高中物理 鲁科版 总结 公式 归纳 知识体系 详细概括.doc

高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 0 of 37 必修必修 1 2 第一章第一章 绪论绪论 2 第二章第二章 运动的描述运动的描述 2 第三章第三章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究 3 第四章第四章 相互作用相互作用 5 第五章第五章 力与平衡力与平衡 5 第六章第六章 力与运动力与运动 7 必修必修 2 9 第一章第一章 功和功率功和功率 9 第二章第二章 能的转化与守恒能的转化与守恒 11 第三章第三章 抛体运动抛体运动 14 第四章第四章 匀速圆周运动匀速圆周运动 15 第五章第五章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用 15 第六章第六章 相对论与量子论的初步相对论与量子论的初步 15 选修选修 3 1 16 第一章第一章 静电场静电场 16 第二章第二章 电势能与电势差电势能与电势差 17 第三章第三章 恒定电流恒定电流 18 第四章第四章 闭合电路欧姆定律和逻辑电路闭合电路欧姆定律和逻辑电路 20 第五章第五章 磁场磁场 22 第六章第六章 磁场对电流和运动电荷的作用磁场对电流和运动电荷的作用 23 选修选修 3 2 26 第一章第一章 电磁感应电磁感应 26 第二章第二章 楞次定律和自感现象楞次定律和自感现象 27 第三章第三章 交变电流交变电流 28 第四章第四章 远距离输电远距离输电 28 第五章第五章 传感器及其应用传感器及其应用 30 选修选修 3 4 32 第第 1 章章 机械振动机械振动 32 第第 2 章章 机械波机械波 32 第第 3 章章 电磁波电磁波 33 第第 4 章章 光的折射与全反射光的折射与全反射 34 第第 5 章章 光的干涉光的干涉 衍射衍射 偏振偏振 35 第第 6 章章 相对论与天体物理相对论与天体物理 35 选修选修 3 5 37 第一章第一章 动量守恒研究动量守恒研究 37 第二章第二章 原子结构原子结构 37 第三章第三章 原子核与放射性原子核与放射性 38 第四章第四章 核核 能能 39 第五章第五章 波与粒子波与粒子 40 高中物理知识体系 鲁科版 Page 1 of 37 必修必修 1 第一章第一章 绪论绪论 第二章第二章 运动的描述运动的描述 导 入 认识运动 第 1 节 运动 空间和时间 第 2 节 质点和位移 第 3 节 速度和加速度 第第 1 节节 运动 空间和时间运动 空间和时间 1 机械运动 物体相对于其他物体位置的变化 简称运动 是物质运动的一种基本形式 参考系 用来描述物体运动的参照物称为参照系 2 时间和时刻 时刻指的是某一及时雨 通常用 表示 时间是指两个时刻之间的间隔 t 通常用表示 t 第第 2 节节 质点和位移质点和位移 1 质点 质点 用来代替物体的有质量的点 自然界中任何一种事物及运动都是相当复杂的 研究问题时要暂时撇开次要因素 突出主要因素 这是一种抽象过程 通过抽象 建立一个理 想化的模型 质点是实际物体在一定条件下的一种理想化模型 忽略它的形状和体积 但它占 有位置 且具有质量 一个物体能否被视为质点 并不是由物体的形状和体积大小决定的 而 要看它的形状和大小在所研究的问题中是否占主要因素来确定 1 运动物体的形状和大小跟它所研究的问题相比可忽略不计 如研究地球绕太阳 的公转 可把地球当作一个质点 2 做平动的物体 由于物体上各点的运动情况相同 可以用一个点代表整个物体 的运动 2 位移 位移 是描述物体位置变化的物理量 3 路程 路程 是质点通过的实际轨迹的长度 4 位移和路程的区别 位移和路程的区别 1 位移是表示质点位置变化的物理量 用由质点的初位置指向末位置的有向线段 表示 而路程则是表示质点通过的实际轨迹长度的物理量 2 位移是矢量 有大小 又有方向 位移的合成遵循平行四边形定则 如果物体 在一条直线上运动 当选定一个正方向后 位移可以为正值 也可以为负值 但不过此时 的负号仅仅表示位移跟选定的方向相反 并不表示数量的大小关系 而路程是标量 其运 算法则是代数加减 3 位移与质点的运动路径无关 只与物体的初 末位置有关 而路程不仅与质点 的初 末位置有关 还与路径有关 从甲地到乙地 位移是唯一确定的 而路径却不是唯 一的 路径不同路程可能不同 第第 3 节节 速度和加速度速度和加速度 1 标量 标量 用大小就能描述的物理量 2 矢量 矢量 有大小又有方向的物理量 3 速度 速度 速度是描述物体运动快慢的物理量 大小等于物体的位移和发生这段位移所用 时间的比值 定义式为 速度是矢量 t s v 1 平均速度 某段时间内的平均速度 等于这段时内的位移与所用时间的比值 即 t s v 2 瞬时速度 物体在某一时刻或某一位置时的速度 叫该时刻或该位置的瞬时速 度 瞬时速度大小叫速率 3 平均速率 等于路程与时间的比值 4 加速度 加速度 表示速度改变快慢的物理量 等于速度的改变量跟发生这一改变所用时间的 比值 公式 公式 在国际单位制中 加速度的单位是米每二次方秒 符号为 t vv a t0 2 tm 加速度是矢量 不但有大小 而且有方向 加速度的大小在数值上等于单位时间内速度的 改变量 加速度的方向就是速度改变量的方向 取初速度方向为正方向 在加速 0 vvt 直线运动中 与方向相同 在减速直线运动中 与方向相0 0 vvta 0 v0 0 vvta 