高中物理概念大全

高中物理概念大全一、力学力学是物理学的基础分支，研究物体的机械运动及其规律。1.1运动的描述1.1.1质点为了研究物体的运动，在某些情况下可以忽略物体的形状和大小，把物体看作一个具有质量的点，这个点就叫做质点。质点是一种理想化的物理模型，其引入体现了抓住主要矛盾、忽略次要因素的科学研究方法。1.1.2参考系描述物体的运动时，用来作为标准的另外的物体，叫做参考系。选择不同的参考系，对同一物体运动的描述可能不同。通常情况下，我们选取地面或相对地面静止的物体作为参考系。1.1.3坐标系为了定量地描述物体的位置及位置变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，常用的有直线坐标系和平面直角坐标系。1.1.4时间和时刻时刻是指某一瞬时，在时间轴上用一个点来表示；时间是指两个时刻之间的间隔，在时间轴上用一条线段来表示。1.1.5位移和路程位移是描述物体位置变化的物理量，是矢量，既有大小又有方向，其大小等于从初位置到末位置的直线距离，方向由初位置指向末位置。路程是物体运动轨迹的长度，是标量，只有大小没有方向。1.1.6速度速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，是矢量。平均速度是位移与发生这段位移所用时间的比值，其方向与位移方向相同。瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度，方向是物体在该时刻的运动方向。速率是瞬时速度的大小，是标量。1.1.7加速度加速度是描述物体速度变化快慢和方向的物理量，是矢量。它等于速度的变化量与发生这个变化所用时间的比值。加速度的方向与速度变化量的方向相同。当加速度与速度方向相同时，物体做加速运动；反之，做减速运动。1.2匀变速直线运动的研究1.2.1匀变速直线运动物体沿着一条直线运动，且加速度保持不变的运动，叫做匀变速直线运动。其速度随时间均匀变化。1.2.2自由落体运动物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。它是初速度为零、加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。1.2.3竖直上抛运动将物体以一定的初速度竖直向上抛出，物体只在重力作用下的运动，叫做竖直上抛运动。其加速度为重力加速度g，方向竖直向下。1.3相互作用1.3.1力力是物体对物体的作用。力的作用效果是使物体发生形变或改变物体的运动状态（即产生加速度）。力是矢量，既有大小又有方向。力的三要素是大小、方向和作用点。1.3.2重力由于地球的吸引而使物体受到的力，叫做重力。重力的大小G=mg，方向竖直向下。重力的等效作用点叫做重心。1.3.3弹力发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体产生的力，叫做弹力。弹力的方向与物体形变的方向相反，或与使物体发生形变的外力方向相反。常见的弹力有支持力、压力、拉力等。胡克定律指出，在弹性限度内，弹簧的弹力F与弹簧的伸长（或缩短）量x成正比，即F=kx。1.3.4摩擦力两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动趋势时，在接触面上会产生一种阻碍相对运动或相对运动趋势的力，叫做摩擦力。摩擦力分为静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。静摩擦力的大小随外力的变化而变化，其最大值叫做最大静摩擦力。滑动摩擦力的大小f=μN，其中μ为动摩擦因数，N为接触面间的正压力。摩擦力的方向总是与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。1.3.5力的合成与分解求几个力的合力的过程，叫做力的合成。力的合成遵循平行四边形定则：以表示两个共点力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。求一个已知力的分力的过程，叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则。通常根据力的实际作用效果进行分解。1.3.6共点力的平衡物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。在共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。1.4牛顿运动定律1.4.1牛顿第一定律（惯性定律）一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。这揭示了物体具有保持原有运动状态的性质，这种性质叫做惯性。质量是物体惯性大小的唯一量度。1.4.2牛顿第二定律物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同。其数学表达式为F=ma。牛顿第二定律揭示了力、质量和加速度之间的定量关系，是整个动力学的核心。1.4.3牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失，分别作用在两个不同的物体上，且性质相同。1.5曲线运动1.5.1曲线运动物体运动轨迹是曲线的运动，叫做曲线运动。做曲线运动的物体，其速度方向时刻在变化，因此曲线运动一定是变速运动，必有加速度，所受合外力一定不为零，且合外力的方向与速度方向不在同一条直线上（这是物体做曲线运动的条件）。1.5.2运动的合成与分解一个物体同时参与几个运动，其实际运动为合运动，那几个运动为分运动。合运动与分运动具有等时性、独立性和等效性。运动的合成与分解包括位移、速度、加速度的合成与分解，均遵循平行四边形定则。1.5.3平抛运动将物体以一定的初速度沿水平方向抛出，物体只在重力作用下的运动，叫做平抛运动。平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。1.5.4匀速圆周运动物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫做匀速圆周运动。它的速度方向时刻在变化，因此是变速运动，具有向心加速度。1.5.5向心力做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，这个合力叫做向心力。向心力是根据力的作用效果命名的，它可以是某一个力，也可以是几个力的合力，还可以是某个力的分力。向心力的大小F=mv²/r=mω²r。1.5.6向心加速度由向心力产生的加速度叫做向心加速度，其方向始终指向圆心，大小a=v²/r=ω²r。向心加速度描述了物体速度方向变化的快慢。1.6万有引力与航天1.6.1万有引力定律自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m₁和m₂的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即F=Gm₁m₂/r²。其中G为引力常量。1.6.2天体运动万有引力定律成功地解释了天体的运动。行星绕太阳（或卫星绕行星）的运动可近似看作匀速圆周运动，其所需的向心力由万有引力提供。由此可以推导出开普勒行星运动定律，并计算天体的质量、密度等。