高中物理基础知识复习辅导讲座

1 高中物理基础知识复习辅导讲座高中物理基础知识复习辅导讲座 目目 录录 第一讲 力学 1 第二讲 电磁学 13 第三讲 光学 28 第四讲 现代物理 32 第五讲 实验 35 每讲大致包含重要概念和规律 重要研究方法 基本解题思路等内容 每讲大致包含重要概念和规律 重要研究方法 基本解题思路等内容 第一讲 力学第一讲 力学 力学包括静力学 运动学和动力学 即 力 牛顿运动定律 物体的平衡 直线运动 曲线运动 振动和 波 功和能 动量和冲量 等 一 重要概念和规律一 重要概念和规律 一一 重要概念重要概念 1 力 力矩 力是物体间的相互作用 其效果使物体发生形变和改变物体的运动状态即产生加速度 力不能脱离物体 而独立存在 有力作用时 同时存在受力物体和施力物体但物体间不一定接触 力是矢量 力按性质可分 重力 G mg 弹力 胡克定律 f kx 摩擦力 0 f静 fmax f N 分子力 电磁力等 按效果可分 拉力 压力 支持力 张力 动力 阻力 向心力 回复力等 对于各种力要弄清它的产生原因 特点 大小 方向 作用点和具体效果 力矩是改变物体转动状态的原因 力矩 M FL 通常规定使物体顺 逆 时针转动的力矩为负 正 注意力 臂 L 是指转轴至力的作用线的垂直距离 2 质点 参照物 质点指有质量而不考虑大小和形状的物体 平动的物体一般视作质点 参照物指假定不动的物体 一般以地面做参照物 3 位置 位移 s 速度 v 加速度 a 质点的位置可以用规定的坐标系中的点表示 位移表示物体位置的变化 是由始位置引向末位置的有向线段 位移是矢量 与路径无关 而路程是标 量 是物体运动轨迹的实际长度 与路径有关 速度表示质点运动的快慢和方向 它的方向就是位移变化的方向 其大小称为速率 在 S t 图象中 某 点的速度即为图线在该点物线的斜率 在匀速四周运动中 用线速度 v s t 和角速度 t v 是矢量 方 向为该点的切线方向 两者的关系为 v R 加速度表示速度变化的快慢 它的方向与速度变化的方向相同 但不一定限速度方向相同 在 v t 图象 中某点的加速度即为图线在该点切线的斜率 在匀速圆周运动中 用向心加速度 a v2 R 和 a 2R 描述 其方向始终指向圆心 4 质量 m 惯性 质量表示物体内含有物质的多少 是一标量且为恒量 惯性指物体保持原来的匀速直线运动状态或静止 状态的性质 是物体固有的属性 惯性由质量来量度 物体的质量越大 其惯性就越大 就越难改变它的 运动状态 2 6 周期 T 频率 f 振幅 A 在匀速圆周运动中 周期指物体运动一周的时间 频率指物体在单位时间内转动的周数 在简谐振动中 周期指物体完成一次全振动的时间 频率指在单位时间内完成的全振动防次数 波动的频率决定于波源振 动的频率 它跟传播的媒质无关 周期和频率的关系 T 1 f 振幅指振动物体离开平衡位置的最大距离 振幅越大 振动能量也越大 7 相和相差 相是决定作简谐振动的物理量在任一时刻的运动状态的物理量 相差指两个振动的相位差 即 2 1当 0 时 称为同相 当 时 称为反相 8 波长 波速 v 波长指两个相邻的 在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间均距离 波速指振动传播的速度 波长 频率和波速的关系为 v f 同一种波当它从一种介质进入到另一种介质时 波长和波速要发生改变 但频率不变 9 波的干涉和衍射 波的干涉指两个相干波源 两个波源频率相同 相差恒定 发出的波叠加时能形成干涉图样 某些振动加强 的区域和某些振动减弱的区域互相间隔的区域 其条件 两个相干波源发出的波叠加 波的衍射指波绕过障碍物传播的现象 发生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸跟波长差不多 10 音调 响度 音品 这是表征乐音三个特点的物理量 音调决定于声源的频率 响度决定于声源的振幅 音品决定于泛音的 个数 泛音的频率和振幅 11 功 W 功是表示力作用一段位移 空间积累 效果的物理量 要深刻理解功的概念 如果物体在力的方向上发生了位移 就说这个力对物体做了功 因此 凡谈 到做功 一定要明确指出是哪个力对哪个物体做了功 做功出必须具有两个必要的因素 力和物体在力 的方向上发生了位移 因此 如果力在物体发生的那段位移里做了功 则物体在发生那段位移的过程里始 终受到该力的作用 力消失之时即停止做功之时 力做功是一个物理过程 做功的多少反映了在这物理 过程中能量变化的多少 功可用公式 W Fscos 计算 当 0 90 时 力做正功 当 90 时 力 不做功 当 90 180 时 力做负功 或说成物体克服该力做正功 功是标量 但功有正负 功的 正负仅表示力在使物体移的过程中起了动力作用还是阻力作用 和外力对物体所做的功等于各个外力对 物体做功的代数和 12 功率 P 功率是表示做功快慢的物理量 要注意理解 公式 P W t 是功率的定义式 表示在时间 t 内的平均功 率 公式 P Fvcosa 表示即时功率 当发动机的功率一定时 牵引力 F 与速度 v 成反比 但不能理解为 当 v 趋近于零时 F 可趋近于无穷大 也不能理解为当 F 趋近于零时 v 可趋近于无穷大 这是由于受到机器 构造上的限制的缘故 要注意区别额定功率 发动机在正常工作时的最大输出功率 和输出功率间的区别 和取系 