作者：赵思龙
出版社：上海辞书出版社
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辞海版·新课标·高中物理试读：
前言
目前新一轮教材、考试改革正在教学领域内深入进行，为了适应我国基础教育中学教材改革和高考改革的需要，为了提高广大高中学生的能力素质和学好物理的积极性，为了给广大中学物理教师教学提供方便，我们以素质教育和课标理念为指导，以最新教改精神为依据，以现行高中最新《物理》教材——新课标实验教科书人教版、鲁科版、粤教版、沪科版的必修和选修3为蓝本编写了这本手册．
本手册包括新编高中物理教学内容体系中的公式、定理和重要概念等知识．条目内容按新教材顺序同步编排，便于查阅．各个单元除基本内容外，还介绍了中学阶段必须掌握的重要物理思想方法和解题技巧，同时适当选编了部分典型例题，便于巩固．
本手册全面展示最新考纲，既适合于新课标的高中学生同步日常学习，又适合于采用新课标的高考复习，还可供中学物理教师教学参考．
由于编写时间仓促，作者水平有限，书中不足之处在所难免，欢迎广大读者提出宝贵意见．编者
必修1
第一章运动的描述第一节 质点 参考系和坐标系1．质点（1）定义：用来代替物体的有质量的点叫作质点．（2）看成质点的条件
①平动的物体可以视为质点．所谓平动，就是物体上任一点的运动与整体的运动有相同的特点，如水平传送带上的物体随传送带的运动．
②有转动，但相对平动而言可以忽略时，也可以把物体视为质点．如汽车在运行时，虽然车轮有转动，但我们关心的是车辆整体运动的快慢，故汽车可以看成质点．
③物体的大小、形状对所研究问题的影响可以忽略不计时，可视物体为质点．如地球很大，但地球绕太阳公转时，地球的大小就变成次要因素，完全可以把地球当作质点看待．而在研究地球自转时，就不能把地球看成质点了．又如看一个同学的跑动速度时，可以把人看成质点，但观察他做广播操时，就不能看成质点了．（3）质点的物理意义
在物体形状、大小不起主要作用时，可把物体抽象为一个质点，以便简化问题；在物体形状、大小起主要作用时，也可根据质点的意义，把物体看成由无数多个质点组成的系统．所以，研究质点的运动，是研究实际物体运动的基础．【说明】 ①质点是一个理想化的物理模型，尽管不是实际存在的物体，但它是实际物体的一种近似，是为了研究问题的方便而进行的科学抽象．
②物体的大小并不是判断物体能否看作质点的条件．
③质点与几何中的点意义不同．
2．参考系（1）定义：在描述一个物体的运动时，选来作为标准的另外的物体叫参考系．【说明】 ①同一物体，选取不同的参考系，其运动情况可能不同，如路边的树木，若以地面为参考系是静止的；若以行驶的汽车为参考系，树木是往后倒退的，这就是我们坐在车里前进时感到树木往后倒退的原因．
②研究地面上物体的运动时，常选地面为参考系．
3．坐标系
要准确地描述物体的位置及位置变化需要建立坐标系．如果物体在一维空间运动，即沿一直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面内运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维直角坐标系来描述．如图1-1所示为三种不同的坐标系，其中，（a）x=2 m，（b）x=3 m，y=4 m．图1-1第二节 时间和位移
1．时刻和时间间隔（1）时刻与时间间隔的区别
时刻指的是一瞬间，只能显示运动的一个状态，好比一张照片；时间间隔指的是两个时刻的间隔，能展示运动的一个过程，好比一段录像．
如果用一条一维坐标轴来表示时间轴，时间轴上的点表示时刻，某一段线段表示时间间隔．【说明】 时刻和时间间隔，两者的物理意义是不同的，在物理学上所说的时间指的是时间间隔．（2）时间的测量
时间的单位有秒、分钟、小时，符号分别是s、min、h．
生活中用各种钟表来计时，实验室和运动场上常用停表来测量时间，若要比较精确地研究物体的运动情况，学校的实验室中常用电磁打点计时器或电火花计时器来完成．
2．路程和位移（1）路程：质点的实际运动路径的长度叫路程，路程只有大小，其单位就是长度的单位．（2）位移：从初位置到末位置的有向线段．
线段的长度表示位移的大小，有向线段箭头的指向表示位移的方向．位移的单位也是长度的单位．【说明】 ①位置是指物体某一时刻在空间的所在处，用相对于坐标系的坐标值表示．
②路程是指物体从空间的一个位置运动到另一个位置运动轨迹的长度．
③位移由始、末位置决定，与路径无关，而路程不仅与始、末位置有关，还与路径的长短有关．
④位移是矢量，路程是标量．物体沿直线运动，且方向不变，则路程和位移的大小相等；物体做折线运动或曲线运动，则路程和位移大小不等，位移的大小总是小于路程．
