高物理基础知识和基本公式总结.docx
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高物理基础知识和基本公式总结
高物理基础知识和基本公式总结
共15页高中物理复习资料高中物理基础知识和基本公式总结
晋机中学高级教师王东升编辑整理力学部分
一、高中阶段常见的几种力
1、重力:
G=mg(g随高度、纬度而变化)
方向:
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晋机中学高级教师王东升编辑整理力学部分
一、高中阶段常见的几种力
1、重力:
G=mg(g随高度、纬度而变化)
方向:
竖直向下
2、弹力:
产生条件:
两个物体接触并发生形变常见的几种弹力:
(1)压力、支持力:
方向与支持面垂直
(2)细线的拉力:
方向沿着绳(3)弹簧力:
F=kx(k-弹簧的劲度系数、xs1)/3T2(14)由波的图象讨论波的传播问题时,要注意波的传播的“双向性”、“周期性”。
当传播时间t<周期T时,不考虑“周期性”。
当传播时间t>周期T时,考虑“周期性”。
三、解决力学问题常用的思维
1、解决力学问题的五大工具:
牛二定律:
F合=ma动量定理:
F合t=Δp动能定理:
F合S=ΔEk动量守恒定律:
系统不受外力或所受外力之和为零时,p初=p末或Δp=0机械能守恒定律:
只有重力和弹簧力做功时,E初=E末或ΔE=0或ΔE增=ΔE减
2、、三个角度看问题:
用牛二定律分析情景,确定问题的性质。
从动量、能量角度去寻找解题的途径。
用牛二定律分析:
F合=0,则a=0F合变化,则a变化F合增大,则a增大F合减小,则a减小。
F合恒定,则a恒定用动量、能量分析:
优先使用守恒律(动量、能量守恒)。
一般涉及时间t时,用动量定理。
涉及位移s时,用动能定理。
3、常用的功能关系:
功是能量转化的量度。
(1)合力做功:
W合=ΔEK(动能定理)
(2)重力做功:
WG=mgΔh=ΔE(4)分子力做功:
W>0,分子势能减少。
W<0,分子势能增加。
(5)电场力做功:
与路径无关。
W=qUW>0,电势能减少。
W<0,电势能增加。
(6)安培力做功:
是机械能与电能转化的量度。
4、常用的思维模式
(1)平衡问题求解策略:
摩擦平衡找临界;三力平衡几何法;多力平衡化二力;正交分解列方程。
(2)几个力平衡,则其中一个力必定与其它力的合力平衡。
(3)三个大小相等的力平衡,夹角互成1200。
(4)两个力的合力:
F1-F2≤F合≤F1+F2,F合随夹角的增大而减小。
(5)三个力的合力:
可能0≤F合≤F1+F2+F3(6)合力不变时:
两个相等的分力的夹角越大,分力越大。
(7)绳端速度分解法:
绳端的速度常分解为沿着绳、垂直于绳两个方向的分速度。
(8)物体脱离约束的条件:
约束力=0(9)冲量的计算:
恒力的冲量:
由定义计算I=Ft变力的冲量:
由效果计算I=ΔP一对力的冲量大小相等、方向相反,矢量和为零。
(10)功的计算:
恒力的功:
由定义计算W=FS变力的功:
由效果计算W=ΔEK由功率的定义W=Pt计算摩擦力做功与路径有关,恒力做功与路径无关。
一对力做功的代数和不一定为零。
(11)功率的计算:
平均功率P=P=FV(F与V共线)瞬时功率P=FV(F与V共线)(12)动量与动能的关系:
EK=(13)与动量、能量有关的问题模型反弹:
I=m(v1+v2)落地:
注意重力的冲量是否可以忽略。
一般Δt<0、01s可忽略。
抛物、打击:
冲量:
I=mv-0做功:
W=mv2-0爆炸:
动量守恒,动能增加。
因为有化学能转化为动能。
弹开:
0=P1+P2→P1=m2v2→分开时,质量大的速度小,质量小的速度大。
两体系统动量守恒:
ΔP=0→ΔP1+ΔP2=0→ΔP1=I2人船模型:
应用平均动量守恒求位移m(L-s)=Ms→s=Ls--船的位移L--船长(14)碰撞问题:
动量守恒,动能不增加。
弹性碰撞:
动量守恒,动能守恒。
动碰静时:
大碰小,齐向前。
小碰大,向后转。
质量相等时:
速度互换。
非完全弹性碰撞:
动量守恒,动能不守恒。
完全非弹性碰撞:
动量守恒,动能损失最大。
类完全非弹性碰撞问题:
细线绷紧、滑块上车、子弹打木块等。
对系统:
m1v1+m2v2=(m1+m2)V对m1:
m1v1-Fs=1/2m1V2-1/2m1v12对m2:
Ft=m2V-m2v2Fs=1/2m2V2-1/2m2v22系统损失的机械能Q=fΔs=1/2(m1+m2)V2(15)轻弹簧、轻绳、轻杆:
轻绳只能提供拉力。
轻杆既能提供拉力,又能提供支持力。
但要注意:
轻杆的弹力不一定沿着杆,必须结合物体的运动状态考虑。
轻弹簧的弹力变化需要时间,不能发生突变。
(16)高中阶段涉及到的势能:
重力势能:
有定量的表达式,Ep=mgh弹性势能:
无定量表达式分子势能:
无定量表达式电势能:
无定量表达式热学部分
1、油膜法估测分子直径:
d=
2、微观量估算时用到的分子的两个模型:
球体模型:
V=π()3立方体模型:
V=D3其中D--分子直径
3、阿伏加德罗常数:
NA=
6、021023mol–1联系宏观量和微观量的桥梁。
4、布朗运动:
液体中悬浮的固体小颗粒的无规则运动。
影响因素:
悬浮颗粒越小、液体的温度越高,布朗运动越明显。
产生原因:
液体分子对悬浮小颗粒的撞击作用不平衡。
布朗运动的无规则性间接反映了液体分子运动的无规则性。
5、分子力:
分子间同时存在相互作用的引力和斥力,引力和斥力都随分子间距的增大而减小,但斥力比引力减小的更快。
平衡距离处:
引力=斥力,分子力为零,分子势能最小。
6、内能:
物体内所有分子动能和分子势能的总和。
与物体的温度、体积、质量、状态等有关。
温度是物体内分子平均动能的标志。
分子势能的变化与体积的变化有关。
内能:
U=nEk+Epn分子总数注意:
分子平均动能是一个统计学量,温度升高,分子平均动能增大,物体内动能大的分子数增多,并不是每一个分子的动能都增大。
7、改变物体内能的途径:
作功和热传递
8、热力学第一定律:
ΔU=Q+W注意符号法则
9、热力学第二定律的两种表述:
(1)热量不可能自发地从高温物体传到低温物体而不引起其它变化。
指明了热传递过程的方向性
(2)不可能从单一热源吸热而全部用来对外做功而不引起其它变化。
指明了机械能与内能转化的方向性。
10、第一类永动机违反了热力学第一定律。
第二类永动机违反了热力学第二定律。
1
1、理想气体的分子势能为零。
对气体:
内能看温度,做功看体积,吸、放热由热力学第一定律确定。
12、气体的三个状态常量:
P、V、T的关系PV/T=C或PV=nRT
13、气体压强的微观解释:
大量气体分子对器壁的频繁碰撞。
电磁学部分
1、电场强度:
定义式:
E=决定式:
点电荷场强公式:
E=k匀强电场的场强:
E=注意:
(1)由E=、U=、C=等可推出E=,可见,两平行金属板间的匀强电场的场强E由电荷的面密度决定。
(2)匀强电场中,沿任意直线电势变化均匀。
可用“等分法”研究电场。
2、电势差:
UAB=UAB=φA-φB匀强电场中,U=Ed沿场强方向两点的电势差
3、电容器:
电容C=(定义式)带电量Q=CU平行板电容器的电容:
C=注意:
1、电容器充电后与电源相连,则电压不变。
电容器充电后与电源断开,则电荷量不变。
2、电容器在电路中,随两端电压的变化而进行充、放电,稳定后电容器是断路,与他相连的电阻是摆设。
电压与并联的电阻两端电压相同。
4、带电粒子在电场中的运动:
加速:
qU=mv02→v0=(由静止开始加速)偏转:
水平方向:
匀速运动L=V0t竖直方向:
由静止开始匀加速a==竖直偏移:
y=at2=()2=U速度:
Vx=V0Vy=at偏角:
tgθ==U注意:
带电粒子从中间进入偏转电场,飞出时,速度的反向延长线,通过电场中心。
5、电流的宏观定义:
I=电流的微观定义:
I=nqvs(柱体微元)
6、部分电路欧姆定律:
I=闭合电路欧姆定律:
I=或E=U+Ir路端电压:
U=E–Ir→纯电阻电路U=IR非纯电阻电路U≠IR
7、路端电压随外电阻的增大而增大,随外电阻的减小而减小。
R↑→I↓→U↑=EI2r对纯电阻电路P出=UI=I2R,当R=r(E、r不变)时,电源输出功率最大,Pm=
9、电阻定律:
R=ρ金属导体的ρ随温度升高而增大;半导体的ρ随温度的升高而减小;超导体的ρ=0
10、电功:
W=UIt纯电阻W=I2Rt=t电功率:
P=UI纯电阻P=I2R=注意:
非纯电阻电路,电能≠Q,应从能量角度考虑。
11、电路的设计:
供电电路:
限流电路、分压电路选择方法:
大控小,用限流。
(用全值电阻大的滑变控制小电阻)小控大,用分压。
(用全值电阻小的滑变控制大电阻)连续可调,用分压。
(要求电流表、电压表的读数从零开始连续变化)测量电路:
电流表内接、电流表外接选择方法:
(1)好表内接误差小。
注:
、比值大者为好表。
(2)“兄弟原则”:
R
A、RX大小差不多用电压表分开,相差很多则不分。
注意:
1、考虑电表内阻的影响时,电表可看作是一个有“自报”功能的电阻;已知电表的内阻时则更是一个“宝贝”,既是电流表,又是电压表,还是一个具有“自报”功能的电阻。
2、电流表、电压表的选用:
(1)不超量程
(2)接近满偏
3、滑变的选用:
在能完成任务的前提下,选阻值小的便于调节。
分压、限流都可用时,限流优先。
12、磁感应强度:
B=(I⊥B)方向:
与磁场方向相同。
13、磁通量:
Φ=BS(B⊥S)
14、带电粒子在磁场中的运动匀速圆周运动f洛=F向→Bqv=m→回旋半径r=回旋周期T==求解策略:
速度垂线交圆心,几何关系求半径,运动时间t==T应用:
速度选择器:
粒子沿直线通过正交的匀强电磁场f洛=F电→Bqv=qE→v=回旋加速器:
磁场回旋,电场加速,金属盒屏蔽电场。
交变电场的变化周期=粒子的回旋周期质谱仪:
经电场加速、磁场回旋后,荷质比不同的粒子的回旋半径不同。
磁流体发电机:
稳定后f洛=F电霍尔效应:
通电金属导体放在磁场中,金属中的自由电子受洛仑兹力而向金属导体的上下两个侧面聚集,稳定后f洛=F电,形成霍尔电势差。
15、电磁感应:
(1)感应电动势:
E=nΔS变化时,E=BΔB变化时,E=S导体切割磁感线时,E=BLV线圈转动时,Em=NBSω转杆发电机,E=BωL2
(2)感应电流:
大小:
I=方向:
"右手定则"楞次定律:
阻碍Φ的变化。
阻碍导体与磁体的相对运动。
(3)感应电量的求法:
Δq=IΔt=Δt=由动量定理,安培力的冲量计算。
F安t=BILt=BLQ
16、冲击电流的冲量:
I=mv-0
17、自感电动势:
阻碍引起自感的电流的变化,大小与电流变化的快慢、自感系数L成正比。
18、平行双杆的运动:
轨道宽度相同时,在平行双杆所围面积不变时,趋于稳定。
类似于完全非弹性碰撞。
动量守恒。
(系统所受安培力的和为零)轨道宽度不同时,两杆所受安培力大小不同,动量不守恒。
可由动量定理求解。
19、正弦交流的产生:
线圈在匀强磁场中匀速转动S⊥B时(中性面):
Φ最大,但e=0,i=0。
S∥B时:
Φ=0,但e最大,i最大。
感应电动势的最大值:
Em=nBSω
20、正弦交流的有效值:
U=I=交流有效值的计算:
交流与直流在相等的时间内、通过相同的电阻、产生相等的热量,所需的直流值等于交流的有效值。
其它交流的有效值必须严格按照有效值的定义计算。
(I2RT=一个周期内产生的总热量)注意:
交流的“四值”:
(1)最大值(Um、Im):
反映交流的变化范围
(2)有效值(U、I):
反映交流产生的效果(3)瞬时值(e、I、u):
反映交流在每一时刻的数值(4)平均值:
一般求感应电量时用Δq=IΔt=Δt=。
21、理想变压器:
变压比:
=功率关系:
P输入=P输出→副线圈只有一匝时=副线圈有多匝时:
IU=I1U1+I2U2+I3U3+……注意:
变压器只能改变变化的电压,不改变T、f。
22、远距离输电:
输电功率:
P=UIU输电功率I输电电流输电线上的能量损失:
Δp=I2R输电线上的电压损失:
ΔU=IR23、麦克斯韦电磁场理论的两大支柱:
变化的磁场产生电场;变化的电场产生磁场;注意:
均匀变化的场产生稳定的场。
24、电磁波是横波;不需介质传播;真空中的速度:
c介质中的速度:
v=λf
25、比值法定义的物理量:
E=、U=、C=、B=等,大小可用比值去量度,但却由本身的性质决定。
26、电阻、电感、电容对交流都有阻碍作用。
电阻:
电学公式仍然适用于交流,但必须用交流的有效值。
电感:
L越大、f越大,感抗越大。
通直流、阻交流,通低频、阻高频。
电容:
C越大、f越大,容抗越小。
通交流、隔直流,通高频,阻低频。
光学部分
一、几何光学
1、平面镜“视场”问题的思维方法:
(1)利用成像的对称性把光路拉直,相当于通过平面镜这个"窗口"看物体。
(2)利用光路的可逆性分析。
2、光的折射定律:
n1sini=n2sinr光对真空的折射率:
n==
3、视深:
h=H
4、全反射的条件:
(1)光从光密射入光疏介质
(2)入射角i≥临界角C临界角sinC=
5、光的色散:
表明同一种介质对不同色光的折射率不同,对红光的折射率最小,对紫光的折射率最大。
6、光通过平行玻璃砖,发生侧移,出射光与入射光平行。
光射到球面、柱面、圆形玻璃砖,半径是法线。
光通过三棱镜向底边偏折。
光在不均匀介质中传播,向折射率大的一侧弯曲。
7、平面镜只改变光路,不改变光束的性质。
8、两种临界折射:
光从光疏介质射向光密介质时,入射角=900时,折射角=临界角C光从光密介质射向光疏介质时,入射角=临界角C时,折射角=900
二、物理光学
1、光的波动性:
(1)光的电磁说:
光是一种电磁波。
电磁波谱:
无线电波→红外线→可见光→紫外线→X射线→γ射线λ依次减小、ν依次增大、本质相同、但产生的机理不同。