0 v 反 5 匀变速直线运动的加速度 匀变速直线运动的加速度 在匀变速直线运动中 速度是均匀变化的 比值为 t vvt 0 恒量 即大小 方向不变 因此 匀变速直线运动是加速度不变的运动 可直接用公式 求加速度 在非匀变速直线运动中 不是恒量 即加速度是变化的 利用公式 t vvt 0 t vvt 0 求得的加速度是时间 t 内的平均加速度 在速度 时间图象中 匀变速直线运动是一条 t vvt 0 倾斜的直线 如图所示 加速度 即加速度等于 v t 图中直线的斜率 斜率的 tg t vv a t 0 大小能反映加速度的大小 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 2 of 37 6 速度 速度改变量 加速度三者的区别 速度 速度改变量 加速度三者的区别 1 速度等于位移 位置的变化 跟所用时间的比值 是位置对时间的变化率 是 描述物体运动快慢 位置变化快慢 的物理量 2 速度改变量是指一段时间内物体的速度变化了多少 是描述速度变化 0 vvt 的物理量 加速度等于速度的变化跟所用时间的比值 是速度对时间的变化率 tvvt 0 是描述物体速度变化快慢的物理量 3 物体的速度大 某一时刻 其速度的改变量 一段时间内 不一定大 加速度 也不一定大 加速度与速度 速度的改变量没有直接关系 因此 加速度越大 速度一 定越大 速度为零 加速度一定为零 速度变化越大 加速度一定越大 等都是错误 的 7 位移 位移 时间图象 时间图象 1 匀速直线运动 匀速直线运动 定义 物体在一条直线上运动 如果在相等的时间内位移相等 这种运动就 叫匀速直线运动 位移和时间的关系 物体发生的位移 s 和所用的时间 t 成正比 即 为定值 由此可得到位移公式 s v t v t s 2 匀速直线运动的位移 匀速直线运动的位移 时间图象 时间图象 图象是一条过原点的直线 在如图 图象的 物理意义在于反映了运动质点的位移随时间变化的规律 图象可以清楚地表示物理量之间 的变化情况 便于从总体上认识过程的特点 说明 定义中的 在相等的时间里位移相等 意味着 在任何相等的时间里位移相等 它是一 种理想化的运动模型 实际中是不存在的 但只要我们所要求的相等时间内的位移相等 就可 认为物体做匀速直线运动 8 位移图象的应用 位移图象的应用 1 根据图象的特征判断物体运动的性质 图线为倾斜直线 表示物体做匀速直线 运动 图线平行于 t 轴 表示质点静止 图线为曲线 表示物体做变速直线运动 注意图 线并不表示物体运动的轨迹 2 图线的斜率表示了物体运动的速度 v k tg k 0 则 v 0 表示运动方向与规 定的正方向一致 k 0 W 0 力对物体做正功 表明力对物体的运动有推动 作用 当 90 180 时 cos 0 W 0 力对物体做负功 表明力对物体的运 动有阻碍作用 也可说是物体克服个力做功 当 90 时 cos 0 W 0 力对 物体不做功 3 当 F s a 确定后 力 F 对物体做的功 w 有确定值 跟物体做什么性质的运动 匀速运动或变速运动 无关 也跟物体同时受到的其他力无关 4 同一个力做功的数值大小与参照系的选取有关 这叫做功的相对性 例如汽车 刹车后向前滑行的过程中 静止在汽车地板上的货物受到向后的摩擦力 f 若选地面为参 照物 f 对货物做负功 若选汽车车厢为参照系 f 对货物不做功 通常末说明参考系时 应认为是选地面为参考系 5 的运用条件是 F 的大小和方向都是不变的恒力 sFWcos 3 对几种不同力做功的分析 对几种不同力做功的分析 1 重力做功 重力做功 如图所示 质量为 m 的物体在竖直面内沿曲线从 A 运动到 B 在重力方向上的 位移为 hAB 重力做正功 WAB mghAB 从 A 到 C 在重力方向上的位移为 hAC 重力做负功 WAC mghAC 由此可见 重力做功的大小等于重力乘以两 个位置的高度差 下降时重力做正功 上升时重力做负功 做功的多少与运动的轨迹 是直线还是曲线无关 只与重力大小和两位置的高度差有关 不仅仅是重力 往后学 习的电均力做功也是如此 它们做功的多少都与具体的路径无关 只与物体的初末位 置有关 2 摩擦力做功 摩擦力做功 如图所示 物体在水平地面上从 A 向右滑行到 B 位移为 sAB 所受摩擦力 f 向左 则摩擦力做功 W fsAB 说明滑动摩擦力做负功 如图所示 物体被轻放到向右运动的水平传送带上 物体将受传送带所给的向 右的摩擦力 f 作用 从 A 向右做匀加速运动到 B 发生位移为 sAB 则摩擦力对物体 做的功为 W fsAB 说明滑动摩擦力做正功 如图所示 物体 A 在 B 施予的静摩擦力作用下与 B 一起向右加速一段位移 sab A 受静摩接力的大小为 f 方向向左 则此摩擦力做的功为 W fsab 说明 静摩擦力做正功 如图所示 如果由物体 A 与 B 一起以初速度 v0 由 a 向右减速滑行到 b 位 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 8 of 37 移为 sab A 受静摩擦力的大小为 f 方向向右 则此摩擦力做的功为 W fsab 说明静摩擦力可做负功 由上述四种情况可知 滑动摩擦力与静摩擦力都既可做正功 又可做负功 3 作用力与反作用力做功 作用力与反作用力做功 如图所示 在光滑水平面上 两磁铁 N 极相对 相向滑行 各自受到磁场斥力 作用 因为场斥力的方向与物体运动的方向 即位移方向 相反 所以这一对作用力 与反作用力同时分别在做负功 