高级中学物理公式定理情况总结解题方法指导.doc

-` 高中物理公式总结 GAO ZHONG WU LI GONG SHI ZONG JIE 一、力学 1、胡克定律：f = kx (x为伸长量或压缩量，k为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关) 2、重力： G = mg (g随高度、纬度、地质结构而变化，g极>g赤，g低纬>g高纬) 3、求F1、F2的合力的公式： 两个分力垂直时： 注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。分解时喜欢正交分解。 (2) 两个力的合力范围： F1－F2 F F1 +F2 (3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。 4、物体平衡条件： F合=0 或 Fx合=0 Fy合=0 推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。 解三个共点力平衡的方法： 合成法,分解法，正交分解法，三角形法，相似三角形法 5、摩擦力的公式： (1 ) 滑动摩擦力： f = mN （动的时候用，或时最大的静摩擦力） 说明：①N为接触面间的弹力（压力），可以大于G；也可以等于G；也可以小于G。 ②m为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。 (2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。 大小范围： 0 f静 fm (fm为最大静摩擦力) 说明：①摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。 ②摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。 ③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 ④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。 6、 万有引力： （1）公式：F=G （适用条件：只适用于质点间的相互作用） G为万有引力恒量：G = 6.6710-11 Nm2 / kg2 （2）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或天体表面的高度）） a 、万有引力=向心力 F万=F向 即 由此可得： ①天体的质量： ，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。 ②行星或卫星做匀速圆周运动的线速度： ，轨道半径越大，线速度越小。 ③ 行星或卫星做匀速圆周运动的角速度： ，轨道半径越大，角速度越小。 ④行星或卫星做匀速圆周运动的周期： ，轨道半径越大，周期越大。 ⑤行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径： ，周期越大，轨道半径越大。 ⑥行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度：，轨道半径越大，向心加速度越小。 ⑦地球或天体重力加速度随高度的变化： 特别地，在天体或地球表面： ⑧天体的平均密度： 特别地：当r=R时： b、在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力，即 ∴。在不知地球质量的情况下可用其半径和表面的重力加速度来表示，此式在天体运动问题中经常应用，称为黄金代换式。 c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。也是人造卫星的最小发射速度。 第二宇宙速度：v2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。 第三宇宙速度：v3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。 7、 牛顿第二定律： （后面一个是据动量定理推导） 理解：（1）矢量性 （2）瞬时性 （3）独立性 （4）同体性 （5）同系性 （6）同单位制 牛顿第三定律：F= -F’(两个力大小相等，方向相反作用在同一直线上，分别作用在两个物体上) 8、匀变速直线运动： A S a t B 基本规律： Vt = V0 + a t S = vo t +a t2 几个重要推论： （1） (结合上两式 知三求二) （2）A B段中间时刻的即时速度： （3）AB段位移中点的即时速度： 匀速：vt/2 =vs/2 ，匀加速或匀减速直线运动：vt/2 P=IU> （三）磁场 1、磁场的强弱用磁感应强度B 来表示： （条件：BL）单位：T 2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培（右手）定则决定。 （1）直线电流的磁场 （2）通电螺线管、环形电流的磁场 3、磁场力 （1） 安培力：磁场对电流的作用力。 公式：F= BIL（B^I）（B//I是，F=0） 方向：左手定则 （2）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。 公式：f = qvB (B^v) 方向：左手定则 粒子在磁场中圆运动基本关系式 解题关键画图，找圆心画半径 粒子在磁场中圆运动半径和周期 ， t=T 4、磁通量 =BS有效（垂直于磁场方向的投影是有效面积） 或=BS sin (是B与S的夹角) =2-1= BS= BS (磁通量是标量，但有正负) （四）电磁感应 1．直导线切割磁力线产生的电动势 （三者相互垂直）求瞬时或平均 （经常和I = ， F安= BIL 相结合运用） 2．法拉第电磁感应定律 === 求平均 3．直杆平动垂直切割磁场时的安培力 （安培力做的功转化为电能） 4．转杆电动势公式 5．感生电量（通过导线横截面的电量） *6．自感电动势 （五）交流电 1．中性面 (线圈平面与磁场方向垂直) m=BS , e=0 I=0 2．电动势最大值 =Nm， 3．正弦交流电流的瞬时值 i=Imsin （中性面开始计时） 4．正弦交流电有效值 最大值等于有效值的倍 5．理想变压器 (一组副线圈时) *6．感抗 电感特点： *7．容抗 电容特点： （六）电磁场和电磁波 *1、LC振荡电路 （1）在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，电路中的电流为最大, 线圈两端电压为零。 在LC回路中，当振荡电流为零时，则电容器开始放电, 电容器的电量将减少, 电容器中的电场能达到最大, 磁场能为零。 （2）周期和频率 2、麦克斯韦电磁理论： （1）变化的磁场在周围空间产生电场。（2）变化的电场在周围空间产生磁场。 推论：①均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场。 ②周期性变化（振荡）的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化（振荡）的电场；周期性变化（振荡）的电场周围也产生同频率周期性变化（振荡）的磁场。 3、电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，叫电磁场。 4、电磁波：电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波。 5、电磁波的特点 ⒈以光速传播（麦克斯韦理论预言，赫兹实验验证）；⒉具有能量；⒊可以离开电荷而独立存在；⒋不需要介质传播；⒌能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。 6、电磁波的周期、频率和波速： V=l f = （频率在这里有时候用ν来表示） 波速：在真空中，C=3108 m/s 三、光学 （一）几何光学 1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。 2、规律：（1）光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的。 （2）光的独立传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，但互不干扰，保持各自的规律传播。 （3）光在两种介质交界面上的传播规律 ①光的反射定律：反射光线、入射光线和法线共面；反射光线和入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。 ②光的析射定律： a、折射光线、入射光线和法线共面；入射光线和折射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常数。即 b、介质的折射率n：光由真空（或空气）射入某中介质时，有，只决定于介质的性质，叫介质的折射率。 c、设光在介质中的速度为 v，则： 可见，任何介质的折射率大于1。 d、两种介质比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏介质。 ③全反射：a、光由光密介质射向光疏介质的交界面时，入射光线全部反射回光密介质中的现象。 b、发生全反射的条件：ⓐ光从光密介质射向光疏介质；ⓑ入射角等于临界角。 临界角C ④光路可逆原理：光线逆着反射光线或折射光线方向入射，将沿着原来的入射光线方向反射或折射。 归纳: 折射率=== 5、常见的光学器件：（1）平面镜 （2）棱镜 （3）平行透明板 （二）光的本性 人类对光的本性的认识发展过程 （1）微粒说（牛顿） （2）波动说（惠更斯） ①光的干涉 双缝干涉条纹宽度 (波长越长，条纹间隔越大) 应用：薄膜干涉——由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成，劈形薄膜干涉可产生平行相间干涉条纹，检查平面，测量厚度，光学镜头上的镀膜。 ②光的衍射——单缝（或圆孔）衍射。 