高中物理-力學(xué)系統(tǒng)競賽課件歡迎來到高中物理-力學(xué)系統(tǒng)競賽課件！課程目標(biāo)深入理解力學(xué)系統(tǒng)的基本概念學(xué)習(xí)力學(xué)系統(tǒng)中的重要概念，包括坐標(biāo)系、平衡條件、受力分析、摩擦力、簡單機械等。掌握力學(xué)系統(tǒng)中的重要定理熟練運用動量定理、動能定理、機械能守恒定律等重要定理來解決力學(xué)問題。提升解決力學(xué)競賽問題的技巧通過分析競賽題型，學(xué)習(xí)解決力學(xué)競賽問題的方法和技巧，提高解題能力。力學(xué)系統(tǒng)的基本概念物體力學(xué)系統(tǒng)中研究的對象，可以是單個物體，也可以是多個物體的組合。力物體之間的相互作用，可以使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變。運動物體位置隨時間的變化，力學(xué)系統(tǒng)中的運動主要包括直線運動、曲線運動和旋轉(zhuǎn)運動。坐標(biāo)系及其選取坐標(biāo)系用來描述物體位置的參照系，常用的坐標(biāo)系包括直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系等。選取原則選擇合適的坐標(biāo)系可以簡化問題，一般情況下，應(yīng)該選擇有利于分析運動規(guī)律的坐標(biāo)系。物體的平衡條件合力為零物體處于平衡狀態(tài)時，作用在其上的所有力的合力為零。合力矩為零物體處于平衡狀態(tài)時，作用在其上的所有力的合力矩為零。物體的受力分析確定研究對象首先要明確分析的是哪個物體，并畫出該物體的受力示意圖。分析所有外力分析所有作用在物體上的外力，并標(biāo)出力的方向和大小。分析力的性質(zhì)根據(jù)力的性質(zhì)，例如重力、彈力、摩擦力等，判斷力的方向和大小。畫出力的矢量圖將所有外力畫成矢量圖，方便進行力的合成和分解。靜摩擦力和動摩擦力1靜摩擦力物體相對接觸面靜止時，接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力，方向與物體相對運動趨勢相反。2動摩擦力物體相對接觸面滑動時，接觸面之間產(chǎn)生的摩擦力，方向與物體相對運動方向相反。斜面上物體的運動分解重力將物體的重力分解為平行于斜面的分力和垂直于斜面的分力。分析運動狀態(tài)根據(jù)物體所受的合力判斷物體是加速運動、減速運動還是勻速運動。計算運動參數(shù)根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式，計算物體的加速度、速度、位移等參數(shù)。簡單機械杠桿一根可以繞固定點轉(zhuǎn)動的硬棒，根據(jù)力的作用點和支點的位置可以分為三種類型。1滑輪一種帶有滑輪的裝置，可以改變力的方向和大小，分為定滑輪和動滑輪。2斜面一種傾斜的平面，可以利用斜面的傾斜角度來改變力的方向和大小。3重心及其性質(zhì)重心定義物體的重心是指物體各部分重力的合力作用點，也可以理解為物體的質(zhì)量中心。重心性質(zhì)重心位置與物體的形狀、密度分布有關(guān)，均勻的物體，重心位于幾何中心。重心變化物體的形狀或密度分布發(fā)生改變時，重心位置也會隨之改變。重心的應(yīng)用1穩(wěn)定性物體的穩(wěn)定性與重心位置有關(guān)，重心越低，物體越穩(wěn)定。2平衡物體處于平衡狀態(tài)時，重心位于支點正上方，或者重心在支點下方，重力矩為零。3運動物體在運動過程中，重心位置可能會發(fā)生變化，但重心的運動軌跡仍然是物體運動的中心軌跡。質(zhì)點系的平衡條件合外力為零質(zhì)點系作為一個整體，受到的合外力為零。合外力矩為零質(zhì)點系受到的合外力矩為零，即質(zhì)點系不會繞任何軸線轉(zhuǎn)動。剛體的平衡條件1合外力為零作用在剛體上的所有外力的合力為零。