如图所示 在光滑水平面上 两磁铁因相互吸引而相向运动 各自受力方向与 其运动方向相同 可见这一对作用力与反作用力同时分别在做正功 如果上两例中都固定一块磁铁 则磁场力对该磁铁不做功 在上图中 磁场力将 对另一块磁铁做负功 在上图中 磁场力将对另一块磁铁做正功 可见 一对作用力 与反作用力 可能有一力不做功 另一反作用力仍然可做正功或做负功 我们再分析 上图中 B 对 A 的静摩擦力对 P 做正功的同时 A 对 B 的静摩擦力对 B 做负功 由以上分析看 一对作用力与反作用力做功的可能情况是 同时做正功 或同时 做负功 或一力不做功而其反作用力做正功或负功 一力做正功而其反作用力做负功 或都不做功 4 功的原理 功的原理 合用任何机械时 动力对机械所做的功 总是等于机械克服阻力所做的功 1 任何机械都不能省功 2 如果一个物体能够对别的物体做功 我们就说这个物体具有能量 第第 3 节节 功率功率 1 功率 功率 物理学上用物体所做的功与完成这些功所用时间 的比值 作为在该时间内Wt 物体平均做功快慢的量度 求做功快慢的物理量叫做功率 twP FvP WkW10001 2 平均功率 平均功率 物理学中把物体在一段时间内所做的功的功率的平均值称为平均功率 通 常用表示 而把某一时刻的功率叫做瞬时功率 当做功的力与物体的位移同方向时 tWP 瞬时功率用表述 当物体做匀速运动时 平均功率与瞬时功率相同 FvP 3 功率的概念及其理解 功率的概念及其理解 1 力对物体做的功 W 跟完成这些功的所历时间 T 的比值 叫这个力做功的功 率 功率的定义式 P W t 在数值上等于单位时间内所做的功 是表示力对物体做功快慢 的物理量 2 功率的国际单位为瓦特 用字母 W 表示 1kW 1000W 1 马力 735W kW h 是功的单位而不是功率的单位 J 103 6h1kW 6 3 力对物体做功多 其功率不一定大 功率大 力对物体做的功并不一定多 如 果力对物体做的功与时间成正比 则功率为恒量 如果力对物体做的功与时间不成正比 则功率的大小与所研究的时间有关 4 额定功率和实际功率 额定功率和实际功率 1 做功机械能长时间正常工作的最大输出功率叫做机械的额定功率 它是动力机 械的性能指标之一 与机械是否做功无关 与机械实际做功的快慢也无关系 2 机械工作时的实际输出功率叫做实际功率 实际功率不应 不可能 大于额定 功率 否则会缩短机械的使用寿命 甚至损坏机械 5 平均功率和瞬时功率 平均功率和瞬时功率 1 从功率的定义式 P W t 来看 只要在 t 时间内完成了 W 的功 不论是恒力做 功还是变力做功 也不论物体做匀速运动还是变速运动 应用定义式 P W t 计算出的 P 只能是 t 时间内的平均功率 2 将恒力功的计算公式 W Fscos 代入 P W t 可得 cos cos Fv t Fs P 上式中 表示力 F 与速度 v 的夹角 当 0 时 cos 1 P Fv 可见 P Fv 只适用于 F 与 v 方向相同的情况 当 F 与 v 成在一定夹角时 要将 F 或 v 投 影 分解 到速度 v 或 F 方向上计算功率 故上式却是具有普遍意义的功率计算 公式 在利用 P Fv cos 计算功率时 若 F 为恒力 v 为一段时间内的平均速度 则计算出的是这段时间内的平均功率 若 v 为某一时刻的瞬时速度 F 为该时刻力的 大小 则计算出的是该时刻力的瞬时功率 第第 4 节节 人和机械人和机械 1 机械效率 机械效率 100 100 总 有用 总 有用 P P W W 2 机械功率和机械效率 机械功率和机械效率 1 使用机械工作时 必须有动力对机械做功 动力对机械所做的功叫做输入功 高中物理知识体系 鲁科版 Page 9 of 37 又叫总功 机械克服有用阻力所做的功叫做输出功 又叫有用功 输出功与输入功的 百分比叫做机械效率 机械效率用 表示 即 W 出 W 总 100 2 动力对机械做功的功率叫做输入功率 又叫总功率 机械克服有用阻力做功的 功率叫做输出功率 又叫有用功率 由于 W 出 Pt W 入 P 入 t 所以机械效率表达式 也可以写作 P 出 P 入 100 3 机械效率与机械功率不同 机械功率描述机械做功的快慢 机械效率描述功的 利用率的高低 机械功率的单位是瓦特 机械效率是没有单位的纯数值 由于使用机械时 额外功是不可避免的 所以机械效率的数值总是小于 1 的 而机械功率的数值却无此限制 第二章第二章 能的转化与守恒能的转化与守恒 导 入 从水车到核电站 第 1 节 动能的改变 第 2 节 势能的改变 第 3 节 能量守恒定律 第 4 节 能源与可持续发展 第第 1 节节 动能的改变动能的改变 1 动能 物理学中把物体由于运动具有的能叫做动能 2 动能定理 合外力对物体所帮的功等于物体动能的改变 12kk EEW 3 动能和势能 1 动能 动能 物体由于运动而具有的能叫动能 动能的定义式 式中 m 是物体的质量 v 是物体的速率 2 2 1 mvEk 是物体的动能 k E 对运动物体动能的几点说明 a 动能是标量 动能只有大小 没有方向 是个标量 动能定义式中的 v 是物体具有的速率 动能恒为正值 b 动能的单位 动能的单位由质量和速度的单位来确定 在国际单位制中 动能的单位是千克 米 2 秒 2 c 由于 所以动能的单位与功的单位焦米牛秒米千克 1111 22 相同 动能具有相对性 物体运动速度的大小 与选定的参照物有关 相对于不同 的参照物 物体具有不同的速度 因此也具有不同的动能 一般来讲 我们选地面为 参照物 2 动能定理 