高中物理公式規(guī)律總結(jié)2013修訂版

PAGEPAGE4高中物理公式總結(jié)（2013年11月24日修訂版）鄭州市第二十中學一、力學1、胡克定律：F=kx(x為伸長量或壓縮量，k為勁度系數(shù)，只與彈簧的長度、粗細和材料有關(guān))2、重力：G=mg(g隨高度、緯度、地質(zhì)結(jié)構(gòu)而變化，g極>g赤，g低緯>g高緯)3、求F1、F2的合力的公式：兩個分力垂直時：注意：(1)力的合成和分解都遵循平行四邊行定則。分解時常用正交分解。(2)兩個力的合力范圍：F1－F2FF1+F(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、物體平衡條件：F合=0或Fx合=0Fy合=0推論：三個共點力作用于物體而平衡，任意一個力與其余兩個力的合力一定等值反向。解三個共點力平衡的方法：合成法：利用平行四邊形定則作出任意兩個力的合力，它一定與第三個力構(gòu)成二力平衡。分解法：任取一個力，利用平行四邊形定則作出其沿另兩個力反向延長線上的分力，這兩個分力一定分別與另外兩個力構(gòu)成二力平衡。相似三角形法：如果在平行四邊形中代表三個力的三個邊圍成的三角形，與已知邊長（或邊長比）構(gòu)成的幾何三角形相似，則可利用相似三角形對應邊成比例的性質(zhì)求解5、摩擦力的公式：(1)滑動摩擦力：f=FN（有相對運動時用，或達到最大靜摩擦力時用）說明：①FN為垂直于接觸面的彈力（正壓力），可以大于G；也可以等于G；也可以小于G。②為動摩擦因數(shù)，只與接觸面材料和粗糙程度有關(guān)，與接觸面積大小、接觸面相對運動快慢以及正壓力FN無關(guān)。(2)靜摩擦力：由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解，與正壓力無關(guān)。大小范圍：0f靜fm(fm說明：①摩擦力可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反。②摩擦力可以做正功，也可以做負功，還可以不做功。③摩擦力的方向與物體間相對運動的方向或相對運動趨勢的方向相反。④靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，運動的物體可以受靜摩擦力的作用。6、萬有引力：（1）公式：（適用條件：只適用于質(zhì)點間的相互作用）G為萬有引力恒量：G=6.67×10-11N·m2/kg2（2）在天文上的應用：（M：天體質(zhì)量；R：天體半徑；g：天體表面重力加速度；r表示衛(wèi)星或行星的軌道半徑，h表示離地面或天體表面的高度））a、萬有引力=向心力F萬=F向即由此可得：①天體的質(zhì)量： ，注意M是被圍繞天體（處于圓心處）的質(zhì)量。②行星或衛(wèi)星做勻速圓周運動的線速度：，軌道半徑越大，線速度越小。③行星或衛(wèi)星做勻速圓周運動的角速度：，軌道半徑越大，角速度越小。④行星或衛(wèi)星做勻速圓周運動的周期：，軌道半徑越大，周期越大。⑥行星或衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心加速度：，軌道半徑越大，向心加速度越小。⑦地球或天體重力加速度隨高度的變化：特別地，在天體或地球表面：⑧天體的平均密度：特別地：當r=R時：b、在地球表面或地面附近的物體所受的重力等于地球?qū)ξ矬w的引力，即∴。稱為黃金代換式，在不知地球質(zhì)量的情況下可用其半徑和表面的重力加速度來表示。c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近繞地球做勻速圓周運動的速度。是人造衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度，也是發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度。第二宇宙速度：v2=11.2km/s,使物體掙脫地球引力束縛的最小發(fā)射速度。第三宇宙速度：v3=16.7km/s,使物體掙脫太陽引力束縛的最小發(fā)射速度。