高中物理基本概念 定理 定律 公式大全

2022-12-28 06:54:04 字數 4319 閱讀 7138

一、質點的運動(1)------直線運動

1)勻變速直線運動

1.平均速度v平=s/t (定義式) 2.有用推論vt2 -vo2=2as

3.中間時刻速度 vt/2=v平=(vt+vo)/2 4.末速度vt=vo+at

5.中間位置速度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為正方向,a與vo同向(加速)a>0;反向則a<0

8.實驗用推論δs=at2 δs為相鄰連續相等時間(t)內位移之差

9.主要物理量及單位:初速(vo):m/s 加速度(a):m/s2 末速度(vt):m/s

時間(t):秒(s) 位移(s):公尺(m) 路程:公尺速度單位換算:1m/s=3.6km/h

注:(1)平均速度是向量。(2)物體速度大,加速度不一定大。

(3)a=(vt-vo)/t只是量度式,不是決定式。(4)其它相關內容:質點/位移和路程/s--t圖/v--t圖/速度與速率/

2) 自由落體

1.初速度vo=0 2.末速度vt=gt

3.下落高度h=gt2/2(從vo位置向下計算) 4.推論vt2=2gh

注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速度直線運動規律。

(2)a=g=9.8≈10m/s2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下。

3) 豎直上拋

1.位移s=vot- gt2/2 2.末速度vt= vo- gt (g=9.8≈10m/s2 )

3.有用推論vt2 -vo2=-2gs 4.上公升最大高度hm=vo2/2g (拋出點算起)

5.往返時間t=2vo/g (從拋出落回原位置的時間)

注:(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值。

(2)分段處理:向上為勻減速運動,向下為自由落體運動,具有對稱性。(3)上公升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。

二、質點的運動(2)----曲線運動萬有引力

1)平拋運動

1.水平方向速度vx= vo 2.豎直方向速度vy=gt

3.水平方向位移sx= vot 4.豎直方向位移(sy)=gt2/2

5.運動時間t=(2sy/g)1/2 (通常又表示為(2h/g)1/2)

6.合速度vt=(vx2+vy2)1/2=[vo2+(gt)2]1/2

合速度方向與水平夾角β: tgβ=vy/vx=gt/vo

7.合位移s=(sx2+ sy2)1/2 ,位移方向與水平夾角α: tgα=sy/sx=gt/2vo

注:(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合成。(2)運動時間由下落高度h(sy)決定與水平丟擲速度無關。

(3)θ與β的關係為tgβ=2tgα 。(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵。(5)曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時物體做曲線運動。

2)勻速圓周運動

1.線速度v=s/t=2πr/t 2.角速度ω=φ/t=2π/t=2πf

3.向心加速度a=v2/r=ω2r=(2π/t)2r 4.向心力f心=mv2/r=mω2r=m(2π/t)2r

5.週期與頻率t=1/f 6.角速度與線速度的關係v=ωr

7.角速度與轉速的關係ω=2πn (此處頻率與轉速意義相同)

8.主要物理量及單位: 弧長(s):公尺(m) 角度(φ):弧度(rad) 頻率(f):赫(hz)

週期(t):秒(s) 轉速(n):r/s 半徑(r):公尺(m) 線速度(v):m/s

角速度(ω):rad/s 向心加速度:m/s2

注:(1)向心力可以由具體某個力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直。(2)做勻速度圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,但動量不斷改變。

3)萬有引力

1.克卜勒第三定律t2/r3=k(=4π2/gm) r:軌道半徑 t :週期 k:常量(與行星質量無關)

2.萬有引力定律f=gm1m2/r2 g=6.67×10-11n·m2/kg2方向在它們的連線上

3.天體上的重力和重力加速度gmm/r2=mg g=gm/r2 r:天體半徑(m)

4.衛星繞行速度、角速度、週期 v=(gm/r)1/2 ω=(gm/r3)1/2 t=2π(r3/gm)1/2

5.第一(二、三)宇宙速度v1=(g地r地)1/2=7.9km/s v2=11.2km/s v3=16.7km/s

6.地球同步衛星gmm/(r+h)2=m4π2(r+h)/t2 h≈36000 km h:距地球表面的高度

注:(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,f心=f萬。(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等。

(3)地球同步衛星只能執行於赤道上空,執行週期和地球自轉週期相同。(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、週期變小。(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.

