高中物理公式大全
如果你想學(xué)好物理,首先要搞明白它們發(fā)生的原理,并且還要懂得運(yùn)用公式,這可以幫助你理解原理。今天小編在這給大家整理了高中物理公式大全_高中物理公式整理歸納,接下來隨著小編一起來看看吧!
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★★ 高中物理公式之運(yùn)動(dòng)學(xué) ★★
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★★ 怎樣學(xué)好物理 ★★
1高中物理公式大全:質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)——直線運(yùn)動(dòng)
1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時(shí)刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實(shí)驗(yàn)用推論Δs=aT2 {Δs為連續(xù)相鄰相等時(shí)間(T)內(nèi)位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時(shí)間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
注:(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關(guān)內(nèi)容:質(zhì)點(diǎn)、位移和路程、參考系、時(shí)間與時(shí)刻〔見第一冊(cè)P19〕/s--t圖、v--t圖/速度與速率、瞬時(shí)速度〔見第一冊(cè)P24〕。
2)自由落體運(yùn)動(dòng)
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計(jì)算) 4.推論Vt2=2gh
注:(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),遵循勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
3)豎直上拋運(yùn)動(dòng)
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點(diǎn)算起)
5.往返時(shí)間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時(shí)間)
注:(1)全過程處理:是勻減速直線運(yùn)動(dòng),以向上為正方向,加速度取負(fù)值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運(yùn)動(dòng),向下為自由落體運(yùn)動(dòng),具有對(duì)稱性;
(3)上升與下落過程具有對(duì)稱性,如在同點(diǎn)速度等值反向等。
2高中物理公式大全:質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)——曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力
1)平拋運(yùn)動(dòng)
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2,合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
注:(1)平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度為g,通??煽醋魇撬椒较虻膭蛩僦本€運(yùn)與豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成;
(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關(guān);
(3)θ與β的關(guān)系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運(yùn)動(dòng)中時(shí)間t是解題關(guān)鍵;(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體必有加速度,當(dāng)速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。
2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關(guān)系:V=ωr
7.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn(此處頻率與轉(zhuǎn)速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(zhǎng)(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);轉(zhuǎn)速(n):r/s;半徑(r):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
注:(1)向心力可以由某個(gè)具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,其向心力等于合力,并且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動(dòng)能保持不變,向心力不做功,但動(dòng)量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質(zhì)量無關(guān),取決于中心天體的質(zhì)量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質(zhì)量(kg)}
4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質(zhì)量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛(wèi)星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:(1)天體運(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應(yīng)用萬有引力定律可估算天體的質(zhì)量密度等;
(3)地球同步衛(wèi)星只能運(yùn)行于赤道上空,運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同;
(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時(shí),勢(shì)能變小、動(dòng)能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7.9km/s。
3高中物理公式大全:力
1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點(diǎn)在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復(fù)形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動(dòng)摩擦力F=μFN {與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)N:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場(chǎng)力F=Eq (E:場(chǎng)強(qiáng)N/C,q:電量C,正電荷受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當(dāng)L⊥B時(shí):F=BIL,B//L時(shí):F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當(dāng)V⊥B時(shí):f=qVB,V//B時(shí):f=0)
注:(1)勁度系數(shù)k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數(shù)μ與壓力大小及接觸面積大小無關(guān),由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大于μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關(guān)內(nèi)容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊(cè)P8〕;
