物理公式大全
一、质点的运动(1)------直线运动 1)匀变速直线运动 1.平均速度v平=s/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;反向则af2) 2.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 3.合力大小范围:|f1-f2|≤f≤|f1+f2| 4.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,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) 1.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 2.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} 3.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} 4.共点力的平衡f合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理} 5.超重:fn>g,失重:fn>r} 3.受迫振动频率特点:f=f驱动力 4.发生共振条件:f驱动力=f固,a=max,共振的防止和应用〔见第一册p175〕 5.机械波、横波、纵波〔见第二册p2〕 6.波速v=s/t=λf=λ/t{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定} 7.声波的波速(在空气中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波) 8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大 9.波的干涉条件:两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同) 10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率与接收频率不同{相互接近,接收频率增大,反之,减小〔见第二册p21〕} 注: (1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身; (2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处,减弱区则是波峰与波谷相遇处; (3)波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式; (4)干涉与衍射是波特有的; (5)振动图象与波动图象; (6)其它相关内容:超声波及其应用〔见第二册p22〕/振动中的能量转化〔见第一册p173〕。 六、冲量与动量(物体的受力与动量的变化) 1.动量:p=mv {p:动量(kg/s),m:质量(kg),v:速度(m/s),方向与速度方向相同} 3.冲量:i=ft {i:冲量(n•s),f:恒力(n),t:力的作用时间(s),方向由f决定} 4.动量定理:i=δp或ft=mvt–mvo {δp:动量变化δp=mvt–mvo,是矢量式} 5.动量守恒定律:p前总=p后总或p=p’´也可以是m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´ 6.弹性碰撞:δp=0;δek=0 {即系统的动量和动能均守恒} 7.非弹性碰撞δp=0;0r0,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 5.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〕} 6.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〕} 7.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)} 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w0;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〕。 九、气体的性质 1.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) 2.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 3.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)。 十、电场 1.两种电荷、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 2.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} 3.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)} 4.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} 5.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)} 6.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)} 7.电势与电势差:uab=φa-φb,uab=wab/q=-δeab/q 8.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)} 9.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)} 10.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} 11.电场力做功与电势能变化δeab=-wab=-quab (电势能的增量等于电场力做功的负值) 12.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)} 13.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〕 14.带电粒子在电场中的加速(vo=0):w=δek或qu=mvt2/2,vt=(2qu/m)1/2 15.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 垂直电场方向:匀速直线运动l=vot(在带等量异种电荷的平行极板中:e=u/d) 抛运动 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=1.60×10-19j; (8)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〕。 十一、恒定电流 1.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)} 2.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)} 3.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)} 4.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)} 5.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)} 6.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)} 7.纯电阻电路中:由于i=u/r,w=q,因此w=q=uit=i2rt=u2t/r 8.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} 9.电路的串/并联 串联电路(p、u与r成正比) 并联电路(p、i与r成反比) 电阻关系(串同并反) r串=r1+r2+r3+ 1/r并=1/r1+1/r2+1/r3+ 电流关系 i总=i1=i2=i3 i并=i1+i2+i3+ 电压关系 u总=u1+