截止到目前，我们已经把运动学的主要框架知识都学习完了，但是从学完知识到灵活运用，还有很远的一段路程。大家应该重点从公式和物理量的推导，方法，模型的总结几个方面去反复复习。
运动学思想方法总结：
1．坐标系方法：坐标系是定量研究世界的一个非常重要的工具，利用坐标系可以很容易的定义物理量（比如，位置，位移，轨迹，速度，加速度等等），分析物理量之间的关系（最大，最小，曲率半径等等）． 坐标系方法除了我们学习过的正交分解和斜分解，还有以后会学习到的极坐标等等．要注意根据不同的例题采用不同的方法．
【例1】 如图()a 所示，冰球沿与冰山底边成60β=?的方向滚上山，上山初速度010m/s v =，它在冰
山上痕迹已部分消失，尚存痕迹如图()b 所示，求冰山与水平面的夹角α（冰球在冰山上加速度为gsin α，方向沿着斜面向下，其中g 为重力加速度，近似取10m/s 2）。
【解析】 冰球在与冰山底边平行方向做匀速直线运动，
0cos x v t β=?
① 冰球在与冰山底边垂直方向做匀加速直线运动
21
sin 2
y g t θ=?
② 由①②得2
2
20sin 2cos g x y v θβ
=?． 代入数据得1
arcsin 302
θ==?．
【例2】 如图所示，已知在倾角为θ的斜面上，以初速度0v 及与斜面成θ角的方向发射一小球，斜
面与小球发生完全弹性碰撞，即小球的速度会被“镜面反射”．问： ⑴ 小球恰能到原始出发点，问总时间t 总为多少？
例题精讲
知识点睛
温馨寄语
第5讲 运动学综合
⑵ 为了实现这个过程，θ必须满足什么条件？
【解析】 小球若能回到出发点要求整个过程可逆，即在最右端可能有①②两种情况．
①为最后一次与斜面碰撞角度为90?． ②即在碰后小球进入竖直直线运动． 无论哪种情况，时间都满足：
⑴ 02cos sin v t g θ
θ
=总
⑵ 只看垂直斜面速度00
2sin cos 2sin 212cos v n g t v n g θθθθ???
=?+????总，1234n =，，，……
所以有22cos 21sin 2
n
n θθ??
=?+?
? 时都可以满足．
【例3】 （摆线）一轮胎在水平地面上沿着一直线无滑动地滚动。(这种情况下，轮胎边缘一点相对
于轮胎中心的线速度等于轮胎中心对地的速率)，轮胎中心以恒定的速率0v 向前移动，轮胎
的半径为R ，在0t =时，轮胎边缘上的一点A 正好和地面上的O 点接触，试以O 为坐标原点，在如图的直角坐标系中写出轮胎上A 点的位矢、速度、加速度和时间的函数关系。并写出A 的轨迹方程（可以用参数方程描述，也就是说，可以引入一个新的自变量，x 和y 都随着这个自变量的变化而变化。最常见的参数方程，就是以时间t 为参数的。）
【解析】)sin(
00R
t v R t v x -= )cos(0R
t
v R R y -=
【选讲内容】
白努力家族大斗法：
白努力家族（Bernoulli 家族）总共出过八个伟大的数学、物理、天文等等大师，还有很多画家、艺术家……
白努力兄弟想比较一下谁更聪明。于是就相约解决最速降线问题。
在当时比较牛逼的杂志上公开征集答案，他们各自提出了证明，杂志的主编，莱布尼茨也提出了证明，还有一个陌生人发来了一个有英国邮戳的证明…………肯定是牛顿…… 最后所有的证明中，Johann 的证明是最简洁明了了。如下：
A
A 'O
x
y
0v
Johann Bernoulli's solution约翰白努力的证明
According to Fermat’s principle: The actual path between two points taken by a beam of light is the one which is traversed in the least time.Johann Bernoulli used this principle to derive the brachistochrone curve by considering the trajectory of a beam of light in a medium where the speed of light increases following a constant vertical acceleration (that of gravity g).[2]
The conservation law can be used to express the speed of a body in a constant gravitational field as:
,
where y represents the vertical distance the body has fallen. By conservation of energy the speed of motion of the body along an arbitrary curve does not depend on the horizontal displacement.
Johann Bernoulli noted that the law of refraction gives a constant of the motion for a beam of light in a medium of variable density:
,
where v m is the constant and represents the angle of the trajectory with respect to the vertical.
The equations above allow us to draw two conclusions:
1. At the onset, when the particle speed is nil, the angle must be nil. Hence, the
brachistochrone curve is tangent to the vertical at the origin.
2. The speed reaches a maximum value when the trajectory becomes horizontal and the angle
θ = 90°.
To keep things simple we can assume that the particle (or the beam) with coordinates (x,y) departs from the point (0,0) and reaches maximum speed after a falling a vertical distance D. So,
.
Rearranging terms in the law of refraction and squaring gives:
which can be solved for dx in terms of dy:
.
Substituting from the expressions for v and v m above gives:
which is the differential equation of an inverted cycloid generated by a circle of diameter D
【例4】 一根长为l 的均匀细杆可以绕通过其一端的水平轴O 在竖直平面内转动，如图所示．杆最
初在水平位置，杆上距O 为a 处放有一小物体（可视为质点），杆与其上小物体最初均处于静止状态．若此杆突然以匀角速ω绕O 轴转动，设碰撞时细杆与水平面夹角为θ求B 追上细杆时θ与ω的关系。仅仅考虑ω比较小的情况。 【解析】 ⑴ 对这一问题首先如下分析：
当细杆以角速ω绕O 同转动时，B 的速度为零，杆上与O 接触处则具有线速度a ω，因而两者分离，B 作自由落体运动，由于B 的速度不断增大，有可能追上细杆而与之碰撞，设碰撞时细
杆与水平面夹角为θ，则θ随ω的增大而增大，当ω超过某一数值时，B 就可能碰不上B 而与之碰撞，所以本题要按这第一种情况进行讨论． ⑵ 求B 追上细杆时θ与ω的关系．
设B 经过时间t 后与细杆在D 处相碰（见图1），则有
21
tan 2BD a gt θ==
① t θω=
② 如给定ω的值，由此二式可求出相应的θ的值．
由于杆长L 的限制，要发生碰撞，θ值必须满足一定条件，由图1可知，此条件为
arccos m a
L
θθ=≤
③ 根据这一条件和ωθ-曲线，可以求出相应的ω的取值应符合的条件．
由式①，②消去t 得22
2tan g a θωθ=或2tan g a θωθ
=- ④
2． 变换参考系．很多物理量在变换参考系的时候会有奇怪的性质发生．常见的有，位移，速度．变换到某些参考系之后，有的非圆周运动变成了圆周运动；某些不规则运动变成了竖直或者水平的运动．从而可以迅速解题．
【例5】 曲杆传动算得上机械史上一项伟大的发明，如图是汽缸中曲柄传动的应用，其变往复运动
为圆周运动，现在把这个实物简化为右图的模型，设汽缸正以速度v 向下运动，角度如图所示，圆盘的半径为r ，计算圆盘转动的角速度ω。
例题精讲
知识点睛
【解析】 αβ?ωcos )90cos(0
v r =--
所以)
sin(cos α?α
ω+=
r v
【例6】 缠在线轴上的线绕过滑轮B 后，以恒定速度0v 被拉出，如图所示，
这时线轴沿水平面无滑动滚动，求线轴中心点O 的速度随线与水平方向的夹角α的变化关系（线轴的内、外半径分别为r 和R ）．
【解析】 线轴的运动可以看作是速度为v 的平动和角速度为ω的转动的合
成，而且因为线轴不沿水平面滑动，有v
R
ω= ①
而A 点速度沿线方向的投影为0cos r v v ωα+= ②
由①②得0cos v R
v r R α
=+．
【例7】 如图所示装置，设杆OA 以角速度ω绕O 转动，其A 端则系以绕过滑轮B 的绳，绳子的末
端挂一重物M ．已知OB h =，当OBA α∠=时，求物体M 的速度． 【解析】 如右图所示，设90BAO β∠=?+，A 点绕O 轴转动的速度A v 可表示为A v OA ω=?．
将A v 分别为沿BA 方向的速度M v （因A 点与绳系在一起，故A v 有一分速度M v ）和与M v 垂直的速度v '，则cos M A v v β=．
在ABO △中，由正弦定理得
()sin 90sin cos h OA h
βαβ
==?+．
由此得sin M v h ωα=，此即物体M 的速度（绳上各点沿绳方向的速度大小均与物体M 的速度大小相同）．
解法二：
相对角速度法，想象杆子是静止不动的，墙转动过来，则直接有：
sin M v h ωα=
3． 过程问题，小量分析，微元方法．微元法是高中竞赛必学的一个基本方法，它蕴含着微积分的基本思想之一：通过分析小量之间的关系来求得宏观的结论．应用微元方法的时候一定要注意，哪些量可以忽略（二阶小量），哪些量是不可以忽略的，一阶小量．
4. 求极值,物理竞赛中用到的方法主要有:矢量几何方法求极值,二次函数极值,一元二次方程的0?≥求极值,微元法求极值,均值定理求极值,利用导数求极值等等.