3．矢量和标量（1）矢量：既有大小又有方向的量．例如位移、力、速度等．（2）标量：只有大小没有方向的量．例如质量、温度、时间等．（3）矢量和标量的区别
①矢量是有方向的．例如在描述一个物体的位置时，如果只是说明该物体离我们所在处的远近，而不指明方向，就无法确定物体究竟在何处．
标量没有方向．例如说一个物体的质量时，只需知道质量是多大就行了，无方向可言．
②标量相加时，只需按算术加法的法则运算就行了，矢量则不然，不能直接相加减．
4．直线运动的位置和位移
如果物体做的是直线运动，运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，如果是一段时间对应的是这段时间内物体的位移．
如图1-2所示，物体在时刻t处于“位置”x，在时刻t运动到112“位置”x．那么，x-x就代表物体的“位移”，记为Δx=x-x．22121图1-2
可见，物体位置的变化可用位移来表示．第三节 运动快慢的描述——速度
1．速度（1）定义：位移与发生这个位移所用时间的比值叫作速度，速度是表示物体运动快慢的物理量．（2）公式：．（3）单位：m/s、km/h、cm/s等．（4）矢量性：速度是矢量，其大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小，其方向就是物体运动的方向．
2．平均速度和瞬时速度（1）平均速度
①定义：在变速直线运动中，运动质点的位移和所用时间的比值，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．
②说明：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，不同的时间或不同位移内的平均速度一般不同，必须指明求出的平均速度是对哪段时间或哪段位移的平均速度．（2）瞬时速度
1）定义：运动质点在某一时刻或某一位置的速度叫作瞬时速度．
2）理解
①直线运动中，瞬时速度的方向与质点经过某一位置时的速度方向相同．
②瞬时速度与时刻或位置对应，平均速度与时间或位移对应．
③当位移足够小或时间足够短时，认为平均速度就等于瞬时速度．
④在匀速直线运动中，平均速度和瞬时速度相等．
3．瞬时速率和平均速率
瞬时速率就是瞬时速度的大小．
平均速率与平均速度的大小则是两个完全不同的概念．
平均速率：物体运动的路程与所用时间的比值．【说明】 平均速度和平均速率的区别：平均速度是位移和发生这段位移所用时间的比值，平均速率是路程和通过这段路程所用时间的比值，它们是两个不同的概念．例如：如图1-3所示，一质点沿直线AB图1-3运动，先以速度v从A匀速运动到B，接着以速度2v沿原路返回到A，已知AB间距为x，因为整个过程的总位移为0，所以整个过程的平均速度为0；而整个过程质点通过的总路程为2x，所用的总时间为，所以平均速率为
4．位移一时间关系图像
在平面直角坐标系中，用横轴表示时间t用纵轴表示位移s，根据给出的（或测定的）数据，作出几个点的坐标，用直线将几个点连接起来，则这条直线就表示了物体的运动特点．这种图像就叫作位移一时间图像，简称为位移图像．如图1-4所示为汽车自初始位置开始，每图1-4小时的位移都是50 km的s-t图像．【说明】 ①匀速直线运动的s-t图像一定是一条直线．
②若把开始计时的初始位置作为位移的零点，直线过原点；若开始计时的初始位置不作为位移的零点，则图像不过原点．
③根据图像可以知道质点在任意一段时间内的位移，也可以知道发生一段位移所需的时间．
④s-t图像表示的是位移随时间变化的情况，绝不是运动的轨迹．第四节 实验：用打点计时器测速度
1．电磁打点计时器和电火花计时器（1）用途：计时仪器，同时记录了不同时刻的位置．（2）电源：交变电流．（3）电压：电磁打点计时器工作电压为6 V以下，电火花计时器的工作电压为220 V．（4）打点周期：0.02 s（频率为50 Hz）．
2．打点计时器的工作原理（1）电磁打点计时器
原理：利用电磁感应原理打点计时的一种仪器．（2）电火花计时器
原理：利用火花放电在纸带上打出孔而显示点迹的计时器．
3．用打点计时器在纸带上测量瞬时速度（1）用打点计时器在纸带上测量瞬时速度的原理
由速度的定义式知，当Δt很小时，v可表示某点的瞬时速度，打点计时器在纸带上打出的相邻两点间的时间间隔为0.02 s，时间比较短，因此可用纸带上与待测点相邻的两点间的平均速度来表示待测点的瞬时速度．（2）用v-t图像进行数据分析
②描点：利用所测数据计算瞬时速度，在坐标纸上描点．
③连线：用平滑的曲线将描的点连结起来（可能是直线，也可能是曲线）．
