高中物理知识体系结构图

PAGE高中物理学知识的结构体系高中物理所有知识体系简表力学静力学（必修1）力的概念和三种常见力重力、弹力、摩擦力力的合成和分解物体的平衡（相互作用）运动学（必修1、2）（选修3-4）直线运动匀速直线运动、匀变速直线运动曲线运动(运动的合成和分解)平抛物体运动匀速圆周运动天体运动问题机械振动（简谐运动）阻尼振动、受迫振动机械波（横波、纵波）反射、折射、干涉、衍射、叠加、多普勒效应动力学（运动和力）（必修1、2）牛顿运动定律牛顿第一、二、三定律万有引力与圆周运动功与能功、功率动能、势能动能定理重力势能、弹性势能机械能守恒定律电学电场（静电场）（选修3-1）力的特性库仑定律电场强度电场线点电荷场强匀强电场场强带电粒子在电场中的运动能的特性电荷的电势能（电势）电势差电场力的功电容器电路（恒定电流）（选修3-1）电源电动势闭合电路的欧姆定律内电阻电流、电压、功率欧姆表电阻串、并联关系欧姆定律电功、电功率、电热电阻定律磁学磁场（选修3-1）磁场的产生永磁体磁场电流磁场磁场的性质磁感强度、磁通密度、磁感线安培力(左手定则)、洛仑兹力(左手定则)带电粒子在磁场中运动磁通量磁通密度电磁感应（选修3-2）（选修3-4）产生的条件导体切割磁感线运动法拉第电磁感应定律㈠右手定则穿过闭合电路所围面积中磁通量发生变化法拉第电磁感应定律㈡楞次定律自感互感变压器和电能的输送交变电流右手定则光学几何光学（选修3-4）光的直线传播(均匀介质)本影、半影、日食、月食、小孔成像真空中的光速电磁波谱光的反射反射定律、平面镜成像光的折射折射定律、全反射现象光的色散棱镜：全反射棱射热学(选修3-3)热学的基本知识分子动理论分子无规则运动扩散、布朗运动动能（温度）相互作用力势能（体积）物体的内能分子动能、热能、物体的内能热和功内能的改变做功、热传递能量守恒定律热力学第一、二定律气体的性质气体的状态描述物质的量、压强、体积、温度及其关系理想气体状态变化规律 一定质量理想气体状态方程等温过程、等压过程、等容过程饱和汽、非饱和汽空气的湿度力学知识结构体系力学部分包括静力学、运动学和动力学三部分I静力学三种常见的力三种常见的力物体的平衡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，那几个力叫这个力的分力。由分力求合力的运算叫力的合成；由合力求分力的运算叫力的分解。力的概念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大小、方向、作用点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。摩擦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地球对物体的万有引力。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=μN。N为接触面间的压力。μ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。物体的平衡概念：当物体受到几个力的作用时处于静止状态或匀速直线运动状态，就说这几个力平衡，这时的物体处于平衡状态，且合力为零。共点力：作用在一个物体上的几个力，作用于一点，或其延长线相交于一点。共点力作用下的物体的平衡条件：作用在一个物体上的几个力，合力为零，即F合＝0，则物体是平衡的。“平衡力”与“相互作用力”的关系是：都是大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，但“平衡力”的两个力的作用点在同一物体上，而“相互作用力”的两个力分别作用在两个物体上。II运动力学直线运动直线运动曲线运动加速度方向与速度方向的关系在直线运动中，若速度增加，则加速度与速度的方向相同；若速度减小，则方向相反。运动的描述质点忽略物体的大小和形状，将其看作一个“具有质量”的物质点。能否看成质点与研究问题的性质有关。参考系运动是相对的。描述物体运动时，用于参考，观察其相对运动的物体。参考系可任选，以对研究问题简单、方便为准。坐标系描述物体运动时，在参考系上建立的适当的坐标系。时间、位移描述质点运动的物理量。位移是矢量，时间是标量。速度、加速度速度的变化量与变化时间段的比值，为加速度，矢量，m/s2。，矢量，m/s。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ω，向心加速度α，圆轨道半径r，圆运动周期T。规律：F=m=mω2r=m匀速直线运动v＝S/t变速直线运动万有引力定律：；；；适用范围：两个质点间的引力，R为两个质点间的距离两个质量分布均匀的球体之间的引力，R为两球心间的距离一质量分布均匀的球体与球外一质点间的引力，R为球心到质点间的距离应用：天体运动问题分析人造地球卫星宇宙速度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，合速度与x正向夹角tgθ=匀变速直线运动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。速度规律vt＝v0+at位移规律速度位移关系自由落体运动速度规律vt＝gt位移规律速度位移关系非匀变速直线运动平均速度、瞬时速度机械振动机械振动简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。也称为无阻尼振动或等幅振动。特征：振幅保持不变的自由振动。描述量：振幅A，周期T，频率f＝1/T。x-t图像：正弦曲线或余弦曲线振动能：动能和势能之和，机械能守恒相关物理量的周期性变化：位移、回复力、即时速度、即时加速度，动能与势能等。受力特征：回复力F=-kx＝－mω2x基本模型：①单摆（θ<10°）：②弹簧振子：，；；衍射波传播过程中遇到孔和障碍物时，绕过孔和障碍物的现象叫波的衍射。发生明显衍射的条件是孔、障碍物的尺寸与波长可比拟。衍射是波特有的现象。干涉波的叠加：两列波重叠区域，任何一点的位移等于两列波引起的位移的矢量和。