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高中物理公式大总结
一、质点的运动(1)——直线运动
1)匀变速直线运动
=s/t(定义式) -Vo2=2as
=V平=(Vt+Vo)/2 =Vo+at
=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 =V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}
=aT2 {Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;
2)自由落体运动
=0 =gt
=gt2/2(从Vo位置向下计算) =2gh
3)竖直上抛运动
=Vot-gt2/2 =Vo-gt (g=≈10m/s2)
-Vo2=-2gs =Vo2/2g(抛出点算起)
=2Vo/g (从抛出落回原位置的时间)
注:
(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
二、质点的运动(2)——曲线运动、万有引力
1)平抛运动
:Vx=Vo :Vy=gt
:x=Vot :y=gt2/2
=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)
=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2,合速度方向与水平夹角β:tgβ=Vy/Vx=
gt/V0
:s=(x2+y2)1/2,位移方向与水平夹角α:tgα=y/x=gt/2Vo
:ax=0;竖直方向加速度:ay=g
2)匀速圆周运动
=s/t=2πr/T =Φ/t=2π/T=2πf
=V2/r=ω2r=(2π/T)2r =mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
:T=1/f :V=ωr
=2πn(此处频率与转速意义相同)
3)万有引力
:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
:F=Gm1m2/r2 (G=×10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上)
:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天体半径(m),M:天体质量(kg)}
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、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}
(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=;V2=;V3=
/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径}
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);
(5)。
三、力(常见的力、力的合成与分解)
1)常见的力
=mg (方向竖直向下,g=≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)
=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}
=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}
≤f静≤fm (与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
=Gm1m2/r2 (G=×10-11N•m2/kg2,方向在它们的连线上)
=kQ1Q2/r2 (k=×109N•m2/C2,方向在它们的连线上)
=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)
=BILsinθ (θ为B与L的夹角,当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0)
=qVBsinθ (θ为B与V的夹角,当V⊥B时:f=qVB,V//B时:f=0)
2)力的合成与分解
:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
四、动力学(运动和力)
(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
:F=-F´{负号表示方向相反,F、F´各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动}
六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化)
:p=mv {p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与速度方向相同}
:I=Ft {I:冲量(N•s),F:恒力(N),t:力的作用时间(s),方向由F决定}
:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:动量变化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
:p前总=p后总或p=p’´也可以是m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´
:Δp=0;ΔEk=0 {即系统的动量和动能均守恒}
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=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:损失的动能,EKm:损失的最大动能}
=0;ΔEK=ΔEKm {碰后连在一起成一整体}
:
v1´=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2´=2m1v1/(m1+m2)
,并嵌入其中一起运动时的机械能损失
E损=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对 {vt:共同速度,f:阻力,s相对子弹相对长木块的位移}
七、功和能(功是能量转化的量度)
:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}
:Wab=mghab {m:物体的质量,g=≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
:Wab=qUab {q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
:W=UIt(普适式) {U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
:P=W/t(定义式) {P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}
:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬时功率,P平:平均功率}
、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
:P=UI(普适式) {U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
:Q=I2Rt {Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
:Ek=mv2/2 {Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
:EP=mgh {EP :重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)(从零势能面起)}
(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP
八、分子动理论、能量守恒定律
=×1023/mol;分子直径数量级10-10米
=V/s {V:单分子油膜的体积(m3),S:油膜表面积(m)2}
:物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存在相互作用力。
(1)r<r0,f引f斥,F分子力表现为引力(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子势能≈0
+Q=ΔU{(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是等效的),W:外界对物体做的正功(J),Q:物体吸收的热量(J),ΔU:增加的内能(J)
克氏表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化(热传导的方向性);
开氏表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性)
:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量,T为热力学温度(K)}
十、电场
:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=×109N
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•m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上
:E=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),Uab:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
=εS/4πkd(S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)
(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
(不考虑重力作用的情况下)
类平 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
抛运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=×10-19J;
十一、恒定电流
:I=q/t{I:电流强度(A),q:在时间t内通过导体横载面的电量(C),t:时间(s)}
:I=U/R {I:导体电流强度(A),U:导体两端电压(V),R:导体阻值(Ω)}
、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻率(Ω•m),L:导体的长度(m),S:导体横截面积(m2)}
:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外{I:电路中的总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}
:W=UIt,P=UI{W:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率(W)}
:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体的电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
:由于I=U/R,W=Q,因三此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
、电源输出功率、电源效率:P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I:电路总电流(A),E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}
串联电路(P、U与R成正比) 并联电路(P、I与R成反比)
电阻关系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
电流关系 I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
电压关系 U总=U1+U2+U3+ U总=U1=U2=U3
功率分配 P总=P1+P2+P3+ P总=P1+P2+P3+
(1)电路组成 (2)测量原理
两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
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接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
(3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
(4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
电流表内接法:
电压表示数:U=UR+UA
电流表外接法:
电流表示数:I=IR+IV
Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);
十二、磁场
,是矢量,单位T),1T=1N/A•m
=BIL;(注:L⊥B) {B:磁感应强度(T),F:安培力(F),I:电流强度(A),L:导线长度(m)}
=qVB(注V⊥B){f:洛仑兹力(N),q:带电粒子电量(C),V:带电粒子速度(m/s)}
(不考虑重力)的情况下,带电粒子进入磁场的运动情况(掌握两种):
(1)带电粒子沿平行磁场方向进入磁场:不受洛仑兹力的作用,做匀速直线运动V=V0
(2)带电粒子沿垂直磁场方向进入磁场:做匀速圆周运动,规律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)运动周期与圆周运动的半径和线速度无关,
洛仑兹力对带电粒子不做功(任何情况下);(c)解题关键:画轨迹、找圆心、定半径、圆心角(=二倍弦切角)。
注:
(1)安培力和洛仑兹力的方向均可由左手定则判定,只是洛仑兹力要注意带电粒子的正负;
十三、电磁感应
1.[感应电动势的大小计算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}
2)E=BLV垂(切割磁感线运动) {L:有效长度(m)}
3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
=BS {Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
*=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),
注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定
;(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;
十四、交变电流(正弦式交变电流)
=Emsinωt 电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
=nBSω=2BLv 电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总
(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
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U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损´=(P/U)2R;(P损´:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)