高中物理基本概念

高中物理基本概念、定理、定律、公式（表達(dá)式）總表 配套教材一、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)-直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1）勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)1.加速度a=(Vt-Vo)/t 以Vo為正方向，a與Vo同向(加速)a0；反向則aF2) FFY FX OX Y2.互成角度力的合成 F=(F12+F22+2F1F2cos)1/2 F1F2時(shí): F=(F12+F22)1/2 FF2F1OFF2F1)O 3.合力大小范圍 |F1-F2|F|F1+F2| 4.力的正交分解：Fx=Fcos Fy=Fsin 為合力與x軸之間的夾角tg=Fy/Fx注：(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則。（2）合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立。(3)除公式法外，也可用作圖法求解,此時(shí)要選擇標(biāo)度嚴(yán)格作圖。(4)F1與F2的值一定時(shí),F1與F2的夾角(角)越大合力越小。（5）同一直線(xiàn)上力的合成，可沿直線(xiàn)取正方向，用正負(fù)號(hào)表示力的方向，化成代數(shù)運(yùn)算。四、動(dòng)力學(xué)（運(yùn)動(dòng)和力）1.第一運(yùn)動(dòng)定律(慣性定律）：物體具有慣性，總保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。2.第二運(yùn)動(dòng)定律：F合=ma 或a=F合/m a由合外力決定,與合外力方向一致。3.第三運(yùn)動(dòng)定律：F=-F 負(fù)號(hào)表示方向相反,F、F各自作用在對(duì)方實(shí)際應(yīng)用：反沖運(yùn)動(dòng)4.共點(diǎn)力的平衡：F合=0 5.超重：NG 失重：NG注:平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速度直線(xiàn)狀態(tài) 五、振動(dòng)和波（機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)的傳播）1. 簡(jiǎn)諧振動(dòng)F=-KX F:回復(fù)力 K:比例系數(shù) X:位移 負(fù)號(hào)表示F與X始終反向。2.單擺周期T=2(L/g)1/2 L:擺長(zhǎng)(m) g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎?成立條件:擺角503.受迫振動(dòng)頻率特點(diǎn)：f=f驅(qū)動(dòng)力 4.發(fā)生共振條件:f驅(qū)動(dòng)力=f固 共振的防止和應(yīng)用5.波速公式V=S/t=f=/T 波傳播過(guò)程中，一個(gè)周期向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)。6.聲波的波速(在空氣中） 0：332m/s 20:344m/s 30:349m/s (聲波是縱波)7.波發(fā)生明顯衍射條件： 障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小，或者相差不大。8.波的干涉條件： 兩列波頻率相同 *(相差恒定、振幅相近、振動(dòng)方向相同）注：（1）物體的固有頻率與振幅、驅(qū)動(dòng)力頻率無(wú)關(guān)。（2）加強(qiáng)區(qū)是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處，減弱區(qū)則是波峰與波谷相遇處。（3）波只是傳播了振動(dòng)形式，介質(zhì)本身不隨波發(fā)生遷移,是傳遞能量的一種方式。（4）干涉與衍射是波特有。(5)振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象（橫縱坐標(biāo)是不同的）。六、沖量與動(dòng)量(物體的受力與動(dòng)量的變化）1.動(dòng)量P=mV P:動(dòng)量(Kg/S) m:質(zhì)量(Kg) V:速度(m/S) 方向與速度方向相同3.沖量I=Ft I:沖量(NS) F:恒力(N) t:力的作用時(shí)間(S) 方向由F決定4.動(dòng)量定理I =P 或 Ft= mVt - mVo P: 動(dòng)量變化P=mVt - mVo 是矢量式5.動(dòng)量守恒定律 P前總=P后總 m1V1+m2V2= m1V1+ m2V2 6.