高中物理公式总和。
1.质点的运动(1)------直线运动1)匀速直线运动:1.平均速度(含义公式)v=s/t2有用近似值Vt2-Vo2=2as3平均速度Vt/==(Vt+Vo)/24。最终速度Vt=Vo+at5。
中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/26。
加速度a=(Vt-Vo)/t{Vo为正方向;a与Vo同向(加速度)a>0;反方向a<0}8、实验推论Δs=aT2{Δs为相邻时刻的位移差(T))}9、主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;单位换算:1m/s=3.6km/h。
2)自由落体运动1.初速度Vo=02.最终速度Vt=gt3跌落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)4.推论Vt2=2gh(3)垂直向上投掷运动1.位移s=Vot-gt2/22终端速度Vt=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs4高度Hm=Vo2/2g(从投掷点开始计算)5、返回时间t=2Vo/g(投掷回到原位的时间)注:(1)整个过程:是一个统一的过程减速曲线。
移动向上为正方向,加速度取负值。
(2)分段运行:上面匀减速直线运动;下降是自由运动,(3)上升和下降过程是对称的;在同一点,诸如速度之类的值被反转。
2.粒子的运动(2)----曲线运动,万有引力1)水平投掷运动1.水平速度:Vx=Vo2垂直速度:Vy=gt3。
水平位移:x=Vot4。
y=gt2/25运动时间t=(2y/g)1/2(合成速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2合成速度β方向之间的角度。
横向:tgβ=Vy/Vx=gt/V07总位移:s=(x2+y2)1/2;位移方向与水平夹角αtgα=y/x=gt/2Vo8水平加速度:ax=0;垂直加速度:ay=g注:(1)平抛运动是匀速曲线运动,加速度为g,可视为普通运动。
将水平运动方向的匀速直线运动和垂直运动(2)结合起来即可得出运动时间。
高度h(y)的确定与弹丸的水平速度无关。
问题(5)当做曲线运动的物体在速度方向和合力(加速度)方向不平行时。
物体将沿着曲线移动。
2)匀速圆周运动1.线速度V=s/t=2πr/T2角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf3向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r。
4.向心力Fcenter=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F积分5.周期和频率:T=1/f6.角速度和线速度之间的关系:V=ωr7.角速度旋转速度ω=2πn(这里频率与旋转速度同义)8.核心物理数量和单位:弧长(s):米(m):弧度(rad);f):赫兹(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);/s;向心加速度:m/s2。
注:(1)向心力为比力;合力或分力始终垂直于加速度方向,并且可能指向圆心。
匀速圆周运动的向心力和合力平等的,由于向心力只改变速度方向,不改变大小,所以物体的动能保持不变,向心力不做功。
但步伐不断变化。
3)万有引力1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常数(与行星质量无关,但取决于行星质量)中心对象)}2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它们的接触线上)3、重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2{R:天体半径(m),M:天体质量(kg,·)}4、卫星自转速度;角速度,周期:V=(GM/r)1/2ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}5、第一(第二、第三)宇宙速度V1=(ggroundrground)1/2=(GM/rground)1/2=7.9公里/秒;V2=11.2公里/秒;r地面+h)2=m4π2(r地面+h)/T2{h≈36000km,h:距地面高度;rground:地球半径}注:(1)运动所需的向心力;重力F方向=F百万(2)应用万有引力定律可以估算天体的质量密度(3)地球同步卫星只能在赤道上空运行,其自转周期与地球自转周期相同(4)随着卫星轨道半径变小,势能变小,动能变大,速度变大。
变大,周期变小(三反合一)(5)卫星最大轨道和最小发射速度为7.9km/s。
3.力(常见的力、力的合成与分解)1)常见的力1、重力G=mg(垂直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心附近,靠近地球表面)2、胡克丁定律F=kx{沿恢复变形方向的方向,k:刚度系数(N/m),x:变形量(m)}3.滑动摩擦力F=μFN{物体相对运动方向,μ:摩擦系数;FN:正压力(N)}4。
静摩擦力0≤fstatic≤fm(与物体相对运动方向相反,fm为最大静摩擦力)5、地球重力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,平方方向在它们的连接线上)6.静电力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它们的连接线上)7.电场力F=Eq(E:场强N/C,q:电场力C,正电负载上的电场力与场强方向相同)8.安培力F=BILs,单位为θ(其中θ是B和L之间的角度,且L⊥B:F=BIL当B//L时,:F=0)9.罗伦兹力f=qVBsinθ(θ表示,当V⊥B:f=qVB,V//B:f=0)注:(1)刚度系数k由弹簧本身决定(2)摩擦力系数μ与压力接触面积的大小无关。
由表面条件决定;(3)fm略大于μFN;一般视为fm≈μFN(4)其他相关主题:静摩擦(大小、方向)【参见卷1P8】(5)物理量符号及单位B:强磁感程度(T),L:有效长度(m)、I:电流强度(A)、V:粒子速度(m/s)、q:带电粒子(带电体)(三);(6)左手沿洛伦兹力方向施加安培力管辖。