知识点睛
知识点睛
【例8】体会一下什么是包络线：就是一个曲线可以把我们给定的图形围起来。请分析下面的图形的包络线：
女王的冲击波：
【例9】 二次世界大战中物理学家曾经研究，当大炮的位置固定，以同一速度0v 沿各种角度发射，
问：当飞机在哪一区域飞行之外时，不会有危险？换句话讲,求一个虚线,这个虚线包围了所有可能被打到得范围.这个线我们叫做包络线.
【解析】
结论是这一区域为一抛物线，此抛物线是所有炮弹抛物线的包络线．此抛物线为
在大炮上方2
2v h g
=处，以0v 平抛物体的轨迹．
证明如下：
020cos 1sin 2x v t y v t gt θθ=???=-?? 消掉t 得到
222
22222
000
1tan tan tan 2cos 22g g g y x x x x x v v v θθθθ=-=-- 处理方法有很多种：
第一种：
当做一个关于tan θ的方程来处理：
则一定有解，并且在有重根的时候有可能取到包络线。因为包络线以内的任意点都有两种打击方式。
222
2200()022gx gx x y v v ?=-4()+=得到：22
020
22v gx y g v =-此际包络线
第二种：
可以看出，当任意给定一个x ，都有一个y 的最大值这个最大的m y 满足的点(,)
m y x 就一定是包络线上的点把y 当做一个关于tan θ的函数 求m
y
当20tan 2v b a gx
θ=-=时候可以取到极值 也就是
2
22
22
002200
22020
2222m v v g g
y x x x gx v gx v v gx g v ??=-- ???=-
于是就得到了包络线的数学表达式
【例10】 设湖岸MN 为一直线，有一小船自岸边的A 点沿与湖岸成
15α=?角方向匀速向湖中央驶去．有一人自A 点同时出发，他先沿岸走一段再入水中游泳去追船．已知人在岸上走的速度为14m/s v =，在水中游泳的速度为22m/s v =．试问船速至多为多少，此人才能追上船？
【解析】 解法一 由等效法求解
如图，设人在B 点刚好追上船，则人可能走很多途径，如A C B →→，A D B →→，A E B →→等等在这些路径中，费时最少者即对应着允许的最大船速．如图，在湖岸这边作30NAP ∠=?，自C 、D 、E 各点分别向AP 引垂线CK 、DH （设BDH 刚好为一直线）和EF ．设想图中MN 的下侧也变成是湖水区域，则人由K 点游泳至C 点的时间与人在岸上由A 点走至C 点的时间是相等的（因为122v v =，而2AC KC =），故人按题给情况经路径A C B →→所用的时间和假想人全部在水中游过路径K C B →→等时．同理，与上述的另两条实际路径等时的假想路径是H D B →→和F E B →→．由于在这些假想路径中，速度大小都一样，故通过的路径最短费时最少，显然通过直线HDB 费时最少．
由以上分析知，人沿等效路径HDB 刚好在B 点追上船时，对应着允许船速的最大值，设其为v ，则有2
AB BH
v v =
． 由于AHB △为等腰直角三角形，故2AB BH =，故得 ()2222m/s v v ==
解法二 由微元法求解
如图，设人在B 点刚好能追上船，且在人到达B 点的各种实际路径中，以自D 处入水游泳所用的总时间最少，则若自D 点左侧附近的某点C 入水，必在D 点右侧有一入水点E 与之对应，使得在C 点和E 点入水两种情况下刚好追到船所用的总时间相等．在BC 段上取BF BE =，则应有
人走CE 段和游CF 段所用的时间相等，即12
CE CF
v v =
． 当C 点无限靠近D 点时，E 点必同时向D 点靠拢，由图可见此时将近似有EF BC ⊥，故
1
cos 2
CF CE θ==，所以60θ=?．由于此时C 点是无限靠近D 点的，故BC 与BD 接近重
合，即60BDN θ∠==?．
由上得出：当人自某点入水沿与岸成角60θ=?方向游泳刚好追到船时，此情况下对应的船速为人能追上船的最大允许速度，设其为v ，如图，过相遇点B 作BK BD ⊥交MN 于K ，因为60θ=?，所以2DK DB =．
又由于122v v =，则人游DB 段与走DK 段的距离所用的时间相等．故人自出发到在B 点追
上船的时间等于他由A 点走到K 点的时间，即1
AB AK
v v =． 在ABK △中，由正弦定理有sin301
sin1352
AB AK ?==
?，所以 ()122m/s 2
v
v ==
【例11】 （回忆这个题目，思考各种方法）三只小蜗牛所在位置形成一个等边三角形，三角形的边
长为60cm ．第一只蜗牛出发向第二只蜗牛爬去，同时，第二只向第三只爬去，第三只向第一只爬去，每只蜗牛爬行的速度都是5cm/min ．在爬行的过程中，每只蜗牛都始终保持对准自己的目标．经过多长时间蜗牛们会相遇？相遇的时候，它们各自爬了多少路程？
课后思考题：它们经过的路线可以用怎样的方程来描述？若将蜗牛视为质点，那么它
们在相遇前，绕着它们的最终相遇点转了多少圈？
【解析】解法一：（相对速度法）
将蜗牛2的速度矢量在指向蜗牛1的方向和与之垂直的方向上分解（见图）．则两只蜗牛
彼此靠近的相对速度为
13
7.5cm/min
22
v v v
+==，因此它们将在60cm/（7.5cm/min）=8
min后相遇．事实上，8 min后三只蜗牛将相遇在一起，由于它们的实际速度为5
cm/min，因此在相遇前，它们爬过的路程为40 cm．
解法二：（分速度法）
将速度矢量在其他坐标系中分解可以得到相同的结果，比如以蜗牛为原点，指向三角形的中心为一个坐标轴，其垂直方向为另一个坐标轴，如图所示．很明显，最终蜗牛们将在中心点相遇，而在此坐标系中的速度矢量的分解可以得到蜗牛将以恒定的速度
(3/2)53/2cm/min
v=爬向中心点．同时，围绕中心爬行的速度为/2
v．
可以很容易计算出蜗牛在初始状态距离中心点
60(3/3)cm，因此它们将在
60(3/3)cm
8min
5(3/2)cm/min
=
后相遇．
解法三：
边长经历了非常小的一段时间t?之后，变成了：
'cos60
l l v t v t
=-?-?