(5)物理量符號(hào)及單位B:磁感強(qiáng)度(T),L:有效長(zhǎng)度(m),I:電流強(qiáng)度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2時(shí):F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時(shí)要選擇標(biāo)度,嚴(yán)格作圖;
(4)F1與F2的值一定時(shí),F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負(fù)號(hào)表示力的方向,化簡(jiǎn)為代數(shù)運(yùn)算。
4高中物理公式大全:動(dòng)力學(xué)
1.牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
2.牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律:F=-F′{負(fù)號(hào)表示方向相反,F、F′各自作用在對(duì)方,平衡力與作用力反作用力區(qū)別,實(shí)際應(yīng)用:反沖運(yùn)動(dòng)}
4.共點(diǎn)力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<g p="" {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用條件:適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問題,適用于宏觀物體,不適用于處理高速問題,不適用于微觀粒子〔見第一冊(cè)P67〕
注:平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線狀態(tài),或者是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
5高中物理公式大全:振動(dòng)和波
1.簡(jiǎn)諧振動(dòng)F=-kx {F:回復(fù)力,k:比例系數(shù),x:位移,負(fù)號(hào)表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(zhǎng)(m),g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎?,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動(dòng)頻率特點(diǎn):f=f驅(qū)動(dòng)力
4.發(fā)生共振條件:f驅(qū)動(dòng)力=f固,A=max,共振的防止和應(yīng)用〔見第一冊(cè)P175〕
5.機(jī)械波、橫波、縱波〔見第二冊(cè)P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個(gè)周期向前傳播一個(gè)波長(zhǎng);波速大小由介質(zhì)本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發(fā)生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恒定、振幅相近、振動(dòng)方向相同)
10.多普勒效應(yīng):由于波源與觀測(cè)者間的相互運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致波源發(fā)射頻率與接收頻率不同{相互接近,接收頻率增大,反之,減小〔見第二冊(cè)P21〕}
注:(1)物體的固有頻率與振幅、驅(qū)動(dòng)力頻率無關(guān),取決于振動(dòng)系統(tǒng)本身;
(2)加強(qiáng)區(qū)是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處,減弱區(qū)則是波峰與波谷相遇處;
(3)波只是傳播了振動(dòng),介質(zhì)本身不隨波發(fā)生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(4)干涉與衍射是波特有的;
(5)振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象;
(6)其它相關(guān)內(nèi)容:超聲波及其應(yīng)用〔見第二冊(cè)P22〕/振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化〔見第一冊(cè)P173〕。
6高中物理公式大全:沖量與動(dòng)量
1.動(dòng)量:p=mv {p:動(dòng)量(kg/s),m:質(zhì)量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N?s),F(xiàn):恒力(N),t:力的作用時(shí)間(s),方向由F決定}
4.動(dòng)量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動(dòng)量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動(dòng)量守恒定律:p前總=p后總或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統(tǒng)的動(dòng)量和動(dòng)能均守恒}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動(dòng)能,EKm:損失的最大動(dòng)能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發(fā)生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質(zhì)量彈性正碰時(shí)二者交換速度(動(dòng)能守恒、動(dòng)量守恒)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置于水平光滑地面的長(zhǎng)木塊M,并嵌入其中一起運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對(duì) {vt:共同速度,f:阻力,s相對(duì)子彈相對(duì)長(zhǎng)木塊的位移}
注:(1)正碰又叫對(duì)心碰撞,速度方向在它們“中心”的連線上;
(2)以上表達(dá)式除動(dòng)能外均為矢量運(yùn)算,在一維情況下可取正方向化為代數(shù)運(yùn)算;
(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件:合外力為零或系統(tǒng)不受外力,則系統(tǒng)動(dòng)量守恒(碰撞問題、爆炸問題、反沖問題等);
(4)碰撞過程(時(shí)間極短,發(fā)生碰撞的物體構(gòu)成的系統(tǒng))視為動(dòng)量守恒,原子核衰變時(shí)動(dòng)量守恒;
(5)爆炸過程視為動(dòng)量守恒,這時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,動(dòng)能增加;(6)其它相關(guān)內(nèi)容:反沖運(yùn)動(dòng)、火箭、航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行〔見第一冊(cè)P128〕。
7高中物理公式大全:功和能
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質(zhì)量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場(chǎng)力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢(shì)差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時(shí)間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時(shí)間內(nèi)所做的功(J),t:做功所用時(shí)間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時(shí)功率,P平:平均功率}
7.汽車以恒定功率啟動(dòng)、以恒定加速度啟動(dòng)、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)
8.電功率:P=UI(普適式) {U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:電熱(J),I:電流強(qiáng)度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時(shí)間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動(dòng)能:Ek=mv2/2 {Ek:動(dòng)能(J),m:物體質(zhì)量(kg),v:物體瞬時(shí)速度(m/s)}