动能定理 内容 外力对物体所做的总功等于物体动能的增量 表达式 W 总 Ek 或 1221 Ek EK W W 推导 如图所示物体 m 在水平面上 在水平力 F 的作用下 发生一段位移 s 速度由 v1 增如到 v2 根据牛顿第二定律和运动学规律 有 F f ma 2as v v 2 1 2 2 由式 得 a 2s 将其代入式 得 2 1 2 2 v v F f m 2s 2 1 2 2 v v Fs fs 2 1 2 2 v 2 1 v 2 1 上式表明 外力对物体所做的总功 等于物体动能的增量 3 对动能定理的几点说明 对动能定理的几点说明 表示外力的总功 计算方法有两种方式 一种是先求物体所受合外力 总 W 再用功的公式求总功 另一种方式是先计算各个力对物体所做的功 然后再求它们的 代数和 这种方法不局限于要求各个力必须在同一时间 同一方向 同一位移中作用 于物体 即某过程的不同位移中受到的外力可以不同 它比第一种方法更具有普遍性 表示末动能与初动能的差 动能的增量 显然外力总功为 k1k2k E EE 正时 Ek 0 物体动能增加 外力总功为负时 Ek 0 物体动能减少 动能定理不仅适用于恒力作功 也适用于变力作功 物体所受外力是指一切 外力 包括重力 弹力 摩擦力等 在电磁学中动能定理也常常是一条重要而简睫的 解题途径 动能定理解题的一般步骤 a 选取研究对象 确定研究过程 b 分析物体受力 明确各力做功情况 c 根据初 末状态速度来确定初 末态动能 d 应用动能定理建立相关方程 并求解作答 第第 2 节节 势能的改变势能的改变 1 势能 势能 由相互作用的物体间的作用力和物体间的相对位置共同决定的能叫做势能 如重 力势能 弹性势能 分子势能 电势能等 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 10 of 37 1 重力势能 物体与地球组成的系统中 由于物体与地球间相互作用以及它们间 相对位置共同决定的能叫重力势能 2 重力势能的定义式 m 是物体的质量 h 是物体距所选取的参考水mghEp 平面的高度 EP 是物体相对这个所选取的参考水平面的重力势能 3 关于物体重力势能的几点说明 重力势能有相对性 与所选取的参考平面 也叫做零重力势能面 有mghEP 关 因此 在计算重力势能时 必须首先选取零势能面 通常选取地面为零重力势能 面 在实际问题中 零重力势能可以任意选取 只要选取的参考面与地面平行即可 为了计算上的方便 一般选取初始状态或末了状态所在的水平面为零重力势能面 重力势能是标量 但有正负 若物体所处位置在零重力势能面上方 物体的 重力势能为正 物体处在零势能面下方 重力势能则为负 故 EP 的符号仅表示重力 势能的相对大小 重力势能差值具有绝对性 在实际问题中 我们所关心的往往不是物体具有 多大重力势能 而是重力势能的变化量 同一个物体 在距离所选取的零重力势能参 考面的高度为和时 它们具有的重力势能分别为 和 1 h 2 h 11P mghE 22P mghE 物体的重力势能的变化量为 由于 mg 是定值 hmg hE E E 12P1P2P 的大小和正负也是确定的 所以重力势能的差值是确定的 这就是重力 h h 21 P E 势能差值的绝对性 这说明重力势能的差值 即重力势能的变化置 与零重力势能 参考面的选取无关 重力势能的变化与重力做功的关系 a 当物体从高处竖直下落时 物体有竖直向下的位移 重力对物体作正功 由 于物体的竖直高度下降 物体的重力势能减少 重力对物体作正功 重力对物体作多 少正功 物体的重力势能就减少多少 b 当物体从低处竖直向上运动时 物体有竖直向上的位移 重力对物体作负功 由于物体的竖直高度增加 物体的重力势能增加 重力对物体作多少负功 物体的重 力势能就增加多少 重力是保守力 重力对物体做功和路径无关 只与始末高度差有关 重力对物体 所做的功 等于物体重力势能变化量的负值 即 PG E W 2 弹性势能 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能 叫做弹性势能 关于弹性势谈的大小 只要求定性了解 弹性形变越大 其弹性势能也越大 其计算式 式中 k 为弹 2 2 1 xkEp 簧倔强系数 x 为弹簧的形变量 即弹簧的伸长量或压缩量 弹性势能的定量计算不作要求 3 机械能 机械能 动能 重力势能 弹性势能都是与物体的机械运动相关联的 统称为机械能 若用表示物体的动能 用 EP 表示物体的势能 重力势能或弹性势能 则物体的总机械能 k E pk EEE 1 机械能和其它形式能的关系 在除重力 或弹力 外 还有其它性质的力 如摩擦 力 电场力等 对物体做功 正功或负功 的情况下 机械能与其它形式的能 如物体的内能 电势能等 发生相互转化 这时物体所具有的机械能总量将发生变化 增加或减少 2 机械能与做功的关系 只有重力做功 物体的机械能总量不发生变化 重力做正功 重力势能减少 物体动能增加 重力做负功 重力势能增加 物体动能减少 只有弹力做功 具体说弹簧弹力 物体的机械能总量不发生变化 弹力做正 功 弹性势能减少 物体的动能增加 弹力做负功 或者况克服弹力做功 弹性势能增 加 物体的动能减少 若除重力 弹力之外的其他形式的力做功 物体的机械能总量将变化 若用 w 表示除重力和弹力之外的其它性质的力做的功 用 E1 和 E2 表示物体在初始状 态和未了状态的机械能 则 即除重力弹力之外的其他性质的力做的功 12 EEW 等于物体机械能的变化量 最后还应强调的是 