高中物理知识点总结_详细

高中物理知识点 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf _详细 高中物理知识点总结 一力 物体的平衡 1力是物体对物体的作用是物体发生形变和改变物体的运动状态即产生加速度的原因 力是矢量 2重力 1重力是由于地球对物体的吸引而产生的 〔注意〕重力是由于地球的吸引而产生但不能说重力就是地球的吸引力重力是万有引力的一个分力但在地球表面附近可以认为重力近似等于万有引力 重力的大小地球表面G mg离地面高h处G mg其中g [RRh]2g 3重力的方向竖直向下不一定指向地心 4重心物体的各部分所受重力合力的作用点物体的重心不一定在物体上 3弹力 1产生原因由于发生弹性形变的物体有恢复形变的趋势而产生的 2产生条件?直接接触?有弹性形变 3弹力的方向与物体形变的方向相反弹力的受力物体是引起形变的物体施力物体是 发生形变的物体在点面接触的情况下垂直于面在两个曲面接触相当于点接触的情况下垂直于过接触点的公切面 ?绳的拉力方向总是沿着绳且指向绳收缩的方向且一根轻绳上的张力大小处处相等 ?轻杆既可产生压力又可产生拉力且方向不一定沿杆 弹力的大小一般情况下应根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿定律来 求解弹簧弹力可由胡克定律来求解 ?胡克定律在弹性限度内弹簧弹力的大小和弹簧的形变量成正比即F kxk为弹簧的劲度系数它只与弹簧本身因素有关单位是Nm 4摩擦力 1产生的条件?相互接触的物体间存在压力?接触面不光滑?接触的物体之间有相对运动滑动摩擦力或相对运动的趋势静摩擦力这三点缺一不可 2摩擦力的方向沿接触面切线方向与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反与物体运动的方向可以相同也可以相反 3判断静摩擦力方向的方法 ?假设法首先假设两物体接触面光滑这时若两物体不发生相对运动则说明它们原来没有相对运动趋势也没有静摩擦力若两物体发生相对运动则说明它们原来有相对运动趋势并且原来相对运动趋势的方向跟假设接触面光滑时相对运动的方向相同然后根据静摩擦力的方向跟物体相对运动趋势的方向相反确定静摩擦力方向 ?平衡法根据二力平衡条件可以判断静摩擦力的方向 4大小先判明是何种摩擦力然后再根据各自的规律去分析求解 ?滑动摩擦力大小利用公式f μF N 进行计算其中FN 是物体的正压力不一定等于物体的重力甚至可能和重力无关或者根据物体的运动状态利用平衡条件或牛顿定律来求解 ?静摩擦力大小静摩擦力大小可在0与f 之间变化一般应根据物体的运动状态由平衡条件或牛顿定律来求解 5物体的受力分析 1确定所研究的物体分析周围物体对它产生的作用不要分析该物体施于其他物体上的力也不要把作用在其他物体上的力错误地认为通过力的传递作用在研究对象上 2按性质力的顺序分析即按重力弹力摩擦力其他力顺序分析不要把效果力与性质力混淆重复分析 性质力和效果力是两种不同的力的分类方法效果力是按力的作用效果定义的而性质力是按力的本身的性质定义的比如弹力它就是性质力它的定义是从变形恢复原状产生力定义的它既是弹力产生的过程也是弹力的性质它根本没效果的痕迹绝不能说因为弹才有力而效果力都可以这样说因为它是使物体运动的力所以叫动力因为物体力的效果是使物体相互吸引所以叫吸引力因为对平面有压的效果所以这个力才叫压力再比如摩擦力是性质力因为它的定义上没有摩擦的痕迹但滑动摩擦力滚动摩擦力静摩擦力就是效果力了因为字面上已经存在了力的作用效果滑动静等另外还有一点除重力外其它的性质力概念都比较宽一般都包含几种常见的效果力而效果力中可以是某个性质力承担但没有一个效果力可以说它包含某个性质力性质力在高中阶段只有六种重力弹力摩擦力分子力电场力磁场力除些之外 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 上的力就都是效果力了 3如果有一个力的方向难以确定可用假设法分析先假设此力不存在想像所研究的物体会发生怎样的运动然后审查这个力应在什么方向对象才能满足给定的运动状态 6力的合成与分解 1合力与分力如果一个力作用在物体上它产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同这个力就叫做那几个力的合力而那几个力就叫做这个力的分力2力合成与分解的根本方法平行四边形定则 3力的合成求几个已知力的合力叫做力的合成 共点的两个力F 1 和F 2 合力大小F的取值范围为F 1 -F 2 ?F?F 1 F 2 4力的分解求一个已知力的分力叫做力的分解力的分解与力的合成互为逆运算 在实际问题中通常将已知力按力产生的实际作用效果分解为方便某些问题的研究在很多问题中都采用正交分解法 7共点力的平衡 1共点力作用在物体的同一点或作用线相交于一点的几个力 2平衡状态物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态是加速度等于零的状态 3?共点力作用下的物体的平衡条件物体所受的合外力为零即?F 0若采用正交分解法求解平衡问题则平衡条件应为?Fx 0?Fy 0 4解决平衡问题的常用方法隔离法整体法图解法三角形相似法正交分解法等等 直线运动 1机械运动一个物体相对于另一个物体的位置的改变叫做机械运动简称运动它包括平动转动和振动等运动形式为了研究物体的运动需要选定参照物即假定为不动的物体对同一个物体的运动所选择的参照物不同对它的运动的描述就会不同通常以地球为参 照物来研究物体的运动 2质点用来代替物体的只有质量没有形状和大小的点它是一个理想化的物理模型仅凭物体的大小不能做视为质点的依据 3位移和路程位移描述物体位置的变化是从物体运动的初位置指向末位置的有向线段是矢量路程是物体运动轨迹的长度是标量 路程和位移是完全不同的概念仅就大小而言一般情况下位移的大小小于路程只有在单方向的直线运动中位移的大小才等于路程 4速度和速率 1速度描述物体运动快慢的物理量是矢量 ?平均速度质点在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值叫做这段时间或位移的平均速度v即v st平均速度是对变速运动的粗略描述 ?瞬时速度运动物体在某一时刻或某一位置的速度方向沿轨迹上质点所在点的切线方向指向前进的一侧瞬时速度是对变速运动的精确描述 2速率?速率只有大小没有方向是标量 ?平均速率质点在某段时间内通过的路程和所用时间的比值叫做这段时间内的平均速率在一般变速运动中平均速度的大小不一定等于平均速率只有在单方向的直线运动二者才相等 5加速度 1加速度是描述速度变化快慢的物理量它是矢量加速度又叫速度变化率 2定义在匀变速直线运动中速度的变化Δv跟发生这个变化所用时间Δt的比值叫做匀变速直线运动的加速度用a表示 3方向与速度变化Δv的方向一致但不一定与v的方向一致 〔注意〕加速度与速度无关只要速度在变化无论速度大小都有加速度只要速度不变化匀速无论速度多大加速度总是零只要速度变化快无论速度是大是小或是零物体加速度就大 6匀速直线运动 1定义在任意相等的时间内位移相等的直线运动叫做匀速直线运动 2特点a 0v 恒量 3位移公式S vt 7匀变速直线运动 1定义在任意相等的时间内速度的变化相等的直线运动叫匀变速直线运动 2特点a 恒量 3?公式 速度公式V V0at 位移公式s v0tat2 速度位移公式vt2-v02 2as 平均速度V 以上各式均为矢量式应用时应规定正方向然后把矢量化为代数量求解通常选初速度方向为正方向凡是跟正方向一致的取值跟正方向相反的取-值 8重要结论 1匀变速直线运动的质点在任意两个连续相等的时间T内的位移差值是恒量即 ΔS Snl –Sn aT2 恒量 2匀变速直线运动的质点在某段时间内的中间时刻的瞬时速度等于这段时间内 的平均速度即 9自由落体运动 1条件初速度为零只受重力作用 2性质是一种初速为零的匀加速直线运动a g 3公式 10运动图像 1位移图像s-t图像?图像上一点切线的斜率表示该时刻所对应速度 ?图像是直线表示物体做匀速直线运动图像是曲线则表示物体做变速运动 ?图像与横轴交叉表示物体从参考点的一边运动到另一边 2速度图像v-t图像?在速度图像中可以读出物体在任何时刻的速度 ?在速度图像中物体在一段时间内的位移大小等于物体的速度图像与这段时间轴所围面积的值 ?在速度图像中物体在任意时刻的加速度就是速度图像上所对应的点的切线的斜率 ?图线与横轴交叉表示物体运动的速度反向 ?图线是直线表示物体做匀变速直线运动或匀速直线运动图线是曲线表示物体做变加速运动 三牛顿运动定律 ?1牛顿第一定律一切物体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运动状态为止 1运动是物体的一种属性物体的运动不需要力来维持 2定律说明了任何物体都有惯性 3不受力的物体是不存在的牛顿第一定律不能用实验直接验证但是建立在大量实验现象的基础之上通过思维的逻辑推理而发现的它告诉了人们研究物理问题 的另一种新方法通过观察大量的实验现象利用人的逻辑思维从大量现象中寻找事物的规律 4牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础不能简单地认为它是牛顿第二定律不受外力时的特例牛顿第一定律定性地给出了力与运动的关系牛顿第二定律定量地给出力与运动的关系 2惯性物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 1惯性是物体的固有属性即一切物体都有惯性与物体的受力情况及运动状态无关因此说人们只能利用惯性而不能克服惯性2质量是物体惯性大小的量度 ????3牛顿第二定律物体的加速度跟所受的外力的合力成正比跟物体的质 量成反比加速度的方向跟合外力的方向相同表达式F 合 ma 1牛顿第二定律定量揭示了力与运动的关系即知道了力可根据牛顿第二定律分 析出物体的运动规律反过来知道了运动可根据牛顿第二定律研究其受力情况为设计运动控制运动提供了理论基础 2对牛顿第二定律的数学表达式F 合 maF 合 是力ma是力的作用效果特别要注意不能把ma看作是力 3牛顿第二定律揭示的是力的瞬间效果即作用在物体上的力与它的效果是瞬时对应关系力变加速度就变力撤除加速度就为零注意力的瞬间效果是加速度而不是速度 4牛顿第二定律F 合 maF合是矢量ma也是矢量且ma与F 合 的方向总是一致的F 合 可以进行合成与分解ma也可以进行合成与分解 4 ?