当发动机的输出功率等于额定功率时 它所牵引以物体达最大速度 最大速度受额定功率的限制 在 SI 制中 功率的单位是瓦特 实用单位有千瓦等 要注意其换算关系 13 能量 E 动能 Ek 势能 Ep 我们认为能够对外界做功的物体具有能量 能量是表示物体状态的物理量 能量是标量 动能和势能总 称为机械能 动能是由于物体运动而具有的能 用公式 Ek mv2 2 计算 要注意 Ek是相对于某一时刻 或某一状态 的动能 动能与物体的质量和速率有关 而与速度方向无关 动能是标量 且恒为正值 物体的动能 具有相对性 对于不同的参照物 由于 v 不同 因而 Ek也不同 通常以地面为参照物 3 势能包括重力势能和弹性势能 重力势能是由于物体被举高而具有的能 用公式 Ep mgh 计算 要注意 重力势能是物体和地球组成的系统所共有的 因而重力势能具有相对性 它的大小决定于参考平面的选 择 通常选择地面为参考平面 重力势能的差值不因选择不同的参考平面而有所不同 重力对物体做多 少正 负 功 物体的重力势能就减少 增加 多少 重力做功的特点是只跟物体的起点和终点位置有关 而 限物体运动的路径无关 重力势能是标量 但有正负 当物体在参考平面上 下 方时重力势能为正 负 值 弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能 弹力对弹簧 做多少正 负 功 弹簧的弹性势能就减少 增加 多少 弹簧的弹性势能决定于弹簧被压缩 或拉伸 的长度及 弹簧的倔强系数 14 冲量 I 动量 p 冲量 I Ft 是矢量 其方向决定于力的方向 服从矢量运算法则 平行四边形定则 表示力在时间 上的积累效果 有力作用在物体上即使物体产生加速度 但需经过段时间才能改变物体的速度 动量 p mv 是矢量 其方向决定于速度的方向 服从矢量运算法则 平行四边形定则 表示物体运 动状态的物理量 二二 重要规律重要规律 1 力的独立作用原理 当物体受到几个力的作用时 每个力各自独尊地使物体产生一个加速度 就像其 他的力不存在一植物体的实际加速度为这几个加速度的矢量和 2 牛顿运动定律 经典力学的基本定律 适用于低速运动的宏观物体 牛顿第一定律揭示了惯性和力的物理会义 牛顿第二定律 F ma 揭示了物体的加速度跟它所受的外力及物体本身质皮之间的关系 使用时注意矢 量性 a 与 F 的方向始终一致 同时性 有力 F 必同时产生 a 相对性 相对于地面参照系 统一性 单位统 一用 SI 制 牛顿第三定律 F F 揭示了物体相互作用力间的关系 注意相互作用力与平衡力的区别 3 物体的平衡条件 物体平衡时 即或静止 或匀速直线运动 或匀速转动状态 在共点力作用下物体 的平衡条件是 F 0 有固定转动轴的物体的平衡条件是 M 0 注意 对于共点力平衡 必有 M 0 对于 固定转动轴平衡 必有 F 0 还要注意力的平衡和物体的平衡的区别 4 匀变速直线运动规律 a 的大小和方向一定 可以用公式和图象 s t 图象和 v t 图象 描述 注意 公 式 v v0 vt 2 只适用于匀变速直线运动 判断初速度不为零的句变速直线运动或测定其加速度的公式 为 s aT2 即从任一时刻开始 在连续相等的各时间间隔 T 内的位移差 s 都相等 判断初速度为零的 匀变速直线运动时 方法一 用 S1 S2 S3 1 3 5 判断 可作为充分必要条件 方法二 同时 满足 s aT2 仅作为必要条件 和 s s1 2 1 利用图象处理问题时 要注意其点 线 斜率 面积等的 物理意义 5 曲线运动的规律 利用运动的合成和分解方法 平抛运动可视为水平匀速直线运动竖直方向的自由落体 的合运动 匀速圆周运动虽向心加速度的大小不变 但方向时刻在变且恒指向圆心 所以是一种变加速运动 其向 心力 F mv2 R 或 F m 2R 它与速度方向垂直 故只能改变物体的速度方向 向心力不是什么特殊的力 任何一种力或几种力的合力都可提供为向心力 行星运动的规律由开普勒三定律揭示 三定律分别指明了行星运动的轨道 行星沿轨道运动时速率的变 化以及周期与轨道半径的关系 R3 T2 k 万有引力定律揭示了行星运动的本质原因 可应用来发现天体 并计算天体的质量和密度 6 振动和波动的规律 当物体受到指向平衡位置的回复力作用且阻力足够小时 物体将作机械振动 振 动可分自由振动和受迫振动 当策动力的频率跟物体的固有频率相等时 将发生共振 振幅达最大 简指 4 振动是一种变加速运动 其特点是所受外力的合力符合 F kx 加速度符合 a kx m 这两个特点可作为判 别一个物体是否作简谐振动的依据 简诺振动的图象是正弦 或余弦 曲线 它表示振动物体的位移随时间 而变化的情况 典型的间谐振动有单摆和弹簧振子等 作简谐振动的系统的能量是守恒的 振幅越大 能 量越大 机械振动在煤质中的传播过程形成机械波 其特点是只传播振动的能量而媒质本身并不迁移 波动遵循 叠加原理 能发生干涉和衍射现象 波动的任一质点的振动周期 或频率 和波源的振动周期 或频率 一 致 波动有横波和纵波之分 波动图象也是正弦 6 或余弦 曲线 它表示某一时刻各个质点的位移 在判 别质点振动方向时要注意波动方向 7 动能定理 动能定理揭示了外力对物体所做的总功与物体动能变化间的关系 要注意 动能定理的研究对象是质 点 或单个物体 由动能定理可知 动力做正功使物体的动能增加 Z 阻力做负功 使物体的动能减少 W 指作用于物体的各个力所做功的代数和 