所以边长减小的“速度”就是：
(1cos60)
v+
所以总的时间应该为
60
8min
1
(1cos60)5(1)
2
l
t
v
===
++
模拟轨迹如下:线速度不变,角速度逐渐增加,半径不断减小的运动:
为了保证竞赛班学习的质量，请同学们花1分钟填写下面内容：
学习效果反馈：
代课教师：
通过今天学习，你觉得：
1.本讲讲义内容设置：
A．太难太多，吃不透
B．难度稍大，个别问题需要下去继续思考
C．稍易，较轻松
D．太容易，来点给力的
2.本节课老师讲解你明白了：
A .40%以下
B .40%到80%
C .80%以上但不全懂
D .自以为都懂了
3．有什么东西希望老师下节课再复习一下么？（可填题号，知识点，或者填无）
专题六 动量 【扩展知识】 1．动量定理的分量表达式 I 合x =mv 2x -mv 1x , I 合y =mv 2y -mv 1y , I 合z =mv 2z -mv 1z . 2．质心与质心运动 2.1质点系的质量中心称为质心。若质点系内有n 个质点，它们的质量分别为m 1,m 2,……m n ,相对于坐标原点的位置矢量分别为r 1,r 2,……r n ,则质点系的质心位置矢量为 r c=n n n m m m r m r m r m ++++++ 211211=M r m n i i i ∑=1 若将其投影到直角坐标系中，可得质心位置坐标为 x c =M x m n i i i ∑=1, y c =M y m n i i i ∑=1, z c =M z m n i i i ∑=1. 2.2质心速度与质心动量 相对于选定的参考系，质点位置矢量对时间的变化率称为质心的速度。 v c=t r c ??=M p 总=M v m n i i i ∑=1, p c =Mv c =∑=n i i i v m 1 . 作用于质点系的合外力的冲量等于质心动量的增量 I 合= ∑=n i i I 1=p c －p c0=mv c －mv c0 . 2.3质心运动定律 作用于质点系的合外力等于质点总质量与质心加速度的乘积。Ｆ合＝Ma c.。 对于由n 个质点组成的系统，若第i 个质点的加速度为a i ，则质点系的质心加速度可表示为 a c =M a m n i i i ∑=1 .
【典型例题】 1．将不可伸长的细绳的一端固定于天花板上的C点，另一端系一质量为m的小球以以角速度ω绕竖直轴做匀速圆周运动，细绳与竖直轴之间的夹角为θ，如图所示。已知A、B为某一直径上的两点，问小球从A点运动到B点的过程中细绳对小球的拉力T的冲量为多少？ 2．一根均匀柔软绳长为l=3m，质量m=3kg，悬挂在天花板的钉子上，且下端刚好接触地板，现将软绳的最下端拾起与上端对齐，使之对折起来，然后让它无初速地自由下落，如图所示。求下落的绳离钉子的距离为x时，钉子对绳另一端的作用力是多少？ 3．一长直光滑薄板AB放在平台上，OB伸出台面，在板左侧的D点放一质量为m1的小铁块，铁块以速度v向右运动。假设薄板相对于桌面不发生滑动，经过时间T0后薄板将翻倒。现让薄板恢复原状，并在薄板上O点放另一个质量为m2的小物体，如图所示。同样让m1从D点开始以速度v向右运动，并与m2发生正碰。那么从m1开始经过多少时间后薄板将翻倒？
高一下物理竞赛试题 一、单项选择题（共6小题，每题3分，共18分） 1．如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A （A 、B 接触面竖直），此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为（ ） A ． 2 11 μμ B ． 212 1-1μμμμ C ． 21211μμμμ+ D ．2 12 12μμμμ+ 2．如图所示，轻杆BC 的一端铰接于C ，另一端悬挂重物G ，并用细绳绕过定滑轮用力拉住．开始时，∠BCA ＞90°，现用拉力F 使∠BCA 缓慢减小，直到BC 接近竖直位置的过程中，杆BC 所受的压力（ ） A ．保持不变 B ．逐渐增大 C ． 逐渐减小 D ． 先增大后减 小 3、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内 ）。与稳定在竖直位置时相比，小球高度 A 一定升高 B 一定降低 C 保持不变 D 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 4、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L 1和L 2，中间球网高度为h 。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h 。不计空气的作用，重力加速度大小为g 。若乒乓球的发射速率为v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v 的最大取值范围是 A ．1 2266g g v h h L L << B ．2 2 1 12(4)4 6g g v h h L L L +<< C ．2 2 1 12(4)12 626g g v h h L L L +<< D ．2 2 1 12(4)14 26g g v h h L L L +<<
质点运动的基本概念 运动的合成和分解 一、图像法 例1、蚂蚁离开巢沿直线爬行，它的速度与到蚁巢中心的距离成反此，当蚂蚁爬到距巢中心L 1=1m 的A 点处时，速度是v 1 =2cm ／s ，试问：蚂蚁从A 点爬到距巢中心L 2=2m 的B 点所需的时间为多少? 例2、已知一质点做变加速运动，初速度为v 0，其加速度随位移线性减小的关系及加速过程中加速过程中加速度与位移之间的关系满足条件a=a 0-ks ，式中a 为任意位置处的加速度，求当位移为s 0是瞬时速度。 二、矢量运算 1、矢量加法（矢量合成） （1）平行四边形法则 已知两个矢量F 1和F 2的大小和夹角，求合矢量F 合的大小和方向。 2212122cos F F F F F θ=++ 212sin tan cos F F F θαθ =+ （2）三角形法则和多边形法则（接龙法则） （3）矢量式的脚标的接龙法则 例如，人在车厢内走动，人相对于地的速度等于人相对于车的速度加上车相对于地的速度。 =+v v v r r r 车车人地人地
（4）矢量减法 将减法变为加法然后再利用接龙法则。 例3：(1)无风的下雨天，小明坐在匀速行驶的车上，发现雨滴沿斜线下落，且与竖直方向成30 夹角，若车速为10m/s，则雨滴下落的速度为多大？ (2)小明坐在以10m/s向东匀速行驶的车上，发现雨滴是竖直下落的，若雨滴对地速度为20m/s，则雨滴实际上是如何下落的？ 三、运动的合成和分解 实例1：平抛运动 实例2：滚动的车轮边缘上一个点的运动 1、运动合成和分解其实就是位移、速度、加速度的合成和分解 2、合运动的效果和若干个分运动的总效果相同（等效性） 3、实际观察到的运动是合运动，分运动是人们为了方便研究而假想出来的。 四、运动分解的方法 1、按效果分解 2、正交分解：建立直角坐标系，将运动（位移、速度、加速度）分解在坐标轴方向。 例4、如图所示，在离水面高度为h的岸边，有人用绳子拉船靠 岸，若人拉绳的速率恒为v0，试求船在离岸边s距离处时的速度。
