均为l=2.00m 、质量均匀的直杆，构成一正三角彤框架 ABC ．C 点悬挂在一光滑水平转轴上，整个框架可绕转轴转动．杆AB 是一导轨，一电动玩具松鼠可在导轨运动，如图所示．现观察到松鼠正在导轨上运动，而框架却静止不动，试论证松鼠的运动是一种什么样的运动?
目录 中学生全国物理竞赛章程 (2) 全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 (5) 专题一力物体的平衡 (10) 专题二直线运动 (12) 专题三牛顿运动定律 (13) 专题四曲线运动 (16) 专题五万有引力定律 (18) 专题六动量 (19) 专题七机械能 (21) 专题八振动和波 (23) 专题九热、功和物态变化 (25) 专题十固体、液体和气体的性质 (27) 专题十一电场 (29) 专题十二恒定电流 (31) 专题十三磁场………………………………………………………………………… 33 专题十四电磁感应 (35) 专题十五几何光学 (37) 专题十六物理光学原子物理 (40)
中学生全国物理竞赛章程 第一章总则 第一条全国中学生物理竞赛（对外可以称中国物理奥林匹克，英文名为Chinese Physic Olympiad，缩写为CPhO）是在中国科协领导下，由中国物理学会主办，各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动，这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣，改进学习方法，增强学习能力；帮助学校开展多样化的物理课外活动，活跃学习空气；发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神，竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。 第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生，竞赛应坚持学生自愿参加的原则．竞赛活动主要应在课余时间进行，不要搞层层选拔，不要影响学校正常的教学秩序。 第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力，学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击，不要组织“集训队”或搞“题海战术”，以免影响学生的正常学习和身体健康。学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平，不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。 第二章组织领导 第五条全国中学生物理竞赛由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会（以下简称全国竞赛委员会）统一领导。全国竞赛委员会由主任1人、副主任和委员若干人组成。主任和副主任由中国物理学会常务理事会委任。委员的产生办法如下： 1．参加竞赛的省、自治区、直辖市各推选委员1人； 2．承办本届和下届决赛的省。自治区、直辖市各推选委员3人。 3．由中国物理学会根据需要聘请若干人任特邀委员。 在全国竞赛委员会全体会议闭会期间由主任和副主任组成常务委员会，行使全国竞赛委员会职权。 第六条在全国竞赛委员会领导下，设立命题小组、组织委员会和竞赛办公室等工作机构。命题小组成员由全国竞赛委员会聘请专家和高等院校教师担任。组
高中物理《竞赛辅导》力学部分 目录 ：力学中的三种力 【知识要点】 （一）重力 重力大小G=mg，方向竖直向下。一般来说，重力是万有引力的一个分力，静止在地球表面的物体，其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力，但向心力极小。 （二）弹力 1．弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间)，两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行，作用点在两物体的接触面上．2．弹力的方向确定要根据实际情况而定． 3．弹力的大小一般情况下不能计算，只能根据平衡法或动力学方法求得．但弹簧弹力的大小可用．f=kx(k 为弹簧劲度系数，x为弹簧的拉伸或压缩量)来计算． 在高考中，弹簧弹力的计算往往是一根弹簧，而竞赛中经常扩展到弹簧组．例如：当劲度系数分别为k1,k2,…的若干个弹簧串联使用时．等效弹簧的劲度系数的倒数为：，即弹簧变软；反之．若
