高中物理基础知识

1高中物理基础知识一、力和直线运动1．直线运动(1)速度：v＝xt，方向：v与x同向．(2)加速度：a＝v－v0t，方向：与Δv同向(与合力同向)(3)匀变速直线运动的基本公式①速度公式：v＝v0＋at②位移公式：x＝v0t＋12at2③速度与位移关系式：v2－v20＝2ax④平均速度：v－＝xt或v－＝v0＋v2(4)匀变速直线运动的重要推论①匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度．即v－＝vt2.②任意两个连续相等的时间间隔(T)的运动位移之差是一恒量．即x2－x1＝x3－x2＝…＝xn－xn－1＝aT2，或Δx＝aT2.③初速度为零的匀加速直线运动的推论第一个t内、第二个t内、第三个t内、…第n个t内的位移比为：Δx1∶Δx2∶Δx3∶…∶Δxn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)第一个x内、第二个x内、第三个x内、…第n个x内的时间比为：t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(2－1)∶(3－2)∶…∶(n－n－1)2．力、物体的平衡(1)弹力①几种弹力方向轻绳只能产生拉力，方向沿绳子且指向绳子收缩的方向．轻杆产生的弹力，既可以是压力，也可以是拉力，方向不一定沿杆．弹簧产生的压力或拉力沿轴线方向．②弹簧弹力的大小：F＝kx(2)滑动摩擦力①大小：F＝μFN②方向：沿接触面的切线方向，与相对运动的方向相反．(3)力的合成与分解①运算法则：平行四边形定则或三角形定则②合力与分力的关系：等效替代关系(4)共点力的平衡①平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动状态．②平衡条件：F合＝0或Fx＝0Fy＝03．牛顿运动定律(1)牛顿第二定律①公式：a＝F合m.②意义：力的作用效果是使物体产生加速度，力和加速度是瞬时对应关系．2(2)牛顿第三定律①表达式：F1＝－F2.②意义：明确了物体之间作用力与反作用力的关系．方法技巧熟练应用1．分析匀变速直线运动的常用方法(1)逆向思维法(2)图像法2．利用平衡条件解题的方法(1)研究对象的选取方法：整体法和隔离法．(2)力的处理方法：合成法、分解法和正交分解法(动态平衡现象还有“图解法”)．3．牛顿第二定律解题的两种基本方法(1)合成法．(2)正交分解法①分解力②分解加速度3二、曲线运动1．曲线运动的条件(1)物体做曲线运动的条件：F合(或a)与v不共线．(2)合力的方向一定指向轨迹的凹侧．2．平抛(类平抛)运动(1)速度规律：vx＝v0vy＝gt(2)位移规律：x＝v0ty＝12gt2(3)重要推论速度偏角与位移偏角的关系为tanβ＝2tanα平抛运动到任一位置A，过A点作其速度方向反向延长线交Ox轴于C点，有OC＝x2．3．匀速圆周运动的规律(1)v、ω、T、f及半径的关系：T＝1f，ω＝2πT＝2πf，v＝2πrT＝2πfr＝ωr.(2)向心加速度大小：a＝v2r＝ω2r＝4π2f2r＝4π2T2r.(3)向心力大小：F＝ma＝mv2r＝mω2r＝m4π2T2r＝4π2mf2r.(4)竖直面内的圆周运动①两类模型“绳环约束模型”“杆管道约束模型”②两类模型的临界条件(最高点速度)v绳＝gRv杆＝04．万有引力定律和天体的运动(1)万有引力定律：F＝GMmr2(2)估算中心天体质量①应用行星或卫星的轨道半径r、周期T估算太阳或地球的质量：GMmr2＝m4π2T2r→M＝4π2r3GT2.②测出天体表面的重力加速度g，估算天体质量：GMmR2＝mg→M＝R2gG.(3)估算中心天体的密度：已知环绕天体的周期T和轨道半径r，则ρ＝3πr3GT2R3，若r＝R，则ρ＝3πGT2.(4)人造卫星的加速度、线速度、角速度、周期跟轨道半径的关系4GMmr2＝F向＝ma→a＝GMr2→a∝1r2mv2r→v＝GMr→v∝1rmω2r→ω＝GMr3→ω∝1r3m4π2T2r→T＝4π2r3GM→T∝r3越高越慢(5)第一宇宙速度：v＝7.9km/s(最大环绕速度，最小发射速度)．