高中物理 运动的描述 概念总结

第1章运动的描述
1．机械运动
运动：运动是宇宙中的普遍现象．从广义来讲，宇宙中的一切物体都是运动的，没有绝对静止的物体；从狭义来说，运动是指机械运动．
静止：一个物体相对于另一个物体的位置没有改变，我们就说它是静止的．静止都是相对运动而言的，不存在绝对静止的物体．
机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等形式．
2．参考系和坐标系
参考系：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的某个物体叫参考系
对参考系应明确以下几点：
①对同一运动物体，选取不同的物体作参考系时，对物体的观察结果往往不同的．
②在研究实际问题时，选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到尽量的简化，能够使解题显得简捷．
③因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动，所以通常取地面作为参照系．
坐标系：为了定量描述物体的位置及位置的变化而建立的参考系．（标明原点、正方向和单位长度）
（1）要准确地描述物体的位置及位置变化，需要建立坐标系；
（2）如果物体在一维空间运动（即沿一直线运动），只需建立直线坐标系（数轴）；
如果物体在二维空间运动（即在同一平面运动），需要建立平面直角坐标系；
如果物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系；
3．质点的认识
（1）定义：用来代替物体的有质量的点．
①质点是用来代替物体的具有质量的点，因而其突出特点是“具有质量”和“占有位置”，但没有大小，它的质量就是它所代替的物体的质量．
②质点没有体积或形状，因而质点是不可能转动的．任何转动的物体在研究其自转时都不可简化为质点．
③质点不一定是很小的物体，很大的物体也可简化为质点．同一个物体有时可以看作质点，有时又不能看作质点，要具体问题具体分析．
（2）物体可以看成质点的条件：如果在研究的问题中，物体的形状、大小及物体上各部分运动的差异是次要或不起作用的因素，就可以把物体看做一个质点．
（3）突出主要因素，忽略次要因素，将实际问题简化为物理模型，是研究物理学问题的基本思维方法之一，这种思维方法叫理想化方法．质点就是利用这种思维方法建立的一个理想化物理模型．
4．物理模型的特点及作用
1、物理模型的特征
（1）科学性．模型方法是一种抓主要矛盾的方法，抓做影响问题的主要因素，突出研究对象本质特性，忽略了次要特征，是一种合理的近似，所以，具有一定的科学性．
（2）抽象性．抽象是建立物理模型的基本思维方法，许多物理模型特别是理想模型都是抽象的产物．理想模型是科学抽象与概括的结果，在物理学中到处可见，如质点、刚体、理想气体、点电荷、线电流、绝对黑体等．
（3）假定性．由于物理事物的复杂性，某些物理事物的本质、组成、结构、规律等比较隐蔽，人们当时还搞不清楚，这时就要在观察、实验、物理思维的基础上提出假说，建立起一个物理模型．许多物理模型特别是理论模型是以假说的形式出现的．
（4）形象性．建立物理模型的过程既利用了抽象思维的方法，也利用了形象类比等形象思维的方法，是抽象思维与形象思维共同作用的过程，因而也具有形象性．
（5）局限性．物理模型是在一定条件下正确反映了研究对象的本质特征，因此一切物理模型都有一定的适用范围和限制，不能过分夸大，不然会产生错误．
2、物理模型的作用
模型方法是物理学研究中常用的一种重要研究方法，它不仅可应用于形成正确理论，也有助于对各种具体现象、具体问题的研究，物理模型主要有以下一些作用．
（1）使复杂问题简单化．物理学研究对象是十分复杂的客观世界，其起作用的因素很多，需要把复杂问题简单化，模型方法恰好体现了抓主要矛盾，突出问题的本质，可以使研究工作大为简化．
（2）逐步逼近实际．应用模型方法研究物理问题，能使问题的本质突出、关系明朗，有利于问题的解决．但是，我们也应看到，次要因素虽然对问题的影响很小，但毕竟有一定的影响，所以忽略次要因素以后而得到的结果就必然是近似的，与实际是有一定差距的．（3）作出科学预言．作为对物理事物简化描述的物理模型，不仅能够解释物理现象和实验定律，而且也常常能够作出科学的预言，指明进一步研究的方向．
5．位移与路程