若泛指合外力对物体做功 那么合外力做的功等于物体 动能的变化量 若以表示合外力做的功 和 表示物体初始状态和未了 合 W 1k E 2k E 状轻的动能 则 12kk EEW 合 4 机械能的转化 机械能的转化 在只有重力 或弹力 做功的情况下 物体的动能和势能发生相互转化 但机械能的总量保持不变 5 机械能守恒定律 机械能守恒定律 内容 在只有重力和弹力 弹簧的弹力 做功的情况下 物体系内动能和势能 重力势 能和弹性势能 发生相互转化 但物体系内机械能的总量保持不变 表达式 E 0 即物体初状态的机械能等于末状态的机械能 21 EE 1 E 2 E 或物体系内总机械能增量为零 E 0 6 机械能守恒的条件 机械能守恒的条件 在只有重力和弹力做功的情况下 即只有重力势能 弹性势能和动 能相互转化的情况 即 W 外 0 W 内摩 0 1 上式实质反映物体系和外界没有发生机械能的传递 物体系的机械能也没有转 化成其它形式的能 如没有内能的变化 则物体系的机械能守恒 2 说明 在研究和分析物体系的机械能是否守恒时应注意 应用上面的条件 W 外 0 W 内摩 0 去判断 才能得出相应的结论 不能认为在所研究的系统中 合外力为零时 物体系的机械能就守恒 可能 出现 W 内摩 0 高中物理知识体系 鲁科版 Page 11 of 37 也不能认为物体系的合外力不为零 物体系的机械能就不守恒 此时可能 W 外 0 W内摩 0 7 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 应用机械能守恒定律解题的一般步骤 1 选取适当的系统作研究对象 确定系统的研究过程 2 对研究对象进行受力分析 考察系统的机械能守恒条件 3 选取恰当的零势能面 确定系统内各物体初 末态的机械能 4 运用机械能守恒定律 列出方程并求解作答 第第 3 节节 能量守恒定律能量守恒定律 1 能量守恒定律 能量守恒定律 能量即不能凭空产生 也不能凭空消失 它只能从一种形式转化为另 一种形式 或从一个物体转移到另一个物体 在转化或转移的过程中其总是保持不变 1 内能 热和功 内能 热和功 内能 物体内所有分子热运动的动能和相互作用势能的总和 a 分子动能 分子热运动所具有的动能 单个分子动能无意义 整体统 计 b 分子平均动能的标志 温度 T 温度越高 分子平均动能越大 c 分子势能 由分子间相互作用和分子间距离决定的能量 d 分子间距离变化时 分子势能变化 e 分子势能与宏观上物体体积有关 物体内能 综合考虑 分子数 N 温度 T 体积 V 理想气体内能 理想气体分子间无相互作用力 无分子势能 其内能仅是分 子动能总和 与分子数 N 温度 T 有关 对一定质量理想气体 内能仅由温度 T 决 定 2 内能与机械能的区别 内能与机械能的区别 物体内能是物体内大量分子所具有动能和势能的总和 宏观上取决于分子数 N 温度 体积 物体机械能是物体整体运动具有动能和势能总和 取决于质量 m 速度 v 高 度 h 形变 3 改变内能的两种方法 改变内能的两种方法 做功和热传递 能相互转化做功 其它形式能与内 内能转移量即热量 低温 温内能在物体是转移 高 热传递 两种方法区别 结果等效 都能改变内能 4 内能与热量区别 内能状态量 热量是过程量 只有发生热传递 内能发生变 化时 才有吸收或放出热量 5 内能变化 状态变化过程通常是做功和热传递同时发生 系统内能的增加等于 外界对系统做功与热传递系统从外界吸收热量的总和 公式 符号规定 QWE 0E 0E 内能减少 内能增加 0W 0W 系统对外界做功 外界对系统做功 0Q 0Q 系统放热 系统吸热 2 气体 压强 温度的关系 气体 压强 温度的关系 1 气态方程 理想气体 定值 nRT T pV 2 热力学第一定律应用 0 0 WV WV 变小气体体积 变大气体体积 0E 0E 变小气体温度 变大气体温度 T T 由确定 Q 的正负 绝热 Q 0 QWE 气体放热 气体吸热 0Q 0Q 3 在定义了温度后 根据温度来了解分子热运动的情况 温度是一个宏观量 可以直接测 量 温度又是分子热运动平均动能的标志 因而可从物体温度的高低来分析物体分子运动的平 均速率情况 分析物体的内能情况 第三章第三章 抛体运动抛体运动 导 入 更准 更远 第 1 节 运动的合成与分解 第 2 节 竖直方向的抛体运动 第 3 节 平抛运动 第 4 节 斜抛运动 第第 1 节节 运动的合成与分解运动的合成与分解 1 运动的合成与分解 运动的合成与分解 物理学中 通常采用运动的合成与分解的就去来研究曲线运动 一个复杂运动可以视为若干个互不影响的独立的分运动的合运动 一个比较复杂的运动 常可 以看成是由两个或几个简单的运动所组成的 组成复杂运动的哪些简单运动 我们常把它们叫 作分运动 而复杂运动本身则叫作合运动 由分运动求合运动叫作运动的合成 由合运动求分 运动叫作运动的分解 1 运动的合成和分解遵循平行四边形法则 2 运动的合成和分解必须按实际情况进行 即分解看效果 3 合运动和分运动具有等时性 4 每个分运动具有独立性 第第 2 节节 竖直方向的抛体运动竖直方向的抛体运动 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 12 of 37 1 竖直下抛运动 gtvvt 0 2 0 2 1 gttvs 2 竖直上抛运动 gtvvt 0 2 0 2 1 gtvh 3 当竖直上抛的物体到达最高点时 g v t 0 g v h 2 2 0 第第 3 节节 平抛运动平抛运动 