7、牛頓第二定律：（后面一個是據(jù)動量定理推導）理解：（1）矢量性（2）瞬時性（3）獨立性（4）同體性（5）同系性（6）同單位制牛頓第三定律：F=-F′(兩個力大小相等，方向相反作用在同一直線上，分別作用在兩個物體上)8、勻變速直線運動：圖片中各S換為X基本規(guī)律：Vt=V0+atX=vo圖片中各S換為X幾個重要推論：（1）(結(jié)合上面兩式知三求二)（2）AB段中間時刻的即時速度：（3）AB段位移中點的即時速度：勻速：vt/2=vx/2，勻加速或勻減速直線運動：vt/2<vx/2初速度為零的勻加速直線運動,在1s、2s、3s……ns內(nèi)的位移之比為12：22：32……n2在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)……第ns內(nèi)的位移之比為1：3：5……(2n-1)在第1m內(nèi)、第2m內(nèi)、第3m內(nèi)……第nm內(nèi)的時間之比為1：：（……(初速無論是否為零,勻變速直線運動的質(zhì)點,在連續(xù)相鄰的相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為一常數(shù)：x=aT2(a：勻變速直線運動的加速度T：每個時間間隔的時間)9、自由落體運動V0=0，a=gh=gt2V=gtV2=2gh10.豎直上拋運動：上升過程是勻減速直線運動，下落過程是勻加速直線運動。全過程是初速度為VO、加速度為g的勻減速直線運動。上升最大高度：H=上升的時間：t=(2)上升、下落經(jīng)過同一位置時的加速度相同，而速度等值反向(3)上升、下落經(jīng)過同一段位移的時間相等。（4）從拋出到落回原位置的時間：t=（5）適用全過程的公式：h=Vot一gt2V=Vo一gtV2一Vo2=一2gh（S、V的正、負號的理解）11、勻速圓周運動公式線速度：V===R=2fR角速度：=向心加速度：a=2向心力：F=ma=m2R=m注意：（1）勻速圓周運動的物體的向心力就是物體所受的合外力，總是指向圓心。（2）衛(wèi)星繞地球、行星繞太陽作勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供。（3）氫原子核外電子繞核作勻速圓周運動的向心力是原子核對核外電子的庫侖力。12、平拋運動公式：水平方向的勻速直線運動和豎直方向的初速度為零的勻加速直線運動（即自由落體運動）的合運動水平分運動：水平位移：x=vot水平分速度：vx=vo)θxy豎直分運動：豎直位移：y=gt2豎直分速度：v)θxytan=vy=votanvo=vycotv=vo=vcosvy=vsintan=tan=2tan13、功：W=Fscosα(適用于恒力的功的計算,α是F與s的夾角）（1）力F的功只與F、s、α三者有關(guān)，與物體做什么運動無關(guān)（2）0°≤α＜90°為正功，α=90°不做功，90°＜α≤180°為負功。（3）功是能量轉(zhuǎn)化的量度重力的功量度重力勢能的變化電場力的功量度電勢能的變化*分子力的功量度分子勢能的變化合外力的功量度動能的變化安培力做功量度其它能轉(zhuǎn)化為電能14、功率：P=(在t時間內(nèi)力對物體做功的平均功率)P=Fvcosα(F為牽引力，不是合外力；v為即時速度時，P為即時功率；v為平均速度時，P為平均功率；P一定時，F(xiàn)與v成反比）15、動能和勢能：動能：重力勢能：Ep=mgh(與零勢能面的選擇有關(guān))16、動能定理：外力對物體所做的總功等于物體動能的變化（增量）。公式：W合=Ek=Ek2-Ek1=17、機械能守恒定律：機械能=動能+重力勢能+彈性勢能條件：只有重力或彈力（指彈簧的彈力）做功。有時重力和彈力都做功。公式：mgh1+具體應用：自由落體運動，拋體運動，單擺運動，物體在光滑的斜面或曲面，彈簧振子等18、功能原理：重力和彈力以外的“其它”力所做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)機械能的變化19、功能關(guān)系：功是能量變化的量度。摩擦力乘以相對滑動的路程等于系統(tǒng)失去的機械能，等于摩擦產(chǎn)生的熱20、物體的動量P=mv,*21、力的沖量I=Ft*22、動量定理:F合t=mv2—mv1（物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化）23、動量守恒定律+m2v2=m1v1′＋m2v2′或p1=-p2或p1+p2=0（注意設(shè)正方向）適用條件：（1）系統(tǒng)不受外力作用。