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。
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