④v-t图像：用来描述速度随时间变化关系的图像．【说明】 ①匀速直线运动的图像是一条平行于t轴的直线．匀速直线运动的速度大小和方向都不随时间变化，其v-t>图像如图1-5所示．图1-5
②从匀速直线运动的速度图像不仅可以看出速度的大小，而且可以求出位移，据位移公式s=vt，在速度图像中就对应着边长分别为v和t的一块矩形面积．（图1-6中画斜线的部分）图1-6
③从v-t图上可以直观地看出速度随时间的变化情况．第五节 速度变化快慢的描述——加速度
1．加速度（1）定义：加速度是速度的变化量与发生这一变化所用时间的比值，通常用a表示．（2）表达式：【说明】 式中Δv=v-v，Δv表示速度的变化量，即初末速度的差0值，叫速度的变化率，即为加速度．（3）物理意义：加速度是表示速度改变快慢的物理量．（4）单位：在国际单位制中，加速度的单位是“米每二次方2-22-2秒”，符号是m/s （或m·s），常用的单位还有cm/s （或cm·s）．（5）加速度a是矢量，其方向与Δv的方向相同．【说明】 ①加速度a与Δv、Δt没有必然的大小关系．，只是加速度a的定义式，不是决定式，即一个物体运动的加速度a的决定因素不是v、v和t以后我们会知道，a的大小决定于物体的0质量和它所受合外力的大小．
②物体作直线运动时，Δv的方向可能与v同向，也可能反向．0
若物体做加速运动，则，v>v，Δv=v-v，Δv的方向与v的方000向相同；若v 2．速度v、速度变化量Δv、加速度a的区别（1）速度是运动状态量，对应于某一时刻（或某一位置）的运动快慢和方向．（2）速度变化量Δv=v-v是运动过程量，对应于某一段时间（或0某一段位移），物体作直线运动时，若取v为正，则Δv>0表示速度0增加，Δv<0表示速度减小，Δv=0表示速度不变．（3）加速度也称为“速度变化率”，表示在单位时间内的速度变化量，反映了速度变化的快慢及方向．（4）加速度a与速度v无直接联系，与Δv也无直接联系，v大，a不一定大；Δv大，a也不一定大．如飞机飞行的速度v很大，a也可能等于零；列车由静止到高速行驶，其速度变化量很大，但经历时间也长，所以加速度并不大． 3．匀变速直线运动及其v-t图像（1）匀变速直线运动：加速度保持不变的直线运动．（2）匀变速直线运动分为匀加速直线运动和匀减速直线运动，其加速度方向与初速度方向的关系是： 取初速度方向为正方向时： 对匀加速直线运动，v>v，a>0，加速度为正，表示加速度0方向与初速度方向相同． 对匀减速直线运动，v 由图（a）可知， 由图（b）可知， 因此可根据匀变速直线运动的v-t图像求其加速度．（4）由于是v-t图像的斜率，它反映了图像的倾斜程度，因此可从图像的倾斜程度直接比较加速度的大小．本章综合总结 1．几个概念的区别与联系（1）注意时间和时刻的区别．在课本和资料中常见到一些关于时间和时刻的表述，对这些表述要能正确理解．如第4 s末、第5 s初等均为时刻；4 s内（0至4 s末）、第4 s内（第3 s末至第4 s末）、第2 s至第4 s内（第2 s初至第4 s末）等均为时间．（2）注意位移和路程的区别与联系．位移是矢量，是由初位置指向末位置的有向线段；路程是标量，是物体运动轨迹的总长度．一般情况位移大小不等于路程，只有当物体做单向直线运动时路程才等于位移的大小．（3）注意速度和加速度的区别．速度是描述物体运动快慢的物理量，是位移和时间的比值；加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，是速度变化量与所用时间的比值．它等于物体运动速度的变化率． 2．运动图像的理解和应用 由于图像能更直观地表示出物理过程和各物理量之间的关系，因而在解题过程中被广泛应用．在运动学中，主要是指s——t图像和v-t图像． s-t图像：表示做直线运动的物体位移随时间变化的规律．图像上某点的切线斜率表示该时刻物体的速度．图1-8 v-t图像：它表示做直线运动的物体速度随时间变化的规律．图像上某点的切线斜率表示该时刻物体的加速度；形状一样的图像，在不同图像中所表示的物理规律不同，因此在应用时要特别注意看清楚图像的纵轴、横轴所描述的是什么物理量．图1-8是形状一样的图像在s——t图像及v-t图像中的比较：s-t图像v-t图像①表示物体做匀加速直线运动（斜率①表示物体做匀速直线运动（斜率表表示加速度a）示速度V）②表示物体做匀速直线运动②表示物体静止③表示物体静止④表③表示物体静止示物体沿反方向做匀速直线运动④表示物体做匀减速直线运动⑤交点的纵坐标表示三个运动质点相⑤交点的纵坐标表示三个运动质点的遇时的位移共同速度时刻物体位移为S⑥t11时刻物体速度为v⑥t11 3．例题 例1 天空有近似等高的浓云层．