二列频率相同、振动方向相同的波相遇，使媒质中有的地方振动加强，有的地方振动减弱，且加强与减弱部分相间隔的现象叫波的干涉。干涉是波特有的现象。干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：①最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ②最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即δ=(2n+1)λ/2机械波振动在媒质中传播形成波；媒质各点都在各自平衡位置附近振动但不随波形一起迁移，波是能量传递的一种形式。描述量：波幅A，波长λ，波速V，周期T，频率f。描述公式：V=λ/T=λf；波速大小由传播振动的介质特性所决定；波的频率等于质点振动频率，大小由振源决定，与介质无关；波长由波源和介质决定波的图像：表述了某一时刻各个质点偏离平衡位置的状况。为正弦曲线或余弦曲线（与振动图像很相似，但是有本质区别）波的类型：横波和纵波。波的例子：声波（超声波、次声波、可听声波20-20000Hz）阻尼振动定义：振幅逐渐减小的自由振动叫阻尼振动。特征：振幅递减原因：振动能逐渐转化为其他形式的能。自由振动受迫振动受迫振动定义：物体在周期性外力（驱动力）作用下的振动叫受迫振动。特征：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率；而当驱动力的频率接近振动物体的固有频率时，受迫振动振幅增大的现象叫共振。机械波波的特性：波的叠加原理：各列波彼此通过，互不干扰；介质质点位移等于各位移的矢量和波的特有现象：波的衍射绕过障碍物或孔继续传播的现象波的干涉两列波在相遇的区域内叠加形式的一种现象特殊现象：多普勒效应波的形成条件波源和介质波的形成原因介质质点之间有相互作用波的实质传递振动的形式、能量和信息，质点并不随着波动而迁移；后一质点的振动滞后于前一质点，且重复前一质点的振动；每个质点的的起振方向是相同的。多普勒效应波源与观察者之间有相对运动时，观察者感到频率发生变化的现象。波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大III动力学运动和力运动和力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。惯性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。弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能。重力势能EP＝mghh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。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。)牛顿运动定律功和能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。W=FScosα(两个要素：①力②力方向上有位移)单位:焦(J)正功：表示动力功(即力与位移夹角小于900)。负功：表示阻力功(即力与位移夹角大于900。)动能定理合外力所做的功等于物体动能的变化。W=EK2—EK1＝定理适用于变力做功的过程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。功率平均功率P=W/t；单位：瓦（焦／秒）即时功率P=FVcosα，单位：瓦（焦／秒）动能物体由于运动所具有的能。动能是运动状态的函数，动能是标量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。机械能守恒定律(动能和势能统称机械能)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。热学知识结构体系热学包括：研究宏观热现象的热力学、研究微观理论的统计物理学，分子动理论是热现象微观理论的基础物质是由大量分子组成的物质是由大量分子组成的①油膜法测分子的直径；②分子直径数量级10－10m，分子质量数量级10－26kg③阿伏伽德罗常数NA=6.02×1023mol－1。是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。分子势能分子间由相互作用力和相对位置决定的能量。分子势能在微观上决定着分子间距。宏观上决定着物体的体积V扩散不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。扩散现象说明了分子不停地做无规则运动及分子间有间隙。温度越高，扩散过程就越快，这说明温度越高，分子的无规则运动的速度就越大。改变物体内能的方式①做功：其他形式的能与内能转化；②热传递：物体间(或物体各部分之间)内能的转移。二者虽然是等效，但本质不同。分子间作用力分子间存在相互作用力，且引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小。且斥力减小得快。分子间作用力的合力称之为分子力。热学的基本知识分子的动能：分子由于热运动而具有的能量；由温度T决定。温度的微观含义：分子平均动能大小的标志，反映分子热运动的激烈程度物体的内能组成物体的所有分子的动能和势能的总和；内能是宏观量，只对大量分子组成的物体有意义，对个别分子无意义。物体的内能由分子数量(物质的量)、温度(分子平均动能)、体积(分子间势能)决定，与物体的宏观机械运动状态无关．内能与机械能无必然联系温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不等（分子质量不同）．分子力做正功分子势能减少，分子力做负功分子势能增加。分子势能为零一共有两处，一处在无穷远处，另一处小于r0，分子力为零时分子势能最小，而不是零。理想气体分子间作用力为零，分子势能为零，只有分子动能。热力学第一定律一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。