高中物理学业水平考试复习提纲

0 第一章第一章 运动的描述运动的描述 1 1 质点质点 1 没有形状 大小 而具有质量的点 2 质点是一个理想化的物理模型 实际并不存在 3 一个物体能否看成质点 并不取决于这个物体的大小 而是看在所研究的问题中 物体的形状 大小和物体上各部分运动情况的差异是否为可以忽略的次要因素 要具 体问题具体分析 2 2 参考系参考系 1 物体相对于其他物体的位置变化 叫做机械运动 简称运动 2 在描述一个物体运动时 选来作为标准的 即假定为不动的 另外的物体 叫做 参考系 对参考系应明确以下几点 对同一运动物体 选取不同的物体作参考系时 对物体的观察结果往往不同的 在研究实际问题时 选取参考系的基本原则是能对研究对象的运动情况的描述得到 尽量的简化 能够使解题显得简捷 因为今后我们主要讨论地面上的物体的运动 所以通常取地面作为参照系 3 3 路程和位移路程和位移 1 位移是表示质点位置变化的物理量 路程是质点运动轨迹的长度 2 位移是矢量 可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示 因此 位移的 大小等于物体的初位置到末位置的直线距离 路程是标量 它是质点运动轨迹的长度 因此其大小与运动路径有关 3 一般情况下 运动物体的路程与位移大小是不同的 只有当质点做单一方向的直 线运动时 路程与位移的大小才相等 图 1 1 中质点轨迹 ACB 的长度是路程 AB 是位 移 S 4 在研究机械运动时 位移才是能用来描述位置变化的物理量 路程不能用来表达 物体的确切位置 比如说某人从 O 点起走了 50m 路 我们就说不出终了位置在何处 4 4 速度 平均速度和瞬时速度 速度 平均速度和瞬时速度 1 表示物体运动快慢的物理量 它等于位移 s 跟发生这段位移所用时间 t 的比值 即v s t 速度是矢量 既有大小也有方向 其方向就是物体运动的方向 在国际 A B C A B C 图 1 1 1 单位制中 速度的单位是 m s 米 秒 2 平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量 一个作变速运动的物体 如 果在一段时间 t 内的位移为 s 则我们定义 v s t 为物体在这段时间 或这段位移 上的平均速度 平均速度也是矢量 其方向就是物体在这段时间内的位移的方向 3 瞬时速度是指运动物体在某一时刻 或某一位置 的速度 从物理含义上看 瞬 时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度 瞬时速度的大小叫瞬时速率 简称速 率 5 5 加速度 加速度 1 加速度的定义 加速度是表示速度改变快慢的物理量 它等于速度的改变量跟发生 这一改变量所用时间的比值 定义式 a 0t VV t 2 加速度是矢量 它的方向是速度变化的方向 3 在变速直线运动中 若加速度的方向与速度方向相同 则质点做加速运动 若加速 度的方向与速度方向相反 则则质点做减速运动 第二章第二章 匀变速直线运动匀变速直线运动 1 匀变速直线运动 匀变速直线运动 1 定义 在任意相等的时间内速度的变化量相等的直线运动 2 特点 轨迹是直线 加速度 a 恒定 当 a 与 v0方向相同时 物体做匀加速直 线运动 反之 物体做匀减速直线运动 2 匀变速直线运动的规律 匀变速直线运动的规律 1 基本规律 速度时间关系 atvv 0 位移时间关系 2 0 2 1 attvx 2 重要推论 速度位移关系 axvv2 2 0 2 平均速度 2 0 2 t v vv v 做匀变速直线运动的物体在连续相等的时间间隔的位移之差 x xn 1 xn aT2 3 自由落体运动 自由落体运动 1 定义 物体只在重力的作用下从静止开始的运动 2 2 性质 自由落体运动是初速度为零 加速度为 g 的匀加速直线运动 重力加速度 g 是由于地球的引力产生的 因此 它的方向总是竖直向下 其大小在地球上 不同地方略有不 在地球表面 纬度越高 重力加速度的值就越大 在赤道上 重力加 速度的值最小 随高度增加 g 的值越小 通常情况下取重力加速度 g 10m s2 3 规律 与初速度为零 加速度为 g 的匀加速直线运动的规律相同 vt gt H gt2 2 vt2 2gh 4 竖直上抛运动竖直上抛运动 竖直上抛 只受重力作用 初速度方向竖直向上的运动 一般定 0 V为正方向 则g为 负值 以抛出时刻为 t 0 时刻 gtVVt 0 2 0 2 1 gttVh 物体上升最高点所用时间 g V t 0 上升的最大高度 g V H 2 2 0 物体下落时间 从抛出点 回到抛出点 g V t 0 2 落地速度 0 VVt 即 上升过程中 某一位置速度 