以上弹簧并联使用时，弹簧的劲度系数为：k=k 1+…k n ，即弹簧变硬．(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等；弹簧原长不相等时，应具体考虑) 长为 的弹簧的劲度系数为k ，则剪去一半后，剩余 的弹簧的劲度系数为2k （三）摩擦力 1．摩擦力 一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时，产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。方向沿接触面的切线且阻碍物体间相对运动或相对运动趋势。 2．滑动摩擦力的大小由公式f=μN 计算。 3．静摩擦力的大小是可变化的，无特定计算式，一般根据物体运动性质和受力情况分析求解。其大小范围在0＜f≤f m 之间，式中f m 为最大静摩擦力，其值为f m =μs N ，这里μs 为最大静摩擦因数，一般情况下μs 略大于μ，在没有特别指明的情况下可以认为μs =μ。 4．摩擦角 将摩擦力f 和接触面对物体的正压力N 合成一个力F ，合力F 称为全反力。在滑动摩擦情况下定义tgφ=μ=f/N ，则角φ为滑动摩擦角；在静摩擦力达到临界状态时，定义tgφ0=μs =f m /N ，则称φ0为静摩擦角。由于静摩擦力f 0属于范围0＜f≤f m ，故接触面作用于物体的全反力同接触面法线 的夹角≤φ0，这就是判断物体不发生滑动的条件。换句话说，只要全反力的作用线落在（0，φ0）范围时，无穷大的力也不能推动木块，这种现象称为自锁。 本节主要内容是力学中常见三种力的性质。在竞赛中以弹力和摩擦力尤为重要，且易出错。弹力和摩擦力都是被动力，其大小和方向是不确定的，总是随物体运动性质变化而变化。弹力中特别注意轻绳、轻杆及胡克弹力特点；摩擦力方向总是与物体发生相对运动或相对运动趋势方向相反。另外很重要的一点是关于摩擦角的概念，及由摩擦角表述的物体平衡条件在竞赛中应用很多，充分利用摩擦角及几何知识的关系是处理有摩擦力存在平衡问题的一种典型方法。 【典型例题】 【例题1】如图所示，一质量为m 的小木块静止在滑动摩擦因数为μ=的水平面上，用一个与水平方 向成θ角度的力F 拉着小木块做匀速直线运动，当θ角为多大时力F 最小？ 【例题2】如图所示，有四块相同的滑块叠放起来置于水平桌面上，通过细绳和定滑轮相互联接起来.如果所有的接触面间的摩擦系数均为μ，每一滑块的质量均为 m ，不计滑轮的摩擦.那么要拉动最上面一块滑块至少需要多大的水平拉力?如果有n 块这样的滑块叠放起 来，那么要拉动最上面的滑块，至少需多大的拉力? 【例题3】如图所示，一质量为m=1㎏的小物块P 静止在倾角为θ=30°的斜面 上，用平行于斜面底边的力F=5N 推小物块，使小物块恰好在斜面上匀速运动，试求小物块与斜面间的滑 动摩擦因数（g 取10m/s 2 ）。 【练习】 1、如图所示，C 是水平地面，A 、B 是两个长方形物块，F 是作用在物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同的速度作匀速直线运动，由此可知， A 、 B 间的滑动 θ F P θ F A B F C N F f m f 0 α φ
镜像法 思路 用假想的镜像电荷代替边界上的感应电荷。 保持求解区域中场方程和边界条件不变。 使用范围：界面几何形状较规范，电荷个数有限，且离散分布于有限区域。 使用范围 界面几何形状较规范，电荷个数有限，且离散分布于有限区域。 步骤 确定镜像电荷的大小和位置。 去掉界面，按原电荷和镜像电荷求解所求区域场。 求解边界上的感应电荷。 求解电场力。 平面镜像1 点电荷对平面的镜像 (a) 无限大接地导体平面上方有点电荷q （b）用镜像电荷-q代替导体平面上方的感应电荷 图4.4.1 点电荷的平面镜像 在无限大接地导体平面（YOZ平面）上方有一点电荷q，距离导体平面的高度为h。 用位于导体平面下方h处的镜像电荷-q代替导体平面上的感应电荷，边界条件维持不变，即YOZ平面为零电位面。 去掉导体平面，用原电荷和镜像电荷求解导体上方区域场，注意不能用原电荷和镜像电荷求解导体下方区域场。
电位： (4.4.2.1 ) 电场强度： (4.4.2.2) 其中， 感应电荷：=> (4.4.2.3) 电场力： (4.4.2.4) 图4.4.2 点电荷的平面镜像图4.4.3 单导线的平面镜像 无限长单导线对平面的镜像 与地面平行的极长的单导线，半径为a，离地高度为h。
用位于地面下方h处的镜像单导线代替地面上的感应电荷，边界条件维持不变。 将地面取消而代之以镜像单导线（所带电荷的电荷密度为） 电位： (4.4.2.5) 对地电容 ： (4.4.2.6 平面镜像2 无限长均匀双线传输线对平面的镜 像 与地面平行的均匀双线传输线， 半径为a，离地高度为h，导线间距离为d， 导线一带正电荷+，导线二带负电荷-。 用位于地面下方h处的镜像双 导线代替地面上的感应电荷，边界条件维 持不变。 将地面取消而代之以镜像双导线。 图 4.4.4 无限长均匀传输线对地面的镜像 求解电位： (4.4.2.8) (4.4.2.9)