为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0 km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt=6.0 s．试估算云层下表面的高度．已知空气中的声速km/s． 解析 如图1-9，A表示爆炸处，O表示观测者所在处，h表示云层下表面的高度．用t表示爆炸声直1接传到O处所经时间，则有d=vt1图1-9 用t表示爆炸声经云层反射到达2O处所经时间，因为入射角等于反射角，故有 联立①②③式，可得 代入数值得33 h=2.0×10 m．即高度为2.0×10 m． 例2 伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面的运动，首次发现了匀加速运动规律．伽利略假设物体沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线图1-10表示整个运动过程，如图1-10所示．图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示______．P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B，则AB的长度表示______． 解析 本题考查对速度一时间图像的理解．速度图线与横轴所围成的面积即为位移．图中OD的长度表示物块运动到OA中间时刻的速度，即OA段物体运动的平均速度，AB的长度表示物体运动OA时间的末速度． 答案 平均速度 末速度 第二章匀变速直线运动的研究第一节 实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验目的 用打点计时器研究小车在重物牵引下的运动，探究小车速度随时间的变化规律． 2．实验原理 分析纸带求各位置的速度． 3．探究方案 借助打点计时器先记录物体在不同时刻的位置，再通过对纸带的分析，可近似得到多个时刻的瞬时速度．为了更直观地反映各时刻速度随时间变化的规律，可采用图像描点法，根据几个时刻的速度与时间关系作出v-t图线． 4．数据处理 描点作图，画出小车的v-t图像． 5．分析图像得出结论 如果图像是一条倾斜直线，则小车做匀变速直线运动． 6．操作中要注意的问题（1）开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．（2）先接通电源，计时器工作后，再放开小车，当小车停止运动时及时断开电源．（3）要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞，当小车到达滑轮前及时用手按住它．（4）牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移无多大差别，从而使误差增大，加速度的大小以能在50 cm长的纸带上清楚地取得六七个计数点为宜．（5）要区别计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每隔五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02×5 s=0.1 s．（6）描点时最好用坐标纸，在纵轴、横轴上选取合适的单位，用细铅笔认真描点．第二节 匀变速直线运动的速度与时间的关系 1．匀变速直线运动 在变速直线运动中，如果在相等的时间内速度的改变量相等，这种运动就叫作匀变速直线运动．（1）匀加速直线运动：速度随时间均匀增加的匀变速直线运动叫匀加速直线运动．（2）匀减速直线运动：速度随时间均匀减小的匀变速直线运动叫匀减速直线运动． 2．匀速直线运动的v-t图像和匀变速直线运动的v-t图像（1）匀速直线运动的v-t图像 如图2-1所示，由于匀速直线运动的速度不随时间改变，因而v-t图像是一条平行于时间轴的直线．从图像中可以直接看出速度的大小为v．0图2-1（2）匀变速直线运动的v-t图像 如图2-2所示，匀变速直线运动的v-t图像是一条倾斜的直线，直线a反映了速度随时间是均匀增加的，即是匀加速直线运动的图像；直线b反映了速度随时间是均匀减小的，即是匀减速直线运动的图像．图2-2【说明】 在v-t图像中，对应着图像的斜率，所以匀变速直线运动的v-t图像一定是一条倾斜的直线，反之也成立，即v-t图像是倾斜直线的运动一定是匀变速直线运动． 3．匀变速直线运动的速度一时间关系式 设一个物体做匀变速直线运动，在零时刻速度为v，在t时刻速0度为v，由加速度的定义得
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