和下落过程中通过某一位 置的速度大小总是相等 方向相反 题型题型 1 1 竖直上抛基本公式应用竖直上抛基本公式应用 例 1 气球以 10m s 的速度匀速竖直上升 从气球上掉下一个物体 经 17s 到达地面 求物体刚脱离气球时气球的高度 g 10m s2 答案 1275m 5 5 用电火花计时器用电火花计时器 或电磁打点计时器或电磁打点计时器 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动 1 实验步骤 1 把附有滑轮的长木板平放在实验桌上 将打点计时器固定在平板上 并接好电路 2 把一条细绳拴在小车上 细绳跨过定滑轮 下面吊着重量适当的钩码 3 将纸带固定在小车尾部 并穿过打点计时器的限位孔 3 4 拉住纸带 将小车移动至靠近打点计时器处 先 接通电源 后放开纸带 5 断开电源 取下纸带 6 换上新的纸带 再重复做三次 2 常见计算 1 2 B ABBC T 2 C BCCD T 2 2 CB CDBC a TT 6 位移 时间图象的信息点 位移 时间图象的信息点 1 横坐标表示时间 纵坐标表示位移 图线表示物体的位移随时 间的变化关系 不表示轨迹 2 斜率表示速度的大小和方向 切线的斜率表示某时刻物体速度 的大小和方向 3 横截距表示物体出发的时刻 纵截距表示零时刻物体的出发位 置 7 速度 时间图象的信息点 速度 时间图象的信息点 1 横坐标表时间 纵坐标表速度 图线表示速度随时间的变化关系 2 斜率表示加速度的大小和方向 切线的斜率表示某时刻物 体加速度的大小和方向 3 图线与坐标轴围成的面积表示位移的大小和方向 横轴上 方为正 下方为负 第三章第三章 相互作用相互作用 1 1 力 力 1 力是物体对物体的作用 力不能脱离物体而独立存在 物体间的作用是相互的 2 力的三要素 力的大小 方向 作用点 3 力作用于物体产生的两个作用效果 使受力物体发生形变或使受力物体的运动状态发生改变 4 力的分类 按照力的性质命名 重力 弹力 摩擦力 电场力 安培力 洛伦兹力等 按照力的作用效果命名 拉力 推力 压力 支持力 动力 阻力 浮力 向心力 等 2 2 重力 重力 1 重力是由于地球的吸引而使物体受到的力 地球上的物体受到重力 施力物体是地球 O A B C D E 3 07 12 38 27 87 49 62 07 77 40 图 2 5 4 重力的方向总是竖直向下的 2 重心 物体的各个部分都受重力的作用 但从效果上看 我们可以认为各部分 所受重力的作用都集中于一点 这个点就是物体所受重力的作用点 叫做物体的重心 质量均匀分布的有规则形状的均匀物体 它的重心在几何中心上 一般物体的重心不一定在几何中心上 可以在物体内 也可以在物体外 一般 采用悬挂法 3 重力的大小 G mg 3 3 弹力 弹力 1 弹力 发生弹性形变的物体 会对跟它接触的物体产生力的作用 这种力叫做弹力 产生弹力必须具备两个条件 两物体直接接触 两物体的接触处发生弹性 形变 2 弹力的方向 物体之间的正压力一定垂直于它们的接触面 绳对物体的拉力方向 总是沿着绳而指向绳收缩的方向 在分析拉力方向时应先确定受力物体 3 弹力的大小 弹力的大小与弹性形变的大小有关 弹性形变越大 弹力越大 胡克定律 KxF x 为伸长量或压缩量 K 为劲度系数 只与弹簧的原长 粗细和材料有 关 典型例题 如图所示 弹簧的一端固定在墙上 处于自然状态的弹簧一端靠着静 止在光滑水平面上的物体 A 现对物体作用一水平恒力 F 在弹簧压缩到最短的这 一过程中 物体的速度和加速度的变化情况是 A 速度增大 加速度减小 B 速度减小 加速度增大 C 速度先增大后减小 加速度先增大后减小 D 速度先增大后减小 加速度先减小后增大 4 相互接触的物体是否存在弹力的判断方法 如果物体间存在微小形变 不易觉察 这时可用假设法进行判定 4 4 摩擦力 摩擦力 1 滑动摩擦力 N Ff 说明 a FN为接触面间的弹力 可以大于 G 也可以等于 G 也可以小于 G b 为滑动摩擦系数 只与接触面材料和粗糙程度有关 与接触面 积大小 接触面相对运动快慢以及正压力 FN无关 2 静摩擦力 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解 与正压力无关 大小范围 O f 静fm fm为最大静摩擦力 与正压力有关 A F 5 说明 a 摩擦力可以与运动方向相同 也可以与运动方向相反 还可以与运动方向成一 定夹角 b 摩擦力可以作正功 也可以作负功 还可以不作功 c 摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反 d 静止的物体可以受滑动摩擦力的作用 运动的物体可以受静摩擦力的作用 