（2）系統(tǒng)受外力作用，但合外力為零。（3）系統(tǒng)受外力作用，合外力也不為零，但合外力遠小于物體間的相互作用力。（4）系統(tǒng)在某一個方向的合外力為零，在這個方向的動量守恒。f固Af完全非彈性碰撞mV1+MV2=（M+m）Vf固Af24、簡諧振動的回復力F=－kx加速度25、單擺振動周期(與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)）26、共振：驅(qū)動力的頻率等于物體的固有頻率時，物體的振幅最大27、機械波：機械振動在介質(zhì)中傳播形成機械波。它是傳遞能量的一種方式。產(chǎn)生條件：要有波源和介質(zhì)。波的分類：①橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直，有波峰和波谷。②縱波，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上。有密部和疏部。波長λ：兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離。注意：①橫波中兩個相鄰波峰或波谷問距離等于一個波長。②波在一個周期時間里傳播的距離等于一個波長。波速：波在介質(zhì)中傳播的速度。機械波的傳播速度由介質(zhì)決定。波速v波長λ頻率f關(guān)系：（適用于一切波）注意：波的頻率即是波源的振動頻率，與介質(zhì)無關(guān)。二、電磁學（一）電場1、庫侖力：(適用條件：真空中點電荷)k=9.0×109N·m2/c2靜電力恒量電場力：F=Eq(F與電場強度的方向可以相同，也可以相反)2、電場強度：電場強度是表示電場強弱的物理量。定義式：單位：N/C點電荷電場場強勻強電場場強3、電勢，電勢能4、電勢差U，又稱電壓UAB=φA-φB5、電場力做功和電勢差的關(guān)系WAB=qUAB6、粒子通過加速電場7、粒子通過偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)量粒子通過偏轉(zhuǎn)電場的偏轉(zhuǎn)角8、電容器的電容電壓不變，Q與C成正比；電量不變，U與C成反比平行板電容器的電容9、電場線：切線方向表示電場強度的方向，疏表示電場強度小，密表示電場強度大。等勢面：電勢相等的點構(gòu)成的面，疏表示電場強度小，密表示電場強度大。電場線跟等勢面垂直，且由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。（二）直流電路1、電流強度的定義：I=微觀式：I=nevs(n是單位體積電子個數(shù)，)2、電阻定律：電阻率ρ：只與導體材料性質(zhì)和溫度有關(guān)，與導體橫截面積和長度無關(guān)。單位：Ω·m3、串聯(lián)電路總電阻R=R1+R2+R3電壓分配，功率分配，4、并聯(lián)電路總電阻（并聯(lián)的總電阻比任何一個分電阻?。﹥蓚€電阻并聯(lián)并聯(lián)電路電流分配，I1=并聯(lián)電路功率分配，5、歐姆定律：（1）部分電路歐姆定律：變形：U=IR（2）閉合電路歐姆定律：I=路端電壓：U=E-Ir=IR輸出功率：=IE-Ir=（R=r輸出功率最大）電源熱功率：電源效率：==EQ\F(R,R+r)6、電功和電功率：電功：W電=IUt電功率焦耳定律（電熱）Q=熱功率純電阻電路：W電=W熱=IUt=非純電阻電路：W電=IUtP電=IU（U2/R＞IU＞I2R，即三者各不相等）（三）磁場1、磁場的強弱用磁感應強度B來表示：（條件：BL）單位：T2、電流周圍的磁場的磁感應強度的方向由安培定則(也可以叫右手螺旋定則)決定。（1）直線電流的磁場（2）通電螺線管、環(huán)形電流的磁場3、磁場力安培力：磁場對電流的作用力。公式：F=BIL（BI）（B//I時，F(xiàn)=0）方向：左手定則（2）洛侖茲力：磁場對運動電荷的作用力。