高考物理定理.docx
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高考物理定理
物理定理、定律、公式表
一、质点的运动
(1)------直线运动
1)匀变速直线运动
1.平均速度V平=s/t(定义式)2.有用推论Vt2-Vo2=2as
3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24.末速度Vt=Vo+at
5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/26.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t{以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}
8.实验用推论Δs=aT2{Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}
9.主要物理量及单位:
初速度(Vo):
m/s;加速度(a):
m/s2;末速度(Vt):
m/s;时间(t)秒(s);位移(s):
米(m);路程:
米;速度单位换算:
1m/s=3.6km/h
注:
(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;
(4)其它相关内容:
质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动
1.初速度Vo=02.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)4.推论Vt2=2gh
注:
(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。
(3)竖直上抛运动
1.位移s=Vot-gt2/22.末速度Vt=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)
5.往返时间t=2Vo/g(从抛出落回原位置的时间)
注:
(1)全过程处理:
是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:
向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
二、质点的运动
(2)----曲线运动、万有引力
1)平抛运动
1.水平方向速度:
Vx=Vo2.竖直方向速度:
Vy=gt
3.水平方向位移:
x=Vot4.竖直方向位移:
y=gt2/2
5.运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向与水平夹角β:
tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:
s=(x2+y2)1/2,
位移方向与水平夹角α:
tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:
ax=0;竖直方向加速度:
ay=g
注
(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成;
(2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关;
(3)θ与β的关系为tgβ=2tgα;
(4)在平抛运动中时间t是解题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
2)匀速圆周运动
1.线速度V=s/t=2πr/T2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期与频率:
T=1/f6.角速度与线速度的关系:
V=ωr
7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)
8.主要物理量及单位:
弧长(s):
米(m);角度(Φ):
弧度(rad);频率(f):
赫(Hz);周期(T):
秒(s);转速(n):
r/s;半径(r):
米(m);线速度(V):
m/s;角速度(ω):
rad/s;向心加速度:
m/s2。
注:
(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;
(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
3)万有引力
1.开普勒第三定律:
T2/R3=K(=4π2/GM){R:
轨道半径,T:
周期,K:
常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律:
F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?
m2/kg2,方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度:
GMm/R2=mg;g=GM/R2{R:
天体半径(m),M:
天体质量(kg)}
4.卫星绕行速度、角速度、周期:
V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:
中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:
距地球表面的高度,r地:
地球的半径}
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);
(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。
三、力(常见的力、力的合成与分解)
1)常见的力
1.重力G=mg(方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx{方向沿恢复形变方向,k:
劲度系数(N/m),x:
形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=μFN{与物体相对运动方向相反,μ:
摩擦因数,FN:
正压力(N)}
4.静摩擦力0≤f静≤fm(与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
5.万有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?
m2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?
m2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=Eq(E:
场强N/C,q:
电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ为B与L的夹角,当L⊥B时:
F=BIL,B//L时:
F=0)
9.洛仑兹力f=qVBsinθ(θ为B与V的夹角,当V⊥B时:
f=qVB,V//B时:
f=0)
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定;
(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;
(4)其它相关内容:
静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;
(5)物理量符号及单位B:
磁感强度(T),L:
有效长度(m),I:
电流强度(A),V:
带电粒子速度(m/s),q:
带电粒子(带电体)电量(C)
(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2)力的合成与分解
1.同一直线上力的合成同向:
F=F1+F2,反向:
F=F1-F2(F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时:
F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围:
|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:
Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算
四、动力学(运动和力)
1.牛顿第一运动定律(惯性定律):
物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
2.牛顿第二运动定律:
F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
3.牛顿第三运动定律:
F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:
反冲运动}
4.共点力的平衡F合=0,推广{正交分解法、三力汇交原理}
5.超重:
FN>G,失重:
FN
6.牛顿运动定律的适用条件:
适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处理高速问题,不适用于微观粒子〔见第一册P67〕
注:
平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。
五、振动和波(机械振动与机械振动的传播)
1.简谐振动F=-kx{F:
回复力,k:
比例系数,x:
位移,负号表示F的方向与x始终反向}
2.单摆周期T=2π(l/g)1/2{l:
摆长(m),g:
当地重力加速度值,成立条件:
摆角θ<100;l>>r}
3.受迫振动频率特点:
f=f驱动力
4.发生共振条件:
f驱动力=f固,A=max,共振的防止和应用〔见第一册P175〕
5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定}
7.声波的波速(在空气中)0℃:
332m/s;20℃:
344m/s;30℃:
349m/s;(声波是纵波)
8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:
障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大
9.波的干涉条件:
两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)
10.多普勒效应:
由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率与接收频率不同{相互接近,接收频率增大,反之,减小〔见第二册P21〕}
注:
(1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身;
(2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处,减弱区则是波峰与波谷相遇处;
(3)波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式;
(4)干涉与衍射是波特有的;
(5)振动图象与波动图象;
(6)其它相关内容:
超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。
六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化)
1.动量:
p=mv{p:
动量(kg/s),m:
质量(kg),v:
速度(m/s),方向与速度方向相同}
3.冲量:
I=Ft{I:
冲量(N?