典型例题 用水平外力将木块压在竖直墙上 使木块保持静止不动 如图所示 当水平外力增大时 则木块 A 对墙的压力增大 受静摩擦力不变 B 对墙的压力增大 受静摩擦力增大 C 对墙的压力不变 受静摩擦力不变 D 对墙的压力增大 受最大静摩擦力不变 5 5 力的合成与分解 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在物体上产生的效果相同 这个力就叫做那几个力的合力 而那几个力叫做这个力的分力 2 共点力的合成 共点力 几个力如果都作用在物体的同一点上 或者它们的作用线相交于同一点 这几个力叫 共点力 力的合成方法 求几个已知力的合力叫做力的合成 注意 1 力的合成和分解都均遵从平行四边行法则 2 两个力的合力范围 F1 F2 F F1 F2 3 合力可以大于分力 也可以小于分力 也可以等于分力 4 两个分力成直角时 用勾股定理或三角函数 6 6 共点力作用下物体的平衡 共点力作用下物体的平衡 1 共点力作用下物体的平衡状态 1 一个物体如果保持静止或者做匀速直线运动 我们就说这个物体处于平衡状态 2 物体保持静止状态或做匀速直线运动时 其速度 包括大小和方向 不变 其加速 度为零 这是共点力作用下物体处于平衡状态的运动学特征 2 共点力作用下物体的平衡条件 共点力作用下物体的平衡条件是合力为零 亦即 F合 0 1 二力平衡 这两个共点力必然大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 2 三力平衡 这三个共点力必然在同一平面内 且其中任何两个力的合力与第三个力 大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 即任何两个力的合力必与第三个力平衡 F 6 第四章第四章 牛顿运动定律牛顿运动定律 1 1 牛顿运动三定律 牛顿运动三定律 2 2 力学单位制 力学单位制 1 物理公式在确定物理量数量关系的同时 也确定了物理量的单位关系 基本单基本单 位位就是根据物理量运算中的实际需要而选定的少数几个物理量单位 根据物理公式和 基本单位确立的其它物理量的单位叫做导出单位导出单位 2 在物理力学中 选定长度 质量和时间的单位作为基本单位长度 质量和时间的单位作为基本单位 与其它的导出单 位一起组成了力学单位制 选用不同的基本单位 可以组成不同的力学单位制 其中 最常用的基本单位是长度为米 米 m m 质量为千克千克 kg kg 时间为秒 秒 s s 由此还可得到 其它的导出单位 它们一起组成了力学的国际单位制 典型例题 物体在 F1 F2两个力作用下 做匀速直线运动 其速度方向 牛顿运动定律 牛顿第二定律 1 内容 物体运动的加速度与所受的合外力成正比 与物体的质量成反比 加速度方向与合外力方向一 致2 表达式 F合 ma 3 力的瞬时作用效果 一有力的作用 立即产生加速度 4 力的单位的定义 使质量为 1kg 的物体产生 1m s2 的加速度的力就是 1N 牛顿第三定律 1 物体间相互作用的规律 作用力和反作用力大 小相等 方向相反 作用在同一条直线上 2 作用力和反作用力同时产生 同时消失 作 用在相互作用的两物体上 性质相同 3 作用力和反作用力与平衡力的关系 牛顿运动定律 的应用 1 已知运动情况确定物体的受力情况 2 已知受力情况确定物体的运动情况 3 加速度是联系运动和力关系的桥梁 牛顿第一定律 1 惯性 保持原来运动状态的性质 质量是物体惯性大小的唯一量度 2 平衡状态 静止或匀速直线运动 3 力是改变物体运动状态的原因 即产生加速度的原因 7 A 一定沿 F1的方向 B 一定沿 F2的方向 C 不是沿 F1方向就是沿 F2方向 D 可能既不沿 F1的方向 也不沿 F2的方向 典型例题 某人用力推一下原来静止在水平地面上的小车 小车便开始运动 此 后改用较小的力就可以维持做匀速直线运动 可见 A 力是是使物体产生加速度的原因 B 力是使物体产生速度的原因 C 力是维持物体运动的原因 D 力是改变物体惯性的原因 第五章第五章 曲线运动曲线运动 一 曲线运动及其研究一 曲线运动及其研究 1 曲线运动 1 性质 是一种变速运动 作曲线运动质点的加速度和所受合力不 为零 2 条件 当质点所受合力的方向与它的速度方向不在同一直线上时 质点做曲线运动 3 力线 速度线与运动轨迹间的关系 质点的运动轨迹被力线和速 度线所夹 且力线在轨迹凹侧 如图所示 2 运动的合成与分解 1 法则 平行四边形定则或三角形定则 2 合运动与分运动的关系 一是合运动与分运动具有等效性和等时性 二是各 分运动具有独立性 3 矢量的合成与分解 运动的合成与分解就是要对相关矢量 力 加速度 速 度 位移 进行合成与分解 使合矢量与分矢量相互转化 