(完整版)高中物理公式大全

(完整版)高中物理公式大全力学一、力1.重力：重力的公式为G=mg，方向竖直向下，作用点在物体重心。其中g=9.8m/s²≈10m/s²。2.静摩擦力：静摩擦力的最大值为f≤fₘ，方向与物体相对运动趋势方向相反，fₘ为最大静摩擦力。3.滑动摩擦力：滑动摩擦力的公式为f=μN，与物体运动或相对运动方向相反，μ是动摩擦因数，N是正压力。4.弹力：弹力的公式为F=kx（胡克定律），其中x为弹簧伸长量（m），k为弹簧的劲度系数（N/m）。5.力的合成与分解：①两个力方向相同，合力的公式为F合=F₁+F₂，方向与F₁、F₂同向。②两个力方向相反，合力的公式为F合=F₁－F₂，方向与F₁（F₁较大）同向。两个力互成角度（0<θ<180º）：θ增大→F减少，θ减小→F增大。当θ=90º时，合力的公式为F=F₁²+F₂²，F的方向为tgφ=F₂/F₁。当θ=60º时，合力的公式为F=2F₁cos30º，F与F₁、F₂的夹角均为30º，即φ=30º。当θ=120º时，合力的公式为F=F₁=F₂，F与F₁、F₂的夹角均为60º，即φ=60º。由以上讨论可知，合力既可能比任一个分力都大，也可能比任一个分力都小，它的大小依赖于两个分力之间的夹角。合力的范围为（F₁－F₂）≤F≤(F₁＋F₂)。求F₁、F₂两个共点力的合力大小的公式为F=(F₁²+F₂²+2F₁F₂cosθ)^(1/2)，其中F₁与F₂夹角为θ。二、直线运动1.匀速直线运动：位移的公式为s=vt，平均速度为v。2.匀变速直线运动：①位移与时间的关系的公式为s=v₀t+1/2at²+1/2F₁F₂cosθ。②速度与时间的关系的公式为v=v₀+at。③位移与速度的关系的公式为v²-v₀²=2as，适合不涉及时间时的计算公式。④平均速度的公式为v=(v₀+vₜ)/2，即为中间时刻的速度。⑤中间位移处的速度大小的公式为vₛ=(v₀+vₜ)/2，并且vₛ>vₜ。匀变速直线运动的推理：1.匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量，即△s=sₙ₊₁—sₙ=aT²=恒量。2.初速度为零的匀加速直线运动（设T为等分时间间隔）：①1T末、2T末、3T末……瞬时速度的比值为v₁:v₂:v₃......:vₙ=1:2:3......:n。②1T内、2T内、3T内……的位移之比为1.第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移之比为SI:SII:SIII:……:Sn=1:3:5……:(2n-1)。2.从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比为t1:t2:t3:……:tn=1:(2-1):(3-2):......:(n-n+1)。3.自由落体运动(1)位移公式：h=1/2gt^2。(2)速度公式：vt=gt。(3)位移—速度关系式：v=2gh。4.竖直上抛运动1.基本规律：vt=v-gt，h=vt-1/2gt^2。2.特点（初速不为零的匀变速直线运动）(1)只在重力作用下的直线运动。(2)vt≠0，a=-g。(3)上升到最高点的时间t=v/g，上升的最大高度H=2g/v^2。5.牛顿运动定律1.牛顿第一定律（惯性定律）：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。2.牛顿第二定律：F合=ma或a=F合/m，由合外力决定，与合外力方向一致。3.牛顿第三定律：F=-F′，负号表示方向相反，F、F′为一对作用力与反作用力，各自作用在对方。4.共点力的平衡：F合=0，二力平衡。5.超重：N>G，失重：N<G，N为支持力，G为物体所受重力，不管失重还是超重，物体所受重力不变。6.曲线运动1.平抛运动分速度vx=v，vy=gt。合速度v=2v+g2t，速度方向与水平方向的夹角：tanθ=gt/v。分位移x=gt，y=1/2gt^2。合位移s=√(x^2+y^2)=vt+1/2gt^2。位移方向与水平方向的夹角：tanα=y/x=v^2/gx。2.斜抛运动（初速度方向与水平方向成θ角）速度：vx=vcosθ，vy=vsinθ-gt。