2019高中物理竞赛课件-PPT文档资料
合集下载
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0801
8.1 物质的微观模型 平衡态
一、物质的微观模型
1.宏观物体是由大量微观粒子----分子(原 子)组成的，分子间有间隙
阿伏伽德罗常数 N0＝6.022×1023mol-1 2.分子不停地作无规则运动，其剧烈程
度与温度有关 布朗运动 3.分子之间存在相互作用力。
引力 斥力 有效直径 d ～10-10 m
变; (4)忽略重力影响，分子数分布均匀。
2. 理想气体的状态方程(克拉珀龙方程）
pV M RT
p1V1 p2V2
T1
T2
讨论： 1.适用条件：一定量理想气体的平衡态 2.统一单位：推荐使用SI单位制
R=8.31 J·mol-1·K-1 R=0.082 atm ·l ·mol-1 ·K-1
压强P 单位P a , atm （力学参量）
温度T 单位K
（热力学参量）
• 注意单位：
SI制 m3、K、Pa
1atm=1.013×105Pa=760mmHg
四、理想气体的状态方程
1.理想气体的微观模型
(1)分子可当作质点(线度<<平均距离); (2)除碰撞的瞬间外,分子之间及分子与器壁
之间无相互作用,作直线运动; (3)碰撞是完全弹性的,与器壁碰撞时动能不
3.推论及理想气体的状态图
T 不变时，玻 - 马定律 等温线
P 不变时，盖 - 吕定律 等压线
V 不变时，查理定律
等容线
P 等温线 等体线
等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图 V
等温线 P
等体线 等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图
V
状态图上的一点，代表一个平衡态； 状态图上的一条曲线，代表一系列
一、物质的微观模型
1.宏观物体是由大量微观粒子----分子(原 子)组成的，分子间有间隙
阿伏伽德罗常数 N0＝6.022×1023mol-1 2.分子不停地作无规则运动，其剧烈程
度与温度有关 布朗运动 3.分子之间存在相互作用力。
引力 斥力 有效直径 d ～10-10 m
变; (4)忽略重力影响，分子数分布均匀。
2. 理想气体的状态方程(克拉珀龙方程）
pV M RT
p1V1 p2V2
T1
T2
讨论： 1.适用条件：一定量理想气体的平衡态 2.统一单位：推荐使用SI单位制
R=8.31 J·mol-1·K-1 R=0.082 atm ·l ·mol-1 ·K-1
压强P 单位P a , atm （力学参量）
温度T 单位K
（热力学参量）
• 注意单位：
SI制 m3、K、Pa
1atm=1.013×105Pa=760mmHg
四、理想气体的状态方程
1.理想气体的微观模型
(1)分子可当作质点(线度<<平均距离); (2)除碰撞的瞬间外,分子之间及分子与器壁
之间无相互作用,作直线运动; (3)碰撞是完全弹性的,与器壁碰撞时动能不
3.推论及理想气体的状态图
T 不变时，玻 - 马定律 等温线
P 不变时，盖 - 吕定律 等压线
V 不变时，查理定律
等容线
P 等温线 等体线
等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图 V
等温线 P
等体线 等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图
V
状态图上的一点，代表一个平衡态； 状态图上的一条曲线，代表一系列
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0201
d (mv) F m d v ma
dt
dt
• 讨论: 第 II 定律的内涵 • 定义了: 惯性质量----物体惯性大小的
度(质量的本义: 物体内所含物质的多 少)
• 给出了: 力与质量、加速度的瞬时、 定量的关系(1N=1kgm/s2)
三、牛顿第 III 定律(作用与反作用定
两物体之间的作用力与反作用力 沿同一直线, 大小相等, 方向相反, 分别 作用在这两个物体上.
照系.
2、惯性参照系与非惯性参照系
(1)一个参照系是否为惯性系, 要由实验观察来判断.
(2)由运动的相对性原理可知, 相对于已知惯性系静止或匀速直线 运动的参照系, 也是惯性参照系.
(3)绝对的惯性系至今尚未找到, 近似的惯性参照系有: 日心参照系, 地心参照系, 地面参照系.