(6)同步卫星的特点．方法技巧熟练应用1．平抛(类平抛)运动的求解方法：运动的合成与分解．2．竖直面内圆周运动问题的求解方法．①“两点”指最高点和最低点，在最高点和最低点对物体进行受力分析，找出向心力的来源，列牛顿第二定律的方程．②“一过程”，即从最高点到最低点，用动能定理或机械能守恒定律将这两点的动能(速度)和势能联系起来3．处理天体运动的基本方法把天体的运动看成是匀速圆周运动，其所需向心力由万有引力提供．GMmR2＝mv2R＝mω2R＝m2πT2R＝m(2πf)2R，应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算．5三、功和能1．功(1)恒力做功的计算式W＝Flcosα(α是F与位移l方向的夹角)(2)恒力所做总功的计算W总＝F合lcosα或W总＝W1＋W2＋……2．功率(1)计算功率的两个公式P＝W/tP＝Fv(2)机车启动类问题中的“临界点”①全程最大速度的临界点为：Ff＝Pvm．②匀加速运动的最后点为Pv1m－Ff＝ma；此时瞬时功率等于额定功率P额．③在匀加速过程中的某点有：P1v1－Ff＝ma．④在变加速运动过程中的某点有Pv2－Ff＝ma2．3．动能定理W总＝Ek2－Ek14．机械能守恒定律的三种表达方式(1)始末状态：mgh1＋12mv21＝mgh2＋12mv22(2)能量转化：ΔEk(增)＝ΔEp(减)(3)研究对象：ΔEA＝－ΔEB5．几种常见的功能关系做功能量变化功能关系重力做功重力势能变化ΔEpWG＝－ΔEp弹力做功弹性势能变化ΔEpWFN＝－ΔEp合外力做功W合动能变化ΔEkW合＝ΔEk除重力和弹力之外其他力做功W其机械能变化ΔEW其＝ΔE滑动摩擦力与介质阻力做功fs相对系统内能变化ΔE内fs相对＝ΔE内电场力做功WAB＝qUAB电势能变化ΔEpWAB＝－ΔEp方法技巧熟练应用1．应用动能定理解题的基本思路(1)选取研究对象，明确它的运动过程；(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况：受哪些力→各力是否做功→做正功还是负功→做多少功→各力做功的代数和(3)明确研究对象在过程的初末状态的动能Ek1和Ek2；6(4)列动能定理的方程W合＝Ek2－Ek1及其他必要的解题方程，进行求解．2．多物体机械能守恒问题的分析方法(1)对多个物体组成的系统要注意判断物体运动过程中，系统的机械能是否守恒．(2)注意寻找用绳或杆相连接的物体间的速度关系和位移关系．(3)列机械能守恒方程时，一般选用ΔEk＝－ΔEp的形式．7四、力学实验1．游标卡尺和螺旋测微器的读数(1)游标卡尺①测量大于1mm长度时，整的毫米数由主尺上读出，毫米以下的部分从游标尺上读出．即读数＝主尺读数＋游标尺读数，其中“游标尺读数”就是与主尺某刻度线对齐的游标刻度的序数乘以精确度．注意游标卡尺不估读．②游标卡尺的精确度分三种：游标卡尺十等分的其精确度为0.1mm；游标卡尺二十等分的其精确度为0.05mm；游标卡尺五十等分的其精确度为0.02mm.(2)螺旋测微器螺旋测微器又叫千分尺，“千分”就是千分之一毫米，即0.001mm.具体来说螺旋测微器的读数应是0.5mm以上的部分从固定刻度上读，并且要看其“半mm”刻度线是否露出；0.5mm以下的部分从可动刻度(螺旋)上读出，要估读一位，再把两部分读数相加即得测量值．如图1所示的读数应该是6.700mm.2．平衡摩擦力(1)验证牛顿第二定律，探究动能定理两实验均需要对小车平衡摩擦力．(2)研究匀变速直线运动时，不需对小车平衡摩擦力．方法技巧熟练应用纸带问题的处理方法(1)如图所示．利用x1、x2、x3…可以计算相邻相等时间内的位移差x2－x1、x3－x2、x4－x3、…，如果它们在允许的误差范围内相等，则可以判定被测物体的运动是匀变速直线运动．(2)利用纸带可以求被测物体在任一计数点对应时刻的瞬时速度v0.如vB＝x2＋x32T.(3)利用纸带求被测物体的加速度a.