s),F:
恒力(N),t:
力的作用时间(s),方向由F决定}
4.动量定理:
I=Δp或Ft=mvt–mvo{Δp:
动量变化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.动量守恒定律:
p前总=p后总或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.弹性碰撞:
Δp=0;ΔEk=0{即系统的动量和动能均守恒}
7.非弹性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm{ΔEK:
损失的动能,EKm:
损失的最大动能}
8.完全非弹性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm{碰后连在一起成一整体}
9.物体m1以v1初速度与静止的物体m2发生弹性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2)v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推论-----等质量弹性正碰时二者交换速度(动能守恒、动量守恒)
11.子弹m水平速度vo射入静止置于水平光滑地面的长木块M,并嵌入其中一起运动时的机械能损失
E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对{vt:
共同速度,f:
阻力,s相对子弹相对长木块的位移}
注:
(1)正碰又叫对心碰撞,速度方向在它们“中心”的连线上;
(2)以上表达式除动能外均为矢量运算,在一维情况下可取正方向化为代数运算;
(3)系统动量守恒的条件:
合外力为零或系统不受外力,则系统动量守恒(碰撞问题、爆炸问题、反冲问题等);
(4)碰撞过程(时间极短,发生碰撞的物体构成的系统)视为动量守恒,原子核衰变时动量守恒;
(5)爆炸过程视为动量守恒,这时化学能转化为动能,动能增加;(6)其它相关内容:
反冲运动、火箭、航天技术的发展和宇宙航行〔见第一册P128〕。
七、功和能(功是能量转化的量度)
1.功:
W=Fscosα(定义式){W:
功(J),F:
恒力(N),s:
位移(m),α:
F、s间的夹角}
2.重力做功:
Wab=mghab{m:
物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:
a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:
Wab=qUab{q:
电量(C),Uab:
a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:
W=UIt(普适式){U:
电压(V),I:
电流(A),t:
通电时间(s)}
5.功率:
P=W/t(定义式){P:
功率[瓦(W)],W:
t时间内所做的功(J),t:
做功所用时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:
P=Fv;P平=Fv平{P:
瞬时功率,P平:
平均功率}
7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
8.电功率:
P=UI(普适式){U:
电路电压(V),I:
电路电流(A)}
9.焦耳定律:
Q=I2Rt{Q:
电热(J),I:
电流强度(A),R:
电阻值(Ω),t:
通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:
Ek=mv2/2{Ek:
动能(J),m:
物体质量(kg),v:
物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:
EP=mgh{EP:
重力势能(J),g:
重力加速度,h:
竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:
EA=qφA{EA:
带电体在A点的电势能(J),q:
电量(C),φA:
A点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:
外力对物体做的总功,ΔEK:
动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.机械能守恒定律:
ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;
(2)O0≤α<90O做正功;90O<α≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功);
(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势能减少
(4)重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守恒成立条件:
除重力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化;(6)能的其它单位换算:
1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)弹簧弹性势能E=kx2/2,与劲度系数和形变量有关
地理
1.目前能观测到的宇宙部分——总星系
2.天体系统层次:
总星系—银河系(河外星系)—太阳系(其他恒星系)—地月系
3.距离地球最近的恒星——太阳;距离地球最近的天体——月球。
4.太阳的外部结构:
(由里向外)光球、色球、日冕
5.太阳活动:
黑子(光球);耀斑、日珥(色球);太阳风(日冕)
6.太阳活动的标志:
黑子和耀斑。
活动周期:
11年
7.太阳活动的影响:
干扰无线电、磁暴、极光
8.太阳系的中心天体——太阳(质量大)
9.八大行星:
水星、金星、地球、火星(类地行星);木星、土星(大行星)、天王星、海王星(远日行星)
10.地球存在生命的原因:
日地距离适中;地球大小质量适中。
11.朔望月周期:
新月(初一、大潮,日食)—上弦月(初七、八,小潮)—满月(十五、十六,大潮,月食)—下弦月(二十二、二十三,小潮)—新月。
一朔望月29.53日
12.地球自转方向和周期自西向东,23小时56分4秒。
13.地球自转角速度除极点外,15°/小时每差1°时间相差4分钟;地球自转线速度除极点外,自赤道向南北两极递减。
14.地球物体水平运动偏向南半球左偏;北半球右偏;赤道无地转偏向力。
15.地球公转周期365日5时48分46秒。
16.地球自转平面——赤道平面;地球公转平面——黄道平面。
17.黄赤交角目前23°26′,与回归线纬度相同。
地轴与赤道夹角90°,地轴与黄道的夹角为66°34′,与极圈的纬度相同。
18.正午太阳高度的变化规律:
由于黄赤交角的存在,地球在公转过程中,形成了太阳直射点在纬度上的周年变化,并使地球各地的正午太阳高度也作相应的变化。
太阳直射处:
正午太阳高度为90度。
所以:
*.北半球春分日(3.21)或秋分日(9.23):
太阳直射赤道,正午太阳高度自赤道向南北降低。
*.北半球夏至日(6.22):
太阳直射北回归线,正午太阳高度自北回归线向南北降低。
*.北半球冬至日(12.22):
太阳直射南回归线,正午太阳高度自南回归线向南北降低。
正午太阳高度角自太阳直射处纬度向南北两侧递减。
19.北回归线以北的纬度带:
一年正午太阳高度在6.22达到最大,12.22达到最小;南回归线以南的纬度带:
一年正午太阳高度在12.22达到最大,6.22达到最小。
南.北回归线之间的纬度带:
一年之中的正午太阳高度可达到两次最大值(90°),回归线上只有1次直射,回归线外无直射。
20.昼夜长短变化规律由于黄赤交角的存在:
赤道全年昼夜平分,3.21日及9.23日全球昼夜平分。
北半球春分日-秋分日:
太阳直射北半球,北半球昼长夜短,纬度愈高,昼愈长夜愈短,北极圈内有极昼现象。
南半球各纬线圈昼短夜长,纬度愈高,昼愈短夜愈长,南极圈内有极夜现象。
其中,北半球夏至日:
北半球昼最长,夜最短,北极圈及其以北(极昼),南半球反之。
北半球秋分日-春分日:
反之。
其中,北半球冬至日:
北半球昼最短夜最长,北极圈及其以北(极夜);南半球反之。
21.五带的划分:
回归线之间为热带;回归线到极圈为南、北温带;极圈以内是南、北寒带。
