高中物理竞赛培训资料必修一1
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物理竞赛教程高中第一分册
物理竞赛是欧洲教育系统中一种非常有趣及宝贵的经历,给学生们提供了更深入了解物理学的机会,有助于培养学生们系统地理解和提炼物理知识,以及积累缜密的思维能力和分析能力。
参加物理竞赛的学生需要具备一定的物理学修养,掌握核心的物理学知识,了解基本的实验原理和实验技能,并能灵活地运用各种知识点来解决实际问题。
为了帮助学生们更好地参加物理竞赛,专业出版社推出了《物理竞赛教程高中第一分册》,本书涉及物理学的各个知识点,以及物理竞赛中各类常见问题的解答方法。
本书的第一部分概述了物理学的基本概念,包括牛顿第二定律、摩擦力和动量定律等,并对物理学的各个知识点进行了详细介绍,从牛顿力学、热力学、光学、电磁学、原子物理学到微观物理学,每一部分中都有详细的释义,让读者很容易理解这些基本概念。
举例说明,可以让读者充分理解和掌握各知识点,以便在物理竞赛中正确地利用这些知识。
第二部分详细阐述了各个学科的物理实验,包括如何搭建实验设备,操作步骤,分析实验结果,以及推算实验参数等。
每一部分都结合实例讲解,以及具体的操作步骤,如何使用各种测量仪器,如何操作实验,如何编写实验报告等,都有详细地讲解。
第三部分全面介绍了物理竞赛中核心内容,详细介绍了物理竞赛的基本要求,竞赛题材、解题技巧,以及解题实例等,可以帮助读者
更好地掌握物理竞赛中的核心知识,以便更好地参加竞赛。
本书的内容丰富,以浅显的语言讲解,深入浅出地让读者理解,对于参加物理竞赛的学生来说,是个非常宝贵的参考书籍,同时也是学习物理学的有力助手。
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 (5)第一部分力&物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (140)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际(International Physics Olympiad 简称IPhO)① 1967年第一届,(波兰)华沙,只有五国参加。
高一物理必修1竞赛题+高一物理奥赛试题 +高中应用物理竞赛试题答案 高中物理竞赛——力的处理一、矢量的运算1、加法表达:a + b = c 。
名词:c 为“和矢量”。
法则:平行四边形法则。
如图1所示。
和矢量大小:c = α++cos ab 2b a 22 ,其中α为a 和b 的夹角。
和矢量方向:c 在a 、b 之间,和a 夹角β= arcsinα++αcos ab 2b a sin b 222、减法 表达:a = c -b 。
名词:c 为“被减数矢量”,b 为“减数矢量”,a 为“差矢量”。
法则:三角形法则。
如图2所示。
将被减数矢量和减数矢量的起始端平移到一点,然后连接两时量末端,指向被减数时量的时量,即是差矢量。
差矢量大小:a = θ-+cos bc 2c b 22 ,其中θ为c 和b 的夹角。
差矢量的方向可以用正弦定理求得。
一条直线上的矢量运算是平行四边形和三角形法则的特例。
例题:已知质点做匀速率圆周运动,半径为R ,周期为T ,求它在41T 内和在21T 内的平均加速度大小。
解说:如图3所示,A 到B 点对应41T 的过程,A 到C 点对应21T 的过程。
这三点的速度矢量分别设为A v 、B v 和C v 。
根据加速度的定义 a = t v v 0t -得:AB a = AB A B t v v -,AC a = ACA C t v v - 由于有两处涉及矢量减法,设两个差矢量 1v ∆=B v -A v ,2v ∆=C v -A v ,根据三角形法则,它们在图3中的大小、方向已绘出(2v ∆的“三角形”已被拉伸成一条直线)。
本题只关心各矢量的大小,显然:A v =B v =C v = TR 2π ,且:1v ∆ = 2A v = T R 22π ,2v ∆ = 2A v = TR 4π 所以:AB a = AB 1t v ∆ = 4T T R 22π = 2T R 28π ,AC a = AC 2t v ∆ = 2T T R4π = 2T R 8π 。
必修一物理培优资料### 必修一物理培优资料物理学是研究物质和能量的基本性质及其相互作用的科学。
在高中物理必修一的学习中,我们主要涉及力学、热学、光学和电磁学等基础内容。
以下是针对必修一物理的培优资料,旨在帮助学生深入理解和掌握物理知识。