首届上海市高中基础物理知识竞赛初赛试卷93年 一单选题（每题5分） 1 关于物体惯性的认识，下列说法中正确的是（） （A）物体的速度越大，其惯性也一定越大， （B）物体的加速度越大，其惯性也一定越大， （C）物体在运动过程中，惯性起着与外力平衡的作用， （D）在同样大小的外力作用下，运动状态越难改变的物体其惯性一定越大。 2 下列关于匀速直线运动的说法中正确的是（ ） （A）速度大小不变的运动一定是匀速直线运动， （B）物体在每分钟内平均速度相等的运动一定是匀速直线运动， （C）物体在每分钟内通过的镁移相等的运动一定是匀速直线运动， （D）物体的即时速度不变的运动一定是匀速直线运动。 3 有关牛顿第二定律的以下说法中错误的是（ ） （A）则m＝F／a，可知运动物体的质量与外力F成正比，与加速度a成反比， （B）运动物体的加速度方向必定与合外力的方向一致， （C）几个力同时作用在同一物体上，当改变其中一个力的大小或方向，该物体的加速度就会发生变化， （D）作用在物体上的所有外力突然取消后，物体的加速度立即变为零。 4 跳高比赛时，在运动员落地的地方，必须垫上厚厚的软垫，这是为了（） （A）减小运动员落地时的动量， （B）减小运动员落地过程中动量的变化， （C）减小运动员落地过程中所受的平均冲力， （D）减小运动员落地过程中所受的冲量。 5 雨滴由静止开始下落，遇到水平方向吹来的风（不计空气阻力），下列说明中正确的是（）（A）若风速越大，雨滴下落时间将越长， （B）若风速越大，雨滴下落时间将越短， （C）若风速越大，雨滴着地时速度就越大， （D）若风速越大，雨滴着地时速度就越小。 6 小钢球从油面上自静止开始下落，设油槽足够深，钢球所受的阻力大小与运动速度成正比，则（） （A）小钢球的加速度不断增大，速度也不断增大， （B）小钢球的加速度不断减小，速度也不断减小， （C）小钢球的加速度不断减小，速度也不断增大， （D）小钢球的加速度不断减小，最终加速度为零。 7 如图所示，质量为M的劈块，静止在水平面上，质量为m的 有接触面均光滑），则劈块出现最大速度是在（） （A）滑块到达能到达的块斜面最高位置时， （B）滑块的速度为零时，
目录 中学生全国物理竞赛章程 (2) 全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 (5) 专题一力物体的平衡 (10) 专题二直线运动 (12) 专题三牛顿运动定律 (13) 专题四曲线运动 (16) 专题五万有引力定律 (18) 专题六动量 (19) 专题七机械能 (21) 专题八振动和波 (23) 专题九热、功和物态变化 (25) 专题十固体、液体和气体的性质 (27) 专题十一电场 (29) 专题十二恒定电流 (31) 专题十三磁场………………………………………………………………………… 33 专题十四电磁感应 (35) 专题十五几何光学 (37) 专题十六物理光学原子物理 (40)
中学生全国物理竞赛章程 第一章总则 第一条全国中学生物理竞赛（对外可以称中国物理奥林匹克，英文名为Chinese Physic Olympiad，缩写为CPhO）是在中国科协领导下，由中国物理学会主办，各省、自治区、直辖市自愿参加的群众性的课外学科竞赛活动，这项活动得到国家教育委员会基础教育司的正式批准。竞赛的目的是促使中学生提高学习物理的主动性和兴趣，改进学习方法，增强学习能力；帮助学校开展多样化的物理课外活动，活跃学习空气；发现具有突出才能的青少年，以便更好地对他们进行培养。第二条全国中学生物理竞赛要贯彻“教育要面向现代化、面向世界、面向未来”的精神，竞赛内容的深度和广度可以比中学物理教学大纲和教材有所提高和扩展。 第三条参加全国中学生物理竞赛者主要是在物理学习方面比较优秀的学生，竞赛应坚持学生自愿参加的原则．竞赛活动主要应在课余时间进行，不要搞层层选拔，不要影响学校正常的教学秩序。 第四条学生参加竞赛主要依靠学生平时的课内外学习和个人努力，学校和教师不要为了准备参加竞赛而临时突击，不要组织“集训队”或搞“题海战术”，以免影响学生的正常学习和身体健康。学生在物理竞赛中的成绩只反映学生个人在这次活动中所表现出来的水平，不应当以此来衡量和评价学校的工作和教师的教学水平。 第二章组织领导 第五条全国中学生物理竞赛由中国物理学会全国中学生物理竞赛委员会（以下简称全国竞赛委员会）统一领导。全国竞赛委员会由主任1人、副主任和委员若干人组成。主任和副主任由中国物理学会常务理事会委任。委员的产生办法如下： 1．参加竞赛的省、自治区、直辖市各推选委员1人； 2．承办本届和下届决赛的省。自治区、直辖市各推选委员3人。 3．由中国物理学会根据需要聘请若干人任特邀委员。 在全国竞赛委员会全体会议闭会期间由主任和副主任组成常务委员会，行使全国竞赛委员会职权。 第六条在全国竞赛委员会领导下，设立命题小组、组织委员会和竞赛办公室等工作机构。命题小组成员由全国竞赛委员会聘请专家和高等院校教师担任。组
第二届上海市高一物理竞赛复赛 一 单选题（每小题4分） 1 光滑小球放在光滑斜面上，释放后，它的运动方式是（ ） （A ）连滚带滑， （B ）只滚不滑， （C ）只滑不滚， （D ）不滚不滑。 2 如图所示，均匀直棒AB 的A 端在水平力F 作用下，处于静止状态，则地面对直棒的作用力方向是（ ） （A ）F 1方向， （B ）F 2方向， （C ）F 3方向， （D ）F 4方向。 3 一根弹簧秤，不挂重物时，读数为2 N ，挂100 N 重物时，读数为92 N ，当读数为20 N 时，所挂重物的实际重为 （ ） （A ）16 N ， （B ）18 N ， （C ）20 N ， （D ）22 N 。 4 一个内壁光滑的四角呈圆弧状的长方形管腔，放在竖直平面内，两个小球甲和乙同时自管口A 放入，分别由路径ADC 和ABC 自由滑下，若B 、D 两点等高，则到达底部（ ） （A ）甲球先到， （B ）乙球先到， （C ）两球同时到达， （D ）无法确定。 5 一人站在水平地面上，手握细线的一端，细线的另一端拴一金属球，使球以手为圆心O 在竖直平面内作圆周运动，如图所示， 则球通过什么位置时，地面对人的支持力最大（ ） （A ）通过a 点时， （B ）通过b 点时， （C ）通过c 点时， （D ）上述三个位置都不是。 6 质量为m 的匀质木杆，上端可绕固定水平光滑轴O 转动，下端 搁在木板上，木板置于光滑水平面上，棒与竖直线面45?角，棒与木板间的摩擦系数为1／2，为使木板向右作匀速运动，水平拉力F 等于 ( ) （A ）1／2mg ， （B ）1／3mg ， （C ）1／4mg ， （D ）1／6mg 。 7 如图所示，AB 为一端放在地上另一端搁在墙上的木棒，以速度 v 1匀速抽动A 端，当B 沿墙下滑速度为v 2，木棒与地面夹角为α 时（ ） （A ）v 2＝v 1／sin α， （B ）v 2＝v 1／cos α， （C ）v 2＝v 1／stg α， （D ）v 2＝v 1／ctg α，。 D
高中物理《竞赛辅导》力学部分 目录 ：力学中的三种力 【知识要点】 （一）重力 重力大小G=mg，方向竖直向下。一般来说，重力是万有引力的一个分力，静止在地球表面的物体，其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力，但向心力极小。 （二）弹力 1．弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间)，两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行，作用点在两物体的接触面上．2．弹力的方向确定要根据实际情况而定． 3．弹力的大小一般情况下不能计算，只能根据平衡法或动力学方法求得．但弹簧弹力的大小可用．f=kx(k 为弹簧劲度系数，x为弹簧的拉伸或压缩量)来计算． 在高考中，弹簧弹力的计算往往是一根弹簧，而竞赛中经常扩展到弹簧组．例如：当劲度系数分别为k1,k2,…的若干个弹簧串联使用时．等效弹簧的劲度系数的倒数为：，即弹簧变软；反之．若