12.重力勢(shì)能:EP=mgh {EP :重力勢(shì)能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢(shì)能面起)}
13.電勢(shì)能:EA=qφA {EA:帶電體在A點(diǎn)的電勢(shì)能(J),q:電量(C),φA:A點(diǎn)的電勢(shì)(V)(從零勢(shì)能面起)}
14.動(dòng)能定理(對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對(duì)物體做的總功,ΔEK:動(dòng)能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機(jī)械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢(shì)能的變化(重力做功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值)WG=-ΔEP
注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少;
(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負(fù)功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時(shí)該力不做功);
(3)重力(彈力、電場(chǎng)力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢(shì)能減少
(4)重力做功和電場(chǎng)力做功均與路徑無關(guān)(見2、3兩式);(5)機(jī)械能守恒成立條件:除
重力(彈力)外其它力不做功,只是動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化;(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;_(7)彈簧彈性勢(shì)能E=kx2/2,與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。
8高中物理公式大全:分子動(dòng)理論、能量守恒定律
1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級(jí)10-10米
2.油膜法測(cè)分子直徑d=V/s {V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動(dòng)理論內(nèi)容:物質(zhì)是由大量分子組成的;大量分子做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng);分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)r10r0,f引=f斥≈0,F(xiàn)分子力≈0,E分子勢(shì)能≈0
5.熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內(nèi)能的方式,在效果上是等效的),W:外界對(duì)物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內(nèi)能(J),涉及到第一類永動(dòng)機(jī)不可造出〔見第二冊(cè)P40〕}
6.熱力學(xué)第二定律
克氏表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其它變化(熱傳導(dǎo)的方向性);
開氏表述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其它變化(機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性){涉及到第二類永動(dòng)機(jī)不可造出〔見第二冊(cè)P44〕}
7.熱力學(xué)第三定律:熱力學(xué)零度不可達(dá)到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學(xué)零度)}
注:(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志;
(3)分子間的引力和斥力同時(shí)存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子勢(shì)能減小,在r0處F引=F斥且分子勢(shì)能最小;
(5)氣體膨脹,外界對(duì)氣體做負(fù)功W<0;溫度升高,內(nèi)能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和,對(duì)于理想氣體分子間作用力為零,分子勢(shì)能為零;
(7)r0為分子處于平衡狀態(tài)時(shí),分子間的距離;
(8)其它相關(guān)內(nèi)容:能的轉(zhuǎn)化和定恒定律〔見第二冊(cè)P41〕/能源的開發(fā)與利用、環(huán)?!惨姷诙?cè)P47〕/物體的內(nèi)能、分子的動(dòng)能、分子勢(shì)能〔見第二冊(cè)P47〕。
9高中物理公式大全:氣體的性質(zhì)
1.氣體的狀態(tài)參量:
溫度:宏觀上,物體的冷熱程度;微觀上,物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的標(biāo)志
熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系:T=t+273 {T:熱力學(xué)溫度(K),t:攝氏溫度(℃)}
體積V:氣體分子所能占據(jù)的空間,單位換算:1m3=103L=106mL
壓強(qiáng)p:?jiǎn)挝幻娣e上,大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓:
1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)
2.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外,相互作用力微弱;分子運(yùn)動(dòng)速率很大
3.理想氣體的狀態(tài)方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量,T為熱力學(xué)溫度(K)}
注:(1)理想氣體的內(nèi)能與理想氣體的體積無關(guān),與溫度和物質(zhì)的量有關(guān);
(2)公式3成立條件均為一定質(zhì)量的理想氣體,使用公式時(shí)要注意溫度的單位,t為攝氏溫度(℃),而T為熱力學(xué)溫度(K)。
高中物理答題技巧匯總
題型 1牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用問題題型
概述:牛頓運(yùn)動(dòng)定律是高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容,每年在高考中都會(huì)出現(xiàn),牛頓運(yùn)動(dòng)定律可將力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合起來,與直線運(yùn)動(dòng)的綜合應(yīng)用問題常見的模型有連接體、傳送帶等,一般為多過程問題,也可以考查臨界問題、周期性問題等內(nèi)容,綜合性較強(qiáng).天體運(yùn)動(dòng)類題目是牛頓運(yùn)動(dòng)定律與萬有引力定律及圓周運(yùn)動(dòng)的綜合性題目,近幾年來考查頻率極高. 思維模板:以牛頓第二定律為橋梁,將力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來,可以根據(jù)力來分析運(yùn)動(dòng)情況,也可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況來分析力.對(duì)于多過程問題一般應(yīng)根據(jù)物體的受力一步一步分析物體的運(yùn)動(dòng)情況,直到求出結(jié)果或找出規(guī)律. 對(duì)天體運(yùn)動(dòng)類問題,應(yīng)緊抓兩個(gè)公式:GMm/r2=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2①。GMm/R2=mg②.對(duì)于做圓周運(yùn)動(dòng)的星體(包括雙星、三星系統(tǒng)),可根據(jù)公式①分析;對(duì)于變軌類問題,則應(yīng)根據(jù)向心力的供求關(guān)系分析軌道的變化,再根據(jù)軌道的變化分析其他各物理量的變化.