泊松亮斑 (波长越长，衍射越明显) （2） 电磁说（麦克斯韦） 波长/m 名称 产生机理 特性与应用 104 10-10 无线电 自由电子的运动 波动性显著，无线电通讯 红外线 原子外层 电子受激发 一切物体都能辐射，具有热作用，遥感技术，遥控器 可见光 由七种色光组成 紫外线 一切高温物体都能辐射，具有化学作用、荧光效应 伦琴（X）射线 原子外内 电子受激发 粒子性显著，穿透本领强 γ射线 原子核受激发 粒子性显著，穿透本领更强 （4）光子说（爱因斯坦） ①基本观点：光由一份一份不连续的光子组成，每份光子的能量是 ②实验基础：光电效应现象 ③规律：a、每种金属都有发生光电效应的极限频率；b、光电子的最大初动能与光的强度无关，随入射光频率的增大而增大；c、光电效应的产生几乎是瞬时的；d、光电流与入射光强度成正比。 ④爱因斯坦光电效应方程 逸出功 光电效应的应用：光电管可将光信号转变为电信号。 （5）光的波粒二象性 光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性，又有粒子性。光具有波粒二象性，单个光子的个别行为表现为粒子性，大量光子的运动规律表现为波动性。波长较大、频率较低时光的波动性较为显著，波长较小，频率较高的光的粒子性较为显著。 （6）光波是一种概率波 四、原子物理 1．氢原子能级,半径 E1= -13.6eV 能量最少 rn=n2r1 r1=0.53m 跃迁时放出或吸收光子的能量 2．三种衰变 射线 本质 速度 特性 α射线 氦原子核（）流 贯穿能力小，电离作用强。 β射线 高速电子（）流 V≈C 贯穿能力强，电离作用弱。 γ射线 高频电磁波（光子） V=C 贯穿能力很强，电离作用很弱。 衰变：原子核由于放出某种粒子而转变位新核的变化。 放出α粒子的叫α衰变。放出β粒子的叫β衰变。放出γ粒子的叫γ衰变。 ① 哀变规律：（遵循电荷数、质量数守恒） α衰变： β衰变： （β衰变的实质是= +） γ衰变：伴随着α衰变或β衰变同时发生。 3．半衰期 ， m=m0（）n 4．质子的发现（1919年，卢瑟福） 中子的发现（1932年，查德威克） 发现正电子（居里夫妇） ， 5．质能方程 E=mc2 1J=1Kg.(m/s)2 1u放出的能量为931.5MeV 1u=1.66056610-27kg 6．重核裂变 原子弹 核反应堆 氢的聚变 氢弹 太阳内部反应 六、狭义相对论 1．伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。 2．狭义相对论的两个基本假设： （1）狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相同的。 （2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 3．时间和空间的相对性： （1）“同时”的相对性：“同时”是相对的。在一个参考系中看来“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。 （2）长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度小。 即 （式中l，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0是与杆相对静止的人观察到的杆长）。 注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化。 ②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位观察者都会认为对方的杆缩短了。 （3）时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间进程变慢，飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢。（时间膨胀或动钟变慢） （式中是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时间间隔，△t是地面上观察到的两事件的时间间隔）。 （4）相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是脱离物质而独立存在的，是绝对的，二者之间也没有联系；相对论则认为时间和空间与物质的运动状态有关，物质、时间、空间是紧密联系的统一体。 4．狭义相对论的其他结论： *（1）相对论速度变换公式：（式中v为高速火车相对地的速度，u′为车上的人相对于车的速度，u为车上的人相对地面的速度）。 对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式可知，这时u≈，这就是经典物理学的速度合成法则。 注意：这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与v相反时，u′取负值。 （2）相对论质量：（式中m0为物体静止时的质量，m为物体以速度v运动时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体的质量随之增大）。 （3）质能方程： 常见非常有用的经验结论： 1、物体沿倾角为α的斜面匀速下滑------=tanα； 2、物体沿光滑斜面滑下a=gsinα物体沿粗糙斜面滑下a=gsinα-gcosα 3、两物体沿同一直线运动，在速度相等时，距离有最大或最小； 4、物体沿直线运动，速度最大的条件是：a=0或合力为零。 5、两个共同运动的物体刚好脱离时，两物体间的弹力为=0，加速度相等。 6、两个物体相对静止，它们具有相同的速度； 7、水平传送带以恒定速度运行，小物体无初速度放上，达到共同速度过程中，摩擦生热等于小物体的动能。 *8、一定质量的理想气体,内能大小看温度,做功情况看体积,吸热、放热综合以上两项用能量守恒定律分析。 9、电容器接在电源上，电压不变；断开电源时，电容器上电量不变；改变两板距离E不变。 10、磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，α，β是大圆。 11、直导体杆垂直切割磁感线，所受安培力F=B2L2V/R。 12、电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量：Q=N△Ф/R。 13、解题的优选原则：满足守恒则选用守恒定律；与加速度有关的则选用牛顿第二定律F=ma；与时间直接相关则用动量定理；与对地位移相关则用动能定理；与相对位移相关(如摩擦生热)则用能量守恒。 高中物理解题方法指导 物理题解常用的两种方法： 分析法的特点是从待求量出发，追寻待求量公式中每一个量的表达式，(当然结合题目所给的已知量追寻)，直至求出未知量。这样一种思维方式“目标明确”，是一种很好的方 法应当熟练掌握。 综合法，就是“集零为整”的思维方法，它是将各个局部（简单的部分）的关系明确以后，将各局部综合在一起，以得整体的解决。 综合法的特点是从已知量入手，将各已知量联系到的量（据题目所给条件寻找）综合在一起。 实际上“分析法”和“综合法”是密不可分的，分析的目的是综合，综合应以分析为基础，二者相辅相成。 正确解答物理题应遵循一定的步骤 第一步：看懂题。所谓看懂题是指该题中所叙述的现象是否明白?不可能都不明白，不懂之处是哪？哪个关键之处不懂？这就要集中思考“难点”，注意挖掘“隐含条件。”要养成这样一个习惯：不懂题，就不要动手解题。 若习题涉及的现象复杂，对象很多，须用的规律较多，关系复杂且隐蔽，这时就应当将习题“化整为零”，将习题化成几个过程，就每一过程进行分析。 第二步：在看懂题的基础上，就每一过程写出该过程应遵循的规律，而后对各个过程组成的方程组求解。 第三步：对习题的答案进行讨论．讨论不仅可以检验答案是否合理，还能使读者获得进一步的认识，扩大知识面。 一、静力学问题解题的思路和方法 1.确定研究对象：并将“对象”隔离出来-。必要时应转换研究对象。这种转换，一种情况是换为另一物体，一种情况是包括原“对象”只是扩大范围，将另一物体包括进来。 2.分析“对象”受到的外力，而且分析“原始力”，不要边分析，边处理力。以受力图表示。 3.根据情况处理力，或用平行四边形法则，或用三角形法则，或用正交分解法则，提高力合成、分解的目的性，减少盲目性。 4.对于平衡问题，应用平衡条件∑F＝0，∑M＝0，列方程求解，而后讨论。 5.对于平衡态变化时，各力变化问题，可采用解析法或图解法进行研究。 静力学习题可以分为三类： ① 力的合成和分解规律的运用。 ② 共点力的平衡及变化。 ③ 固定转动轴的物体平衡及变化。 认识物体的平衡及平衡条件 对于质点而言，若该质点在力的作用下保持静止或匀速直线运动，即加速度为零，则称为平衡，欲使质点平衡须有∑F＝0。若将各力正交分解则有：∑FX＝0，∑FY＝0 。 对于刚体而言，平衡意味着，没有平动加速度即＝0，也没有转动加速度即＝0（静止或匀逮转动），此时应有：∑F＝0，∑M＝0。 这里应该指出的是物体在三个力（非平行力）作用下平衡时，据∑F＝0可以引伸得出以下结论： ① 三个力必共点。 ② 这三个力矢量组成封闭三角形。 ③ 任何两个力的合力必定与第三个力等值反向。 对物体受力的分析及步骤 （一）、受力分析要点： 1、明确研究对象 2、分析物体或结点受力的个数和方向，如果是连结体或重叠体，则用“隔离法” 3、作图时力较大的力线亦相应长些 4、每个力标出相应的符号（有力必有名），用英文字母表示 5、物体或结点： 6、用正交分解法解题列动力学方程 ①受力平衡时 ②受力不平衡时 7、一些物体的受力特征： 8、同一绳放在光滑滑轮或光滑挂钩上，两侧绳子受力大小相等，当三段以上绳子在交点打结时，各段绳受力大小一般不相等。 （二）、受力分析步骤： 1、判断物体的个数并作图：①重力；②接触力（弹力和摩擦力）；③场力（电场力、磁场力） 2、判断力的方向： ①根据力的性质和产生的原因去判； ②根据物体的运动状态去判； a由牛顿第三定律去判； b由牛顿第二定律去判（有加速度的方向物体必受力）。 二、运动学解题的基本方法、步骤 运动学的基本概念(位移、速度、加速度等)和基本规律是我们解题的依据，是我们认识问题、分析问题、寻求解题途径的武器。