二 平抛运动规律二 平抛运动规律 1 平抛运动的轨迹是抛物线 轨迹方程为 2 2 0 2 x v g y 2 几个物理量的变化规律 1 加速度 分加速度 水平方向的加速度为零 竖直方向的加速度为 g 合加速度 合加速度方向竖直向下 大小为 g 因此 平抛运动是匀变速曲线运 动 v A F x y y v v x v s 0 v 8 2 速度 分速度 水平方向为匀速直线运动 水平分速度为 0 vvx 竖直方向为匀加速 直线运动 竖直分速度为gtvy 合速度 合速度 2 2 0 22 gtvvv yx 0 tan v gt 为 合 速度 方向与水平方向的夹角 3 位移 分位移 水平方向的位移tvx 0 竖直方向的位移 2 2 1 gty 合位移 物体的合位移 22 yxs 22 2 0 422 2 0 4 1 4 1 tgvttgtv 00 2 2 2 1 tan v gt tv gt 2 tan 为物体的 合 位移与水平方向的夹角 4 注意 平抛运动的时间由高度决定 注意 平抛运动的时间由高度决定 g h t 2 三 圆周运动的描述三 圆周运动的描述 1 运动学描述 1 描述圆周运动的物理量 线速度 v t l v 国际单位为 m s 质点在圆周某点的线速度方向沿圆周 上该点的切线方向 角速度 t 国际单位为 rad s 转速 n 做匀速圆周运动的物体单位时间所转过的圈数 单位为 r s 或 r min 周期 T 做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间 国际单位为 s 向心加速度 n a 任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心即与速度方 向垂直 这个加速度叫做向心加速度 国际单位为 m s2 匀速圆周运动是线速度大小 角速度 转速 周期 向心加速度大小不变的圆周 运动 9 2 物理量间的相互关系 线速度和角速度的关系 rv 线速度与周期的关系 T r v 2 角速度与周期的关系 T 2 转速与周期的关系 1 n T 向心加速度与其它量的关系 2 2 2 2 4 T r r r v an 22 4n r 2 动力学描述 1 向心力 做匀速圆周运动的物体所受的合力一定指向圆心即与速度方向垂直 这个合力叫做向心力 向心力的效果是改变物体运动的速度方向 产生向心加速度 向心力是一种效果力 可以是某一性质力充当 也可以是某些性质力的合力充当 还 可以是某一性质力的分力充当 2 向心力的表达式 由牛顿第二定律得向心力表达式为 2 2 nn v Fmammr r 应用 汽车过拱桥应用 汽车过拱桥 r v mFGF 2 1 向 及及 r v mGF 2 1 典型例题 在水平面上转弯的汽车 向心力是 A 重力和支持力的合力 B 静摩擦力 C 滑动摩擦力 D 重力 支持力和牵引力的合力 例 质量为 m 2kg 的小球用长 L 0 8m 的细线悬挂后在竖直平面内做圆周运动 已知在最高点的速度 V1 4m s 则当小球运动到最低点时的速度 V2是多大 g 10m s2 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天 一 天体的运动规律一 天体的运动规律 从运动学的角度来看 开普勒行星运动定律提示了天体的运动规律 回答了天体 做什么样的运动 1 开普勒第一定律说明了不同行星的运动轨迹都是椭圆 太阳在不同行星椭圆轨 10 道的一个焦点上 2 开普勒第二定律表明 由于行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积 所以行星在绕太阳公转过程中离太阳越近速率就越大 离太阳越远速率就越小 所以 行星在近日点的速率最大 在远日点的速率最小 3 开普勒第三定律告诉我们 所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期 的二次方的比值都相等 比值是一个与行星无关的常量 仅与中心天体 太阳的质 量有关 开普勒行星运动定律同样适用于其他星体围绕中心天体的运动 如卫星围绕地球 的运动 比值仅与该中心天体质量有关 二 万有引力定律 F 2 r GMm 万有引力和重力的关系 mg g 随高度 纬度而变化 F 2 r GMm 天体运动问题 计算中常用的代数式 F 2 r GMm r v m 2 r T m 2 2 一般卫星 卫星向心加速度与半径的关系 卫星绕行速度与半径的关系 ma 得 r 越大 a 越小 2 r GMm 由 得 r 越大 v 越小 2 r GMm r v m 2 卫星绕行角速度与半径的关系 由 m 2r 得 r 越大 越小 2 r GMm 卫星绕行周期与半径的关系 由 F 