公式：f=qvB(Bv)方向：左手定則（四指指向正電荷的運動方向或負電荷運動的反方向）粒子在磁場中圓運動基本關(guān)系式解題關(guān)鍵：畫圖，找圓心畫半徑粒子在磁場中圓運動半徑和周期，t=T4、磁通量=BS有效（垂直于磁場方向的投影是有效面積）或=BSsin(是B與S的夾角)=2-1=BS或=BS(磁通量是標量，但有正負)（四）電磁感應1．直導線切割磁力線產(chǎn)生的電動勢（三者相互垂直）求的是瞬時值或平均值（經(jīng)常和I=，F(xiàn)安=BIL相結(jié)合運用）2．法拉第電磁感應定律==或=（求的是平均值）3．直桿平動垂直切割磁場時的安培力（安培力做的功轉(zhuǎn)化為電能）4．轉(zhuǎn)桿電動勢公式5．感生電量（通過導線橫截面的電量）*6．自感電動勢（五）交流電1．中性面(線圈平面與磁場方向垂直)m=BS,e=0I=02．電動勢最大值=Nm，3．正弦交流電流的瞬時值i=Imsin（中性面開始計時）4．正弦交流電有效值最大值等于有效值的倍5．理想變壓器(一組副線圈時)*6．電感特點：阻交流（通低頻、阻高頻），通直流電容特點：通交流（阻低頻、通高頻），隔直流（六）電磁場和電磁波*1、LC振蕩電路（1）在LC振蕩電路中，當電容器放電完畢瞬間，電路中的電流為最大,線圈兩端電壓為零。在LC回路中，當振蕩電流為零時，則電容器開始放電,電容器的電量將減少,電容器中的電場能達到最大,磁場能為零。（2）周期和頻率2、麥克斯韋電磁理論：（1）變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生電場。（2）變化的電場在周圍空間產(chǎn)生磁場。推論：①均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生穩(wěn)定的電場。②周期性（均指正弦）變化（振蕩）的磁場在周圍空間產(chǎn)生同頻率的周期性變化（振蕩）的電場；周期性變化（振蕩）的電場周圍也產(chǎn)生同頻率周期性變化（振蕩）的磁場。3、電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系的，形成一個不可分割的統(tǒng)一體，叫電磁場。4、電磁波：電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處傳播就形成電磁波。5、電磁波的特點①以光速傳播（麥克斯韋理論預言，赫茲實驗驗證）；②具有能量；③可以離開電荷而獨立存在；④不需要介質(zhì)傳播；⑤能產(chǎn)生反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象。6、電磁波的周期、頻率和波速：V=f=（頻率在這里有時候用ν來表示）波速：在真空中，C=3×108三、光學（一）幾何光學規(guī)律：（1）光的直線傳播規(guī)律：光在同一均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的。（2）光的獨立傳播規(guī)律：光在傳播時，雖屢屢相交，但互不干擾，保持各自的規(guī)律傳播。（3）光在兩種介質(zhì)交界面上的傳播規(guī)律①光的反射定律：反射光線、入射光線和法線共面；反射光線和入射光線分居法線兩側(cè)；反射角等于入射角。②光的析射定律：a、折射光線、入射光線和法線共面；入射光線和折射光線分別位于法線的兩側(cè)；入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常數(shù)。即b、介質(zhì)的折射率n：光由真空（或空氣）射入某中介質(zhì)時，有，只決定于介質(zhì)的性質(zhì)，叫介質(zhì)的折射率。c、設(shè)光在介質(zhì)中的速度為v，則：可見，任何介質(zhì)的折射率大于1。d、兩種介質(zhì)比較，折射率大的叫光密介質(zhì)，折射率小的叫光疏介質(zhì)。③全反射：a、光由光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)的交界面時，入射光線全部反射回光密介質(zhì)中的現(xiàn)象。b、發(fā)生全反射的條件：?光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；?入射角等于臨界角。