2)组合与分解1.同一条直线上的力的组合,方向相同:F=F1+F2方向相反:F=F1-F2(F1>F2)2.与各方向成一定角度的力的组合其他:F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时间:F=(F12+F22)1/23。
合力范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|4力的形状分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ。
(β为合力与x轴的夹角tgβ。
=Fy/Fx)注:(1)力(矢量)积分和分解遵循平行四边形规则(2)合力与分力的关系可以采用等价替换关系。
(3)除公式法外,也可以用图解的方法来解决这个问题。
此时,尺寸选择要严格,绘图要严格。
力量;(5)同一直线上的合力;可以沿直线走正方向;使用正号和负号来表示力的方向可将其简化为代数运算。
四、动力学(运动与力)1、牛顿第一运动定律(第一定律)——物体具有惯性,始终保持匀速匀速运动的状态,直到有外力迫使它改变这种状态。
第二定律(运动定律)F=maa或a=F组合/ma{由组合外力决定;与合外力的方向一致)3.牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反;平衡两侧的冲量和反作用力差F和F′实际应用:反作用冲量运动}4.公共点力Fsum=0;一般而言{正交分解法,三力收敛原理}5.肥胖:FN>G;失重:FN
简单摆T=2π(l/g)1/2{l:摆长(m),g:当地重力加速度值;条件:摆角θ<100;l>>r}3。
受迫振动频率特别点:f=f驱动力4.共振条件:f驱动力=f固体;A=最大值;共振抑制与利用[见卷1P175]5.机械波;横波和纵波【见卷2P2】6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中向前移动一个波长的速度由介质决定}7.波速声波(空气中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;孔的尺寸小于波长或相差不大9.波干性相关条件:两个波频率相同(相位差恒定,振幅相似,振动方向相同)10.多普勒效应:由于波源和观察者之间的相互运动;波源发射和接收的频率;不同的{彼此接近;增加接受频率;相互递减【见卷2】P21〕}注:(1)物体的固有频率与振幅、驱动频率无关;但这取决于振动系统本身。
(3)波只是一种振动,波峰是波上升的地方。
这是一种能量转移的方法,而不是波浪运动。
P22]/振动中的能量转换[参见第1卷P173]。
6.冲量和动量(物体的力和动量变化)1.动量:p=mv{p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与加速度方向相同}3、冲量:I=Ft{I:冲量(N·s),F:恒力(N),t:力作用时间(s)由F}决定。
4.动量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo{Δp:动量变化Δp=mvt–mvo;a向量公式}5.动量守恒定律:前p总p=p后p或p=p'''也可以。
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′6、弹性碰撞:Δp=0;ΔEk=0{即系统动量和动能均守恒}7.基本不等式Δp=0;{ΔEK:损失动能;EKm:最大损失动能}8.完全非弹性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm{碰撞后积分为整体}9.物体m1与初速度为v1的物体向前碰撞:v1′=(m1-m2)。
)v1/(m1+m2)v2′=2m1v1/(m1+m2)10.由9得出的结论------向前碰撞时质量均匀交换的弹性(动能守恒、动量守恒)11子弹m水平速度vo射入静止物体。
将一块长木块M放置在水平光滑的地面上,嵌入其中并在一起移动时损失机械能E。
=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对{vt:共同速度;f:电阻;与子弹相对于长木头的位移的关系)注:(1)同样在正面碰撞中。
在向心碰撞中,称为速度的方向是上面的表达式,除了(2)连接它们“中心”的线上的动能。
向量函数可以取正方向,可以转化为代数函数(3)系统动量守恒的条件:总外力为零或系统不受外力作用;然后系统保持节奏(崩溃问题、爆炸问题、回溯问题等);(4)碰撞过程(时间很短,物体的碰撞。
原子核衰变时的动量守恒(5)化学能转化为动能时的爆炸过程被认为是动量守恒,(6)其他相关主题:向后运动,火箭、空间技术和空间导航的发展[参见第1卷P128.功和能量]。
(功是能量变化的量度)1.功:W=Fscosα(定义公式){W:功(J),F:位移(m),α:F、s之间的角度2.重力所做的功:Wab=mghab{m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a和b之间的高度差(hab=ha-hb)}3.电场力所做的功:Wab=qUabq:电流(C),Uab:a和b之间的电势差,即Uab=φa-φb}4.电功率:W=Uit(通用公式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}5。
功率:P=W/t(含义公式){P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:时间(s)内所做的功}6、牵引功率:P=FvP=FvPing{P:瞬时能量;Pping:平均功率}7.恒功率汽车开始匀速启动;和汽车的最高行驶速度(vmax=P数量/f)8、电功率:P=UI(通用型){U:电路电压(V),I:电路电流(A)}9定律:Q=I2Rt{Q:电热量(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}10.纯P中的I=U/R=UI=U2/R=I2R;Q=WUIt=U2t/R=I2Rt11。
