高中物理公式汇总
一、直线运动
1)匀变速直线运动
1.平均速度V平=(定义式)2.中间时刻速度Vt/2=V平=
3.末速度Vt=4.位移x=V平t=vot+at2
5.有用推论=2ax(无时公式)
6.加速度a={以Vo为正,a与Vo同向(加速)a0;反向则a0}
7.实验用推论Δx={Δs为连续相邻相等时间T内位移之差}
8.匀变速直线运动的比例:
①初速为零的匀加速直线运动,在1s、2s、3s……ns内的位移之比为:12:22:32……n2;
②在第1s内、第2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1:3:5……(2n-1);
③在第1米内、第2米内、第3米内……第n米内的时间之比为
1::……(
9、自由落体运动
1.初速度Vo=0a=g2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=(从Vo位置向下计算)4.推论Vt2=2gh
10、竖直上抛运动
(1).位移x=(2).末速度Vt=V0-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)
(3).有用推论=—2gx(4).上升最大高度Hm=(抛出点算起)
(5).往返时间t=(从抛出到落回原位置的时间)
二、曲线运动、万有引力
1)平抛运动
分解为:水平方向的匀速直线运动,竖直方向自由落体运动ay=g
1.水平方向速度:Vx=V02.竖直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=V0t4.竖直方向位移:y=h=
5.运动时间t=
6.合速度Vt=
合速度方向与水平夹角β:tgβ=
7.合位移:s=,位移方向与水平夹角α:tgα=
2)匀速圆周运动
1.线速度V==2.角速度ω===
3.向心加速度a=
4.向心力F向==ma向
5.周期与频率:T=6.角速度与线速度的关系:V=ωr
7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同,n的单位为转/秒)
3)万有引力
(1)公式:F引=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=6.67×10-11N·m2/kg2
(2)在天文上的应用:(M:中心天体质量;R:中心天体半径;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最小发射的速度。也是所有人造卫星的最大环绕速度。
即v1=7.9km/s
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。
d、地球同步卫星:①周期和地球自转周期相同24小时
②位置赤道上空固定高度,③相对于地面上的观察者静止
三、力(常见的力、力的合成与分解)
1)常见的力
1.重力G=mg(方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心)
2.胡克定律F弹=-KX{方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=(FN,
4.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,与正压力有关)
5.万有引力F万引=(G=6.67×10-11Nm2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F静电=(k=9.0×Nm2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=Eq(E:场强N/C,q电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)
8.安培力F安=BILsinθ(θ为B与L的夹角)
当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0.
9.洛仑兹力F洛=Bqvsinθ(θ为B与V的夹角)
当V⊥B时:F=qVB,V//B时:F=0
注:安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2)力的合成与分解
1.同一直线上力的合成:同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1F2)
2.互成角度力的合成:F1⊥F2时:F=
3.合力大小范围:(F1-F2(≤F≤F1+F2
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ
(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小
(3)F1与F2夹角度时F1=F2=F合
四、动力学(运动和力)
1.牛顿第一定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动或静止状
态,直到有外力迫使它改变为止。维持运动的原因是惯性,改变运动的原因是受合外力。描述运动的物理量是速度。改变运动的方式有只改变快慢(匀变速直线运动),只改变方向(匀速圆周运动),二者同时改变(平抛运动)。
2.牛顿第二定律:F合=ma加速度a决定式是,体现式是,
a方向由合外力决定(还与△v方向一致)。即合力产生加速度加速度改变速度。
理解(四性):(1)矢量性(2)瞬时性(3)独立性(4)同时性
3.牛顿第三运动定律:F=—F{负号表示方向相反}
①F、F的三同大小、性质、作用时间,三不同方向、效果、作用对象
②平衡力与作用力反作用力主要区别:作用点
4.共点力的平衡F合=0,⑴推广{正交分解法、}
注:动态平衡:当物体受三个力平衡而其中两个力缓慢变化时,这两个力的合力一定与另一个力(例如重力)等大反向
5.超重:①超重失重的判断看加速度的方向,与速度无关。
②无论超重还是失重物体所受重力不变,超、失的只是支持力
③完全失重的两个典型例子是自由落体、卫星绕地球的匀速圆周运动
④支持力FNG(a向上:FN-G=ma)时为超重,
支持力FN<G(a向下:G-FN=ma)时为失重
6.牛顿定律的应用
⑴两种情况是已知运动求力、已知力求运动,加速度是联系运动和力的桥梁
⑵应用步骤是确定研究对象,运动分析,受力分析,列方程求解,结果检验
⑶正交分解法应用;取加速度方向为X正方向则ΣFX=maΣFY=0
五、功和能(功是能量转化的量度)
1.功:W=FSCOSα(定义式){α:F、s间的夹角}
2.重力做功:Wab=mghab{g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:Wab=qUab{Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:W=UIt(普适式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
