本期讲解的是高一和高二年级第4次-第5次课程内容,通常来说,高一高二的同学从学习进度上来说,应已掌握这些物理竞赛的知识点。(1-3次知识点回顾请点此链接查看→1-3次知识点回顾)
本期知识点目录
高一年级
1.曲线运动
①斜抛运动回顾
②圆周运动
③一般曲线运动:曲率半径简介
2.力的基本性质
①几个基本的力②动态平衡、分类讨论类问题
③摩擦角与全反力
④虚功原理
高二年级
1.静磁场2
①比奥萨法尔实验②矢量的叉乘计算和Levi-Civita符号
③抗磁性和磁化的微观解释
2.守恒量
①守恒的条件
②磁矩守恒的应用
③对称性导致的守恒量
3.电磁感应的本质
①电磁感应的实验基础
②法拉第电磁感应定律的反例
③电磁感应的本质
高一知识点详情
曲线运动
1.斜抛运动回顾:
由一道经典题引出了判别式法、三角函数求极值法的介绍,并速度三角形法、判别式法、数学求极值法进行了比较。高一阶段建议推荐充分理解判别式法的意义。
2.圆周运动:
介绍了向心加速度、切向加速度、角加速度等物理量,对瞬心做了简介并展示了它在纯滚问题中的运用,但建议的是:换系能解决的问题,优先使用换系的方法做。之后讲解了圆周运动与运动的关联综合以及一些三角函数计算在圆周运动的运用。三角函数的计算请同学们多加练习,如正余弦定理、辅助角公式、和差化积积化和差等。
3.一般曲线运动:曲率半径简介。
高一阶段先给出物理方法求解曲率半径,数学方法暂不做要求。大家可以尝试联系通过设计合理的运动,求一些熟悉的曲线上的特殊点的曲率半径。
力的基本性质
1.几个基本的力:
介绍了重力弹力摩擦力,讲解了质心的求法,弹簧的串并联,摩擦力的分类。并作用整体法隔离法求解了两只手最多夹几本书的有趣问题。
2.动态平衡、分类讨论类问题:
介绍了动态平衡问题,列举了巧用矢量三角形求解的几个例题。鉴于之前例题都是小题,之后练习了一到分类讨论的复杂平衡问题,涉及弹力的方向以及一些数学工具。
3.摩擦角与全反力:
了解了摩擦角与全反力的定义与应用,并对同一道例题用了四种方法求解,分别是:数学求极值、合成全反力后用矢量三角形、微元扰动、二次函数。
4虚功原理:
简单介绍了虚功原理的运用与好处,并对同一道例题用了矢量力学和虚功原理两种方法,并做了比较,各自均有巧妙之处,虚功原理相对计算简单。两种方法都需要熟练掌握。
高二知识点详情
静磁场2
1.比奥萨法尔实验:
通过简单的分析比奥萨法尔的实验,定量的计算当年他们实验研究遇到的巨大问题,如何在没有测量仪器的情况下,测量磁感应强度。
2.矢量的叉乘计算和Levi-Civita符号:
叉乘的进一步深入理解。这样可以直接证明出比奥萨法尔定律和安培环路定理的等价性。对于以后的更深入的四大力学的基础的学习也有重要的意义。
3.抗磁性和磁化的微观解释:
我们选用两道美国的一些比赛的试题,向大家展示了国际上现在主流的考试风格和具体的抗磁性的一种模型的计算和理解。以及磁化现象的一种简单的微观模型。注意这些模型并不是主流的现代的模型。但是对于全国高中物理竞赛、普通物理的学习很有价值。
守恒量
1.守恒的条件:
是缓慢变化的非均匀场。这个条件很重要,一方面是一般的实验模型都是这样的场,另一方面,这样的场带来了很好的磁矩守恒的结论。
2.磁矩守恒的应用:
主要用于解决磁场中带电粒子的约束问题。早年间的决赛和日本的物理竞赛都有考察过这个知识点。
3.对称性导致的守恒量:
对称导致了数学上出现了对应方向上的和动量量纲一致的某种物理量的守恒。利用这个性质可以迅速找到适合的方程并且求解相关问题。
电磁感应的本质
1.电磁感应的实验基础:
法拉第虽然是因为数学基础不好而反复使用穷举法做实验,但是他的成就是不可否认的。大家要体会他的研究过程体现的科学思想和方法。
2.法拉第电磁感应定律的反例:
看似反例其实反应的是大家对于电磁感应里面描述磁通量的本质的理解存在偏差。这方面的研究有助于同学们认清电磁感应的本质。
3.电磁感应的本质:
一方面,电磁感应的本质来源于磁场中的带电粒子收到的洛伦兹力的分力的累积。另一方面,我们可以通过磁矢势来帮助重新深入的理解场和势的关系,以及电磁感应中的涡旋电场的本质。这部分用到比较多的矢量微积分,属于普通物理内容。不要求大家熟练掌握。(除非有志冲击国家集训队的同学)
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