无线电波是自由电子定向移动形成振荡电流,产生电磁场。
红外线、可见光、紫外线都是原子的外层电子受到激发而产生的。
X射线是原子的内层电子受到激发而产生的。
γ射线是原子核受到激发而发生衰变产生的。
(2)光的干涉:
必要条件:
两列光的f相同①双缝干涉:
干涉图样:
各种色光的干涉条纹都是等宽的、明暗相间的条纹,且中心处都是亮条纹。
红光的干涉条纹间距最宽,紫光最窄。
白光的干涉条纹是彩色条纹,中心处为白色。
光的路程差:
δ=nλ干涉加强明条纹δ=(2n+1)干涉相消暗条纹干涉级n=0、1、2、3…干涉条纹的宽度:
Δx=λ其中L--双缝到光屏的距离d--双缝的宽度②薄膜干涉等厚干涉:
厚度相同的地方出现同一级干涉条纹。
(3)光的衍射:
明显衍射的条件:
D与λ可以相比或更小。
各种色光的衍射图样中,中心处为亮条纹,最宽,两边宽度依次减小。
白光的衍射条纹是彩色的,中心处为白色条纹。
注意:
泊松亮斑是光的衍射现象。
(4)光的偏振:
表明光是横波。
纵波不发生偏振现象。
2、光的粒子性:
光子能量E=hν=
(1)光电效应:
金属在光的照射下发射电子的现象。
条件:
光的频率ν≥金属的极限频率ν0爱因斯坦光电效应方程:
光电子的最大初动能EKm=hν-W当EKm=0时,逸出功W=hν0金属的极限频率ν0=
(2)康普顿效应:
光子与其它粒子发生相互作用时,遵守动量守恒、能量守恒,光子的能量减少,频率减小。
3、光的本性:
光具有波粒二象性。
少数粒子的行为表现出粒子性,大量光子的行为表现出波动性。
波动性是指光子在空间各点出现的几率只能用波动规律来描述。
4、德布罗意波:
λ=只有运动物体才有物质波。
5、一般考虑光的传播时,考虑光的波动性。
考虑光与物质的相互作用时,考虑光的粒子性。
原子、原子核物理
1、卢瑟福α粒子散射实验:
现象:
绝大多数α粒子不发生偏转,只有少数α粒子发生偏转。
极少数粒子发生大角度偏转。
2、原子的核式结构模型:
原子由原子核和核外电子组成。
原子核很小。
3、玻尔的氢原子模型:
三个假设:
①定态假设:
电子绕核运动时并不向外辐射电磁波,原子处于稳定状态。
②轨道量子化假设:
电子绕核运动的轨道是不连续的。
③跃迁假设:
原子的能量状态叫能级。
电子从一个能级跃迁到另一个能级时会以光子的形式放出(或吸收)能量。
跃迁公式:
ΔE=Em-En
4、天然放射现象:
(1)三种射线:
α射线:
α粒子流β射线:
电子流γ射线:
高频电磁波
(2)衰变的类型:
α衰变β衰变注意:
γ射线总是伴随α、β衰变放出的,没有单纯的γ衰变。
β射线中的电子是由原子核中的中子变为质子和中子释放出来的。
(3)半衰期:
反映原子核衰变的快慢定义:
有半数原子核衰变所需要的时间。
半衰期与原子核所处的物理(温度、压力等)状态、化学(单质、化合物)状态无关,由原子核本身决定。
(4)磁场中的衰变:
两圆外切:
α衰变两圆内切:
β衰变注意:
放出的粒子与反冲核的轨迹的半径与电量成反比
5、核反应的类型:
(1)衰变
(2)人工核反应:
质子、中子的发现(3)裂变(4)聚变注意:
1、核反应过程中,质量守恒、电荷守恒、能量守恒,动量守恒。
2、核反应过程中,存在质量亏损,但质量守恒。
6、爱因斯坦质能方程:
E=mc
27、核能:
ΔE=Δmc
28、人类认识到原子有内部结构,是从电子的发现开始的。
人类认识到原子核有内部结构是从天然发射现象开始的。