动能:Ek=mv2/2{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:重力势能(J),g:重力加速度,h:垂直高度(m)(零势能面)}13电势能:EA=qφAEA:带电体电势点A(J),q:电量(C),φA:A的电势(V)(从零势能面开始)14.动能理论(对物体做正功,增加物体的动能):W=mvt2/2-mvo2/2或Wtotal=ΔEK{Wtotal:外力对物体所做的总功;ΔEK:动能的变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}15、机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2或mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh216可以。
重力功和重力势能的变化(重力功等于物体重力势能增加的负值。
)WG=-ΔEP注:(1)功率的大小表示做功的速度,而所做的功量表明有多少能量被改变。
0≤α<90O表示90O<α≤180O为负功;重力(弹性力、电场力、分子力)为正功,然后,重力势能(弹性势、电势、分子势)因重力和电场所做的功而减小(4)。
执行的任务是分开的。
路径(参见2和3)(方程);(5)机械能守恒条件:弹力以外的力不做功时动能与势能的转换(6)转换为其他单位能量。
:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;8.分子动力学理论;能量守恒定律1.阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023/mol;:单分子油膜体积(m3),S:油膜表面积(m)2}3、分子动力学理论:物质是由许多分子进行不规则热运动而组成的。
分子之间的相互作用力。
4、分子间吸引力和斥力(1)r
热力学第一定律W+Q=ΔU{(功与热传递,这两者变化,物体体内的能量方法就等于效果)W:外界对物体所做的事情;克氏正功定律(J)指出:不可能将热量从较低温度的物质不必要地传递到较高温度的物质。
其他变量(热传导方向);开尔文陈述:从单一热源吸收热量并利用所有功而不引起任何其他变化不可能(机械能与内能转换的方向){属于第二类。
无法建造永动机[第2卷,参见P44]}7。
热力学第三定律:热力学不能达到零{通用温度下限:-273.15摄氏度(零温度)}注:(1)布朗粒子是分子,不是分子;使布朗运动更加明显。
温度越高,(2))温度是分子平均值。
动能的标志;分子F吸引力=F斥力在r0处减小,分子势能至少为(5)随着气体膨胀和外界温度升高,气体中负势能增大ΔU>0W<0;物体的势能对于理想气体,分子力为零,分子势能为(7)r0。
在平衡状态下,分子间的距离(8)其他相关主题:能量转换与连续性定律[见第2卷P41]/能源开发与利用;环境保护[见第2卷P47]/物质内能;分子的动能和分子的势能[参见第2卷P47]。
9.气体的性质1.气体的条件:温度:宏观;物质的热量和冷量;温度:T=t+273{T:热力学温度(K),t:摄氏度温度(℃)}体积V:气体分子占据的空间;单位换算:1m3=103L=106mL压力p:单位面积;标准大气压:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)2、气体分子的运动特性:分子间间隙大。
;除了碰撞时刻外,相互作用很大,分子运动的速率。
T是热力学温度(K)}注:(1)理想气体的内能与气体的体积无关理想气体,但温度和物质的量。
式3成立的条件是一定质量的理想气体;使用公式时t是温度单位(°C),T是温度(K)。
)10.电场1.两种电荷;工资保护法;单质电荷:(e=1.60×10-19C)带电体上的电荷等于单质电荷的整数倍2.库仑定律。
:F=kQ1Q2/r2(真空中){F:点电荷之间作用的力(N),k:静电力常数k=9.0×109N?m2/C2,Q1,Q2:两点(C),r:距离两个电荷点之间(m),一个方向在线他们的连接;作用力和反作用力;类似的电荷彼此相互作用。
反抗不同电荷相互吸引}3、电场强度:E=F/q(定义公式、计算公式){E:电场强度(N/C);一个缺口(电场过剩原理),q:测试电荷量(C)}4真空点(源)形成的电场E=kQ/r2{r:源电荷到位置的距离(m);Q:源电荷量}5.均匀电场E=UAB/d{UAB:场力AB两点之间的电压(V),d:两场强度(m)}6AB点之间的距离.电场力:F=qE{F:电场力(N),q:电场力(C),E:电场强度(N/C)}7电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8电场力所做的功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:从A到B的电荷体(J),q:电荷量(C),UAB与电之间的电位差场(V)A点和B点(与电场方向无关)E;:电场强度均匀;d:沿场强方向两点间的距离(m)}9、电势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J);q:电力;电荷(C),φA:A(V)点的电位变化ΔEA}10。
B=EB-EA{带电体从位置A移动到位置B时的电势能差}11.电场力作用的电势能ΔEAB=-WAB=-qUAB(电势能的增加为负电场12电容C=Q/U(定义公式、计算公式){C:电容(F)、Q:电量(C)、U:电压(两极板之间的电位差)(V)}13.平行板电容器C=εS,/4πkd(S:面向两极板的面积,d:两极板之间的垂直距离;ω:介电常数)普通电容器【见卷二P111】14、带电粒子在电场中的速度(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215。
粒子沿垂直方向移动。
当变成速度为Vo的均匀电场时(不考虑重力的影响),扭转是垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在相同体积的平行板中:E=,U/d)平行电场方向运动:零初速度d=at2/2,a=F/m=qE/m注:(1)当两个带相同电荷的金属球接触时;电荷的分布规律是:不同的电荷首先互相撞击,然后它们结合并均分。
总费用平分。
电场线源自正电荷,不能与负电荷线交叉。
电场线电场线垂直于等势线(3)需要记住常见电场的分布线。
第2卷P98];(5)在静电中,平衡导体是等效体,其表面是等效面。