以上弹簧并联使用时，弹簧的劲度系数为：k=k 1+…k n ，即弹簧变硬．(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等；弹簧原长不相等时，应具体考虑) 长为 的弹簧的劲度系数为k ，则剪去一半后，剩余 的弹簧的劲度系数为2k （三）摩擦力 1．摩擦力 一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时，产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。方向沿接触面的切线且阻碍物体间相对运动或相对运动趋势。 2．滑动摩擦力的大小由公式f=μN 计算。 3．静摩擦力的大小是可变化的，无特定计算式，一般根据物体运动性质和受力情况分析求解。其大小范围在0＜f≤f m 之间，式中f m 为最大静摩擦力，其值为f m =μs N ，这里μs 为最大静摩擦因数，一般情况下μs 略大于μ，在没有特别指明的情况下可以认为μs =μ。 4．摩擦角 将摩擦力f 和接触面对物体的正压力N 合成一个力F ，合力F 称为全反力。在滑动摩擦情况下定义tgφ=μ=f/N ，则角φ为滑动摩擦角；在静摩擦力达到临界状态时，定义tgφ0=μs =f m /N ，则称φ0为静摩擦角。由于静摩擦力f 0属于范围0＜f≤f m ，故接触面作用于物体的全反力同接触面法线 的夹角≤φ0，这就是判断物体不发生滑动的条件。换句话说，只要全反力的作用线落在（0，φ0）范围时，无穷大的力也不能推动木块，这种现象称为自锁。 本节主要内容是力学中常见三种力的性质。在竞赛中以弹力和摩擦力尤为重要，且易出错。弹力和摩擦力都是被动力，其大小和方向是不确定的，总是随物体运动性质变化而变化。弹力中特别注意轻绳、轻杆及胡克弹力特点；摩擦力方向总是与物体发生相对运动或相对运动趋势方向相反。另外很重要的一点是关于摩擦角的概念，及由摩擦角表述的物体平衡条件在竞赛中应用很多，充分利用摩擦角及几何知识的关系是处理有摩擦力存在平衡问题的一种典型方法。 【典型例题】 【例题1】如图所示，一质量为m 的小木块静止在滑动摩擦因数为μ=的水平面上，用一个与水平方 向成θ角度的力F 拉着小木块做匀速直线运动，当θ角为多大时力F 最小？ 【例题2】如图所示，有四块相同的滑块叠放起来置于水平桌面上，通过细绳和定滑轮相互联接起来.如果所有的接触面间的摩擦系数均为μ，每一滑块的质量均为 m ，不计滑轮的摩擦.那么要拉动最上面一块滑块至少需要多大的水平拉力?如果有n 块这样的滑块叠放起 来，那么要拉动最上面的滑块，至少需多大的拉力? 【例题3】如图所示，一质量为m=1㎏的小物块P 静止在倾角为θ=30°的斜面 上，用平行于斜面底边的力F=5N 推小物块，使小物块恰好在斜面上匀速运动，试求小物块与斜面间的滑 动摩擦因数（g 取10m/s 2 ）。 【练习】 1、如图所示，C 是水平地面，A 、B 是两个长方形物块，F 是作用在物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同的速度作匀速直线运动，由此可知， A 、 B 间的滑动 θ F P θ F A B F C N F f m f 0 α φ
镜像法 思路 用假想的镜像电荷代替边界上的感应电荷。 保持求解区域中场方程和边界条件不变。 使用范围：界面几何形状较规范，电荷个数有限，且离散分布于有限区域。 使用范围 界面几何形状较规范，电荷个数有限，且离散分布于有限区域。 步骤 确定镜像电荷的大小和位置。 去掉界面，按原电荷和镜像电荷求解所求区域场。 求解边界上的感应电荷。 求解电场力。 平面镜像1 点电荷对平面的镜像 (a) 无限大接地导体平面上方有点电荷q （b ） 用镜像电荷-q 代替导体平面上方的感应电荷 图4.4.1 点电荷的平面镜像 在无限大接地导体平面（YOZ 平面）上方有一点电荷q ，距离 导体平面的高度为h 。 用位于导体平面下方h 处的镜像电荷-q 代替导体平面上的感应 电荷，边界条件维持不变，即YOZ 平面为零电位面。 去掉导体平面，用原电荷和镜像电荷求解导体上方区域场，注 意不能用原电荷和镜像电荷求解导体下方区域场。
电位： (4.4.2.1 ) 电场强度： (4.4.2.2) 其中， 感应电荷：=> (4.4.2.3) 电场力： (4.4.2.4) 图4.4.2 点电荷的平面镜像图4.4.3 单导线的平面镜像无限长单导线对平面的镜像 与地面平行的极长的单导线，半径为a，离地高度为h。 用位于地面下方h处的镜像单导线代替地面上的感应电荷，边界条件维持不变。 将地面取消而代之以镜像单导线（所带电荷的电荷密度为）
电位： (4.4.2.5) 对地电容： (4.4.2.6 平面镜像2 无限长均匀双线传输线对平面的镜 像 与地面平行的均匀双线传输线， 半径为a，离地高度为h，导线间距离为d， 导线一带正电荷+，导线二带负电荷-。 用位于地面下方h处的镜像双 导线代替地面上的感应电荷，边界条件维 持不变。 将地面取消而代之以镜像双导线。 图 4.4.4 无限长均匀传输线对地面的镜像 求解电位： (4.4.2.8) (4.4.2.9) 平行导线间单位长度电容： (4.4.2.10) 其中 小天线的镜像 与地面的小天线，长度为l ，离地高度为h 。
2015—2016学年度高州中学高一物理竞赛试题 一、单项选择题（共6小题，每题3分，共18分） 1．如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A （A 、B 接触面竖直），此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为（ ） A ． 211 μμ B ． 212 1-1μμμμ C ． 21211μμμμ+ D ．2 12 12μμμμ+ 2．如图所示，轻杆BC 的一端铰接于C ，另一端悬挂重物G ，并用细绳绕过定滑轮用 力拉住．开始时，∠BCA ＞90°，现用拉力F 使∠BCA 缓慢减小，直到BC 接近竖直位置的过程中，杆BC 所受的压力（ ） A ．保持不变 B ．逐渐增大 C ． 逐渐减小 D ． 先增大后减小 3、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内 ）。与稳定在竖直位置时相比，小球高度 A 一定升高 B 一定降低 C 保持不变 D 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 4、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L 1和L 2，中间球网高度为h 。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h 。不计空气的作用，重力加速度大小为g 。若乒乓球的发射速率为v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v 的最大取值范围是 A ．1 2266g g v h h L L << B ．2 2 1 12(4)4 6g g v h h L L L +<< C ．2 2 1 12(4)12 626g g v h h L L L +<< D ．2 2 1 12(4)14 26g g v h h L L L +<< 5．在街头的理发店门口常可以看到这样的标志：一个转动的圆筒，外表有螺旋斜条纹。我 们感觉条纹在沿竖直方向运动，但实际上条纹在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离（即螺距）L=10cm ，圆筒半径R=10cm ，如果我们观察到条纹向上运动的速度为0.1m/s ，则从上往下看，关于圆筒的转动方向和转动周期说法正确的是 A ．顺时针转动，周期为1s B ．顺时针转动，周期为2πs C ．逆时针转动，周期为1s D ．逆时针转动，周期为2πs 6. 如图1所示,弹性杆插入桌面的小孔中,杆的另一端连有一个质量为m m ω 桌面 图1 r