1 平抛运动 平抛运动 把物体以一定的初速度尚水平方向抛出 不老虎空气阻力 物体只在重力 作用下所做的运动 叫做平抛运动 物体具有水平初速度 且只受重力作用下的运动 1 平抛运动的两个分运动 水平方向是匀速直线运动 竖直方向是自由落体运动 2 平抛运动的速度 水平方向 竖直方向 0 vvx gtvy 合速度 方向 22 yx vvv 0 v gt v v tg x y 3 平抛运动的位移 水平方向 tvsx 0 竖直方向 2 2 1 gtsy 合位移 方向 22 yx sss o v gt tg 2 第 4 节 斜抛运动 1 曲线运动 曲线运动 1 曲线运动的产生条件 质点所受合外力的方向和物体运动的速度方向不在一条 直线上 或者加速度方向和速度方向不在同 直线上 具体地讲有三点 物体具有初速度 即 v0 0 物体所受合外力不为零 即 F 0 合外力方向与 v0 的方向的夹角 0 2 曲线运动的轨迹和速度方向 做曲线运动的物体 速度方向即轨迹上那点的切 线方向 若物体做曲线运动时 物体所受合外力突然消失 那么物体将沿轨迹上该点的切 线方向抛出 物体从此开始作匀速直线运动 3 作曲线运动物体所受的合力 物体在作曲线运动时 它所受的合力总是指向联 体运动轨迹曲线的凹侧 物体的加速度也指向曲线的凹侧 当合力方向与物体运动即时速 度方向的夹角小于 90 时 物体运动速度增加 当合力方向与即时速度方向的夹角大于 90 时 物体运动的速度就减小 共点力的合成法则 平行四边形定则 2 斜抛运动 斜抛运动 以一定的初速度将物体与水平方向成一定的角度斜向上抛出 物体仅在重 力下所做的曲线运动 第四章第四章 匀速圆周运动匀速圆周运动 导 入 身边的圆周运动 第 1 节 匀速圆周快慢的描述 第 2 节 向心力与向心加速度 第 3 节 向心力的实例分析 第 4 节 离心运动 第第 1 节节 匀速圆周快慢的描述匀速圆周快慢的描述 1 匀速周围运动 匀速周围运动 在任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动叫做匀速圆周运动 圆周运动线速度的方向总是沿圆周的切线的方向 1 角速度 角速度 半径转过的角度与所用的时间的比值来描述物体转动的快慢 这个比 值就是匀速圆周运动的角速度 角速度公式 t w 2 周期 周期 把周期性运动第重复一次所需要的时间叫周期 3 频率 频率 单位时间内运动重复的次数叫做频率 4 线速度 角速度 周期的关系 线速度 角速度 周期的关系 T r v 2 T 2 rv 第第 2 节节 向心力与向心加速度向心力与向心加速度 1 向心力 向心力 做圆周运动的物体一定要受到一个始终指向圆心等效力的作用 这个力叫做 向心力 特点 物体运动的方向沿切线方向 而向心力始终指向圆心 总是与运动方向垂直 所以向心力只改变速度的方向 不改变速度的大小 1 物体做圆周运动需要向心力与物体的质量成正比 与半径成正比 与角速度的 二次方成正比 2 向心力公式 或 2 mrF r v mF 2 3 向心加速度 或rwa 2 r v a 2 第第 4 节节 离心运动离心运动 1 离心运动 离心运动 做圆周运动的物体 在受到的例外力突然消失或者不足以提供圆周运动所 需要的身心力的情况下 将远离圆心运动 第五章第五章 万有引力定律及其应用万有引力定律及其应用 高中物理知识体系 鲁科版 Page 13 of 37 导 入 从嫦娥奔月到 阿波罗 上天 第 1 节 万有引力定律及引力常量的测定 第 2 节 万有引力定律的应用 第 3 节 人类对太空的不懈追求 第第 1 节节 万有引力定律及引力常量的测定万有引力定律及引力常量的测定 1 开普勒第一定律 开普勒第一定律 所有的行星绕太阳运动的轨道都是椭圆 太阳位于椭圆的一个焦点 上 2 开普勒第二定律 开普勒第二定律 太阳与任何一个行星的连线在相等的赶时间内扫过的面积相等 3 开普勒第三定律 开普勒第三定律 行星绕太阳运动的轨道半长轴的立方与其公园周期的平方成正rT 比 22 3 4 Gm k T r 第第 2 节节 万有引力定律的应用万有引力定律的应用 1 万有引力定律 万有引力定律 自然界中任何两个物体都是相互吸引的 引力的方向沿两物体的连线 引力的大小与这两个物体质量的乘积成正比 与这两个物体间距离的平方成反比 F 1 m 2 mr 2 21 r mm GF 1067259 6 2311 skgmG 第六章第六章 相对论与量子论的初步相对论与量子论的初步 导 入 迈入新世界 第 1 节 高速世界 第 2 节 量子世界 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 14 of 37 选修选修 3 1 第一章第一章 静电场静电场 导 入 神奇的静电 第 1 节 静电现象与微观解释 第 2 节 静电力 库仑定律 第 3 节 电场及描述 第 4 节 电场中的导体 第第 1 节节 静电现象与微观解释静电现象与微观解释 1 电荷 电荷守恒定律 电荷 电荷守恒定律 1 两种电荷 两种电荷 自然界中只存在两种电荷 即正电荷和负电荷 同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引 2 元电荷 元电荷 元电荷是物体带电的基本电荷量 所有带电体的电荷C101 6e 19 量等于 e 的整数倍 3 使物体带电的三种方式 使物体带电的三种方式 摩擦起电 由于相互摩擦的物体间电子的得失使物体分别带上了等量异种电 荷 感应起电 指的是利用静电感应使物体带电的方式 