高中物理知識體系結構圖

PAGE高中物理學知識的結構體系高中物理所有知識體系簡表力學靜力學（必修1）力的概念和三種常見力重力、彈力、摩擦力力的合成和分解物體的平衡（相互作用）運動學（必修1、2）（選修3-4）直線運動勻速直線運動、勻變速直線運動曲線運動(運動的合成和分解)平拋物體運動勻速圓周運動天體運動問題機械振動（簡諧運動）阻尼振動、受迫振動機械波（橫波、縱波）反射、折射、干涉、衍射、疊加、多普勒效應動力學（運動和力）（必修1、2）牛頓運動定律牛頓第一、二、三定律萬有引力與圓周運動功與能功、功率動能、勢能動能定理重力勢能、彈性勢能機械能守恒定律電學電場（靜電場）（選修3-1）力的特性庫侖定律電場強度電場線點電荷場強勻強電場場強帶電粒子在電場中的運動能的特性電荷的電勢能（電勢）電勢差電場力的功電容器電路（恒定電流）（選修3-1）電源電動勢閉合電路的歐姆定律內電阻電流、電壓、功率歐姆表電阻串、并聯(lián)關系歐姆定律電功、電功率、電熱電阻定律磁學磁場（選修3-1）磁場的產(chǎn)生永磁體磁場電流磁場磁場的性質磁感強度、磁通密度、磁感線安培力(左手定則)、洛侖茲力(左手定則)帶電粒子在磁場中運動磁通量磁通密度電磁感應（選修3-2）（選修3-4）產(chǎn)生的條件導體切割磁感線運動法拉第電磁感應定律㈠右手定則穿過閉合電路所圍面積中磁通量發(fā)生變化法拉第電磁感應定律㈡楞次定律自感互感變壓器和電能的輸送交變電流右手定則光學幾何光學（選修3-4）光的直線傳播(均勻介質)本影、半影、日食、月食、小孔成像真空中的光速電磁波譜光的反射反射定律、平面鏡成像光的折射折射定律、全反射現(xiàn)象光的色散棱鏡：全反射棱射熱學(選修3-3)熱學的基本知識分子動理論分子無規(guī)則運動擴散、布朗運動動能（溫度）相互作用力勢能（體積）物體的內能分子動能、熱能、物體的內能熱和功內能的改變做功、熱傳遞能量守恒定律熱力學第一、二定律氣體的性質氣體的狀態(tài)描述物質的量、壓強、體積、溫度及其關系理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律 一定質量理想氣體狀態(tài)方程等溫過程、等壓過程、等容過程飽和汽、非飽和汽空氣的濕度力學知識結構體系力學部分包括靜力學、運動學和動力學三部分I靜力學三種常見的力三種常見的力物體的平衡力的合成與分解一個力的作用效果，如果與幾個力的效果相同，則這個力叫那幾個力的合力，那幾個力叫這個力的分力。由分力求合力的運算叫力的合成；由合力求分力的運算叫力的分解。力的概念定義力是物體對物體的作用。所以每一個實在的力都有施力物體和受力物體三要素大小、方向、作用點矢量性力的矢量性表現(xiàn)在它不僅有大小和方向，而且它的運算符合平行四邊形定則。效果力的作用效果表現(xiàn)在，使物體產(chǎn)生形變以及改變物體的運動狀態(tài)兩個方面。摩擦力重力由地球對物體的吸引而產(chǎn)生。方向：總是豎直向下。大小G＝mg。g為重力加速度，由于物體到地心的距離變化和地球自轉的影響，地球周圍各地g值不同。在地球表面，南極與北極g值較大，赤道g值較?。煌ǔＨ=9.8米／秒2。重心的位置與物體的幾何形狀、質量分布有關。任何兩個物體之間的吸引力叫萬有引力，。通常取引力常量G＝6.67×10-11?！っ?／千克2。物體的重力可以認為是地球對物體的萬有引力。彈力彈力產(chǎn)生在直接接觸并且發(fā)生了形變的物體之間。支持面上作用的彈力垂直于支持面；繩上作用的彈力沿著繩的收縮方向。胡克定律F=kx，k稱彈簧勁度系數(shù)。滑動摩擦力物體間發(fā)生相對滑動時，接觸面間產(chǎn)生的阻礙相對滑動的力，其方向與接觸面相切，與相對滑動的方向相反；其大小f=μN。N為接觸面間的壓力。μ為動摩擦因數(shù)，由兩接觸面的材料和粗糙程度決定。靜摩擦力相互接觸的物體間產(chǎn)生相對運動趨勢時，沿接觸面產(chǎn)生與相對運動趨勢方向相反的靜摩擦力。靜摩擦力的大小隨兩物體相對運動的“趨勢”強弱，在零和“最大靜摩擦力”之間變化?！白畲箪o摩擦力”的具體值，因兩物體的接觸面材料情況和壓力等因素而異。