第2讲相对运动和 匀变速运动 温馨寄语 变速运动的研究是高中物理课本的开始，也是我们训练童鞋们高中物理竞赛能力，必不可少的一步。这个地方的难点主要在于，对于加速度概念的理解，和对匀变速直线运动诸多公式的熟练运用。 告诉大家个诀窍：就是自己推公式。这是记住公式，并且能够灵活运用的不二法门。 另一方面，童鞋们也会着重的接触物理竞赛运动学的精髓之一：相对运动 知识点睛 一：运动的合成分解： 由于位移、速度、加速度与力一样都是矢量。是分别描述物体运动的位置变化运动的快慢及物体运动速度变化的快慢的。由于一个运动可以看成是由分运动组成的，那么已知分运动的情况，就可知道合运动的情况。 例如轮船渡河，如果知道船在静水中的速度的大小和方向，以及河水流动的速度的大小和方向，应用平行四边法则，就可求出轮船合运动的速度v（大小方向）。这种已知分运动求合运动叫做运动的合成。 相反，已知合运动的情况，应用平行为四边法则，也可以求出分运动和情况。 例如飞机以一定的速度在一定时间内斜向上飞行一段位移，方向与水平夹角为30 ，我们很容易求出飞机在水平方向和竖直方向的位移：这种已知合运动求分运动叫运动的分解。合运动分运动是等时的，独立的这一点必须牢记。
以上两例说明研究比较复杂的运动时，常常把这个运动看作是两个或几个比较简单的运动组成的，这就使问题变得容易研究。在上例轮船在静水中是匀速行驶的，河水是匀速流动的，则轮船的两个分运动的速度矢量都是恒定的。轮船的合运动的速度矢量也是恒定的。所以合运动是匀速直线的。一般说来，两个直线运动的合成运动，并不一定都是直线的。在上述轮船渡河的例子中如果轮船在划行方向是加速的行驶，在河水流动方向是匀速行驶，那么轮船的合运动就不是直线运动而是曲线运动了。由此可知研究运动的合成和分解也是为了更好地研究曲线运动作准备。掌握运动的独立性原理，合运动与分运动等时性原理也是解决曲线运动的关键。 运动合成、分解的法则： 运动的合成和分解是指位移的合成与分解及速度、加速度的合成与分解。 因为位移、速度和加速度都是矢量，所以运动的合成（矢量相加）和分解（矢量相减）都遵循平行四边形法则。关于这一点通过实验是完全可以验证的，通过对实际运动观察也能得到证实。 如图所示，若OA矢量代表人在船上行走的位移（速度或加速度）OB矢量代表船在水中行进的位移（速度或加速度），则矢量OC的大小和方向就代表人对水（合运动）的位移（速度或加速度）。 几点说明： ⑴掌握运动的合成和分解的目的在于为我们提供了一个研究复杂运动的简单方法。 ⑵物体只有同时参加了几个分运动时，合成才有意义，如果不是同时发生的分运动，则合成也就失去了意义。 ⑶当把一个客观存在的运动进行分解时，其目的是在于研究这个运动在某个方向的表现。 ⑷处理合成、分解的方法主要有作图法和计算法。计算法中有余弦定理计算、正弦定理计算、勾股定理计算及运用三角函数等。
第16讲初中物理竞赛中常用解题方法 一【知识梳理】 （1）等效法：把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理规律、物理过程来研究和处理的思维方法叫做等效法。 （2）极端法：根据已知的条件，把复杂的问题假设为处于理想的极端状态，站在极端的角度去分析考虑问题，从而迅速的做出正确的判断的思维方法叫极端法。 （3）整体法：一种吧具有多个物体的变化过程组合为一个整体加以研究的思维方法叫整体法。 （4）假设法：对于待求解的问题，在与原题所给的条件不违背的前提下，人为的加上或减去某些条件，以使原题方便求解的思维方法叫假设法。 （5）逆推法：运用逆向思维的将问题倒过来思考的思维方法叫做逆推法。 （6）图像法：根据题意表达成物理图像，再将物理问题转化成一个几何问题，通过几何知识求解的思维方法叫做图像法。 （7）对称法：根据对称性分析和处理问题的方法叫做对称法。 （8）赋值法：在探究中只选择个别有代表性的数值进行讨论，然后再将讨论的结果推回到一般性问题上的思维方法叫赋值法。 （9）代数法：根据条件列出数学方程式，然后再利用方程式的一些基本法则和运算方法求解方程的思维方法叫代数法。 二【例题解析】
题型一：等效法 应用等效法研究问题时，要注意并非指事物的各个方面效果都相同，而是强调某一方面的效果。例如：力学中合力与分力是等效替代、运动学中合运动与分运动的等效替代、电学中的电路是等效等。例1：某空心球，球体积为V，球强的容积是球体积的一半，当它漂浮在水面上时，有一半露出水面。如果在求腔内注满水，那么（） A 球仍然漂浮在水面上，但露出水面的部分减少 B 球仍然漂浮在水面上，露出水面的部分仍为球体积的一半 C 球可以停留在水中任意深度的位置 D 球下沉直至容器底 【解析】把空心球等效看成一个1/2的实心球和另一个不计重力的体积为1/2的空气球。因为球在水中静止，且有V/2的体积在水中，固可以看成V/2的实心球恰好悬浮，另一个V/2飞空气球则露出水面，如图16-1所示，固将空气球注满水，再投入水中，将悬浮。整个大球悬浮。 1 例2：有一水果店，所用的称是吊盘式杆秤，如图16-2所示，量程为十千克。现在有一个超大的西瓜，超过此秤的量程。店员找到另一秤砣，与此秤砣完全相同，把它和原秤砣接在一起作为秤砣经行称量。平衡时，双秤砣位于6.5刻度处。他将此西瓜以13千克作为西瓜的质量卖给顾客。店员乙对这种称量方法表示怀疑。为了检验，他取另一个西瓜，用单秤砣正常称量得8千克，用双秤砣称量读数为3千克，乘以2
4.2动能定理 一、单个质点的动能定理 例1、设物体的质量为m ，在与运动方向相同的恒定外力F （F 未知）的作用下，在光滑水平面上发生一段位移l ，速度由v 1增加到v 2，如图所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F 对物体做功的表达式（与速度的关系）。 22211122 W mv mv =- 功是能量转化的量度，上式右边可以看成是能量的变化（末状态的能量减初状态的能量）。由于和速度有关，将其定义为动能。 1、动能 212 K E mv = 2、动能定理：合外力所做的功等于物体动能的变化量。 22211122 k W E mv mv =?=-合 3、动能定理的优越性： (1)适用于恒力做功，也适用于变力做功。 (2)适用于直线运动，也适用于曲线运动。 (3)适用于单一过程，也适用于全过程（复杂运动）。 *(4)机械能守恒定律是有适用条件的，而动能定理是普遍适用的。 例2、两个质量均为m 的小球．用长为2L 的轻绳连接起来，置于光滑水平面上， 绳恰好处于 伸直状态．如图所示．今用一个恒力F 作用在绳的中点，F 的方向水平且垂直 于绳的初始长度方向．原为静止的两个小球因此运动．求：（1）在两个小球第一次相碰前 的瞬间,小球在垂直于F 作用线方向上的分速度为多大?（2）若干次碰撞后，两球处于接触 状态一起运 动，求因碰撞损失的总能量。 二、质点系统的动能定理 质点系的动能增量等于作用于质点系所有外力和内力做功的代数和。 k E W W ?=+∑∑外内 注意： 系统牛顿第二定律：F =ma ，不需要考虑内力。 但是，系统动能定理，不仅需要考虑外力做功，还要考虑内力做功 例3、速度为v 1的子弹射入静止在光滑桌面上的木块，子弹受到的阻力为f ，子弹未从木块中射出，子弹和木块以共同的速度v 2在桌面上运动。子弹射入木块的深度为d ，求木块和子弹构成的系统动能的减少量。