牛顿第三定律两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等方向相反作用在同一直线上 出了两物体之间的作用是相互的因而力总是成对出现的1牛顿第三运动定律指 它们总是同时产生同时消失2作用力和反作用力总是同种性质的力 3作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上各产生其效果不可叠加 5 牛顿运动定律的适用范围宏观低速的物体和在惯性系中 6超重和失重 1超重物体有向上的加速度称物体处于超重处于超重的物体对支持面的压力F N或 对悬挂物的拉力大于物体的重力mg即F N mgma 失重物体有向下的加速度称物体处于失重处于失重的物体对支持面的压力FN或对悬挂物的拉力小于物体的重力mg即FN mg-ma当a g时F N 0物体处于完全失重 3对超重和失重的理解应当注意的问题 ?不管物体处于失重状态还是超重状态物体本身的重力并没有改变只是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力不等于物体本身的重力?超重或失重现象与物体的速度无关只决定于加速度的方向加速上升和减速下降都是超重加速下降和减速上升都是失重 ?在完全失重的状态下平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失如单摆停摆天平失效浸在水中的物体不再受浮力液体柱不再产生压强等 7 处理连接题问题----通常是用整体法求加速度用隔离法求力 四曲线运动 万有引力 1曲线运动 1物体作曲线运动的条件运动质点所受的合外力或加速度的方向跟它的速度方向不在同一直线 2曲线运动的特点质点在某一点的速度方向就是通过该点的曲线的切线方向质点的速度方向时刻在改变所以曲线运动一定是变速运动 3曲线运动的轨迹做曲线运动的物体其轨迹向合外力所指一方弯曲若已知物体的运动轨迹可判断出物体所受合外力的大致方向如平抛运动的轨迹向下弯曲圆周运动的轨迹总向圆心弯曲等 2运动的合成与分解 1合运动与分运动的关系?等时性?独立性?等效性 2运动的合成与分解的法则平行四边形定则 3分解原则根据运动的实际效果分解物体的实际运动为合运动 3 ???平抛运动 1特点?具有水平方向的初速度?只受重力作用是加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动 2运动规律平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动 ?建立直角坐标系一般以抛出点为坐标原点O以初速度vo方向为x轴正方向竖直向下为y轴正方向 ?由两个分运动规律来处理如右图 4圆周运动 1描述圆周运动的物理量 ?线速度描述质点做圆周运动的快慢大小v sts是t时间内通过弧长方向为质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的切线方向 ?角速度描述质点绕圆心转动的快慢大小ω φt单位radsφ是连接质点和圆心的半径在t时间内转过的角度其方向在中学阶段不研究 ?周期T频率f----做圆周运动的物体运动一周所用的时间叫做周期 ----做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数叫做频率 ?向心力总是指向圆心产生向心加速度向心力只改变线速度的方向不改变速度的大小大小〔注意〕向心力是根据力的效果命名的在分析做圆周运动的质点受力情况时千万不可在物体受力之外再添加一个向心力 2匀速圆周运动线速度的大小恒定角速度周期和频率都是恒定不变的向心加速 度和向心力的大小也都是恒定不变的是速度大小不变而速度方向时刻在变的变速曲线运动 3变速圆周运动速度大小方向都发生变化不仅存在着向心加速度改变速度的方向而且还存在着切向加速度方向沿着轨道的切线方向用来改变速度的大小一般而言合加速度方向不指向圆心合力不一定等于向心力合外力在指向圆心方向的分力充当向心力产生向心加速度合外力在切线方向的分力产生切向加速度 ?如右上图情景中小球恰能过最高点的条件是v?v临 v临由重力提供向心力得v临?如右下图情景中小球恰能过最高点的条件是v?0 5?万有引力定律 1万有引力定律宇宙间的一切物体都是互相吸引的两个物体间的引力的大小跟它们的质量的乘积成正比跟它们的距离的平方成反比 公式 2???应用万有引力定律分析天体的运动 ?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即 F引 F向得 应用时可根据实际情况选用适当的公式进行分析或计算?天体质量M密度ρ的估算 3三种宇宙速度 ?第一宇宙速度v 1 79kms它是卫星的最小发射速度也是地球卫星的最大环绕速度 ?第二宇宙速度脱离速度v 2 112kms使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度 ?第三宇宙速度逃逸速度v 3 167kms使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度 4地球同步卫星 所谓地球同步卫星是相对于地面静止的这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上且绕地球运动的周期等于地球的自转周期即T 24h 86400s离地面高度 同步卫星的轨道一定在赤道平面内并且只有一条所有同步卫星都在这条轨道上以大小相同的线速度角速度和周期运行着 5卫星的超重和失重 超重是卫星进入轨道的加速上升过程和回收时的减速下降过程此情景与升降机中物体超重相同失重是卫星进入轨道后正常运转时卫星上的物体完全失重因为重力提供向心力此时在卫星上的仪器凡是制造原理与重力有关的均不能正常使用 五动量 1动量和冲量 1动量运动物体的质量和速度的乘积叫做动量即p mv是矢量方向与v的方向相同两个动量相同必须是大小相等方向一致 2冲量力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量即I Ft冲量也是矢量它的方向由力的方向决定 2 ??动量定理物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化表达式Ft p′-p 或 Ft mv′-mv 1上述公式是一矢量式运用它分析问题时要特别注意冲量动量及动量变化量的方向 2公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力 3动量定理的研究对象可以是单个物体也可以是物体系统对物体系统只需分析系统受的外力不必考虑系统内力系统内力的作用不改变整个系统的总动量 4动量定理不仅适用于恒定的力也适用于随时间变化的力对于变力动量定理 中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值 ??? 3动量守恒定律一个系统不受外力或者所受外力之和为零这个系统的总动量保持不变 表达式m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 v 1 ′m 2 v 2 ′ 1动量守恒定律成立的条件 ?系统不受外力或系统所受外力的合力为零 ?系统所受的外力的合力虽不为零但系统外力比内力小得多如碰撞问题中的摩擦力爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多可以忽略不计 ?系统所受外力的合力虽不为零但在某个方向上的分量为零则在该方向上系统的总动量的分量保持不变 2动量守恒的速度具有四性?矢量性?瞬时性?相对性?普适性 4爆炸与碰撞 1爆炸碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生作用时间很短作用力很大且远大于系统受的外力故可用动量守恒定律来处理 2在爆炸过程中有其他形式的能转化为动能系统的动能爆炸后会增加在碰撞过程中系统的总动能不可能增加一般有所减少而转化为内能 3由于爆炸碰撞类问题作用时间很短作用过程中物体的位移很小一般可忽略不计可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动 5反冲现象反冲现象是指在系统内力作用下系统内一部分物体向某方向发生动量变化时系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象喷气式飞机火箭等都是利用反冲运动的实例显然在反冲现象里系统的动量是守恒的 机械能 1功 1功的定义力和作用在力的方向上通过的位移的乘积是描述力对空间积累效应的物理量是过程量 定义式W F?s?cosθ其中F是力s是力的作用点位移对地θ是力与位移间的夹角 2功的大小的计算方法 ?