【4】高中物理必“背”手册 .pdf

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1、高中物理必高中物理必“背背”手册手册 一、物理学史篇一、物理学史篇 （一）力学（一）力学 1. 1638 年， 意大利物理学家伽利略伽利略用科学推理论证重物体 和轻物体下落一样快； 并在比萨斜塔比萨斜塔做了两个不同质量的 小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希 腊学者亚里士多德亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错 误的） ； 2. 17 世纪， 伽利略伽利略通过构思的理想实验理想实验指出： 在水平面上 运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去； 得出结论：力是改变物体运动的原因力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德亚里士多德 的观点：力是维持物体运动的原因力是维持

2、物体运动的原因 同时代的法国物理学家笛卡儿笛卡儿进一步指出：如果没有其 它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既 不会停下来，也不会偏离原来的方向 3. 英国物理学家胡克胡克对物理学的贡献：胡克定律； 4. 1687 年，英国科学家牛顿牛顿在自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理著 作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律） 。 5. 1638 年，伽利略伽利略在两种新科学的对话两种新科学的对话一书中，运用 观察-假设-数学推理的方法，详细研究了抛体运动 6. 人们根据日常的观察和经验， 提出“地心说地心说”， 古希腊科 学家托勒密托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼哥白尼提出了“日心

3、日心 说说”，大胆反驳地心说 7. 17 世纪，德国天文学家开普勒开普勒提出开普勒三大定律开普勒三大定律； 8. 牛顿于 1687 年正式发表万有引力定律；1798 年英国物 理学家卡文迪许卡文迪许利用扭秤实验扭秤实验装置比较准确地测出了引引 力常量力常量（体现放大和转换的思想） ； ； 9. 1846 年， 英国剑桥大学学生亚当斯亚当斯和法国天文学家勒维勒维 烈（勒维耶）烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星海王星， 1930 年， 美国天文学家汤苞汤苞用同样的计算方法发现冥王星冥王星 10. 20 世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对 论表明经典力学不适用于微观粒子和高速

4、运动物体明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体 （二）电磁学（二）电磁学 1. 1913 年， 美国物理学家密立根密立根通过油滴实验油滴实验精确测定了 元电荷元电荷 e 电荷量电荷量，获得诺贝尔奖 2. 1785 年法国物理学家库仑库仑利用扭秤实验扭秤实验发现了电荷之 间的相互作用规律-库仑定律库仑定律 3. 1752 年， 富兰克林富兰克林在费城通过风筝实验风筝实验验证闪电是放电 的一种形式，把天电与地电统一起来，并发明避雷针发明避雷针 4. 1837 年， 英国物理学家法拉第法拉第最早引入了电场电场概念， 并 提出用电场线电场线表示电场 5. 1826 年德国物理学家欧姆欧姆（1787-

5、1854）通过实验得出 欧姆定律欧姆定律 6. 1911 年，荷兰科学家昂尼斯（昂尼斯（或昂纳斯）发现大多数金 属在温度降到某一值时，都会出现电阻突然降为零的现象 -超导现象超导现象 7. 19 世纪， 焦耳焦耳和楞次楞次先后各自独立发现电流通过导体时 产生热效应的规律，即焦耳焦耳-楞次定律楞次定律 8. 1820 年， 丹麦物理学家奥斯特奥斯特发现电流可以使周围的小 磁针发生偏转，称为电流磁效应电流磁效应 9. 法国物理学家安培安培发现两根通有同向同向电流的平行导线 相吸，反向相吸，反向电流的平行导线则相斥相斥，同时提出了安培分子 电流假说；并总结出安培定则安培定则（右手螺旋定则右手螺旋定则

