第二部分物理
第一章力学
考纲解读
质点的直线运动：理解参考系、质点、位移、速度和加速度的概念；了解矢量和标量的概念；掌握匀变速直线运动的规律，能运用它解决军事与生活中的简单问题。
相互作用：理解重力、重心、滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力、弹力的概念；理解胡克定律；理解力的合成和分解；掌握并能运用共点力的平衡条件解决军事与生活中的简单问题。
牛顿运动定律：掌握并能运用牛顿运动定律解决军事与生活中的简单问题；理解超重和失重现象。
曲线运动：了解曲线运动的特点和条件；理解运动的合成和分解；了解离心现象；掌握平抛运动、匀速圆周运动的规律，能运用它们解决军事与生活中的简单问题。
万有引力与航天：理解万有引力定律、环绕速度；了解卫星轨道参量随半径变化的规律、第二宇宙速度、第三宇宙速度、开普勒行星运动三定律。
功和能：理解功、功率、动能、重力势能、弹性势能的概念；理解功与能的关系；掌握动能定理、机械能守恒定律，能运用它们解决军事与生活中的简单问题。
碰撞与动量：理解动量、冲量的概念；理解动量定理；掌握动量守恒定律，能运用它解决军事与生活中的简单问题；了解弹性碰撞和非弹性碰撞。
机械振动与机械波：了解简谐运动、弹簧振子、单摆、机械波、横波和纵波的概念；理解简谐运动的规律、单摆周期公式；了解受迫振动和共振；理解波的图像及波的传播规律；理解波速、波长和频率（周期）的关系；了解波的干涉和衍射现象、多普勒效应。
第一节质点的直线运动
一、运动的描述
1.质点
用来代替物体的有质量的点叫作质点。
一个物体能否被看作质点，取决于所研究问题的性质，它的大小和形状在所研究问题中是否可以忽略不计，与自身体积的大小、质量的多少和运动速度的大小无关。即使是同一个物体，所研究的问题不同时，有的情况下可以看作质点，而有的情况下不可以看作质点。例如，研究地球公转时，由于地球直径远远小于地球和太阳之间的距离，地球上各点相对于太阳的运动差别极小，可以认为是相同的，即地球的大小、形状可以忽略不计，而把地球看作质点；研究地球自转时，地球的大小、形状不能忽略，不能把地球看作质点。
质点是没有大小、没有形状，具有物体全部质量的点。
质点是一种科学抽象，是一种理想化的模型。
2.参考系
一个物体相对于另一个物体的位置的改变称为机械运动，简称运动，它包括平动、转动和振动等运动形式。描述物体的运动而被选作参考的物体称为参考系。
①运动和静止都是相对于参考系的。
②参考系的选取是任意的。
③选择不同的参考系，观察的结果可能一致，也可能不一致。
④选择参考系时，应使物体运动的描述尽可能简单、方便。
⑤比较两个物体的运动情况，必须选择同一参考系才有意义。
3.时刻和时间
时刻是指某一瞬时，是事物运动发展变化所经历的各个状态先后顺序的标志。
时间是两个时刻之间的间隔，是用来表示事物运动发展变化所经历的过程长短的量度。
我们可以用一个时间轴来表示时刻和时间，如图2-1-1。
图2-1-1
时刻对应的是时间轴上的点，时间对应的是时间轴上两点之间的线段。
时间＝末时刻-初时刻。
经典例题
【单选】以下说法正确的是（）。
A.只有很小的物体才能看作质点，很大的物体不能看作质点
B.若以河岸为参考系，在顺水漂流的船上行走的人可能是静止的
C.做直线运动的物体，其位移大小跟这段时间内它通过的路程一定相等
D.一节课40分钟，40分钟指的是下课的时刻
【答案】B。解析：如果船上的人运动方向与船行方向相反，则人相对于岸有可能是静止的，B项正确。
A项，对物体能否看成质点，与研究的问题有关，若物体的形状、大小对所研究问题的影响可以忽略，则可看成质点，与其大小无关。
C项，位移是矢量，路程是标量，虽然是直线运动，但是运动过程中，物体的方向可能改变，所以位移和路程不一定相等。
D项，时间通常是指时间间隔，如40分钟，而时刻代表一个时间点。
4.路程和位移
路程是物体运动轨迹的长度。在物理学中，像路程这样的只有大小，没有方向的物理量叫作标量，如温度。
位移是描述物体位置变化的物理量，是从物体初位置指向末位置的有向线段。在物理学中，像位移这样既有大小，又有方向的物理量叫作矢量，如速度。
路程和位移是完全不同的概念。就大小而言，一般情况下的位移的大小小于路程，只有在单方向的直线运动中，位移的大小才等于路程。
5.速度和速率
（1）速度和速率
物理学中，位移与发生这段位移所用时间的比值称为物体的速度，通常用字母v表示。速度是表示物体运动的快慢及方向的物理量，也就是描述物体位置变化快慢的物理量。速度越大，表示物体运动越快，其位置变化也越快。速度是矢量，既有大小，又有方向。在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s或者m·s-1，常用单位还有千米每小时（km/h）、厘米每秒（cm/s）等。
（瞬时）速率：（瞬时）速度的大小叫作（瞬时）速率。它是标量，只有大小，没有方向。
（2）平均速度和瞬时速度
①平均速度：在变速直线运动中，运动质点的位移和发生这段位移所用时间的比值，叫作这段时间内的平均速度。平均速度只能粗略地描述运动的快慢，表达式为v=ΔxΔt。在变速直线运动中，平均速度的大小跟选定的时间或位移有关，不同的位移或不同的时间内的平均速度一般不同。平均速度既有大小又有方向，是矢量。其方向与一段时间Δt内发生的位移方向相同。