#### 一、力学基础力学是物理学中最基本的分支之一,它研究物体的运动规律。
在必修一中,我们首先需要掌握以下几个关键概念:1. 牛顿运动定律:这是描述物体运动状态变化的基本定律,包括惯性定律、力与加速度的关系以及作用力与反作用力。
2. 功和能:功是力在物体上产生位移时所做的工作,而能是物体运动状态的量度,包括动能、势能和机械能守恒。
3. 动量守恒:在没有外力作用的系统中,系统的总动量保持不变。
#### 二、热学基础热学是研究热现象和热与物质相互作用的科学。
在必修一中,热学部分主要包括:1. 温度和热量:温度是物体冷热程度的量度,热量是物体间热传递的量。
2. 热力学第一定律:能量守恒在热力学过程中的表现,即系统内能的变化等于系统吸收的热量减去对外做的功。
3. 理想气体状态方程:描述理想气体状态的三个基本物理量——压力、体积和温度之间的关系。
#### 三、光学基础光学是研究光的性质及其与物质相互作用的科学。
在必修一中,光学部分主要包括:1. 光的反射和折射:光在遇到不同介质界面时会发生反射和折射现象,这是光学成像的基础。
2. 光的干涉和衍射:光波在相遇时会发生干涉现象,而在通过狭缝或绕过障碍物时会发生衍射现象。
3. 光的偏振:光波的振动方向可以被限制在特定方向,这种现象称为偏振。
#### 四、电磁学基础电磁学是研究电场和磁场及其相互作用的科学。
在必修一中,电磁学部分主要包括:1. 电场和磁场:电场是由电荷产生的,而磁场是由电流或磁体产生的。
2. 电磁感应:变化的磁场会在导体中产生电动势,这是发电机和变压器的工作原理。
3. 电磁波:电磁波是由变化的电场和磁场相互激发而产生的波动,包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线。
高一物理竞赛培训教材(有答案)高一物理竞赛培训教材(有答案)高一物理思维训练班第1讲-----运动学专题1.隧道长550 米,一列火车车厢长50 米,正以36 千米/时的速度匀速行驶,车厢中某乘客行走的速度为1 米/秒,当列车过隧道时,乘客经过隧道的时间至少为( ) A.5 秒 B.50 秒 C.55 秒 D.60 秒2.甲乙两人同时从A 点出发沿直线向B 点走去.乙先到达B 点,然后返回,在C 点遇到甲后再次返回到B 点后,又一次返回并在D 点第二次遇到甲.设整个过程甲速度始终为v,乙速度大小也恒定保持8v.则AC:CD为:( )A.8:7B.8:6C.9:8D.9:74.一辆汽车以40 千米/时的速度从甲站开往乙站,当它出发时恰好一辆公共汽车从乙站开往甲站,以后每隔15 分钟就有一辆公共汽车从乙站开往甲站,卡车在途中遇到6 辆公共汽车,则甲乙两站之间的距离可能为( )A.45 千米B.55 千米C.65 千米D.75 千米6.(选讲)一质点沿直线向Ox方向做加速运动,它离开O点的距离x随时间t变化的关系为32x=5+2t(m),它的速度随时间变化的关系为v=6t(m/s),该质点在t=0到t=2s内的平均速度是________,在t=2s到t=3s内的平均速度大小是__________*7.一物体做加速直线运动,依次通过A、B、C三点,AB=BC。
物体在AB段加速度为a1,在BC段加速度为a2,且物体在B点的速度为vBvA vC2,则( ) (本讲重点图像法)A.a1 a2 B.a1= a2 C.a1 a2 D.不能确定**8.蚂蚁离开巢沿直线爬行,它的速度与到蚁巢中心的距离成反比.当蚂蚁爬到距巢中心l1=1m 的A 点处时,速度是v1=2 cm/s.试问蚂蚁继续由A 点爬到距巢中心l2=2 m 的B 点需要多长的时间? (本讲重点图像法) *9.一辆火车从A站出发到B站停止,共行驶20min,其中加速运动时间为3min,减速运动时间为2min,其余15min为匀速运动.若火车的加速和减速都是匀变速,AB两站路程为42km,求火车匀速行驶那段路程时的平均速率.10.在一静水湖的南北两岸,有两只船同时相向开出,各以其速度垂直于湖岸匀速驶向对岸。
第一部分:直线运动一、参照系(又叫参考系)1.选取参照系的原则:物体运动具有相对性,即运动性质随参照物不同而不同,所以恰当地选择参照系,不仅可以使运动变为静止,使变速运动变为匀速运动(匀速直线运动的简称),而且可以使分析和解答的思路和步骤变得的极为简捷。
2.相对运动与相对速度二、运动的位移和路程1.位移和路程运动物体的位置发生变化,用位移来描述,位移这个物理量常用s 或x 有时也用x ∆。
位移可这样定义:位移=末位置—初位置。
位移S 这个物理量既有大小又有方向,且合成与分解符合平行四边形定则,具有这种性质的物理量在物理学上叫做矢量。