因此要注意分辨功的正负 Ek1和 Ek2分别为初始状态和 终了状态的动能 因此 Ek2 Ek1仅由初末两个运动状态决定 不涉及运动过程中的具体细节 公式 W Ek2 Ek1为标量式 但有正负 W 为正 负 表示物体的动能增加 减少 Ek2 Ek1为正 负 也表示物体的 动能增加 减少 8 机械能守恒定律 机械能守恒定律揭示了物体在只有重力 或弹力 做功的情况下 物体总的机械能保持不变及其动能和重 力势能相互转化的规律 可表示为 E2 E1 要注意 该定律所研究的对象是物体系统 所谓机械能守恒 是指系统的总机械能守恒 机械能守恒的条件 在只有重力 或弹力 做功的情况下 El和 E2是指物体 系统在任意两个运动状态时的机械能 并不涉及 El和 E2间互相转化的具体细节 动能定理和机械能守 恒定律有一定的关系 当只有重力做功时 应用动能定理可以得机械能守恒定律 9 动量定理 动量定理揭示了物体所受的冲量与其动量变化间的关系 要注意 动量定理所研究的对象是质点 或 单个物体 或可视为单个物体的系统 动量定理具有普适性 即运动轨迹不论是直线还是曲线 作用 力不论是恒力还是变力 F 为变力在作用时间内的平均值 几个力作用的时间不论是同时还是不同时 都 适用 F 指物体所受的合外力 冲量 Ft 的方向与动量变化 m v 的方向相同 10 动量守恒定律 动量守恒定律揭示了物体在不受外力或所受外力的合力为零时的动量变化规律 对由两个物体组成的系 统 可表达为 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 要注意 系统的封闭性 动量守恒定律所研究的对象是物体系统 所谓动量守恒是指系统的总动量守恒 动量守恒的限制性 守恒的条件是 F 0 这包含几种情况 一 是系统根本不受到外力 二是系统所受的合外力为零 三是系统所受的外力远比内力小 且作用时打很短 四是系统在某个方向上所受的合外力为零 速度的相对性 公式中的速度是相对于同一参照物而言的 时间的同时性 系统的动量守恒是指在同一段时间里物体相互作用前后而言的 动量的矢量性 如果 系统内物体作用前后的动量在同一直线上 则可选定正方向后用正 负号表示 将矢量运算化简为代数运 算 M6 N 律具有普适性 11 碰撞规律 弹性碰撞同时满足动量守恒和动能守恒 无能量损失 完全非弹性碰撞只满足动量守恒 动能损失最大 6 功和能的关系 功是能的转化的量度 做功的过程总是伴随着能量的改变 能量的改变需通过做功来实现 功是描述物 理过程的物理量 能量是描述物理状态的物理量 如果只有重力或弹力做功坝 u 机械能守恒 如果除重力 和弹力做功外 还有其他力做功 则机械能和其他形式的能之间发生转化 但总的能量保持不变 这就是 5 能量的转化和守恒定律 机械能守恒定律是能量守恒定律的一种特殊情况 二 重要研究方法二 重要研究方法 1 寻求 守恒量 物理世界千变万化 但有些物理量在一定条件下遵循守恒的规律 如力学中 有质 量守恒 机械能守恒和动量守恒 Z 电学中有电荷守恒等 由于守恒定律适用范围广 处理问题方便 因此 寻求 守恒量 已成为物理研究的一个重要方面 2 运用等量转化的研究方法 运用这种方法 可进一步揭示相关物理量之间的联系 发现新规律 如 由重力做功使物体动能增加 可以得到机械能守恒定律的表达形式之一 3 发散思维 多角度地研究同一物理问题 如力学中 从力的瞬时 时间积累 房间积累效果研究 分 别发现了牛顿运动定律 动量定理 动能定理 从各个不同的角度揭示了物探规律 为解决问题提供了多 种渠道 4 选取理想化模型和过程 这是重要的科学抽象理想化的方法 即只研究主要因素而忽略次要因素 使 研究问题简化 如 质点 自由落体 单摆和弹簧振子等理想化模型和平衡 匀变速直线运动 匀速四周 运动 抛体运动 简连振动等理想化物理过程 5 解析法 通过定量分析用公式表达物理规律 解析法具有推理严密和定量分析的特点 6 图象法 通过建立坐标系表达物理量之间的变化关系 如 位移图象 速度图象 振动图象 波动图 象等 图象法具有直观形象的特点 7 隔离法 把研究对象从周围物体中隔离出来便于受力分析和处理问题 被隔离的研究对象可以是一个 物体或物体的一部分 也可以是几个物体组成的系统 8 矢量运算法 按照平行四边形法则或三角形法则进行 当物体的运动在同一直线上时 可选定一个正 方向 将矢量运算转化为代数运算 选定正方向要以处理问题方便为原则 通常可规定初速度方向 加速 度方向 坐标轴正方向为正方向 9 运动的分解合成法 将复杂运动看作由几个简单运动所组成 它包括位移 速度 加速度 力的分解 与合成 合成和分解要视问题的需要和实际效果进行 正交分解法是常用的方法 三 基本解题思路三 基本解题思路 归纳起来 力学中有三把金钥匙 那么 遇到力学问题 究竟怎样选用和使用金钥匙呢 基本思路是 1 审清题意 弄清物理过程 明确研究对象 画好两图 物理过程示意图和研究对象受力分析图 2 对涉及要求速度和位移的问题 先从能量观点入手分析往往会带来方便 即对各个力所做的功 物体速 度的变化情况作出分析 如果研究对象是一系统 且只有重力做功 则应用机械能守恒定律解 如果研究 对象是一物体 且还有其他力做功 则应用动能定理解 要注意分清正负功 选定零势能点 初末状态的 机械能或动能 统一单位等问题 3 对涉及要求时间和速度的问题 先从动量和冲量观点入手分析往往会带来方便 即对各个力的冲量 