6、）判断电流 与磁场的相互关系和左手定则左手定则判断通电导线在磁场中受 到磁场力的方向 10. 荷兰物理学家洛仑兹洛仑兹提出运动电荷产生了磁场运动电荷产生了磁场和磁场磁场 对运动电荷有作用力（洛仑兹力）对运动电荷有作用力（洛仑兹力）的观点 11. 汤姆生的学生阿斯顿阿斯顿设计的质谱仪质谱仪可用来测量带电粒 子的质量和分析同位素 12. 1932 年，美国物理学家劳伦兹劳伦兹发明了回旋加速器回旋加速器能在 实验室中产生大量的高能粒子 （最大动能仅取决于磁场 和 D 形盒直径 带电粒子圆周运动周期与高频电源的周期 相同；但当粒子动能很大，速率接近光速时，根据狭义相 对论，粒子质量随速率显著增大，粒子

7、在磁场中的回旋周 期发生变化，进一步提高粒子的速率很困难 13. 1834 年，俄国物理学家楞次楞次发表确定感应电流方向的 定律-楞次定律楞次定律 14. 1831 年英国物理学家法拉第法拉第发现了由磁场产生电流的 条件和规律-电磁感应定律电磁感应定律 15. 1835 年，美国科学家亨利亨利发现自感现象（因电流变化 而在电路本身引起感应电动势的现象） ，日光灯的工作原 理即为其应用之一，双绕线法制精密电阻为消除其影响应 用之一 （三）光学（三）光学 1. 1885 年， 瑞士的中学数学教师巴耳末巴耳末总结了氢原子光谱 的波长规律-巴耳末系巴耳末系 2. 1913 年， 丹麦物理学家波尔波尔最

8、先得出氢原子能级表达式氢原子能级表达式。 （四）波粒二象性（四）波粒二象性 1. 1900 年， 德国物理学家普朗克普朗克为解释物体热辐射规律提 出：电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的， 把物理学带进了量子世界；受其启发 1905 年爱因斯坦爱因斯坦提 出光子说光子说，成功地解释了光电效应规律，解释了光电效应规律，因此获得诺贝尔 物理奖 2. 1922 年， 美国物理学家康普顿康普顿在研究石墨中的电子对 X 射线的散射时-康普顿效应康普顿效应，证实了光的粒子性光的粒子性 （说明动 量守恒定律和能量守恒定律同时适用于微观粒子） 3. 1924 年， 法国物理学家德布罗意德布罗意大胆预言

9、了实物粒子在 一定条件下会表现出波动性； 4. 1927 年美、 英两国物理学家得到了电子束在金属晶体上电子束在金属晶体上 的衍射图案的衍射图案电子显微镜与光学显微镜相比，衍射现象影 响小很多，大大地提高了分辨能力，质子显微镜的分辨本 能更高 （五）原子物理学（五）原子物理学 1. 1897 年， 汤姆生汤姆生利用阴极射线管发现了电子， 说明原子原子 可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型原子的枣糕模型 2. 1909-1911 年，英国物理学家卢瑟福卢瑟福和助手们进行了 粒子散射实验粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型原子的核式结构模型由实验结 果估计原子核直径数量级为原子核直径数量

10、级为 10-15m 3. 1913 年， 丹麦物理学家玻尔玻尔提出了自己的原子结构假说， 成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱， 为量子力学 的发展奠定了基础 4. 1896 年， 法国物理学家贝克勒尔贝克勒尔发现天然放射现象天然放射现象， 说 明原子核原子核有复杂的内部结构 天然放射现象天然放射现象： 有两种衰变 （、 ） ， 三种射线 （、 、 ） ， 其中 射线射线是衰变后新核新核处于激发态，向低能级跃迁时辐 射出的衰变快慢与快慢与原子所处的物理和化学状态无关物理和化学状态无关 5. 1896 年，在贝克勒尔的建议下，玛丽玛丽-居里夫妇居里夫妇发现了 两