运动质点在一段时间内位移的大小就是从初位置到到末位置间的距离,其方向规定为:总是从初位置到指向末位置。
三 速度1.速度①、平均速度tS v =或t S v ∆∆= ②、瞬时速度(又称即时速度) 用数学式可表示为:t S v t ∆∆=→∆lim 0, 2.加速度 用数学式可表示为:t v a t ∆∆=→∆lim 0。
tv t v v a t ∆=-=0,根据牛顿第二定律可知,一个质点的加速度是由它受到的合外力和它的质量共同决定,牛顿第二定律的表达式所表示的是加速度的决定式即mF a ∑=。
加速度的大小和方向跟速度的大小和方向没有必然联系。
速度与加速度的关系,不少同学有错误认识,复习过程中应予以纠正。
①、加速度不是速度,也不是速度变化量,而是速度对时间的变化率,所以速度大,速度变化大,加速度都不一定大。
②、加速度也不是速度大小的增加。
一个质点即使有加速度,其速度大小随时间可能增大,也可能减小,还可能不变。
(两矢量同向,反向、垂直)③、速度变化有三种基本情况:一是仅大小变化(试举一些例子),二是仅方向变化,三是大小和方向都变化。
【例1】某船在静水中航速为36千米/小时,船在河中逆流而上,经过一座桥时,船上的一只木箱不慎被碰落水中,经过两分钟,船上的人才发现,立即调转船头追赶,在距桥600米处追上木箱,则水的流速是多少米/秒?【分析】本题有两种解法,一种选地面为参照物,容易理解,但十分繁琐。
高一物理竞赛第一章知识点在高一物理竞赛中,第一章的知识点是非常重要的,它是我们理解物理学基础概念和原理的起点。
本文将介绍一些高一物理竞赛第一章的主要知识点,包括力学、热学和光学三个方面。
力学知识点:1. 牛顿力学三大定律:牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(力和加速度的关系)和牛顿第三定律(作用力和反作用力的关系)。
2. 力的合成和分解:力的合成是指多个力合成为一个力的过程,力的分解是指将一个力分解为多个力的过程。
3. 动力学:质点的运动学方程和动力学方程,包括速度、加速度、力等的关系式。
4. 弹性力学:弹簧的胡克定律以及应变和应力的关系等内容。
热学知识点:1. 温度:温度的概念和测量方法,包括摄氏度和开尔文温度。
2. 热传递:热传递的三种方式,即传导、对流和辐射。
这些方式的特点和应用。
3. 理想气体状态方程:理想气体的状态方程,即气体的压力、体积和温度之间的关系式。
4. 内能和热量:内能的概念和表达式,以及热量和功的关系。
光学知识点:1. 光的传播:光的直线传播和反射、折射等现象。
光的速度和光的介质。
2. 光的色散和干涉:光的色散现象和干涉现象,包括杨氏双缝干涉、薄膜干涉等内容。
3. 光的衍射:光的衍射现象,包括单缝衍射和衍射格的现象。
4. 光的波粒二象性:光的波粒二象性的基本概念和实验现象。
以上是高一物理竞赛第一章的一些重要知识点。
掌握这些知识,对于理解物理学的基本原理和解题都将起到非常积极的作用。
希望大家能够认真学习并灵活运用这些知识点,取得优异的成绩。
受力分析是高中物理一项重要的基本功,包含常见力的性质,平衡力的规律两大基本内容。
本讲我们从常见模型一点点的入手逐步巩固的复习。
第一部分:常见力知识点睛1.弹力的性质以及规律弹力是由于形变长生的力,具体的体现在弹簧,接触面,杆,绳等。
弹簧弹力:胡克定律F kx =.轻绳:弹力方向沿绳且指向绳收缩方向轻杆:与轻绳不同,轻杆的弹力可以指向任意方向 面和面:弹力垂直于接触面 球和球:弹力沿两球球心连线难点:轻杆的弹力,可以自由转动的轻杆只有两个受力点时,弹力一定沿杆方向,可以是拉力也可 以是压力。
对于多个点受力的轻杆,必须用力矩平衡与力平衡规律联立分析。
2.判断弹力有无:①消除法:去掉与研究对象接触的物体,看研究对象能否保持原状态,若能则说明此处弹力不存在,若不能则说明弹力存在.如图:球A 静止在平面B 和平面C 之间,若小心去掉B ,球静止,说明平面B 对球A 无弹力,若小心去掉C ,球将运动,说明平面C 对球有支持力.②假设法:假设接触处存在弹力,做出受力图,再根据平衡条件判断是否存在弹力.如图,若平面B 和平面C 对球的弹力都存在,那么球在水平方向上将不再平衡,故平面B 的弹力不存在,平面C 的弹力存在.③替换法:用轻绳替换装置中的轻杆,看能否维持原来的力学状态,如果可以,则杆提供的是拉力,如果不能,则提供支持力.3.判断摩擦物体间有相对运动或相对运动的趋势.有相对运动时产生的摩擦力叫滑动摩擦力,有相对运动趋势时产生的摩擦力叫静摩擦力.