二、牛顿第 II 定律(运动定律)
F F
说明： 1.二力同生、同灭； 2.作用在不同物体上，不能相抵消； 3.二力性质相同
四、关于三定律之间的关系
F 0, a 0 牛顿第 I 定律(惯性定律)----------------公理
F ma 牛顿第 II 定律(运动定律)---------------核心
2.1 牛顿运动定律
一、 牛顿第 I 定律(惯性定律)
任何物体都将保持其静止或匀速直线运动 状态, 直到其他物体对它的作用力迫使它改变 这种状态为止.
讨论: 1、第 I 定律的内涵
定义了: 力-------物质(体)之间的相互作用 指明了: 力是改变物体(质点)运动状态,
即产 生加速度的原因. 定义了: 惯性参照系-----第 I 定律成立的参
牛顿第 III 定律(作用与反作用定律)--补充
dt
dt
• 讨论: 第 II 定律的内涵 • 定义了: 惯性质量----物体惯性大小的
度(质量的本义: 物体内所含物质的多 少)
• 给出了: 力与质量、加速度的瞬时、 定量的关系(1N=1kgm/s2)
三、牛顿第 III 定律(作用与反作用定
两物体之间的作用力与反作用力 沿同一直线, 大小相等, 方向相反, 分别 作用在这两个物体上.
照系.
2、惯性参照系与非惯性参照系
(1)一个参照系是否为惯性系, 要由实验观察来判断.
(2)由运动的相对性原理可知, 相对于已知惯性系静止或匀速直线 运动的参照系, 也是惯性参照系.
(3)绝对的惯性系至今尚未找到, 近似的惯性参照系有: 日心参照系, 地心参照系, 地面参照系.
二、牛顿第 II 定律(运动定律)
F F
说明： 1.二力同生、同灭； 2.作用在不同物体上，不能相抵消； 3.二力性质相同
四、关于三定律之间的关系
F 0, a 0 牛顿第 I 定律(惯性定律)----------------公理
F ma 牛顿第 II 定律(运动定律)---------------核心
2.1 牛顿运动定律
一、 牛顿第 I 定律(惯性定律)
任何物体都将保持其静止或匀速直线运动 状态, 直到其他物体对它的作用力迫使它改变 这种状态为止.
讨论: 1、第 I 定律的内涵
定义了: 力-------物质(体)之间的相互作用 指明了: 力是改变物体(质点)运动状态,
即产 生加速度的原因. 定义了: 惯性参照系-----第 I 定律成立的参
牛顿第 III 定律(作用与反作用定律)--补充
高中物理竞赛 第01章质点运动学 (共26张PPT)
力学研究的是物体的行为
力学
经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动 相对论力学：高速运动领域的物体的行为 量子力学：微观领域粒子的行为
经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、航 空航天）的基础理论
经典力学的决定论被量子力学打破
混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动 。非线形系统对初值的极端敏感性——不可预测。又称蝴蝶 效应。经典力学的决定论又被混沌运动打破。
az
dvz dt
d2z dt 2
【例1-1】 已知质点在xy平面内运动，其运动方程是 x R cost
y R sin t 。式中R、 均为正常数。求(1)质点的轨迹方程；
(2)质点在任意时刻的位矢、速度和加速度；(3)质点在t1 0 到 t2 3 2
时间内的位移。
t 解：(1) 由运动方程消去时间参量 ，可得质点轨迹方程
s : 路程即弧线p1p2 路程s是标量
|r| ||r2|
图中 s
|r1| |
| r
|
|r|
a
t 时刻
t t 时刻
时间增量 t
v1(t)
v2 (t t)
速度增量
v2
(t
t
)
v1
(t
)
v
a
v2
v1
v
t2 t1 t
Z
p1
•
v1 (t )
r1
r2
• p2
v2
v1 v
a
dt dx dt dx
v
v0
vdv
x
x0
a( x)dx
【例1-3】 如图在离水面高度为 h 的岸边，绞车以匀速率v0收绳拉船，求船离岸边 x 远处时的速度。
力学