9km/s。

三、力(常見的力、力矩、力的合成與分解)

1)常見的力

1.重力g=mg方向豎直向下g=9.8m/s2 ≈10 m/s2 作用點在重心適用於地球表面附近

2.胡克定律f=kx 方向沿恢復形變方向 k:勁度係數(n/m) x:形變數(m)

3.滑動摩擦力f=μn 與物體相對運動方向相反 μ:摩擦因數 n:正壓力(n)

4.靜摩擦力0≤f靜≤fm 與物體相對運動趨勢方向相反 fm為最大靜摩擦力

5.萬有引力f=gm1m2/r2 g=6.67×10-11n·m2/kg2 方向在它們的連線上

6.靜電力f=kq1q2/r2 k=9.0×109n·m2/c2 方向在它們的連線上

7.電場力f=eq e:場強n/c q:電量c 正電荷受的電場力與場強方向相同

8.安培力f=bilsinθ θ為b與l的夾角當 l⊥b時: f=bil , b//l時: f=0

9.洛侖茲力f=qvbsinθ θ為b與v的夾角當v⊥b時: f=qvb , v//b時: f=0

注:(1)勁度係數k由彈簧自身決定(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定。(3)fm略大於μn 一般視為fm≈μn (4)物理量符號及單位 b:

磁感強度(t), l:有效長度(m), i:電流強度(a),v:

帶電粒子速度(m/s), q:帶電粒子(帶電體)電量(c),(5)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。

2)力矩

1.力矩m=fl l為對應的力的力臂,指力的作用線到轉動軸(點)的垂直距離

2.轉動平衡條件 m順時針= m逆時針 m的單位為n·m 此處n·m≠j

3)力的合成與分解

1.同一直線上力的合成同向: f=f1+f2 反向:f=f1-f2 (f1>f2)

2.互成角度力的合成

f=(f12+f22+2f1f2cosα)1/2 f1⊥f2時: f=(f12+f22)1/2

3.合力大小範圍 |f1-f2|≤f≤|f1+f2|

4.力的正交分解fx=fcosβ fy=fsinβ β為合力與x軸之間的夾角tgβ=fy/fx

注:(1)力(向量)的合成與分解遵循平行四邊形定則。(2)合力與分力的關係是等效替代關係,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立。

(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度嚴格作圖。(4)f1與f2的值一定時,f1與f2的夾角(α角)越大合力越小。(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化成代數運算。

四、動力學(運動和力)

1.第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。

2.第二運動定律:f合=ma 或a=f合/m a由合外力決定,與合外力方向一致。

3.第三運動定律f= -f′ 負號表示方向相反,f、f′各自作用在對方,實際應用:反衝運動

4.共點力的平衡f合=0 二力平衡 5.超重:n>g 失重:n注:平衡狀態是指物體處於靜上或勻速度直線狀態,或者是勻速轉動。

五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)

1. 簡諧振動f=-kx f:回覆力 k:比例係數 x:位移負號表示f與x始終反向。

2.單擺週期t=2π(l/g)1/2 l:擺長(m) g:當地重力加速度值成立條件:擺角θ<50

3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力 4.發生共振條件:f驅動力=f固共振的防止和應用a140

5.波速公式v=s/t=λf=λ/t 波傳播過程中,乙個週期向前傳播乙個波長。

6.聲波的波速(在空氣中) 0℃:332m/s 20℃:344m/s 30℃:349m/s (聲波是縱波)

7.波發生明顯衍射條件: 障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大。

8.波的干涉條件: 兩列波頻率相同 *(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)

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