物體的平衡概念：當物體受到幾個力的作用時處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，就說這幾個力平衡，這時的物體處于平衡狀態(tài)，且合力為零。共點力：作用在一個物體上的幾個力，作用于一點，或其延長線相交于一點。共點力作用下的物體的平衡條件：作用在一個物體上的幾個力，合力為零，即F合＝0，則物體是平衡的?！捌胶饬Α迸c“相互作用力”的關系是：都是大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，但“平衡力”的兩個力的作用點在同一物體上，而“相互作用力”的兩個力分別作用在兩個物體上。II運動力學直線運動直線運動曲線運動加速度方向與速度方向的關系在直線運動中，若速度增加，則加速度與速度的方向相同；若速度減小，則方向相反。運動的描述質點忽略物體的大小和形狀，將其看作一個“具有質量”的物質點。能否看成質點與研究問題的性質有關。參考系運動是相對的。描述物體運動時，用于參考，觀察其相對運動的物體。參考系可任選，以對研究問題簡單、方便為準。坐標系描述物體運動時，在參考系上建立的適當?shù)淖鴺讼?。時間、位移描述質點運動的物理量。位移是矢量，時間是標量。速度、加速度速度的變化量與變化時間段的比值，為加速度，矢量，m/s2。，矢量，m/s。運動的合成與分解已知分運動求合運動叫運動的合成，已知合運動求分運動叫運動的分解。運動的合成與分解遵守平行四邊形定則勻速率圓周運動特點：合外力總指向圓心（又稱向心力）。描述量：線速度V，角速度ω，向心加速度α，圓軌道半徑r，圓運動周期T。規(guī)律：F=m=mω2r=m勻速直線運動v＝S/t變速直線運動萬有引力定律：；；；適用范圍：兩個質點間的引力，R為兩個質點間的距離兩個質量分布均勻的球體之間的引力，R為兩球心間的距離一質量分布均勻的球體與球外一質點間的引力，R為球心到質點間的距離應用：天體運動問題分析人造地球衛(wèi)星宇宙速度平拋物體的運動特點：初速度水平，只受重力。分析：水平勻速直線運動與豎直方向自由落體的合運動。規(guī)律：水平方向vx=v0，x=v0t豎直方向vy=gt，合速度與x正向夾角tgθ=勻變速直線運動彈力產(chǎn)生在直接接觸并且發(fā)生了形變的物體之間。支持面上作用的彈力垂直于支持面；繩上作用的彈力沿著繩的收縮方向。速度規(guī)律vt＝v0+at位移規(guī)律速度位移關系自由落體運動速度規(guī)律vt＝gt位移規(guī)律速度位移關系非勻變速直線運動平均速度、瞬時速度機械振動機械振動簡諧運動物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，且總是指向平衡位置的回復力作用下的振動，叫做簡諧振動。也稱為無阻尼振動或等幅振動。特征：振幅保持不變的自由振動。描述量：振幅A，周期T，頻率f＝1/T。x-t圖像：正弦曲線或余弦曲線振動能：動能和勢能之和，機械能守恒相關物理量的周期性變化：位移、回復力、即時速度、即時加速度，動能與勢能等。受力特征：回復力F=-kx＝－mω2x基本模型：①單擺（θ<10°）：②彈簧振子：，；；衍射波傳播過程中遇到孔和障礙物時，繞過孔和障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射。發(fā)生明顯衍射的條件是孔、障礙物的尺寸與波長可比擬。衍射是波特有的現(xiàn)象。干涉波的疊加：兩列波重疊區(qū)域，任何一點的位移等于兩列波引起的位移的矢量和。二列頻率相同、振動方向相同的波相遇，使媒質中有的地方振動加強，有的地方振動減弱，且加強與減弱部分相間隔的現(xiàn)象叫波的干涉。干涉是波特有的現(xiàn)象。干涉區(qū)域內某點是振動最強點還是振動最弱點的充要條件：①最強：該點到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即δ=nλ②最弱：該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即δ=(2n+1)λ/2機械波振動在媒質中傳播形成波；媒質各點都在各自平衡位置附近振動但不隨波形一起遷移，波是能量傳遞的一種形式。描述量：波幅A，波長λ，波速V，周期T，頻率f。