恒力的功可根据W F?S?cosθ进行计算本公式只适用于恒力做功?根据W P?t计算一段时间内平均做功 ?利用动能定理计算力的功特别是变力所做的功 ?根据功是能量转化的量度反过来可求功 3摩擦力空气阻力做功的计算功的大小等于力和路程的乘积 发生相对运动的两物体的这一对相互摩擦力做的总功W fdd是两物体间的相对 路程且W Q摩擦生热 2功率 1功率的概念功率是表示力做功快慢的物理量是标量求功率时一定要分清是求哪个力的功率还要分清是求平均功率还是瞬时功率 2功率的计算 ?平均功率P Wt定义式 表示时间t内的平均功率不管是恒力做功还是变力做功都适用 ?瞬时功率P F?v?cosα P和v分别表示t时刻的功率和速度α为两者间的夹角 3额定功率与实际功率 额定功率发动机正常工作时的最大功率 实际功率发动机实际输出的功率它可以小于额定功率但不能长时间超过额定功率 4交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率 ?以恒定功率P启动机车的运动过程是先作加速度减小的加速运动后以最大速度v m Pf 作匀速直线运动 ?以恒定牵引力F启动机车先作匀加速运动当功率增大到额定功率时速度为 v1 PF而后开始作加速度减小的加速运动最后以最大速度vm Pf作匀速直线运动 3动能物体由于运动而具有的能量叫做动能表达式Ek mv22 1动能是描述物体运动状态的物理量2动能和动量的区别和联系 ?动能是标量动量是矢量动量改变动能不一定改变动能改变动量一定改变 ?两者的物理意义不同动能和功相联系动能的变化用功来量度动量和冲量相联系动量的变化用冲量来量度?两者之间的大小关系为EK P22m 4 ????动能定理外力对物体所做的总功等于物体动能的变化表达式 1动能定理的表达式是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的但它也适用于变力及物体作曲线运动的情况 2功和动能都是标量不能利用矢量法则分解故动能定理无分量式 3应用动能定理只考虑初末状态没有守恒条件的限制也不受力的性质和物理过 程的变化的影响所以凡涉及力和位移而不涉及力的作用时间的动力学问题都可以用动能定理分析和解答而且一般都比用牛顿运动定律和机械能守恒定律简捷 4当物体的运动是由几个物理过程所组成又不需要研究过程的中间状态时可以把这几个物理过程看作一个整体进行研究从而避开每个运动过程的具体细节具有过程简明方法巧妙运算量小等优点 5重力势能 1定义地球上的物体具有跟它的高度有关的能量叫做重力势能 ?重力势能是地球和物体组成的系统共有的而不是物体单独具有的?重力势能的大小和零势能面的选取有关?重力势能是标量但有-之分 2重力做功的特点重力做功只决定于初末位置间的高度差与物体的运动路径无关WG mgh 3做功跟重力势能改变的关系重力做功等于重力势能增量的负值即WG - 6弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能量 ??? 7机械能守恒定律 1动能和势能重力势能弹性势能统称为机械能E E k E p 2机械能守恒定律的内容在只有重力和弹簧弹力做功的情形下物体动能和重力势能及弹性势能发生相互转化但机械能的总量保持不变 3机械能守恒定律的表达式 4系统机械能守恒的三种表示方式 ?系统初态的总机械能E 1 等于末态的总机械能E 2 即E1 E2 ?系统减少的总重力势能ΔE P减 等于系统增加的总动能ΔE K增 即ΔE P减 ΔE K增 ?若系统只有AB两物体则A物体减少的机械能等于B物体增加的机械能即ΔE A 减 ΔE B增 〔注意〕解题时究竟选取哪一种表达形式应根据题意灵活选取需注意的是选用 ?式时必须规定零势能参考面而选用?式和?式时可以不规定零势能参考面但必须分清能量的减少量和增加量 5判断机械能是否守恒的方法 ?用做功来判断分析物体或物体受力情况包括内力和外力明确各力做功的情况若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功没有其他力做功或其他力做功的代数和为零则机械能守恒 ?用能量转化来判定若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化则物体系统机械能守恒 ?对一些绳子突然绷紧物体间非弹性碰撞等问题除非题目特别说明机械能必定不守恒完全非弹性碰撞过程机械能也不守恒 8功能关系 1当只有重力或弹簧弹力做功时物体的机械能守恒 2重力对物体做的功等于物体重力势能的减少W G E p1 -E p2 3合外力对物体所做的功等于物体动能的变化W 合 E k2 -E k1 动能定理 4除了重力或弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化W F E 2 -E 1 9能量和动量的综合运用 动量与能量的综合问题是高中力学最重要的综合问题也是难度较大的问题分析这类问题时应首先建立清晰的物理图景抽象出物理模型选择物理规律建立方程进行求解这一部分的主要模型是碰撞而碰撞过程一般都遵从动量守恒定律但机械能不一定守恒对弹性碰撞就守恒非弹性碰撞就不守恒总的能量是守恒的对于碰撞过程的能量要分析物体间的转移和转换从而建立碰撞过程的能量关系方程根据动量守恒定律和能量关系分别建立方程两者联立进行求解是这一部分常用的解决物理问题的方法 七机械振动和机械波 1简谐运动 1定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动叫做简谐运动 2简谐运动的特征回复力F -kx加速度a -kxm方向与位移方向相反总指向平衡位置 简谐运动是一种变加速运动在平衡位置时速度最大加速度为零在最大位移处速度为零加速度最大 3描述简谐运动的物理量 ?位移x由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段是矢量其最大值等于振幅 ?振幅A振动物体离开平衡位置的最大距离是标量表示振动的强弱 ?周期T和频率f表示振动快慢的物理量二者互为倒数关系即T 1f 4简谐运动的图像 ?意义表示振动物体位移随时间变化的规律注意振动图像不是质点的运动轨迹 ?特点简谐运动的图像是正弦或余弦曲线 ?应用可直观地读取振幅A周期T以及各时刻的位移x判定回复力加速度方向判定某段时间内位移回复力加速度速度动能势能的变化情况 2弹簧振子周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量与其放置的环境和放置的方式无任何关系如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T不管把它放在地球上月球上还是卫星中是水平放置倾斜放置还是竖直放置振幅是大还是小它的周期就都是T 3单摆摆线的质量不计且不可伸长摆球的直径比摆线的长度小得多摆球可视为 1单摆的振动可看作简谐运动的条件是最大摆角α 质点单摆是一种理想化模型 5? 2单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力 3作简谐运动的单摆的周期公式为T 2π ?在振幅很小的条件下单摆的振动周期跟振幅无关 ?单摆的振动周期跟摆球的质量无关只与摆长L和当地的重力加速度g有关 ?摆长L是指悬点到摆球重心间的距离在某些变形单摆中摆长L应理解为等效摆长重力加速度应理解为等效重力加速度一般情况下等效重力加速度g等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值 4受迫振动 1受迫振动振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动 2受迫振动的特点受迫振动稳定时系统振动的频率等于驱动力的频率跟系统的固有频率无关 3共振当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时振动物体的振幅最大这种现象叫做共振 共振的条件驱动力的频率等于振动系统的固有频率 5机械波机械振动在介质中的传播形成机械波 1机械波产生的条件?波源?介质 2机械波的分类 ?横波质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波横波有凸部波峰和凹部波谷 ?纵波质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波纵波有密部和疏部 〔注意〕气体液体固体都能传播纵波但气体液体不能传播横波 3机械波的特点 ?机械波传播的是振动形式和能量质点只在各自的平衡位置附近振动并不随波 迁移 ?介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同?离波源近的质点带动离波源远的 质点依次振动 6波长波速和频率及其关系 1波长两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长 2波速波的传播速率机械波的传播速率由介质决定与波源无关 3频率波的频率始终等于波源的振动频率与介质无关 4三者关系v λf 7 ?波动图像表示波的传播方向上介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移当波源作简谐运动时它在介质中形成简谐波其波动图像为正弦或余弦曲线 1由波的图像可获取的信息 ?从图像可以直接读出振幅注意单位?从图像可以直接读出波长注意单位 ?可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移包括大小和方向 ?