高中物理竞赛辅导讲义 第2篇 运动学 【知识梳理】 一、匀变速直线运动 二、运动的合成与分解 运动的合成包括位移、速度和加速度的合成，遵从矢量合成法则（平行四边形法则或三角形法则）。 我们一般把质点对地或对地面上静止物体的运动称为绝对运动，质点对运动参考照系的运动称为相对运动，而运动参照系对地的运动称为牵连运动。以速度为例，这三种速度分别称为绝对速度、相对速度、牵连速度，则 v 绝对 = v 相对 + v 牵连 或 v 甲对乙 = v 甲对丙 + v 丙对乙 位移、加速度之间也存在类似关系。 三、物系相关速度 正确分析物体（质点）的运动，除可以用运动的合成知识外，还可充分利用物系相关速度之间的关系简捷求解。以下三个结论在实际解题中十分有用。 1．刚性杆、绳上各点在同一时刻具有相同的沿杆、绳的分速度（速度投影定理）。 2．接触物系在接触面法线方向的分速度相同，切向分速度在无相对滑动时亦相同。 3．线状交叉物系交叉点的速度，是相交物系双方运动速度沿双方切向分解后，在对方切向运动分速度的矢量和。 四、抛体运动： 1．平抛运动。 2．斜抛运动。 五、圆周运动： 1．匀速圆周运动。 2．变速圆周运动： 线速度的大小在不断改变的圆周运动叫变速圆周运动，它的角速度方向不变，大小在不断改变，它的加速度为a = a n + a τ，其中a n 为法向加速度，大小为2 n v a r =，方向指向圆心；a τ为切向加速度，大小为0lim t v a t τ?→?=?，方向指向切线方向。 六、一般的曲线运动 一般的曲线运动可以分为很多小段，每小段都可以看做圆 周运动的一部分。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可 以采用圆周运动的分析方法来处理。对于一般的曲线运动，向心加速度为2n v a ρ =，ρ为点所在曲线处的曲率半径。 七、刚体的平动和绕定轴的转动 1．刚体 所谓刚体指在外力作用下，大小、形状等都保持不变的物体或组成物体的所有质点之间的距离始终保持不变。刚体的基本运动包括刚体的平动和刚体绕定轴的转动。刚体的任
第3讲运动的关联 温馨寄语 前面我们讨论了物理量以及物理量之间的关系，尤其是变化率变化量的关系。我们还学习了非常牛的几个方法：相对运动法，微元法，图像法。 然而，物理抽象思想除了物理量之外，还有一大块就是模型，而各种模型都有自己的一些特点，根据这些特点，决定了这些模型的运动学性质。探究这些性质就成了我们今天的主要任务。 知识点睛 一、分速度和合速度 首先速度作为矢量是可以合成和分解的。但是同样的作为矢量，速度的合成和分解，和力这个矢量有一点不同。这个不同在于，两个作用在同一个物体上的力，可以直接合成。但是同一个物体，已经知道在两个方向上的速度，最后的总速度，并不一定是这两个速度的矢量和。 （CPhO选讲）例如： （这里面速度是通过两个速度各自从矢量末端做垂线相交得到的） 第二个原则就是：合速度=真实的这个物体的运动速度矢量。
这里力和速度的区别是：我们看到的多个力，不见得是“合力”在各个方向上的投影；但是我们看到的多个速度，就是“合速度”在各个方向上的分速度。所以，当且仅当两个分速度相互垂直的时候，合速度等于两个分速度的矢量和。 这个东西大家可以这样想。遛狗的时候，每个狗的力是作用在一起的，所以遛狗越多，需要的力越大。但是每个狗都有个速度，最后遛狗人的速度和狗的速度大小还是差不多的，不会因为遛狗个数越多就速度越快…… 二、体现关联关系的模型 1．绳（杆）两端运动的关联：实际运动时合运动，由伸缩运动与旋转运动合成。 实际运动=旋转运动+伸缩运动 【例】吊苹果逗小孩儿有两种逗法，一种是伸缩，一种是摆动。 不难总结： 一段不可伸长的细绳伸缩运动速度相等——沿绳（杆）速度相等，转速无论多大不可改变绳子长度。 2．叠加运动的关联 先举个例子：如图的定滑轮，两边重物都在竖直运动，并且滑轮也在竖直运动，设两边重物位移分别沃为x 1x 2，轮中心的位移为x 。 不难由绳子长度不变得位移关系： 12 2x x x += 对应的必然有速度关系： 12 2v v v += 加速度关系： 12 2 a a a += 我们用运动关联的目的是为了使未知量变少。 物理学中非常重要的思想就是把现实中的物体抽象成为理想的模型，然后用物理原理以及模型对应的牵连关系来解决问题．常见的模型有杆，绳，斜面，等等． 3.轻杆 杆两端，沿着杆方向的速度相同\ 4.轻绳 绳子的两端也是沿着绳子的方向速度相同\．绳子中的力是可以突变的，突变的条件是剪断或者是突然绷紧等等． 5.斜面