題型 2機(jī)車的啟動(dòng)問題題型
概述:機(jī)車的啟動(dòng)方式常考查的有兩種情況,一種是以恒定功率啟動(dòng),一種是以恒定加速度啟動(dòng),不管是哪一種啟動(dòng)方式,都是采用瞬時(shí)功率的公式 P=Fv 和牛頓第二定律的公式F‐f=ma 來分析. 思維模板:(1)機(jī)車以額定功率啟動(dòng).機(jī)車的啟動(dòng)過程如圖所示,由于功率 P=Fv 恒定,由公式 P=Fv 和F‐f=ma 知,隨著速度 v 的增大,牽引力 F 必將減小,因此加速度 a 也必將減小,機(jī)車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動(dòng),直到 F=f,a=0,這時(shí)速度 v 達(dá)到最大值 vm=P 額定/F=P 額定/f. 這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用 W=Pt 計(jì)算,不能用 W=Fs 計(jì)算(因?yàn)?F 為變力). (2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng).恒定加速度啟動(dòng)過程實(shí)際包括兩個(gè)過程.如圖所示,“過程 1”是勻加速過程,由于 a 恒定,所以 F 恒定,由公式 P=Fv 知,隨著 v 的增大,P 也將不斷增大,直到 P 達(dá)到額定功率 P 額定,功率不能再增大了;“過程 2”就保持額定功率運(yùn)動(dòng). 過程 1 以“功率 P 達(dá)到最大,加速度開始變化”為結(jié)束標(biāo)志.過程 2 以“速度最大”為結(jié)束標(biāo)志.過程 1 發(fā)動(dòng)機(jī)做的功只能用 W=F?s 計(jì)算,不能用 W=P?t 計(jì)算(因?yàn)?P 為變功率).
題型 3以能量為核心的綜合應(yīng)用問題題型
概述:以能量為核心的綜合應(yīng)用問題一般分四類.第一類為單體機(jī)械能守恒問題,第二類為多體系統(tǒng)機(jī)械能守恒問題,第三類為單體動(dòng)能定理問題,第四類為多體系統(tǒng)功能關(guān)系(能量守恒)問題.多體系統(tǒng)的組成模式:兩個(gè)或多個(gè)疊放在一起的物體,用細(xì)線或輕桿等相連的兩個(gè)或多個(gè)物體,直接接觸的兩個(gè)或多個(gè)物體. 思維模板:能量問題的解題工具一般有動(dòng)能定理,能量守恒定律,機(jī)械能守恒定律. (1)動(dòng)能定理使用方法簡(jiǎn)單,只要選定物體和過程,直接列出方程即可,動(dòng)能定理適用于所有過程;(2)能量守恒定律同樣適用于所有過程,分析時(shí)只要分析出哪些能量減少,哪些能量增加,根據(jù)減少的能量等于增加的能量列方程即可;(3)機(jī)械能守恒定律只是能量守恒定律的一種特殊形式,但在力學(xué)中也非常重要.很多題目都可以用兩種甚至三種方法求解,可根據(jù)題目情況靈活選取.