物体动量的变化情况作出分析 如果研究对象是一系统 且所受合力 F 0 则应用动量守恒定律解 如果 研究对象是一物体 且 F 0 则应用动量定理解 要注意选定正方向 分清动量和冲量的正负 初末状 态的动量 统一单位等问题 4 对涉及要求加速度和时间的问题 先从牛顿运动定律入手分析往往会带来方民即对研究对象分析其运动 状态和受力情况后 列出其运动方程 必要时再运用运动学公式解之 要注意分析各运动过程中物体的受 力情况 选定正方向 统一单位等问题 5 选用上述三把金钥匙解题是相对的 一切要视具体问题来定 有时需同时用之 有时可分别用之 这 就需要通过解题不断总结经验教训 才能深刻领会 灵活运用 解答力学问题通常可按如下思路进行 6 1 审清题意 弄清物理过程 画出示意图 2 明确研究对象 正确受力分析 画出受力图 3 选取坐标系 规定正方向 4 选准物理规律 列出方程 5 解出所求物理量的文学表达式 代入统一单位后的数据 6 计算结果 验算讨论 四 复习建议四 复习建议 通过本讲力学的复习 要求明确力学中以牛顿运动定律为核心的知识整体结构 深刻理解以力 速度 加速度 质量等为主体的重要力学概念 熟练掌握静力学 运动学和动力学中的重要规律 要求明确力学 中以牛顿运动定律 动能定理和机械能守恒定律 动量定理和动量守恒定律为核心的知识体系 深刻理解 功 功率 动能 势能 机械能 动量 冲量等重要概念 熟练掌握动能定理 机械能守恒定律 动量定 理 动量守恒定律等重要规律 能灵活地运用三把力学金钥匙解决力学问题 不断开拓解题思路 增强解 题能力 进一步了解研究力学乃至研究物理学的重要研究方法 能似明晰的思路熟练地解决有关力学问题 继续激发学习物理的兴趣 熏陶良好的学习 包括复习 习惯 培养能力 开发智力 并为后续内容的复习 打下良好的基础 1 制订复习计划 为加强计划性 提高复习效率 应当注重制订切实可行的复习计划 一般分两轮进行 第一轮要求一章 一节全面细致的复习 着重抓好基础 第二轮要求深化知识 综合提高 灵活运用 要注重重点内容的专 题复习 在重解题方法和技巧的灵活运用 注重解题规范化和实验技能的训练 注重科学的安排时间以提 高复习效率 切忌重理论轻实际 重资料轻教材 重结论轻过程 重解题轻应用的不良倾向 2 把握知识的深广度 要切实遵循大纲和教材 不要随意拓宽加深 注意摆脱题海 避免陷入偏 怪 难的歧途 要把握好知 识的深广度 如下列内容不作要求 静摩擦系数的概念 物体的一般平衡条件和开普勒三定律等物理规律 按有效数字规则运算 用速度图象去计算问题 互换振动图象和波动图象 对矢量运算仅限于解直角三角 形 对力矩平衡问题仅限于有固定转动轴的情况 对连接体问题仅限于相连物体的加速度大小和方向相同 的情况 对有关向心力的计算仅限于掏心力是由一条直线上的力合成的情况 对竖直平面上的圆周运动仅 限于计算最高点和最低点的有关问题 关于负功的概念 只要求明确它的物理意义 关于功率的概念 有 时由于负功的出现也会遇到功率是负值的情况 则仅要求知道它的物理意义是阻力在单位时间里所做的功 关于弹性势能 只要求定性了解它的产生 与哪些因素有关 与其它能的转化 而不要求用公式进行计算 不要求用功能关系解题 关于碰撞 只研究正碰 不区分弹性碰撞和非弹性碰撞 且只讨论一维的情况 应用动量定理和动量守恒定律解题只限于一维的情况 3 掌握知识结构 力学所研究的对象是质点和有固定转动轴的物体 力学所研究的物理现象是平衡状态 匀变速直线运动 抛体运动 匀速圆周运动 振动和波动 反冲运动 碰撞等 力学所研究的方法及其获得的规律可分为 从力的角度考虑 有牛顿运动定律 动量定理和动量守恒定律 从能的角度考虑 有动能定理和机械能守 恒定律 为此 要十分注重深化对力学概念 规律和思维方法的理解和应用 力学从总体上可分运动学和动力学两大部分 静力学只是运动学中当速度为零 或角速度为定值 时的特 殊情况 运动学所研究的是物体的运动状态 描述的是运动现象 而动力学所研究的则是改变物体运动状 态的原因 即从力和能两个不同的角度揭示了运动的本质 即三把力学金钥匙 学习力学的过程就是不断 分析运动现象与揭示运动本质的过程 在总复习之时 应当充分意识到这一点 从而更好地将已学过的揭 示本质的物理规律去分析和解决已学过的运动现象和尚未遇见的许多问题 4 要注意深化对物理概念的理解 7 如 关于功的概念 在初中规定功 W FS 其中 S 为物体在力的方向上通过的距离 在高中则将功定义 为 W FScos 即功等于力跟物体在力的方向上的位移的乘积 讨论了正功和负功的意义以及合外力所做 功的计算方法 研究力做功除了力学中涉及的力外 还有电场力 磁场力 洛舍兹力等 复习时 要把它 们串起来 比较它们做功的特点 在高中学习能量时 进一步揭示了功的本质 功是描述物理过程的物理 量 做功总是伴随着能量的转化 关于功率的概念 讨论了平均功率 即时功率 额定功率 输出功率等 概念 关于能量的概念 从初中的定性研究发展至高中的定量计算动能和重力势能 通过动能定理 机械 能守恒定律 定量地揭示了功和能的关系 功是能量转化的量度 能量在转化中保持守恒 5 要注意揭示物理规律之间的区别和内在联系 从力的角度总结出了牛顿运动定律 动量定理 动量守恒定律 从能的角度总结出了动能定理 机械能 守恒定律 虽然 从不同的角度所得的规律不同 但描述的是同一物理现象 揭示的本质是一致的 当然 也有着许多不同之处 