描述公式：V=λ/T=λf；波速大小由傳播振動的介質特性所決定；波的頻率等于質點振動頻率，大小由振源決定，與介質無關；波長由波源和介質決定波的圖像：表述了某一時刻各個質點偏離平衡位置的狀況。為正弦曲線或余弦曲線（與振動圖像很相似，但是有本質區(qū)別）波的類型：橫波和縱波。波的例子：聲波（超聲波、次聲波、可聽聲波20-20000Hz）阻尼振動定義：振幅逐漸減小的自由振動叫阻尼振動。特征：振幅遞減原因：振動能逐漸轉化為其他形式的能。自由振動受迫振動受迫振動定義：物體在周期性外力（驅動力）作用下的振動叫受迫振動。特征：受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅動力的頻率；而當驅動力的頻率接近振動物體的固有頻率時，受迫振動振幅增大的現(xiàn)象叫共振。機械波波的特性：波的疊加原理：各列波彼此通過，互不干擾；介質質點位移等于各位移的矢量和波的特有現(xiàn)象：波的衍射繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波的干涉兩列波在相遇的區(qū)域內疊加形式的一種現(xiàn)象特殊現(xiàn)象：多普勒效應波的形成條件波源和介質波的形成原因介質質點之間有相互作用波的實質傳遞振動的形式、能量和信息，質點并不隨著波動而遷移；后一質點的振動滯后于前一質點，且重復前一質點的振動；每個質點的的起振方向是相同的。多普勒效應波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率增大III動力學運動和力運動和力牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。慣性物體的這種性質叫做慣性。慣性是物體的固有屬性，衡量慣性的大小的物理量是質量。彈性勢能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。重力勢能EP＝mghh為物體距零勢能位置的高度。零勢能位置可依具體問題解題方便而定，故重力勢能的大小只有相對的意義。重力勢能的變化表示了重力做功的多少。牛頓第三定律兩個物體間相互作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。(作用力與反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，是同種性質的力，它們分別作用在不同的物體上，不存在“平衡’問題。)牛頓運動定律功和能功功是能量轉換的量度，即：有功必有能量形式的轉換．做了多少功就有多少能量發(fā)生了形式轉換。W=FScosα(兩個要素：①力②力方向上有位移)單位:焦(J)正功：表示動力功(即力與位移夾角小于900)。負功：表示阻力功(即力與位移夾角大于900。)動能定理合外力所做的功等于物體動能的變化。W=EK2—EK1＝定理適用于變力做功的過程牛頓第二定律物體加速度的大小跟它所受合外力的大小成正比，跟物體的質量成反比。加速度的方向與合外力方向相同。表達式F合=ma，其中F單位：牛（N）；m單位：千克（kg）；a單位：米／秒2(m/s2)。意義：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。功率平均功率P=W/t；單位：瓦（焦／秒）即時功率P=FVcosα，單位：瓦（焦／秒）動能物體由于運動所具有的能。動能是運動狀態(tài)的函數(shù)，動能是標量勢能由于物體之間相對位置和物體各部分間相對位置決定的能叫勢能。機械能守恒定律(動能和勢能統(tǒng)稱機械能)機械能在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變。同樣，在只有彈力做功的情形下，物體的動能和彈性勢能發(fā)生相互轉化，機械能總量也保持不變。熱學知識結構體系熱學包括：研究宏觀熱現(xiàn)象的熱力學、研究微觀理論的統(tǒng)計物理學，分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎物質是由大量分子組成的物質是由大量分子組成的①油膜法測分子的直徑；②分子直徑數(shù)量級10－10m，分子質量數(shù)量級10－26kg③阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol－1。