2011年自考物理(工)串講筆記(二)

　　第一篇 力學(xué)

　　1.1基本概念轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com

　　1.2 守恒定律

　　這一篇主要包括兩大部分內(nèi)容：一部分是運(yùn)動(dòng)學(xué)部分，一部分是力學(xué)部分，下面首先為同學(xué)們介紹第一部分內(nèi)容：

　　運(yùn)動(dòng)學(xué)部分首先要了解運(yùn)動(dòng)學(xué)主要包括哪些物理量及這些物理量之間的關(guān)系是什么?其次要了解運(yùn)動(dòng)學(xué)中

　　主要的幾種運(yùn)動(dòng)類型，運(yùn)動(dòng)學(xué)中都包含哪些物理量呢?正如上面方框圖中簡(jiǎn)單介紹的運(yùn)動(dòng)學(xué)包括的物理量主要有三個(gè)，位移、速度、加速度。

　　位移是一個(gè)矢量，表示的是質(zhì)點(diǎn)位置的變動(dòng)，等于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量，在某段時(shí)間內(nèi)位置矢量的增量，提到位移要注意兩點(diǎn)：(1)它是矢量，和路程的定義不同，路程是標(biāo)量;(2)它和位置矢量有關(guān)，位置矢量和質(zhì)點(diǎn)在空間的位置有關(guān)，它和時(shí)間t的函數(shù)稱之為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。

　　速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，以往高中我們計(jì)算速度大小時(shí)通常利用位移除以時(shí)間，這種計(jì)算方法算出的速度為平均速度，由于物體運(yùn)動(dòng)的多樣性及運(yùn)動(dòng)過程中受力的復(fù)雜性，物體運(yùn)動(dòng)速度是時(shí)時(shí)刻刻改變的，這就需要知道物體在某一時(shí)刻點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度也就是瞬時(shí)速度。瞬時(shí)速度 為位置矢量對(duì)時(shí)間的―階導(dǎo)函數(shù)。

　　其物理意義又指瞬時(shí)速度是位置矢量 對(duì)時(shí)間的變化率。

　　瞬時(shí)速率是指瞬時(shí)速度的大小，而與速度的方向無關(guān)，它是一個(gè)標(biāo)量其大小 即質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡中弧度對(duì)時(shí)間的變化率。s=s(t)為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌道的弧長(zhǎng)函數(shù)。

　　以上解決了速度的大小，速度是矢量，因此還要明確速度的方向，關(guān)于速度的方向是這樣確定的，質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的速度方向總是與該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在處的軌道曲線相切，并指向前進(jìn)方向。

　　加速度：描述速度變化快慢的物理量，同樣是矢量，既有大小又有方向，在數(shù)值上等于速度增量和時(shí)間間隔 的比值，同樣的這樣計(jì)算得出的加速度為平均加速度，當(dāng)時(shí)間間隔 趨近于零時(shí)，上述比值的極限值我們稱它為瞬時(shí)加速度。即

　　由于速度是位矢對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)，所以加速度是位矢對(duì)時(shí)間二階導(dǎo)數(shù)，關(guān)于位矢形成的運(yùn)動(dòng)方程和速度，加速度之間的導(dǎo)數(shù)關(guān)系一定要重點(diǎn)掌握。

　　下面介紹幾種典型的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

　　1.直線運(yùn)動(dòng)

　　勻速直線運(yùn)動(dòng)比較簡(jiǎn)單，其運(yùn)動(dòng)方程為 特點(diǎn)是速度為常量。

　　勻變速直線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是加速度保持不變，運(yùn)動(dòng)方程 值得一提的是自由下落過程，豎直上拋，豎直下拋，運(yùn)動(dòng)均是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，相關(guān)公式在高中學(xué)習(xí)過，書上也有詳細(xì)列出，請(qǐng)大家參閱教材。

　　2.拋體運(yùn)動(dòng)

　　從地面上某點(diǎn)把一物體以一角度投射出去，物體在空中的運(yùn)動(dòng)就叫做拋體運(yùn)動(dòng)，拋體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候拋出角度也就是初速方向通常和水平是一定角度，因此拋體運(yùn)動(dòng)通?？梢詫⑺俣确殖伤胶痛怪狈较騼蓚€(gè)分量，相應(yīng)位移也分為水平、垂直兩段位移，其運(yùn)動(dòng)方程和其速率公式如下

　　3.圓周運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)是一種比較常見的曲線運(yùn)動(dòng)，什么是圓周運(yùn)動(dòng)呢?簡(jiǎn)單講質(zhì)心繞某一參考點(diǎn)沿著圓的軌道運(yùn)動(dòng)，比如手里拿根繩子，繩子一端系一小球，以手為參考點(diǎn)，將小球搖起來，使它在一個(gè)垂直于地面的面上繞手作圓的運(yùn)動(dòng)，關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)又可以分為勻速率圓周運(yùn)動(dòng)和變速率圓周運(yùn)動(dòng)。

　　勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，速度大小恒定，速度方向則不斷變化，由于速度是矢量，所以方向的改變意味著必有加速度，其加速度為 其方向指向圓心，與速度垂直，所以是改變速度的方向而不改變速度的大小。

　　對(duì)于變速率圓周運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)速度的大小和方向都在改變，因此它的加速度往往有兩個(gè)，一個(gè)切向加速度，一個(gè)法向加速度，前者改變速度大小，后者改變速度方向。

　　計(jì)算公式

　　此外和圓周運(yùn)動(dòng)還有關(guān)系的兩個(gè)物理量角加速度和角速度。

　　角速度是指質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)走過一段弧長(zhǎng)為S，相應(yīng)的半徑所轉(zhuǎn)過的角度為θ，設(shè)角度隨時(shí)間t的變