要注重通过列表等形式从研究对象 研究角度 适用范围 成立条件 矢量性 解 题思路等方面加以比较 以加深对相近知识的理解 6 要注意加强思维训练 可先以物理规律为专题训练收敛思维 归纳出运用三把力学金钥匙解题的不同的基本思路 然后 可在 解同一道题时 训练发散思维 从多角度地考虑问题 防止用某一规律训练解题所造成的思维定势 从而 有效地培养灵活地综合应用知识的能力 第二讲 电磁学第二讲 电磁学 本讲内容包括静电场 稳恒电流 磁场 电磁感应 交流电 电磁振荡和电磁波 一 重要概念和规律一 重要概念和规律 一一 重要概念重要概念 1 两种电荷 电量 q 自然界只存在两种电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷 用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带 的电荷叫做负电荷 注意 两种物质摩擦后所带的电荷种类是相对的 电荷的多少叫电量 在 SI 制中 电量的单位是 C 库 2 元电荷 点电荷 检验电荷 元电荷是指一个电子所带的电量 e 1 6 10 19C 点电荷是指不考虑形状和大小的带电体 检验电荷是指 电量很小的点电荷 当它放入电场后不会影响该电场的性质 3 电场 电场强度 E 电场力 F 电场是物质的一种特殊形态 它存在于电荷的周围空间 电荷间的相互作用通过电场发生 电场的基本 特性是它对放入其中的电荷有电场力的作用 电场强度是反映电场的力的性质的物理量 描述电场强度有几种方法 其一 用公式法定量描述 定义式为 E F q 适用于任何电场 真空中的点电荷的场强为 E kq r2 匀 强电场的场强为 E U d 要注意理解 场强是电场的一种特性 与检验电荷存在与否无关 E 是矢量 它的方向即电场的方向 规定场强的方向是正电荷在该点受力的方向 注意区别三个公式的物理意义和 适用范围 几个电场叠加计算合场强时 要按平行四边形法则求其矢量和 其二 用电场线形象描述 电场线的密 疏 程度表示场强的强 弱 电场线上某点的切线方向表示该点 的场强方向 匀强电场中的电场线是方向相同 距离相等的互相平行的直线 要注意 a 电场线是使电场 形象化而假想的线 b 电场线起始于正电行而终止于负电荷 c 电场中任何两条电场线都不相交 电场力 是电荷间通过电场相互作用的力 正 负 电荷受力方向与 E 的方向相同 反 4 电势能 B 电势 U 电势差 UAB 8 电势能是电荷在电场中具有的势能 要注意理解 物理意义 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场力所做的功 电势能是相对的 通常取电荷在无限远处的电势能 为零 这样 电势能就有正负 电场力对电荷所做的正 负 功总等于电荷电势能的减少 增加 即 WAB A B A 点电势高于 B 点 电场力移动电荷做功 只跟电荷的始 末位置有关 跟具体路径 无关 电势是反映电场的能的性质的物理量 描述电势有几种方法 其一 用公式法定量描述 电场中某点的 电势定义为 U q 要注意理解 电势是电场的一种特性 与检验电荷存在与否无关 电势是标量 在 SI 制中的单位 1V 1J C 电势是相对的 通常取无限远处 或大地 的电势为零 这样 电势就 有正负 几个电场叠加计算合电势时 只需求各个电场在该点产生的电势的代数和 其二 用等势面形 象描述 任意两个等势面不能相交 等势面与电力线垂直 不同等势面的电势沿电力线方向逐渐降低 任 何相邻两等势面间的电势差相等 场强大 小 的地方等势面间的距离小 大 在同一等势面上的任何两点 间移动电荷时 电场力不做功 在匀强电场中的等势面是一族限电力线垂直的平面 电势差指电场中两点间的电势的差值 有时又叫做电压 表示为 UAB UA UB 注意 电场中两点间 的电势差值是绝对的 电场中某点的电势实际上是指该点与无穷远处间的电势差 电势差有正负 UAB UBA 5 电客 C 电容器的电容定义为 C Q U 注意理解 电容是表征电容器特性的物理量 对于给定的电容器 C 一定 电容器所带电量指每个导体 或极板 所带电量的绝对值 电容器的电容只眼它的结构 两个导体 的大小 形状 相对位置 介质性质有关 而与它所带的电量 q 和电势差 U 无关 平行板电容器的电 容 C S 4 kd 表示 C 与介电常数 成正比 跟正对面积 S 成正比 跟极板间的距离 d 成反比 电 容器的额定电压应低于击穿电压 6 电流强度 I 电流强度是表示电流强弱的物理量 定义为 I q t 要注意理解 电流的形成 电荷的定向移动 导体中存在持续电流的条件 一是要有可移动的电荷 二是保持导体两端的电势差 如电源 电流的方 向 规定正电荷的移动方向为电流方向 在外 内 电路电流从电源的正 负 极流向负 正 极 导体中自由 电子定向移动速率并不快 电流的传导速率即电场的传播速率等于光速 7 电阻 R 电阻率 超导体 电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量 定义为 R U I 其单位根据欧姆定律规定是欧姆 即 1 欧 1 伏 安 电阻是导体的一种特性 电阻率是反映材料导电性好坏的物理量 根据电阻定律定义为 RS l 单位是欧姆 m 各种材料的电阻率都随温度而变化 金属的电阻率随温度的升高 降低 而增大 减小 当温度降低到绝对零度附近时某些金属 合金和化合物的电阻率会突然减小为零 