第3讲运动的关联 温馨寄语 前面我们讨论了物理量以及物理量之间的关系，尤其是变化率变化量的关系。我们还学习了非常牛的几个方法：相对运动法，微元法，图像法。 然而，物理抽象思想除了物理量之外，还有一大块就是模型，而各种模型都有自己的一些特点，根据这些特点，决定了这些模型的运动学性质。探究这些性质就成了我们今天的主要任务。 知识点睛 一、分速度和合速度 首先速度作为矢量是可以合成和分解的。但是同样的作为矢量，速度的合成和分解，和力这个矢量有一点不同。这个不同在于，两个作用在同一个物体上的力，可以直接合成。但是同一个物体，已经知道在两个方向上的速度，最后的总速度，并不一定是这两个速度的矢量和。 （CPhO选讲）例如： （这里面速度是通过两个速度各自从矢量末端做垂线相交得到的） 第二个原则就是：合速度=真实的这个物体的运动速度矢量。
这里力和速度的区别是：我们看到的多个力，不见得是“合力”在各个方向上的投影；但是我们看到的多个速度，就是“合速度”在各个方向上的分速度。所以，当且仅当两个分速度相互垂直的时候，合速度等于两个分速度的矢量和。 这个东西大家可以这样想。遛狗的时候，每个狗的力是作用在一起的，所以遛狗越多，需要的力越大。但是每个狗都有个速度，最后遛狗人的速度和狗的速度大小还是差不多的，不会因为遛狗个数越多就速度越快…… 二、体现关联关系的模型 1．绳（杆）两端运动的关联：实际运动时合运动，由伸缩运动与旋转运动合成。 实际运动=旋转运动+伸缩运动 【例】吊苹果逗小孩儿有两种逗法，一种是伸缩，一种是摆动。 不难总结： 一段不可伸长的细绳伸缩运动速度相等——沿绳（杆）速度相等，转速无论多大不可改变绳子长度。 2．叠加运动的关联 先举个例子：如图的定滑轮，两边重物都在竖直运动，并且滑轮也在竖直运动，设两边重物位移分别沃为x 1x 2，轮中心的位移为x 。 不难由绳子长度不变得位移关系： 12 2x x x += 对应的必然有速度关系： 12 2v v v += 加速度关系： 12 2 a a a += 我们用运动关联的目的是为了使未知量变少。 物理学中非常重要的思想就是把现实中的物体抽象成为理想的模型，然后用物理原理以及模型对应的牵连关系来解决问题．常见的模型有杆，绳，斜面，等等． 3.轻杆 杆两端，沿着杆方向的速度相同\ 4.轻绳 绳子的两端也是沿着绳子的方向速度相同\．绳子中的力是可以突变的，突变的条件是剪断或者是突然绷紧等等． 5.斜面
高中物理竞赛辅导讲义 第2篇 运动学 【知识梳理】 一、匀变速直线运动 二、运动的合成与分解 运动的合成包括位移、速度和加速度的合成，遵从矢量合成法则（平行四边形法则或三角形法则）。 我们一般把质点对地或对地面上静止物体的运动称为绝对运动，质点对运动参考照系的运动称为相对运动，而运动参照系对地的运动称为牵连运动。以速度为例，这三种速度分别称为绝对速度、相对速度、牵连速度，则 v 绝对 = v 相对 + v 牵连 或 v 甲对乙 = v 甲对丙 + v 丙对乙 位移、加速度之间也存在类似关系。 三、物系相关速度 正确分析物体（质点）的运动，除可以用运动的合成知识外，还可充分利用物系相关速度之间的关系简捷求解。以下三个结论在实际解题中十分有用。 1．刚性杆、绳上各点在同一时刻具有相同的沿杆、绳的分速度（速度投影定理）。 2．接触物系在接触面法线方向的分速度相同，切向分速度在无相对滑动时亦相同。 3．线状交叉物系交叉点的速度，是相交物系双方运动速度沿双方切向分解后，在对方切向运动分速度的矢量和。 四、抛体运动： 1．平抛运动。 2．斜抛运动。 五、圆周运动： 1．匀速圆周运动。 2．变速圆周运动： 线速度的大小在不断改变的圆周运动叫变速圆周运动，它的角速度方向不变，大小在不断改变，它的加速度为a = a n + a τ，其中a n 为法向加速度，大小为2 n v a r =，方向指向圆心；a τ为切向加速度，大小为0lim t v a t τ?→?=?，方向指向切线方向。 六、一般的曲线运动 一般的曲线运动可以分为很多小段，每小段都可以看做圆 周运动的一部分。在分析质点经过曲线上某位置的运动时，可 以采用圆周运动的分析方法来处理。对于一般的曲线运动，向心加速度为2n v a ρ =，ρ为点所在曲线处的曲率半径。 七、刚体的平动和绕定轴的转动 1．刚体 所谓刚体指在外力作用下，大小、形状等都保持不变的物体或组成物体的所有质点之间的距离始终保持不变。刚体的基本运动包括刚体的平动和刚体绕定轴的转动。刚体的任
高中物理竞赛讲义——微积分初步 一：引入 【例】问均匀带电的立方体角上一点的电势是中心的几 倍。 分析： ①根据对称性，可知立方体的八个角点电势相等；将原立 方体等分为八个等大的小立方体,原立方体的中心正位于个小立方体角点位置；而根据电势叠加原理，其电势即为八个小立方体角点位置的电势之和，即U 1=8U 2 ； ②立方体角点的电势与什么有关呢?电荷密度ρ；二立方体的边长a ；三立方体的形状； 根据点电荷的电势公式U=K Q r 及量纲知识，可猜想边长为a 的立方体角点电势为 U=CKQ a =Ck ρa 2 ；其中C 为常数，只与形状（立方体）及位置（角点）有关，Q 是总电量，ρ是电荷密度；其中Q=ρa 3 ③ 大立方体的角点电势：U 0= Ck ρa 2 ；小立方体的角点电势：U 2= Ck ρ（a 2 ）2=CK ρa 2 4 大立方体的中心点电势：U 1=8U 2=2 Ck ρa 2 ；即U 0=12 U 1 【小结】我们发现，对于一个物理问题，其所求的物理量总是与其他已知物理量相关联，或者用数学语言来说，所求的物理量就是其他物理量（或者说是变量）的函数。如果我们能够把这个函数关系写出来，或者将其函数图像画出来，那么定量或定性地理解物理量的变化情况，帮助我们解决物理问题。 二：导数 ㈠ 物理量的变化率 我们经常对物理量函数关系的图像处理，比如v-t 图像，求其斜率可 以得出加速度a ，求其面积可以得出位移s ，而斜率和面积是几何意义上 的微积分。我们知道，过v-t 图像中某个点作出切线，其斜率即a= △v △t . 下面我们从代数上考察物理量的变化率： 【例】若某质点做直线运动，其位移与时间的函数关系为上s=3t+2t 2,试求其t 时刻的速度的表达式。（所有物理量都用国际制单位，以下同）
