高中物理竞赛辅导讲义 第 篇 运动学
李宁物理竞赛讲义第1讲运动学
微元法：为了分析清楚物理量之间的关系，尤其是定量的关系，往往采用微元法．也就是分析， 经历了一段极小的时间 ∆t ，改变了一个小长度 ∆x ，或者一个小角度 ∆θ 之后，有什么变化。利 用几何的知识，就可以解决问题了。
AD = v∆t, AC = vA∆t,
第4页
所以
vA
=
AC AD
v.
上式中
vA
为交点的移动速度.
又以
α
表示等腰 ∆AO1O2
的底角，且视
AC 为一小段弦，则由图中知
又在等腰 ∆ADC 中，有
π
π
∠CAD = 2 − ∠DAO2 = 2 − α
AD = 2AC · cos ∠CAD
即 AD = 2AC sin α. 联立以上两式有
v地对人 2 = v风对地 + 2v地对人 1 = v风对人 1 + v地对人 1，由此显然 v风对人 1 = v地对人 1，两者相互垂
直，所以
v风
=
√ 2v人对地
1
=
√
5 2
2ms−1
极坐标的介绍 对于运动，有时使用平面直角坐标系处理是不方便的，所以我们采用极坐标系， 用 (r, θ) 两个参数来表述一个物体的空间坐标，对于一个位置矢量 ⃗r 在直角坐标系下表述为：
在如下图所示的三角形中，边角有如下关系：
第1页
正弦定理：
a
b
c
sin A = sin B = sin C
(3)
高中物理竞赛讲座2(运动学word)
第二章 运动学研究物体的运动规律。
具体地说就是寻找：1()x f t =（位移公式）、2()v f t =（速度公式）、3()a f t =（加速度公式），这个关系可以用函数表示，也可以图像表示。
搞清了这个关系也就搞清了物体的运动规律。
第一讲 运动的基本概念一、x 、v 、a 的关系 1、（微分）()()()x f t v f t a f t =→=→=tan x t dtθ==∆v∆22()tan d d x dt v k x dt dt θ=====2、（积分）3210ttx v t vdt -∆=∆=∑⎰0ttv a t adt -∆=∆=∑⎰图象的斜率（微分）和面积（积分）a-t 图线和t 轴围成的面积数值上等于Δvv-t 图线和t 轴围成的面积数值上等于Δx x-t 图线的斜率数值上等于速度 v-t 图线的斜率数值上等于加速度 学运动必学微积分例题：已知某质点直线运动，运动学方程42+=t x ，求t 时刻瞬时速度和加速度3、平均加速度练习：已知某质点直线运动，运动学方程3x t =，求t 时刻瞬时速度和加速度例题：有一变速直线运动，位移公式为sin x A t ω=，A 和ω为定值。
求t 时刻瞬时速度和加速度提示：数学知识 sinα+sinβ=2sinα+β2cosα−β20sin lim1x xx→=cosα−cosβ=−2sinα+β2sin α−β21、t ()t t →+∆内的平均速度3、平均加速度附：常用导数1、1()n n x nx -'=2、(sin )'cos x x = (cos )sin x x '=-21(tan )'cos x x =21(cot )'sin x x=- 3、()x xe e '= ()ln x x a a a '=4、1(log )ln xa x a '= 1(ln )x x '=二、研究办法 1、矢量法质点由A 点运动到B 点21r r r ∆=- （矢量的运算，体现在力的合成和分解，运动合成和分解） rv t∆=∆ （平均速度、割线） 0t ∆→时，v v =（瞬时速度、切线） B AV V v a t t -∆==∆∆ （平均加速度） 0t ∆→时，a a = （瞬时加速度）利用数学上的向量可以研究物体的运动规律 2、直角坐标法 3、自然坐标法 4、极坐标法 5、球坐标法例如：轨迹方程就是在坐标系中质点位置坐标的函数关系 平抛的轨迹方程 1、直角坐标系中参数方程： x =V 0t y =12gt 2 轨迹方程： y =−gx 22V 022、极坐标系中 参数方程r =0tan 2gt v θ=轨迹方程r =匀速圆周运动1、直角坐标系中参数方程： x =Rcos(ωt) y =Rsin(ωt) 轨迹方程： x 2+y 2=R 2 2、极坐标系中参数方程 r R = t θω= 轨迹方程 r R =第二讲 抛体运动和直角坐标系将物体以一定的初速度抛出去，在运动过程中只受恒定不变的重力的运动，叫抛体运动。
高中物理奥赛必看讲义——运动学
运动学第一讲 基本知识介绍一．一． 基本概念1． 质点质点2． 参照物参照物3． 参照系——固连于参照物上的坐标系（解题时要记住所选的是参照系，而不仅是一个点）是一个点）4．绝对运动，相对运动，牵连运动：v 绝=v 相+v 牵二．运动的描述1．位置：r=r(t) 2．位移：Δr=r(t+Δt)－r(t) 3．速度：v=lim Δt→0Δr/Δt.在大学教材中表述为：v =d r/dt, 表示r 对t 求导数求导数 ４．加速度a =a n +a τ。
a n :法向加速度，速度方向的改变率，且a n =v 2/ρ,ρ叫做曲率半径，（这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法）a τ: 切向加速度，速度大小的改变率。
a =d v /dt 5．以上是运动学中的基本物理量，以上是运动学中的基本物理量，也就是位移、也就是位移、也就是位移、位移的一阶导数、位移的一阶导数、位移的一阶导数、位移的二阶导数。
位移的二阶导数。
可是三阶导数为什么不是呢？因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系。
（a 对t 的导数叫“急动度”。
）6．由于以上三个量均为矢量，所以在运算中用分量表示一般比较好．由于以上三个量均为矢量，所以在运算中用分量表示一般比较好三．等加速运动v(t)=v 0+at r(t)=r 0+v 0t+1t+1//2 at 2 一道经典的物理问题：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v 0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？（注：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h=v 2/2g 处，以v 0平抛物体的轨迹。
