大學(xué)物理公式集

大學(xué)物理第一學(xué)期公式集 概念（定義和相關(guān)公式）位置矢量：，其在直角坐標(biāo)系中：；角位置：θ速度：平均速度：速率：（）角速度：角速度與速度的關(guān)系：V=ｒω加速度：或平均加速度：角加速度：在自然坐標(biāo)系中其中（=ｒβ），（=r2ω）力：=ｍ（或=）力矩：（大?。篗=rFcosθ方向：右手螺旋法則）動量：，角動量：（大?。篖=rmvcosθ方向：右手螺旋法則）沖量：（=Δｔ）；功：（氣體對外做功：A=∫PdV）mg(重力)→mgh-kx（彈性力）→kx2/2F=(萬有引力)→=Ep(靜電力)→動能：mV2/2勢能：A保=–ΔEp不同相互作用力勢能形式不同且零點選擇不同其形式不同，在默認(rèn)勢能零點的情況下：機械能：E=EK+EP熱量：其中：摩爾熱容量C與過程有關(guān)，等容熱容量Cv與等壓熱容量Cp之間的關(guān)系為：Cp=Cv+R壓強：分子平均平動能：；理想氣體內(nèi)能：麥克斯韋速率分布函數(shù)：（意義：在V附近單位速度間隔內(nèi)的分子數(shù)所占比率）平均速率：方均根速率：；最可幾速率：熵：S=KlnΩ（Ω為熱力學(xué)幾率，即：一種宏觀態(tài)包含的微觀態(tài)數(shù)）電場強度：=/q0（對點電荷：）電勢：（對點電荷）；電勢能：Wa=qUa(A=–ΔW)電容：C=Q/U；電容器儲能：W=CU2/2；電場能量密度ωe=ε0E2/2磁感應(yīng)強度：大小，B=Fmax/qv(T)；方向，小磁針指向（S→N）。定律和定理矢量疊加原理：任意一矢量可看成其獨立的分量的和。即：=Σ（把式中換成、、、、、就分別成了位置、速度、加速度、力、電場強度和磁感應(yīng)強度的疊加原理）。牛頓定律：=ｍ（或=）；牛頓第三定律：′=；萬有引力定律：動量定理：→動量守恒：條件角動量定理：→角動量守恒：條件動能原理：（比較勢能定義式：）功能原理：A外+A非保內(nèi)=ΔE→機械能守恒：ΔE=0條件A外+A非保內(nèi)=0理想氣體狀態(tài)方程：或P=nkT（n=N/V，ｋ=Ｒ/N0）能量均分原理：在平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的每個自由度都具有相同的平均動能，其大小都為kT/2?？藙谛匏贡硎觯翰豢赡馨褵崃繌牡蜏匚矬w傳到高溫物體而不產(chǎn)生其它影響。開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其它影響。實質(zhì)：在孤立系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生的過程，總是由熱力學(xué)概率小的宏觀狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行。亦即在孤立系統(tǒng)內(nèi)部所發(fā)生的過程總是沿著無序性增大的方向進(jìn)行。熱力學(xué)第一定律：ΔE=Q+A10．熱力學(xué)第二定律：孤立系統(tǒng)：ΔS>0（熵增加原理）庫侖定律：（k=1/4πε0）高斯定理：（靜電場是有源場）→無窮大平板：E=σ/2ε0環(huán)路定理：（靜電場無旋，因此是保守場）θ2IrPoRθ1I畢奧—沙伐爾定律：直長載流導(dǎo)線：無限長載流導(dǎo)線：載流圓圈：，圓?。