5.功率:P=(定义式){功率[瓦(W)],W功(J),t时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:P=FV;P平=FV平{P:瞬时功率,P平:平均功率}
7.机车启动:
①以恒定加速度启动,功率一定增加,匀加速的最大速度V1<Vmax
②、以恒定功率P0启动,恒功功率运动一定是变加速运动,当a减小到0(即F牵=f阻)时,速度达到最大Vmax=。某时刻加速度
8.电功率:P=UI(普适式){U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
9.焦耳定律:Q热=I2Rt{Q:电热(J)I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:Ek={Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:EP=mgh{EP(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:EpA=qA{EpA:(J),q电量(C),A:点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):W总=ΔEK
{W总=W1+W2+W3+````,ΔEK:动能变化量,ΔEK=}
15.机械能守恒定EK1+EP1=EK2+EP2也可以是
若只看系统的总势能变化和总动能变化:ΔEK=-ΔEP;
若系统内只有AB两个物体:ΔEA机=-ΔEB机
匀强电场中类机械能守恒定律是只有电场力做功时电势能与动能总和不变
16.重力做功与重力势能的变化WG=-⊿EP
注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;
(2)O0≤α90O做正功;W0
90Oα≤O做负功;W0
α=90o不做功W=0(力的方向与位移(速度)方向垂直无功);
(3)功是能量转化的量度
重力的功------量度------重力势能的变化
电场力的功-----量度------电势能的变化
合外力的功------量度-------动能的变化
重力(弹力、电场力)做正功,则重力(弹性、电)势能减小
洛仑兹力一定不做功;
重力、电场力做功与路径无关,只关心初、末位置沿力方向的距离;
恒定大小的阻力做功等于路程×力。
滑动摩擦力做功与机械能的变化关系减少的机械能等于滑动摩擦力与相对滑动路程的乘积。例:子弹穿击木块,ΔE机=fΔs=ΔQ热
(4)机械能守恒成立条件:只有重力和弹簧弹力做功其他力不做功,只是动能和势能之间的相互转化;
(5)判断机械能守恒的办法:①根据守恒条件看是否有重力以外的力做功,
②根据机械能定义看动能势能是否变化
③根据能量转化看是否有其他能与机械能的转化
(6)能的其它单位换算:1kWh(度)=J,1eV=1.6×10-19J;
(7)弹簧弹性势能E弹=kx2/2,与劲度系数和形变量有关。
六、电磁学(一)电场
1、库仑力:(适用条件:真空中点电荷)
k=9.0×N·m2/c2静电力恒量
电场力:F=Eq(F与电场强度的方向可以相同,也可以相反)
2、电场强度:电场强度是表示电场强弱的物理量。
定义式:单位:N/C点电荷电场场强,
匀强电场场强单位V/m
3、电势,电势能顺着电场线方向,电势越来越低。
4、电势差U,又称电压UAB=φA-φB
5、电场力做功和电势差的关系WAB=qUAB
6、粒子通过加速电场
7、粒子通过偏转电场的偏转量
粒子通过偏转电场的偏转角
8、电容器的电容电容器的带电量Q=cU
平行板电容器的电容
电容器充电后一直和电源相连电压不变,充电后断开电源电量不变
(二)直流电路
1、电流强度的定义:I=微观式:I=nevs(n是单位体积电子个数,)
2、电阻定律:
电阻率ρ:只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关。Ω·m
3、串联电路总电阻R=R1+R2+R3
电压分配,
功率分配,
4、并联电路总电阻(并联的总电阻比任何一个分电阻小)
两个电阻并联
并联电路电流分配,I1=
并联电路功率分配,
5、欧姆定律:(1)部分电路欧姆定律:变形:U=IR
(2)闭合电路欧姆定律:I=Er
路端电压:U=E-Ir=IR
输出功率:=IE-Ir=(R=r输出功率最大)
电源热功率:
电源效率:==
6、电功和电功率:电功:W=IUt焦耳定律(电热)Q=
电功率P=IU
纯电阻电路:W=IUt
非纯电阻电路:W=IUt
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(右手螺旋)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
安培力:磁场对电流的作用力。
公式:F安=BIL(I(B)(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洛=Bqv(v(B)方向:左手定则
粒子在磁场中圆周运动基本关系式F洛=F向
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=BSsin(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.直导线切割磁感线产生的电动势
(三者相互垂直)(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F安=BIL
得(克服安培力做的功转化为电能)
4.旋转杆切割电动势公式
5.感生电量(通过导线横截面的电量)q总=
*6.自感电动势L为电感,和线圈大小,形状,匝数,有无铁芯有关。
(五)交流电
1.中性面(线圈平面与磁场方向垂直)m=BS,e=0I=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),多组副线圈时,列I1U1=I2U2+I3U3
*6.感抗电感特点:“通直流,阻交流;通低频,阻高频”
*7.容抗电容特点:“通交流,阻直流;通高频,阻低频七、动量:
1、物体的动量P=mv,*2、力的冲量I=Ft
*3、动量定理:I合=P即F合t=mv2—mv1
(物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化)
动量守恒定律+m2v2=m1v1’+m2v2’
或(p1=-(p2或(p1+(p2=0(注意设正方向)
适用条件:(1)系统不受外力作用。
(2)系统受外力作用,但合外力为零。
(3)系统受外力作用,合外力也不为零,但合外力远小于物体间的相互作用力。(4)系统在某一个方向的合外力为零,在这个方向的动量守恒。
5、完全非弹性碰撞mV1+MV2=(M+m)V(能量损失最大)
八、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)(3)电磁说(麦克斯韦)
(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
(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