在波速方向已知或已知波源方位时可确定各质点在该时刻的振动方向?可以 确定各质点振动的加速度方向加速度总是指向平衡位置 2波动图像与振动图像的比较 振动图象 波动图象 研究对象 一个振动质点 沿波传播方向所有的质点 研究内容 一个质点的位移随时间变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图象 物理意义 表示一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 图象变化 随时间推移图象延续但已有形状不变 随时间推移图象沿传播方向平移 一个完整曲线占横坐标距离 表示一个周期 表示一个波长 8波动问题多解性 波的传播过程中时间上的周期性空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导 致波动问题多解性的主要原因若题目假设一定的条件可使无限系列解转化为有限或惟一解 9波的衍射 波在传播过程中偏离直线传播绕过障碍物的现象衍射现象总是存在的只有明显与不明显的差异波发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多 10波的叠加 几列波相遇时每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰只是在重叠的区域里任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和两列波相遇前相遇过程中相遇后各自的运动状态不发生任何变化这是波的独立性原理 11波的干涉 频率相同的两列波叠加某些区域的振动加强某些区域的振动减弱并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象叫波的干涉产生干涉现象的条件两列波的频率相同振动情况稳定 〔注意〕?干涉时振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和减弱区域中心质点的振幅等于两列波的 振幅之差 ?两列波在空间相遇发生干涉两列波的波峰相遇点为加强点波峰和波谷的相遇点是减弱的点加强的点只是振幅大了并非任一时刻的位移都大减弱的点只是振幅小了也并非任一时刻的位移都最小 如图若S1S2为振动方向同步的相干波源当PS1-PS2 nλ时振动加强当PS1-PS2 2n1λ2时振动减弱 12声波 1空气中的声波是纵波传播速度为340ms 2能够引起人耳感觉的声波频率范围 ,20000Hz 是20 3超声波频率高于20000Hz的声波 ?超声波的重要性质有波长短不容易发生衍 射基本上能直线传播因此可以使能量定向集中传播穿透能力强 ?对超声波的利用用声纳探测潜艇鱼群探察金属内部的缺陷利用超声波碎石治疗胆结石肾结石等利用B超探察人体内病变 13多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动使观察者感到频率发生变化的现象其特点是当波源与观察者有相对运动两者相互接近时观察者接收到的频率增大两者相互远离时观察者接收到的频率减小 八分子动理论热和功气体 1分子动理论 1物质是由大量分子组成的 分子直径的数量级一般是10 -10 m 2分子永不停息地做无规则热运动 ?扩散现象不同的物质互相接触时可以彼此进入对方中去温度越高扩散越快?布朗运动在显微镜下看到的悬浮在液体或气体中微小颗粒的无规则运动是液体分子对微小颗粒撞击作用的不平衡造成的是液体分子永不停息地无规则运动的宏观反映颗粒越小布朗运动越明显温度越高布朗运动越明显 3分子间存在着相互作用力 分子间同时存在着引力和斥力引力和斥力都随分子间距离增大而减小但斥力的变化比引力的变化快实际表现出来的是引力和斥力的合力 2物体的内能 1分子动能做热运动的分子具有动能在热现象的研究中单个分子的动能是无研究意义的重要的是分子热运动的平均动能温度是物体分子热运动的平均动能的标志 2分子势能分子间具有由它们的相对位置决定的势能叫做分子势能分子势能随着物体的体积变化而变化分子间的作用表现为引力时分子势能随着分子间的距离增大而增大分子间的作用表现为斥力时分子势能随着分子间距离增大而减小对实际气体来说体积增大分子势能增加体积缩小分子势能减小 3物体的内能物体里所有的分子的动能和势能的总和叫做物体的内能任何物体 都有内能物体的内能跟物体的温度和体积有关 4物体的内能和机械能有着本质的区别物体具有内能的同时可以具有机械能也可以不具有机械能 3改变内能的两种方式 1做功其本质是其他形式的能和内能之间的相互转化 2热传递其本质是物体间内能的转移 3做功和热传递在改变物体的内能上是等效的但有本质的区别 4 ?能量转化和守恒定律 5?热力学第一定律 1内容物体内能的增量ΔU等于外界对物体做的功W和物体吸收的热量Q的总和 2表达式WQ ΔU 3符号法则外界对物体做功W取正值物体对外界做功W取负值物体吸收热量Q取正值物体放出热量Q取负值物体内能增加ΔU取正值物体内能减少ΔU取负值 6热力学第二定律1热传导的方向性 热传递的过程是有方向性的热量会自发地从高温物体传给低温物体而不会自发地从低温物体传给高温物体2热力学第二定律的两种常见表述 ?不可能使热量由低温物体传递到高温物体而不引起其他变化 ?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他变化3永动机不可能制成 ?第一类永动机不可能制成不消耗任何能量却可以源源不断地对外做功这种机器被称为第一类永动机这种永动机是不可能制造成的它违背了能量守恒定律 ?第二类永动机不可能制成没有冷凝器只有单一热源并从这个单一热源吸收的热量可以全部用来做功而不引起其他变化的热机叫做第二类永动机第二类永动机不可能制成它虽然不违背能量守恒定律但违背了热力学第二定律 7气体的状态参量 1温度宏观上表示物体的冷热程度微观上是分子平均动能的标志两种温标的换算关系T t273K 绝对零度为-27315?它是低温的极限只能接近不能达到 2气体的体积气体的体积不是气体分子自身体积的总和而是指大量气体分子所能达到的整个空间的体积封闭在容器内的气体其体积等于容器的容积 3气体的压强气体作用在器壁单位面积上的压力数值上等于单位时间内器壁单位面积上受到气体分子的总冲量 ?产生原因大量气体分子无规则运动碰撞器壁形成对器壁各处均匀的持续的压力 ?决定因素一定气体的压强大小微观上决定于分子的运动速率和分子密度宏观上决定于气体的温度和体积 4对于一定质量的理想气体PVT 恒量 8气体分子运动的特点 1气体分子间有很大的空隙气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍2气体 分子之间的作用力十分微弱在处理某些问题时可以把气体分子看作没有相互作用的质点3气体分子运动的速率很大常温下大多数气体分子的速率都达到数百米每秒离这个数值越远分子数越少表现出中间多两头少的统计分布规律 九电场 1两种电荷 -----1自然界中存在两种电荷正电荷与负电荷 2电荷守恒定律 2 ?库仑定律 1内容在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比跟它们之间的距离的平方成反比作用力的方向在它们的连线上 2公式 3适用条件真空中的点电荷 点电荷是一种理想化的模型如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的 距离小得多以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时这种带电体就可以看成点电荷但点电荷自身不一定很小所带电荷量也不一定很少 3电场强度电场线 1电场带电体周围存在的一种物质是电荷间相互作用的媒体电场是客观存在的电场具有力的特性和能的特性 2电场强度放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值叫做这一点的电场强度定义式 E Fq 方向正电荷在该点受力方向 3电场线在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致这些曲线叫做电场线电场线的性质?电场线是起始于正电荷或无穷远处终止于负电荷或无穷远处?电场线的疏密反映电场的强弱?电场线不相交?电场线不是真实存在的?电场线不一定是电荷运动轨迹 4匀强电场在电场中如果各点的场强的大小和方向都相同这样的电场叫匀强电 场匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线 5电场强度的叠加电场强度是矢量当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和 4电势差U电荷在电场中由一点A移动到另一点B时电场力所做的功W AB 与电荷量q的比值WABq叫做AB两点间的电势差公式U AB W AB q 电势差有正负U AB -U BA 一般常取绝对值写成U 5电势φ电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差 1电势是个相对的量某点的电势与零电势点的选取有关通常取离电场无穷远处 或大地的电势为零电势因此电势有正负电势的正负表示该点电势比零电势点高还是低 2沿着电场线的方向电势越来越低 6电势能电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电势为零处电场力所做的功 ε qU 7等势面电场中电势相等的点构成的面叫做等势面 1等势面上各点电势相等在等势面上移动电荷电场力不做功 2等势面一定跟电场线垂直而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 3画等势面线时一般相邻两等势面或线间的电势差相等这样在等势面线密处场强大等势面线疏处场强小 8电场中的功能关系 1电场力做功与路径无关只与初末位置有关 计算方法有由公式W qEcosθ计算此公式只适合于匀强电场中或由动能定理计算 2只有电场力做功电势能和电荷的动能之和保持不变 3只有电场力和重力做功电势能重力势能动能三者之和保持不变 9静电屏蔽处于电场中的空腔导体或金属网罩其空腔部分的场强处处为零即能把外电场遮住使内部不受外电场的影响这就是静电屏蔽 10 ????