只有深刻理解概念、规律才能灵活地求解各种问题，但解题又是深刻理解概念、规律的必需环节。 根据运动学的基本概念、规律可知求解运动学问题的基本方法、步骤为 （1）审题。弄清题意，画草图，明确已知量，未知量，待求量。 （2）明确研究对象。选择参考系、坐标系。 （3）分析有关的时间、位移、初末速度，加速度等。 （4）应用运动规律、几何关系等建立解题方程。 （5）解方程。 三、动力学解题的基本方法 我们用动力学的基本概念和基本规律分析求解动力学习题．由于动力学规律较复杂，我们根据不同的动力学规律把习题分类求解。 1、应用牛顿定律求解的问题， 这种问题有两种基本类型：（1）已知物体受力求物体运动情况，（2）已知物体运动情况求物体受力．这两种基本问题的综合题很多。 从研究对象看，有单个物体也有多个物体。 （1）解题基本方法 根据牛顿定律解答习题的基本方法是 ① 根据题意选定研究对象，确定m。 ② 分析物体受力情况，画受力图，确定。 ③ 分析物体运动情况，确定a 。 ④ 根据牛顿定律、力的概念、规律、运动学公式等建立解题方程。 ⑤ 解方程。 ⑥ 验算，讨论。 以上①、②、③是解题的基础，它们常常是相互联系的，不能截然分开。 应用动能定理求解的问题 动能定理公式为，根据动能定理可求功、力、位移、动能、速度大小、质量等。 应用动能定理解题的基本方法是 ① 选定研究的物体和物体的一段位移以明确m、s。 ② 分析物体受力，结合位移以明确。 ③ 分析物体初末速度大小以明确初末动能。 然后是根据动能定理等列方程，解方程，验算讨论。 图4-5 F m2 m1 （例题）如图4—5所示，木板质量，长3米。物体质量。物体与木板间摩擦系数，木板与水平地面间摩擦系数，开始时，物体在 木板右端，都处于静止状态。现用牛的水平恒力拉木板，物体将在木板上滑动，问经过2秒后（1）力F作功多少？（2）物体动能多大？（米/秒2） 应用动量定理求解的问题 从动量定理知，这定理能求冲量、力、时间、动量、速度、质量等。 动量定理解题的基本方法是 ① 选定研究的物体和一段过程以明确m、t。 ② 分析物体受力以明确冲量。 ⑧ 分析物体初、末速度以明确初、末动量。 然后是根据动量定理等建立方程，解方程，验算讨论。 【例题8】 质量为10千克的重锤从3.2米高处自由下落打击工件，重锤打击工件后跳起0.2米，打击时间为0.01秒。求重锤对工件的平均打击力。 应用机械能守恒定律求解的问题 机械能守恒定律公式是知，可以用来求动能、速度大小、质量、势能、高度，位移等。 应用机械能守恒定律的基本方法是 ① 选定研究的系统和一段位移。 ② 分析系统所受外力、内力及它们作功的情况以判定系统机械能是否守恒。 ③ 分析系统中物体初末态位置、速度大小以确定初末态的机械。 然后根据机械能守恒定律等列方程，解方程，验算讨论。 四、电场解题的基本方法 本章的主要问题是电场性质的描述和电场对电荷的作用，解题时必须搞清描述电场性质的几个物理量和研究电场的各个规律。 1、如何分析电场中的场强、电势、电场力和电势能 （1）先分析所研究的电场是由那些场电荷形成的电场。 （2）搞清电场中各物理量的符号的含义。 （3）正确运用叠加原理(是矢量和还是标量和)。 下面简述各量符号的含义： ①电量的正负只表示电性的不同，而不表示电量的大小。 ②电场强度和电场力是矢量，应用库仑定律和场强公式时，不要代入电量的符号，通过运算求出大小，方向应另行判定。（在空间各点场强和电场力的方向不能简单用‘＋’、‘－’来表示。） ③电势和电势能都是标量，正负表示大小．用进行计算时，可以把它们的符号代入，如U为正，q为负，则也为负．如U1>U2>0，q为负，则。 ④ 电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应，WAB为正（即电场力做正功）时，电荷的电势能减小，；WAB为负时，电荷的电势能增加。所以，应用时可以代人各量的符号，来判定电场力做功的正负。当然也可以用求功的大小，再由电场力与运动方向来判定功的正负。但前者可直接求比较简便。 2、如何分析电场中电荷的平衡和运动 电荷在电场中的平衡与运动是综合电场；川力学的有关知识习能解决的综合性问题，对加深有关概念、规律的理解，提高分析，综合问题的能力有很大的作用。这类问题的分析方法与力学的分析方法相同，解题步骤如下： (1)确定研究对象(某个带电体)。 (2)分析带电体所受的外力。 (3)根据题意分析物理过程，应注意讨论各种情况，分析题中的隐含条件，这是解题的关键。 (4)根据物理过程，已知和所求的物理量，选择恰当的力学规律求解。 (5)对所得结果进行讨论。 【例题4】 如图7—3所示，如果 (氚核)和(氦核)垂直电场强度方向进入同—偏转电场，求在下述情况时，它们的横向位移大小的比。（1）以相同的初速度进入，（2）以相同的初动能进入； （3）以相同的初动量进入； （4）先经过同一加速电场以后再进入。 V0 分析和解 带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力，所以重力可以忽略。带电粒子在偏