是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質的摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。分子勢能分子間由相互作用力和相對位置決定的能量。分子勢能在微觀上決定著分子間距。宏觀上決定著物體的體積V擴散不同的物質相互接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象說明了分子不停地做無規(guī)則運動及分子間有間隙。溫度越高，擴散過程就越快，這說明溫度越高，分子的無規(guī)則運動的速度就越大。改變物體內能的方式①做功：其他形式的能與內能轉化；②熱傳遞：物體間(或物體各部分之間)內能的轉移。二者雖然是等效，但本質不同。分子間作用力分子間存在相互作用力，且引力和斥力同時存在，都隨距離增大而減小。且斥力減小得快。分子間作用力的合力稱之為分子力。熱學的基本知識分子的動能：分子由于熱運動而具有的能量；由溫度T決定。溫度的微觀含義：分子平均動能大小的標志，反映分子熱運動的激烈程度物體的內能組成物體的所有分子的動能和勢能的總和；內能是宏觀量，只對大量分子組成的物體有意義，對個別分子無意義。物體的內能由分子數(shù)量(物質的量)、溫度(分子平均動能)、體積(分子間勢能)決定，與物體的宏觀機械運動狀態(tài)無關．內能與機械能無必然聯(lián)系溫度是分子平均動能大小的標志，溫度相同時任何物體的分子平均動能相等，但平均速率一般不等（分子質量不同）．分子力做正功分子勢能減少，分子力做負功分子勢能增加。分子勢能為零一共有兩處，一處在無窮遠處，另一處小于r0，分子力為零時分子勢能最小，而不是零。理想氣體分子間作用力為零，分子勢能為零，只有分子動能。熱力學第一定律一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。即外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內能的增加ΔU，即ΔU=Q+W。其中，當外界對物體做功時W取正，物體克服外力做功時W取負；當物體從外界吸熱時Q取正，物體向外界放熱時Q取負；ΔU為正表示物體內能增加，ΔU為負表示物體內能減小。分子熱運動分子永不停息地做無規(guī)則運動①擴散現(xiàn)象；②布朗運動能量守恒定律能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。熱和功物體的內能分子動理論布朗運動懸浮在液體中的固體顆粒永不停息的無規(guī)則運動。注意：①形成條件：微粒足夠小。②溫度越高，運動越激烈。③觀察到的是固體微粒(非液體和固體分子)的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性。④實驗中描繪的是某固體微粒每隔30s的位置連線，不是該微粒的運動軌跡。r=r0時，最??；r>r0時，r增大，則分子力做功，分子勢能增加，r減小，分子力做正功，勢能減?。籸<r0時，r增大，則分子力做正功，勢能減小，r減小，克服分子力做功，勢能增加r0=10－10m；r=r0時，f引=f斥；r＞r0時，f引＞f斥；r＜r0時，f引＜f斥熱力學第二定律①克勞修斯表述: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(按熱傳導的方向性表述)。②開爾文表述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內能轉化過程的方向性表述）。③第二類永動機(只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C。)是不可能制成的。熱力學第二定律的微觀解釋:①熵增加原理：一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。因此熱力學第二定律也叫做熵增加原理。