2 r GMm r T m 2 2 得 即 r 越大 越大 11 1 地球同步卫星 同步卫星的概念 所谓地球同步卫星 是指相对于地球静止 处在特定高度 高度 H 3 58 x107m 轨道半径 r 4 22 x107m 的轨道上 具有特定速度 V 3100m s 且与地球具有相同周期 T 24 小时 相同角速度 7 26x10 5 ra d s 的卫星的一种 同步卫星轨道在赤道上空 3 双星问题 两颗靠得很近的 质量可以相比的 相互绕着两者连线上某点做匀速圆周运的星 体 叫做双星 双星中两颗子星相互绕着旋转可看作匀速圆周运动 其向心力由 两恒星间的万有引力提供 由于引力的作用是相互的 所以两子星做圆周运动的 向心力大小是相等的 因两子星绕着连线上的一点做圆周运动 所以它们的运动 周期是相等的 角速度也是相等的 线速度与两子星的轨道半径成正比 典型例题 已知地球半径为 R 地球表面重力加速度为 g 如果知道日地中心距离 为 r 地球公转周期为 T 引力常量为 G 地球的一颗卫星距地面的高度为 h 则 1 地球的质量表达式 M1 2 太阳质量的表达式 M2 3 卫星的速度的表达式 V 三 宇宙速度三 宇宙速度 V1 7 9 km s 使卫星上天成为地球人造卫星的最小发射速度 绕地球做匀速圆周运动最 大的环绕速度 V2 11 2 km s 使卫星脱离地球引力成为太阳系卫星的最小发射速度 V3 16 7 km s 使卫星逃离太阳系的最小发射速度 第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律 1 功 功是能量转化的量度 力做了多少功就有多少能量从一种形式转化为另 一种形式 1 功的公式 cosFlW 是力和位移的夹角 即功等于力的大小 位 移的大小及力和位移的夹角的余弦这三者的乘积 热量与功均是标量 国际单位均是 J 2 力做功的因素 力和物体在力的方向上发生的位移 是做功的两个不可缺少 12 的因素 力做功既可以说成是作用在物体上的力和物体在力的方向上位移的乘积 也 可以说成是物体的位移与物体在位移方向上力的乘积 3 功的正负 根据 cosFlW 可以推出 当 0 90 时 力做正功 为动力功 当 90 180 时 力做负功 为阻力功 当 90 时 力不做功 4 求总功的两种基本法 其一是先求合力再求功 其二是先求各力的功再求各力功 的代数和 典型例题 用水平恒力 F 作用于质量为 M 的物体 使之在光滑的水平面上沿力的方 向移动距离 s 恒力做功为 W1 再用该恒力作用于质量为 m mW2 B W1 W2 C W1 W2 D 无法判断 3 功率 功跟完成这些功所用的时间的比值叫做功率 表示做功的快慢 1 平均功率与瞬时功率公式分别为 和cosPFv 式中是 F 与 v 之间的夹 角 功率是标量 国际单位为 W 2 额定功率与实际功率 额定功率是动力机械长时间正常工作时输出的最大功 率 机械在额定功率下工作 F 与 v 是互相制约的 实际功率是动力机械实际工作时 输出的功率 实际功率应小于或等于额定功率 发动机功率不能长时间大于额定功率 工作 实际功率 P实 Fv 式中力 F 和速度 v 都是同一时刻的瞬时值 二 机械能二 机械能 1 动能 物体由于运动而具有的能 其表达式为 2 2 1 mvEK 2 重力势能 物体由于被举高而具有的势能 其表达式为 EPmgh 其中h是 物体相对于参考平面的高度 重力势能是标量 但有正负之分 正值表明物体处在参 考平面上方 负值表明物体处在参考平面下方 3 弹性势能 发生弹性形变的物体的各部分之间 由于有弹力的相互作用 而具 有的能量 弹簧弹性势能的表达式为 2 1 2 P Ekl 其中 k 为弹簧的劲度系数 l为 弹簧的形变量 三 能量观点三 能量观点 1 动能定理 1 内容 合力所做的功等于物体动能的变化 2 公式表述 2 1 2 212 2 1 2 1 mvmvWEEW KK 或 2 机械能守恒定律 1 内容 在只有重力或弹力做功的物体系统内 动能和势能可以互相转化 而 总的机械能保持不变 2 公式表述 22 2211 11 22 mvmghmvmgh 或写成 EK2 EP2 EK1 EP1 13 3 变式表述 物体系内动能的增加 减小 等于势能的减小 增加 物体系内某些物体机械能的增加等于另一些物体机械能的减小 3 能量守恒定律 1 内容 能量既不会消灭 也不会创生 它只会从一种形式转化为其他形式 或者从一个物体转移到另外一个物体 而在转化和转移的过程中 能量的总和保持不 变 2 变式表述 物体系统内 某些形式能的增加等于另一些形式能的减小 物体系统内 某些物体的能量的增加等于另一些物体的能量的减小 典型例题 下面的实例中 机械能守恒的是 A 拉着物体沿光滑斜面匀速上升 B 