2合外力矩為零作用在剛體上的所有外力的合力矩為零，即剛體不會繞任何軸線轉(zhuǎn)動。剛體的平衡分析1確定研究對象首先要明確分析的是哪個剛體，并畫出該剛體的受力示意圖。2分析所有外力分析所有作用在剛體上的外力，并標(biāo)出力的方向和大小。3選擇合適的坐標(biāo)系選擇合適的坐標(biāo)系，方便進行力的合成和分解。4應(yīng)用平衡條件根據(jù)剛體平衡條件，列出方程組，求解未知量。彈性碰撞非彈性碰撞牽引問題牽引力方向牽引力方向與物體運動方向一致。牽引力大小牽引力大小取決于物體質(zhì)量、加速度和摩擦力。牽引力作用牽引力可以使物體加速運動、克服摩擦力或保持勻速運動。質(zhì)點的動力學(xué)方程牛頓第二定律F=ma，作用在物體上的合外力等于物體的質(zhì)量乘以加速度。應(yīng)用根據(jù)牛頓第二定律可以分析物體的運動規(guī)律，并計算物體的運動參數(shù)。動量及其守恒動量定理及其應(yīng)用1動量定理物體動量的變化量等于它所受合外力的沖量。2應(yīng)用動量定理可以用來解決碰撞問題、爆炸問題等。動能定理及其應(yīng)用動能定理物體動能的變化量等于它所受合外力做功的代數(shù)和。應(yīng)用動能定理可以用來解決功和能的關(guān)系、碰撞問題等。功和勢能功力在物體運動方向上的分量與物體位移的乘積。1勢能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量，分為重力勢能和彈性勢能。2機械能守恒定律定律內(nèi)容在只有重力或彈力做功的情況下，系統(tǒng)的機械能保持不變。應(yīng)用機械能守恒定律可以用來解決許多力學(xué)問題，例如自由落體、彈簧振動等。功率與機械能1功率物體在單位時間內(nèi)所做的功，單位是瓦特（W）。2關(guān)系功率等于物體所做的功除以時間，也可以理解為物體動能的變化率。3應(yīng)用功率可以用來判斷做功的快慢，在實際應(yīng)用中，功率與機械能的轉(zhuǎn)化效率密切相關(guān)。機械能的轉(zhuǎn)化重力勢能轉(zhuǎn)化為動能物體從高處落下，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，例如自由落體運動。彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能壓縮或拉伸的彈簧釋放，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，例如彈簧振動。動能轉(zhuǎn)化為勢能物體向上運動，動能轉(zhuǎn)化為勢能，例如拋體運動。功和功率的應(yīng)用機械設(shè)備發(fā)動機、電動機等機械設(shè)備的功率決定了設(shè)備的工作效率。能量消耗功和功率可以用來計算能量的消耗，例如家用電器的耗電量。效率功和功率可以用來分析機械設(shè)備的效率，提高機械設(shè)備的利用率。角動量及其守恒萬有引力定律1定律內(nèi)容任何兩個物體之間都存在相互吸引的力，這個力的大小與這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比。2應(yīng)用萬有引力定律可以用來解釋行星的運動、潮汐的形成等現(xiàn)象。地球引力場場強地球引力場中某一點的場強等于單位質(zhì)量的物體在該點所受的引力。勢能物體在引力場中具有的勢能稱為重力勢能。應(yīng)用地球引力場可以用來解釋地球表面物體的運動，例如自由落體運動、拋體運動等。人工衛(wèi)星的運動軌道類型人工衛(wèi)星的軌道可以是圓形軌道、橢圓軌道、拋物線軌道或雙曲線軌道。速度人工衛(wèi)星的速度取決于軌道半徑，軌道半徑越大，衛(wèi)星的速度越小。周期人工衛(wèi)星的周期取決于軌道半徑，軌道半徑越大，衛(wèi)星的周期越長。