11、种放射性更强的新元素-钋（钋（Po）镭（）镭（Ra） 6. 1919 年， 卢瑟福卢瑟福用 粒子轰击氮核， 第一次实现了原子原子 核的人工转变核的人工转变，发现了质子质子， 并预言原子核内还有另一种粒子-中子中子 7. 1932 年，卢瑟福学生查德威克查德威克于在 粒子轰击铍核粒子轰击铍核时 发现中子中子，获得诺贝尔物理奖由此人们认识到原子核由原子核由 质子和中子质子和中子组成 8. 1934 年，约里奥-居里夫妇用 粒子轰击铝箔粒子轰击铝箔时，发现 了正电子正电子和人工放射性同位素人工放射性同位素 9. 1939 年 12 月，德国物理学家哈恩哈恩和助手斯特拉斯曼斯特拉斯曼用 中子轰击铀核时

12、，铀核发生裂变63、1942 年，在费米、 西拉德等人领导下，美国建成第一个裂变反应堆第一个裂变反应堆（由浓缩 铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成） 10. 1952 年美国爆炸了世界上第一颗氢弹世界上第一颗氢弹（聚变反应、热 核反应） 人工控制核聚变的一个可能途径是：利用强激 光产生的高压照射小颗粒核燃料 11. 1932 年发现了正电子，1964 年提出夸克模型； 粒子分三大类：媒介子媒介子-传递各种相互作用的粒子，如： 光子；轻子轻子-不参与强相互作用的粒子，如：电子、中微 子；强子强子-参与强相互作用的粒子，如：重子（质子、中 子、超子）和介子，强子由更基本的粒子夸克组成，夸克 带

13、电量可能为元电荷 （六）重要历史人物贡献总结（六）重要历史人物贡献总结 1. 安培（法国物理学家） ： （1）磁场对电流可以产生作用力（安培力） ，并且总结出 了这一作用力遵循的规律； （2）安培分子电流假说 2. 洛伦兹（荷兰物理学家） ：1895 年发表了磁场对运动电 荷的作用力公式（洛伦兹力） 3. 阿斯顿： 发明了质谱仪； 发现非放射性元素的同位 素 4. 劳伦斯（美国） ：发明了回旋加速器 5. 楞次：发现了楞次定律（判断感应电流的方向） 6. 汤姆生（英国物理学家） ： （1）发现了电子（揭示了原子具有复杂的结构） ； （2）建立了原子的模型-枣糕模型。 7. 卢瑟福（英国物理学家

14、） ： （1）指导助手进行了 粒子散射实验（记住实验现象） ； （2）提出了原子的核式结构（记住内容） ； （3）发现了质子 8. 查德威克：发现了中子。 9. 波尔（丹麦物理学家） ：波尔原子模型（很好的解释了 氢原子光谱） 10. 贝克勒尔（法国物理学家） ：发现天然放射现象（揭示 了原子核具有复杂结构） 11. 伦琴：发现了伦琴射线（X 射线） 。 12. 约里奥居里和伊丽芙居里夫妇：发现了放射性同 位素；发现了正电子。 13. 普朗克：量子论 14. 爱因斯坦：用光子说解释了光电效应；相对论 15. 麦克斯韦：建立了完整的电磁理论；预言了电磁 波的存在，并且认为光是一种电磁波（赫兹通过

15、实验证实 电磁波的存在） 二、重要公式篇二、重要公式篇 （一）运动学公式 1. 匀变速直线运动公式 (知三求二) （1） 0t vvat （无 x） （2） 2 0 1 2 xv tat （无 vt） （3） 2 1 2 t xvtat （无 v0） （4） 22 0 2 t vvax （无 t） （5） 0 2 t vv xt （无 a） 2自由落体运动的规律 （1）速度公式 t vgt （2）下落高度 2 1 2 hgt （3）下落时间 2h t g （4）落地速度2vgh 3竖直上抛运动的几个具体值 （1）物体上升的时间： 0 1 v t g （2）上升的最大高度： 2 2 0 0 11