此谓超 导现象 处于这种状态的导体叫做超导体 超导体的电阻为零 8 电功 W 电热 Q 电功率 P 电功是描述电路中电能转化为其它形式的能的物理量 可表示为 W UIt 在纯电阻电路中 W UIt I2Rt U2t R 电功的实用单位 1 干瓦小时 度 3 6 106焦 电热指电流通过导体产生的热量 在纯 电阻电路里 W Q 即电能全部转化为内能 在非纯电阻 如含电动机 电解槽等用电器 电路里 w Q 电功率是描述电流做功快慢的物理量 可表示为 P W t UI 在纯电阻电路中 P UI I2R U2 R 9 电源 电动势 路端电压 U 电源是把其他形式的能转化为电能的装置 对于给定的电源 电动势 内电阻和允许通过的最大电流一 定 电动势是表征电源特性的物 g 量之一 要注意理解 S 是由电源本身所决定的 跟外电路的情况无 关 的物理意义 电动势在数值上等于路中通过 1 库仑电量时电源所提供的电能 注意区别电动势 和电压的概念 电动势是描述其他形式的能转化成电能的物理量 是反映非静电力做功的特性 电压是描 9 述电能转化为其他形式的能的物理量 是反映电场力做功的特性 路端电压是外电路两端的电压 可表示 为 U U U Ir 要明确 U 随 I 的变化规律 当 I 增大时 U 减小 当 I 0 时 U U 随 R 的变化规律 当 R 增大 减小 时 U 随着增大 减小 当 R 断路 时 U 据此原理可用伏特计直接测 当 R 0 短路 时 U 0 此时有 I r 电流很大 10 磁性 磁体 磁极 磁化 磁性指物体能吸引铁 钴 镍等物质的性质 具有磁性的物体叫磁体 磁体上最强的部分叫磁极 指南 北 的磁极叫南 北 极 用 S N 表示 磁化指使原来没有磁性的物体得到磁性的过程 11 磁场 磁感强度 B 磁场是一种特殊形态的物质 它存在于磁体周围的空间 磁体间的相互作用通过磁场发生 磁场的基本 特性是它对放入其中的电流 或磁极 有磁场力的作用 磁感强度是反映磁场的力的性质的物理量 描述磁 感强度有几种方法 其一 用公式定量描述 定义式为 B F Il 要注意理解 B 是磁场的一种特性 与磁场力 F 电流强度 I 导线长度 l 无关 B 不是电流 I 所产生的磁场 B 是矢量 它的方向即围场的 方向 规定 B 的方向是磁针 N 极在该点受力的方向 在 SI 制中 B 的单位为 T 特斯拉 其二 用磁感 线描述 磁感线的密 疏 程度表示磁场的强弱 磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向 匀强磁场 中的磁感线是方向相同的距离相等的互相平行的直线 直线电流磁场的磁力线是以导线上各点为圆心的在 限导线垂直的平面上的同心圆 通电螺线管磁场的磁力线与条形磁铁相似 要注意 a 磁感线是使磁场形 象化而假想的线 b 磁感线是闭合曲线 在磁体外 内 部 从 N S 极到 S N 极 磁场中任何两条磁力线 都不相交 12 磁通量 为了研究穿过某一个面上的磁场 定义磁通量 BScos 要理解 适用于匀强磁场 物理意义 穿过磁场中某个面的磁感线条线 为所研究的平面的法线与 B 的夹角 磁通量有正负 在 SI 制 中的单位为韦伯 Wb 由 B S 常称磁通密度 13 电磁感应 感应电动势 感应电流 I 电磁感应是指利用磁场产生电流的现象 所产生的电动势叫感应电动势 所产生的电流叫感应电流 要 注意理解 产生感应电动势的那部分导体相当于电源 产生感应电动势与电路是否闭合无关 而产生 感应电流必需闭合电路 产生感应电流的两种叙述是等效的 即闭合电路的一部分导体作切割磁力线运 动与穿过闭合电路中的磁通量发生变化等效 14 自感现象 自感电动势 自感系数 L 自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象 饰产生的感应电动势叫自感电动势 自感系数简称自感或电感 它是反映线圈特性的物理量 线图越长 单位长度上的匝数越多 截面积越大 它的自感系数越大 另外 有铁心的线囵的自感系数比没有铁心时要大得多 15 交流电 表征交流电的物理量 交流电是指电流强度和方向都随时间作周期性变化的电流 交流电有单相和三相之分 中学所研究的是 正弦交流电 最大值 交流电的最大值是交流电在一周期内所能达到的最大值 有效值 交流电的有效值是 根据电流热效应规定的 即如果在相同时间内交流电和直流电通过相同的电阻所产生的热量相等 则把这 直流电的数值叫做这交流电的有效值 有效值 最大值 注意 该关系式适用于按正弦现律变化的 交流电 电气设备上所标的额定电压和额定充流以及电表测量的数值一般指有效值 我国的交流电 照明电路电压为 220 伏 动力电路电压为 380 伏 周期 T 和频率 f 都是表征交流电变化快慢的物理量 其 关系为 T 1 f 我国的交流电的周期为 0 02S 频率是 50Hz 电流方向每秒改变 100 次 16 振荡电流 电磁振荡 振荡电流指大小和方向都作周期性变化的电流 通常由自感线圈和电容器组成的振荡电路 称 LC 回路 产生 电磁振荡是一种物理现象 在振荡电路里产生振荡的过程中 电容器极板上的电荷 回路中的电流 10 以及与它们相联系的磁场和电场都在作周期性变化 电磁有无阻尼振荡 等幅振荡 和阻尼振荡 减幅振荡 之分 电磁振荡的过程可与简谐振动相类比 17 电磁场 电磁波 电磁场是指由变化的电场和磁场组成的不可分离的统一的场 