导体外表面附近的电场线垂直于导体表面;导体中的组合场强为零;导体内部没有净力。
净电荷仅分布在外表面上。
导体;eV)是能量单位;1eV=1.60×10-19J(8)其他相关材料:电气外壳[见第2卷P101]/示波器管;示波器及其应用[参见第2卷P114]等势面[参见第2卷P105]。
11、恒流1、电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:t时间内通过导体交叉负载表面的电荷(C),t:时间(s)}2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流强度(A)、U:导体(V)、R:导体电阻(Ω)}3、电阻、电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻(Ω?m),L:导体长度(m),S:导体截面积(m2)}4、闭路欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR内外E=U+U也可外接{I:电路中总电流(A),E:电源电动势(V),R:外电路电阻(Ω),r:电源内阻(Ω)}5电功电功率:W=UIt,P=UIW:电功(J),U:电压(V),I:电流(A),t:时间(s),P:电功率。
(W)}6=I2Rt{Q:电热(J),I:导体(A),R:导体电阻值(Ω),t:通电时间(s)}7、纯电阻电路中,:I=U/R,W=Q所以这个W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8总供电率,电源输出功率;电源效率:P总=IE;P输出=IU,η=Pout/Ptotal{I:电路总电流。
(一)E:电源电动势(V),U:路端电压(V),η:电源效率}9.串联/并联电路串联电路(P、U、R成正比)并联电路(P、I、R)成反比)电阻关系(串联、并联、反比)R串联=R1+R2+R3+1/R并联=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系I总=I1=I2=I3I并联=I1+I2+I3+电压关系U合计=U1+U2+U3+U合计=U1=U2=U3功率分布P总计=P1+P2+P3+P总计=P1+P2+P3+10欧姆表电阻测量(1)电路配置(2)定标原理两表笔较短,调整Ro使表针Ig充分偏置后连接被测电阻Rx后=E/(r+Rg+Ro)。
通过仪表的电流为Ix=E/(.r+Rg+Ro+Rx)=E/(.R+Rx)因为Ix与Rx成正比。
可指示被测电阻的大小(3)用途:机械调零;选择部分;零欧姆调整;注意读数测量{传输(放大)};关闭齿轮。
(4)注意:测量电阻时,与原电路断开;选择距离,使指针靠近中心,并在每次换档时将欧姆短路至零。
11、伏安法;电流表内部连接方式:电流表外部连接方式:电压指示器编号:U=UR+UA电流指示器编号:I=IR+测量值IVRx=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R实数Rx=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
调整电压。
选择条件Rp
(6)其他相关主题:电阻率和温度;半导体及其应用;超导体及其应用之间的关系。
。
12、磁场1、磁感应强度是用来描述磁场强度和方向的物理量,是一个矢量;单位:(T),1T=1N/A?m2安培力F=BIL;(注:长度(m)}3.洛伦兹力f=qVB(注V⊥B);质谱仪【参见卷2P155】{f:洛伦兹力(N),q:带电粒子(C),V:速度忽略重力时(不考虑重力),进入磁场的电荷量(m/s)}4带电粒子的速度(两种运动):(1)带电粒子沿磁场方向进入磁场:不受洛伦兹力的影响,以相同的速度V=V0沿直线运动。
如下:(a)F方向=f=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;颗粒(在任何情况下);(c)解决问题的关键:画出路径;找到圆的中心。
确定半径,和圆心角(=四边形切角)。
注:(1)安培力和洛伦兹力的方向可由左手定则确定,但对于洛伦兹力,您应该关注带电粒子的正负。
掌握磁力线和常见磁场的分布[参见图和Vol.2P144](3)其他相关主题:地磁场/磁力计原理[参见Vol.2P150]/回旋加速器[参见Vol.2P15]6〕/磁性材料13.电磁感应1.【感应电动势大小计算公式]1)E=nΔΦ/Δt(通用公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:线圈匝数;ΔΦ/Δt:磁通量变化}2)E=BLV垂直(磁力线切割){L:有效长度(m)}3)Em=nBSω(电动机最大推力){Em:感应电力峰值}4)E=BL2ω/2(导体一端ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s))}2.磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:均匀磁场的磁感应强度(T),S:面对面积(m2)}3.感应电动势的正负极可以通过方向来确定。
感应电流{电源电流方向:从负极流向正极}*4电势Eself=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L中)(比无铁芯时大)ΔI:交流电;?t:需要时间;ΔI/Δt:自感电流的变化率(变化速度)}注:(1)电感楞次定律应用要点【参见卷2P173】(2)自感电流总是滞后于自感电流的变化。
自感电流。
-感应电动势;(3)单位换算:1H=103mH=106μH。
(4)其他相关材料:自感应[参见第2卷P178]/荧光灯[参见第2卷P180]。
14、交流电(正弦交流电)1、瞬时电压值e=Emsinωt瞬时电流值i=Imsinωt;(ω=2πf)2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(电路中的纯电阻)Im=Em/R合计3.正(剩余)交流电有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;变压器的电流和功率为U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;5、长距离输电时,采用高压传输电能,可以减少输电线路中的电能损耗:Ploss′=(P/U)2R;(Ploss′:传输线功率损耗,P:传输总功率,U:传输电压,R:传输线电阻)[第2卷P198]参见6。