捍髮W(xué)物理第二學(xué)期公式集電磁學(xué)定義：=/q0單位：N/C=V/ｍB=Fmax/qv；方向，小磁針指向（S→N）；單位：特斯拉（T）=104高斯（G）①和：=q(+×)洛侖茲公式②電勢：電勢差：電動勢：（）③電通量：磁通量：磁通鏈：ΦB=NφB單位：韋伯（Wb）Θ⊕-q+qS④電偶極矩：=q磁矩：=I=IS⑤電容：C=q/U單位：法拉（F）*自感：L=Ψ/I單位：亨利（H）*互感：M=Ψ21/I1=Ψ12/I2單位：亨利（H）⑥電流：I=；*位移電流：ID=ε0單位：安培（A）⑦*能流密度：實驗定律庫侖定律：②畢奧—沙伐爾定律：③安培定律：d=I×④電磁感應(yīng)定律：ε感=–動生電動勢：感生電動勢：（i為感生電場）*⑤歐姆定律：U=IR（=ρ）其中ρ為電導(dǎo)率*定理（麥克斯韋方程組）電場的高斯定理：（靜是有源場）（感是無源場）磁場的高斯定理：（穩(wěn)是無源場）（感是無源場）電場的環(huán)路定理：（靜電場無旋）（感生電場有旋；變化的磁場產(chǎn)生感生電場）安培環(huán)路定理：（穩(wěn)恒磁場有旋）（變化的電場產(chǎn)生感生磁場）常用公式①無限長載流導(dǎo)線：螺線管：B=ｎμ0I帶電粒子在勻強磁場中：半徑周期磁矩在勻強磁場中：受力F=0；受力矩③電容器儲能：Wc=CU2*電場能量密度：ωe=ε0E2電磁場能量密度：ω=ε0E2+B2*電感儲能：WL=LI2*磁場能量密度：ωB=B2電磁場能流密度：S=ωV*電磁波：C==3.0×108m/s在介質(zhì)中V=C/ｎ，頻率ｆ=ν=波動學(xué)定義和概念簡諧波方程：x處t時刻相位振幅ξ=Acos(ωt+φ-2πx/λ)簡諧振動方程：ξ=Acos(ωt+φ)ｘ處落后0點的相位0點處初相振動量（位移）波形方程：ξ=Acos(2πx/λ+φ′)ｘ處落后0點的相位0點處初相振動量（位移）相位Φ——決定振動狀態(tài)的量振幅A——振動量最大值決定于初態(tài)ｘ0=Acosφ初相φ——ｘ=0處ｔ=0時相位（x0,V0）V0=–Aωsinφ頻率ν——每秒振動的次數(shù)圓頻率ω=2πν決定于波源如：彈簧振子ω=周期T——振動一次的時間單擺ω=波速V——波的相位傳播速度或能量傳播速度。決定于介質(zhì)如：繩V=光速V=C/n空氣V=波的干涉：同振動方向、同頻率、相位差恒定的波的疊加。光程：L=ｎｘ（即光走過的幾何路程與介質(zhì)的折射率的乘積。相位突變：波從波疏媒質(zhì)進(jìn)入波密媒質(zhì)時有相位π的突變（折合光程為λ/2）。拍：頻率相近的兩個振動的合成振動。駐波：兩列完全相同僅方向相反的波的合成波。多普勒效應(yīng)：因波源與觀察者相對運動產(chǎn)生的頻率改變的現(xiàn)象。衍射：光偏離直線傳播的現(xiàn)象。自然光：一般光源發(fā)出的光偏振光（亦稱線偏振光或稱平面偏振光）：只有一個方向振動成份的光。部分偏振光：各振動方向概率不等的光?？煽闯上嗷ゴ怪眱烧穹煌墓獾暮铣?。方法、定律和定理ωφox旋轉(zhuǎn)矢量法：AA1A2ｏｘ如圖，任意一個簡諧振動ξ=Acos(ωt+φ)可看成初始角位置為φ以ω逆時針旋轉(zhuǎn)的矢量在ｘ方向的投影。