电磁场由近及远地传播形成电磁波 要注 意理解 没有静止的电磁场 电磁波是横波 它的传播方向 电场方民 磁场方向互相会直 传播 电磁波不需要介质 二二 重要规律 重要规律 1 电荷守恒定律 电荷守恒定律揭示了在电荷的分离和转移的过程冲总量保持不变的规律 要注意它在中和现象 三种起 电 接触起电 摩擦起电 感应起电 过程 静电感应现象中的应用 2 库仑定律 库仑定律反映了电荷间相互作用力的规律 可表示 F kQ1Q2 r2 其中静电力恒星 k 9X109N m2 C2 要注意 适用于真空中的点电荷 应用公式时 可把 q 和 F 的绝对值代入计算 库仑力的方向根据电荷的正负来判断 3 处于静电平衡状态的导体的特点 处于静电平衡状态 指导体中没有电荷定向移动的状态 的导体的特点有四 其一 内部的场强处处为零 其二 表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直 其三 电行只能分布在导体的外表面上 可用法拉 第圆筒实验验证 其四 该导体是一个等势体 它的表面是一个等势面 4 电势差限电场力做功 跟电场强度的关系 电场中移动电荷时电场力做的功跟电势差的关系为 W qU 要注意 公式适用于任何电场 q U W 三个量都有正 负 为避免错误 应用时 均取绝对值 功的正负可从电荷的正负及移动方 向加以判断 在电场力作用下 正 负 电荷总是从高 低 电势处移向低 高 电势处 且电荷的电势能减小 电势差跟电场强度的关系可从以下三方面理解 大小关系 U Ed 适用于匀强电场 d 为沿电场线方 向的两点间距离 方向关系 场强的方向就是电势降低最快的方向 单位关系 1V m 1N C 5 带电粒子在电场中的运动规律 带电粒子在重力 电场力作用下 或处于平衡状态 或加速 或偏转 在匀强电场中作类抛体运动 其 运动规律同样遵循力学的三把金钥匙 只是在受力分析时要多考虑一个电场力而已 6 电阻定律 电阻定律是一个实验定律 它揭示了影响导核电阻的因素间的关系 要注意理解 当温度不变时 导 线的电阻是由它的长短 粗细 材料决定的 而与加在导体两端的电压和通过的电流强度无关 电阻还 随着温度的升高而增大 该公式适用于粗细均匀的金属导体及放度均匀一致的电解液 7 欧姆定律 部分电路欧姆定律为 I U R 要注意 公式中的 I U R 三个量必须是属于同一段电路的 适用 范围 适用于金属导体和电解质的溶液 不适用于气体 或理解为仅适用于不含电源的某一部分电路 闭 合电路欧姆定律可表示为 I R r 要注意 适用于包括电源的整个闭合电路 会从能量的转化 观点理解 I IU Ir 的物理意义 明确电源的总功率 I 输出功率 IU 和内电路消耗的功率 IU 及其关 系 8 焦耳定律 焦耳定律是定量反映电流热效应的规律 在 SI 制中表示为 Q I2Rt 要注意 对任何电路 只要有电 阻 R 存在 由电流热效应产生的热量都可用该公式计算 在纯电阻电路中 还可表示为 Q UIt 或 U2t R 在 SI 制中 Q 用焦作单位 9 电路串并联和电源串并联的特点 11 电路串并联要注意理解电压分配 电流分配 功率分配的规律 电源 相同电池 串并联要注意适用条件 当用电器额定电压高于单个电他的电动势时 应采用串联电池组 当用电器的额定电流比单个电地允许通 过的最大电流大时 应采用并联电池组 必要时采用混联电池组 10 改装电表的原理 将电流计改装成优特计 需给电流计串联一个分压电阻 该电阻可由 R串 n 1 Bg计算 其中 n U Ug为电压量程扩大的倍数 将电流计改装螨安始计 需给电流计并取一个分流电阻 该电阻可由 IgRg I Ig R并计算 其中 n I Ig为电流量程扩大的倍数 11 测量电阻的方法 1 用伏安法测 应明确 当测量小 大 电阻时应采用安培计外 内 接法 2 用欧姆计测 应理解 这是 一种能直接读出电阻值的粗略测量方法 要先调零再测量 12 磁极间的作用规律 磁极间相互作用的磁和同 异 名磁极相斥 吸 13 判定磁场方向的法则 用安培定则判定 注意 当判定直线电流的磁场方向时 大拇指表示充流方向 四指表示磁感线的环绕 方向 当判定环形电流和通电螺线管的磁场方向时 大姆指表示磁感线的方向 四指表示电流方向 14 磁场对电流的作用规律 1 大小 电流所受的磁场力通常称为安培力 其大小 F BIlsin 注意 适用于匀场磁场中长直通电 导线 为 I 与 B 的夹角 磁场对通电线圈有磁力矩作用 其大小 M BIScos 注意 适用于匀强 磁场和辐向磁场 S 为线圈 不一定有规则 面积 为 B 与线圈平面的夹角 磁场对运动电荷的作用 力通常称为洛仑兹力 其大小 f qvBsin 注意 洛仑兹力是磁场对单个运动电荷的作用力 而安培力 是磁场对通电导线上电流的作用力 为 B 与 v 的夹角 在匀强磁场中 若 0 则电荷做匀速直线 运动 若 90 则电荷在向心力 f qvB 作用下做匀速圆周运动 可以证明 电荷的运动周期跟轨道半 径和运动速率无关 f 对运动电荷不做功 2 方向 由左手定则判既注意 当判定洛仑兹力方向时 四指的指向与正 负 电荷的运动方向相同 反 15 电磁感应规律 1 感应电动势的大小 由法拉第电磁感应定律确定 公式一 t 注意 该式普遍适用于求 平均感应电动势 只与穿过电路的磁通量的变化率 t 有关 而与磁通的产生 磁通的大小及变 化方式 电路是否闭合 电路的结构与材料等因素无关 