即外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即ΔU=Q+W。其中，当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；ΔU为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小。分子热运动分子永不停息地做无规则运动①扩散现象；②布朗运动能量守恒定律能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，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一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。热和功物体的内能分子动理论布朗运动悬浮在液体中的固体颗粒永不停息的无规则运动。注意：①形成条件：微粒足够小。②温度越高，运动越激烈。③观察到的是固体微粒(非液体和固体分子)的无规则运动，反映的是液体分子运动的无规则性。④实验中描绘的是某固体微粒每隔30s的位置连线，不是该微粒的运动轨迹。r=r0时，最小；r>r0时，r增大，则分子力做功，分子势能增加，r减小，分子力做正功，势能减小；r<r0时，r增大，则分子力做正功，势能减小，r减小，克服分子力做功，势能增加r0=10－10m；r=r0时，f引=f斥；r＞r0时，f引＞f斥；r＜r0时，f引＜f斥热力学第二定律①克劳修斯表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化(按热传导的方向性表述)。②开尔文表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。③第二类永动机(只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。)是不可能制成的。热力学第二定律的微观解释:①熵增加原理：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。因此热力学第二定律也叫做熵增加原理。②热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行。热力学第三定律：两种温度间的关系可以表示为：T=t+273.15K和ΔT=Δt，要注意两种单位制下每一度的间隔是相同的。0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。可以无限接近，但永远不能达到。不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度。热力学第三定律不阻止人们想办法尽可能地接近绝对零度。物质是由大量物质是由大量分子组成的分子永不停息地做无规则运动分子间存在相互作用力压强用分子动理论解释气体压强的产生（气体压强的微观意义）。气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的。压强的大小跟两个因素有关：气体分子的平均动能，②分子的密集程度体积：气体的性质物质的量：温度反映物体冷热程度的物理量（是一个宏观统计概念），是物体分子平均动能大小的标志。任何同温度的物体，其分子平均动能相同。热力学温度(T)与摄氏温度(t)的关系T＝t+273.15（K）说明：①两种温度数值不同，但改变1K和1℃②０K是低温的极限，只能无限接近，但不可能达到。③这两种温度每一单位大小相同，只是计算的起点不同。摄氏温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为0℃，热力学温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为273K（即把－273℃规定为0K），所以T=t+273概念理想气体是一种理想化模型，其分子间距很大，不存在分子势能，分子间没有相互吸引和排斥，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。这种气体称为理想气体。理想气体状态方程即克拉贝龙方程气体的体积、压强、温度间的关系：，等温变化图线等容变化图线等压变化图线①等温变化图线为双曲线的一支，等容(压)变化图线均为过原点的直线(之所以原点附近为虚线，表示温度太低了，规律不再满足)；②图中双线表示同一气体不同状态下的图线，虚线表示判断状态关系的两种方法；③对等容(压)变化，如果横轴物理量是摄氏温度t，则交点坐标为-273.15饱和汽和饱和汽压在密闭容器中的液面上同时进行着两种相反的过程：一方面分子从液面飞出来；另一方面由于液面上的汽分子不停地做无规则的热运动，有的汽分子撞到液面上又会回到液体中去。随着液体的不断蒸发，液面上汽的密度不断增大，回到液体中的分子数也逐渐增多。最后，当汽的密度增大到一定程度时，就会达到这样的状态：在单位时间内回到液体中的分子数等于从液面飞出去的分子数，这时汽的密度不再增大，液体也不再减少，液体和汽之间达到了动态平衡状态。把跟液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽，把未达到饱和的汽叫未饱和汽。一定温度下，饱和汽的压强一定，叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其他气体的压强无关。饱和汽压与温度和物质种类有关。在同一温度下，不同液体的饱和气压一般不同，挥发性大的液体饱和气压大；同一种液体的饱和气压随温度的升高而迅速增大。[对于某种液体而言单位时间、单位面积（液面）飞出的液体分子数只与温度有关]将不饱和汽变为饱和汽的方法：①降低温度②减小液面上方的体积③等待（最终此种液体的蒸气必然处于饱和状态）汽气体状态描述气体的状态理想气体，由于不考虑分子间相互作用力，其内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关。温度越高，内能越大。理想气体与外界做功与否：体积增大，对外做了功（外界是真空