物理學習方法
導語:物理學習方法?小編為你整理了高端大氣的學習法則!
那就先說簡單的,簡單來說,學好高中物理總共分兩步。
一,學會
二,做對
先說說學會:
物理物理,物體運動的原理。
高中物理是一個大電影,在講一個故事,80%的故事內容是在講人類如何通過力來控制世間萬物的運動。
剩下20%的內容是彩蛋,波、光、熱、原四個送分選擇題。
如果你的理解能力有限,看一遍片子不能完全理解這個故事的劇情。
那么不妨聽二喜哥幫你講一講影片回顧。
片子第一部分是序幕,講了力,就是告訴你,力是既有大小又有方向的同時,還告訴你以后不管遇到什么就要受力分析,受力分析的訣竅是心里默念“一重二彈三摩擦”。
第一部分完結。
片子第二部分還是序幕,講了運動,這一部分告訴你世間萬物的各種運動是由四種最基本運動組合而成,分別是勻速直線運動,勻變速直線運動,平拋/類平拋運動,勻速圓周運動。
又告訴了你遇到某種運動如何求解——列方程組。
翻譯成公式就是下圖這樣。
子第三部分是高潮,講了力與運動,也就是牛頓三定律,牛頓老爺子告訴人類三件事,這三件事指導人類控制世間萬物的運動的基本準則。
1,不給物體力物體就靜止,或者勻速直線運動。
2,給物體施加力,物體就加速動,加速度為a=F/m。
3,人類不要亂來,你給物體施加多大的力,你自己也要受多大的力,當心自己小命不保。
以上繁瑣的文字翻譯成簡潔的公式就是:
上面這個表格涵蓋了物理課本80%的內容,高中一年級就把上面表格中的運動以及公式學完了。
高二繼續(xù)學電場和磁場。
其實依舊是以上表格中的復習。
高二學了電場,磁場,電磁感應。
帶電粒子在電場中運動,要么是勻加速直線運動,要么是類平拋運動,多的內容只有一個:電場力的求解F=Eq.僅此而已。
磁場中只可能做勻速圓周運動,多的內容只有一個:洛倫茲力F=qvB。
僅此而已。
電磁感應多的內容只有F=BIL,剩下的內容就又變成高一學的小滑塊在斜面上往下滑的問題了。
高中物理這部電影想要告訴我們的就是,任何一個物理問題,無非就是兩種情況:
一種是題目給出受力,求解運動
一種是題目給出運動,求解受力
無論哪種,都是通過上表第三列的計算公式來使運動與受力建立聯(lián)系。
解題思路就是:根據(jù)題意,確定受力情況或者運動情況,然后把對應公式列出即可。
以上第三列計算公式,足夠你解決所有高考物理題了,只需要這么多。
如果哪位不服,我來演示一下物理壓軸題。
這題夠典型吧,看起來夠復雜吧,物理卷子里再沒比這復雜的了吧。
如果這題都能得滿分,高考物理就沒有什么可以難住你了。
解題思路:這類題,我讀完都不看問題,直接進行求解,因為沒有哪個過程是不會用到的。
1,分階段。
2,列對應方程。
3,求解方程組。
把以上分析過程大概寫出來,方程組列出來,即使不寫得數(shù),也能拿到百分之九十的分數(shù)了。
簡單嗎?