带电粒子在电场中的运动 1带电粒子在电场中加速 带电粒子在电场中加速若不计粒子的重力则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量 2带电粒子在电场中的偏转 带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后做类平抛运动垂直于场强方向做匀速直线运动Vx V0 L V0 t平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动 3是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定一般说来 ?基本粒子如电子质子α粒子离子等除有说明或明确的暗示以外一般都不考虑重力但不能忽略质量 ?带电颗粒如液滴油滴尘埃小球等除有说明或明确的暗示以外一般都不能忽略重力 4带电粒子在匀强电场与重力场的复合场中运动 由于带电粒子在匀强电场中所受电场力与重力都是恒力因此可以用两种方法处理?正交分解法?等效重力法 11示波管的原理示波管由电子枪偏转电极和荧光屏组成管内抽成真空如果在偏转电极XX′上加扫描电压同时加在偏转电极YY′上所要研究的信号电压其周期与扫描电压的周期相同在荧光屏上就显示出信号电压随时间变化的图线 12电容 -----1定义电容器的带电荷量跟它的两板间的电势差的比值 2定义式 〔注意〕电容器的电容是反映电容本身贮电特性的物理量由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定与电容器是否带电带电荷量的多少板间电势差的大小等均无关 3单位法拉F1F 10 6 μF1μF 10 6 pF 4平行板电容器的电容在分析平行板电容器有关物理量变化情况时往往需将结合在一起加以考虑其中C 反映了电容器本身的属性是定义式适用于各种电容器 表明了平行板电容器的电容决定于哪些因素仅适用于平行板电容器若电容器始终连接在电池上两极板的电压不变若电容器充电后切断与电池的连接电容器的带电荷量不变 十稳恒电流 1电流---1定义电荷的定向移动形成电流 2电流的方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 在外电路中电流由高电势点流向低电势点在电源的内部电流由低电势点流向高电势点由负极流向正极 2电流强度 ------1定义通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值I qt 2在国际单位制中电流的单位是安1mA 10-3A1μA 10-6A 3电流强度的定义式中如果是正负离子同时定向移动q应为正负离子的电荷量和 2电阻--1定义导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻 2定义式R UI单位Ω 3电阻是导体本身的属性跟导体两端的电压及通过电流无关 3??电阻定律 1内容在温度不变时导体的电阻R与它的长度L成正比与它的横截面积S成反比 2公式R ρLS 3适用条件?粗细均匀的导线?浓度均匀的电解液 4电阻率反映了材料对电流的阻碍作用 1有些材料的电阻率随温度升高而增大如金属有些材料的电阻率随温度升高而减小如半导体和绝缘体有些材料的电阻率几乎不受温度影响如锰铜和康铜 2半导体导电性能介于导体和绝缘体之间而且电阻随温度的增加而减小这种材料称为半导体半导体有热敏特性光敏特性掺入微量杂质特性 3超导现象当温度降低到绝对零度附近时某些材料的电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象处于这种状态的物体叫超导体 5电功和电热 1电功和电功率 电流做功的实质是电场力对电荷做功电场力对电荷做功电荷的电势能减少电势 能转化为其他形式的能因此电功W qU UIt这是计算电功普遍适用的公式 单位时间内电流做的功叫电功率P Wt UI这是计算电功率普遍适用的公式 2?焦耳定律Q I 2 Rt式中Q表示电流通过导体产生的热量单位是J焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的 3电功和电热的关系 ?纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能电功和电热是相等的所以有W QUIt I 2 RtU IR欧姆定律成立?非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能另一部分转化为其他形式的能所以有W QUIt I 2 RtU IR欧姆定律不成立 ? 6串并联电路 电路 串联电路 PU与R成正比 并联电路 PI与R成反比 电阻关系 R串 R1R2R3 1R并 1R11R21R3 电流关系 I总 I1 I2 I3 I并 I1I2I3 电压关系 U总 U1U2U3 U总 U1 U2 U3 功率分配 P总 P1P2P3 P总 P1P2P3 7电动势 --1物理意义反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量例如一节干电池的电动势E 15V物理意义是指电路闭合后电流通过电源每通过1C的电荷干电池就把15J的化学能转化为电能 2大小等于电路中通过1C电荷量时电源所提供的电能的数值等于电源没有接入电路时两极间的电压在闭合电路中等于内外电路上电势降落之和E U 外 U 内 ?? 8闭合电路欧姆定律 1内容闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比跟闭合电路总电阻成反比 2表达式I ERr 3总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律 当R增大时I变小又据U E-Ir知U变大当R增大到?时I 0U E断路 当R减小时I变大又据U E-Ir知U变小当R减小到零时I E r U 0短路 9路端电压随电流变化关系图像 U 端 E-Ir上式的函数图像是一条向下倾斜的直线纵坐标轴上的截距等于电动势的大小横坐标轴上的截距等于短路电流I短图线的斜率值等于电源内阻的大小 10闭合电路中的三个功率 1电源的总功率就是电源提供的总功率即电源将其他形式的能转化为电能的功率也叫电源消耗的功率 P 总 EI 2电源输出功率整个外电路上消耗的电功率对于纯电阻电路电源的输出功率 P 出 I 2 R [ERr] 2 R 当R r时电源输出功率最大其最大输出功率为P E 2 4r 3电源内耗功率内电路上消耗的电功率 P 内 U 内 I I 2 r 4电源的效率指电源的输出功率与电源的功率之比即 η P 出 P总 IU IE U E 11电阻的测量 原理是欧姆定律因此只要用电压表测出电阻两端的电压用安培表测出通过电流用R U I 即可得到阻值 ?内外接的判断方法若R x 大大大于R A 采用内接法R x 小小小于R V 采用外接法?滑动变阻器的两种接法分压法的优势是电压变化范围大限流接法的优势在于电路连接简便附加功率损耗小当两种接法均能满足实验要求时一般选限流接法当负载R L 较小变阻器总阻值较大时RL的几倍一般用限流接法但以下三 种情况必须采用分压式接法 a要使某部分电路的电压或电流从零开始连接调节只有分压电路com所提供的电压表电流表量程或电阻元件允许最大电流较小采用限流接法时无论怎样调节电路中实际电流压都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流压为了保护电表或电阻元件免受损坏必须要采用分压接法电路 c伏安法测电阻实验中若所用的变阻器阻值远小于待测电阻阻值采用限流接法时即使变阻器触头从一端滑至另一端待测电阻上的电流压变化也很小这不利于多次测量求平均值或用图像法处理数据为了在变阻器阻值远小于待测电阻阻值的情况下能大范围地调节待测电阻上的电流压应选择变阻器的分压接法 十一磁场 1磁场 1磁场磁场是存在于磁体电流和运动电荷周围的一种物质永磁体和电流都能在空间产生磁场变化的电场也能产生磁场 2磁场的基本特点磁场对处于其中的磁体电流和运动电荷有力的作用 3磁现象的电本质一切磁现象都可归结为运动电荷或电流之间通过磁场而发生的相互作用 4安培分子电流假说------在原子分子等物质微粒内部存在着一种环形电流即 分子电流分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体 5磁场的方向规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向或者小磁针静止时N极的指向就是那一点的磁场方向 2磁感线 1在磁场中人为地画出一系列曲线曲线的切线方向表示该位置的磁场方向曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强这一系列曲线称为磁感线 2磁铁外部的磁感线都从磁铁N极出来进入S极在内部由S极到N极磁感线是闭合曲线磁感线不相交 3几种典型磁场的磁感线的分布 ?