高中物理竞赛辅导讲义 第1篇 静力学 【知识梳理】 一、力和力矩 1．力与力系 （1）力：物体间的的相互作用 （2）力系：作用在物体上的一群力 ①共点力系 ②平行力系 ③力偶 2．重力和重心 （1）重力：地球对物体的引力（物体各部分所受引力的合力） （2）重心：重力的等效作用点（在地面附近重心与质心重合） 3．力矩 （1）力的作用线：力的方向所在的直线 （2）力臂：转动轴到力的作用线的距离 （3）力矩 ①大小：力矩=力×力臂，M =FL ②方向：右手螺旋法则确定。 右手握住转动轴，四指指向转动方向，母指指向就是力矩的方向。 ③矢量表达形式：M r F =? （矢量的叉乘），||||||sin M r F θ=? 。 4．力偶矩 （1）力偶：一对大小相等、方向相反但不共线的力。 （2）力偶臂：两力作用线间的距离。 （3）力偶矩：力和力偶臂的乘积。 二、物体平衡条件 1．共点力系作用下物体平衡条件： 合外力为零。 （1）直角坐标下的分量表示 ΣF ix = 0，ΣF iy = 0，ΣF iz = 0 （2）矢量表示 各个力矢量首尾相接必形成封闭折线。 （3）三力平衡特性 ①三力必共面、共点；②三个力矢量构成封闭三角形。 2．有固定转动轴物体的平衡条件：
3．一般物体的平衡条件： （1）合外力为零。 （2）合力矩为零。 4．摩擦角及其应用 （1）摩擦力 ①滑动摩擦力：f k = μk N（μk－动摩擦因数） ②静摩擦力：f s ≤μs N（μs－静摩擦因数） ③滑动摩擦力方向：与相对运动方向相反 （2）摩擦角：正压力与正压力和摩擦力的合力之间夹角。 ①滑动摩擦角：tanθk=μ ②最大静摩擦角：tanθsm=μ ③静摩擦角：θs≤θsm （3）自锁现象 三、平衡的种类 1．稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使之回到平衡位置，这样的平衡叫稳定平衡。2．不稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使它的偏离继续增大，这样的平衡叫不稳定平衡。 3．随遇平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，它所受的力或力矩不发生变化，它能在新的位置上再次平衡，这样的平衡叫随遇平衡。 【例题选讲】 1．如图所示，两相同的光滑球分别用等长绳子悬于同一点，此两球同时又支撑着一个等重、等大的光滑球而处于平衡状态，求图中α（悬线与竖直线的夹角）与β（球心连线与竖直线的夹角）的关系。 面圆柱体不致分开，则圆弧曲面的半径R最大是多少？（所有摩擦均不计） R
原 子 物 理 自1897年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以后，物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘，经过众多科学家的努力，逐步弄清了原子结构及其运动变化的规律并建立了描述分子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。本章简单介绍一些关于原子和原子核的基本知识。 §1.1 原子 1．1．1、原子的核式结构 1897年，汤姆生通过对阴极射线的分析研究发现了电子，由此认识到原子也应该具有内部结构，而不是不可分的。1909年，卢瑟福和他的同事以α粒子轰击重金属箔，即α粒子的散射实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数发生偏转，并且有极少数偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转几乎达到180°。 1911年，卢瑟福为解释上述实验结果而提出了原子的核式结构学说，这个学说的内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间里软核旋转，根据α粒子散射的实验数据可估计出原子核的大小应在10-14nm 以下。 1、1． 2、氢原子的玻尔理论 1、核式结论模型的局限性 通过实验建立起来的卢瑟福原子模型无疑是正确的，但它与经典论发生了严重的分歧。电子与核运动会产生与轨道旋转频率相同的电磁辐射，运动不停，辐射不止，原子能量单调减少，轨道半径缩短，旋转频率加快。由此可得两点结论： ①电子最终将落入核内，这表明原子是一个不稳定的系统； ②电子落入核内辐射频率连续变化的电磁波。原子是一个不稳定的系统显然与事实不符，实验所得原子光谱又为波长不连续分布的离散光谱。如此尖锐的矛盾，揭示着原子的运动不服从经典理论所表述的规律。 为解释原子的稳定性和原子光谱的离经叛道的离散性，玻尔于1913年以氢原子为研究对象提出了他的原子理论，虽然这是一个过渡性的理论，但为建立近代量子理论迈出了意义重大的一步。 2、玻尔理论的内容： 一、原子只能处于一条列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态。 二、原子从一种定态（设能量为E 2）跃迁到另一种定态（设能量为E 1）时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这种定态的能量差决定，即 γh =E 2-E 1 三、氢原子中电子轨道量子优化条件：氢原子中，电子运动轨道的圆半径r 和运动初速率v 需满足下述关系： π2h n rmv =，n=1、2…… 其中m 为电子质量，h 为普朗克常量，这一条件表明，电子绕核的轨道半径是不连