16、 1 22 v Hv tgt g （3）物体运动的时间： 0 2v t g ， （4）落回原地的速度： 0 00 2v vvgv g 4.匀变速直线运动的推论 （1）在连续相等的时间内的位移之差为恒定值 2 xat （2）某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平 均速度 0 2 2 t t vv v （3）某段位移内中间位置的瞬时速度等于 22 0 2 2 t x vv v （4）初速度为零的匀加速直线运动： 在时间 2 3 ttt、 、 内位移之比为： 222 123 :1:2 :3 : n ssssn 第一个t内、第二个t内、位移之比为： :1:3:5:(21) N s sssn 在位

17、移s 2s 3s 、 、 内所用的时间之比为：1:2 : 3: 通过连续相等的位移所用时间之比为： 123 :1:( 21):( 32):(1) n ttttnn （5）对末速度为零的匀变速直线运动，可以相应的运用 这些规律 连续相等时间内的位移差：saT 2 以加速度 a 做匀变速直线运动的物体，在各个连续相等 的时间 T 内的位移分别是 321 sss、sn，则 2 () mn ssmn aT 5. 打点计时器 （1）连续相等时间内的位移差： 2 xaT （2）以加速度a做匀变速直线运动的物体，在各个连续 相等的时间 T 内的位移分别是 123 xxx、 、 n x，则 2 () mn x

18、xmn aT （3）常在打点计时器中进行考察 2 AC BAC x vv T 2 CE DCE x vv T 4 AE CAE x vv T （二）牛顿运动定律 1.重力：Gmg 2.胡克定律Fk x （x是弹簧的形变量） 若弹簧伸长，则 0 -Fk x x（） 3.摩擦力：fN 4.牛顿第一定律：一切物体总保持静止状态或匀速直线运 动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 5.牛顿第二定律： F a m 合 6.牛顿第三定律：FF 作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线 上。但作用在两个物体上。 （三）曲线运动 1.平抛运动 （1）基本公式 运 动 特 征 速度v 加速度 a

19、位移s 水 平 方 向 匀 速 直 线 运 动 0 x vv 0 x a 0 xv t 竖 直 方 向 自 由 落 体 运 动 y vgt y ag 2 1 2 ygt 合 运 动 平 抛 运 动 2222 2 0txy vvvvg t 方向 0 tan y x v g t vv ag 22 sxy 方向： 0 tan 2 yg t xv （2）重要推论 从抛出点开始，任意时刻速度偏向角的正切值等于位移 偏向角正切值的两倍 抛物线上某点的速度反向延长线与初速度延长线的交 点到抛点的距离等于该段平抛水平位移的一半 2.圆周运动 线速度： s v t 角速度 = t 2/vr T ， 2/T ，

20、vr 1 f T 2222 4/arvrr T 22 222 2 4 4 v Fmammrmrmf r rT 向 （四）万有引力定律 1.开普勒第三定律： 3 2 R k T 2.万有引力： 2 mm FG r 2 2212 2222 22 4 =4 m mv Gmmrmr mf r rrT 3.黄金代换： 2 Mm Gmg R 解得： 2 GMgR 4.卫星运行规律：高轨低速大周期；大机大势小动能。 5. 三种宇宙速度 第一宇宙速度（环绕速度） 1 7.9/ GM vs R km 第二宇宙速度（脱离速度） 2 2 =11.2/ GM vkm s R 第三宇宙速度（逃逸速度） 3 16.7/

21、svkm （四）机械能守恒定律 1.功：cosWF x 2.功率： W P t cosPF v 3.动能定理：合外力的功等于动能变化量。 K WE 合 4.机械能守恒定律 条件：只有重力做功。 表达式： 1122kpkp EEEE 动量定理: 0 F tmvmv 合 动量守恒定律: 1 12 21 12 2 mvm vmvm v （五）电场 1.基本公式： 库仑定律: 12 2 QQ Fk r 电场强度： F E q 点电荷的电场强度： 2 Q Ek r 静电力做功与电势能变化的关系： ABpApB WEE 电势：= P E q 电势差： ABAB U 静电力做功 AB W与电势差 AB U之