高一物理竞赛试题 一、单项选择题（共6小题，每题3分，共18分） 1．如图，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A （A 、B 接触面竖直），此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为（ ） A ． 211 μμ B ． 212 1-1μμμμ C ． 21211μμμμ+ D ．2 12 12μμμμ+ 2．如图所示，轻杆BC 的一端铰接于C ，另一端悬挂重物G ，并用细绳绕过定滑轮用 力拉住．开始时，∠BCA ＞90°，现用拉力F 使∠BCA 缓慢减小，直到BC 接近竖直位置的过程中，杆BC 所受的压力（ ） A ．保持不变 B ．逐渐增大 C ． 逐渐减小 D ． 先增大后减小 3、如图，用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上，系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速，加速度从零开始逐渐增大到某一值，然后保持此值，小球稳定偏离竖直方向某一角度（橡皮筋在弹性限度内 ）。与稳定在竖直位置时相比，小球高度 A 一定升高 B 一定降低 C 保持不变 D 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 4、一带有乒乓球发射机的乒乓球台如图所示。水平台面的长和宽分别为L 1和L 2，中间球网高度为h 。发射机安装于台面左侧边缘的中点，能以不同速率向右侧不同方向水平发射乒乓球，发射点距台面高度为3h 。不计空气的作用，重力加速度大小为g 。若乒乓球的发射速率为v 在某范围内，通过选择合适的方向，就能使乒乓球落到球网右侧台面上，则v 的最大取值范围是 A ．1 22 66g g v h h L L << B ．22 112(4)4 6g g v h h L L L +<< C ．22 1 12(4)12 626g g v h h L L L +<< D ．2 2 1 12(4)14 26g g v h h L L L +<< 5．在街头的理发店门口常可以看到这样的标志：一个转动的圆筒，外表有螺旋斜条纹。我 们感觉条纹在沿竖直方向运动，但实际上条纹在竖直方向并没有升降，这是由于圆筒的转动而使我们的眼睛产生的错觉。如图所示，假设圆筒上的条纹是围绕圆筒的一条宽带，相邻两圈条纹在沿圆筒轴线方向的距离（即螺距）L=10cm ，圆筒半径R=10cm ，如果我们观察到条纹向上运动的速度为0.1m/s ，则从上往下看，关于圆筒的转动方向和转动周期说法正确的是 A ．顺时针转动，周期为1s B ．顺时针转动，周期为2πs C ．逆时针转动，周期为1s D ．逆时针转动，周期为2πs 6. 如图1所示,弹性杆插入桌面的小孔中, 杆的另一端连有一个质量为m m ω 桌面 图1 r
高中物理竞赛辅导讲义 第1篇 静力学 【知识梳理】 一、力和力矩 1．力与力系 （1）力：物体间的的相互作用 （2）力系：作用在物体上的一群力 ①共点力系 ②平行力系 ③力偶 2．重力和重心 （1）重力：地球对物体的引力（物体各部分所受引力的合力） （2）重心：重力的等效作用点（在地面附近重心与质心重合） 3．力矩 （1）力的作用线：力的方向所在的直线 （2）力臂：转动轴到力的作用线的距离 （3）力矩 ①大小：力矩=力×力臂，M =FL ②方向：右手螺旋法则确定。 右手握住转动轴，四指指向转动方向，母指指向就是力矩的方向。 ③矢量表达形式：M r F =? （矢量的叉乘），||||||sin M r F θ=? 。 4．力偶矩 （1）力偶：一对大小相等、方向相反但不共线的力。 （2）力偶臂：两力作用线间的距离。 （3）力偶矩：力和力偶臂的乘积。 二、物体平衡条件 1．共点力系作用下物体平衡条件： 合外力为零。 （1）直角坐标下的分量表示 ΣF ix = 0，ΣF iy = 0，ΣF iz = 0 （2）矢量表示 各个力矢量首尾相接必形成封闭折线。 （3）三力平衡特性 ①三力必共面、共点；②三个力矢量构成封闭三角形。 2．有固定转动轴物体的平衡条件：
3．一般物体的平衡条件： （1）合外力为零。 （2）合力矩为零。 4．摩擦角及其应用 （1）摩擦力 ①滑动摩擦力：f k = μk N（μk－动摩擦因数） ②静摩擦力：f s ≤μs N（μs－静摩擦因数） ③滑动摩擦力方向：与相对运动方向相反 （2）摩擦角：正压力与正压力和摩擦力的合力之间夹角。 ①滑动摩擦角：tanθk=μ ②最大静摩擦角：tanθsm=μ ③静摩擦角：θs≤θsm （3）自锁现象 三、平衡的种类 1．稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使之回到平衡位置，这样的平衡叫稳定平衡。2．不稳定平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使它的偏离继续增大，这样的平衡叫不稳定平衡。 3．随遇平衡： 当物体稍稍偏离平衡位置时，它所受的力或力矩不发生变化，它能在新的位置上再次平衡，这样的平衡叫随遇平衡。 【例题选讲】 1．如图所示，两相同的光滑球分别用等长绳子悬于同一点，此两球同时又支撑着一个等重、等大的光滑球而处于平衡状态，求图中α（悬线与竖直线的夹角）与β（球心连线与竖直线的夹角）的关系。 面圆柱体不致分开，则圆弧曲面的半径R最大是多少？（所有摩擦均不计） R
最新高中物理竞赛讲义 （完整版） 目录 最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1) 第0 部分绪言 (5) 一、高中物理奥赛概况 (5)
二、知识体系 (6) 第一部分力＆物体的平衡 (7) 第一讲力的处理 (7) 第二讲物体的平衡 ............................. 1...0.. 第三讲习题课 ................................. 1..1... 第四讲摩擦角及其它........................... 1...7..第二部分牛顿运动定律 ............................ 2..2.. 第一讲牛顿三定律 ............................. 2...2.. 第二讲牛顿定律的应用 ......................... 2..3.. 第二讲配套例题选讲........................... 3...7..第三部分运动学 ................................. 3...7... 第一讲基本知识介绍 .......................... 3..7.. 第二讲运动的合成与分解、相对运动 ............. 4..0 第四部分曲线运动万有引力 ....................... 4...4. 第一讲基本知识介绍........................... 4...4.. 第二讲重要模型与专题 ......................... 4..7.. 第三讲典型例题解析............................. 5...9..第五部分动量和能量 ............................... 5...9.. 第一讲基本知识介绍............................. 5...9.. 第二讲重要模型与专题.......................... 6..3.. 第三讲典型例题解析............................. 8...3..第六部分振动和波 ................................. 8..3...