接触带电 一个不带电的导体跟另一个带电的导体接触后分开 使不带体的 导体也带上电荷的方法 两个完全相同的金属球 其中一个带电 与另外一个接触后 分开 则两球所带的电量相同 这个称为电荷均分定律 若两球开始带异种电荷 当 它们接触时 先进行中和 再电量均分 4 起电的实质 起电的实质 无论是哪种起电方法 都不是创造了电荷 而是使物体中的电荷 进行再分配 5 电荷守恒定律 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 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 在转移过程中 电荷的总量保持不变 第第 2 节节 静电力静电力 库仑定律库仑定律 1 点电荷的电场力大小 点电荷的电场力大小 真空中两个点电荷之间相互作用的电场力 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 1 成立条件 成立条件 真空中 空气中也近似成立 点电荷 即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计 这一点 与万有引力很相似 但又有不同 对质量均匀分布的球 无论两球相距多近 r 都等 于球心距 而对带电导体球 距离近了以后 电荷会重新分布 不能再用球心距代替 r 2 库仑定律 库仑定律 真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小 跟它们的电荷量 F 1 Q 的乘积成正比 跟它们的距离 二次成反比 作用力的方向沿着它们的连线 两种电 2 Qr 荷相斥 异种电荷相吸 2 21 r QQ kF 229 100 9CmNk 3 静电力叠加原理 静电力叠加原理 对于两个以上的点电荷 其中第一个点电所受的总的静电力 等于其点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和 2 电场 电场 电荷周围存在场 电荷的相比不可能超越距离 是通过场传递的 这种场称为 电场 3 电场力 电场力 电场对于处在其中的电荷有力的作用 这种力叫做电场力 4 试探电荷 试探电荷 放入电场电荷的电荷量应足够小 以免这个电荷引入影响将要研究的电场 同时这个电荷的线度必须足够小 可以视为点电荷 这样才能确定电场中各点的性质 满足这 样条件的电荷叫做试探电荷 第第 3 节节 电场及描述电场及描述 1 电场 电场强度 电场 电场强度 1 电场 电场 电荷的周围存在着电场 电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的 作用 这种力叫电场力 电荷间的相互作用是通过电场发生的 电场是客观存在的一种物 质形态 2 电场强度 电场强度 定义 定义 放入电场中某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 简称场强 定义式 定义式 qFE a 这是电场强度的定义式 适用于任何电场 b 其中的 q 为试探电荷 以前称为检验电荷 是电荷量很小的点电荷 可正可负 c 电场强度是矢量 规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同 3 点电荷的场强公式 点电荷的场强公式 由库仑定律和电场强度的定义可得点电荷的场强公式为 电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用 2 r Q kE 2 电场线 电场线 电场中画出一系列从正电荷或无穷远处出发到负电荷或无穷远处终止的曲线 曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致 此曲线叫电场线 3 电场线的特点 电场线的特点 1 电场线是起源于正电荷或无穷远处 终止于负电荷或无穷远处的有源线 2 电场线不闭合 不相交相叨 不间断的曲线 3 电场线的疏密反映电场的强弱 电场线密的地方场强大 电场线稀的地方场强 高中物理知识体系 鲁科版 Page 15 of 37 小 4 场线不表示电荷在电场中的运动轨迹 也不是客观存在的曲线 而是人们为了 形象直观的描述电场而假想的曲线 5 在满足下列三个条件的情况下 电荷才可以沿电场线运动 电场线是直线 电荷初速度方向和电场线在同一直线上 电荷不受其它力 4 匀强电场 匀强电场 在电场的某一区域 如果场强的大小和方向都相同 这个区域的电场叫匀 强电场 匀强电场的电场线是平行等距的直线 5 几种典型的电场线分布 几种典型的电场线分布 1 孤立正负点电荷 2 等量异种电荷 3 等量同种电荷 4 匀强电场 7 电偶极子 两个相距很近的选题异种电荷组成的系统叫做电偶极子 第第 4 节节 电场中的导体电场中的导体 1 静电平衡 静电平衡 导体中没有电荷移动的状态叫做静电平衡 处于静电平衡的导体 内部电 场强度处处为零 2 静电屏蔽 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体 电荷只分布异体的外表面上 如果这个导体是 中空的 当它达到静电平衡时 内部也将没有电场 这样 导体的外壳就会对它的内部起到 保护 作用 使它的内部不受电场的影响 这种现象称为静电屏蔽 第二章第二章 电势能与电势差电势能与电势差 导 入 电场力可以做功吗 第 1 节 电场力做功与电势能 第 2 节 电势与等势面 第 3 节 电势差 第 