題型 4力學(xué)實(shí)驗(yàn)中速度的測(cè)量問題題型
概述:速度的測(cè)量是很多力學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),通過速度的測(cè)量可研究加速度、動(dòng)能等物理量的變化規(guī)律,因此在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)、驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律、探究動(dòng)能定理、驗(yàn)證機(jī)械能守恒等實(shí)驗(yàn)中都要進(jìn)行速度的測(cè)量.速度的測(cè)量一般有兩種方法:一種是通過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻閃照片等方式獲得幾段連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移從而研究速度;另一種是通過光電門等工具來測(cè)量速度. 思維模板:用第一種方法求速度和加速度通常要用到勻變速直線運(yùn)動(dòng)中的兩個(gè)重要推論:①vt/2=v 平均=(v0+v)/2,②Δx=aT2,為了盡量減小誤差,求加速度時(shí)還要用到逐差法.用光電門測(cè)速度時(shí)測(cè)出擋光片通過光電門所用的時(shí)間,求出該段時(shí)間內(nèi)的平均速度,則認(rèn)為等于該點(diǎn)的瞬時(shí)速度,即:v=d/Δt.
題型 5電容器問題題型
概述:電容器是一種重要的電學(xué)元件,在實(shí)際中有著廣泛的應(yīng)用,是歷年高考常考的知識(shí)點(diǎn)之一,常以選擇題形式出現(xiàn),難度不大,主要考查電容器的電容概念的理解、平行板電容器電容的決定因素及電容器的動(dòng)態(tài)分析三個(gè)方面. 思維模板:(1)電容的概念:電容是用比值(C=Q/U)定義的一個(gè)物理量,表示電容器容納電荷的多少,對(duì)任何電容器都適用.對(duì)于一個(gè)確定的電容器,其電容也是確定的(由電容器本身的介質(zhì)特性及幾何尺寸決定),與電容器是否帶電、帶電荷量的多少、板間電勢(shì)差的大小等均無關(guān). (2)平行板電容器的電容:平行板電容器的電容由兩極板正對(duì)面積、兩極板間距離、介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)決定,滿足 C=εS/(4πkd) (3)電容器的動(dòng)態(tài)分析:關(guān)鍵在于弄清哪些是變量,哪些是不變量,抓住三個(gè)公式[C=Q/U、C=εS/(4πkd)及 E=U/d]并分析清楚兩種情況:一是電容器所帶電荷量 Q 保持不變(充電后斷開電源),二是兩極板間的電壓 U 保持不變(始終與電源相連).
題型 6帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題題型
概述:帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題本質(zhì)上是一個(gè)綜合了電場(chǎng)力、電勢(shì)能的力學(xué)問題,研究方法與質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)一樣,同樣遵循運(yùn)動(dòng)的合成與分解、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功能關(guān)系等力學(xué)規(guī)律,高考中既有選擇題,也有綜合性較強(qiáng)的計(jì) 算題思維模板:(1)處理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)從兩種思路著手①動(dòng)力學(xué)思路:重視帶電粒子的受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析,然后運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求出位移、速度等物理量. ②功能思路:根據(jù)電場(chǎng)力及其他作用力對(duì)帶電粒子做功引起的能量變化或根據(jù)全過程的功能關(guān)系,確定粒子的運(yùn)動(dòng)情況(使用中優(yōu)先選擇). (2)處理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)注意是否考慮粒子的重力①質(zhì)子、α 粒子、電子、離子等微觀粒子一般不計(jì)重力;②液滴、塵埃、小球等宏觀帶電粒子一般考慮重力;③特殊情況要視具體情況,根據(jù)題中的隱含條件判斷. (3)處理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題應(yīng)注意畫好粒子運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖,在畫圖的基礎(chǔ)上運(yùn)用幾何知識(shí)尋找關(guān)系往往是解題的突破.