） 练习题：一盏灯挂在离地板高l 2,天花板下面l 1处。
灯泡爆裂，所有碎片以同样大小的速度v 朝各个方向飞去。
求碎片落到地板上的半径（认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的，（认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的，即切即切向速度不变，法向速度反向；碎片和地板的碰撞是完全非弹性的，即碰后静止。
高中物理竞赛讲义(完整版)
高中物理竞赛讲义目录高中物理竞赛讲义 (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况.....................................错误!未定义书签。
二、知识体系....................................................错误!未定义书签。
第一部分力＆物体的平衡 (5)第一讲力的处理 (13)第二讲物体的平衡 (15)第三讲习题课 (16)第四讲摩擦角及其它 (21)第二部分牛顿运动定律 (24)第一讲牛顿三定律 (24)第二讲牛顿定律的应用 (25)第二讲配套例题选讲 (35)第三部分运动学 (35)第一讲基本知识介绍 (35)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (37)第四部分曲线运动万有引力 (40)第一讲基本知识介绍 (40)第二讲重要模型与专题 (42)第五部分动量和能量 (52)第一讲基本知识介绍 (52)第二讲重要模型与专题 (55)第三讲典型例题解析 (70)第六部分振动和波 (70)第一讲基本知识介绍 (70)第二讲重要模型与专题 (75)第三讲典型例题解析 (86)第七部分热学 (86)一、分子动理论 (87)二、热现象和基本热力学定律 (89)三、理想气体 (91)四、相变 (98)五、固体和液体 (102)第八部分静电场 (103)第一讲基本知识介绍 (104)第二讲重要模型与专题 (107)第九部分稳恒电流 (120)第一讲基本知识介绍 (120)第十部分磁场 (134)第一讲基本知识介绍 (134)第二讲典型例题解析 (138)第十一部分电磁感应 (146)第一讲、基本定律 (146)第二讲感生电动势 (150)第三讲自感、互感及其它 (154)第十二部分量子论 (157)第一节黑体辐射 (158)第二节光电效应 (161)第三节波粒二象性 (168)第四节测不准关系 (172)第0部分绪言全国中学生物理竞赛内容提要--理论基础(2013年开始实行)说明：．本次拟修改的部分用楷黑体字表示，新补充的内容将用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容；※※则表示原属预赛考查内容，在本次修改中建议改成复赛、决赛考查的内容。
高二物理竞赛运动学的一些基本概念课件
0
结论
质点做匀速率圆周运动。质点的速度沿圆的切线方
向，加速度沿半径指向圆心；速度和加速度互相垂直。
例1-3 已知一质点由静止出发，它的加速度在 x轴和 轴y上的分
量分别为 ax和10t 。a求y 15t时2 质点t的速5s度和位置。 解: 取质点的出发点为坐标原点，由
axdd vtx1t0 , aydd vty1t5 2 初始条件为 t 0，v0x 0 ，v0y 0，对上式进行积分，得
静力学：研究物体在相互作用下的平衡问题。
第1章 质点运动学
本章主要内容： 1、理解运动学的基本概念（质点，参考系，坐标系） 2、掌握描述质点运动的基本物理量 3、掌握质点平面曲线运动的描述方法 4、了解运动的相对性
1.1 运动学的一些基本概念
一、参考系和坐标系
参考系：为了描述物体的运动而选取的标准物体。
v
v
v
五、加速度矢量 表示速度变化的快慢的物理量
质点在 t ,
v1
t t, v2
vv2 v1
定义：平均加速度
a
v
t
瞬时加速度
v
dv
d2r
alim t 0t dt
dt2
瞬时加速度是速度随 时间的变化率。
大小：
a
a
dv
dt
方向：t0 时 v 的极限方向。在曲线运动中，
总是指向曲线的凹侧。
时间表征物理事件的顺序性和物质运动的持续性。
微观粒子的最短寿命是10-24 s，宇宙的年龄大约是1018 s。 2、空间及其计量
空间反映物质运动的广延性。
1米是1／299792458秒的时间间隔内光在真空中行程的长度。
宇宙范围的尺度1027m，微观粒子尺度10-15m。 三、质点
高一物理竞赛辅导课件：高考中的运动学
卓越联盟： 北京理工大学、重庆大学、大连理工大学、东南大学、 哈尔滨工业大学、华南理工大学、天津大学、同济大 学、西北工业大学等9所工科特色鲜明的国家“985工 程”大学。
申请要求：自主选拔的条件和认定将由各招生 学校自主决定。考生可同时填报9校中2所高校。
考试科目：测试分两类，即学科基础测试一 （涵盖数学和物理知识）、学科基础测试二（涵盖 数学和语文知识）。
申请要求：考生可以同时申请两所学校，如果 初试成绩没有达到所申请学校的要求，还可以向第3 所学校申请。
考试科目：考试科目为2门。其一为《数学与逻 辑》，这是所有考生的必考科目；其二为《物理探 究》或《阅读与表达》，考生可从中任选一门。
考试总分：每科100分，考试满分为200分。 考试时间：每科考试时间90分钟。
第四章 动量和角动量 第一节 冲量、动量、动量定理 第二节 动量守恒定律 第三节 质心与质心运动 第四节 质点系角动量守恒定律 第五章 能量 第一节 功和功率 第二节 动能定理 第三节 功能原理和机械能守恒定律 第四节 碰撞 第五节 天体的运动与能量 第六章 振动与波 第一节 简谐运动 第二节 振动能量与共振 第三节 机械波 第四节 驻波和多普勒效应