22、间的关系： AB AB W U q （适 用于一切电场） 电容： /CQ U 平行板电容器的电容： 4 S C kd 2.带电粒子在电场中的运动 （1）带电粒子在电场中的加速： 22 0 11 22 qUmvmv （2）带电粒子在电场中的偏转： 沿初速度方向为匀速直线运动，运动时间： 0 l t v 沿电场力方向为初速度为零的匀加速直线运动： FqEqU a mmmd 离开电场时的偏移量： 2 2 2 0 1 22 ql U yat mv d 离开电场时的偏转角： 2 00 tan vqlU vmv d 两个重要结论 a. 不同的带电粒子从静止经过同一电场加速后进入同 一偏转电场后，它们在电场

23、中的偏转角度，偏转距离总 相同，即其轨迹将重合 b .粒子从偏转电场中射出时， 速度的反向延长线与初速 度延长线的交点平分沿初速度方向的位移，即粒子好像 从该中点处沿直线飞离电场一样 （六）恒定电流 1.部分电路欧姆定律： U I R 2.串并联电路 串联电路 并联电路 电流 12n IIII 12n IIII 电压 12n UUUU 12n UUUU 电阻 12n RRRR 12 1111 n RRRR 电压 /电 流分 配 1212 : nn U UUR RR 12 12 111 : n n III RRR 3.电功、电热、电功率 （1）电功：WqUUIt 对纯电阻用电器：电功 2 2 U

24、 WUItI Rtt R 对非纯电阻用电器： W UIt （2）电功率：PUI 对纯电阻用电器： 2 2 U PUII R R ， 对非纯电阻用电器：PUI （3）焦耳定律： 2 QI Rt 对纯电阻用电器： 2 2 U QUItI Rtt R ， 对非纯电阻用电器： 2 QI Rt 4. 电阻定律： l R S 5. 闭合电路的欧姆定律： E I Rr （七）磁场 1.基本公式： 磁感应强度： F B IL 磁通量：sinBS 安培力：sinFBIL 洛仑兹力：sinFqvB 轨道半径公式： mv r Bq 周期公式： 2 m T Bq 电流的强弱： q I t 电流的微观表达式：InqvS

25、 电动势： W E q 部分电路欧姆定律： U I R （八）电磁感应 一、基本公式： 磁通量 磁通量变化 磁通量变化 率 t 物 理 意 义 某时刻穿过 磁场中某个 面的磁感线 条数 穿过某个面的 磁通量随时间 的变化量 表述磁场中 穿过某个面 的磁通量变 化快慢的物 理量 大 小 计 算 n B S， n S与B垂直 的面积，不 垂直时，取 S在与B垂 直方向上的 投影 21 = BS 或 SB S B tt 或 B S tt 注 意 若穿过某个 面有方向相 反的磁场， 则不能直接 用 B S， 应考虑相反 方向的磁通 量或抵消以 外所剩余的 磁通量 开始和转过 180时平面 都与磁场垂

26、直，穿过平面 的磁通量是不 同的，一正一 负， 2B S 而不是零 既不表示磁 通量的大小 也不表示变 化的多少， 在 t图像中 可用图线的 斜率表示 附 注 线圈平面与磁感线平行时，0 ， t 最大； 线圈平面与磁感线垂直时，最大， t 为 零. 二、产生感应电流的条件产生感应电流的条件 （1）电路闭合 （2）磁通量变化 三、楞次定律：感应电流具有这样的方向，即感应电流的 磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化这就是楞次 定律 右手定则：伸开右手，让大拇指跟其余四指垂直，并且都 跟手掌在同一平面内，让磁感线垂直穿入掌心，大拇指指 向导体运动的方向，其余四指所指的方向就是感应电流的 方向 四、法拉第电磁感应定律： EN t 导体切割磁感线所产生的感应电动势sinEBLv 导体转动切割磁感线： 2 1 2 EB L 自感电动势： I EL t