①滑动摩擦力:N F F μ=,μ是动摩擦因数,与接触物体的材料和接触面的粗糙程度有关,与接触面的知识模块本讲导学第2讲 静力学复习讲述高端的,真正的物理学2高一·物理竞赛秋季班·第2讲·教师版大小无关.N F 表示压力大小,可见,在μ一定时,N F F ∝.②静摩擦力:其大小与引起相对运动趋势的外力有关,根据平衡条件或牛顿运动定律求出大小.静摩擦力的大小在零和最大静摩擦力max F 之间,即max 0F F ≤≤.静摩擦力的大小与N F 无关,最大静摩擦力的大小与N F 有关.③方向:滑动摩擦力方向与相对运动方向相反,静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反. 判断静摩擦力的有无:在接触面粗糙,两物体接触且互相挤压的条件下,可使用下列方法假设法:假设没有静摩擦力,看物体是否发生相对运动,若发生,则存在相对运动趋势,存在静摩擦力.反推法:根据物体的状态和受力分析推出静摩擦力的大小和方向.4.摩擦角与自锁当物体与支持面之间粗糙,一旦存在相对运动趋势,就会受静摩擦力作用,设最大静摩擦因数为μ(中学不要求最大静摩擦因数跟动摩擦因数的区别),则最大静摩擦力为fM =μFN 。
《必修一》物理竞赛题命题人:李小英一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分)1. 下述关于物理学中质点的说法,正确的是A.只要体积小就可以视为质点B.研究月球绕地球运动时,月球不能视为质点C.物体各部分运动情况相同,在研究其运动规律时,可以视为质点D.研究一端固定并可绕该端转动的木杆可看成质点2. “小小竹排江中流,巍巍青山两岸走”。
在这两句诗中,作者在前一句和后一句所选的参考系分别是A.竹排流水B.流水青山C.青山河岸D.河岸竹排3. 如右图所示,某质点沿两个半径为R的半圆弧由A运动到C,在此过程中,它的位移和路程分别为( )A.R4,Rπ2B.R4,Rπ2-C.R4-,Rπ2D.R4-,Rπ2-4. 甲、乙两小分队进行代号为“猎狐”的军事演习,指挥部通过现代通信设备,在荧屏上观察到小分队的行军路线如图所示.小分队同时由O点出发,最后同时捕“狐”于A点,下列说法正确的是A.小分队行军路程S甲<S乙B.小分队平均速度v甲= v乙C.y—x图线是速度(v)—时间(t)图象D.y—x图线是位移(s)—时间(t)图象5. 足球朝着某运动员以8m/s的速度飞来,运动员立即以12m/s的速度反向踢出,踢球的时间为0.2s,设球飞来的方向为正方向,则足球在这段时间内的加速度是A.20m/s2B.-20m/s2C.100m/s2D.-100m/s26. 由静止开始做匀加速直线运动的汽车,第1s内通过的位移为0.4m,则汽车A.第1秒末的速度为0.4m/s B.加速度为0.8m/s2C.前2秒内通过的位移为1.2m D.第2秒末的速度为0.8m/s7. 电梯上升运动的v-t图象如图所示,从图象可知电梯上升的高度是A.0B.36mC.24mD.39m8. 公共汽车从车站匀加速起动,一段时间后,司机发现还有乘客未上车,立即刹车并作匀减速至停下,汽车从开始起动到又停止m s-1整个过程历时5s,车共前进的距离为10m,由此可知汽车在此过程中的最大速度为A.2m/s B.4m/s C.5m/s D.10m/s9. 如图所示是甲、乙两物体在同一直线上运动的x t 图象,以甲的出发点为原点,出发时刻开始计时,则从图象看出,下列说法正确的是A.甲的加速度一直比乙大B.乙比甲先出发C.甲开始运动时,乙在甲前面x处D.甲在中途停了一会儿,但最后还是追上了乙10.水平地面上两个质点甲和乙,同时由同一地点沿同一方向作直线运动,它们的v-t图线分别如图所示,下列判断正确的是A.甲做匀速运动,乙做匀加速运动B.2s时甲追上乙,2s后乙超过甲C.2s时乙落后甲相距最远,2s后乙逐渐追上并超过甲D.在第4s内,甲的平均速度大于乙的平均速度11、一根劲度系数为1000N/m的弹簧,在受500N的力作用时, 长度为63cm,当不受外力作用时, 弹簧的长度可能为: ( )A. 83cmB. 13cmC. 113cmD. 38cm12、把一木块放在水平桌面上保持静止,下面说法正确的是 ( )A.木块对桌面的压力就是木块受到的重力,施力物体是地球B.木块对桌面的弹力,是由于桌面发生形变而产生的C.木块对桌面的压力在数值上等于木块受到的重力D.木块保持静止是由于木块对桌面的压力与桌面对木块的支持力保持平衡班级______姓名______学号______(Ⅱ卷)二、填空与实验题(每空3分,共27分)13.