竞赛辅导第一课
高中物理奥赛概况
国际（International Physics Olympiad 简称IPhO） ① 1967年第一届，（波兰）华沙，只有五国参加。 ② 几乎每年一届，参赛国逐年增加，每国代表不超 过5人。 ③ 中国参赛始于1986年的第十七届，此后未间断， 成绩一直辉煌。 ④ 1994年第二十五届，首次在中国（北京）承办。 ⑤ 考试内容：笔试和实验各5小时，分两天进行，满 分各为30分和20分。成绩最佳者记100% ，积分在90% 以上者获金奖，78%-89者获银奖，65-77%者获铜奖。
物理竞赛--力学复习第1讲运动学
ax
dv x dt
0
ay
dv y dt
6m s2
a
dv dt
18t , 1 9t 2
a
ax2
a
2 y
6m s2
an
a2 a2
6 1 9t 2
或 ( x2 y2 )3/ 2 [22 (6t)2 ]3/ 2 2(1 9t 2 )3/ 2
yx yx 6 2 6t 0
dt 角加速度： d
dt
切向加速度：at
dv dt
R
法向加速度：an
v2 R
R 2
二.基本运动规律
(1)直线运动：x x(t)
v dx dt
a
dv dt
d2x dt 2
(2)匀变速直线运动：
v x
v0 x0
at v0t
1 2
at
2
v2 v02 2a( x x0 )
5
0 t
(3)匀变速圆周运动：
a
x2
y2
(d
bc2
b)2 sin3
y 0
9
例题3、细杆OL绕O以匀角速率ω转动,并推动小环C在
固图定),求的小钢环丝的A速B上度滑v动和, O加点速与度钢a丝. 间的垂直距离为d (如
L
解:这是一维问题
A o x B
x d tan
d
v
xi
d cos2
i
d2
d
x
2
i
o
C
x
ar
vr&
r &x&i
t) j
dt
质点的加速度：a加
2(a Rcos
dv dt t )i
高中物理竞赛 第01章质点运动学 (共26张PPT)
力学
经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动 相对论力学：高速运动领域的物体的行为 量子力学：微观领域粒子的行为
经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、航 空航天）的基础理论
经典力学的决定论被量子力学打破
混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动 。非线形系统对初值的极端敏感性——不可预测。又称蝴蝶 效应。经典力学的决定论又被混沌运动打破。
az
dvz dt
d2z dt 2
【例1-1】 已知质点在xy平面内运动，其运动方程是 x R cost
y R sin t 。式中R、 均为正常数。求(1)质点的轨迹方程；
(2)质点在任意时刻的位矢、速度和加速度；(3)质点在t1 0 到 t2 3 2
时间内的位移。
t 解：(1) 由运动方程消去时间参量 ，可得质点轨迹方程
s : 路程即弧线p1p2 路程s是标量
|r| ||r2|
图中 s
|r1| |
| r
|
|r|
a
t 时刻
t t 时刻
时间增量 t
v1(t)
v2 (t t)
速度增量
v2
(t
t
)
v1
(t
)
v
a
v2
v1
v
t2 t1 t
Z
p1
•
v1 (t )
r1
r2
• p2
v2
v1 v
a
dt dx dt dx
v
v0
vdv
x
x0
a( x)dx
【例1-3】 如图在离水面高度为 h 的岸边，绞车以匀速率v0收绳拉船，求船离岸边 x 远处时的速度。
高中物理竞赛辅导运动学
高中物理竞赛辅导运动学§2.1质点运动学的差不多概念2．1．1、参照物和参照系要准确确定质点的位置及其变化，必须事先选取另一个假定不动的物体作参照，那个被选的物体叫做参照物。
为了定量地描述物体的运动需要在参照物上建立坐标，构成坐标系。
通常选用直角坐标系O –xyz ，有时也采纳极坐标系。
平面直角坐标系一样有三种，一种是两轴沿水平竖直方向，另一是两轴沿平行与垂直斜面方向，第三是两轴沿曲线的切线和法线方向〔我们常把这种坐标称为自然坐标〕。
2．1．2、位矢 位移和路程在直角坐标系中，质点的位置可用三个坐标x ，y ，z 表示，当质点运动时，它的坐标是时刻的函数 x=X 〔t 〕 y=Y 〔t 〕 z=Z 〔t 〕 这确实是质点的运动方程。
质点的位置也可用从坐标原点O 指向质点P 〔x 、y 、z 〕的有向线段r来表示。
如图2-1-1所示, r 也是描述质点在空间中位置的物理量。
r 的长度为质点到原点之间的距离，r 的方向由余弦αcos 、βcos 、γcos 决定,它们之间满足1cos cos cos 222=++γβα当质点运动时,其位矢的大小和方向也随时刻而变,可表示为r =r (t)。
在直角坐标系中,设分不为i 、j 、k 沿方向x 、y 、z 和单位矢量，那么r 可表示为k t z j t y i t x t r )()()()(++=位矢r 与坐标原点的选择有关。
研究质点的运动，不仅要明白它的位置，还必须明白它的位置的变化情形，假如质点从空间一点),,(1111z y x P运动到另一点),,(2222z y x P ，相应的位矢由r 1变到r 2，其改变量为r ∆k z z j y y i x x r r r )()()(12121212-+-+-=-=∆称为质点的位移，如图2-1-2所示，位移是矢量，它是从初始位置指向终止位置的一个有向线段。
它描写在一定时刻内质点位置变动的大小和方向。
高中物理竞赛辅导资料第一章运动学
x t 图关键要将一
些特殊点的位置先求出来，如 t 1 、2、3、4、5、6、7、8s 末各时刻的位移，再将这些点用平滑的曲线 连接起来。如下图所示。 例 2 用边长为 l 的正方形薄板做成一个小屋，置于地面上，并且屋顶面相互垂直，如图所示。已知 水滴沿屋顶从 A 点流到 B 点所需的时间为从 B 点滴落地面所需时间的 2 倍。假定水滴从 A 点以初速度零开 始滴下，试求水滴从 A 流到地面所需的时间。
r xi yj zk .
