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SAT2物理知识点有哪些内容呢?上海新东方徐晨老师在此和大家详细讲讲力学Dynamics部分的内容。
力学顾名思义,就是研究力,根据力的性质去分的话,大概有这四种:
1 Gravity 重力
重力,是会把你往下拽的一个力,我们称之为万有引力。
2 Normal Force 支持力
Normal这个单词,除了正常的意思以外,它在数学和物理当中还有垂直的意思。Normal Force,中文叫做支持力,它是永远和它的一个接触面相垂直的,所以从Normal这个单词看出,它是垂直含义。
3 Tension 拉力
Tension一般指紧张,在物理里,Tension指的是拉力,拉力为什么会和紧绷联系在一起呢?假如说现在拿了一根绳子吊着一个球,那这根绳子就是紧绷的,所以只有在它紧绷的时候,绳子上才会产生Tension。假如就把这个绳子放在桌子上面,它就是松驰没有拉力的。Tension也有它固定的方向,它一定是沿着一根绳子或者一根杆子。
4 Friction 摩擦力
摩擦力比较好理解,比方在地上滚一个球,球受到了地面给它的摩擦力,滚着滚着就停下来了。摩擦力分为两种,静摩擦力和动摩擦力。动摩擦力可以通过第二个公式来计算。
μ是指动摩擦系数,动摩擦系数是由接触面决定的,接触面越粗糙,动摩擦系数就越大。这里的N是指Normal Force,物体与接触面中的支持力越大,它的Friction也就越大。
5 牛顿三大定律
在力学中,有三个十分重要的定律,叫做牛顿三大定律。
牛顿第一定律:
牛顿第一定律也称之为惯性定律。它的核心思想在于,一个物体它会有保持自己运动状态的特性,只有在它受到外力的作用下,才会改变自己的运动状态。
牛顿第二定律:
相当于是对牛顿第一定律的量化计算。物体在受到外力的作用下,它会有运动状态的变化。这个运动状态的变化,称之加速度。这个加速度的数值应该怎么计算呢?我们就可以看下面的第三个公式。
这个∑代表求和,也就是将物体身上受到的各种各样的力全都合成在一起以后,得到这个合外力。
牛顿第三定律:
牛顿第三定律称之为作用力与反作用力,这两个力互相之间大小和方向关系是等大反向的。
6 Work and Energy 功和能
work一般指的是工作,在物理里面就称之为功。功就是这个物体对于一个外界的物体做了一个力的作用,这个力的作用产生的效果就是Work。Work计算公式参照下图:
Work是f向量和d向量的点积,Energy就是平时说的能量。在物理的运动学中,主要有两种能量,动能和势能。
动能就是一个物体在运动起来以后,具备的能量叫做动能,动能的计算方法是上图的第二个公式。从这个公式中可以看出,Work和Energy都是只有大小,没有方向的。
势能主要分为两种:
势能主要有两种,重力势能和弹性势能。
1 重力势能:物体本身具有一定高度的时候的能量。
计算公式:上图第三个公式(第一个等号)
2 弹性势能:发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用,也具有势能,这种势能叫做弹性势能。
计算公式:上图第三个公式(第二个等号),其中k指的是弹簧的弹性系数,x指的是弹簧的形变。
上图最后一个公式∑w=△Ek,它代表的是物理当中最常用的能量计算方法,叫做动能定理。这里的w指的是Work,∑w其实指的是作用在一个物体上做的总功,它的动能的变化量,从这个公式中可以看出能量是守恒的,一个物体,如果它失去能量或者付出能量,另外一个物体它一定会得到这个相同大小的量。
7 Linear Momentum 线性动能
Linear Momentum中所有的公式,都是通过牛顿第二定律往外延伸出来的。
首先,我们先定义一个物理量Momentum,动量、它的符号在这里用的是P,这里的v从本质上说是Vector,所以p也是Vector,它的方向和Velocity是一样的。
另外一个物理量I叫做冲量,i等于作用在一个物体上的力乘以这个物力在物体上作用的时间。根据牛顿第二定律,可以得出这样的一个计算公式∑I=△p,也就是一个物体,它受到的所有冲量合在一起以后,它应该能够等于这个物体本身Momentum的变化量,这个就是动量定理,这个公式可以帮助我们得到一些与时间相关的数据。
在考试的时候,一般会考到动量的守恒,就是当两个物体撞在一起,那么这两个物体如果没有受到一些其它的外力的话,那么它们两个的Momentum总和应该是恒定的,通过这个公式我们可以计算很多碰撞类的问题。
同时,针对这个碰撞问题,我们除了对它动量的变化感到兴趣以外,还会对它里面的能量变化也感到兴趣。当两个物体撞在一起以后,它们的能量肯定发生了变化。这个时候给了两个定义,第一种,作为Collision,它在碰撞前后,两个物体动能的总和,如果不发生变化的话,那么会称这种Collision为弹性碰撞。相反,在两个物体碰撞过了以后,如果它的动能有损失的话,那么这种情况我们称之为非弹性碰撞。
8 Gravitation 万有引力
力学中最后一个概念叫做Gravitation,我们之前提过,任何人任何事物在地球上都会受到重力。如果说在这个世界上,任何两个但凡是有这样的东西,他们都会去产生互相之间的吸引,那么这样的一个力,我们称之为叫做Gravitation,也就是万有引力。
除了这个星球的重力以外,其它情况下的万有引力要怎么计算呢?
我们可以用上图第一个公式,这里的G是万有引力常数,m1和m2就是互相吸引的两个物体的质量了,r指的是这两个物体之间的距离。
从这个公式中我们可以看出,当两个物体质量越大的时候,它们互相之间的吸引力也就越大。同时,这两个物体距离越近的时候,它们互相之间的吸引力也会越大。那么事实上,我们人在地球上,其实地球上的一个重力加速度也可以,包括其它星球也是一样,都可以通过这样的一个公式给它推出来。
物体在地球上会有一种能量,叫做重力势能,对于这个重力势能,它同样也有一个通式,通式见上图第二个公式。这个公式就是,如果我把两个物体放到无限远的时候,我们可以认为它的势能是等于0的。那么我从无限远的距离,放到现在这个位置上,这两个物体它当中的一个万有引力所做的功,就是它们互相之间具有的势能。
根据万有引力公式,我们也可以得到一些行星运动相关的内容。最后,开普勒他提出了三个行星运动的规律。
开普勒三大定律
1 开普勒第一定律:每一行星沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点上。
2 开普勒第二定律:太阳系中太阳和运动中的行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过相等的面积。
3 开普勒第三定律:绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其各自椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。
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(责任编辑:Hui)