经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动 相对论力学：高速运动领域的物体的行为 量子力学：微观领域粒子的行为
经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、航 空航天）的基础理论
经典力学的决定论被量子力学打破
混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动 。非线形系统对初值的极端敏感性——不可预测。又称蝴蝶 效应。经典力学的决定论又被混沌运动打破。
az
dvz dt
d2z dt 2
【例1-1】 已知质点在xy平面内运动，其运动方程是 x R cost
y R sin t 。式中R、 均为正常数。求(1)质点的轨迹方程；
(2)质点在任意时刻的位矢、速度和加速度；(3)质点在t1 0 到 t2 3 2
时间内的位移。
t 解：(1) 由运动方程消去时间参量 ，可得质点轨迹方程
s : 路程即弧线p1p2 路程s是标量
|r| ||r2|
图中 s
|r1| |
| r
|
|r|
a
t 时刻
t t 时刻
时间增量 t
v1(t)
v2 (t t)
速度增量
v2
(t
t
)
v1
(t
)
v
a
v2
v1
v
t2 t1 t
Z
p1
•
v1 (t )
r1
r2
• p2
v2
v1 v
a
dt dx dt dx
v
v0
vdv
x
x0
a( x)dx
【例1-3】 如图在离水面高度为 h 的岸边，绞车以匀速率v0收绳拉船，求船离岸边 x 远处时的速度。
高中物理奥林匹克竞赛专题--电荷和电场(共39张PPT)
k 4π ε 0
ε08 .8 5 1 0 1 2C 2/N .m 2 真空介电常数。
F
1
4πε0
q1q 2 r2
r0
方向根据同号相斥，异号相吸 来判定。
*关于库仑定律的讨论:
第六章热力学基础
①库仑定律包含同性相斥，异性相吸这一结果。
*q1 和q2 同性，则q1 q2>0 ,F 和r0同向。
q0 q0 q0
q0 i
E i
五、场强的计算
第六章热力学基础
1、点电荷产生电场的电场强度(库仑定律＋电场定义）
q
+
qr 0 r0
P EP
E
F
qq0
4 0r 2
r0
E
F q0
q
40r2
r0
E Q
E Q
2. 点电荷系的电场
第六章热力学基础
设真空中有n 个点 电荷q1 ,q2 ,…qn ，则P 点场强： E3
F1 F2 410
qq' (a2x2)
q
x
o
a aq
F2F1cos210(a2qx q 'x2)32
方向沿x方向。
（2） dF 0 dx
d 1 q第q'x六章热力学基础
(
dx20
(x2
a2)32
)0
x 2a 2
Fmax3
q'q 或 q'q
30a2 330a2
P的电场强度. 由对称性有 EExi
y dqdl ( q )
qR
r 2π R
P
x
ox
z
dE
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0302
•等价定义:若对任意的闭合路径 l , 有:
F dr F dr F dr
l
l1
l2
F dr F dr
l1
l2
F d r 0 a l1
l
则称力F 为保守力
b l2
同理 F d r 0 称力F 为非保守力
三、势能
因为功是能量变化的量度, 而在保
Aab
b a
G
Mm r3
r
d
r
raF
r
dr rb
b a
G
Mm r2 dr
(G
Mm rb
)
(G
Mm ra
)
4.摩擦力-----做功与路径有关
f
a
b
b
b
Aab
a F ds
fds
a
f s
二、保守力与非保守力 定义:
若质点由点 a 沿任意路径运动 到点 b 时, 力 F 对质点所做的功 都相同, 即“做功与路径无关”, 则称力F 为保守力.对应力场为保守 力场.否则则称力F(r)为非保守力， 对应力场为非保守力场
Ep mgy
Ep
1 2
kx2
GMm
Ep
必须注意：
r
1.势能大小是相对的，与零势面选取有关
2.零势面选取是任意的。
3.势能是系统共有。
守力场中, 质点位置的改变(ab), 对应一
定的能量的变化,则 定义: 保守力场中与系统位置相关的能量
称为系统的势能 EP (r).
