高中物理公式大全最终极版.docx
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高中物理公式大全最终极版
高考物理定理、定律、公式表
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一、直线运动
1)匀变速直线运动
1.平均速度V平=x/t(定义式)
2.有用推论Vt2-Vo2=2as
3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2
4.末速度Vt=Vo+at
5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2
6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t
(以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;a与Vo反向(减速)则a<0)
8.实验用推论Δs=aT2(Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差)
9.主要物理量及单位:
初速度(Vo):
m/s;加速度(a):
m/s2;末速度(Vt):
m/s;时间(t):
秒(s);位移(s):
米(m);路程:
米;速度单位换算:
1m/s=3.6km/h。
注:
(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;(3)a=(Vt-Vo)/t只是测量式,
不是决定式;(4)其它相关内容:
质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册
P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动
1.初速度Vo=0
2.末速度V=gt
3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)
4.推论V2=2gh
注:
(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向
竖直向下)。
高考物理定理、定律、公式表
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3)竖直上抛运动
10.位移s=Vot-gt2/2
11.末速度V=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)
12.有用推论Vt2-Vo2=-2gs
13.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)
14.往返时间t=2Vo/g(从抛出落回原位置的时间)
注:
(1)全过程处理:
是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:
向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;(3)上升与下落过程具
有对称性,如在同点速度等值反向等。
二、曲线运动、万有引力
1)平抛运动
5.水平方向速度:
Vx=Vo
6.竖直方向速度:
Vy=gt
7.水平方向位移:
x=Vot
8.竖直方向位移:
y=gt2/2
9.运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)
10.合速度V=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向与水平夹角β:
tgβ=Vy/Vx=gt/V0
11.合位移:
s=(x2+y2)1/2,
位移方向与水平夹角α:
tgα=y/x=gt/2Vo
12.水平方向加速度:
ax=0;竖直方向加速度:
ay=g
注:
(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线
运动与竖直方向的自由落体运动的合成;
(2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平
抛出速度无关;(3)θ与β的关系为tanβ=2tanα;(4)在平抛运动中时间t是解
高考物理定理、定律、公式表
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题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不
在同一直线上时,物体做曲线运动。
2)匀速圆周运动
15.线速度V=s/t=2πr/T
16.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
17.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r
18.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv
19.周期与频率:
T=1/f
20.角速度与线速度的关系:
V=ωr
21.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)
22.主要物理量及单位:
弧长(s):
米(m);角度(Φ):
弧度(rad);频率(f):
赫(Hz);
周期(T):
秒(s);转速(n):
r/s;半径(r):
米(m);线速度(V):
m/s;角速度(ω):
rad/s;向心加速度:
m/s2。
注:
(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方
向始终与速度方向垂直,指向圆心;
(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合
力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,
向心力不做功,但动量不断改变。
3)万有引力
13.开普勒第三定律:
T2/R3=K(=4π2/GM){R:
轨道半径,T:
周期,K:
常量(与行星质量
无关,取决于中心天体的质量)}
14.万有引力定律:
F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N·m2/kg2,方向在它们的
连线上)
15.天体上的重力和重力加速度:
GMm/R2=mg;g=GM/R2{R:
天体半径
(m),M:
天体质量(kg)}
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23.卫星绕行速度、角速度、周期:
V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2
{M:
中心天体质量}
24.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;
V3=16.7km/s
25.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:
距地球表面的高
度,r地:
地球的半径}
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算
天体的质量密度等;(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周
期相同;(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同
三反);(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。
三、力(常见的力、力的合成与分解)
1)常见的力
16.重力G=mg(方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地
球表面附近)
17.胡克定律F=kx
{方向沿恢复形变方向,k:
劲度系数(N/m),x:
形变量(m)}
18.滑动摩擦力F=μFN
{与物体相对运动方向相反,μ:
摩擦因数,FN:
正压力(N)}
19.静摩擦力0≤f静≤fm
(与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
20.万有引力F=Gm1m2/r2
(G=6.67×10-11N·m2/kg2,方向在它们的连线上)
21.静电力F=kQ1Q2/r2
(k=9.0×109N·m2/C2,方向在它们的连线上)
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26.电场力F=Eq
(E:
场强N/C,q:
电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)
27.安培力F=BILsinθ
(θ为B与L的夹角,当L⊥B时:
F=BIL,B//L时:
F=0)
28.洛仑兹力f=qVBsinθ
(θ为B与V的夹角,当V⊥B时:
f=qVB,V//B时:
f=0)
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接
触面材料特性与表面状况等决定;(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;(4)其它相关内
容:
静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;(5)物理量符号及单位B:
磁感强度(T),
L:
有效长度(m),I:
电流强度(A),V:
带电粒子速度(m/s),q:
带电粒子(带电体)电
量(C);(5)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2)力的合成与分解
22.同一直线上力的合成同向:
F=F1+F2,
反向:
F=F1-F2(F1>F2)
23.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时:
F=(F12+F22)1/2
Y
F1F1
F
FYF
O)αF
F2
Oβ
F
O
FX
X
24.合力大小范围:
|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
25.力的正交分解:
Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代
关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;(3)除公式法外,也可用作图法求解,
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此时要选择标度,严格作图;(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越
小;(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简
为代数运算。
四、动力学(运动和力)
29.牛顿第一运动定律(惯性定律):
物体具有惯性,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
30.牛顿第二运动定律:
F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
31.牛顿第三运动定律:
F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用
力反作用力区别,实际应用:
反冲运动}
32.共点力的平衡F合=0,推广F0,0{正交分解法、三力汇交原理}
xF
y
33.超重(超ma):
FN>G,失重(失ma):
FN {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重} 34.牛顿运动定律的适用条件: 适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处 理高速问题,不适用于微观粒子 注: 平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。 五、功和能(功是能量转化的量度) 26.功: W=Fscosα(定义式) {W: 功(J),F: 恒力(N),s: 位移(m),α: F、s间的夹角} 27.重力做功: Wab=mghab {m: 物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab: a与b高度差(hab=ha-hb)} 28.电场力做功: Wab=qUab {q: 电量(C),Uab: a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb} 29.电功: W=UIt(普适式) {U: 电压(V),I: 电流(A),t: 通电时间(s)} 高考物理定理、定律、公式表 7 35.功率: P=W/t(定义式) {P: 功率[瓦(W)],W: t时间内所做的功(J),t: 做功所用时间(s)} 36.汽车牵引力的功率: P瞬=Fv;P平=Fv平=W/t 37.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f) 38.电功率: P=UI(普适式) {U: 电路电压(V),I: 电路电流(A)} 39.焦耳定律: Q=I2Rt {Q: 电热(J),I: 电流强度(A),R: 电阻值(Ω),t: 通电时间(s)} 40.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt 41.动能: Ek=mv2/2 {Ek: 动能(J),m: 物体质量(kg),v: 物体瞬时速度(m/s)} 42.重力势能: EP=mgh {EP: 重力势能(J),g: 重力加速度,h: 竖直高度(m)(从零势能面起)} 43.电势能: EA=qφA {EA: 带电体在A点的电势能(J),q: 电量(C),φA: A点的电势(V)(从零势能面起)} 44.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加): W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK {W合: 外力对物体做的总功,ΔEK: 动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)} 45.机械能守恒定律: ΔE=0或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2也可以是mv12/2+mgh1= mv22/2+mgh2 46.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP 注: (1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少; (2)O0≤α<90O做正功; 90O<α≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不 做功);(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势 能减少;(4)重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守 高考物理定理、定律、公式表 8 恒成立条件: 除重力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化;(6)能 的其它单位换算: 1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)弹簧弹性势能E =kx2/2,与劲度系数和形变量有关。 六、分子动理论、能量守恒定律 47.阿伏加德罗常数NA=6.02×1023/mol;分子直径数量级10-10米 48.油膜法测分子直径d=V/s {V: 单分子油膜的体积(m3),S: 油膜表面积(m)2} 49.分子动理论内容: 物质是由大量分子组成的;大量分子做无规则的热运动;分子间存 在相互作用力。 50.分子间的引力和斥力 (1)r (2)r=r0,f引=f斥,F分子力=0,E分子势能=Emin(最小值) (3)r>r0,f引>f斥,F分子力表现为引力 (4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子势能≈0 51.热力学第一定律W+Q=ΔU{(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果 上是等效的), W: 外界对物体做的正功(J),Q: 物体吸收的热量(J),ΔU: 增加的内能(J),涉及到第一 类永动机不可造出〔见第二册P40〕} 52.热力学第二定律 克氏表述: 不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化(热传导的 方向性); 开氏表述: 不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化(机 械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出〔见第二册P44〕} 53.热力学第三定律: 热力学零度不可达到{宇宙温度下限: -273.15摄氏度(热力学 零度)} 高考物理定理、定律、公式表 9 注: (1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小,布朗运动越明显,温度越高越剧烈; (2)温度是 分子平均动能的标志;(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小, 但斥力减小得比引力快;(4)分子力做正功,分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子 势能最小;(5)气体膨胀,外界对气体做负功W<0;温度升高,内能增大ΔU>0;吸 收热量,Q>0;(6)物体的内能是指物体所有的分子动能和分子势能的总和,对于理 想气体分子间作用力为零,分子势能为零;(7)r0为分子处于平衡状态时,分子间的 距离;(8)其它相关内容: 能的转化和定恒定律〔见第二册P41〕/能源的开发与利用、 环保〔见第二册P47〕/物体的内能、分子的动能、分子势能〔见第二册P47〕。 