高中物理 知识网络图 粤教版

1 力学知识结构图力学知识结构图 力 的 概 念 定义定义 力是物体对物体的作用 所以每一个实在的力都 有施力物体和受力物体 三要素三要素 大小 方向 作用点 矢量性矢量性 力的矢量性表现在它不仅有大小和方向 而且 它的运算符合平行四边形定则 效果效果 力的作用效果表现在 使物体产生形变以及改变 物体的运动状态两个方面 力的合成与分解力的合成与分解 一个力的作用效果 如果与几个力的效 果相同 则这个力叫那几个力的合力合力 那几个力叫这个力的分分 力力 由分力求合力的运算叫力的合成力的合成 由合力求分力的运算叫 力的分解力的分解 力的合成与分解符合平行四边形定则 重力重力 由地球对物体的吸引而产生 方向 总是竖直向下 大小 G mg g 为重力加速度 由于物体到地心的距离变化和地球自转的 影响 地球周围各地 g 值不同 在地球表面 南极与北极 g 值较大 赤道 g 值较小 通常取 g 9 8 米 秒 2 重心重心的位置与物体的几何形状 质量分布有关 任何两个物体之间的吸引力叫万有引力 通常取引力常量 G 6 67 10 11牛 米 2 千克2 物体的重力可以认为是 2 R Mm GF 地球对物体的万有引力 弹力弹力 弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间 支持面上作用的弹力垂直于支持面 绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向 胡克定律 F kx k 称弹簧劲度系数 滑动摩擦力滑动摩擦力 物体间发生相对滑动时 接触面间产生的阻碍相对滑动的力 其方向与接触面相切 与相对滑动的 方向相反 其大小 f N N 为接触面间的压力 为动摩擦因数 由两接触面的材料和粗糙程度决定 静摩擦力静摩擦力 相互接触的物体间产生相对运动趋势时 沿接触面产生与相对运动趋势方向相反的静摩擦力 静摩擦 力的大小随两物体相对运动的 趋势 强弱 在零和 最大静摩擦力 之间变化 最大静摩擦力 的具体值 因两 物体的接触面材料情况和压力等因素而异 摩摩 擦擦 力力 三 种 常 见 的 力 2 牛顿第一定律牛顿第一定律 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状态为止 物体的这种性质叫做惯性 惯性是物体的固有属性 衡量惯性的大小的物理量是质量 牛顿第二定律牛顿第二定律 物体加速度的大小跟它所受合外力的大小成正比 跟物体的质量成反比 加速度的方向与合外 力方向相同 表达式 F合 ma 其中 F 单位 牛 N m 单位 千克 kg a 单位 米 秒 2 m s2 意义 力是改 变物体运动状态的原因 牛顿第三定律牛顿第三定律 两个物体间相互作用力与反作用力 总是大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 作用力 与反作用力同时产生 同时消失 是同种性质的力 它们分别作用在不同的物体上 不存在 平衡 问题 牛顿运动定律 运动和力 功功 功是能量转换的量度 即 有功必有能量形式的转换 做了多少功就有多少能量发生了形式 转换 大小 W FScos 两个要素 力 力方向上有位移 单位 焦 J 正功正功 表示动力功 即力与位移夹角小于 900 负功负功 表示阻力功 即力与位移夹角大于 900 功率功率 平均功率 单位 瓦 焦 秒 即时功率 P FVcos 单位 瓦 焦 t W P 秒 动能动能 物体由于运动所具有的能 动能是运动状 2 2 mv EK 态的函数 是标量 动能定理动能定理 合外力所做的功等于 物体动能的变化 表达式 W EK2 EK1 动能定理 适用于变力做功的过程 势能势能 由于物体之间相对位置和 物体各部分间相对位置决定的能叫 势能 重力势能重力势能 EP mgh h 为物体 距零势能位置的高度 零势能位置 可依具体问题解题方便而定 故重 力势能的大小只有相对的意义 重 力势能的变化表示了重力做功的多 少 弹性势能弹性势能 物体由于发生弹性形变 而具有的能 机械能守恒定律机械能守恒定律 动能和 势能统称机械能 在只有重力做功的情 形下 物体的动能和重力 势能发生相互转化 但机 械能的总量保持不变 同样 在只有弹力做 功的情形下 物体的动能 和弹性势能发生相互转化 机械能总量也保持不变 功和能 运动和力 3 匀变速直线运动 基本公式 Vt V0 at S V0t at2 2 1 asVVt2 2 0 2 2 0t VV V 运动的合成与分解 已知分运动求合运动叫运 动的合成 已知合运动求分运动叫运动的分解 运动的合成与分解遵守平行四边形定则 平抛物体的运动 特点 初速度水平 只受重力 分析 水平匀速直线运动与竖直方向自由落体的合运动 规律 水平方向 Vx V0 X V0t 竖直方向 Vy gt y 2 2 1 gt 合 速 度 Vt 与 x 正向夹角 tg 