机械运动 思维导图
中心主题：机械运动
一级分支 1：基本概念
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1 定义
- 物理学定义：一个物体相对于另一个物体（参照物）的位置随时间发生变化的过程。
- 核心要素：必须有参照物，并且位置发生了变化。
- 举例：行驶的汽车、旋转的风扇叶片、下落的苹果。
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2 参照物
- 定义：被选作标准的物体，用来判断其他物体是否运动。
- 选择原则：
- 任意性：参照物的选择是任意的。
- 明确性：必须指明是相对于哪个参照物。
- 运动与静止的相对性：同一个物体，选择不同的参照物，其运动状态可能不同。
- 举例：
- 坐在行驶火车里的人,以车厢为参照物是静止的，以地面为参照物是运动的。
- “同步卫星”与地球自转同步，相对于地面是静止的，但相对于太阳是运动的。
一级分支 2：运动的描述
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1 路程
- 定义：物体运动轨迹的长度。
- 特点：只有大小，没有方向，是标量。
- 单位：米、千米、厘米等。
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2 位移
- 定义：物体从初位置指向末位置的有向线段。
- 特点：既有大小（长度），又有方向，是矢量。
- 单位：米、千米、厘米等。
- 与路程的区别：
- 单向直线运动：位移大小 = 路程。
- 曲线运动或往返运动：位移大小 < 路程。
- 举例：一个人绕操场跑一圈，路程是400米，位移是0。
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3 速度
- 定义：表示物体运动快慢和方向的物理量。
- 公式：
v = s / t(速度 = 位移 / 时间) - 分类：
- 平均速度：描述物体在某一段时间内或某一段位移内的平均快慢程度。
- 瞬时速度：描述物体在某一时刻或某一位置的运动快慢程度，汽车速度计显示的就是瞬时速度。
- 单位：米/秒、千米/小时。
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4 加速度
- 定义：表示物体速度变化快慢的物理量。
- 公式：
a = (v_t - v_0) / t(加速度 = 速度的变化量 / 所用时间) - 特点：是矢量，其方向与速度变化量的方向相同。
- 意义：
a > 0：加速运动（速度增大）。a < 0：减速运动（速度减小）。a = 0：匀速直线运动或静止。
- 单位：米/秒² (m/s²)。
一级分支 3：运动的分类
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1 按运动轨迹分类
- 直线运动
- 匀速直线运动：速度大小和方向都不变的运动。
- 特点：
v恒定，a = 0。
- 特点：
- 变速直线运动
- 匀变速直线运动：加速度大小和方向都不变的运动。
- 匀加速直线运动：
a与v同向。 - 匀减速直线运动：
a与v反向。
- 匀加速直线运动：
- 非匀变速直线运动：加速度变化的运动。
- 匀变速直线运动：加速度大小和方向都不变的运动。
- 匀速直线运动：速度大小和方向都不变的运动。
- 曲线运动
- 特点：运动轨迹是曲线，速度方向时刻改变，一定有加速度。
- 举例：平抛运动、圆周运动。
- 直线运动
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2 按运动快慢变化分类
- 匀速运动：速度保持不变。
- 变速运动：速度发生变化。
一级分支 4：图像描述
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1 s-t 图像 (位移-时间图像)
- 横轴：时间，纵轴：位移。
- 图线斜率：表示物体的速度。
- 斜率 > 0：沿正方向运动。
- 斜率 < 0：沿负方向运动。
- 斜率越大,速度越快。
- 图线水平（斜率=0）：速度为零，物体静止。
- 图线交点：表示两物体在某一时刻位移相同，即相遇。
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2 v-t 图像 (速度-时间图像)
- 横轴：时间，纵轴：速度。
- 图线斜率：表示物体的加速度。
- 斜率 > 0：匀加速直线运动。
- 斜率 < 0：匀减速直线运动。
- 斜率越大,加速度越大。
- 图线水平（斜率=0）：加速度为零，物体做匀速直线运动。
- 图线与时间轴围成的“面积”：表示物体在一段时间内的位移。
- 时间轴上方的面积为正位移,下方的为负位移。
- 总位移 = 正面积 + 负面积的代数和。
一级分支 5：力学基础
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1 力与运动的关系 (牛顿运动定律)
- 牛顿第一定律 (惯性定律)：物体在不受外力或所受合外力为零时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
- 惯性：物体保持原有运动状态不变的性质，质量是惯性大小的唯一量度。
- 牛顿第二定律：物体的加速度与所受合外力成正比，与质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
- 公式：
F = ma，这是力与运动关系的核心公式。
- 公式：
- 牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
- 特点：作用力与反作用力作用在不同物体上，不能相互抵消。
- 牛顿第一定律 (惯性定律)：物体在不受外力或所受合外力为零时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
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2 常见的力
- 重力：由于地球吸引而使物体受到的力，方向竖直向下。
- 弹力：物体发生弹性形变时，对跟它接触的物体产生的力，方向与形变方向相反。
- 摩擦力：两个相互接触的物体，当它们有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
- 静摩擦力：阻碍相对运动趋势。
- 滑动摩擦力：阻碍相对滑动。
一级分支 6：典型运动模型
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1 自由落体运动
- 定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
- 特点：初速度
v₀ = 0，加速度a = g(重力加速度，约8 m/s²)，方向竖直向下。 - 公式：
v = gt，h = ½gt²。
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2 匀速圆周运动
- 定义：物体沿着圆周运动，速度大小不变，方向时刻改变。
- 特点：是变速运动（因为方向在变），但速率是恒定的。
- 关键物理量：
- 线速度：描述物体运动快慢的瞬时速度。
- 角速度：描述物体转动快慢的物理量。
- 向心加速度：方向始终指向圆心，只改变速度方向，不改变速度大小。
- 向心力：产生向心力的力，方向指向圆心，它是按效果命名的力，可以是重力、弹力、摩擦力等。
一级分支 7：应用与生活
- 1 交通工具
- 汽车、火车、飞机的启动、刹车、匀速行驶过程。
- 速度计测瞬时速度,里程表测路程。
- 2 体育运动
跳远（助跑是为了获得更大的初速度）、投掷铅球、篮球的抛物线运动。
- 3 天体运动
行星绕太阳公转,卫星绕地球运转，都是近似匀速圆周运动。
- 4 工业生产
传送带、传送机械臂、各种旋转机械（如电风扇、涡轮机）的运动控制。