彈性碰撞P=0；EK=0 （即系統(tǒng)的動(dòng)量和動(dòng)能均守恒）非彈性碰撞P=0；0EKm2時(shí)，兩者都向前；當(dāng)m1m2時(shí)，m1被反彈、m2向前。10.子彈m水平速度Vo射入靜止于水平光滑地面的長(zhǎng)木塊M，并嵌入其中一起運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)械能損失E損 E損=mVo2/2-(M+m)Vt2/2=fL相對(duì) Vt:共同速度 f:阻力 L相對(duì)：相對(duì)滑動(dòng)距離注：(1)正碰又叫對(duì)心碰撞，速度方向在它們“中心”的連線(xiàn)上。(2)以上表達(dá)式除動(dòng)能外均為矢量運(yùn)算,在一維情況下可取正方向化為代數(shù)運(yùn)算（3）系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件:合外力為零或內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,系統(tǒng)在某方向受的合外力為零，則在該方向系統(tǒng)動(dòng)量守恒(4)碰撞過(guò)程(時(shí)間極短，發(fā)生碰撞的物體構(gòu)成的系統(tǒng))視為動(dòng)量守恒,原子核衰變時(shí)動(dòng)量守恒。(5)爆炸過(guò)程視為動(dòng)量守恒，這時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能增加。七、功和能（功是能量轉(zhuǎn)化的量度）1.功W=FScos （定義式） W:功(J) F:恒力(N) S:位移(m) :F與S間的夾角2.重力做功Wab=mghab m:物體的質(zhì)量 g=9.810m/s2 hab：a與b高度差(hab=ha-hb)3.電場(chǎng)力做功Wab=qUab q:電量（C） Uab:a與b之間電勢(shì)差(V)即Uab=Ua-Ub4.電功W=UIt（普適式） U：電壓（V） I:電流(A) t:通電時(shí)間(S)6.功率P=W/t (定義式：常用于計(jì)算平均功率) P=FVcos（變形：常用于計(jì)算瞬時(shí)功率）其中： P:功率瓦(W) W:t時(shí)間內(nèi)所做的功(J) t:做功所用時(shí)間(S)7.汽車(chē)以恒定功率啟動(dòng)、 以恒定加速度啟動(dòng)后汽車(chē)最大行駛速度都為Vmax=P額/f8.電功率P=UI (普適式) U：電路電壓(V) I：電路電流(A)9.焦耳定律Q=I2Rt Q:電熱(J) I:電流強(qiáng)度(A) R:電阻值() t:通電時(shí)間(秒)10.純電阻電路中I=U/R P=UI=U2/R=I2R Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt11.動(dòng)能Ek=mv2/2 Ek:動(dòng)能(J) m：物體質(zhì)量(Kg) v:物體瞬時(shí)速度(m/s)12.重力勢(shì)能EP=mgh EP :重力勢(shì)能(J) g:重力加速度 h:豎直高度(m) (從零勢(shì)能點(diǎn)起)13.電勢(shì)能A=qUA A:帶電體在A點(diǎn)的電勢(shì)能(J) q:電量(C) UA:A點(diǎn)的電勢(shì)(V)14.動(dòng)能定理(對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能增加)：W合=EK 即 W合= mVt 2/2 - mVo2/2 W合:所有力對(duì)物體做的總功（無(wú)相對(duì)滑動(dòng)時(shí)可不計(jì)內(nèi)力做功） EK:動(dòng)能變化EK =( mVt 2/2- mVo2/2)15.機(jī)械能守恒定律 EK1+EP1=EK2+EP2 mV12/2+mgh1=mV22/2+ mgh2 EK =-EP16.重力做功與重力勢(shì)能的變化(重力做功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值)WG=-EP注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少。（2）O090O 做正功；90O180O做負(fù)功；=90o 不做功(力與位移方向垂直時(shí)該力不做功)。 （3）重力（彈力、電場(chǎng)力、分子力）做正功，則重力（彈性、電、分子）勢(shì)能減少。（4）重力做功和電場(chǎng)力做功均與路徑無(wú)關(guān)，始末位置有關(guān)。（5）機(jī)械能守恒成立條件：除重力（彈力）外其它力不做功，只是動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化 (6)能的其它單位換算:1KWh(度)=3.6106J 1eV=1.6010-19J。