2．运动方程 质点在空间运动时，位矢随时间变化的规律即为运动方程，记为：
r r (t ) x(t )i y(t ) j z(t )k .
（1）运动方程中包含了质点运动的全部信息。或者说知道了也就可以解决质点的运动问题。 （2）运动方程的分量式 x=x(t)、y=y(t)、z=z(t)，是运动方程的分量式。 （3）轨道（轨迹）方程 在运动方程的分量式中，消去时间 t 得 f(x, y, z)=0，此方程称为质点的轨迹方程；轨迹是直线的称为 直线运动；轨迹是曲线的称为曲线运动。 3．位移 t 时刻，质点在 P1 点，位矢为 r1 ；t+Δ t 时刻，质点在 P2 点，位矢为 r2 ，则在Δ t 这段时间内位矢的 增量 r r2 r1 称为质点在Δ t 时间内的位移。 4. 路程Δ S 与位移大小 | r | 的区别：路程是Δ t 内走过的轨道的长度，而位移大小是质点实际移动的直 线距离，位移和位矢均为向量，但路程为标量，路程用Δ S 表示。即使在直线运动中，位移和路程也是截 然不同的两个概念。 三、速度
解析：由图中的阴影三角形 BDE 可得
4 / 70
x BE ED
2l l 2
2 1 l 2
高中物理竞赛教程(超详细)讲运动学
第二讲 运动学§2.1质点运动学的基本概念2．1．1、参照物和参照系要准确确定质点的位置及其变化，必须事先选取另一个假定不动的物体作参照，这个被选的物体叫做参照物。
为了定量地描述物体的运动需要在参照物上建立坐标，构成坐标系。
通常选用直角坐标系O –xyz ，有时也采用极坐标系。
平面直角坐标系一般有三种，一种是两轴沿水平竖直方向，另一是两轴沿平行与垂直斜面方向，第三是两轴沿曲线的切线和法线方向（我们常把这种坐标称为自然坐标）。
2．1．2、位矢 位移和路程在直角坐标系中，质点的位置可用三个坐标x ，y ，z 表示，当质点运动时，它的坐标是时间的函数 x=X （t ） y=Y （t ） z=Z （t ） 这就是质点的运动方程。
质点的位置也可用从坐标原点O 指向质点P （x 、y 、z ）的有向线段r来表示。
如图2-1-1所示, r 也是描述质点在空间中位置的物理量。
r 的长度为质点到原点之间的距离，r 的方向由余弦αcos 、βcos 、γcos 决定,它们之间满足1cos cos cos 222=++γβα当质点运动时,其位矢的大小和方向也随时间而变,可表示为r =r (t)。
在直角坐标系中,设分别为i 、j 、k 沿方向x 、y 、z 和单位矢量，则r 可表示为k t z j t y i t x t r )()()()(++=位矢r 与坐标原点的选择有关。
研究质点的运动，不仅要知道它的位置，还必须知道它的位置的变化情况，如果质点从空间一点),,(1111z y x P运动到另一点),,(2222z y x P ，相应的位矢由r 1变到r 2，其改变量为r ∆k z z j y y i x x r r r )()()(12121212-+-+-=-=∆称为质点的位移，如图2-1-2所示，位移是矢量，它是从初始位置指向终止位置的一个有向线段。
它描写在一定时间内质点位置变动的大小和方向。
它与坐标原点的选择无关。
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)一、力学部分1. 运动学- 基本概念：位移、速度、加速度。
位移是矢量，表示位置的变化；速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，加速度则反映速度变化的快慢。
- 匀变速直线运动公式：v = v_0+at，x=v_0t+(1)/(2)at^2，v^2-v_{0}^2 = 2ax。
这些公式在解决直线运动问题时非常关键，要注意各物理量的正负取值。
- 相对运动：要理解相对速度的概念，例如v_{AB}=v_{A}-v_{B}，在处理多个物体相对运动的问题时很有用。
- 曲线运动：重点掌握平抛运动和圆周运动。
平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；圆周运动中要理解向心加速度a =frac{v^2}{r}=ω^2r，向心力F = ma的来源和计算。
2. 牛顿运动定律- 牛顿第二定律F = ma是核心。
要学会对物体进行受力分析，正确画出受力图。
- 整体法和隔离法：在处理多个物体组成的系统时，整体法可以简化问题，求出系统的加速度；隔离法用于分析系统内单个物体的受力情况。
- 超重和失重：当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，加速度为g时完全失重。
3. 动量与能量- 动量定理I=Δ p，其中I是合外力的冲量，Δ p是动量的变化量。
- 动量守恒定律：对于一个系统，如果合外力为零，则系统的总动量守恒。
在碰撞、爆炸等问题中经常用到。
- 动能定理W=Δ E_{k}，要明确功是能量转化的量度。