七、气体的性质 54.气体的状态参量: 温度: 宏观上,物体的冷热程度;微观上,物体内部分子无规则运动的剧烈程度的 标志, 热力学温度与摄氏温度关系: T=t+273 {T: 热力学温度(K),t: 摄氏温度(℃)} 体积V: 气体分子所能占据的空间,单位换算: 1m3=103L=106mL 压强p: 单位面积上,大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力,标准大 气压: 1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2) 55.气体分子运动的特点: 分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外,相互作用力微弱;分子运 动速率很大 56.理想气体的状态方程: p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量,T为热力学温度(K)} 注: (1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关; (2)公式3成立 条件均为一定质量的理想气体,使用公式时要注意温度的单位,t为摄氏温度(℃), 而T为热力学温度(K)。 高考物理定理、定律、公式表 10 八、电场 57.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷: (e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的 整数倍 58.库仑定律: F=kQ1Q2/r2(在真空中) {F: 点电荷间的作用力(N),k: 静电力常量k=9.0×109N·m2/C2,Q1、Q2: 两点电荷的 电量(C),r: 两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种 电荷互相排斥,异种电荷互相吸引} 59.电场强度: E=F/q(定义式、计算式) {E: 电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q: 检验电荷的电量(C)} 60.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r: 源电荷到该位置的距离(m),Q: 源电荷的电量} 61.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB: AB两点间的电压(V),d: AB两点在场强方向的距离(m)} 62.电场力: F=qE {F: 电场力(N),q: 受到电场力的电荷的电量(C),E: 电场强度(N/C)} 63.电势与电势差: UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q 64.电场力做功: WAB=qUAB=Eqd{WAB: 带电体由A到B时电场力所做的功(J),q: 带 电量(C),UAB: 电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E: 匀强电场 强度,d: 两点沿场强方向的距离(m)} 65.电势能: EA=qφA {EA: 带电体在A点的电势能(J),q: 电量(C),φA: A点的电势(V)} 66.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值} 67.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB 高考物理定理、定律、公式表 11 (电势能的增量等于电场力做功的负值) 68.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C: 电容(F),Q: 电量(C),U: 电压(两极板电势差)(V)} 69.平行板电容器的电容C=εS/4πkd(S: 两极板正对面积,d: 两极板间的垂直距离,ω: 介电常数) 常见电容器〔见第二册P111〕 70.带电粒子在电场中的加速(Vo=0): W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2 71.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况 下) 类平抛运动: 垂直电场方向: 匀速直线运动L=V0t(在带等量异种电荷的平行极板中: E=U/d) 平行电场方向: 初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m 注: (1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律: 原带异种电荷的先中和后平 分,原带同种电荷的总量平分; (2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处 场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;(3)常见电场的电场线分 布要求熟记〔见图[第二册P98]; (4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体 带的电量多少和电荷正负有关; (5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导 体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面; (6)电容单位换算: 1F=106μF=1012PF;(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60× 高考物理定理、定律、公式表 12 10-19J;(6)其它相关内容: 静电屏蔽〔见第二册P101〕/示波管、示波器及其应用〔见 第二册P114〕等势面〔见第二册P105〕。 九、恒定电流 72.电流强度: I=q/t{I: 电流强度(A),q: 在时间t内通过导体横载面的电量(C),t: 时间 (s)} 73.欧姆定律: I=U/R {I: 导体电流强度(A),U: 导体两端电压(V),R: 导体阻值(Ω)} 74.电阻、电阻定律: R=ρL/S {ρ: 电阻率(Ω·m),L: 导体的长度(m),S: 导体横截面积(m2)} 75.闭合电路欧姆定律: I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U内+U外 {I: 电路中的总电流(A),E: 电源电动势(V),R: 外电路电阻(Ω),r: 电源内阻(Ω)} 76.电功与电功率: W=UIt,P=UI{W: 电功(J),U: 电压(V),I: 电流(A),t: 时间(s),P: 电功率(W)} 77.焦耳定律: Q=I2Rt {Q: 电热(J),I: 通过导体的电流(A),R: 导体的电阻值(Ω),t: 通电时间(s)} 78.纯电阻电路中: 由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R 79.电源总动率、电源输出功率、电源效率: P总=IE,P出=IU,η=P出/P总{I: 电路总 电流(A),E: 电源电动势(V),U: 路端电压(V),η: 电源效率} 80.电路的串/并联: 串联电路(P、U与R成正比)R串=R1+R2+R3+ 并联电路(P、I与R成反比)1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+ 高考物理定理、定律、公式表 13 电阻关系(串同并反) 电流关系I总=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+⋯ 电压关系U总=U1+U2+U3+⋯ U总=U1=U2=U3 功率分配P总=P1+P2+P3+⋯ P总=P1+P2+P3+⋯ 81.欧姆表测电阻 (1)电路组成 (2)测量原理 两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得Ig=E/(r+Rg+Ro) G Er IgRg RO 红黑+ + RX - 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小 (3)使用方法: 机械调零、选择量程、短接欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨 off挡。 (4)注
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