b
Aab a F 保 d r EPa EPb
F dr F dr F dr
l
l1
l2
F dr F dr
l1
l2
F d r 0 a l1
l
则称力F 为保守力
b l2
同理 F d r 0 称力F 为非保守力
三、势能
因为功是能量变化的量度, 而在保
Aab
b a
G
Mm r3
r
d
r
raF
r
dr rb
b a
G
Mm r2 dr
(G
Mm rb
)
(G
Mm ra
)
4.摩擦力-----做功与路径有关
f
a
b
b
b
Aab
a F ds
fds
a
f s
二、保守力与非保守力 定义:
若质点由点 a 沿任意路径运动 到点 b 时, 力 F 对质点所做的功 都相同, 即“做功与路径无关”, 则称力F 为保守力.对应力场为保守 力场.否则则称力F(r)为非保守力， 对应力场为非保守力场
Ep mgy
Ep
1 2
kx2
GMm
Ep
必须注意：
r
1.势能大小是相对的，与零势面选取有关
2.零势面选取是任意的。
3.势能是系统共有。
守力场中, 质点位置的改变(ab), 对应一
定的能量的变化,则 定义: 保守力场中与系统位置相关的能量
称为系统的势能 EP (r).
b
Aab a F 保 d r EPa EPb
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0502
动量 : Δm11, m22 ,... mii ,...
动能 :
1 2
Δm112
,...
1 2
mii2
,
...
fi i
Δmi i
Fi
图3-3 • mi的运动方程
F i f i mi ai
法向？ 切向？
定轴转动
法向: (Fi cosi fi cosi ) miain miri2
12
0 质心轴
J
Jc
1 ml 2 12
(2)
d
l 2 端点轴 J
1 ml 2 3
结论：J 与转轴位置有关。
例2.求质量为m, 内半径为R1,外半径为R2 厚度为h 的空心圆盘绕过其圆心的垂直轴的转动惯量J.
答案:
ds 2rdr
J
m 2
(R12
R22 )
讨 实心 (2) R1 R2 R 细圆环
（2）竖直位置的角速度
解：（1）M z
1 2
mgl
J
1 3
ml
2
mg mg
Mz 3g J 2l
（2）
Mz J
3g 2l
cos
3g
l
例6.(p103-例5)如图，已知 m1、m2、m3、R，且m2>m1。 求：物体的加速度和各段绳子
的张力。
OR
m3
m2
m1
例7.(p121-题12)如图，
m
m0
m'
3 4
m0
m0
4 3
m
高中物理竞赛专题之力学专题(共206张PPT)
2
Rg
v2
qRB 2m
qRB 2m
2
Rg
可见两个根都是大于零的。由此把(3)式两边平方
v12 v2 v22
把(2)式能量守恒代入得初始速度满足的条件
vv1122
v02 4Rg
4Rg v02
v22 v22
4Rg
(4)
但其中
v12
0
0
利用求根分解因式
v0
v0
1
v0
v0
2
0
解此不等式,得
v0
1
v0
v0
2
其中方程的两个根分别是
v0
ห้องสมุดไป่ตู้1
qRB 2m
qRB 2m
2
Rg
0
v0
2
qRB 2m
qRB 2m
2
Rg
题目给出初始速度v0>0的限制，因此初始速度满足的
m2 m1 m2
进而求出
sin
1
sin2
m2 (m2 2m1 ) m1 m2
rm
MR M m
MO
rM
mR Mm
(1)
整个系统在水平面内不受力(环壁与质点之间的作 用力是一对内力）,因此动量守恒，求出质心的速度
(M
m)vC
mv0
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0703
A
2
1 2
u A02 2e2 x
A A0e x
I
e2 x
0
流密度.又称为波的强度,用 I
S
表示.
I P wu 1 A2 2u
S
2
or : I wu (1 A2 2 )u
2 单位: 瓦/米2 (W.m-2)
三、波的吸收 一般地,如图:
A0
A A+dA
X
O x x+dx
dA Adx I 1 u A22
dA x
sin
2 [ (t
x) u
0]
dEk
质元的动能等于势能
dE dEK dEP
(
dV
)
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
4.波的能量密度
w
dE dV
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
•平均能量密度
w 1 T
T 0
A2
2
sin
2[
(t
x u
)
A2
2
sin 2
(t
x u
)
0
由: F G dy 得 k GS
S dx
dx
dEP
1 2
GS dx
(dy)2
1 GdV ( dy )2
2
dx
因为: y x
A
2
1 2
u A02 2e2 x
A A0e x
I
e2 x
0
流密度.又称为波的强度,用 I
S
表示.