- 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒。
要熟练掌握机械能守恒定律的表达式E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。
二、电磁学部分1. 电场- 库仑定律F = kfrac{q_{1}q_{2}}{r^2}，描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
- 电场强度E=(F)/(q)，电场线可以形象地描述电场的分布情况。
- 电势、电势差：U_{AB}=φ_{A}-φ_{B}，电场力做功与电势差的关系W = qU。
高中物理竞赛辅导讲义：运动学
运动学§2.1质点运动学的基本概念2．1．1、参照物和参照系要准确确定质点的位置及其变化，必须事先选取另一个假定不动的物体作参照，这个被选的物体叫做参照物。
为了定量地描述物体的运动需要在参照物上建立坐标，构成坐标系。
通常选用直角坐标系O –xyz ，有时也采用极坐标系。
平面直角坐标系一般有三种，一种是两轴沿水平竖直方向，另一是两轴沿平行与垂直斜面方向，第三是两轴沿曲线的切线和法线方向（我们常把这种坐标称为自然坐标）。
2．1．2、位矢 位移和路程 在直角坐标系中，质点的位置可用三个坐标x ，y ，z 表示，当质点运动时，它的坐标是时间的函数x=X （t ） y=Y （t ） z=Z （t ） 这就是质点的运动方程。
质点的位置也可用从坐标原点O 指向质点P （x 、y 、z ）的有向线段来表示。
如图2-1-1所示,也是描述质点在空间中位置的物理量。
r 的长度为质点到原点之间的距离，r 的方向由余弦、、决定,它们之间满足当质点运动时,其位矢的大小和方向也随时间而变,可表示为r =r (t)。
在直角坐标系中,设分别为、、沿方向x 、y 、z 和单位矢量，则r 可表示为位矢r 与坐标原点的选择有关。
研究质点的运动，不仅要知道它的位置，还必须知道它的位置的变化情况，如果质点从空间一点),,(1111z y x P 运动到另一点),,(2222z y x P ，相应的位矢由r 1变到r 2，其改变量为r称为质点的位移，如图2-1-2所示，位移是矢xyzOr 2图2-1-2x yz图2-1-1量，它是从初始位置指向终止位置的一个有向线段。
它描写在一定时间内质点位置变动的大小和方向。
它与坐标原点的选择无关。
2．1．3、速度平均速度 质点在一段时间内通过的位移和所用的时间之比叫做这段时间内的平均速度平均速度是矢量，其方向为与的方向相同。
平均速度的大小，与所取的时间间隔有关，因此须指明是哪一段时间（或哪一段位移）的平均速度。
自主招生(物理竞赛)物理讲解课件
A.t t1, d S
C.t
1 2
t1, d
1 2
S
B.t
1 2
t1, d
1 4
A
v v cos 30 3 v 2
s 3a 3
t s 2a
B
v 3v
v’ C
自主招生物理辅导
二．匀变速直线运动
1.二个概念：速度和加速度
lim v x v
x dx a v vt v0
t
t0 t dt
t t
2.三个规律
（1）速度-时间规律 vt v0 at
下表为控制中心的显示屏的数据
收到信号时间 与前方障碍物的距离（单位：m）
9:10:20
52
9:10:30
32
发射信号时间 给减速器设定的加速度（单位：m/s2）
9:10:33
2
收到信号时间 与前方障碍物的距离（单位：m）
9:10:40
12
自主招生物理辅导
已知控制中心的信号发射与接收设备工作速度极 快．科学家每次分析数据并输入命令最少需要3 s．问：
距离52m 距离32m 距离?m。(22m) 距离12m。 距离2m。
初速2m/s，距离2m，加速度a=-1m/s2 。 9:10:43发出减速指令，加速度为1m/s2。
自主招生物理辅导
例6．（北约2013题17，共8分）如图所示，与水平地面夹角 为锐角的斜面底端A向上有三个等间距点B1、B2和B3，即 AB1=B1B2=B2B3。小滑块P以初速v0从A出发，沿斜面向上运 动。先设置斜面与滑块间处处无摩擦，则滑块到达B3位置刚 好停下，而后下滑。若设置斜面AB1部分与滑块间有处处相同 的摩擦，其余部位与滑块间仍无摩擦，则滑块上行到B2位置 刚好停下，而后下滑。滑块下滑到B1位置时速度大小为 __________，回到A端时速度大小为____________。
高中物理竞赛(运动学)
运动学一.质点的直线运动运动 1.匀速直线运动 2.匀变速直线运动 3.变速运动: ①微元法问题：如图所示，以恒定的速率v 1拉绳子时，物体沿水平面运动的速率v 2是多少？设在∆t （∆t →0）的时间内物体由B 点运动到C 点，绳子与水平面成的夹角由α增大到α+∆α，绳子拉过的长度为∆s 1，物体运动的位移大小为∆s 2。