小球以初速度 VO上抛在自由上升过程中 C 跳伞运动员张伞后 在空中匀匀速下降 D 小球在竖直平面内做匀速圆周运动 典型例题 一个人站在阳台上 以相同的速率分别把三个球竖直向上抛出 竖直 向下抛出 水平抛出 不计空气阻力 则三个球落地时的速度大小 A 上抛球最大 B 下抛球最大 C 平抛球最大 D 三球一样大 选修选修 3 13 1 一 电场电场 一 电荷 电荷守恒定律 一 电荷 电荷守恒定律 1 两种电荷 用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷 用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷 2 元电荷 一个元电荷的电量为 1 6 10 19C 是一个电子所带的电量 说明 任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍 3 起电 使物体带电叫起电 使物体带电的方式有三种 摩擦起电 摩擦的两个物体带上等量异种电荷 接触起电 电荷重新分配 与带电体表面形状有关 尖细部位电荷集中 平缓 部位电荷稀疏 感应起电 不带电的物体靠近 不接触 带电的物体 不带电的物体上出现电 荷移动 遵守电荷守恒定律 4 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能被消灭 它们只能从一个物体转移到 另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 系统的电荷总数是不变的 注意 电荷的变化是电子的转移引起的 完全相同的带电金属球相接触 同种电注意 电荷的变化是电子的转移引起的 完全相同的带电金属球相接触 同种电 荷总电荷量平均分配 异种电荷先中和后再平分 荷总电荷量平均分配 异种电荷先中和后再平分 二 库仑定律 二 库仑定律 1 内容 真空中两个点电荷之间相互作用的电力 跟它们的电荷量的乘积成正 比 跟它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 14 2 公式 k 9 0 109N m2 C2 2 21 r qq kF 3 适用条件 1 真空中 2 点电荷 点电荷是一个理想化的模型 在实际中 当带电体的形状和大小对相互作用力的 影响可以忽略不计时 就可以把带电体视为点电荷 点电荷很相似于我们力学中的质 点 三 电场 三 电场 1 实际存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质 电荷间的作 用总是通过电场进行的 2 电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用 3 电场可以由存在的电荷产生 也可以由变化的磁场产生 四 电场强度 四 电场强度 E E 1 定义 放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点 的电场强度 表示该处电场的强弱 2 表达式 E F q 定义式 单位是 N C 或 V m E kQ r2 导出式 真空中的点电荷 其中Q是产生该电场的电 2 21 r qq kF 荷 3 方向 与该点正电荷受力方向相同 与负电荷的受力方向相反 电场线的切线 方向是该点场强的方向 场强的方向与该处等势面的方向垂直 4 在电场中某一点确定了 则该点场强的大小与方向就是一个定值 与放入的检 验电荷无关 即使不放入检验电荷 该处的场强大小方向仍不变 5 电场强度是矢量 电场强度的合成按照矢量的合成法则 平行四边形法则和 三角形法则 五 电场线 五 电场线 是人们为了形象的描绘电场而想象出一些线 客观并不存在 1 切线方向表示该点场强的方向 也是正电荷的受力方向 2 从正电荷出发到负电荷终止 或从正电荷出发到无穷远处终止 或者从无穷远 处出发到负电荷终止 3 疏密表示该处电场的强弱 也表示该处场强的大小 4 匀强电场的电场线平行且距离相等 5 电场线永不相交也不闭合 6 电场线不是电荷运动的轨迹 九 匀强电场 电场强度的大小 方向处处相同的电场 匀强电场的电场线平行 且分布均匀 1 匀强电场的电场线是一簇等间距的平行线 2 平行板电容器间的电是匀强电场 场 15 十 电势差 电荷在电场中由一点移到另一点时 电场力所作的功 WAB与电荷量 q 的 比值叫电势差 又名电压 1 定义式 UAB WAB q 2 电场力作的功与路径无关 3 电势差又命电压 国际单位是伏特 十一 电场中某点的电势 等于单位正电荷由该点移到参考点 零势点 时电场力 作的功 1 电势具有相对性 和零势面的选择有关 2 电势是标量 单位是伏特 V 3 电势差和电势间的关系 