全國中學生物理競賽內容提要(理論,修訂版初稿)

1、全國中學生物理競賽內容提要(2015年4月修訂，2016年開始實行；初稿)僅為決賽內容，僅為復賽和決賽內容彩色部分除了加上之外，都應加上。說明：（加上國際競賽大綱中的說明，為內容擴展做準備?）按照中國物理學會全國中學生物理競賽委員會第9次全體會議(1990年)的建議，由中國物理學會全國中學生物理競賽委員會常務委員會根據全國中學生物理競賽章程中關于命題原則的規(guī)定，結合我國中學生的實際情況，制定了全國中學生物理競賽內容提要，作為今后物理競賽預賽、復賽和決賽命題的依據。它包括理論基礎、實驗、其他方面等部分。1991年2月20日經全國中學生物理競賽委員會常務委員會擴大會議討論通過并開始試行。1991年

2、9月11日在南寧經全國中學生物理競賽委員會第10次全體會議通過，開始實施。 經2000年全國中學生物理競賽委員會第19次全體會議原則同意，對全國中學生物理競賽內容提要做適當的調整和補充?？紤]到適當控制預賽試題難度的精神，內容提要中新補充的內容用“”符號標出，作為復賽題和決賽題增補的內容，預賽試題仍沿用原規(guī)定的內容提要，不增加修改補充后的內容。2005年，中國物理學會常務理事會對全國中學生物理競賽章程進行了修訂。依據修訂后的章程，決定由全國中學生物理競賽委員會常務委員會組織編寫全國中學生物理競賽實驗指導書，作為復賽實驗考試題目的命題范圍。2011年對全國中學生物理競賽內容提要進行了修訂，修訂稿經

3、全國中學生物理競賽委員會第30次全體會議通過，并決定從2013年開始實行。修訂后的“內容提要”中，凡用號標出的內容，僅限于復賽和決賽。2015年對全國中學生物理競賽內容提要進行了修訂，其中標僅為決賽內容，僅為復賽和決賽內容。 一、 理論基礎 力學1. 運動學 參考系 坐標系 直角坐標系 平面極坐標 自然坐標系 矢量和標量 質點運動的位移和路程 速度 加速度 矢量的合成和分解 矢量的標積和矢積 勻速及勻變速直線運動及其圖像 運動的合成與分解 拋體運動 圓周運動 圓周運動中的切向加速度和法向加速度 任意平面曲線運動中的切向加速度和法向加速度 曲率半徑 角速度和 角加速度 相對運動 伽里略速度變換

4、2動力學牛頓運動定律 力學中常見的幾種力 重力 彈性力 摩擦力 慣性參考系 牛頓第一、二、三運動定律 胡克定律 萬有引力定律 均勻球殼對殼內和殼外質點的引力公式(不要求導出) 非慣性參考系 平動加速參考系中的慣性力 勻速轉動參考系中的 慣性離心力 視重 科里奧利力3物體的平衡 共點力作用下物體的平衡 力矩 剛體的平衡條件 虛功原理（僅用于物體平衡）4動量 沖量 動量 質點與質點組的動量定理 動量守恒定律 質心 質心運動定理 質心參考系（可理解為包含質心參考系中的動力學定理） 反沖運動 變質量體系的運動 火箭；(粉色為舒幼生老師的修改意見：按動量、能量、角動量為序編排；增加的內容大都應該加上*，

5、預賽不考)6機械能 功和功率 動能和動能定理 質心動能定理 重力勢能 引力勢能 質點及均勻球殼殼內和殼外的引力勢能公式(不要求導出) 彈簧的彈性勢能 功能原理 機械能守恒定律 碰撞 （可以不加星號）彈性碰撞與非彈性碰撞 恢復系數 恢復系數5角動量 沖量矩 角動量 質點和質點組的角動量定理(不引入轉動慣量)和轉動定理 角動量守恒定律7天體運動有心運動 在萬有引力和庫侖力作用下物體的運動 開普勒定律 行星和人造天體的圓軌道和橢圓軌道的雙曲線和運動 物體拋物線軌道運動（可用于粒子散射）6剛體 剛體的平動 剛體的定軸轉動 剛體繞軸的轉動慣量 用簡單的積分計算轉動慣量 平行軸定理 正交軸定理剛體定軸轉動