1.7机械能守恒定律1.7.1功力对物体所做的功，等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦这三者的乘积，即W=Flcosα。功是标量，其正负表示力对物体是做正功还是负功。正功表示动力对物体做功，负功表示阻力对物体做功。1.7.2功率功率是描述力对物体做功快慢的物理量，它等于功与完成这些功所用时间的比值，即P=W/t。平均功率表示在某段时间内做功的平均快慢，瞬时功率表示在某一时刻做功的快慢，其表达式为P=Fvcosα，其中v为瞬时速度。1.7.3动能物体由于运动而具有的能量叫做动能，其表达式为Ek=½mv²。动能是标量，单位是焦耳（J）。1.7.4动能定理合外力对物体所做的功，等于物体动能的变化量。这个结论叫做动能定理，其表达式为W合=ΔEk=Ek₂-Ek₁。1.7.5重力势能物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，其表达式为Ep=mgh。重力势能是标量，其大小与参考平面的选取有关，但重力势能的变化量与参考平面的选取无关。重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。1.7.6弹性势能发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外做功，因而具有能量，这种能量叫做弹性势能。弹性势能的大小与物体的形变程度及劲度系数有关。对于弹簧，其弹性势能的表达式为Ep=½kx²（其中x为形变量）。1.7.7机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。其守恒条件是“只有重力或弹力做功”。二、电磁学电磁学是研究电现象、磁现象及其相互关系的物理学分支。2.1静电场2.1.1电荷及其守恒定律自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷。电荷的多少叫做电荷量。电荷既不能创生，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。这个结论叫做电荷守恒定律。2.1.2库仑定律真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与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。其表达式为F=kq₁q₂/r²，其中k为静电力常量。2.1.3电场强度电场强度是描述电场强弱和方向的物理量。放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强，即E=F/q。电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同。2.1.4电场线电场线是为了形象地描述电场而引入的假想曲线。电场线上每一点的切线方向表示该点的电场强度方向；电场线的疏密程度表示电场强度的大小。电场线从正电荷或无穷远处出发，终止于负电荷或无穷远处，不闭合，不相交。2.1.5电势与电势差电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。电势是标量，其大小与参考点的选取有关。电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。电势差与参考点的选取无关。2.1.6电势能电荷在电场中具有的势能叫做电势能。电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。电场力做的功等于电势能的减少量。2.1.7等势面电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面。等势面与电场线垂直，沿着等势面移动电荷，电场力不做功。2.1.8匀强电场中电势差与电场强度的关系在匀强电场中，沿场强方向的两点间的电势差等于电场强度与这两点间距离的乘积，即U=Ed。2.1.9电容器的电容电容器是储存电荷和电能的装置。电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容，即C=Q/U。电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小由电容器本身的结构（正对面积、极板间距、电介质）决定，与Q和U无关。2.2恒定电流2.2.1电流电荷的定向移动形成电流。规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。电流的强弱用电流强度（简称电流）表示，通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电荷量所用时间t的比值，叫做电流，即I=Q/t。2.2.2电阻与电阻定律导体对电流的阻碍作用叫做电阻。电阻的大小由导体本身的性质决定。电阻定律指出，在温度不变时，导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，即R=ρl/S，其中ρ是电阻率，由材料的性质和温度决定。2.2.3欧姆定律导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比，即I=U/R。欧姆定律适用于金属导体和电解液导电。2.2.4电功与电功率电流通过导体时所做的功叫做电功，W=UIt。电流在单位时间内所做的功叫做电功率，P=W/t=UI。2.2.5焦耳定律电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比，即Q=I²Rt。2.2.6电源的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。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。2.2.7闭合电路的欧姆定律闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，即I=E/(R+r)，其中R为外电路电阻，r为电源内阻。2.3磁场2.3.1磁场、磁感应强度磁体或电流周围存在一种特殊的物质，叫做磁场。磁场对放入其中的磁体或电流有力的作用。磁感应强度是描述磁场强弱和方向的物理量，其大小B=F/(IL)（电流元垂直于磁场方向），方向为小磁针静止时N极所指的方向。2.3.2磁感线磁感线是为了形象地描述磁场而引入的假想曲线。磁感线上每一点的切线方向表示该点的磁感应强度方向；磁感线的疏密程度表示磁感应强度的大小。磁感线是闭合曲线。2.3.3安培力磁场对电流的作用力叫做安培力。当电流方向与磁场方向垂直时，安培力的大小F=BIL；当电流方向与磁场方向平行时，安培力为零。安培力的方向用左手定则判断。2.3.4洛伦兹力磁场对运动电荷的作用力叫做洛伦兹力。当电荷运动方向与磁场方向垂直时，洛伦兹力的大小f=qvB；当电荷运动方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。洛伦兹力的方向用左手定则判断（注意四指指向正电荷运动方向或负电荷运动的反方向）。洛伦兹力不做功。2.3.5带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子垂直进入匀强磁场时，若只受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力。2.4电磁感应