位移：x=vxt，y=vyt+1/2gt^2。可得：t=x/vcosθ。代入y可得：y=x*tanθ-1/2(v^2/g)sin^2θ。这就是斜抛物体的轨迹方程。可以看出：当y=0时，（1）x=0是抛出点位置。（2）x=v^2sin2θ/g是水平方向的最大射程。（3）飞行时间：t=2v*sinθ/g。3.匀速圆周运动线速度v=ωr，角速度ω=2π/T。周期T=2πr/v，向心加速度a=v^2/r。2mωR=mv²=m4π²f²R。向心力F=mRT。小球达到最高点时，绳子的拉力（或轨道弹力）刚好等于零，小球重力提供全部向心力，则临界F=m-mg=2v²/R。临界v是通过最高点的最小速度，v临界=gR。小球达到最低点时，拉力与重力的合力提供向心力，有F-mg=m(v²/R)，此时F=mg+m(v²/R)。万有引力定律（G=6.67×10^-11N•m^2/kg^2)：1.万有引力提供向心力：GmM/r²=mω²r=ma（1）。2.忽略地球自转的影响：GMm/R²=g，黄金代换式，M=gR²/G。3.已知表面重力加速度g和地球半径R：M=gR²/G。4.已知环绕天体周期T和轨道半径r：M=r³ω²/G。5.已知环绕天体的线速度v和轨道半径r：M=rv²/G。6.已知环绕天体的角速度ω和轨道半径r：M=ω²r³/G。7.已知环绕天体的线速度v和周期T：M=v³T/(2πG)。8.已知环绕天体的质量m、周期T、轨道半径r和中心天体的半径R，求中心天体的密度ρ。由万有引力充当向心力，M=4π²r³/G，又M=ρV=ρπR³，联立两式得：ρ=3M/(4πR³)。9.G(Mm/r²)=ma，a=Gm/r²，卫星离地心越远，向心加速度越小。10.Gm/r²=v²/r，卫星离地心越远，它运行的速度越小。11.G(Mm/r²)=mω²r，卫星离地心越远，它运行的角速度越小。12.GmM/r²=4π²r³/T²，卫星离地心越远，它运行的周期越大。13.三种宇宙速度：第一宇宙速度：v₁=√(GM/r)。第二宇宙速度：v₂=√(2GM/r)。第三宇宙速度：v₃=√(3GM/r)。机械能：功W=Fscosθ（适用于恒力的功的计算，θ为力与位移的夹角）。功率公式为P=W/t=Fvcosθ，其中θ为力与速度的夹角。在机车启动过程中，最大速度为v=P额/(mf(1/2P21E/k)^(1/2))。动能公式为E_k=1/2mv^2，动能定理为W总=ΔE_k=1/2mv^2-1/2mv^2_0。其中W总为总功，ΔE_k为动能的变化量，v为速度，m为物体质量，v_0为起始速度。重力势能公式为W_G=mgh，其中h为物体与零势面之间的距离。弹性势能公式为E_e=1/2kx^2，其中k为弹簧劲度系数，x为弹簧的形变量。机械能守恒定律有三种表达式：1）物体（或系统）初态的总机械能等于末态的总机械能；2）物体（或系统）减少的势能等于增加的动能；3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能等于B增加的机械能。动量公式为p=mv，冲量公式为I=FΔt，动量定理为FΔt=Δp=p_2-p_1。动量守恒定律有几种表达式：a）p_1=p_2；b）m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'；c）p_1=-Δp_2；d）p=0。机械振动中，简谐振动回复力为F=-kx，加速度为a=F/m，周期为T=2π(根号下m/k)，单摆周期为T=2π(根号下l/g)（摆角小于5度）。机械波中，波速公式为v=λf，频率公式为f=1/T，波长公式为λ=v/f。热学中，阿伏伽德罗常数为N_A=6.02×10^23mol^-1。分子的质量为m=M/NA，分子的体积为V=NA/V_A，分子的大小为球形体积模型直径d=3(根号下6V/π)，立方体模型边长为d=3(根号下V)。物质所含的分子数为N=nNA，其中n为物质的摩尔数。热力学第一定律表达式为ΔE=W+Q，其中ΔE为物体内能的变化量，W为外界对物体做的功，Q为物体与外界交换的热量。