*（7）彈簧彈性勢(shì)能E=KX2/2 。八、分子動(dòng)理論、能量守恒定律1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.021023/mol 2.分子直徑數(shù)量級(jí)10-10米3.油膜法測(cè)分子直徑d=V/s V:單分子油膜的體積(m3) S:油膜表面積(m2)4.分子間的引力和斥力：（r0為分子處于平衡狀態(tài)時(shí)，分子間的距離）(1) rr0 f引r0 f引f斥 F分子力表現(xiàn)為引力(4) r10r0 f引=f斥0 F分子力0 E分子勢(shì)能05.熱力學(xué)第一定律：W+Q=E (做功和熱傳遞，在改變物體內(nèi)能的效果上是等效的) W:外界對(duì)物體做的正功(J) Q:物體吸收的熱量(J) E:增加的內(nèi)能(J)6、熱力學(xué)第二定律： 按照熱傳導(dǎo)的方向性來(lái)表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化。 按照機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)華過(guò)程的方向性來(lái)表述：不可能從從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化。注:(1)布朗粒子不是分子,布朗粒子越小布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,溫度越高越劇烈。(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。(3)分子間的引力和斥力同時(shí)存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快。(4)分子力做正功分子勢(shì)能減小,在r0處F引=F斥且分子勢(shì)能最小。(5)氣體膨脹,外界對(duì)氣體做負(fù)功WR（偏大） R的測(cè)量值=U/I=UR/(IR+IV)= RVR/(RV+R)RA 或R(RARV)1/2 選用電路條件RRV 或RRo或RpRo， 便于調(diào)節(jié)電壓的選擇條件RpRo或RpRo注:(1)單位換算：1A=103mA=106A ； 1KV=103V=106mA ； 1M=103K=106(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大。(3)串聯(lián)總電阻大于任何一個(gè)分電阻,并聯(lián)總電阻小于任何一個(gè)分電阻。(4)當(dāng)電源有內(nèi)阻時(shí),外電路電阻增大時(shí),總電流減小,路端電壓增大。(5)當(dāng)外電路電阻等于電源電阻時(shí),電源輸出功率最大,此時(shí)的輸出功率為E2/(4r)。(6)同種電池的串聯(lián)與并聯(lián)要求掌握。十二、磁場(chǎng)1.磁感強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向的物理量,是矢量。 單位:(T) 1T=1N/（Am）=1Wb/m22.磁通量=BS :磁通量(Wb) B:勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度(T) S:正對(duì)面積(m2)3.安培力F=BIL (LB) B:磁感強(qiáng)度(T) F:安培力(F) I:電流強(qiáng)度(A) L:導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度(m)4.洛侖茲力f=qVB (VB) f:洛侖茲力(N) q:帶電粒子電量(C) V:帶電粒子速度(m/S)5.在重力忽略不計(jì)(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進(jìn)入磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)情況(掌握兩種)(1) 帶電粒子沿平行磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng):不受洛侖茲力的作用,做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)V=Vo(2)帶電粒子沿垂直磁場(chǎng)方向進(jìn)入磁場(chǎng):做勻速圓周運(yùn)動(dòng),規(guī)律如下:(a) F向心= f洛 即 mV2/R=m2R=m(2/T)2R= qVB 所以 R=mV/qB T=2m/qB (b)運(yùn)動(dòng)周期與圓周運(yùn)動(dòng)的半徑和線(xiàn)速度無(wú)關(guān),洛侖茲力對(duì)帶電粒子不做功(任何情況下)。