具体来说又有两种方法：①“逐差法”：从纸带上得到6个相邻相等时间内的位移，则a＝x4＋x5＋x6－x1－x2＋x39T2②利用v—t图像求a：求出A、B、C、D、E、F各点的瞬时速度画出如图所示的v—t图线，图线的斜率就等于加速度a.8五、电场1．库仑定律：F＝kQ1Q2r22．电场强度的表达式(1)定义式：E＝Fq(2)计算式：E＝kQr23．电场线(1)几种常见电场的电场线(如图1所示)(2)电场线的特点①切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．②从正电荷出发到负电荷终止，或从正电荷出发到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．③疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小．④匀强电场的电场线平行且距离相等．⑤顺着电场线方向，电势越来越低．⑥电场线的方向是电势降落陡度最大的方向，电场线跟等势面垂直．⑦电场线永不相交也不闭合．⑧电场线不是电荷运动的轨迹．4．电势差和电势的关系：UAB＝φA－φB或UBA＝φB－φA5．电场力做功的计算(1)普适：W＝qU(2)匀强电场：W＝Edq6．电容(1)电容的定义式：C＝QU＝ΔQΔU(2)平行板电容器电容的决定式：C＝εrS4πkd方法技巧熟练应用1．电势高低及电势能大小的判断方法(1)沿电场线的方向电势降低(2)电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．2．带电粒子在电场中偏转的处理方法9六、磁场1．磁感应强度的定义式：B＝FIL2．安培力(1)大小：F＝BIL(B、I、L相互垂直)(2)方向：左手定则判断3．洛伦兹力(1)大小：F＝qvB(2)方向：左手定则判断4．带电粒子在匀强磁场中的运动(1)洛伦兹力充当向心力．qvB＝mrω2＝mv2r＝mr4π2T2＝4π2mrf2＝ma.(2)圆周运动的半径r＝mvqB、周期T＝2πmqB.5．速度选择器Eq＝qvB6．回旋加速器(1)粒子在磁场中运动一周，被加速两次；交变电场的频率与粒子在磁场中圆周运动的频率相同．T电场＝T回旋＝2πmqB.(2)粒子在电场中每加速一次，都有qU＝ΔEk.(3)粒子在边界射出时，都有相同的圆周半径R，有R＝mvqB.(4)粒子飞出加速器时的动能为Ek＝mv22＝B2R2q22m.在粒子质量、电荷量确定的情况下，粒子所能达到的最大动能只与加速器的半径R和磁感应强度B有关，与加速电压无关．7．质谱仪质谱仪是测量同位素质量及含量百分比的仪器．一束带电离子通过质谱仪电场和磁场后，比荷不同的便被分开，如图所示．10方法技巧熟练应用带电粒子在有界磁场中运动的处理方法(1)画圆弧、定半径从磁场的边界点、或轨迹与磁场边界的“相切点”等临界点入手；充分应用圆周运动相互垂直的“速度线”与“半径线”．(2)找几何关系在确定圆弧、半径的几何图形中，作合适辅助线，依据圆、三角形的特点，应用勾股定理、三角函数、三角形相似等．(3)确定物理关系相关物理关系式主要为半径r＝mvqB，粒子在磁场的运动时间t＝φ2πT＝φ360°T(圆弧的圆心角φ越大，所用时间越长，与半径大小无关)，周期T＝2πmqB.11七、恒定电流与交变电流1．电流强度的定义式：I＝qt.2．电流强度的决定式：I＝UR.3．电阻的定义式：R＝UI.4．导体的电阻：R＝ρlS5．闭合电路欧姆定律：I＝ER＋r.(E＝U＋U′)6．电源的几个功率(1)电源的总功率：P总＝EI＝I2(R＋r)(2)电源内部消耗的功率：P内＝I2r(3)电源的输出功率：P出＝UI＝P总－P内7．正弦交变电流瞬时值表达式：e＝Emsinωt或e＝Emcosωt8．正弦交变电流有效值和最大值的关系：E＝Em2I＝Im2U＝Um29．理想变压器及其关系式(1)电压关系为U1U2＝n1n2(多个副线圈时为U1n1＝U2n2＝U3n3…)．(2)功率关系为P出＝P入(多个副线圈时为P入＝P出1＋P出2＋…)．(3)电流关系为I1I2＝n2n1(多个副线圈时为n1I1＝n2I2＋n3I3＋…)．方法技巧熟练应用1．书写交变电流瞬时值表达式的基本思路(1)确定正弦交变