直线电流的磁场同心圆非匀强距导线越远处磁场越弱 ?通电螺线管的磁场两端分别是N极和S极管内可看作匀强磁场管外是非匀强 磁场 ?环形电流的磁场两侧是N极和S极离圆环中心越远磁场越弱 ?匀强磁场磁感应强度的大小处处相等方向处处相同匀强磁场中的磁感线是分布均匀方向相同的平行直线 3磁感应强度 1定义磁感应强度是表示磁场强弱的物理量在磁场中垂直于磁场方向的通电导线受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值叫做通电导线所在处的磁感应强度定义式B FIL单位T1T 1NA?m 2磁感应强度是矢量磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向即通过该点的磁感线的切线方向 3磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的与放入的电流强度I的大小导线的长短L的大小无关与电流受到的力也无关即使不放入载流导体它的磁感应强度也照样存在因此不能说B与F成正比或B与IL成反比 4磁感应强度B是矢量遵守矢量分解合成的平行四边形定则注意磁感应强度的 方向就是该处的磁场方向并不是在该处的电流的受力方向 4地磁场地球的磁场与条形磁体的磁场相似其主要特点有三个 1地磁场的N极在地球南极附近S极在地球北极附近 2地磁场B的水平分量Bx总是从地球南极指向北极而竖直分量By则南北相反在南半球垂直地面向上在北半球垂直地面向下 3在赤道平面上距离地球表面相等的各点磁感强度相等且方向水平向北 5?安培力 1安培力大小F BIL式中FBI要两两垂直L是有效长度若载流导体是弯曲导线且导线所在平面与磁感强度方向垂直则L指弯曲导线中始端指向末端的直线长度 2安培力的方向由左手定则判定 3安培力做功与路径有关绕闭合回路一周安培力做的功可以为正可以为负也可以为零而不像重力和电场力那样做功总为零 6 ?洛伦兹力 1洛伦兹力的大小f qvB条件v?B当v‖B时f 0 2洛伦兹力的特性洛伦兹力始终垂直于v的方向所以洛伦兹力一定不做功 3洛伦兹力与安培力的关系洛伦兹力是安培力的微观实质安培力是洛伦兹力的宏观表现所以洛伦兹力的方向与安培力的方向一样也由左手定则判定 4在磁场中静止的电荷不受洛伦兹力作用 7 ???带电粒子在磁场中的运动规律 在带电粒子只受洛伦兹力作用的条件下电子质子α粒子等微观粒子的重力通常忽略不计 1若带电粒子的速度方向与磁场方向平行相同或相反带电粒子以入射速度v做匀速直线运动 2若带电粒子的速度方向与磁场方向垂直带电粒子在垂直于磁感线的平面内以 入射速率v做匀速圆周运动?轨道半径公式r mvqB ?周期公式 T 2πmqB 8带电粒子在复合场中运动 1带电粒子在复合场中做直线运动 ?带电粒子所受合外力为零时做匀速直线运动处理这类问题应根据受力平衡列方程求解 ?带电粒子所受合外力恒定且与初速度在一条直线上粒子将作匀变速直线运动处理这类问题根据洛伦兹力不做功的特点选用牛顿第二定律动量定理动能定理能量守恒等规律列方程求解 2带电粒子在复合场中做曲线运动 ?当带电粒子在所受的重力与电场力等值反向时洛伦兹力提供向心力时带电粒子在垂直于磁场的平面内做匀速圆周运动处理这类问题往往同时应用牛顿第二定律动能定理列方程求解 ?当带电粒子所受的合外力是变力与初速度方向不在同一直线上时粒子做非匀变速曲线运动这时粒子的运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线一般处理这类问题选用动能定理或能量守恒列方程求解 ?由于带电粒子在复合场中受力情况复杂运动情况多变往往出现临界问题这时应以题目中最大最高 至少等词语为突破口挖掘隐含条件根据临界条件列出辅助方程再与其他方程联立求解 十二电磁感应 1 ?电磁感应现象利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应产生的电流叫做感应电流 1产生感应电流的条件穿过闭合电路的磁通量发生变化即ΔΦ?02产生感应电动势的条件无论回路是否闭合只要穿过线圈平面的磁通量发生变化线路中就有感应电动势产生感应电动势的那部分导体相当于电源 2电磁感应现象的实质是产生感应电动势如果回路闭合则有感应电流回路不闭合则只有感应电动势而无感应电流 2磁通量1定义磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量定义式Φ BS如果面积S与B不垂直应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′即Φ BS′国际单位Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数任何一个面都有正反两个面磁感线从面的正方向穿入时穿过该面的磁通量为正反之磁通量为负所求磁通量为正反两面穿入的磁感线的代数和 3 ?楞次定律 1楞次定律感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便 2对楞次定律的理解 ?谁阻碍谁感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量 ?阻碍什么阻碍的是穿过回路的磁通量的变化而不是磁通量本身?如何阻碍原磁通量增加时感应电流的磁场方向与原磁场方向相反当原磁通量减少时感应电流的磁场方向与原磁场方向相同即增反减同?阻碍的结果阻碍并不是阻止结果是增加的还增加减少的还减少 3楞次定律的另一种表述感应电流总是阻碍产生它的那个原因表现形式有三种 ?阻碍原磁通量的变化?阻碍物体间的相对运动?阻碍原电流的变化自感 ???? 4法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比表达式 E nΔΦΔt 当导体做切割磁感线运动时其感应电动势的计算公式为E BLvsinθ当BLv三者两两垂直时感应电动势E BLv1两个公式的选用方法E nΔΦΔt 计算的是在Δt 时间内的平均电动势只有当磁通量的变化率是恒定不变时它算出的才是瞬时电动势E BLvsinθ中的v若为瞬时速度则算出的就是瞬时电动势若v为平均速度算出的就是平均电动势2公式的变形 ?当线圈垂直磁场方向放置线圈的面积S保持不变只是磁场的磁感强度均匀变化时感应电动势E nSΔBΔt ?如果磁感强度不变而线圈面积均匀变化时感应电动势E NbδsΔt 5自感现象 1自感现象由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象2自感电动势在自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势自感电动势的大小取决于线圈自感系数和本身电流变化的快慢自感电动势方向总是阻碍电流的变化 6日光灯工作原理 1起动器的作用利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用起动的关键就在于断开的瞬间 2镇流器的作用日光灯点燃时利用自感现象产生瞬时高压日光灯正常发光时利用自感现象对灯管起到降压限流作用 7电磁感应中的电路问题 在电磁感应中切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势该导体或回路就相当于电源将它们接上电容器便可使电容器充电将它们接上电阻等用电器便可对用电器供电在回路中形成电流因此电磁感应问题往往与电路问题联系在一起解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是 1用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 2画等效电路 3运用全电路欧姆定律串并联电路性质电功率等公式联立求解 8电磁感应现象中的力学问题 1通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作用电磁感应问题往往和力学问 题联系在一起基本方法是?用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向?求回路中电流强度 ?分析研究导体受力情况包含安培力用左手定则确定其方向?列动力学方程或平衡方程求解 2电磁感应力学问题中要抓好受力情况运动情况的动态分析导体受力运动产生感应电动势?感应电流?通电导体受安培力?合外力变化?加速度变化?速度变化?