　　化率就是角速度通常用ω表示，即

　　因?yàn)榻撬俣鹊拇嬖?，為了避免混淆，我們通常將前面的速度稱為線速度

　　4.相對(duì)運(yùn)動(dòng)(簡(jiǎn)單介紹)

　　下面介紹本章節(jié)的第二部分“力”，自然界力的形成很多，比如，物體由于接觸而產(chǎn)生的壓力、拉力、摩擦力，又如帶電體在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中受到的電磁力等，我們

　　在本章節(jié)中主要涉及以下幾種力：

　　A.萬有引力：自然界中的任何兩物體之間都存在著相互吸引，這種力我們稱之為萬有引力。比如地球?qū)Φ孛嫔衔矬w的引力。那么萬有引力如何進(jìn)行計(jì)算呢?量化萬有引力的定律我們稱它為萬有引力定律 ，其中r表示兩物體質(zhì)點(diǎn)間距離， 、為兩物體質(zhì)量，G為任何物體質(zhì)量均適用的普遍常量，被稱作萬有引力常量，G的取值是P28.F為兩物體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生的萬有引力。

　　值得說明的上述定律僅對(duì)質(zhì)點(diǎn)才成立，比如如果計(jì)算兩球體物之間的萬有引力，公式中的r指兩球心間距，

　　B.重力：地球?qū)ζ浔砻娓浇奈矬w的引力，稱之為重力，物體由于重力而產(chǎn)生的加速度我們稱之為重力加速度，重力實(shí)質(zhì)是地球?qū)ξ矬w的萬有引力，其大小計(jì)算公式 M為地球質(zhì)量，r地心到物體距離，m為物體質(zhì)量。

　　由此得到的重力加速度

　　可見重力加速度和物體本身質(zhì)量無關(guān)，但實(shí)際計(jì)算過程中g(shù)通常不用計(jì)算，直接取值9.81m/s2，一般取9.8m/s2

　　C.彈性力：什么是彈性力呢?所謂的彈性力就是指當(dāng)具有彈性的物體受到力的作用后發(fā)生形變時(shí)，物體總是對(duì)使其發(fā)生形變的物體產(chǎn)生力的作用，這種力就是彈性力，典型的彈性力主要有：

　　1.彈簧的彈性力：

　　彈簧彈性力是大家熟悉的，彈簧彈性力的量化也就是計(jì)算公式： 這是R為勁度函數(shù)，其單位為N/m，x為位移式中負(fù)號(hào)表明力和位移方向相反。

　　2.正壓力

　　一個(gè)物體和另一個(gè)物體接觸，比如一個(gè)物體靜止擺放在桌面上，由于重力作用，它將對(duì)桌面產(chǎn)生一個(gè)壓力，這個(gè)壓力就是一種正壓力，它通常沒有明確的計(jì)算公式，而需要根據(jù)實(shí)際發(fā)生的情況，受力分析計(jì)算。通常和物體質(zhì)量有關(guān)系。

　　3.繩中張力

　　當(dāng)繩子受到拉伸的時(shí)候，它會(huì)因?yàn)槁杂猩扉L(zhǎng)而形成彈性力，這種拉力的方向沿繩長(zhǎng)方向，這種彈性力不僅作用在繩子的兩端連結(jié)的物體上，同時(shí)也存在繩子的內(nèi)部。我們把這種拉緊的繩中任一截面兩側(cè)的兩部分通過截面的相互作用力稱之為該截面處張力。值得注意的是，如果繩子可以忽略質(zhì)量的話，則不論繩子靜止還是運(yùn)動(dòng)著的，繩中各處張力相等并且等于繩子兩端所受外界給予的拉力的大小。如果繩子的質(zhì)量不能忽略，則張力還和繩子的加速度有關(guān)，這一點(diǎn)要注意，尤其是在解有關(guān)張力的計(jì)算題時(shí)，一定要看清楚題中條件。

　　D.摩擦力

　　靜摩擦力是指兩物體沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力。例如靜摩擦力可以是從零到某個(gè)最大值之間的任一數(shù)值，我們將這個(gè)最大值稱最大靜摩擦力，其計(jì)算公式 H0―靜摩擦系數(shù)，N―正壓力

　　注意：該式只計(jì)算的是最大靜摩擦力，對(duì)其它處于最大值和零之間靜摩擦的只能根據(jù)實(shí)際情況受力分析確定。當(dāng)物體之間因?yàn)榛瑒?dòng)而產(chǎn)生的摩擦力，我們稱之為滑動(dòng)摩擦力，其計(jì)算公式 H滑動(dòng)摩擦系數(shù)。

　　上面我們介紹了幾種常見的力和常見的幾種運(yùn)動(dòng)，那么物體受到的力和物體的運(yùn)動(dòng)到底有沒有關(guān)系?如果有，那么應(yīng)該遵循一個(gè)什么樣的定律呢?這就引出了牛頓三個(gè)重要定律：

　　牛頓第一定律：“任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非它受到作用力而被近改變這種狀態(tài)”這一定律的實(shí)質(zhì)是告訴我們力的作用能夠迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。那么這一關(guān)系如何得到量化呢?這就是牛頓第二定律。

?2011年4月自學(xué)考試成績(jī)查詢時(shí)間及方式匯總

?2011年下半年各地自學(xué)考試報(bào)名匯總

更多信息請(qǐng)?jiān)L問：自學(xué)考試頻道    自學(xué)考試論壇    自學(xué)考試博客