4 节 电容器电容 第第 1 节节 电场力做功与电势能电场力做功与电势能 1 电场力对点电荷做功 电场力对点电荷做功 qEdW 2 电势能 电势能 电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点的过程中电 场力所做的功 第第 2 节节 电势与等势面电势与等势面 1 电势 电势 电荷在电场中某点的电势能跟电荷量的比值 叫做该点的电势 2 等势面 等势面 电场中电势相等的点构成的面叫做等势面 第第 3 节节 电势差电势差 1 电势差 电势差 设电场中 A 点的电势为 B 点的电势为则 电势在电路 A B BAAB U 中也称为电压 用符号表示 U 2 电场强度与电势差的关系 电场强度与电势差的关系 dUE AB 3 在匀强电场中电势差与电场强度的关系为 在匀强电场中电势差与电场强度的关系为 沿场强方向的两点间的电势差等于场强与 这两点间距离的乘积 即 U Ed 或 其中 d 为沿场强方向的两点间的距离 dUE 第第 4 节节 电容器电容电容器电容 1 电容器 电容器 电路中具有储存电荷功能的装置叫做电容器 电容用符号表示 C 高中物理知识体系 归纳 总结 鲁科版 Page 16 of 37 1 电容器 两个互相靠近又彼此绝缘的导体组成电容器 2 电容器的充 放电 使电容器两极板带上等量异种电荷的过程叫充电 充电的 过程是将电场能储存在电容器中 使充电后的电容器失去电荷的过程叫放电 放电的过程 是储存在电容器中的电场能转化为其它形式的能 电容器的带电量是指其中一个极板所带 电量的绝对值 2 电容器以及有关性质 电容器以及有关性质 1 电容 电容 电容器所带电量与两极板间电压的比值叫电容 定义式 电 ab UQC 容器的电容只取决于电容器本身 与 Q 和 U 都无关 2 电容的单位为法拉 电容的单位为法拉 简称法 符号为 F pF10 F101F 126 3 电容的物理意义 电容的物理意义 电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 在数值上等 于使电容器两极间电压增加 1V 所需要的电量 3 平行板电容器的电容 平行板电容器的电容 跟两极板间的介质的介电常数成正比 跟两极板的正对面积成 正比 跟两极板间距离成反比 用公式表示 kd S C 4 4 带电粒子的加速 带电粒子的加速 1 运动状态 带电粒子沿与电场平行的方向进入匀强电场 受到的电场力与运动 方向在同一直线上 做匀变速直线运动 2 功能关系 电场力的功等于带电粒子动能的变化 即 2 0 2 2 1 2 1 mvmvqU 5 带电粒子的偏转 匀强电场中 1 运动状态 带电粒子以速度 v0 垂直于电场线方向射入匀强电场时 受到恒定的 与初速方向垂直的电场力作用而做匀变速曲线运动 类平抛运动 2 偏转问题的数学处理方法 类似于平抛运动的处理 应用运动的合成和分解的 知识 第三章第三章 恒定电流恒定电流 导 入 历史的回眸 第 1 节 电流 第 2 节 电阻 第 3 节 焦耳定律 第 4 节 串联电路与并联电路 第第 1 节节 电流电流 1 电流的一层含义 电流的一层含义 1 大量自由电荷定向移动形成电流的现象 2 物体中有大量的自由电荷是形成电流的内因 电压是形成电流的外因 2 电流的另一层含义 电流的另一层含义 1 意义 表示电流强弱的物理量 2 定义 通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷量所用时间的比值 叫电流 3 公式 定义式 tQI 4 单位 安培 A 毫安 mA 微安 A 5 是标量 方向规定 正电荷定向移动的方向为电流的方向 6 方向不随时间而改变的电流叫直流电 方向和强弱都不随时间而改变的电流叫 恒定电流 3 电流的速度 电流的速度 导线中的自由电子就会在电场力的持续作用下形成持续不断的电流 三 个条件 有闭合的回路 回路存在自由电荷 有电压 电流的速度并不是电子的运动速度 而 是电场的传播速度 它等于电磁波的速度 sm 100 3 8 4 电流的微观表达式 电流的微观表达式 I nqSv n 单位体积内电荷数 q 自由电荷量 S 导体的横 截面 v 电荷定向移动的速率 第第 2 节节 电阻电阻 1 电阻 电阻 导线对电流的阻碍作用称为电阻 表示物体导电性能好坏的物理量 2 电阻定律 电阻定律 导体的电阻跟导体的长度 成正比 跟导体的横截面积成反比 还跟导RlS 体的材料有关 这就是电阻定律 写成公式是 适用条件 温度不变时粗细均匀的金 S l R 属导体 浓度均匀的电解液 应用 滑线变阻器等 是反映材料导电性能的物理量 称为材 料的电阻率 表示材料导电性能好坏的物理量 的单位分别是 的RlS m 2 m 单位是 事实上 导线的电阻不公与其长度 横截面积和材料有关 而且还与导线的温度m 有关 单位 兆欧 k 千欧 k 欧姆 3 半导体 半导体 1 导电性能介于导体和绝缘体之间的材料叫半导体 2 电阻率的范围在 之间 其电阻率随温度的升高而减小 m 10 10 65 3 半导体材料的电阻率随温度的增加而减小 称为半导体的热敏特性 半导体材 料的电阻率随光照射而减小 称为半导体的光敏特性 半导体材料中掺入微量杂质会使它 的电阻率急剧变化 称为半导体的掺杂特性 用半导体材料的特性 常制作成半导体传感 器 热敏电阻 光敏电阻等 利用半导体的导电特性 常制作晶体二极管 晶体三级管等 电子器件 由半导体等电子器件制作成集成电路 起大规模集成电路 推动着计算机的快 速发展 4 超导