UAB A B 4 电势沿电场线的方向降低 时 电场力要作功 则两点电势差不为零 就不是等势面 4 相同电荷在同一等势面的任意位置 电势能相同 原因 电荷从一电移到另一点时 电场力不作功 所以电势能不变 5 电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方 6 等势面的画法 相另等势面间的距离相等 十二 电场强度和电势差间的关系 在匀强电场中 沿场强方向的两点间的电势差等 于场强与这两点的距离的乘积 1 数学表达式 U Ed 2 该公式的使适用条件是 仅仅适用于匀强电场 3 d 是两等势面间的垂直距离 十三 电容器 储存电荷 电场能 的装置 1 结构 由两个彼此绝缘的金属导体组成 2 最常见的电容器 平行板电容器 十四 电容 电容器所带电荷量 Q 与两电容器量极板间电势差 U 的比值 用 C 来表 示 1 定义式 C Q U 2 电容是表示电容器储存电荷本领强弱的物理量 3 国际单位 法拉 简称 法 用 F 表示 4 电容器的电容是电容器的属性 与 Q U 无关 十五 平行板电容器的决定式 C s 4 kd 其中 d 为两极板间的垂直距离 又称 板间距 k 是静电力常数 k 9 0 109N m2 c2 是电介质的介电常数 空气的介电常 数最小 s 表示两极板间的正对面积 1 电容器的两极板与电源相连时 两板间的电势差不变 等于电源的电压 2 当电容器未与电路相连通时电容器两板所带电荷量不变 十六 带电粒子的加速 1 条件 带电粒子运动方向和场强方向在一条直线上 忽略重力 2 原理 动能定理 电场力做的功等于动能的变化 W Uq 1 2mvt2 1 2mv02 3 推论 当初速度为零时 Uq 1 2mvt2 4 使带电粒子速度变大的电场又名加速电场 1 十七 带电粒子的偏转 16 1 条件 带电粒子运动方向和场强方向垂直 忽略重力 2 类平抛运动的一般处理方法 将粒子的运动分解为沿初速度方向的匀速直线运动和 沿电场力方向初速度为零的匀加速直线运动 3 根据运动合成分解的知识就可解决有关问题 二 恒定电流二 恒定电流 一一 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律 1 电流 1 电流的形成 电荷的定向移动就形成电流 形成电流的条件是 要有能自由移动的电荷 导体两端存在电压 2 电流强度 通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用时间t的比值 叫电 流强度 电流强度的定义式为 电流强度的微观表达式为 n为导体单位体积内的自由电荷数 q是自由电荷电量 v是自由电荷定向移动的 速率 S是导体的横截面积 3 电流的方向 物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流的方向 与负电荷定 向移动方向相反 在外电路中电流由高电势端流向低电势端 在电源内部由电源的负 极流向正极 2 电阻定律 1 电阻 导体对电流的阻碍作用就叫电阻 数值上 2 电阻定律 公式 式中的为材料的电阻率 由导体的材料和温度 决定 纯金属的电阻率随温度的升高而增大 某些半导体材料的电阻率随温度的升高 而减小 某些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化 3 半导体 导电性能介于导体和绝缘体之间 如锗 硅 砷化镓等 半导体的特性 光敏特性 热敏特性和掺杂特性 可以分别用于制光敏电阻 热 敏电阻及晶体管等 3 部分电路欧姆定律 内容 导体中的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 17 公式 适用范围 金属 电解液导电 但不适用于气体导电 欧姆定律只适用于纯电阻电路 而不适用于非纯电阻电路 伏安特性 描述导体的电压随电流怎样变化 若图线为过原点的直线 这 样的元件叫线性元件 若图线为曲线叫非线性元件 二二 电功和电功率电功和电功率 1 电功 1 实质 电流做功实际上就是电场力对电荷做功 电流做功的过程就是电荷的电 势能转化为其他形式能的过程 2 计算公式 适用于任何电路 只适用于纯电阻电 路 2 电功率 1 定义 单位时间内电流所做的功叫电功率 2 计算公式 适用于任何电路 只适用于纯电阻电 路 3 焦耳定律 电流通过电阻时产生的热量与电流的平方成正比 与电阻大小成正比 与通电时 间成正比 即 三三 电阻的串并联电阻的串并联 1 电阻的串联 电流强度 电 压 电 阻 电压分配 18 功率分配 2 电阻的并联 电流强度电 压 电 阻 电流分配 功率分配 注意 无论电阻怎样连接 每一段电路的总耗电功率P是等于各个电阻耗电功 