一级方程式赛车2、3、4物理量和单位:ω:角频率(rad/s);时间(秒);:线圈面积(m2);U:(输出)电压(V);
设质子的半径为10-15m,求质子的密度.如果在宇宙间有一个恒星的密度等于质子的密度.如不从相对论考虑,
H2的摩尔质量为2g/mol,H2分子的质量为26×1023g=26×1026kg∴质子的质量约为26×1026kg质子的密度ρ=256×1026/43π(10?15)3=14×6×1016×10?45=124×1019(kg/m3)假设恒星表面的第一宇宙速度为v。根据万有引力定律,有mv2r=GmMr2、v2=GMr且M=43πr3ρ∴v=G43πr3ρr=4Gr2ρv=2r
八年级下物理所有公式
高中物理公式1.质点运动(1)------直线运动1)匀速直线运动1.平均速度Vflat=s/t(定义公式)2.有用的推论Vt2-Vo2=2as3。时间平均速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/24。
最终速度Vt=Vo+at5。
平均位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]位移s=VFlatt=Vot+at2/2=Vt/2t7。
加速度a=(Vt-Vo)/t{以Vo为正方向,a与Vo同向(加速度)a>0;反方向,a<0}8经验推论Δs=aT2{Δs连续连续等时(T)内位移差}9、主要物理量及单元位置:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;终端速度(Vt):时间(t)秒(s);距离:米速度单位换算:1m/s=3.6km/h。
注:(1)平均速度是一个矢量。
(2)物体的速度大,其加速度不一定就大;(3)a=(Vt-Vo)/t只是一个测量公式,不是行列式;(4)其他相关:粒子、位移和距离、参考系统、时间和瞬时[参见第1卷第19页]/s-t图、v-t图/速度、瞬时速度[参见第1卷第24页]。
2)自由落体运动1.初始速度Vo=02.最终速度Vt=gt3。
下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)4、推论Vt2=2gh注:(1)自由落体运动为初始运动零度匀加速直线运动的速度遵循匀变直线运动定律运动(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,山区比平坦地球上小;方向垂直向下)。
(3)垂直向上抛掷运动1、位移s=Vot-gt2/22。
最终速度Vt=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)3.有用的推论Vt2-Vo2=-2gs4高度Hm=Vo2/2g(从投掷点开始)5.往返时间t=2Vo/g(返回原位的时间)注:(1)处理全过程:为匀减速直线运动,方向向上正值,加速度取负值(2)处理截面:向上是匀速直线运动,向下是自由落体运动,对称(3)上升和下降的过程是对称的,如相等和相等同一点的速度相反。
2.质点运动(2)----曲线运动、万有引力1)水平投掷运动1.水平速度:Vx=Vo2。
水平位移:x=Vot4。
y=gt2/25。
运动时间t=(2y/g)1/2(pass常表示为(2h/g)1/2)6合成速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2合成速度方向之间的角度β。
且水平:tgβ=Vy/Vx=gt/V07总位移:s=(x2+y2)1/2,位移方向与水平的夹角α:tgα=y/x=gt/2Vo8。
加速度:ax=0垂直加速度:ay=g注:(1)平抛运动是匀速曲线运动,加速度为g,通常可以看成是水平方向匀速直线运动的组合和垂直方向的自由落体运动(2)确定时间通过确定下落高度h(y)进行运动,与水平投掷速度无关(3)θ与β的关系为tgβ=2tgα(4)水平投掷运动中,时间t是解题的关键问题;(5)做曲线运动的物体必须有加速度。
当速度的方向和合力(加速度)的方向不在同一条直线上时,物体就会作曲线运动。
2)匀速圆周运动1.线速度V=s/t=2πr/T2角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf34.向心力FCenter=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F组合5.周期和频率:T=1/f6.角速度和线速度的关系:V=ωr7、角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速含义相同)8、主要物理量及单位:弧长(s):米(角度)(Φ):弧度(弧度频率);f):赫兹(Hz);周期(T):秒;转速(n):半径(r):线速度(m);/s;重力加速度:m/s2。
注:(1)向心力可以由比力、合力或复合力提供。
该方向始终垂直于速度方向并指向圆心。
(2)对于做圆周运动的物体,其向心力等于合力,向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,而向心力不做功,但动量不断变化。
3)万有引力1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常数(与行星质量无关,但取决于行星质量)星球)。
中心天体)}2、万有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N·m2/kg2,方向在其接触线上)3、重力及天体上的重力相加速度:GMm/R2=毫克;g=GM/R2{R:天体半径(m),M:天体质量(kg)}4、卫星自转速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}5、第一(第二、第三)宇宙速度V1=(g地球r地球)1/2=(克/转地球)1/2=7.9公里/秒;V2=11.2公里/秒;V3=16.7公里/秒6。