②熱力學第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行。熱力學第三定律：兩種溫度間的關系可以表示為：T=t+273.15K和ΔT=Δt，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運動。可以無限接近，但永遠不能達到。不可能通過有限的過程把一個物體冷卻到絕對零度。熱力學第三定律不阻止人們想辦法盡可能地接近絕對零度。物質是由大量物質是由大量分子組成的分子永不停息地做無規(guī)則運動分子間存在相互作用力壓強用分子動理論解釋氣體壓強的產(chǎn)生（氣體壓強的微觀意義）。氣體的壓強是大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強的大小跟兩個因素有關：氣體分子的平均動能，②分子的密集程度體積：氣體的性質物質的量：溫度反映物體冷熱程度的物理量（是一個宏觀統(tǒng)計概念），是物體分子平均動能大小的標志。任何同溫度的物體，其分子平均動能相同。熱力學溫度(T)與攝氏溫度(t)的關系T＝t+273.15（K）說明：①兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1℃②０K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達到。③這兩種溫度每一單位大小相同，只是計算的起點不同。攝氏溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為0℃，熱力學溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為273K（即把－273℃規(guī)定為0K），所以T=t+273概念理想氣體是一種理想化模型，其分子間距很大，不存在分子勢能，分子間沒有相互吸引和排斥，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不造成動能損失。這種氣體稱為理想氣體。理想氣體狀態(tài)方程即克拉貝龍方程氣體的體積、壓強、溫度間的關系：，等溫變化圖線等容變化圖線等壓變化圖線①等溫變化圖線為雙曲線的一支，等容(壓)變化圖線均為過原點的直線(之所以原點附近為虛線，表示溫度太低了，規(guī)律不再滿足)；②圖中雙線表示同一氣體不同狀態(tài)下的圖線，虛線表示判斷狀態(tài)關系的兩種方法；③對等容(壓)變化，如果橫軸物理量是攝氏溫度t，則交點坐標為-273.15飽和汽和飽和汽壓在密閉容器中的液面上同時進行著兩種相反的過程：一方面分子從液面飛出來；另一方面由于液面上的汽分子不停地做無規(guī)則的熱運動，有的汽分子撞到液面上又會回到液體中去。隨著液體的不斷蒸發(fā)，液面上汽的密度不斷增大，回到液體中的分子數(shù)也逐漸增多。最后，當汽的密度增大到一定程度時，就會達到這樣的狀態(tài)：在單位時間內回到液體中的分子數(shù)等于從液面飛出去的分子數(shù)，這時汽的密度不再增大，液體也不再減少，液體和汽之間達到了動態(tài)平衡狀態(tài)。把跟液體處于動態(tài)平衡的汽叫做飽和汽，把未達到飽和的汽叫未飽和汽。一定溫度下，飽和汽的壓強一定，叫做飽和汽壓。未飽和汽的壓強小于飽和汽壓。飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與其他氣體的壓強無關。飽和汽壓與溫度和物質種類有關。在同一溫度下，不同液體的飽和氣壓一般不同，揮發(fā)性大的液體飽和氣壓大；同一種液體的飽和氣壓隨溫度的升高而迅速增大。[對于某種液體而言單位時間、單位面積（液面）飛出的液體分子數(shù)只與溫度有關]將不飽和汽變?yōu)轱柡推姆椒ǎ孩俳档蜏囟娶跍p小液面上方的體積③等待（最終此種液體的蒸氣必然處于飽和狀態(tài)）汽氣體狀態(tài)描述氣體的狀態(tài)理想氣體，由于不考慮分子間相互作用力，其內能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無關。溫度越高，內能越大。理想氣體與外界做功與否：體積增大，對外做了功（外界是真空