高中物理竞赛讲义——微积分初步 一：引入 【例】问均匀带电的立方体角上一点的电势是中心的几 倍。 分析： ①根据对称性，可知立方体的八个角点电势相等；将原立 方体等分为八个等大的小立方体,原立方体的中心正位于个小立方体角点位置；而根据电势叠加原理，其电势即为八个小立方体角点位置的电势之和，即U 1=8U 2 ； ②立方体角点的电势与什么有关呢?电荷密度ρ；二立方体的边长a ；三立方体的形状； 根据点电荷的电势公式U=K Q r 及量纲知识，可猜想边长为a 的立方体角点电势为 U=CKQ a =Ck ρa 2 ；其中C 为常数，只与形状（立方体）及位置（角点）有关，Q 是总电量，ρ是电荷密度；其中Q=ρa 3 ③ 大立方体的角点电势：U 0= Ck ρa 2 ；小立方体的角点电势：U 2= Ck ρ（a 2 ）2=CK ρa 2 4 大立方体的中心点电势：U 1=8U 2=2 Ck ρa 2 ；即U 0=12 U 1 【小结】我们发现，对于一个物理问题，其所求的物理量总是与其他已知物理量相关联，或者用数学语言来说，所求的物理量就是其他物理量（或者说是变量）的函数。如果我们能够把这个函数关系写出来，或者将其函数图像画出来，那么定量或定性地理解物理量的变化情况，帮助我们解决物理问题。 二：导数 ㈠ 物理量的变化率 我们经常对物理量函数关系的图像处理，比如v-t 图像，求其斜率可 以得出加速度a ，求其面积可以得出位移s ，而斜率和面积是几何意义上 的微积分。我们知道，过v-t 图像中某个点作出切线，其斜率即a= △v △t . 下面我们从代数上考察物理量的变化率： 【例】若某质点做直线运动，其位移与时间的函数关系为上s=3t+2t 2,试求其t 时刻的速度的表达式。（所有物理量都用国际制单位，以下同）
最新高中物理竞赛讲义 （完整版） 目录 最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1) 第0 部分绪言 (5) 一、高中物理奥赛概况 (5)
二、知识体系 (6) 第一部分力＆物体的平衡 (7) 第一讲力的处理 (7) 第二讲物体的平衡 ............................. 1...0.. 第三讲习题课 ................................. 1..1... 第四讲摩擦角及其它........................... 1...7..第二部分牛顿运动定律 ............................ 2..2.. 第一讲牛顿三定律 ............................. 2...2.. 第二讲牛顿定律的应用 ......................... 2..3.. 第二讲配套例题选讲........................... 3...7..第三部分运动学 ................................. 3...7... 第一讲基本知识介绍 .......................... 3..7.. 第二讲运动的合成与分解、相对运动 ............. 4..0 第四部分曲线运动万有引力 ....................... 4...4. 第一讲基本知识介绍........................... 4...4.. 第二讲重要模型与专题 ......................... 4..7.. 第三讲典型例题解析............................. 5...9..第五部分动量和能量 ............................... 5...9.. 第一讲基本知识介绍............................. 5...9.. 第二讲重要模型与专题.......................... 6..3.. 第三讲典型例题解析............................. 8...3..第六部分振动和波 ................................. 8..3...