6、的角動量定理 剛體的平面平行運動8流體靜力學 靜止流體中的壓強 浮力 連續(xù)性方程 伯努利方程9振動 簡諧振動 ( ) 振幅 頻率和周期 相位 振動的圖像 參考圓 簡諧振動的速度 （線性）恢復力 由動力學方程確定簡諧振動的頻率 簡諧振動的能量 同方向同頻率簡諧振動的合成 阻尼振動 受迫振動和共振(定性了解)10波和聲 橫波和縱波 波長 頻率和波速的關系 波的圖像 平面簡諧波的表示式 波的干涉 駐波 波的衍射(定性) 聲波 聲音的響度、音調和音品 聲音的共鳴 樂音和噪聲（前3項均不要求定量計算） 多普勒效應熱學1 分子動理論原子和分子大小的數量級分子的熱運動和碰撞 布朗運動 壓強的統(tǒng)計解釋 氣體分

7、子熱運動速率分布律（定性） 麥克斯韋速度率分布的定量計算；分子熱運動自由度 能均分定理；溫度的微觀意義分子熱運動的動能 氣體分子的平均移平動動能 玻爾茲曼常量分子力 分子間的勢能 物體的內能2氣體的性質溫標 熱力學溫標 氣體實驗定律 理想氣體狀態(tài)方程 （不用加星號）道爾頓分壓定律 （不用加星號）混合理想氣體狀態(tài)方程 普適氣體恒量 理想氣體狀態(tài)方程的微觀解釋(定性)3熱力學第一定律 熱力學第一定律 理想氣體的內能 熱力學第一定律在理想氣體等容、等壓、等溫、絕熱和*多方過程中的應用 定容熱容量和定壓摩爾熱容量 絕熱過程方程(不要求導出)等溫、絕熱過程中的功(不要求導出) 熱機及其效率 卡諾定理 致

8、冷機和致冷系數4熱力學第二定律 熱力學第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述 可逆過程與不可逆過程 宏觀熱力學過程的不可逆性 理想氣體的自由膨脹 熱力學第二定律的統(tǒng)計意義熱力學第二定律的數學表達式 熵、熵增及計算5液體的性質 液體分子運動的特點 表面張力系數 球形液面兩邊的壓強差 浸潤現象和毛細現象(定性)6固體的性質 晶體和非晶體 空間點陣 固體分子運動的特點7物態(tài)變化 熔化和凝固 熔點 熔化熱 蒸發(fā)和凝結 飽和氣壓 沸騰和沸點 汽化熱 臨界溫度 固體的升華 空氣的濕度和濕度計 露點8熱傳遞的方式 傳導 導熱系數 對流 輻射 黑體輻射的概念 斯忒番定律維恩位移定律 9熱膨脹 熱膨脹和膨脹系數電學

9、1靜電場 電荷守恒定律 庫侖定律 靜電力常量和真空介電常數 電場強度 電場線 點電荷的場強 場強疊加原理 勻強電場 無限大均勻帶電面的場強(不要求導出)均勻帶電球殼內、外的場強公式(預賽不要求導出)高斯定理及其在對稱帶電體系中的應用 電勢和電勢差 等勢面 點電荷電場的電勢(預賽不要求導出) 電勢疊加原理 均勻帶電球殼內、外的電勢公式(不要求導出) 電場中的導體 靜電屏蔽，靜電鏡像法， 電容 平行板電容器的電容公式 球形、圓柱形電容器的電容公式 電容器的連接 電介質的極化 介電常量 電荷體系的靜電能，電場的能量密度，電容器充電后的電能 電偶極矩，電偶極子的電場和電勢電介質 電介質的極化與極化電荷