開普勒定律第一定律行星繞太陽運動的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個焦點上。第二定律行星與太陽的連線在相等的時間內(nèi)掃過的面積相等。第三定律行星軌道半長軸的立方與公轉(zhuǎn)周期的平方成正比。宇宙中引力的應(yīng)用黑洞黑洞是引力極強的天體，可以吞噬周圍的一切物質(zhì)。星系星系是由大量恒星、星云、星團等組成的巨大天體系統(tǒng)，星系之間的引力相互作用。宇宙演化宇宙的演化與引力密切相關(guān)，引力是宇宙中重要的作用力。綜合運用1力學(xué)知識的綜合運用力學(xué)系統(tǒng)中的各個部分是相互聯(lián)系、相互影響的，需要綜合運用力學(xué)知識來解決問題。2理論聯(lián)系實際將力學(xué)知識應(yīng)用到實際問題中，例如解決工程設(shè)計、生產(chǎn)生活等問題。3靈活運用方法力學(xué)問題可以采用多種方法來解決，需要根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)的方法。示例分析1題目內(nèi)容一個質(zhì)量為m的物體，在水平面上做勻速直線運動，物體受到的摩擦力大小為f，求物體與水平面之間的動摩擦因數(shù)μ。解題思路根據(jù)物體做勻速直線運動，可知物體受到的合外力為零，所以摩擦力f與物體受到的拉力大小相等，再根據(jù)摩擦力公式f=μN，可求得動摩擦因數(shù)μ。示例分析2題目內(nèi)容一個質(zhì)量為m的物體，從靜止開始，沿傾角為θ的斜面下滑，物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為μ，求物體下滑的加速度a。解題思路將物體的重力分解為平行于斜面的分力mgsinθ和垂直于斜面的分力mgcosθ，根據(jù)牛頓第二定律，可得物體下滑的加速度a=g(sinθ-μcosθ)。示例分析3題目內(nèi)容一個質(zhì)量為m的物體，以速度v0水平拋出，物體受到的空氣阻力忽略不計，求物體落地時的速度v。解題思路根據(jù)機械能守恒定律，可知物體落地時的速度v=√(v0^2+2gh)，其中h為物體下落的高度。示例分析4題目內(nèi)容一個質(zhì)量為m的物體，在水平面上做勻速圓周運動，圓周半徑為r，物體受到的向心力大小為F，求物體做圓周運動的角速度ω。解題思路根據(jù)向心力公式F=mω^2r，可得物體做圓周運動的角速度ω=√(F/mr)。示例分析5題目內(nèi)容一個質(zhì)量為m的物體，在水平面上做簡諧運動，振幅為A，周期為T，求物體在平衡位置時的速度v。解題思路根據(jù)簡諧運動的公式，可知物體在平衡位置時的速度v=ωA=2πA/T?？键c解析11牛頓運動定律牛頓運動定律是力學(xué)的基礎(chǔ)，包括牛頓第一定律、牛頓第二定律和牛頓第三定律。2動量守恒定律動量守恒定律是描述物體在相互作用過程中動量變化規(guī)律的定律。3機械能守恒定律機械能守恒定律是描述物體在只有重力或彈力做功的情況下，機械能變化規(guī)律的定律?？键c解析2功和能功和能是相互聯(lián)系的兩個物理量，功是能量轉(zhuǎn)化的量度。功率功率是描述物體做功快慢的物理量。摩擦力摩擦力是物體之間相互接觸并發(fā)生相對運動時產(chǎn)生的阻力，分為靜摩擦力和動摩擦力。考點解析31簡單機械簡單機械包括杠桿、滑輪、斜面等，可以用來改變力的方向和大小。2重心重心是物體的質(zhì)量中心，重心位置決定了物體的穩(wěn)定性。3剛體剛體是理想化的物體，其形狀和大小在受力時不變?？键c解析4萬有引力定律萬有引力定律是描述物體之間相互吸引力的定律，可以用來解釋行星的運動、潮汐的形成等現(xiàn)象。地球引力場地球引力場是由地球的質(zhì)量產(chǎn)生的引力場，可以用來解釋地球表面物體的運動?？键c解析5人工衛(wèi)星的運動人工衛(wèi)星的運動受到地球引力的影響，其軌道可以是圓形軌道、橢圓軌道、拋物線軌道或雙曲線軌道。