微积分初步 一、微积分的基本概念 1、极限 极限指无限趋近于一个固定的数值 两个常见的极限公式 0sin lim 1x x x →= *1lim 11x x x →∞??+= ??? 2、导数 当自变量的增量趋于零时，因变量的增量与自变量的增量之商的极限叫做导数。 0'lim x dy y y dx x ?→?==? 导数含义，简单来说就是y 随x 变化的变化率。 导数的几何意义是该点切线的斜率。 3、原函数和导函数 对原函数上每点都求出导数，作为新函数的函数值，这个新的函数就是导函数。 00()()'()lim lim x x y y x x y x y x x x ?→?→?+?-==?? 4、微分和积分 由原函数求导函数：微分 由导函数求原函数：积分 微分和积分互为逆运算。 例1、根据导函数的定义，推导下列函数的导函数 （1）2y x = （2） (0)n y x n =≠ （3）sin y x = 二、微分 1、基本的求导公式 （1）()'0 ()C C =为常数 （2）()1' (0)n n x nx n -=≠ （3）()'x x e e = *（4）()'ln x x a a a = （5）()1ln 'x x = *（6）()1log 'ln a x x a =
（7）()sin 'cos x x = （8）()cos 'sin x x =- （9）()21tan 'cos x x = （10）()21cot 'sin x x = **（11）() arcsin 'x = **（12）()arccos 'x = **（13）()21arctan '1x x =+ **（14）()2 1arccot '1x x =-+ 2、函数四则运算的求导法则 设u =u (x )，v =v (x ) （1）()'''u v u v ±=± （2）()'''uv u v uv =+ （3）2'''u u v uv v v -??= ??? 例2、求y=tan x 的导数 3、复合函数求导 对于函数y =f (x )，可以用复合函数的观点看成y =f [g (x)]，即y=f (u )，u =g (x ) 'dy dy du y dx du dx == 即：'''u x y y u = 例3、求28(12)y x =+的导数 例4、求ln tan y x =的导数 三、积分 1、基本的不定积分公式 下列各式中C 为积分常数 （1） ()kdx kx C k =+?为常数 （2）1 (1)1n n x x dx C n n +=+≠-+?
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目录 最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1) 第0部分绪言 (4) 一、高中物理奥赛概况 (4) 二、知识体系 (4) 第一部分力＆物体的平衡 (5) 第一讲力的处理 (5) 第二讲物体的平衡 (7) 第三讲习题课 (8) 第四讲摩擦角及其它 (12) 第二部分牛顿运动定律 (14) 第一讲牛顿三定律 (14) 第二讲牛顿定律的应用 (15) 第二讲配套例题选讲 (23) 第三部分运动学 (23) 第一讲基本知识介绍 (23) 第二讲运动的合成与分解、相对运动 (25) 第四部分曲线运动万有引力 (27) 第一讲基本知识介绍 (27) 第二讲重要模型与专题 (29) 第三讲典型例题解析 (37) 第五部分动量和能量 (37) 第一讲基本知识介绍 (37) 第二讲重要模型与专题 (39) 第三讲典型例题解析 (52) 第六部分振动和波 (52) 第一讲基本知识介绍 (52) 第二讲重要模型与专题 (56) 第三讲典型例题解析 (65) 第七部分热学 (65) 一、分子动理论 (65) 二、热现象和基本热力学定律 (67) 三、理想气体 (69) 四、相变 (76) 五、固体和液体 (79) 第八部分静电场 (80) 第一讲基本知识介绍 (80)
第二讲重要模型与专题 (83) 第九部分稳恒电流 (94) 第一讲基本知识介绍 (94) 第二讲重要模型和专题 (97) 第十部分磁场 (106) 第一讲基本知识介绍 (106) 第二讲典型例题解析 (110) 第十一部分电磁感应 (116) 第一讲、基本定律 (116) 第二讲感生电动势 (119) 第三讲自感、互感及其它 (123) 第十二部分量子论 (126) 第一节黑体辐射 (126) 第二节光电效应 (129) 第三节波粒二象性 (135) 第四节测不准关系 (138)
郑梁梅高级中学高一物理竞赛辅导讲义 第三讲：力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心 【知识要点】 （一）力臂：从转动轴到力的作用线的垂直距离叫力臂。 （二）力矩：力和力臂的乘积叫力对转动轴的力矩。记为M=FL ，单位“牛·米”。一般规定逆时针方向转动为正方向，顺时针方向转动为负方向。 （三）有固定转轴物体的平衡条件 作用在物体上各力对转轴的力矩的代数和为零或逆时针方向力矩总是与顺时针方向力矩相等。即ΣM=0，或ΣM 逆=ΣM 顺。 （四）重心：物体所受重力的作用点叫重心。 计算重心位置的方法： 1、同向平行力的合成法：各分力对合力作用点合力矩为零，则合力作用点为重心。 2、割补法：把几何形状不规则的质量分布均匀的物体分割或填补成形状规则的物体，再由同向（或反向）平行力合成法求重心位置。 