因∆t →0，物体可看成匀速运动（必要时可看成匀变速度运动），物体的速度与位移大小成正比，位移比等于速率比，v 平= v 即=∆s /∆t ，∆s 1与∆s 2有什么关系？ 如果取∆ACD 为等腰三角形，则B D =∆s 1，但∆s 1≠∆s 2cos α。
如果取∆ACD '为直角三角形，则∆s 1=∆s 2cos α,但D 'B ≠∆s 1。
②普通量和小量；等价、同价和高价有限量（普通量）和无限量∆x →0的区别.设有二个小量∆x 1和∆x 2，当121→x x ∆∆, ∆x 1和∆x 2为等价无穷小，可互相代替，当→21x x∆∆普通量, ∆x 1和∆x 2为同价无穷小，当∞→21x x ∆∆（或012→x x∆∆）, ∆x 2比∆x 1为更高价无穷小。
在研究一个普通量时,可以忽略小量；在研究一个小量时,可以忽略比它阶数高的小量。
如当α→0时，AB 弧与AB 弦为等价，α（圆周角）和θ（弦切角）为同价。
如图∆OAB 为等腰三角形，∆OAD 为直角三角形，OA =OB =OD +BD =OD 。
OAADOA AB OD AD OA AD ====ααα,tan ,sin ，即ααα==tan sin （等价）。
22sin 2cos 122ααα==-，比α更高价的无穷小量。
回到问题①：因为DD '为高价无穷小量，绳子拉过的长度∆s 1=BD =BD '，因直角三角形比较方便，常取直角三角形。
（v 2=v 1/cos α） 例：如图所示，物体以v 1的速率向左作匀速运动，杆绕O 点转动，求 （1）杆与物体接触点P 的速率？（v 2=v 1cos α） （2）杆转动的角速度？（ω=v 1sin α/OP ）。
高中物理竞赛辅导讲义：运动学
运动学§2.1质点运动学的基本概念2．1．1、参照物和参照系要准确确定质点的位置及其变化，必须事先选取另一个假定不动的物体作参照，这个被选的物体叫做参照物。
为了定量地描述物体的运动需要在参照物上建立坐标，构成坐标系。
通常选用直角坐标系O –xyz ，有时也采用极坐标系。
平面直角坐标系一般有三种，一种是两轴沿水平竖直方向，另一是两轴沿平行与垂直斜面方向，第三是两轴沿曲线的切线和法线方向（我们常把这种坐标称为自然坐标）。
2．1．2、位矢 位移和路程在直角坐标系中，质点的位置可用三个坐标x ，y ，z 表示，当质点运动时，它的坐标是时间的函数 x=X （t ） y=Y （t ） z=Z （t ） 这就是质点的运动方程。
质点的位置也可用从坐标原点O 指向质点P （x 、y 、z ）的有向线段r来表示。
如图2-1-1所示, r 也是描述质点在空间中位置的物理量。
的长度为质点到原点之间的距离，r 的方向由余弦αcos 、βcos 、γcos 决定,它们之间满足1cos cos cos 222=++γβα当质点运动时,其位矢的大小和方向也随时间而变,可表示为=(t)。
在直角坐标系中,设分别为、、沿方向x 、y 、z 和单位矢量，则可表示为t z t y t x t )()()()(++=位矢r 与坐标原点的选择有关。
研究质点的运动，不仅要知道它的位置，还必须知道它的位置的变化情况，如果质点从空间一点),,(1111z y x P运动到另一点),,(2222z y x P ，相应的位矢由r 1变到r 2，其改变量为∆k z z j y y i x x r r r )()()(12121212-+-+-=-=∆称为质点的位移，如图2-1-2所示，位移是矢量，它是从初始位置指向终止位置的一个有向线段。
它描写在一定时间内质点位置变动的大小和方向。
它与坐标原点的选择无关。
2．1．3、速度平均速度 质点在一段时间内通过的位移和所用的时间之比叫做这段时间内的平均速度)2zy图2-1-1t s v ∆=平均速度是矢量，其方向为与r∆的方向相同。
高一物理竞赛 第1讲 运动学 学生版
写在竞赛课堂之前亚里士多德开启了理性分析世界的物理学的第一篇章，虽然，他的篇章中多数内容都是错误的。
例如，他认为自然界应该有四种基本“元素”：风，火，土，水组成，例如他认为重的东西下落的快，例如，他认为地球是静止不动的等等。
后来，历史逐渐纠正了这些错误。
但是不得不否认，亚里士多德的分析问题的一些基本思想：分析问题的基本构成，分析事物间的联系，抽象物理量等等都为后人的工作打下了良好的基础。
伽利略是个热爱实验的好童鞋，他用假想的逻辑性很强的实验，验证了并不是重的东西就下落的快；他亲自设计实验，设计建造计时器，研究了困扰世人几个世纪的落体问题，给出了匀加速运动的公式。
这些工作都透露着物理的理性之光：严密的逻辑推理和尽量精确的实验验证。
突然有一天，伽利略童鞋挂了，同一天，牛顿牛童鞋出生了。
然而，他写的书《自然哲学的数学原理》的发表，远远要比他的出生更为重要。
因为，他第一次以用占据当时数学制高点的微积分，解释了当时的物理学前沿：天体运动。
在他的严密的逻辑推理+数学推演下，人眼所能见到的一切，似乎都有了可计算的答案。
就连牛顿自己所相信的“上帝”似乎都不再具备存在的价值。