对地静止卫星GMm/(rground+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距离地球表面的高度,rterior:地球半径}注:(1)力向心引力运动所需天体由万有引力给出,方向F=F百万(2)应用万有引力定律可以估算天体的质量密度等;(3)地球同步卫星只能在赤道上空运行,其运行周期与地球自转周期相同(4)随着卫星轨道半径变小,势能变小,动能变小越大,速度也越大;周期变短(三反合一(5)),最大自转速度和发射地面卫星的最小速度为7.9公里/秒。
3、力(合力、力的合成和分解)1)联合力1、重力G=mg(方向垂直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心处,适合在地球附近2.胡克丁定律F=kx{沿恢复变形方向的方向,k:刚度系数(N/m),x:变形量(m)}3.滑动摩擦力F=μFN{与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}4。
静摩擦力0≥f常数≥fm(与物体相对运动方向相反,fm为最大静摩擦力)5、万有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11Nm2/kg2,接触线方向的平方)6.静电力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109Nm2/C2,接触线上方向)7、电场强度F=Eq(E:场强N/C,F:电C,正电负载上与场同方向的电场强度强度)8.安培功率F=BILsatθ(θ为B与L夹角,当L⊥B:F=BIL,当B//L:F=0时)9.洛伦兹功率f=qVBsinθ(θ为B与V夹角,当V⊥B时:f=qVB,当V//B时:f=0)注:(1)刚度系数k由弹簧本身决定(2)摩擦系数μ压力与接触面积的大小无关,它取决于接触表面的材料特性。
由表面状况决定;(3)fm略大于μFN,一般认为fm≈μFN;(4)其他相关:静摩擦力(大小、方向)[见第1卷第8页](5)物理量符号;单位B:强磁感应强度(T),L:有效长度(m),I:电流强度(A),V:带电粒子速度(m/s),V:带电粒子(带电体)电荷(C);(6)安培力洛伦兹力的方向由左手定则确定。
2)力的合成与分解1.同一直线上的力的合成同向:F=F1+F2,方向相反:F=F1-F2(F1>F2)2.力的合成互成角度:F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)当F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/23强度范围结果为:|F1-F2|≥F≥|F1+F2|4。
(β为合力与x轴的夹角tgβ=Fy/Fx)注:(1)力(矢量)的合成和分解遵循平行四边形法则;(2)合力与分力的关系是等价替代关系,可以用分力的合功来代替,反之亦然(3)除公式法外,还可以用图解法用来解决问题此时必须准确确定比例尺和绘制程序(4)当F1和F2的值一定时,F1和F2之间的夹角(夹角α)越大,其越小结果;力(5)沿同一直线的合力可以沿直线取正方向,用正负号来表示力的方向,并将其简化为代数运算。
4.动力学(运动与力)1.牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,始终保持匀速直线运动或静止的状态,直到受到外力迫使其改变这种状态2.牛顿第二运动定律运动定律:F=ma或a=Fsum/ma{由外力总和决定,对应于外力总和的方向}3、牛顿第三运动定律:F=-F´{负数标志表示两个方向相反,F和F'互相作用,平衡力与反作用力的区别,实际应用:反作用力运动冲量}4.公共点力的平衡Fsum=0,推广{正交分解法,原理三力收敛}5.超重:FN>G,失重:FN
五、振动与波(机械振动与机械振动的传播)1、简谐振动F=-kx{F:力恢复,k:比例系数,x:位移,负号表示F的方向始终与x}2、单摆周期T=2π(l/g)1/2{l:摆长(m),g:当地重力加速度值,建立条件:摆角θ<100;l>>r}3。
受迫振动频率特性:f=f驱动力4、共振条件:f驱动力=f固体,A=最大,共振的预防及应用【见第一卷第175页】5、机械波与波横波和纵波【见第二卷第2页】6、波速v=s/t=lectf=lect/T{波传播过程中,向前传播一个周期,波速由下式决定介质本身}7.速度声波波形(空气中)0°C:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;波发生明显的衍射(波绕过障碍物或孔洞继续传播)条件:障碍物或孔洞的尺寸必须小于波长,或者相差不大9、波干涉的条件:两个波有频率相同(相位差恒定、振幅相似、振动方向相同)10、多普勒效应:由于波源和观察者之间的相互运动导致波源的发射频率与接收频率存在差异{当彼此接近时,接收频率增加,反之则减少(参见第2卷第21页)}注:(1)物体的固有频率、振幅和驱动力与频率无关,取决于振动系统本身;(2)波峰与波峰相交或波谷与波谷相交处为加强区,波峰与波谷相交处为弱区(3)波浪;它只传播振动,介质本身不随波迁移,而是传递单一能量(4)干涉和衍射是波所特有的;(5)振动图像和波动图像(6)其他相关:超声波及其应用[参见第2卷第22页]/振动中的能量转换[参见第1卷第173页]。
6.冲量和动量(物体的力和动量的变化)1.动量:p=mv{p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向和速度方向相同}3.推力:I=Ft{I:推力(N·s),F:恒力(N),t:力的作用时间(s),方向由F决定}4.动量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo{Δp:动量变化Δp=mvt–mvo,为向量形式}5.动量守恒定律:p前总和=p后总和或p=p'´也可以是m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'6。