周而复始地循环循环结束时加速度等于零导体达稳定运动状态抓住a 0时速度v达最大值的特点 9电磁感应中能量转化问题 导体切割磁感线或闭合回路中磁通量发生变化在回路中产生感应电流机械能或其他形式能量便转化为电能具有感应电流的导体在磁场中受安培力作用或通过电阻发热又可使电能转化为机械能或电阻的内能因此电磁感应过程总是伴随着能量转化用能量转化观点研究电磁感应问题常是导体的稳定运动匀速直线运动或匀速转动对应的受力特点是合外力为零能量转化过程常常是机械能转化为内能解决这类问题的基本方法是 1用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小和方向 2画出等效电路求出回路中电阻消耗电功率表达式 3分析导体机械能的变化用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程 10电磁感应中图像问题 电磁感应现象中图像问题的分析要抓住磁通量的变化是否均匀从而推知感应电动势电流大小是否恒定用楞次定律判断出感应电动势或电流的方向从而确定其正负以及在坐标中的范围 另外要正确解决图像问题必须能根据图像的意义把图像反映的规律对应到实际过程中去又能根据实际过程的抽象规律对应到图像中去最终根据实际过程的物 理规律进行判断 十三交变电流 1交变电流大小和方向都随时间作周期性变化的电流叫做交变电流按正弦规律变化的电动势电流称为正弦交流电 2正弦交流电 ----1函数式e E m sinωt 其中?E m NBSω 2线圈平面与中性面重合时磁通量最大电动势为零磁通量的变化率为零线圈平面与中心面垂直时磁通量为零电动势最大磁通量的变化率最大 3若从线圈平面和磁场方向平行时开始计时交变电流的变化规律为i I m cos ωt 4图像正弦交流电的电动势e电流i和电压u其变化规律可用函数图像描述 3表征交变电流的物理量 1瞬时值交流电某一时刻的值常用eui表示 2最大值E m NBSω最大值E m U m I m 与线圈的形状以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关在考虑电容器的耐压值时则应根据交流电的最大值 3有效值交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的即在同一时间内跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值叫做该交流电的有效值 ?求电功电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量时要用有效值计算有效值与最大值之间的关系 E Em U Um I Im 只适用于正弦交流电其他交变电流的有效值只能根据有效值的定义来计算切不可乱套公式?在正弦交流电中各种交流电器设备上标示值及交流电表上的测量值都指有效值 4周期和频率 ----周期T交流电完成一次周期性变化所需的时间在一个周期内交流电的方向变化两次 频率f交流电在1s内完成周期性变化的次数角频率ω 2πT 2πf 4电感电容对交变电流的影响 1电感通直流阻交流通低频阻高频2电容通交流隔直流通高频阻低频 5变压器 -1理想变压器工作时无功率损失即无铜损铁损因此理想变压器原副线圈电阻均不计 2?理想变压器的关系式 ?电压关系U1U2 n1n2 变压比即电压与匝数成正比 ?功率关系P 入 P 出 即I1U1 I2U2I3U3 ?电流关系I1I2 n2n1 变流比即对只有一个副线圈的变压器电流跟匝数成反比 3变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小可用较细的导线绕制低压线圈匝数少而通过的电流大应当用较粗的导线绕制 6电能的输送 -----1关键减少输电线上电能的损失P 耗 I 2 R 线 2方法?减小输电导线的电阻如采用电阻率小的材料加大导线的横截面积?提高输电电压减小输电电流前一方法的作用十分有限代价较高一般采用后一种方法 3远距离输电过程输电导线损耗的电功率P 损 PU2R 线 因此当输送的电能一定时输电电压增大到原来的n倍输电导线上损耗的功率就减少到原来的1n2 4解有关远距离输电问题时公式P 损 U 线 I 线 或P 损 U 线2 R 线 不常用其原因是在一般情况下U 线 不易求出且易把U 线 和U 总 相混淆而造成错误 十四电磁场和电磁波 1麦克斯韦的电磁场理论 1变化的磁场能够在周围空间产生电场变化的电场能够在周围空间产生磁场 2随时间均匀变化的磁场产生稳定电场随时间不均匀变化的磁场产生变化的电场随时间均匀变化的电场产生稳定磁场随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场 3变化的电场和变化的磁场总是相互关系着形成一个不可分割的统一体这就是电磁场 2电磁波 1周期性变化的电场和磁场总是互相转化互相激励交替产生由发生区域向周围空间传播形成电磁波 2电磁波是横波3电磁波可以在真空中传播电磁波从一种介质进入另一介质频率不变波速和波长均发生变化电磁波传播速度v等于波长λ和频率f的乘积即v λf任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速c 300×10 8 ms 十五光的反射和折射 1光的直线传播 1光在同一种均匀介质中沿直线传播小孔成像影的形成日食和月食都是光直线 传播的例证2影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区影可分为本影和半影在本影区域内完全看不到光源发出的光在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光点光源只形成本影非点光源一般会形成本影和半影本影区域的大小与光源的面积有关发光面越大本影区越小3日食和月食 人位于月球的本影内能看到日全食位于月球的半影内能看到日偏食位于月球本影的延伸区域即伪本影能看到日环食当月球全部进入地球的本影区域时人可看到月全食月球部分进入地球的本影区域时看到的是月偏食 2光的反射现象---光线入射到两种介质的界面上时其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象 1光的反射定律 ?反射光线入射光线和法线在同一平面内反射光线和入射光线分居于法线两侧 ?反射角等于入射角 2反射定律表明对于每一条入射光线反射光线是唯一的在反射现象中光路是可逆的 3 ?平面镜成像 1像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像像与物关于镜面为对称 2光路图作法-----------根据平面镜成像的特点在作光路图时可以先画像后补光路图 3充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的 4光的折射 --光由一种介质射入另一种介质时在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射 2光的折射定律 ---?折射光线入射光线和法线在同一平面内折射光线和 入射光线分居于法线两侧 ?入射角的正弦跟折射角的正弦成正比即sinisinr 常数3在折射现象中光路是可逆的 ? 5折射率---光从真空射入某种介质时入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做这种介质的折射率折射率用n表示即n sinisinr 某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比即n cv因c v所以任何介质的折射率n都大于1两种介质相比较n较大的介质称为光密介质n较小的介质称为光疏介质 ?6全反射和临界角 1全反射光从光密介质射入光疏介质或光从介质射入真空或空气时当入射角增大到某一角度使折射角达到90?时折射光线完全消失只剩下反射光线这种现象叫做全反射2全反射的条件 ?光从光密介质射入光疏介质或光从介质射入真空或空气?入射角大于或等于临界角 3临界角折射角等于90?时的入射角叫临界角用C表示sinC 1n 7光的色散白光通过三棱镜后出射光束变为红橙黄绿蓝靛紫七种色光的光束这种现象叫做光的色散 1同一种介质对红光折射率小对紫光折射率大 2在同一种介质中红光的速度最大紫光的速度最小 3由同一种介质射向空气时红光发生全反射的临界角大紫光发生全反射的临界角小 8全反射棱镜-------横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜选择适当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o右图1或180o右图2要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射 玻璃砖-----所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱当光线从上表面入射从下表面射出时其特点是?射出光线和入射光线平行?各种色光在第一次入射后就发生色散?射出光线的侧移和折射率入射角玻璃砖的厚度有关?可利用玻璃砖测定玻璃的折射率 十六光的波动性和微粒性 1光本性学说的发展简史 1牛顿的微粒说认为光是高速粒子流它能解释光的直进现象光的反射现象 2惠更斯的波动说认为光是某种振动以波的形式向周围传播它能解释光的干涉和衍射现象 2光的干涉 光的干涉的条件是有两个振动情况总是相同的波源即相干波源相干波源的频率必须相同形成相干波源的方法有两种?利用激光因为激光发出的是单色性极好的光?设法将同一束光分为两束这样两束光都来源于同一个光源因此频率必然相等下面4个图分别是利用双缝利用楔形薄膜利用空气膜利用平面镜形成相干光源的示意图 2干涉区域内产生的亮暗纹 ?亮纹屏上某点到双缝的光程差等于波长的整数倍即δ nλn 012 ?暗纹屏上某点到双缝的光程差等于半波长的奇数倍即δ n 012 相邻亮纹暗纹间的距离用此公式可以测定单色光的波长用白光作双缝干涉实验时由于白光内各种色光的波长不同干涉条纹间距不同所以屏的中央是白色亮纹两边出现彩色条纹 3衍射----光通过很小的孔缝或障碍物时会在屏上出现明暗相间的条纹且中央条纹很亮越向边缘越暗 ?各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射 ?发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸可以跟波长相比甚至比波长还小当障碍物或孔的尺寸小于05mm时有明显衍射现象 ?