22.地球的六大圈层:
大气圈、水圈、生物圈、地壳、地幔、地核。
23.上地幔上部有软流层,可能是地球内部岩浆活动与地震的主要发源地。
24.岩石圈=地壳+上地幔软流层以上部分。
25.岩浆岩:
侵入岩—(花岗岩):
晶粒较粗;喷出岩—(玄武岩):
晶粒小,多气孔
26.沉积岩:
层理构造,并有动植物化石,主要有:
砾岩、砂岩、页岩、石灰岩。
27.变质岩:
片理构造,主要有大理岩、石英岩、片岩、板岩、片麻岩。
28.地震的分类:
一按成因主要分构造地震与火山地震两种。
二按震源深度可分浅源地震、中源地震、深源地震。
三按震级可分为微震和破坏性地震。
29.地震时先是上下颠簸,然后是左右摇晃,因为地震时先的纵波到达震中,然后是横波传来。
30.震级和烈度的关系:
震级越大、烈度也越大,一次地震只有一个震级,震中处烈度最大,震中距越小,烈度越大。
31.世界主要地震带是环太平洋构造带和地中海—喜马拉雅构造带,环太平洋带大约集中了全世界80%以上的浅源地震、几乎全部的中源和深源地震,我国正位于世界两大地震带的交接处,是一个多地震的国家。
32.海底扩张学说认为海岭(大洋中脊)是大洋地壳的诞生处。
海沟是大洋地壳的消亡处。
33.全球岩石圈共分六大板块,即亚欧板块,太平洋板块、美洲板块(南北美洲)、非洲板块、印度洋板块(阿拉伯半岛、印度半岛和澳大利亚)、南极洲板块。
34.地震震级相差一级,能量相差30多倍,两级相差900多倍
35.能吸收太阳光中的紫外线的是——臭氧。
36.能吸收并放射长波辐射的是——水汽与二氧化碳,对地面有一定的保温作用。
37.大气的垂直分层:
自下而上依次再分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层五层。
38.对流层主要特征有:
水汽、尘埃杂质含量多;气温随高度增加而递减,平均每上升100米,气温降低0.6℃。
大气对流运动显著;天气和气候变化最为显著。
39.平流层主要特征:
气温随高度增高而上升;大气以水平运动为主;有臭氧层,是最佳航空层。
40.中间层:
几乎没有臭氧,气温又随高度增加而递减。
热层:
即电离层,能反射无线电波,对电讯通讯工程建设有重大意义。
41.大气运动的能量来源——太阳辐射
42.风——水平气压差异,从高气压区吹向低气压区。
43.盛行东北风的风带——东北信风带和北半球的极地东风带;盛行东南风的风带——东南信风带和南半球的极地东风带。
44.赤道低气压带——多雨地带;极地高气压带——少雨地带;副热带高气压带——大陆西岸和大陆内部,气候暖热干旱,为少雨地带;大陆东岸因受夏季风、热带风暴、台风等影响,降水比较丰富。
副极地低气压带——多雨地带。
45.地球上的气压带和风带的位置,随太阳直射点季节变化的南北移动而移动。
1月南移,7月北移
46.季风成因分析:
?
海陆热力差异(亚洲东部季风)?
气压带风带的季节移动。
(南亚和我国西南)受季风影响,一年有干湿,雨热同期,易冬旱夏涝
47.冬夏间亚洲和北太平洋地区气压分布:
冬季:
亚洲大陆——亚洲高压(蒙古高压);北太平洋——阿留申低压夏季:
亚洲大陆——亚洲低压(印度低压);北太平洋——夏威夷高压
48.东亚季风——夏季东南风;冬季偏北风。
南亚季风——夏季西南风;冬季东北风。
49.高气压——反气旋——下沉气流——北顺南逆——干晴天气(伏旱:
副高、寒潮:
蒙古高压)
50.低气压——气旋——上升气流——北逆南顺——阴雨天气(台风)
51.梅雨——准静止锋6、7月
52.水圈的主体——海洋水;淡水的主体——冰川(南极洲)
53.水循环的动力——太阳辐射
54.水循环的类型:
海陆间循环、海上内循环、陆上内循环。
最重要的水循环——海陆间循环(大循环)。
55.人类可以影响的水循环的环节——局部地区的地表径流施加一定的影响,如:
改变局部地区的水的时间分布----修建水库;改变局部地区的水的空间分布,跨流域调水---南水北调、引滦入津、引黄济青等;引水灌溉。
56.洋流的分类:
*按水温划分:
暖流:
水温高,一般为低纬度流向高纬度。
寒流:
水温低,一般为高纬度流向低纬度。
*按成因分:
风海流、密度流(直布罗陀海峡)、补偿流(秘鲁寒流)。
57.洋流分布的规律:
在热带和副热带海区(除北印度洋外),以副热带海区为中心的大洋环流