率之和 即P P1 P2 Pn 二 闭合电路欧姆定律二 闭合电路欧姆定律 一一 电动势电动势 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 例如一 节干电池的电动势E 1 5V 物理意义是指 电路闭合后 电流通过电源 每通过 lC 的 电荷 干电池就把 1 5J 的化学能转化为电能 二二 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路欧姆定律 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路中的电阻之和成反比 常用表达式还有 和 2 路端电压U随外电阻R变化的讨论 电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的 不随外电路电阻的变化而改变 而 电流 路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的 1 外电路的电阻增大时 I减小 路端电压升高 2 外电路断开时 R 路端电压U E 3 外电路短路时 R 0 U 0 短路电流 短路电流由电源电动势和内 U V I A 0 1 2 3 4 3 2 1 19 阻共同决定 由于r一般很小 短路电流往往很大 极易烧坏电源或线路而引起火灾 路端电压随电路电流变化的图线如图所示 二二 用用欧姆表测电阻欧姆表测电阻 1 欧姆表的构造 欧姆表构造如图所示 其内部包括电流表表头 G 电池 E和调零电阻R 2 原理 当红 黑两表笔短接时 如图 甲 所示 调节R 使电流表指针达到满偏电流 即 调零 此时指针所指表盘上满刻度处 对应两表笔间电阻为 0 这时有 当红 黑表笔断开 如图 乙 所示 此时 指针不偏转 指在表盘最左端 红 黑表笔间的电阻相当于无穷 大 R 当两表笔间接入待测电阻 R 时 如图 丙 所示 电流表的电流为 当Rx改变 Ix随之改变 即每一个Rx都有一个对应的Ix 将电流 表表盘上Ix 处标出对应Rx的Rx值 就制成欧姆表表盘 只要两表 笔接触待测电阻两端 即可在表盘上直接读出它的阻值 由于Ix 不 随Rx均匀变化 故欧姆表表盘刻度不均匀 3 合理地选择挡位 由于欧姆表表盘中央部分的刻度较均匀 读数较准 故选用欧 姆表挡位时 应使指针尽量靠近中央刻度 4 欧姆表使用时须注意 1 使用前先机械调零 使指针指在电流表的零刻度 2 要使被测电阻与其他元件和电源断开 不能用手接触表笔的金属杆 3 合理选择量程 使指针尽量指在刻度的中央位置附近 4 换用欧姆挡的另一量程时 一定要重新调零 5 读数时 应将表针示数乘以选择开关所指的倍数 20 6 测量完毕拔出表笔 开关置于交流电压最高挡或 OFF 挡 若长期不用 须取出 电池 典型例题典型例题 例 1 如图所示电路中 电阻 R1 R2 R3的阻值都是 1 R4 R5的阻值都是 0 5 ab 端输入电压 U 6V 当 cd 端接伏特表时 其示数是 V ab 端输入电 压 U 5V 当 cd 端接安培表时 其示数是 A 分析与解答 当 cd 端接伏特表时 理想伏特表所在支路相当于断路 当 R4 R5中没有电流 电 路由 R1 R2 R3串联构成 伏特表的读数就是 R2两端的电压 根据串联电路电压分配 的规律可知 Ucd 2V 当 cd 端接安培表时 理想安培表电阻为零 因此电路由 R4 R5串联后 与 R2并 联 再与 R1 R3串联构成 安培表的读数通过 R4的电流 此时电路的总电阻为 R 2 5 总电流为 I 2A 再根据并联电路电流分配规律可知 安培表的读数为 I4 1A 典型例题 在右图所示的电路中 若滑动变阻器的滑动端向下移动时 则 A R 两端的电压增大 B R 两端的电压减小 C 通过 R 的电流强度不变 D 通过 R 的电流强度增大 三 磁场三 磁场 一 磁场 一 磁场 磁感线磁感线 1 磁场的产生 1 磁极周围有磁场 2 电流周围有磁场 奥斯特发现 电流的磁效应 2 磁场的基本性质 对处于磁场中的磁极 电流 运动电荷有磁场力的作用 有强弱和方向 3 磁感线 1 用来形象地描述磁场中各点的磁场方向和强弱的曲线 2 磁感线上每一点的切线方向就是该点的磁场方向 也就是在该点小磁针静止时 N极的指向 3 磁感线的疏密表示磁场的强弱 4 磁感线是封闭曲线 和静电场的电场线 不同 5 要熟记常见的几种磁场的磁感线 RR2 R1 r 21 二 电流的磁场 二 电流的磁场 安培定则 右手螺旋定则 安培定则 右手螺旋定则 1 电流的磁效应 磁铁能产生磁场 电流也能产生磁场 这个现象称为电流的磁效应 1820 年 丹麦物理学家奥斯特用实验展示了电与磁的联系 说明了电与磁之间存在 着相互作用 揭示了