3、公式法：如图所示，在平面直角坐标系中，质量为m 1和m 2的A 、B 两质点坐标分别为A （x 1，y 1），B （x 2，y 2）则由两物体共同组成的整体的重心坐标为： 212211m m x m x m x C ++= 212211m m y m y m y C ++= 一般情况下，较复杂集合体，可看成由多个质点组成的质点系， 其重心C 位置由如下公式求得： i i i C m x m x ∑∑= i i i C m y m y ∑∑= i i i C m z m z ∑∑= 本节内容常用方法有：①巧选转轴简化方程：选择未知量多，又不需求解结果的力线交点为轴，这些力的力矩为零，式子简化得多；②复杂的物体系平衡问题有时巧选对象：选整体分析，常常转化为力矩平衡问题求解；③无规则形状的物体重心位置计算常用方法是通过割补思想，结合平行力合成与分解的原则处理，或者助物体重心公式计算。 【典型例题】 【例题1】如图所示，光滑圆弧形环上套有两个质量不同的小球A 和B 两球之间连有弹簧，平衡时圆心O 与球所在位置的连线与竖直方向的夹角分别为α和β，求两球质量之比。 y y y 12C α β A B O
高中物理竞赛辅导讲义 第8篇 稳恒电流 【知识梳理】 一、基尔霍夫定律（适用于任何复杂电路） 1． 基尔霍夫第一定律（节点电流定律） 流入电路任一节点（三条以上支路汇合点）的电流强度之和等于流出该节点的电流强度之和。即∑I =0。 若某复杂电路有n 个节点，但只有（n ?1）个独立的方程式。 2． 基尔霍夫第二定律（回路电压定律） 对于电路中任一回路，沿回路环绕一周，电势降落的代数和为零。即∑U =0。 若某复杂电路有m 个独立回路，就可写出m 个独立方程式。 二、等效电源定理 1． 等效电压源定理（戴维宁定理） 两端有源网络可以等效于一个电压源，其电动势等于网络的开路端电压，其内阻等于从网络两端看除源（将电动势短路，内阻仍保留在网络中）网络的电阻。 2． 等效电流源定理（诺尔顿定理） 两端有源网络可等效于一个电流源，电流源的电流I 0等于网络两端短路时流经两端点的电流，内阻等于从网络两端看除源网络的电阻。 三、叠加原理 若电路中有多个电源，则通过电路中任一支路的电流等于各个电动势单独存在时，在该支路产生的电流之和（代数和）。 四、Y?△电路的等效代换 如图所示的（a ）（b ）分别为Y 网络和△网络，两个网络中的6个电阻满足一定关系 时完全等效。 1． Y 网络变换为△网络 12 2331 123 R R R R R R R R ++=， 122331 231R R R R R R R R ++= 122331 312 R R R R R R R R ++= 2． △网络变换为Y 网络 12311122331R R R R R R = ++，23122122331R R R R R R =++，3123 3122331 R R R R R R =++
高中物理竞赛辅导讲义 第4篇 动量 【知识梳理】 一、动量p （1）定义：物体的质量m 与速度v 的乘积叫做物体的动量。即p =mv 。 （2）意义：描述物体的运动状态。 （3）性质：①矢量性：方向与速度方向相同。遵守平行四边形定则。 ②瞬时性：是状态量，与时刻相对应。 ③相对性：中学以地面为参考系。 （4）单位：kg ·m/s 。（导出单位） 二、冲量 （1）定义：力和力的作用时间的乘积叫冲量。即I =Ft 。 （2）意义：力对时间的积累效果。 （3）性质：①矢量性：方向与力的方向相同。遵守平行四边形定则。 ②时间性：是过程量，与一段“时间”相对应。 ③绝对性：与参考系无关。 （4）单位：Ns 。（导出单位） 三、动量定理 （1）内容：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。Ft =Δp 。 （2）推导：F ma =，21v v at -= （3）注意：①Ft 是合外力的冲量或总冲量。 ②等式两边都是矢量，等式反映“冲量和动量变化大小相等，方向相同”。 ③适用于低速运动的宏观物体与高速运动的微观粒子。 （4）用动量表示牛顿第二定律：物体动量的变化率等于它受到的合外力。p F t ?= ?。 四、动量守恒定律 1．内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 2．推导：用动量定理和牛顿第三定律推导 1111v m v m t F -'=?；2222v m v m t F -'='?；F F -='；22112211v m v m v m v m +='+'。 3．理解： （1）守恒条件：系统不受外力或所受外力的合力为零。要区分内力和外力。 （2）守恒含义：任一时刻系统总动量相同，不只是初末状态相同。 （3）系统性：指系统的总动量守恒，不是系统内每个物体的动量守恒。每个物体的动量可以发生很大的变化。 （4）相对性：各物体的动量，都是同一惯性参考系（一般以地面为参考系）。
1.4运动学综合题 例1、如图所示，绳的一端固定，另一端缠在圆筒上，圆筒半径为R，放在与水平面成α角的光滑斜面上，当绳变为竖直方向时，圆 筒转动角速度为ω，(此时绳未松弛)，试求此刻圆筒与绳分离处A 的速度以及圆筒与斜面切点C的速度 例2、如图所示，湖中有一小岛A，A与直湖岸的距离为d,湖岸边有一点B，B沿湖岸方向与A点的距离为l．一人自B点出发，要到达A 点．已知他在岸上行走的速度为v1，在水中游泳的速度为v2，且v1>v2，要求他由B至A所用的时问最短，问此人应当如何选择其运动路线?