有四个运动的物体A、B、C、D从原点同时向同一方向作直线运动,物体A、B运动的x-t图象如下图甲所示,物体C、D运动的v-t图象如图乙所示,由图象可以判断出物体A做的是_________________运动;物体C做的是_______________运动(填“匀速直线”,“匀加速直线”或“匀减速直线”).在0-3 s的时间内,物体B运动的位移为____________m,物体D距C的最远距离为____________m.甲乙xt/s12314.某市规定,车辆在市区内行驶的速度不得超过40km/h,有一辆车遇到情况紧急刹车后,经时间5.1=t s停止,量得路面刹车的痕迹长为=s12m,问这车在市区行驶是否超速违章(刹车后做匀减速运动)?答:(填“超速”或“没超速”)(6分)15.某同学在探究重物下落的速度随时间变化规律(15分)(1)电磁打点计时器的工作电源为______(填“直流”或“交流”),频率50Hz,则两邻两个计时点...间的时间为s。
高一物理竞赛课程1-6次课讲义1. 固体,液体的热胀冷缩2. 液体的表面张力,浸润非浸润3. 分子运动论,理想气体的压强,温度4.理想气体状态方程知识精讲一.固体的热膨胀几乎所有的固体受热温度升高时,都要膨胀。
在铺设铁路轨时,两节钢轨之间要留有少许空隙,给钢轨留出体胀的余地。
一个物体受热膨胀时,它会沿三个方向各自独立地膨胀,固体的温度升高时,它的各个线度(如长、宽、高、半径、周长等)都要增大,这种现象叫固体的线膨胀。
我们把温度升高1℃所引起的线度增长跟它在0℃时线度之比,称为该物体的线胀系数。
线膨胀系数α的意义是温度每改变1K 时,其线度的相对变化。
即:t l l l a t 00-=式中a 的单位是1/℃,0l 为0℃时固体的长度,t l 为t ℃时固体的长度,一般金属的线胀系数大约在510-/℃的数量级。
上述线胀系数公式,也可以写成下面形式:)1(0at l l t +=对于各向同性的固体,当温度升高时,其体积的膨胀可由其线膨胀很容易推导出。
为简单起见,我们研究一个边长为l 的正方体,在每一个线度上均有:T al l ∆=∆)331()1()1(33223333T a T a T a l t a l l V t ++∆+=∆+=∆+=因固体的α值很小,则T a T a T a ∆∆∆3,33322与相比非常小,可忽略不计,则)31(3T a l V t ∆+= 即:T aV V ∆=∆3 第一讲 物质的热性质知识体系介绍D外F随着每一个线度的膨胀,固体的表面积和体积也发生膨胀,其面膨胀和体膨胀规律近似是)1(0t S S t γ+= )1(0t V V t β+=考虑各向同性的固体,其面胀系数γ、体胀系数β跟线胀系数α的关系为γ=2α,β=3α。
例题精讲【例1】 有一摆钟在0℃时走时准确,它的周期是1s ,摆杆为钢质的,其质量与摆锤相比可以忽略不计,仍可认为是单摆。
当气温是25℃时,摆钟周期如何变化?一个昼夜24小时误差多少?已知钢的线胀系数 5102.1-⨯=a ℃-1。
高一物理竞赛培训力的概念惯性定律指出,一个物体,如果没有受到其他物体作用,它就保持其相对于惯性参照系的速度不变,也就是说,如果物体相对于惯性参照系的速度有所改变,必是由于受到其他物体对它的作用,在力学中将这种作用称为力。
凡是讲到一个力的时候,应当说清楚讲到的是哪一物体施了哪一个物体的力。
一个物体,受到了另一物体施于它的力,则它相对于惯性参照系的速度就要变化,或者说,它获得相对于惯性参照系的加速度,很自然以它作用于一定的物体所引起的加速度作为力的大小的量度。
实际进行力的量度的时候,用弹簧秤来测量。
1、力的效应(1)内、外效应:力的作用效果有两种:一是受力物发生形变;二是使受力物的运动状态发生变化。
前者表现为受力物各部分的相对位置发生变化,故称为力的内效应;后者表现为受力物的运动方向或快慢发生变化,故称为力的外效应。
众所周知,当物体同时受到两个或多个力作用时,它的运动状态也可能保持不变,这说明力对同一物体的外效应可能相互抵消。
(2)合力与分力合力与它的那组分力之间,在力学效果上必须具有“等效代换”的关系。
2、力的作用方式力是物体间的一种相互作用,又是一并具有大小、方向和作用点的一种矢量。
根据研究和解决实际问题的需要,可以从不同的角度对力进行区分。
(1)体力、面力和点力按照力的作用点在受力物上的分布情况,可将力可将力分为体力、面力和点力三种。
外力的作用点连续分布在物体表面和内部的一定(或全部)区域,这种力就是体力。
重力就是一种广泛存在的体力。
作用点连续分布在物体某一面(或全部表面)上,这种力就是面力。