I P wu 1 A2 2u
S
2
or : I wu (1 A2 2 )u
2 单位: 瓦/米2 (W.m-2)
三、波的吸收 一般地,如图:
A0
A A+dA
X
O x x+dx
dA Adx I 1 u A22
dA x
sin
2 [ (t
x) u
0]
dEk
质元的动能等于势能
dE dEK dEP
(
dV
)
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
4.波的能量密度
w
dE dV
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
•平均能量密度
w 1 T
T 0
A2
2
sin
2[
(t
x u
)
A2
2
sin 2
(t
x u
)
0
由: F G dy 得 k GS
S dx
dx
dEP
1 2
GS dx
(dy)2
1 GdV ( dy )2
2
dx
因为: y x
A
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机器长时间超负荷做毁.
抽水机铭牌
型号
流量 轴功率 效率 出厂编号
8B13
11.3kW
扬程
12.7m
5m 1450 r/min 111kg
270m3/h 允许吸上真空高度 转速 83％ 质量
××水泵厂
出厂日期×年×月
轴功率 配套功率
思考一：起重机是通过什么力在做功．
思考二：哪一台做功最快，哪一台做功最慢
功 1、功跟完成这些功所用时间的比值----功率。 率 P＝ t W
在国际单位制中，功率的单位是 2、单位： 瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s 技术上常用千瓦（kW）作为功率的单 位，1kW＝1000W。 3、物理意义：反映力对物体做功的快慢, 即单位时间里所做的功。
一个物体在F的作用下，在时间t内 发生的位移为l ，已知作用力F的方向 和位移方向相同，求： l
※
1）力F所做的功：
W Fl
Fl P t
l v t
W 2）力F的功率： P t
而
P Fv
W Fl
功 率 的 另 一 种 表 达 式
P Fv
只适用F,V方向相同
•当F,V有一定夹角时呢？ F
α
v
P＝Fvcosα
例题：
质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用 下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时 间ｔ＝3 s，求： （1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功. （2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的平均功率. （3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.
功 率 与 速 度 的 关 系
额定功率： 是指机器可以较长时间 工作时的最大输出功率.
实际功率： 是指机器在工作中 实际输出的功率。
汽车在运动中实际功率是时刻变化的
讨论：
∵ ∴
t
W P t
表示的是平均功率 还是瞬时功率？
t 表示一段时间时，
W 用公式 P t
求平均功率
W P 当t很短很短时， t
表示瞬时功率
问题
知识回顾 ※ 力对物体做功的求解公式：
W=Flcosα F L α
——明确什么力做功 ——明确该力作用物体(作用点）在哪一过
程位移
——明确该力方向与位移方向的夹角
有三台起重机在做功
第一台起重机在50秒内做功100000J. 第二台起重机在25秒内做功100000J 第三台起重机在25秒内做功60000J
练习
（1）指出应测量的物理量；
（2）应选择的测量工具；
（3）测量功率的依据．
对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？ 汽车爬坡时为什么使用低速档
功 率 对于公式 P = F v 与 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 速 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 度 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？ 的 关 汽车平直公路上高速行驶时为什么使用高速档 系
P ＝F v
在机动车启动和运行过程中， 发动机的功率P是指的牵引力 的功率还是合外力的功率?
功 率 与 速 度 的 关 系
对于公式 P = F v
1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
功 率 与 速 度 的 关 系
功率与生活、生产息息相关 从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多
思考：奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛， 100米
短跑运动员与5 000 米的长跑运动员相比 1、谁做的功多？ 2、谁的功率大? （ 1000w 、100W） 3、长跑运动员能否用100米短跑的速度来完 成5000 米的赛跑路程呢?为什么?