热力学第二定律指出热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，熵在孤立系统中不断增加。2+……+Un（2）并联电路①各处的电压相等：U1=U2=……=Un②电流分配原理：I1I2InR1R2Rn③电路的总电阻：1R1+1R2+……+1Rn=R总④电路总电流：I=I1+I2+……+In磁场磁感应强度：B磁场力：F=qvBsinθ（θ为带电粒子速度方向和磁场方向之间的夹角）洛伦兹力：F=q(E+vBsinθ)（E为电场强度）电动势：ε=-dΦ/dt（Φ为磁通量）法拉第电磁感应定律：ε=-NdΦ/dt（N为线圈匝数）自感电动势：ε=-Ldi/dt（L为自感系数）电磁感应感应电动势：ε=-N(dΦ/dt)（N为线圈匝数，Φ为磁通量）楞次定律：感应电动势的方向总是使得它所引起的电流产生磁场，以阻碍磁通量的变化。电磁波电磁波的特征：振荡、传播、电场和磁场相互垂直、能量传播。电磁波的速度：v=c=1/√(ε0μ0)（ε0为真空介电常数，μ0为真空磁导率）电磁波的能量：E=hf（h为普朗克常数，f为频率）并联电路中，各支路电压相等，根据分流原理，各支路电流与其电阻成反比。电路的总电阻可以通过各支路电阻的倒数之和计算得出。总电流等于各支路电流之和。根据焦耳定律，电路中的总功率等于各用电器功率之和。欧姆定律描述了电路中电压、电流和电阻之间的关系。当外电路为纯电阻电路时，路端电压与外电阻的关系为U=IR。电源的总功率等于电源输出功率加上内部损耗的功率。电源的效率为输出功率与总功率之比，外电阻越大，电源效率越高。磁场对运动电荷的作用可以通过洛伦兹力公式描述，即F=qvB。对于带电粒子在磁场中的匀速圆周运动，其向心力大小为qvB，圆周运动半径为mv/qB，周期、频率和角速度分别为2πmv/qB、qB/2πm和qB/m。动能公式为mv²/2。电磁感应定律描述了电路中感应电动势的大小与穿过电路的磁通量的变化率成正比。感应电动势可以通过磁通量的变化率计算得出。1.导体切割磁感线产生的感应电动势公式为E=BLvsinθ，其中B、L、v必须相互垂直，θ为B与v之间的夹角。2.在匀强磁场中，以导体棒端点为轴垂直于磁感线匀速转动时，产生的感应电动势公式为E=1/2Blω，其中ω为中点位置的线速度。3.在匀强磁场中，矩形线圈在中性面时感应电动势为0。开始转动时，感应电动势公式为E=nBsωsinθ，当处于与磁场平行的面时，E=nBsω为最大值，开始转动时用E=nBsωcosθ计算。4.安培力大小公式为F=BIl，在滑轨中，电流大小为I=V/R，其中V为电压，R为电阻。5.自感电动势公式为E=LΔI/Δt，其中L为自感系数。6.应用安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律可以解释不同的现象。7.正弦交变电流的瞬时值可表示为e=Emsin(ωt)，其中Em为最大值，ω为角频率。8.电容和电感对交变电流有不同的影响，容抗公式为Xc=1/(2πfC)，感抗公式为XL=2πfL。9.变压器中电压关系为U1:U2=n1:n2，电流关系为I1:I2=n2:n1，功率守恒公式为P1=P2。10.电磁波的周期公式为T=2π√(LC)，频率公式为f=1/(2π√(LC))。11.光在介质中的传播速度为v=c/n，其中n为介质的折射率，临界角公式为sinC=n2/n1。可见光中，红光的折射率最小，临界角最大，而光速最大的是紫光。这是因为光的波动性。在双缝干涉实验中，当光程差为nλ（n为整数）时，会出现亮条纹1、2、3……；当光程差为(2n+1)λ/2时，会出现暗条纹。明暗条纹之间的距离Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离L以及光的波长λ有关，即Δx=Lλ/d。透镜成像公式为：1/f=1/U+1/V，其中U为物距，V为像距（虚像取负值），f为焦距（凹透镜取负值）。量子论中，光子的能量为E=hν（h为普朗克常量，ν是光子的频率），光电效应方程式为mv^2/2=hν-W，极限频率为ν=hW/h^2。波尔的原子理论中，hν=E2-E1，氢原子能级公式为En=-13.6/n^2eV，氢原子轨道半径公式为rn=n^2a0（a