Physics / 经典力学

经典力学

覆盖初高中力学主线与大学经典力学基础,从位移和受力到守恒律、振动、刚体与参考系。

9 个主题 / 15 条速查公式
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运动学初中
2

位移、速度与加速度

初中运动学匀变速

运动学只描述如何运动,不涉及力的来源。

  • \(\bar v=\frac{\Delta x}{\Delta t}\)
  • \(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\)
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题目:汽车 4 s 内速度由 6 m/s 变为 14 m/s,加速度是多少?
答案:2 m/s^2
步骤:a=(14-6)/4=2。

二维抛体运动

高中运动学平抛分解

二维运动可拆成两个独立方向处理,这是矢量思想的重要入门。

  • \(x=v_0\cos\theta\,t\)
  • \(y=v_0\sin\theta\,t-\frac12gt^2\)
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题目:平抛初速度 10 m/s,2 s 后水平位移是多少?
答案:20 m
步骤:水平方向做匀速运动,x=10×2。
动力学初中
2

牛顿三定律

初中动力学受力分析

牛顿定律建立了受力与运动状态变化的因果关系。

  • \(\sum\vec F=m\vec a\)
  • \(\vec F_{AB}=-\vec F_{BA}\)
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题目:合力 20 N 作用于 4 kg 物体,加速度是多少?
答案:5 m/s^2
步骤:a=F/m=20/4。

摩擦力、弹力与约束

高中动力学摩擦力弹力

实际受力问题往往由法向力、摩擦力、绳张力和弹簧力共同决定。

  • \(f\le\mu_sN\)
  • \(f_k=\mu_kN\)
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题目:水平面上物体滑动时摩擦力方向如何?
答案:与相对运动方向相反
步骤:动摩擦力总阻碍相对滑动。
守恒律高中
2

功、动能与势能

高中守恒律能量

功把力与位移联系,势能把位置结构中的储能显式化。

  • \(W=Fs\cos\theta\)
  • \(E_k=\frac12mv^2\)
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题目:10 N 水平拉力拉物体前进 3 m,做功多少?
答案:30 J
步骤:W=Fs=10×3。

机械能守恒与碰撞

高中守恒律碰撞守恒

碰撞、下落、弹射问题常用动量守恒和机械能关系联合求解。

  • \(\sum\vec p_{\text{i}}=\sum\vec p_{\text{f}}\)
  • \(mgh+\frac12mv^2=\text{const}\)
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题目:光滑轨道上机械能会变化吗?
答案:不会
步骤:若只有重力和支持力做功,机械能守恒。
圆周运动高中
1

匀速圆周运动与向心力

高中圆周运动圆周运动

圆周运动虽然速率可不变,但速度方向持续改变,因此存在向心加速度。

  • \(a_c=\frac{v^2}{r}\)
  • \(F_c=m\frac{v^2}{r}\)
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题目:半径 2 m、速率 4 m/s 的圆周运动向心加速度是多少?
答案:8 m/s^2
步骤:a=v^2/r=16/2=8。
转动动力学大学
1

刚体转动与转动惯量

大学转动动力学刚体角动量

刚体转动把平动的质量、力、动量对应到转动惯量、力矩和角动量。

  • \(\tau=I\alpha\)
  • \(L=I\omega\)
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题目:为什么同质量物体质量分布越远转动越难?
答案:因为转动惯量更大
步骤:I 与到转轴距离平方相关。
参考系大学
1

非惯性系与虚拟力

大学参考系惯性系虚拟力

在加速参考系中,为保持形式上的牛顿方程,需要引入惯性力。

  • \(\vec F_{\text{pseudo}}=-m\vec a_0\)
  • \(\vec F_{\text{Cor}}=-2m\vec\Omega\times\vec v\)
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题目:电梯上升加速时,人感觉更重的原因是什么?
答案:支持力增大
步骤:在电梯参考系中需补偿向下惯性力。
公式速查区 15 formulas
运动学与动力学公式组
5
  • \[x=x_0+v_0t+\frac12at^2\]
  • \[v=v_0+at\]
  • \[v^2-v_0^2=2a\Delta x\]
  • \[\sum\vec F=m\vec a\]
  • \[\vec F_{AB}=-\vec F_{BA}\]
守恒律与圆周运动公式组
5
  • \[W=\Delta E_k\]
  • \[E=E_k+E_p\]
  • \[\vec p=m\vec v\]
  • \[\frac{mv^2}{r}=F_c\]
  • \[L=I\omega\]
刚体、振动与参考系公式组
5
  • \[\tau=I\alpha\]
  • \[T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}\]
  • \[T=2\pi\sqrt{\frac{\ell}{g}}\]
  • \[\vec F_{\text{pseudo}}=-m\vec a_0\]
  • \[\omega=\frac{d\theta}{dt}\]
工具区 可交互
加速度 a: 6 m/s^2
水平射程: 57.8826 m
最大高度: 12.1423 m
飞行时间: 3.1483 s
冲量: 36 N·s
该时段做功: 324 J