公式二 Blvsin 注意 该式通常用于导 体切割磁力线之时 且导线与磁感线互相垂直 为 v 与 B 的夹角 l 为导体切割磁感线的有效长度 即 l 为导体实际长度在垂直于 B 方向上的投影 公式三 L I t 注意 该公式由法拉第电磁感 应定律推出 适用于自感现象 与电流的变化率 I t 成正比 2 感应电动势和感应电流的方向 感应电动势和感应电流的方向是一致的 均由楞次定律和右手定则来 判定 方法一 楞次定律 注意 正确理解楞次定律比右手定则有更深刻的物理本质 反映了在电磁感 应现象中能的转化与守恒规律 即发电机的基本原理 机械能转化为电能 普遍适用 只是当导体和磁 场无相对运动时 用楞次定律较方便 掌握应用楞次定律的正确步骤 第一步 明确原磁场的方向及穿 过闭合电路中的磁通量增减情况 第二步 根据格次定律确定感生电流的磁场方向 第三步 利用安培定 则确定感应电流的方向 要深刻理解 阻碍 两字的含义 阻碍不同于相反 方法二 右手定则 注意 两种判断方法结论一致 当导体和磁场有相对运动时 用右手定则较方便 右手定则可视为楞决定律的 特殊情况 与左手定则的区别 15 交流电的变化规律 1 用函数式表示 感应电动势的瞬时值为 e msin t m 2Blv 电流的瞬时值为 i Imsin t Im m R 2 用函数图象表示 是正弦函数图象 12 16 变压器的变压原理和变压规律 变压原理 在原 副线圈中由于电流交变而发生互相电磁感应使之变压 应理解 变压过程的本质是 传递能量 变压过程中穿过原 副线圈的交变磁通量相同 每匝线圈的感生电动势相等 适用于交流 电 直流电不能用变压器变压 变压规律 对于理想变压器有 U1 U2 n1 n2 I1 I2 n2 n1注意 该式仅适用 于只有一个副线圈的情况 当有几个副线圈时 每个副线日与原线圈均有这种独立关系 且变压器的输出 电流工 应等于各副线圈中的电流之和 输入功率等于输出功率 17 电磁振荡的规律 电磁振荡的固有周期 T 固有频率 f 注意 适用于无阻尼自由振荡 不再从外界获得能量 T 或 f 与振幅无关 18 麦克斯韦电磁场理论 该理论的要点为 任何变化的电 磁 场都要在周围的空间产生磁 电 场 要理解 均匀变化的电 磁 场在 周围产生稳担的磁 电 场 振荡电 磁 场在周围空间产生同样频率的磁 电 场 二 重要研究方法二 重要研究方法 1 用比值定义物理量 若比值为恒量 则反映了物质的某种性质 如 物质的密度 导体的电阻 R 电场强度 E 电势 U 电容 C 等 2 类比 如 将电场与重力场 电场强度 E 与重力场强度 即重力加速度 g 电势能与重力势能 等势面 与等高线相类比 将电磁振荡与简谐振动 电磁波与机械波 电指振与振动的共振相类比 其优点是利用 已学过的知识去认识有类似特点或规律的未知抽象知识 3 运用形象思维 如 用电场线和等势面描述电场的性质 帮助理解电场强度和电势等抽象概念 用小磁 针和磁感线描述磁场的性质 用安培定则 左手定则描述相关物理量间的关系 提供判定某物理三的方向 等 以达到由形象思维上升到抽象思维的境界 4 运用等效思想 如 借助等效电阻 等效电路简化电路 便于解题 5 极端分析法 如 研究闭合电路两端点的电压即路端电压 用电键的闭合和断开 变阻器滑片移至两极 端 使电路断路和短路等都是运用了极端分析的思想方法 6 寻求守恒规律 如 电荷守恒定律 在纯电阻电路中 电功等于电热 法拉第电磁感应定律和楞次定律 反映了在电磁感应现象中的能量转化与守恒规律 在工 C 回路中 电场能和磁场能的相互转化 这实际上 是能是守恒定律的具体体现 7 运用图象法研究 如 在 I U 坐标息中画出金属导体的伏安特性曲线来研究导体的电阻 在 U I 坐标 系中画出图线来研究路端电压随电流的变化规律 并借助它测算 和 r 用正弦函数图象描述正孩交流电 振荡电流 8 实验检测 如 用验电器检测物体上是否带电 带何种电 带多少电 用静电计检测导体间的见势差 用库仑扭秤研究库仑定律 用伏特计测电压 用安培计测电流强度 用欧姆计测电阻等 9 观察和实验 观察和实验是揭示物理规律的基本方法 物理规律依靠实验来证实 如 奥斯特实验发现 了电流的磁场 罗兰实验证实了运动电荷能产生磁场 从而揭示了磁现象的电本质 用电子射线管检验了 运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的设想 法拉第的电磁感应实验使他的 把磁转变成电 的光辉思想变为 现实 赫兹实验证实了电磁波的存在 还如 用示波器观察波形 用莱顿瓶说明电谐振等 三 基本解题思路三 基本解题思路 解答电场和电路问题的基本思路大致与解力学和热学问题相仿 下面择其不同之处作些说明 1 关于研究对象 电场中的研究对象往往是电场中的某一点或某一个电荷 电路的研究对象住在是某些元 件 包括电源 用电器 电表等 或一段电路 2 关于受力分析 由于电场的参与 要多考虑一个电场力 库仑力 13 3 关于物理过程 电场中主要研究静电平衡 带电粒子在电场中的运动 平衡 加速 偏转 等 电路主要 研究电路变化 如通过电键 转换开关 变阻器变换电路的组成并引起了电路中各个量的变化 为了便于 认识电路 常常先要画出简化的等效电路 4 关于状态参量的分析 表征电场的状态量主要有场强 电势 电势能等 引起电场状态量变化的是力 功等 表征电路的状态量有电压 电流等 引起电路状态量变化的是电阻等