高中物理三大學習體系及相互關聯

2021-01-18 高中學習

高中物理學習有三大學習體系,力學體系,運動體系,能量體系,三大體系相互依存,是研究物理的基本學習體系,當然還有動量、光學、壓強、相對論等。

一、力學體系

力學體系相關物理量有:力,包含彈力(F)、重力(G)、摩擦力(f)、萬有引力(F萬有)、靜電力(F靜);安培力(F安)、洛倫茲力(F洛);質量(m或M);重力加速度(g);動摩擦因數(u);彈簧勁度係數(k);彈簧形變量(△x)加速度(a);萬有引力常量(G);電流(I);速度(v);導體長度(l);電荷量(q或Q);靜電力常量(k);電荷間距(l);電場強度(E);磁感應強度(B)。註:向心力(或離心力)不是某種性質的力,而是為了研究圓周運動,定義為了使物體做圓周運動所需要的力稱為向心力,方向永遠指向圓心,它可以是某一種性質的力提供的,也可以是某幾種性質力的合力提供的。

力學體系主要研究力的大小和方向,以及力的合成與分解,物理定律有牛頓三大定律、安培力、洛倫茲力、萬有引力定律等,利用數學工具主要有數學方程式,向量的三角形和平行四邊形法則,三角函數等。

二、運動體系

運動體系相關物理量有:速度(v);平均速度;加速度(a);合外力(F);向心力(F);向心加速度(a);質量(m);位移(x);路程(s);時間(t)。

運動體系主要研究物理運動,即運動物理量的變化,運動的合成與分解,物理定律主要用牛頓三大定律,利用數學工具主要有數學方程式,平面直角坐標系,向量的三角形和平行四邊形法則,三角函數,二次函數等。

三、能量體系

能量體系相關物理量有:功(W);彈性勢能(Q彈);重力勢能(Q重);動能(Qk);電勢能(Qφ)功率(P);時間(t);力(F);位移(x);質量(m),速度(v);高度(h);熱能(Q);電壓(U),也叫電勢差(△φ);電流(I);電阻(R);彈簧勁度係數(k);彈簧形變量(△x)。

能量體系主要研究物理能量的變化,物理定律主要有能量守恆定律,機械能守恆定律,動能定理,利用數學工具主要有數學方程式等。

四、三大體系相互關聯

1、力學體系和運動體系

力學體系和運動體系主要通過牛頓第一定律、牛頓第二定律、靜電力、電磁感應與安培力、洛倫茲力、彈簧彈力相關聯,關聯的物理量有加速度、位置變化、速度。例如運動導體在磁場中感應出電動勢在閉合迴路下產生感應電流,導體中流過感應電流在磁場作用下產生安培力,這樣就完成了運動和受力的關聯作用。

2、運動體系和能量體系

運動體系和能量體系主要通過能量守恆定律、機械能守恆定律、動能定理以及力的做功相關聯,關聯的物理量有速度、位置變化。例如動能定理,合外力做的功等於動能的變化,即位移與動能先關聯。

3、力學體系和能量體系

力學體系和能量體系主要通過力做功相關聯,摩擦力做功產生熱能的變化(此處參考係為摩擦力作用的兩個物體中的一個),重力做功產生重力勢能的變化,彈性勢能做功產生彈性勢能的變化,電場力做功產生電勢能的變化等。

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