弹性碰撞:Δp=0;ΔEk=0{即系统动量和动能守恒}7.非弹性碰撞Δp=0;{ΔEK:动能损失,EKm:最大动能损失}8、完全非弹性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm{在各个碰撞维度上组合在一起}9.物体m1与静止物体m2发生弹性正面碰撞,初始速度为v1:v1´=(m1-m2))v1/(m1+m2)v2´=2m1v1/(m1+m2)10.由9推论-----正面碰撞时等质量弹性交换的速度(动能守恒,动量守恒)11.一颗子弹m以水平速度vo射入固定放置的物体中在光滑的水平地面上,将长木块M嵌入其中,它们一起移动时损失机械能E。
=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相对{vt:合成速度,f:阻力,s相对于子弹相对于长木块的位移}注:(1)正面撞击也称为同心碰撞,速度为它们“中心”连线上的方向(2)上述表达式,除动能外,都是一维情况下的矢量过程,可以取正方向,将其转化为代数运算(3)系统动量守恒条件:为外力总体性为零或系统不受外力作用;动量守恒(碰撞问题、爆炸问题、反弹问题等)(4)碰撞过程(时间极短、物体碰撞)。
形成的系统)被认为是动量守恒,当原子核衰变时,动量守恒(5);当化学能转化为动能,动能增加时,爆炸过程被认为是动量守恒(6)。
;其他相关:反冲运动、火箭、航空航天、技术和航天的发展[参见第1卷第128页]。
七、功与能量(功是能量转换的量度)1、功:W=Fscosα(定义公式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F,s之间的夹角}2、重力所做的功:Wab=mghab{m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a和b之间的高度差(hab=ha-hb)}3.电场力所做的功:Wab=qUabq:电(C),Uab:a和b之间的电势差(V)为Uab=φa-φb}4.电能:W=UIt(通用公式){U:电压(V),I:电流(A),t:动作时间(s))}5.功率:P=W/t(定义公式){P:做功率[瓦(W)],W:在t时间内完成的功(J),t:做功所花费的时间}6.轿厢牵引力:P=Fvlevel=Fvlevel{P:瞬时力,P级:平均力}7.小车以恒力开始移动,开始连续加速,小车最大行驶速度(vmax=P大小/f)8.电功率:P=UI(通用型){U:电路电压(V)、I:电路电流(A)}9、焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J)、I:电流强度(A)、R:电阻值(Ω)、t:时间(时间)工作在}10纯电阻电路中,P=UI=U2/R=I2R;/R=I2Rt11.动能:Ek=mv2/2{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:重力势能(J),g:重力加速度,h:垂直高度(m)(距零势能面)}13电势能:EA=qφA{EA:能量带电体在A点的电势(J),q:电荷(C),φA:A点(零势能面)的电势(V)}14.动能理论(对物体,物体的动能增加):W=mvt2/2-mvo2/2或Wsum=ΔEK{Wsum:外力对物体所做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}15。
机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2或mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh216势能变化(重力做功等于物体重力势能增加的负值)WG=-ΔEP注:(1)力表示做功的速度,做功的量表示能量转换的量(2)O0;≥α<90O做正功;90O<α≥180O做负功;α=90o不起作用(力和位移的方向(与速度方向垂直时力不起作用)(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,所以重力势能(弹性、电力、分子)减小)(4)重力和电场力所做的功相等路径是独立的(见方程2和3)机械能守恒的条件:除重力外。
(弹性),力以外的力不做功,而只是在动能和势能之间进行转换(6)。
其他能量单位换算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;7)弹簧的弹性势能E=kx2/2,与刚度系数和变形量有关8。
分子动力学理论、能量守恒定律1、阿伏加德罗常数NA=6.02x1023/mol;分子直径范围为10-10m;2、油膜法测量分子直径d=V/s{V:每个分子的油膜体积(m3),S:油膜表面积(m)2}3、分子动力学理论:物质由大量分子组成,分子之间受到不规则的热运动;4、分子间的吸引力和斥力(1)r
热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和传热,这两种改变物体能量的方式在物体内的作用是等价的),W:外界对身体的作用说明基什内尔定律的正作用(J)指出:不可能将热量从低温物体传递到高温物体不引起其他变化(导热方向性);开尔文的说法:不可能从单一热源吸收热量并全部用来做功而不引起其他变化(机械能的方向性和内能转换){第二类包括无法建造永动机[见卷2,第44页]}7.热力学第三定律:无法达到热力学零{宇宙最低温度:-273.15°C(热力学零)}注:(1)布朗粒子不是粒子,温度越高强度越大(2)温度是分子平均值是动能的标志;3)分子间的吸引力和斥力同时存在,并随着分子间距离的增加而减小,但斥力比吸引力减小得更快(4)分子力做正功,势能在分子的吸引力中减小=斥力Fr0时,分子势能最小(5)气体膨胀,外界膨胀对气体做负功W<0;随着温度升高,内能ΔU>0增大;物体势能对于理想气体,分子间作用力为零,分子势能为零(7)r0为平衡状态下的分子,分子间的距离(8)其他相关:能量换算及常数法[参见第2卷第41页]/能源开发和利用、环境保护[参见第2卷第47页]/事物的内部能量、动能;分子的能量和分子的势能[参见第2卷第47页]。
9.气体的性质1.气体的状态9.气体的性质1.气体状态的参数:温度:在微观上是物体热或冷的程度;从微观上讲,它是体内分子不规则运动强度的标志。
热力学温度与摄氏温度的关系:T=t+273{。