22 yx VV x y V v 匀速率圆周运动 特点 合外力总指向圆心 又称向心力 描述量 线速度 V 角速度 向心加速 度 圆轨道半径 r 圆运动周期 T 规律 F m m 2r m r V 2 r T 2 2 4 物 体 的 运 动 天体运动问题分析 ma R GMm 2 R v m R GMm 2 2 Rm R GMm 2 2 R T m R GMm 2 2 2 冲量冲量 力和力的作用时间的乘积 叫做力的冲量 单位 牛 秒 冲 量的方向 即力的方向 动量动量 物体的质量和速度的乘积 叫做动量 单位 千克 米 秒 动量的方向 即速度的 方向 动量定理动量定理 物体所受合力的冲量 等于物体的动量变化 表达式 Ft P末 P初 动量定理适用于变力作用的过程 系统动量守恒定律系统动量守恒定律 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 冲量和动量 运动和力 4 光的粒子性 光电效应 在光的照射下 物体发 射电子的现象叫光电效应 光电效 应的特点 入射光的频率必须大 于被照射金属的极限频率 才可以 发生 光电子的最大初动能随入 射光的频率增大而增大 光电子 的发射是光照瞬间进行的 光电 流的强度与入射光强度成正比 光子 光在空间传播不是连续的 是一份一份的 每一份叫做一个光子 光子的能量 E hv h 6 63 10 34焦 秒 称普朗克常量 爱因斯坦的光电方程 hv W mv2 其中 W 为 2 1 逸出功 mv2为光电子最大初动能 2 1 光的波粒二象性 光既有波动性 又有 粒子性 故认为光具有波粒二象性 这 里的波动性和粒子性都是微观世界中的 意义 分子动理论 物质是由大量的分子组成的 油膜法测分子的直径 分子直径数量级 10 10m 分子质量数量级 10 26kg 阿伏伽德罗常数 NA 6 02 10 23mol 1 分子永不停息地做无规则运动 实验基础 扩散现象 布朗运动 分子间存在相互作用力 分子间引力和斥力同时存在 都随距离增大而减小 r0 10 10m r r0时 f引 f斥 r r0时 f引 f斥 r r0时 f引 f斥 分子的动能 分子由于热运动而具有的能量 由温度 T 决定 分子的热能 分子间由相互作用力和相对位置决定的能量 与体积 V 有关 物体的内能 组成物体的所有分子的动能和势能的总和 与 T V 有关 物体的内能 改变内能的 物理过程 做功 内能和其他形式的能相互转化 热传递 物体之间 或物体各部分间 内能的转移 W Q E 能量守恒定律 分子动理论 热和功 电子的发现 原子的结构 汤姆生模型 a 粒子散射实验 实验的结果是 绝大多数 a 粒子 穿过金箔后仍沿原来的方向前进 少数 a 粒子发生 了较大的偏转 极少数 a 粒子偏转角超过了 90 极个别的甚至被弹回 偏转角几乎是 180 天然放射线 射线 粒子流 粒子就是氦原子核 贯穿本领小 电离作用 强 射线 高速电子流 粒子就是电子 贯穿本领强 电离作用 弱 射线 波长极短的电磁波 贯穿本领很强 电离作用很小 原子核的衰变 指原子核由于放出 某种粒子而转变为新核的变化 半衰期 指放射性元素的原子核有 半数发生衰变需要的时间 人工核转变 发现质子 HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 发现中子 nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 原子核的组成 原子核由质子和中 子组成 质子与中子统称核子 具 有相同质子数和不同中子数的原子 之间 互称同位素 核力 指把各种核子紧紧地约束在 原子核里的力 核能 指原子核转变中释放 或吸 收 的能量 质能方向 E mc2 指出物体具有的 能量和它的质量之间的关系 由质 能方程可以根据原子核转变中发生 的质量亏损 m 计算出所能释放 的核能 E m C2 重核裂变 如 nU 1 0 235 92 一个铀核裂变时 nXeSr 1 0 136 54 90 38 10 放出的几个中子如能再引起其他铀 核裂变 就可以使裂变不断地进行 下去 这称为链式反应 轻核聚变 如 需几百万nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 度高温条件 利用上述反应 均 可释放出巨大的核能 卢瑟福核式结构模型 在原子的中心有一个很小的 核叫原子核 原子核集中了原子的全部正电荷和几 乎全部的质量 带负电的电子在核外绕核旋转 玻尔理论 1 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 这 些状态称为定态 2 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 辐射 或 吸收 一定频率的光子 光子的能量 hv E初 E终 各定态的能量值叫能级 3 