压力和摩擦力就是一种广泛存在的面力。
当面力和体力作用的区域远比受力物小,或可以不考虑作用点的分布情况时,就可以把相应的体力或面力当成是集中在物体的某一点上作用的,这种情况下的体力和面力就叫做点力。
例如,在通常情况下,我们就是把重力、摩擦力和压力当成点力看待。
具体而言,常用物体各部分所受重力的合力来代替该物体受到的总重力;用摩擦面上各部分所受摩擦力之合力来代替这个面上的总摩擦力;对压力也是按照这种方式处理的。
第一讲 极限和导数本讲义编写的目的是对于高中物理中常用的微积分知识做一个相对体系的介绍,并指导同学在实际的物理情景中应用。
讲义在内容上注重讲清数学知识的概念与思维方式,相对于野蛮的“摔公式”教学方法,同学们能一定程度上领略微积分的奇妙与美感。
本节知识提纲1数列极限:数列极限的定义,数列极限的计算 2函数极限:函数极限的定义,物理中极限的使用3导数:导数扩展了物理量的定义。
掌握导数的几何意义,基本求导公式,求导运算法则最后我们一贯的反对学习数学只关心数学公式怎么使用的态度,这种情况在喜欢物理的同学中非常普遍,这种心态的学习在物理上一定也是走不远的。
由于时间限制,本讲义实际在数学上很不严密,代替不了真正的数学课,建议有兴趣的同学课后阅读提升对于数学的理解。
自学部分的例题一般不在课堂上讲解,希望同学们课后认真思考。
第一部分 数列极限知识点睛先思考这个问题0.9999K 和1哪个大?纯洁而朴素的想法如下:0.91<,0.991<,0.9991<,所以无限循环小数0.9999K 小于1。
然而事实并非如此。
令0.9999x =K ,则有:109.9999x =K 0.9999x =K相减得到: 99x = 所以10.9999x ==K为了解释这样的事情,我们做如下分析,构造数列n a :{0.99...9n na =显然数列里面的每一项都是小于1的。
但是0.9999K 并不在这个数列中。
因为数列里面每一项都是有限小数,0.9999K 是无限小数。
当项数n 不断增大的时候n a 不断靠近0.9999K ,却一直不等于0.9999K 。
我们这样定义数列的极限:如果存在一个实数p 使得:对于任意的实数0ε>,都存在一个整数n ,使得对于任意m n >,||m a p ε-<,那么就叫p 是数列n a 的极限,记作lim n n p a →∞=。
否则叫数列n a 没有极限。
可以这样形象地理解这个定义:当n 很大的时候,n a 与p 要多靠近就有多靠近;n 越大,n a 与本讲提示知识模块p 就越靠近。
高中物理竞赛培训教材(1)本教材适用于高中物理竞赛的初学者,主要内容包括物理竞赛的基本知识、基本技能和常见题型分析。
一、物理竞赛的基本知识1.竞赛类型:物理竞赛一般分为个人赛和团体赛两种类型。
个人赛通常分为笔试和实验两种形式,团体赛则以小组合作和综合应用能力为主。
2.竞赛组织:物理竞赛通常由学校、所在省份或全国性组织机构组织。
竞赛参赛者需要按照要求报名并通过初赛、复赛等环节晋级最终获得奖项。
3.竞赛评价:物理竞赛评价方法一般为得分制,按照得分高低排名。
不同竞赛的评价方式可能有差异,需要参赛者提前了解。
二、物理竞赛的基本技能1.公式推导:物理竞赛中会出现各种复杂的公式,参赛者需要具备将公式转换、推导的能力。
2.计算能力:物理竞赛中大量的计算题需要参赛者具备较强的计算能力。
参赛者需要熟练掌握各种计算方法和工具的使用。
3.实验操作:物理竞赛会有实验环节,参赛者需要具备实验操作能力和实验数据处理能力。
参赛者需要熟悉实验仪器,掌握实验规程并能够独立操作。
4.解决问题的能力:物理竞赛中经常出现各种问题,参赛者需要具备分析问题、解决问题的能力。
参赛者需要熟悉物理基础知识,掌握科学方法并能够灵活运用。
三、常见物理竞赛题型分析1.选做题:选做题通常是给出多个选项,参赛者需要选择正确的答案。
该题型主要考察参赛者的物理知识和逻辑思维能力。
解答此类题目的关键是,不要被选项中的误导内容所迷惑,要通过分析题目的背景和限制条件,对正确选项进行判断。
2.计算题:计算题是物理竞赛中广泛应用的一种题型,通常需要参赛者通过一系列的计算步骤得到最终结果。
解答此类题目的关键在于熟练掌握公式、计算方法和工具的使用。
在计算过程中,要注意精度控制,避免出现误差。
解答完计算题后,还要检查计算结果是否合理,以免产生低级错误。
3.证明题:证明题通常需要参赛者根据已知条件,运用物理基本原理,通过逻辑推理得到结论。
解答此类题目的关键在于掌握物理基本原理和逻辑思维方法。