②瞬时速度：运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度，叫作瞬时速度。瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢及方向，是矢量。一般情况下所提到的速度都是指瞬时速度。
③瞬时速度与平均速度的关系：瞬时速度与时刻或位置相对应，平均速度跟时间或位移相对应；当位移足够小或时间足够短时，可认为平均速度就等于瞬时速度；在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等。
6.加速度
（1）定义：加速度等于速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值，用a表示。
定义式：
a=ΔvΔt=vt-v0Δt
v0——开始时刻物体的速度。
vt——经过一段时间t时物体的速度。
（2）物理意义：加速度是表示速度变化快慢的物理量。
（3）国际单位：m/s2或m·s-2，读作米每二次方秒。
（4）加速度也是矢量，不仅有大小，还有方向。
加速度定义公式中，时间Δt是标量，是没有方向的，加速度a的方向跟速度改变量Δv的方向相同。对做直线运动的物体来说，加速度的方向与初速度v0的方向相同或相反。若取v0的方向为正方向，则a的方向可用正负号来表示。
当物体加速时，则Δv=（vt-v0）＞0，时间Δt是标量，加速度a的值为正值。如果以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为正值则可表示a的方向与初速度的方向相同。或反过来说，若加速度a与初速度同向时，则这个直线运动为加速运动。
当物体减速时，则Δv=（vt-v0）＜0，时间Δt是标量，加速度a的值为负值。如果仍以初速度的方向为正方向（即初速度v0取正值），a为负值则可表示a的方向与初速度的方向相反。或反过来说，若加速度a与初速度反向时，则这个直线运动为减速运动。
二、直线运动
1.匀速直线运动
在任意相等的时间段内位移相等的直线运动叫作匀速直线运动，其特点是a=0，v=恒量。
在匀速直线运动中，物体产生的位移s跟产生这段位移所用的时间t和物体运动的速度v之间关系为
s=vt
2.匀变速直线运动
（1）基本规律
沿着一条直线且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动。如果物体的速度随时间均匀增加，这个运动叫作匀加速直线运动；如果物体的速度随着时间均匀减小，这个运动叫作匀减速直线运动。
速度公式
vt=v0+at
位移公式
s=v0t+12at2
速度位移公式
v2t-v20=2as
平均速度
v=v0+vt2
以上各式均为矢量式，应用时应先规定正方向，然后把矢量化为代数量求解。通常选初速度方向为正方向，凡是跟正方向相同的取“+”值，跟正方向相反的取“-”值。
（2）匀变速直线运动的几个常用结论
①任意相邻相等时间内的位移之差相等。
Δs=at2
可以推广到
sm-sn=（m-n）at2
②某段时间的中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。
vt2=v0+vt2=st
某段位移的中间位置的瞬时速度不等于该段位移内的平均速度。
vs2=v20+v2t2
可以证明，无论匀加速还是匀减速，都有
vt2 运用匀变速直线运动的平均速度公式vt2=v0+vt2=st解题，往往会使求解过程变得简捷。
（3）初速度为零的匀变速直线运动
前1秒、前2秒、前3秒……内的位移之比为1∶4∶9…
第1秒、第2秒、第3秒……内的位移之比为1∶3∶5…
前1米、前2米、前3米……所用的时间之比为1∶2∶3…
第1米、第2米、第3米……所用的时间之比为1∶（2-1）∶（3-2）…
对末速度为零的匀变速直线运动，也可以相应地运用这些规律。
经典例题
【填空】一辆车以v=25 m/s的速度在高速公路上匀速直线行驶。某时刻该车前方大约100 m处发生紧急情况，司机看到并经过1 s的反应时间后踩下刹车。假定踩下刹车后轮胎与地面间的动摩擦因数为0.5，问车的加速度a=m/s2；从司机看到紧急情况到车完全停住，车行驶的路程S=m。（g取10 m/s2，不计空气阻力）
【答案】-5，87.5。解析：摩擦力f=μmg=ma，a=fm=μg=-0.5×10=-5 m/s2。刹车前，x1=25 m/s×1 s=25 m；刹车后，x2=v2-v202a=-625-10=62.5 m，故S=25+62.5=87.5 m。
（4）运动图像
x-t图像与v-t图像的比较如表2-1-1所示。
表2-1-1x-t图像与v-t图像的比较
项目x-t图像v-t图像
图例
图像
直线表示物体做匀速直线运动或静止表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动
曲线表示物体做变速运动表示物体做非匀变速运动
点
图线上的点表示某时刻质点的位移表示某时刻质点的速度
图线上的交点表示此时刻两质点相遇表示
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