題型 7帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題題型
概述:帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題在歷年高考試題中考查較多,命題形式有較簡(jiǎn)單的選擇題,也有綜合性較強(qiáng)的計(jì)算題且難度較大,常見的命題形式有三種:(1)突出對(duì)在洛倫茲力作用下帶電粒子做圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)量(半徑、速度、時(shí)間、周期等)的考查;(2)突出對(duì)概念的深層次理解及與力學(xué)問題綜合方法的考查,以對(duì)思維能力和綜合能力的考查為主;(3)突出本部分知識(shí)在實(shí)際生活中的應(yīng)用的考查,以對(duì)思維能力和理論聯(lián)系實(shí)際能力的考查為主. 思維模板:在處理此類運(yùn)動(dòng)問題時(shí),著重把握“一找圓心,二找半徑(R=mv/Bq),三找周期(T=2πm/Bq)或時(shí)間”的分析方法. (1)圓心的確定:因?yàn)槁鍌惼澚? f 指向圓心,根據(jù) f⊥v,畫出粒子運(yùn)動(dòng)軌跡中任意兩點(diǎn)(一般是射入和射出磁場(chǎng)的兩點(diǎn))的 f 的方向,沿兩個(gè)洛倫茲力 f 作出其延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即為圓心.另外,圓心位置必定在圓中任一根弦的中垂線上(如圖所示). (2)半徑的確定和計(jì)算:利用平面幾何關(guān)系,求出該圓的半徑(或運(yùn)動(dòng)圓弧對(duì)應(yīng)的圓心角),并注意利用一個(gè)重要的幾何特點(diǎn),即粒子速度的偏向角(φ)等于圓心角(α),并等于弦AB 與切線的夾角(弦切角 θ)的 2 倍(如圖所示),即 φ=α=2θ. (3)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的確定:t=φT/2π 或 t=s/v,其中 φ 為偏向角,T 為周期,s 為軌跡的弧長(zhǎng),v 為線速度
題型 8帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問題題型
概述:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)是高考的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一,主要有下面所述的三種情況. (1)帶電粒子在組合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng):在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,若初速度與電場(chǎng)線平行,做勻變速直線運(yùn)動(dòng);若初速度與電場(chǎng)線垂直,則做類平拋運(yùn)動(dòng);帶電粒子垂直進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng). (2)帶電粒子在疊加場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng):在疊加場(chǎng)中所受合力為 0 時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止;當(dāng)合外力與運(yùn)動(dòng)方向在一直線上時(shí)做變速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)合外力充當(dāng)向心力時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng). (3)帶電粒子在變化電場(chǎng)或磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng):變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)往往具有周期性,同時(shí)受力也有其特殊性,常常其中兩個(gè)力平衡,如電場(chǎng)力與重力平衡,粒子在洛倫茲力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng). 思維模板:分析帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),應(yīng)仔細(xì)分析物體的運(yùn)動(dòng)過程、受力情況,注意電場(chǎng)力、重力與洛倫茲力間大小和方向的關(guān)系及它們的特點(diǎn)(重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),洛倫茲力永遠(yuǎn)不做功),然后運(yùn)用規(guī)律求解,主要有兩條思路. (1)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:根據(jù)帶電粒子的受力情況,運(yùn)用牛頓第二定律并結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解. (2)功能關(guān)系:根據(jù)場(chǎng)力及其他外力對(duì)帶電粒子做功的能量變化或全過程中的功能關(guān)系解決問題.