第一讲: 力学中的三种力【知识要点】 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F '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F '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。
【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=33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?f【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 间的滑动摩擦因数μ1和B 、C 间滑动摩擦因数μ2有可能是:( ) A 、μ1=0,μ2=0; B 、μ1=0,μ2≠0; C 、μ1≠0,μ2=0; D 、μ1≠0,μ2≠0;2、如图所示,水平面上固定着带孔的两个挡板,一平板穿过挡板的孔匀速向右运动,槽中间有一木块置于平板上,质量为m ,已知木板左、右两侧面光滑,底面与平板之间摩擦因数为μ0,当用力F 沿槽方向匀速拉动物体时,拉力F 与摩擦力μmg 大小关系是( )A 、F >μmgB 、F=μmgC 、F <μmgD 、无法确定3、每根橡皮条长均为l =3m ,劲度系数为k =100N/m ,现将三根橡皮条首尾相连成如图所示的正三角形,并用同样大小的对称力拉它,现欲使橡皮条所围成的面积增大一倍,则拉力F 应为多大?4、两本书A、B交叉叠放在一起,放在光滑水平桌面上,设每页书的质量为5克,两本书均为200页,纸与纸之间的摩擦因数为0.3,A固定不动,用水平力把B抽出来,求水平力F的最小值。
5、(90国际奥赛题)(哥伦比亚)一个弹簧垫,如图所示,由成对的弹簧组成。
所有的弹簧具有相同的劲度系数10N/m,一个重为100N的重物置于垫上致使该垫的表面位置下降了10cm,此弹簧垫共有多少根弹簧?(假设当重物放上后所有的弹簧均压缩相同的长度)。
第二讲:共点力作用下物体的平衡(一)力的运算法则(二)平行力的合成与分解同向平行力的合成:两个平行力F A 和F B 相距AB ,则合力ΣF 的大小为F A +F B ,作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
反向平行力的合成:两个大小不同的反向平行力F A 和F B (F A >F B )相距AB ,则合力ΣF 的大小为F A -F B 同向,作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
(三)共点力作用下物体平衡条件:这些力的合力为零,即ΣF=0。
(四)三力汇交原理若一个物体受三个非平行力作用而处于平衡状态,则这三个力必为共点力。
F AΣF图1-1-3ΣFF B图1-1-4本节内容重点是充分运用共点力平衡条件与推论分析和计算处于平衡态下物体受力问题,竞赛中还应掌握如下内容和方法:①力的矢量三角形法:物体受三个共点力作用而平衡时,这三力线相交,构成首尾相连封闭的三角形,问题化为解三角形,从而使问题得以简化;②摩擦平衡问题,由临界状态寻求突破口;③竞赛中物体受力由一维向二维或三维拓展,空间力系平衡问题转化为平面力系平衡问题求解。
【例题1】如右图所示,匀质球质量为M 、半径为R ;匀质棒B 质量为m 、长度为l 。
求它的重心。
【解】第一种方法是:将它分隔成球和棒两部分,然后用同向平行力合成的方法找出重心C 。
C 在AB 连线上,且AC·M=BC·m ;第二种方法是:将棒锤看成一个对称的“哑铃”和一个质量为-M 的球A '的合成,用反向平行力合成的方法找出重心C ,C 在AB 连线上,且BC·(2M+m )=C A '·M 。
不难看出两种方法的结果都是。
【例题2】如图所示,一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮(不计大小和摩擦),两端分别挂上质量为m 1=4kg 和m 2=2kg 的物体,如图,在滑轮间绳上悬挂物体m 为了使三个物体能保持平衡,则m 的取值范围多大?【例题3】如图所示,直角斜槽间夹角为90°,对水平面的夹角为θ,一横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑。
假定两槽面的材料和表面情况相同,试求物块与槽面间的滑动摩擦因数μ多大?(M+m )gm(2M+m )g【例题4】如图所示,三个相同的光滑圆柱体,半径为r,推放在光滑圆柱面内,试求下面两个圆柱体不致分开时,圆柱面的半径R应满足的条件。