例3、一根不可伸长的细轻绳，穿上一粒质量为m的珠 子（视为质点），绳的下端固定在A点，上端系在轻质 小环上，小环可沿固定的水平细杆滑动（小环的质量及 与细杆摩擦皆可忽略不计），细杆与A在同一竖直平面 内．开始时，珠子紧靠小环，绳被拉直，如图所示，已 知，绳长为l，A点到杆的距离为h，绳能承受的最大 T，珠子下滑过程中到达最低点前绳子被拉断， 张力为 d 求细绳被拉断时珠子的位置和速度的大小（珠子与绳子 之间无摩擦） 例4、在某铅垂面上有一光滑的直角三角形细管轨道，光滑小球从顶点A沿斜边轨道自静止出发自由滑到端点C所需时间恰好等于小球从A由静止出发自由地经B滑到C所需时间，如图所示．设AB为铅直轨道，转弯处速度大小不变，转弯时间忽略不计，在此直角三角形范围内可构建一系列如图中虚线所示的光滑轨道，每一轨道由若干铅直和水平的部分连接而成，各转弯处性质都和B点相同，各轨道均从A点出发到C点终止，且不越出△ABC的边界．试求小球在各条轨道中，从静止出发自由地由A到C所需时间的上限与下限之比值．
精心整理 电磁学 静电学 1、 静电场的性质 静电场是一个保守场，也是一个有源场。 F dl o ?=?高斯定理 静电力环路积分等于零i q E ds E ?= ∑?? E ∑过程x E =2、 （1,空解:(1)在空腔中任选一点p , p E 可以看成两个均匀带电球体产生的电场强度之差, 即()121 2 333p o o o E r r r r E E E ρ ρ ρ = - = - 令12a o o = 这个与p 在空腔中位置无关,所以空腔中心处23o o E a E ρ =
(2)求空腔中心处的电势 电势也满足叠加原理 p U 可以看成两个均匀带电球体产生电势之差 即()()()22222 2212123303666o o o o U R a R R R a E E E ρ ρ ρ??= -- -= --? ? 假设上面球面上,有两个无限小面原i j s s ,计算i s ,受到除了i s 上电荷之处,球 面上其它电荷对i s 的静电力,这个静电力包含了j s 上电荷对i s 上电荷的作用力. 同样j s 受到除了i s 上电荷以外, 这个力同样包含了i s 对j s 的作用力. 如果把这里的i j s s ,i j s s 之间的相互作用力相抵消。 出于这个想法，现在把上半球面分成无限小的面元，把每个面元上所受的静电力（除 去各自小面元）相加，其和就是下半球面上的电荷对上半球面上电荷的作用力。 求法2 2 222 2=f 224o o o R Q F R R E E R σππππ??=?== ??? 再观察下,静电力?o f = 例:()R R R +≤ : 2o E E σ σ = 表面 而且可以推广到一般的面电荷()σ 在此面上电场强度()121 2 E E E = +表面 例:一个半径为R,带电量为Q 的均匀带电球面,求上下两半球之间的静电力? 解:原则上,这个作用力是上半球面上的电荷受到来自下半球面的电荷产生的电场强 度的空间分布,对上半球面上各电荷作用力之和,由于下半球面上电荷所产生的电场强度分布,所以这样计较有困难. 例:求半径为R,带电量为Q 的均匀带电球面,外侧的静电场能量密度. 解:静电场(真空)能量密度21 2 o E E ω=