題型 9以電路為核心的綜合應(yīng)用問題題型
概述:該題型是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),高考對(duì)本題型的考查主要體現(xiàn)在閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、電學(xué)實(shí)驗(yàn)等方面.主要涉及電路動(dòng)態(tài)問題、電源功率問題、用電器的伏安特性曲線或電源的 U‐I 圖像、電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量、電表的讀數(shù)、滑動(dòng)變阻器的分壓和限流接法選擇、電流表的內(nèi)外接法選擇等. 思維模板:(1)電路的動(dòng)態(tài)分析是根據(jù)閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律及串并聯(lián)電路的性質(zhì),分析電路中某一電阻變化而引起整個(gè)電路中各部分電流、電壓和功率的變化情況,即有 R分→R 總→I 總→U 端→I 分、U 分. (2)電路故障分析是指對(duì)短路和斷路故障的分析,短路的特點(diǎn)是有電流通過,但電壓為零,而斷路的特點(diǎn)是電壓不為零,但電流為零,常根據(jù)短路及斷路特點(diǎn)用儀器進(jìn)行檢測(cè),也可將整個(gè)電路分成若干部分,逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生某種故障,運(yùn)用閉合電路或部分電路歐姆定律進(jìn)行推理. (3)導(dǎo)體的伏安特性曲線反映的是導(dǎo)體的電壓 U 與電流 I 的變化規(guī)律,若電阻不變,電流與電壓成線性關(guān)系,若電阻隨溫度發(fā)生變化,電流與電壓成非線性關(guān)系,此時(shí)曲線某點(diǎn)的切線斜率與該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻值一般不相等. 電源的外特性曲線(由閉合電路歐姆定律得 U=E‐Ir,畫出的路端電壓 U 與干路電流 I 的關(guān)系圖線)的縱截距表示電源的電動(dòng)勢(shì),斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻.
題型 10以電磁感應(yīng)為核心的綜合應(yīng)用問題題型
概述:此題型主要涉及四種綜合問題(1)動(dòng)力學(xué)問題:力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題,其聯(lián)系橋梁是磁場(chǎng)對(duì)感應(yīng)電流的安培力. (2)電路問題:電磁感應(yīng)中切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源,這樣,電磁感應(yīng)的電路問題就涉及電路的分析與計(jì)算. (3)圖像問題:一般可分為兩類,一是由給定的電磁感應(yīng)過程選出或畫出相應(yīng)的物理量的函數(shù)圖像;二是由給定的有關(guān)物理圖像分析電磁感應(yīng)過程,確定相關(guān)物理量. (4)能量問題:電磁感應(yīng)的過程是能量的轉(zhuǎn)化與守恒的過程,產(chǎn)生感應(yīng)電流的過程是外力做功,把機(jī)械能或其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程;感應(yīng)電流在電路中受到安培力作用或通過電阻發(fā)熱把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻的內(nèi)能等. 思維模板:解決這四種問題的基本思路如下(1)動(dòng)力學(xué)問題:根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),然后由閉合電路歐姆定律求出感應(yīng)電流,根據(jù)楞次定律或右手定則判斷感應(yīng)電流的方向,進(jìn)而求出安培力的大小和方向,再分析研究導(dǎo)體的受力情況,最后根據(jù)牛頓第二定律或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列出動(dòng)力學(xué)方程或平衡方程求解. (2)電路問題:明確電磁感應(yīng)中的等效電路,根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向,最后運(yùn)用閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的規(guī)律求解路端電壓、電功率等. (3)圖像問題:綜合運(yùn)用法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、左手定則、右手定則、安培定則等規(guī)律來分析相關(guān)物理量間的函數(shù)關(guān)系,確定其大小和方向及在坐標(biāo)系中的范圍,同時(shí)注意斜率的物理意義. (4)能量問題:應(yīng)抓住能量守恒這一基本規(guī)律,分析清楚有哪些力做功,明確有哪些形式的能量參與了相互轉(zhuǎn)化,然后借助于動(dòng)能定理、能量守恒定律等規(guī)律求解.
題型 11電學(xué)實(shí)驗(yàn)中電阻的測(cè)量問題題型
概述:該題型是高考實(shí)驗(yàn)的重中之重,可以說高考每年所考的電學(xué)實(shí)驗(yàn)都會(huì)涉及電阻的測(cè)量.針對(duì)此部分的高考命題可以是測(cè)量某一定值電阻,也可以是測(cè)量電流表或電壓表的內(nèi)阻,還可以是測(cè)量電源的內(nèi)阻等. 思維模板:測(cè)量的原理是部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律;常用方法有歐姆表法、伏安法、等效替代法、半偏法等。
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