10、 電位移矢量 電荷體系在外場中的能量，電荷體系在外場中所受到的作用力和力矩2穩(wěn)恒電流 歐姆定律 電阻率和溫度的關系 電功和電功率 電阻的串、并聯 電動勢 閉合電路的歐姆定律 一段含源電路的歐姆定律 基爾霍夫定律 電流表 電壓表 歐姆表 惠斯通電橋 補償電路3物質的導電性 金屬中的電流 歐姆定律的微觀解釋 液體中的電流 法拉第電解定律 氣體中的電流 被激放電和自激放電(定性) 真空中的電流 示波器 半導體的導電特性 p型半導體和n型半導體 P-N結 晶體二極管的單向導電性及其微觀解釋（定性） 三極管的放大作用(不要求掌握機理) 超導現象，超導體的基本性質4磁場 電流的磁場 畢奧-薩伐爾定律 （不

11、帶星號）磁場疊加原理磁感應強度 磁感線 勻強磁場 長直導線、圓線圈、螺線管中的電流的磁場分布（定性） 安培環(huán)路定理及在對稱電流體系中的應用無限長直導線中電流的磁場的表示式 圓線圈中的電流在軸線上和環(huán)面上的磁場表示式 無限長螺線管中的電流的磁場的表示式(均不要求導出) 真空磁導率磁矩磁介質、磁化強度 磁介質的磁化（定性） 鐵磁體的磁化性質（定性）與磁化電流 安培力 洛倫茲力 電子帶電粒子荷質比的測定 質譜儀 回旋加速器 霍爾效應5 電磁感應 法拉第電磁感應定律 楞次定律 感應電場(渦旋電場) 電子感應加速器 自感和互感 自感系數 通電線圈的自感磁能（不要求推導） 6交流電 交流發(fā)電機原理 交流電

12、的最大值和有效值交流電的矢量和復數表述 純電阻、純電感、純電容電路 感抗和容抗 電流和電壓的相位差 整流 濾波和穩(wěn)壓 諧振電路 交流電的功率 交流電路的基爾霍夫定律三相交流電及其連接法 感應電動機原理理想變壓器 遠距離輸電 7電磁振蕩和電磁波 電磁振蕩 振蕩電路及振蕩頻率 赫茲實驗 電磁場和電磁波 電磁場能量密度、能流密度電磁波的波速 電磁波譜 電磁波的發(fā)射和調制 電磁波的接收、調諧、檢波 電磁波在絕緣體和金屬表面的反射與透射 光學1. 幾何光學費馬原理 光的傳播 反射 折射 全反射 光的色散 折射率與光速的關系 平面鏡成像 球面鏡成像公式及作圖法 球面折射成像公式 焦距與折射率、球面半徑的關

13、系 薄透鏡成像公式及作圖法 眼睛 放大鏡 顯微鏡 望遠鏡等常用光學儀器2波動光學 光程 惠更斯原理（定性） 光的干涉現象 雙縫干涉 光的衍射現象 單縫衍射（定性） 夫瑯禾費衍射光柵 布拉格公式分辯本領(不要求導出) 光譜和光譜分析（定性）光的偏振 自然光與偏振光 馬呂斯定律 布儒斯特定律 近代物理1光的本性光電效應 愛因斯坦光電效應方程康普頓散射光的波粒二象性 光子的能量與動量2原子結構盧瑟福實驗 原子的核式結構玻爾模型 *用玻爾模型解釋類氫光譜 玻爾模型的局限性原子的受激輻射 激光的產生(定性)和特性3原子核 原子核的尺度數量級 天然放射性現象 原子核的衰變 半衰期 放射線的探測 質子的發(fā)現 中子的發(fā)現 原子核的組成 核反應方程 質能方程關系式 裂變和聚變 質量虧損4粒子 “基本粒子” 輕子與夸克(簡單知識) 四種基本相互作用 實物粒子具有波粒二象性 物質波 德布羅意關系 不確定關系5狹義相對論 愛因斯坦假設 洛倫茲變換（三維、四維（？）；僅限于矢量） 時間和長度的相對論效應 多普勒效應 速度變換 相對論動量