T:热力学温度(K),t:摄氏度(℃)}体积V:气体分子所占据的空间,单位换算:1m3=103L=106mL压力p:单位面积内,大量气体分子反复碰撞使容器壁产生恒定均匀的压力,标准大气压:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)2、气体分子运动特点:分子间间隙大;除冲击瞬间外,相互作用力较弱;分子运动速率高3、理想气体的状态方程:p1V1/T1=p2V2/T2{PV/T=常数,T为热力学温度(K)}注:(1)气体的内能理想气体不是它与理想气体的体积有关系,但与温度和物质的量有关(2)创建公式3的条件都是给定质量的理想气体。
使用公式时要注意温度的单位,t为摄氏温度(°C),T为热力学温度(K)。
10、电场1、两种电荷,电荷守恒定律,元素电荷:(e=1.60×10-19C);带电物体的电荷等于元素电荷的整数倍。
2、库仑定律:F=kQ1Q2/r2(真空中){F:它们之间的点电荷力(N),k:静电力常数k=9.0×109N·m2/C2,Q1、Q2:两个点电荷的电量(C),r:两个点电荷之间的距离(m),它们接触的方向是作用力和反作用力。
同种电荷相互排斥,不同种电荷相互排斥。
它们互相吸引}3、电场强度:E=F/q(定义公式、计算公式){E:电场强度(N/C),是一个矢量(电场叠加原理),Q:查电荷量(C)}4.True空点电荷(源)形成的电场E=kQ/r2{r:源电荷到该位置的距离(m),Q:电荷量源电荷}5.均匀电场的场强E=UAB/d{UAB:两点AB之间的电压(V),d:两点AB点之间的电压场强方向距离(m)}6。
电场强度:F=qEF:电场强度(N),q:受电场强度影响的电荷的电荷量(C),E:电场强度(N/C)}7电位差和电压:UAB=ΦA-ΦB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q8。
电场力所做的功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:带电体从A点移动到B点时电场力所做的功(J),q:量子电荷(C),UAB:A点与B点之间B电场中的电势差(V)(电场力所做的功与路径无关),E:均匀电场强度,d:沿场强方向两点之间的距离(M)}9势能:EA=qφAEA:A点带电体的势能(J),q:电荷(C),φA:A点电势(V)}10。
电势能变化ΔEAB=EB-EA{带电体在电场中从位置A移动到位置B时的电势能差}11电场强度与电势能变化量的差值ΔEAB=-WAB=-qUAB(增加电势能等于电场力所做功的负值)12、电容C=Q/U(定义公式、计算公式){C:电容(F)、Q:电(C)、U:电压(双极板电位差)(V)}13平行板电容器的电容电容C=εS/4πkd(S:两板相对的面积,d:两板之间的垂直距离,ω:介电常数)普通电容器【参见卷二P111】]14.带电粒子在电场中的加速度(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/215带电粒子以速度Vo进入均匀电场后沿垂直电场方向(不考虑重力的影响)的偏转与平面垂直方向相似电场:匀速直线运动L=Vot(异种电荷相等的平行板中:E=U/d)平行电场方向的投掷运动:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m注:(1)两个相同的金属球接触时带电,电荷分布规则:不同种类的原电荷先中和后均分,其原电荷总量为同式等分(2)电场线从正电荷开始,到负电荷结束,电场线不相交,接触方向与场强方向一致。
电场线变得密集。
沿着电场线越来越低,电场线垂直于等势线。
(3)组合电场的电场线分布需要守恒[参见图[第2卷第98页]];(4)电场(矢量)和电势(标量)的强度是由电场本身决定的,电场的强弱与电势能有关,也与所带电量有关由带电体和正负电荷组成;(5)处于静电平衡的导体是等位体,其表面是电场线附近的等位面,导体的外表面与导体的表面垂直,导体的内场为零。
净电荷导体内部没有任何东西,电荷仅在导体外部净分布(6)电容单位换算:1F=106μF=1012PF(7)电子伏特(eV)是能量单位,1eV=1.60×10-19J;(8)其他相关:静电屏蔽[参见第2卷第101页]/示波器管、示波器设备及其应用[参见第2卷第114页]等电位面[参见第2卷第105页]。
11、直流电1、电流强度:I=q/t{I:电流强度(A),q:t时间内通过导体交叉负载表面的电荷(C),t:时间}2.欧姆定律:I=U/R{I:导体电流(A),U:导体两端电压(V),R:导体电阻(Ω)}3电阻,电阻定律:R=ρL/S{ρ:电阻(Ω·m),L:导体长度(m)。
)、S:导体截面积(m2)}4。
闭合电路的欧姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR,也可以是E=Uin+Uout{I:电路中的总电流(A),E:电动势(V)、R:外电路电阻(Ω)、r:电源内阻(Ω)}5.电功和电能:W=UIt、P=UIW:电功(J)、U:电压(V)、I:电流(A)、t:时间(s)、P:电能(W)}6焦耳定律:Q=I2RtQ:电热(J),I:通过导体的电流(A),R:导体电阻值(Ω),t:激活时间(s)}7在纯电阻中电路:在那里I=U/R,W=Q,所以W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R8。
电源总额定功率,电源输出功率,电源效率:P总=IE,Pout=IU,η。
=Pout/PTotal{I:电路总电流(A),E:电驱动电源功率(V),U:端电压(V),ETA:能效}9.串联/并联电路串联电路(P、U、R成正比)并联电路(P、I、R成反比)电阻关系(串联、并联、反比)R串联=R1+R2+R3+1/。
R与=1/R1+1/R2+1/R3+电流关系I总计=I1=I2=I3I与=I1+I2+I3+电压关系U总计=U1+U2+U3+U总计=U1=U2=U3总功率分配=P1+P2+P3+总计=P1+P2+P3+
估算地核平均密度
解:首先求地球的平均密度:ρ=M/V,其中M是地球的总质量,V是地球的总体积。根据万有引力定律,物体的引力为:地球表面的质量m为GMm/R^2,也等于mg,因此g=GM/R^2,M=gR^2/G,V=4πR^3/3(R^3为R的我们可以通过以下公式求出地球的平均密度:ρ=(gR^2/G)/(4πR^3/3)=3g/4πRG地核的体积约占地球总体积的16%。
由于地核的质量约占地球体积的34%,因此可计算出地核的平均密度约为地球平均密度的17/8倍。
ρ地核=51g/32πRG(π是Pi,或pi)