原子的不同能量状态与电子沿不同半径圆轨道 绕核运动相对应 能量不连续 故可能的电子轨道 也不连续 5 原子物理 电子的发现 原子的结构 汤姆生模型 a 粒子散射实验 实验的结果是 绝大多数 a 粒子 穿过金箔后仍沿原来的方向前进 少数 a 粒子发生 了较大的偏转 极少数 a 粒子偏转角超过了 90 极个别的甚至被弹回 偏转角几乎是 180 天然放射线 射线 粒子流 粒子就是氦原子核 贯穿本领小 电离作用 强 射线 高速电子流 粒子就是电子 贯穿本领强 电离作用 弱 射线 波长极短的电磁波 贯穿本领很强 电离作用很小 原子核的衰变 指原子核由于放出 某种粒子而转变为新核的变化 半衰期 指放射性元素的原子核有 半数发生衰变需要的时间 人工核转变 发现质子 HOHeN 1 1 17 8 4 2 14 7 发现中子 nCHeBe 1 0 12 6 4 2 9 4 原子核的组成 原子核由质子和中 子组成 质子与中子统称核子 具 有相同质子数和不同中子数的原子 之间 互称同位素 核力 指把各种核子紧紧地约束在原子 核里的力 核能 指原子核转变中释放 或吸收 的 能量 质能方向 E mc2 指出物体具有的能量 和它的质量之间的关系 由质能方程可 以根据原子核转变中发生的质量亏损 m 计算出所能释放的核能 E m C2 重核裂变 如 nU 1 0 235 92 一个铀核裂变时 nXeSr 1 0 136 54 90 38 10 放出的几个中子如能再引起其他铀 核裂变 就可以使裂变不断地进行 下去 这称为链式反应 轻核聚变 如 需几百万nHeHH 1 0 4 2 3 1 2 1 度高温条件 利用上述反应 均 可释放出巨大的核能 卢瑟福核式结构模型 在原子的中心有一个很小的 核叫原子核 原子核集中了原子的全部正电荷和几 乎全部的质量 带负电的电子在核外绕核旋转 玻尔理论 1 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 这 些状态称为定态 2 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 辐射 或 吸收 一定频率的光子 光子的能量 hv E初 E终 各定态的能量值叫能级 3 原子的不同能量状态与电子沿不同半径圆轨道 绕核运动相对应 能量不连续 故可能的电子轨道 也不连续 6 电磁学知识结构图 电荷的 电势能 库仑定律 公式 F k 2 21 r qq 适用于真空中的点 电荷之间 多个点电荷平衡 定义 E E 与 F q 无 q F 关 矢量性 方向规定为正检验 电荷受力的方向 单位 牛顿 库仑或伏 米 电场强度 电场线 意义 电场线疏密表示强 度大小 电场线方向表示 正检验电荷受力方向 电 场线方向是电势降落最快的 方向 电场线与等势面处处垂直 点电荷场强 E k 2 r Q 匀强电场场强 E d U 带电粒子在电场中的运动 加速 Uq Ek 匀强场中偏转侧移 y t2 2 1 m Eq V0 E 电势 U q 单位 伏 焦 库 电势差 UAB UA UB q WAB 电场力的功 WAB UAB q 特点 只与首 末 位置有关 而 与路径无关 电容器 C 单位 法 库 伏 U Q 平行板电容 C kd 4 电场 力的特性 能的特性 电学 带电粒子在电磁 复合场中的运动 7 电源 电阻 电路 电动势 q W 内电阻 串 并联关系 串联 并联 I I1 I2 I I1 I2 U U1 U2 U U1 U2 R R1 R2 21 111 RRR 欧姆定律 I R U 电阻定律 R S L 闭合电路欧姆定律 电流形式 I rR 电压形式 U U 功率形式 I IU I2r 欧姆表 多用电表的使用步骤 1 机械调零 2 选 择合适的欧姆档 3 把两表笔短接 调节欧姆调零旋钮 使指针指到右边零刻度处 进行欧姆调零 4 进行测 量 5 将选择开关旋转到 OFF 档或交流最大档 电功 W IUt 电功率 P IU 电热 Q I2Rt 电学 电学实验 1 伏安法测电阻 测量电路的选择 大内小外 2 控制电路的选择 1 实验要求待测 电阻两端电压从零开始连续变化 2 限流不能保证安全 即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流 3 限流能保证安全 但变阻器调节过程中 电表读数变化不明显 不满足实验测量多组数据的要求 常见 于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况 安全性原则 安全性原则 要能够根据实验要求和客观条件选用合适的仪器 使实验切实可行 能达到预期目标 另 外还要注意测量仪器的量程 电阻类器件的电流不能超过其最大允许电流等 准确性原则 准确性原则 根据实验的需要 选用精度合适的测量工具 但对某个实验来讲 精确程度够用即可 并 不是精度越高越好 操作性原则 操作性原则 实验时需考虑调节方便 便于操作