（1）位移表示质点在空间的位置的变化，用有向线段表示，位移的大小等于有向线段的长度，位移的方向由初位置指向末位置．
（2）路程是质点在空间运动轨迹的长度．在确定的两位置间，物体的路程不是唯一的，它与质点的具体运动过程有关．
（3）位移与路程是在一定时间内发生的，是过程量，二者都与参考系的选取有关．
位移和路程的区别：
①位移是矢量，大小只跟运动起点、终点位置有关，跟物体运动所经历的实际路径无关．
②路程是标量，大小跟物体运动经过的路径有关．
如右图所示，物体从A运动到B，不管沿着什么轨道，它的位移都是一样的．这个位移可以用一条有方向的（箭头）线段AB表示．
6．时间与时刻
（1）时刻指的是某一瞬时，是时间轴上的一点，对应于位置、瞬时速度、动量、动能等状态量，通常说的“2秒末”，“速度达2m/s时”都是指时刻．
（2）时间是两时刻的间隔，是时间轴上的一段．对应位移、路程、冲量、功等过程量．通常说的“几秒内”“第几秒内”均是指时间．
7．速度
速度表示物体运动快慢的物理量，它等于位移s跟发生这段位移所用时间t的比值．即v=s/t．速度是矢量，既有大小也有方向，其方向就是物体运动的方向．在国际单位制中，速度的单位是（m/s）米/秒．
8．速率
（1）定义：瞬时速度的大小
（2）是标量
（3）汽车的速度计显示的是速率
（4）在单向直线运动中两者相等
9．平均速度
1．定义：平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量．一个作变速运动的物体，如果在一段时间t内的位移为s，则我们定义v=为物体在这段时间（或这段位移）上的平均
速度．平均速度也是矢量，其方向就是物体在这段时间内的位移的方向．
2．平均速度和平均速率的对比：
10．瞬时速度
瞬时速度是指运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度．从物理含义上看，瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度．瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率．
2．平均速度和瞬时速度对比：
（1）区别：平均速度反映的是物体在整个运动过程中的整体运动情况，而瞬时速度反映的是物体在运动过程的某一时刻或某一位置的运动情况；
（2）联系：在匀速直线运动中，任何时刻的瞬时速度和整个运动过程中的平均速度相同．
11．加速度
（1）加速度的定义：加速度是表示速度改变快慢的物理量，它等于速度的改变量跟发生这一改变量所用时间的比值，定义式：a=．
（2）加速度单位：在国际单位制中是：米/秒2，读作“米每两次方秒”符号是m/s2（或m•s ﹣2）．常用单位还有厘米/秒2（cm/s2）等．
（3）加速度是矢量，在变速直线运动中，若加速度的方向与速度方向相同，则质点做加速运动；若加速度的方向与速度方向相反，则质点做减速运动．
（4）加速度和速度的区别：①它们具有不同的含义：加速度描述的是速度改变的快慢，速度描述的是位移改变的快慢；②速度大，加速度不一定大；加速度大速度不一定大，速度变化量大，加速度不一定大．加速度为零，速度可以不为零；速度为零，加速度可以不为零．
12．矢量和标量
1．矢量与标量
物理量可分为两类：既有大小又有方向的量叫矢量，如力、位移、速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等；只有大小没有方向的量叫标量，如质量、时间、路程、功、能、电势等．
2．矢量和标量的根本区别
在于它们遵从不同的运算法则：标量用代数法；矢量用平行四边形定则或三角形定则．
矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则（可简化成三角形定则）．平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法．一个矢量（合矢量）的作用效果和另外几个矢量（分矢量）共同作用的效果相同，就可以用这一个矢量代替那几个矢量，也可以用那几个矢量代替这一个矢量，而不改变原来的作用效果．
3．同一直线上矢量的合成可转为代数法，即规定某一方向为正方向．与正方向相同的物理量用正号代入．相反的用负号代入，然后求代数和，最后结果的正、负体现了方向，但有些物理量虽也有正负之分，运算法则也一样．但不能认为是矢量，最后结果的正负也不表示方向如：功、重力势能、电势能、电势等．。