(c)解題關(guān)鍵:畫(huà)軌跡、找圓心、定半徑。（d）熟記找圓心的兩種方法注：(1)安培力按“電-磁-力”判定方向；洛侖茲力按“速-磁-力（-反向）”判定方向。(2)常見(jiàn)磁場(chǎng)的磁感線(xiàn)分布要掌握(見(jiàn)圖)，會(huì)立體圖與平面圖間的轉(zhuǎn)化。十三、電磁感應(yīng)1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式 1)E=n/t（普適公式） 2) E =BLV (切割磁感線(xiàn)運(yùn)動(dòng)) 3)E m=nBS （發(fā)電機(jī)最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)） 4) E =BL2/2 （導(dǎo)體一端固定以旋轉(zhuǎn)切割）公式中的物理量和單位 E：感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(V) n：感應(yīng)線(xiàn)圈匝數(shù) /t:磁通量的變化率 L:有效長(zhǎng)度(m) E m:電動(dòng)勢(shì)峰值（在B/S時(shí)） S：面積 :角速度(rad/S) V:速度(m/S)2.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的正負(fù)極可利用感應(yīng)電流方向判定(電源內(nèi)部的電流方向：由負(fù)極流向正極)。3.自感電動(dòng)勢(shì)E自=n/t=LI/t L:自感系數(shù)(H)( L與有無(wú)鐵芯/線(xiàn)圈匝數(shù)等有關(guān))I:變化電流 t:所用時(shí)間 I/t:自感電流變化率(變化的快慢)注：(1)感應(yīng)電流的方向可用楞次定律或用“動(dòng)-磁-電”判定(2)自感電流總是阻礙引起自感電動(dòng)勢(shì)的電流的變化；增反減同；來(lái)拒去留。(3)單位換算1H=103mH=106H。十四、交變電流（正弦式交變電流）1.電壓瞬時(shí)值e= E msint 電流瞬時(shí)值 =Imsint (中性面為計(jì)時(shí)起點(diǎn)；=2f)2.電動(dòng)勢(shì)峰值E m=nBS 電流峰值(純電阻電路中)Im= E m/R總3.正(余)弦式交變電流有效值E = E m/(2)1/2 U=Um/(2)1/2 I=Im/(2)1/24.理想變壓器原副線(xiàn)圈中的電壓與電流及功率關(guān)系U1/U2=n1/n2 I1/I2=n2/n2 P入=P出公式1、2、3、4中物理量及單位 :角頻率(rad/S) t:時(shí)間(S) n:線(xiàn)圈匝數(shù) B:磁感強(qiáng)度(T) S:線(xiàn)圈的面積(m2) U:(輸出)電壓(V) I:電流強(qiáng)度(A) P:功率(W)注:(1)交變電流的變化頻率與發(fā)電機(jī)中線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率相同即: 電=線(xiàn) f電=f線(xiàn) (2)發(fā)電機(jī)中,線(xiàn)圈在中性面位置磁通量最大,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零,過(guò)中性面電流方向就改變（一個(gè)周期內(nèi)改變兩次）(3)有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)定義的,沒(méi)有特別說(shuō)明的交流數(shù)值都指有效值。(4)理想變壓器的匝數(shù)比一定時(shí),輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定，輸入功率等于輸出功率,當(dāng)負(fù)載的消耗的功率增大時(shí)輸入功率也增大，即P出決定P入 。(5)在遠(yuǎn)距離輸電中,采用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線(xiàn)上的損失:P=(P/U)2R =(U)2RP:輸電線(xiàn)上損失功率 P:輸送電能的總功率 U:輸送電壓 U:輸電線(xiàn)上損失的電壓 R:輸電線(xiàn)電阻。(6)正弦交流電圖象見(jiàn)書(shū)十五、電磁振蕩和電磁波1.LC振蕩電路T=2(LC)1/2 f=1/T f:頻率(Hz) T:周期(S) L:電感量(H) C:電容量(F)2.電磁波在真空中傳播的速度C=3.0108m/s =C/f :電磁波的波長(zhǎng)(m) f:電磁波頻率注:(1)在LC振蕩過(guò)程中,電容器電量最大時(shí)，振蕩電流為零；電容器電量為零時(shí)，振蕩電流最大。(2) 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論:變化的電(磁)場(chǎng)產(chǎn)生磁(電)場(chǎng)。