臨界角C④光路可逆原理：光線逆著反射光線或折射光線方向入射，將沿著原來的入射光線方向反射或折射。歸納:折射率===（二）光的本性人類對光的本性的認識發(fā)展過程（1）微粒說（牛頓）（2）波動說（惠更斯）①光的干涉雙縫干涉條紋寬度(波長越長，條紋間隔越大)應用：薄膜干涉——由薄膜前后表面反射的兩列光波疊加而成，劈形薄膜干涉可產(chǎn)生平行相間干涉條紋，檢查平面，測量厚度，光學鏡頭上的鍍膜。②光的衍射——單縫（或圓孔）衍射。(波長越長，衍射越明顯)泊松亮斑（3）電磁說（麥克斯韋）波長/m名稱產(chǎn)生機理特性與應用10410-10無線電自由電子的運動波動性顯著，無線電通訊紅外線原子外層電子受激發(fā)一切物體都能輻射，具有熱作用，遙感技術(shù)，遙控器可見光由七種色光組成紫外線一切高溫物體都能輻射，具有化學作用、熒光效應倫琴（X）射線原子外內(nèi)電子受激發(fā)粒子性顯著，穿透本領(lǐng)強γ射線原子核受激發(fā)粒子性顯著，穿透本領(lǐng)更強（4）光子說（愛因斯坦）①基本觀點：光由一份一份不連續(xù)的光子組成，每份光子的能量是②實驗基礎(chǔ)：光電效應現(xiàn)象③規(guī)律：a、每種金屬都有發(fā)生光電效應的極限頻率；b、光電子的最大初動能與光的強度無關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大；c、光電效應的產(chǎn)生幾乎是瞬時的；d、光電流與入射光強度成正比。④愛因斯坦光電效應方程逸出功光電效應的應用：光電管可將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴＃?）光的波粒二象性光是一種具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動性，又有粒子性。光具有波粒二象性，單個光子的個別行為表現(xiàn)為粒子性，大量光子的運動規(guī)律表現(xiàn)為波動性。波長較大、頻率較低時光的波動性較為顯著，波長較小，頻率較高的光的粒子性較為顯著。（6）光波是一種概率波四、原子物理1．氫原子能級,半徑E1=-13.6eV能量最少rn=n2r1r1=0.53m躍遷時放出或吸收光子的能量2．三種衰變射線本質(zhì)速度特性α射線氦原子核（）流貫穿能力小，電離作用強。β射線高速電子（）流V≈C貫穿能力強，電離作用弱。γ射線高頻電磁波（光子）V=C貫穿能力很強，電離作用很弱。衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓７懦靓亮Ｗ拥慕笑了プ?。放出β粒子的叫β衰變。放出γ粒子的叫γ衰變。哀變?guī)律：（遵循電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)守恒）α衰變：β衰變：（β衰變的實質(zhì)是=+）γ衰變：伴隨著α衰變或β衰變同時發(fā)生。3．半衰期，m=m0（）n4．質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)（1919年，盧瑟福）中子的發(fā)現(xiàn)（1932年，查德威克）發(fā)現(xiàn)正電子（居里夫婦），5．質(zhì)能方程E=mc21J=1Kg.(m/s)21u放出的能量為931.5MeV1u=1.660566×10-6．重核裂變原子彈核反應堆氫的聚變氫彈太陽內(nèi)部反應六、狹義相對論1．伽利略相對性原理：力學規(guī)律在任何慣性系中都是相同的。2．狹義相對論的兩個基本假設(shè)：（1）狹義相對性原理：在不同的慣性系中，一切物理規(guī)律都是相同的。（2）光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的。3．時間和空間的相對性：（1）“同時”的相對性：“同時”是相對的。在一個參考系中看來“同時”的，在另一個參考系中卻可能“不同時”。（2）長度的相對性：一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比靜止時的長度小。即（式中l(wèi)，是與桿相對運動的人觀察到的桿長，l0是與桿相對靜止的人觀察到的桿長）。注意：①在垂直于運動方向上，桿的長度沒有變化。②這種長度