相干光合成振幅：A=ｋλ極大（明紋）（2ｋ+1）λ/2極小（暗紋）2kπ極大（明紋）（2ｋ+1）π極?。ò导y）其中：Δφ=φ1-φ2–ｋλ極大（明紋）（2ｋ+1）λ/2極?。ò导y）2kπ極大（明紋）（2ｋ+1）π極小（暗紋）當(dāng)φ1-φ2=0時，光程差δ=（r2–r1）=惠更斯原理：波面子波的包絡(luò)面為新波前。（用來判斷波的傳播方向）I1θI2馬呂斯定律菲涅爾原理：波面子波相干疊加確定其后任一點的振動。*馬呂斯定律：I2=I1cos2θ*布儒斯特定律：iPn1Ip+γ=90°n2γ布儒斯特定律當(dāng)入射光以Ip入射角入射時則反射光為垂直入射面振動的完全偏振光。Ip稱布儒斯特角，其滿足：tgip=n2/n1公式振動能量：Ek=mV2/2=Ek(t)E=Ek+Ep=kA2/2Ep=kx2/2=(t)*波動能量：I=∝A2*駐波：←λ→L波節(jié)間距ｄ=λ/2基波波長λ0=2L基頻：ν0=V/λ0=Ｖ/2Ｌ；諧頻：ν=ｎν0*多普勒效應(yīng)：機械波（VR——觀察者速度；Vs——波源速度）對光波其中Vr指光源與觀察者相對速度。ｙΔyｄθ楊氏雙縫：dsinθ=ｋλ（明紋）θ≈sinθ≈ｙ/Ｄ條紋間距Δy=D/λdｙaθf單縫衍射（夫瑯禾費衍射）：ａsinθ=ｋλ（暗紋）θ≈sinθ≈ｙ/ｆ瑞利判據(jù)：θmin=1/R=1.22λ/D（最小分辨角）ｙｄθf光柵：dsinθ=ｋλ（明紋即主極大滿足條件）tgθ=ｙ/ｆｄ=1/ｎ=L/N（光柵常數(shù)）薄膜干涉：（垂直入射）12ｎ1ｔｎ2ｎ3δ反=2ｎ2ｔ+δ0δ0=0中λ/2極增反：δ反=(2k+1)λ/2增透：δ反=kλ現(xiàn)代物理（一）量子力學(xué)普朗克提出能量量子化：ε=ｈν（最小一份能量值）愛因斯坦提出光子假說：光束是光子流。光電效應(yīng)方程：ｈν=ｍｖ2+A其中：逸出功A=ｈν0（ν0紅限頻率）最大初動能ｍｖ2=ｅＵa（Ｕa遏止電壓）德布羅意提出物質(zhì)波理論：實物粒子也具有波動性。則實物粒子具有波粒二象性：ε=ｈν=mc2對比光的二象性：ε=ｈν=mc2p=h/λ=mvp=h/λ=mｃ注：對實物粒子：>0且ν≠ｃ/λ亦ν≠V/λ；而對光子：m0=0且ν=C/λ4．海森伯不確定關(guān)系：ΔｘΔｐx≥ｈ/4πΔｔΔE≥ｈ/4π波函數(shù)意義：=粒子在ｔ時刻ｒ處幾率密度。歸一化條件：Ψ的標(biāo)準(zhǔn)條件：連續(xù)、有限、單值。（二）狹義相對論：1．兩個基本假設(shè)：①光速不變原理：真空中在所有慣性系中光速相同，與光源運動無關(guān)。②狹義相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中都成立。2．洛侖茲變換：Σ’系→Σ系Σ系→Σ’系x=γ(x’+vt’)x’=γ(x-vt)y=y’y’=yz=z’z’=zt=γ(t’+vx’/c2)t’=γ(t-vx/c2)其中：因V總小于C則γ≥0所以稱其為膨脹因子；稱β=為收縮因子。3．狹義相對論的時空觀：①同時的相對性：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，Δt’=0時，一般Δt≠0。稱x’/c2為同時性