就在一切都按照牛顿给出的“三大定律”和“万有引力定律”所构建的完美机械世界中运行的时候，一个在欧洲的专利局小职员，对这个世界的一个基本性质提出了质疑：爱因斯坦发表文章，质疑时间的绝对性，并且以另一种他认为是绝对的东西作为基本原理，开辟了另一片物理世界的天空。
在爱因斯坦的理论框架中，牛顿的理论仅仅是速度很小的一种粗略的近似。
后来，前仆后继的各种人又相继的给出了更多对于我们能见到的，看不到的，感受得到的，感受不到的万事万物的运行机制的解释。
他们运用着理性之光，通过分析总结，假设，实验，修正，再实验验证的方式不断的重塑着人类对于一切的认识。
这群人，就是物理学家。
Physics is what physicists do.物理解决的是“一切”问题，物理学家想要的是“一切”的答案。
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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2n v a r =，方向指向圆心；a τ为切向加速度，大小为0lim t v a tτ∆→∆=∆，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2．刚体的平动刚体的平动指刚体内所作的任一直线始终保持和自身平行，其特点为：刚体上任意两点A 和B 的运动轨迹相似，v A =v B ，a A =a B 。
因此，刚体的平动可用其内任一质点的运动来代表。
3．刚体绕定轴的转动刚体绕定轴的转动指刚体绕某一固定轴的转动。
其特点是刚体上各点都在与转轴垂直的平面内做圆周运动，各点做圆周运动的半径可不相等，但各点的半径转过的角度都相同，因而某一时刻刚体上所有各点的角位移φ、角速度ω和角加速度β（理解以上三概念可与直线运动中的位移、速度、加速度相类比）都相同，且有：0lim t tϕω∆→∆=∆，0lim t t ωβ∆→∆=∆。
当β为常量时，为匀加速转动，类似于匀加速直线运动。
对这类运动有：0t ωωβ=+，2012t t ϕωβ=+，2202ωωβϕ-=。
对于绕定轴转动的刚体上某点的运动情况，有：v R ω=，a R τβ=，22n v a R Rω==。
式中R 为该点到轴的距离，a τ和a n 分别指切向加速度和法向加速度。
【例题选讲】1．一物体沿长度为l 1的斜面从静止开始作匀加速下滑，后又沿水平面作匀减速滑行了距离l 2后静止。
已知物体在整个滑行过程中所用的时间为t 。
求物体沿斜面及沿水平面运动的加速度a 1和a 2。
2．一固定的直线轨道上A 、B 两点间距s ，将s 分成n 等分，令质点从A 出发由静止开始以加速度a （常量）向B 运动，当质点到达每一等分段末端时它的加速度增加a /n ，试求质点到达B 点时的速度v B 。
3．如图所示为某药厂自动生产流水线的部分装置，药片从漏斗口A经过光滑槽板到达传送带，若传送带和水平方向的夹角为α，漏斗口A到传送带的竖直高度AB为h，若要使药片滑到传送带上的时间最短，则滑槽和竖直方向的夹角β和滑槽的长度各为多少？（用h 和α表达）Array4．自行车以速度为4m/s向东行驶，骑车人感到风从正南方向吹来，当速度增加到6m/s 时，骑车人又感到风是从东南方向吹来，求风速的大小。
5．如图表示在一水平面上有A、B、C三点，AB=l，∠CBA=α，今有甲质点由A向B以速度v1作匀速运动，同时，另一质点乙由B向C以速度v2作匀速运动。
试问运动过程中两质点间的最小距离为多少？6．如图所示，长为l 的杆一端靠在竖直墙上，另一端搁在水平地板上。
杆下端在水平面上以速度v 0离墙运动。
当杆与水平面成角α时，求：（1）杆上端的速度；（2）杆上哪一点运动速度最小？最小速度为多少？7．如图所示，AB 杆的A 端以速度v 匀速沿水平面向右运动，在运动时，杆恒与一半圆周相切，半圆周的半径为R 。
当杆与水平线的交角为θ时，求杆的角速度ω及杆上与半圆相切点C 的速度和杆与圆柱接触点C ′的速度大小。
8．如图所示，一平面内有两根细杆l 1和l 2，夹角为θ，各自以垂直于自己的速度v 1和v 2在该平面内运动，试求交点相对于纸平面的速率及交点相对于每根杆的速率。
αA1 θ A O v9．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比。
当蚂蚁爬到距巢中心l 1=1m 的A 点处时，速度是v 1=2cm/s 。
试问蚂蚁继续由A 点爬到距巢中心l 2=2m 的B 点需要多长时间？10．如图所示装置，在绳的C 端以速率v 匀速收绳，从而拉动低处的物体M 水平前进，当绳BC 段与水平恰成α角时，求物体M 的速度。
11．已知一质点做变加速直线运动，初速度为v 0，其加速度随位移呈线性减小的关系，即加速过程中加速度与位移之间满足关系a =a 0−ks ，式中a 为加速度，s 为位移，a 0、k 为常量，求当质点位移为s 时的瞬时速度。