十六、光的反射和折射（幾何光學(xué)）-光路的可逆1.反射定律=i ;反射角 i:入射角2.絕對(duì)折射率、折射定律： (光從真空中到介質(zhì)) n =sini/sin=C/Vn:折射率（可見(jiàn)光中紅光折射率小） C:真空中的光速 V:介質(zhì)中的光速 i:入射角 :折射角3. 光的色散：白光通過(guò)三棱鏡色散規(guī)律，紫光靠近底邊出射（即偏折最大）4.光從介質(zhì)進(jìn)入真空或空氣中時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C： sinC=1/n注:(1)平面鏡反射成像規(guī)律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對(duì)稱(chēng)。(2)三棱鏡折射成像規(guī)律:成虛像,出射光線(xiàn)向底邊偏折,像的位置向頂角偏移。(3)光導(dǎo)纖維是光的全反射的實(shí)際應(yīng)用十七、光的本性（光既有粒子性,又有波動(dòng)性,稱(chēng)為光的波粒二象性）1.兩種學(xué)說(shuō):微粒說(shuō)(牛頓) 波動(dòng)說(shuō)(惠更斯)2雙縫干涉:(1)中間為亮條紋,亮條紋位置: S= (2n)/2;暗條紋位置:d=(2n+1)/2; n=0,1,2,3,S:波程差(光程差) /2:光的半波長(zhǎng)(2) X=L/d X:兩條亮條紋中心間距 L:縫到屏間的距離 d:兩條縫的間距:光的波長(zhǎng)3.光的顏色由光的頻率決定,光的頻率由光源決定,與介質(zhì)無(wú)關(guān),各色光按頻率從低到高（波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短）的排列順序是：紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。 (助記：紫光的頻率大，波長(zhǎng)小。)4.薄膜干涉:增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4,即增透膜厚度d=/45.電磁波譜(按波長(zhǎng)從大到小排列):無(wú)線(xiàn)電波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紫外線(xiàn)、倫琴射線(xiàn)、射線(xiàn)。6.光子說(shuō),一個(gè)光子的能量E=h h:普朗克常量（6.6310-34JS） :光的頻率7.光電方程Ek=hW Ek:光電子初動(dòng)能（等于mv2/2） h:光子能量 W:金屬的逸出功注:(1)要會(huì)區(qū)分光的干涉和衍射產(chǎn)生原理、條件、圖樣及應(yīng)用,如雙縫干涉、薄膜干涉、單縫衍射、圓孔衍射、圓屏衍射等(2)理解光的電磁說(shuō),知道光的電磁本質(zhì)以及紅外線(xiàn)、紫外、線(xiàn)倫琴射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)和特性、產(chǎn)生機(jī)理、實(shí)際應(yīng)用。(3)光的直線(xiàn)傳播只是一種近似規(guī)律。(4)其它相關(guān)內(nèi)容: 光的本性學(xué)說(shuō)發(fā)展史/泊松亮斑/發(fā)射光譜/吸收光譜/光譜分析/原子特征譜線(xiàn)/光電效應(yīng)的規(guī)律/光子說(shuō)/光電管及其應(yīng)用/光的波粒二性/十八、原子和原子核1.粒子散射試驗(yàn)結(jié)果:(a)大多數(shù)的粒子不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(b)少數(shù)粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)。(C)極少數(shù)粒子出現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)(甚至反彈回來(lái))。2.原子核的大小10-15-10-14m，原子的半徑約10-10m (原子的核式結(jié)構(gòu))3.玻爾的原子模型: (a)能量狀態(tài)量子化:En=E1/n2 （E1=13.6eV）(b)軌道半徑量子化:Rrn=n2R1 （R1=0.053）(C)原子發(fā)生定態(tài)躍遷時(shí),要輻射(或吸收)一定頻率的光子:h=E初-E末 (能級(jí)躍遷)。4.天然放射現(xiàn)象：射線(xiàn)（粒子是氦原子核）、射線(xiàn)（高速運(yùn)動(dòng)的電子流）、射線(xiàn)（波長(zhǎng)極短的電磁波）、衰變與衰變、半衰期(有半數(shù)以上的原子核發(fā)生了衰變所用的時(shí)間)。射線(xiàn)