【练习】1、如图所示,长为L=5m的细绳两端分别系于竖直地面上相距X=4m的两杆的顶端A、B,绳上挂一光滑的轻质挂钩,下端连着一个重为G=12N的重物,平衡时绳中张力T等于多少牛顿?2、如图所示,小圆环重为G,固定的大环半径为R轻弹簧原长为l(l<2R),其劲度系数为k,接触光滑,则小环静止时弹簧与竖直方向的夹角θ应为多大?3、如图所示,一轻杆两端固结两个小球A和B,A、B两球质量分别为4m和m,轻绳长为L,求平衡时OA、OB分别为多长?(不计绳与滑轮间摩擦)4、如图所示,n个完全相同的正方体木块一个紧挨一个排列成一条直线放在水平地面上,正方体木块与水平地面的滑动摩擦因数为μ,现用一水平力F推第一块木块,使这n块木块一起做匀速直线运动,则第k块木块对第k+1块木块的作用力为多大?5、如图所示,物体m在与斜面平行的拉力F作用下,沿斜面匀速上滑,在这过程中斜面在水平地面上保持静止。
已知物体、斜面的质量分别为m、M,斜面倾角为θ,试求:(1)斜面所受地面的支持力;(2)斜面所受地面的摩擦力。
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。
(见上一讲)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: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: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。
【例题1】如图所示,c 为杆秤秤杆系统的重心,a 为杆称的定盘星,证明:无论称杆的粗细如何变化,杆秤的刻度沿杆轴线的方向总是均匀分布的。
【例题2】(第十届全国预赛)半径为R ,质量为m 1的均匀圆球与一质量为m 2的重物分别用细绳AD 和ACE 悬挂于同一点A ,并处于平衡。
如图所示,已知悬点A 到球心O 的距离为L ,若不考虑绳的质量和绳与球的摩擦,试求悬挂圆球的绳AD 和竖直方向的夹角θ。
y y y 2【例题3】(第十届全国决赛)用20块质量均匀分布的相同的光滑积木块,在光滑水平面一块叠一块地搭成单孔桥,已知每一积木块的长度为L ,横截面为的正方形,求此桥具有的最大跨度(即桥孔底宽),试画出该桥的示意图,并计算跨度与桥孔高度的比值。
练习题:1、如图所示,木棒的一端用一根足够短的绳子拴住悬挂在天花板上,另一端搁在滑动摩擦因数为μ的水平木板上,木板放在光滑的水平面上,若向右匀速拉出木板时的水平拉力为F 1,向左匀速拉出时的水平拉力为F 2,两种情况下,木棒与木板间的夹角均保持为θ不变,试比较F 1和F 2的大小?2、(99上海)如图所示,是一种手控制动器,a 是一个转动着的轮子,b 是摩擦制动片,C 是杠杆,O 是其固定转动轴,手在A 点施加一作用力F 时,b 将压紧轮子使轮子制动,若使轮子制动需要的力矩是一定的,则下列说法正确的是:A 、轮a 逆时针转动时,所需力F 小B 、轮a 顺时针转动时,所需力F 小C 、无论轮a 逆时针还是顺时针转动所需的力F 相同D 、无法比较力F 的大小3、(99上海)如图所示,质量不计的杆O 1B 和O 2A 长度均为L ,O 1和O 2为光滑固定转轴,A 处有一凸起物搁在O 1B 中点,B 处用绳子系在O 2A 的中点,此时两短杆结合成F一根长杆,今在O1B杆上C点(C为AB中点)悬挂重为G的物体,则在A处受到的支承力大小为;B处受绳拉力大小为。
4、(第7届全国决赛)一薄壁圆柱形烧杯,半径为r,质量为m,重心位于中心线上,离杯底的距离为H,今将水慢慢注入杯中,问烧杯连同杯内的水共同重心最低时水面离杯底的距离等于多少?(设水的密度为ρ)5、为保证市场的公平交易,我国已有不少地区禁止在市场中使用杆秤。
杆秤确实容易为不法商贩坑骗顾客提供可乘之机。
请看下例。
秤砣质量为1千克,秤杆和秤盘总质量为0.5千克,定盘星到提纽的距离为2厘米,秤盘到提纽的距离为10厘米(图9)。
若有人换了一个质量为0.8千克的秤驼,售出2.5千克的物品,物品的实际质量是多少?6、(俄罗斯奥林匹克试题)如图所示,三根相同的轻杆用铰链连接并固定在同一水平线上的A、B两点,AB间的距离是杆长的2倍,铰链C上悬挂一质量为m的重物,问:为使杆CD保持水平,在铰链D上应施的最小力F为多大?A BC Dm7、如图所示,一铰链由2n 个相同的链环组成,每两个链环间的接触是光滑的,铰链两端分别在一不光滑的水平铁丝上滑动,它们的摩擦系数为μ,证明:当锁链在铁丝上刚好相对静止时,末个链环与铅垂线交角为。