12．一个半径为半径为R 的环（环心为O 2）立在水平面上，另一个同样大小的环（环心为O 1）以速度v 从前一环的旁边经过。
试求当两环环心相距为d （2R >d >0）时，两环上部交点A 的运动速度。
两环均很薄，可以认为两环是在同一平面内，第二个环是紧贴着第一个环擦过去的。
13．如图所示，两只小环O 和O ′分别套在静止不动的竖直杆AB 和CD 上，一根不可伸长的绳子一端系在C 点上，穿过环O ′，另一端系在环O 上。
若环以恒定速度v 1向下运动，当∠AOO ′=α时，求环O 的速度。
14．如图所示，有两条位于同一竖直平面内的水平轨道，相距为h 。
轨道上有两个物体A 和B ，它们通过一根绕过定滑轮O 的不可伸长的轻绳相连接。
物体A 在下面的轨道上以匀速率v 运动。
在轨道间的绳子与轨道成30°角的瞬间，绳子BO 段的中点处有一与绳相对静止的小水滴P 与绳子分离，设绳长BO 远大于滑轮直径，求：（1）小水滴P 脱离绳子时速度的大小和方向；（2）小水滴P 落地时速度的大小；（3）小水滴P 离开绳子落到下面轨道所需要的时间。
15．A 、B 、C 三个芭蕾舞演员同时从边长为l 的等边三角形顶点A 、B 、C 出发，以相同的速率v 运动，运动中始终保持A 朝着B ，B 朝着C ，C 朝着A 。
试问经多少时间三人相聚？每个演员运动的路程多少？A C DB O O ′α16．从底角为θ的斜面顶端，以初速度v 0水平抛出一小球，不计空气阻力。
若斜面足够长，如图所示。
求：（1）小球抛出后经多长时间离开斜面的距离最大？（2）小球抛出后离开斜面的最大距离是多少？17．从高H 处的一点O 先后平抛两个小球1和2，球1直接恰好越过竖直挡板落到水平地面上的B 点，球2则与地面A 点碰撞一次后，也恰好越过竖直挡板，然后也落到B 点，如图所示。
设球2与地面碰撞遵循类似光的反射定律，且反弹速度大小与碰撞前速度大小相等，求竖直挡板的高度h 。
18．从水平地面上将物体斜向上抛出，速度大小为v 0，试求与水平面成多大角度抛出物体落回地面时与抛出点的距离最大？最大距离是多少？19．如图所示，从倾角为θ的斜面底端以初速度v0抛出一个小球，要使小球落在斜面上的落点与抛出点的距离最大，则应沿什么方向抛出？最大距离为多少？20．如图所示，从倾角为θ的斜面底端以初速度v0抛出一个小球，小球与斜面发生完全弹性碰撞后从原路返回抛出点。
试求抛出时的速度方向。
21．在掷铅球时，铅球出手时距地面的高度为h，若出手时的速度大小为v0，试求铅球的最大射程。
22．一仓库高20m、宽40m，在仓库前某处A点抛一石块过屋顶，试问A距仓库前多远时，所需初速度v0最小？最小为多少？23．一只狐狸以不变速度v1沿着直线AB逃跑，一猎犬以不变的速率v2追击，其运动方向始终对准狐狸。
某时刻狐狸在F处，猎犬在D处，FD⊥AB，且FD=l，如图所示，试求此时猎犬加速度的大小。
24．一只狐狸沿半径为R的圆形岛边缘以速率v匀速率奔跑，一只猎犬以相同的速率v从圆形岛中心O出发追击狐狸。
设猎犬在追击过程中狐狸、猎犬和圆心O三者始终在同一直线上。
问猎犬应沿什么轨道追击？在何处可以追上狐狸？25．合页构件由三个菱形组成，其边长之比为3∶2∶1，如图所示。
顶点A3以速度v沿水平方向向右运动，求：（1）当构件的所有角都为直角时，顶点A1、A2、B2的速度。
（2）若最大的菱形边长为L，则当构件的所有角都为直角时，顶点B1的加速度。
A26．四根同样硬杆长均为L ，杆端用铰链相接，构成菱形，其对角线BD 比对角线AC 长，如图所示。
菱形平放在桌面上，某一时刻，A 和C 两顶点以同样大小速度v 沿直线AC 朝相反方向开始运动。
求当菱形变成正方形时顶点B 相对桌面的加速度。
27．如图所示，用四根长度均为L 的同样细杆做成菱形构件，各杆的两端用铰链相连，铰链A 固定，一开始A 和C 两铰链彼此靠近且静止。
某时刻开始，铰链C 以恒定的加速度a 水平向右运动。
求当杆AB 和BC 成2α角时，铰链B 具有的加速度。
28．已知等距螺旋线在垂直轴方向的截面圆半径为R ，螺距为h 。
求此等距螺旋线的曲率半径ρ。
29．有一半径为R的刚性圆环竖直地在刚性水平地面上作纯滚动，圆环中心以不变速度v0在圆环平面内水平向前运动。
求圆环上与圆心等高的P点的瞬时速度、切向加速度和法向加速度。
30．如图所示，一根细绳的一端连接于A点，绳上距A点为a处系有一重物B，绳的另一端通过C点处定滑轮，A和C位于同一水平线上。
现拉住绳右端，以恒定速率v收绳，当绳收至图示位置时，重物B两边的绳与水平线的夹角分别为α和β，求这时B点的速度、B沿AB方向的加速度和B沿BC方向的加速度。
A α β31．如图所示，线轴沿水平面作无滑动的滚动，并且线端A点的速度为v，方向水平向右。
以铰链固定于B点的木板靠在线轴上，线轴的内、外半径分别为r和R。
试确定木板的角速度ω与角α的关系。