在发生明显衍射的条件下当窄缝变窄时亮斑的范围变大条纹间距离变大而亮度变暗 4光的偏振现象通过偏振片的光波在垂直于传播方向的平面上只沿着一个特定的方向振动称为偏振光光的偏振说明光是横波 5光的电磁说 ?光是电磁波麦克斯韦预言赫兹用实验证明了正确性 ?电磁波谱波长从大到小排列顺序为无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线各种电磁波中除可见光以外相邻两个波段间都有重叠 各种电磁波的产生机理分别是无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生的红外线可见光紫外线是原子的外层电子受到激发后产生的伦琴射线是原子的内层电子受到激发后产生的γ射线是原子核受到激发后产生的 ?红外线紫外线X射线的主要性质及其应用举例 类 产 生 主要性质 应用举例 红外线 一切物体都能发出种 热效应 遥感遥控加热 紫外线 一切高温物体能发出 化学效应 荧光杀菌合成VD2 X射线 阴极射线射到固体表面 穿透能力强 人体透视金属 探伤 ??6光电效应 ?在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应右图装置中用弧光灯照射锌版有电子从锌版表面飞出使原来不带电的验电器带正电 ?光电效应的规律?各种金属都存在极限频率ν0只有ν?ν0才能发生光电效应?瞬时性光电子的产生不超过10-9s ?爱因斯坦的光子说光是不连续的是一份一份的每一份叫做一个光子光子的能量E跟光的频率ν成正比E hν ?爱因斯坦光电效应方程Ek hν --WEk是光电子的最大初动能W是逸出功即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功 7光的波粒二象性 1光的波粒二象性干涉衍射和偏振表明光是一种波光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子因此现代物理学认为光具有波粒二象性 2正确理解波粒二象性-----波粒二象性中所说的波是一种概率波对大量光子才有意义波粒二象性中所说的粒子是指其不连续性是一份能量 ?个别光子的作用效果往往表现为粒子性大量光子的作用效果往往表现为波动性 ?ν高的光子容易表现出粒子性ν低的光子容易表现出波动性 ?光在传播过程中往往表现出波动性在与物质发生作用时往往表现为粒子性 ?由光子的能量E hν光子的动量表示式也可以看出光的波动性和粒子性并不矛盾表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量频率ν和波长λ 由以上两式和波速公式c λν还可以得出E p c 十七 原子物理 1卢瑟福的核式结构模型行星式模型 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进但是有少数α粒子发生了较大的偏转这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上 卢瑟福由α粒子散射实验提出在原子的中心有一个很小的核叫原子核原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里带负电的电子在核外空间运动 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 2玻尔模型引入量子理论量子化就是不连续性整数n叫量子数 ?玻尔的三条假设量子化 ?轨道量子化rn n2r1 r1 053×10-10m ?能量量子化 E1 -136eV ν Em-En ??原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h ?从高能级向低能级跃迁时放出光子从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子也可能是由于碰撞用加热的方法使分子热运动加剧分子间的相互碰撞可以传递能量原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子如在基态可以吸收E ?136eV的任何光子所吸收的能量除用于电离外都转化为电离出去的电子的动能 2天然放射现象 ?天然放射现象----天然放射现象的发现使人们认识到原子核也有复杂结构 ?各种放射线的性质比较 种 类 本 质 质量u 电荷e 速度c 电离性 贯穿性 α射线 氦核 4 2 01 最强 最弱纸能挡住 β射线 电子 11840 -1 099 较强 较强穿几mm铝板 γ射线 光子 0 0 1 最弱 最强穿几cm铅版 3核反应 ?核反应类型 ?衰变 α衰变核内 β衰变核内 γ衰变原子核处于较高能级辐射光子后跃迁到低能级 ?人工转变发现质子的核反应 发现中子的核反应 ?重核的裂变 在一定条件下超过临界体积裂变反应会连续不断地进行下去这就是链式反应 的聚变需要几百万度高温所以又叫热核反应 ?轻核 所有核反应的反应前后都遵守质量数守恒电荷数守恒注意质量并不守恒 ?半衰期 放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期对大量原子核的统计规律计算式为N表示核的个数 此式也可以演变成 或式中m表示放射性物质的质量n 表示单位时间内放出的射线粒子数以上各式左边的量都表示时间t后的剩余量 半衰期由核内部本身的因素决定跟原子所处的物理化学状态无关 ?放射性同位素的应用 ?利用其射线α射线电离性强用于使空气电离将静电泄出从而消除有害静电γ射线贯穿性强可用于金属探伤也可用于治疗恶性肿瘤各种射线均可使DNA发生突变可用于生物工程基因工程 ?作为示踪原子用于研究农作物化肥需求情况诊断甲状腺疾病的类型研究生物大分子结构及其功能 ?进行考古研究利用放射性同位素碳14判定出土木质文物的产生年代 一般都使用人工制造的放射性同位素种类齐全各种元素都有人工制造的放射性同位半衰期短废料容易处理可制成各种形状强度容易控制 4核能 1核能------核反应中放出的能叫核能 2质量亏损---核子结合生成原子核所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些这种现象叫做质量亏损 ?3质能方程-----爱因斯坦的相对论指出物体的能量和质量之间存在着密切的联系它们的关系是 E mc2这就是爱因斯坦的质能方程 质能方程的另一个表达形式是ΔE Δmc2以上两式中的各个物理量都必须采用国际单位在非国际单位里可以用1u 9315MeV它表示1原子质量单位的质量跟9315MeV的能量相对应 在有关核能的计算中一定要根据已知和题解的要求明确所使用的单位制 4释放核能的途径 凡是释放核能的核反应都有质量亏损核子组成不同的原子核时平均每个核子的质量亏损是不同的所以各种原子核中核子的平均质量不同核子平均质量小的每个核子平均放的能多铁原子核中核子的平均质量最小所以铁原子核最稳定凡是由平均质量大的核生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的 常见非常有用的经验结论 物体沿倾角为α的斜面匀速下滑------μ tanα 物体沿光滑斜面滑下a gsinα 物体沿粗糙斜面滑下a gsinα-gcosα 两物体沿同一直线运动在速度相等时距离 有最大或最小 物体沿直线运动速度最大的条件是 a 0或合力为零 两个共同运动的物体刚好脱离时两物体间的弹力为 F 0 加速度 相等 两个物体相对静止它们具有相同的 速度 水平传送带以恒定速度运行小物体无初速度放上达到共同速度过程中摩擦生热等于小物体动能 一定质量的理想气体内能大小看 温度 做功情况看体积 吸热放热综合以上两项用能量守恒定律分析 电容器接在电源上 电压 不变断开电源时电容器上电量不变改变两板距离 E 不变 11直导体杆垂直切割磁感线所受安培力F B2L2VR 12电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量Q N?ФR 13解题的优选原则满足守恒则选用守恒定律与加速度有关的则选用牛顿第二定律F ma与时间直接相关则用动量定理与对地位移相关则用动能定理与相对位移相关如摩擦生热则用能量守恒 测电阻的其它方法 伏安法测Rv 等效法测Rx 2 等效法测Rv 半偏法测Rv 3等效法测Rx 4已知内阻的电流表电流表可当作电压表用 已知内阻的电压表电流表可当作电流表用 测电源电动势内阻 器材 电压表电流表滑动变阻器 电流表电阻箱 电压表电阻箱 电路 原理 E U1I1r E U2I2r E I1R1r E I2R2r E U1U1rR1 E U2U2rR2 数据 处理 1多次测量求平均值 2图象法 最后送大家一首歌祝大家高考顺利梦想成真 最初的梦想如果骄傲没被现实大海冷能拍下 又怎会懂得要多努力 才走得到远方 如果梦想不曾坠落悬崖 千钧一发 又怎会晓得执着的人 有隐形翅牓 把眼泪装在心上 会开出勇敢的花 可以在疲惫的时光 闭上眼睛闻到一种芬芳 就像好好睡了一夜直到天亮 又能边走着边哼着歌 用轻快的步伐 沮丧时总会明显感到孤独的重量 多渴望懂得的人给些温暖借个肩膀 很高兴一路上我们的默契那么长 穿过风又绕个弯心还连着 像往常一样 最初的梦想紧握在手上 最想要去的地方 怎么能在半路就放 最初的梦想绝对会到达 实现了真的渴望 才能够算到过了天堂 绝对会到达 ---- - S S b d a c S S1 S2 氢原子的能级图 n EeV ? 0 1 -136 2 -34 3 -151 4 -085 3 E1 E2 E3