注:帶電粒子在磁場中的偏轉,基本都不是完整的圓周運動,遇到這類題,腦海里首先想到六個字:“找圓心,求半徑”。
必然是這樣的。
“找圓心,求半徑”用到的知識是初中幾何。
如果你不能迅速解出,那還是提前下點功夫,把這類題的所有模型都總結出來,考試的時候,自然會一眼看出來。
剛才說過,以上表格中的公式能夠解決所有高考物理題,但是,為了解題簡單,又介紹了兩個公式,動量定理和動能定理。
動能定理的作用在于,復雜運動中,只考慮結果,不考慮過程的話,就沒有必要列出以上全部方程,得出全部參數(shù)。
如果只關心最終速度或者最終高度的話,直接用動能定理就可以了。
同理,動量守恒與沖量定理也是這個作用。
男一號牛頓的故事講完了,男二號出場:安培。
這一塊是介紹如何解決電學實驗題的。
電學實驗題是設計題。
你只需要分三部來設計電路。
1,供電電路(分壓or限流)看題目要求,抓關鍵字,比如,盡可能多的測量數(shù)據(jù)……
2,用電電路(內接or外接)電流表內阻與用電器內阻做比較。
3,電表選擇(基本上沒有合適的電表,所以要串并聯(lián)某個電阻對電表進行改裝)
以后只要拿到電學實驗題,問自己,供電電路選什么,用電電路選什么,電表選哪個。
這個題基本就解決了。
剩下的是誤差分析,每個類型的實驗的誤差來源都不同,自己去總結,遇到那種,想都別想,直接填。
再多說一句,為了不讓很多人看到這種題直接懵嗶,書上給了四個實驗模型,分別是測燈泡的伏安特性曲線,測電源電動勢和內阻,測電阻絲的電阻率,電表的改裝。
所有高考題的電學實驗出題都是基于以上四個模型改編的。
還有一塊是力學實驗題。
自己去拿一批高考題做橫向對比,你會發(fā)現(xiàn),不管是驗證機械能守恒,還是測重力加速度,還是其他,最后的考點都是打點計時器。
萬年不變。
所以啊,提前做上十個打點計時器的題,就再也沒問題了。
剩下的內容就是花絮和友情客串了。
機械波,光學,熱學,原子物理。
這些內容只需要記住基本公式就好,高考是白送分的。
總之,對于物理,一定要有一個整體的框架,然后再不斷地去豐富那些細節(jié)的東西。
反正我當年形成這個知識體系以后,高中物理的內容,就像一個完整的故事一樣,刻在我腦海里無法忘記。
下面說說做對。
先問兩個問題。
第一,每次考試各科“會而不對”的情況下,丟分總共有多少?總共至少100+吧
第二 ,有沒有問過自己原因?
相信你們的原因都是很籠統(tǒng),什么算錯數(shù)了,看錯題了,沒考慮周全等等。
但是,你確定你真的足夠了解自己嗎?
你是不是每次都感覺自己只是臨時粗心馬虎,所以一次次放過自己?但是,你確定自己真的只是粗心嗎?1+1等于幾的問題會粗心嗎?
我當年也是被這些問題困擾,最后,我每出錯一次,我就在本子上用一句話概括一下這個錯誤,再次犯相同的錯誤就會寫正字。
最后,一頁紙以內能夠概括我所有錯誤。
以至于,我每次做到直線題,我都會條件反射一般想起來無數(shù)次忘記考慮斜率不存在的情況。
我自然就會提醒自己。
我想告訴你們的是:
1,一定要高度警惕非智力因素導致的丟分,這個問題太難改了。
2,一定要充分了解自己的弱點。
什么叫充分了解?至少得像我一樣,遇到具體某一類題目的某一步的時候,知道自己這里經(jīng)常犯什么樣的錯誤。
而不是特別籠統(tǒng)的僅僅是知道自己計算有問題,審題有問題。
祝各位好運!二喜哥只能幫到你們這里了。
再啰嗦兩句
授人以魚不如授人以漁。
我對于物理的整體的理解和把握,形成于高二的暑假。
在家搜羅了近三年全國各省市高考題。
對這些題,我做了橫向對比。
我的天吶,簡直發(fā)現(xiàn)了新世界的大門一樣。
比如,我把所有數(shù)學卷的數(shù)列大題都做完,發(fā)現(xiàn),套路只有一個,那就是求通項公式和前n項和。
針對這個套路,總共有八種題型,把八種題型全都總結出來就OK了,再繼續(xù)做數(shù)列題,你會覺得特別沒意思。
好了,說說物理。
物理我也用這種方法。
高二暑假那一年,各科所有題都會做。
后來用了半年多的時間,才真正做到考高分。
所以,把會做的題做對也尤其重要。
面對整個高中物理,首先不要迷茫,你要有一種信仰:“讓我迷茫的原因不是看不到目標,而是我找不到通向目標的道路。
但是,任何一件事情,都是可以通過制定大體路線,然后分步解決的”。
這話同樣適用于生活之中。
當你告訴自己,物理想考高分的時候,不妨繼續(xù)問自己,如何考高分?
如何考高分?
答:學會,做對
如何學會?
答:學會力學,學會電學,學會磁場,學會光學,學會熱學,學會……
如何學會力學?
答:學會受力分析,學會各種運動
如何學會各種運動?
答:學會……
看圖說話。
總之就是一層層問自己,問道最底層,肯定是自己能夠做到的。
不要浮躁,不要著急。
對于自己的知識體系一定要如數(shù)家珍。
千萬不要含混不清。
如果能夠用簡潔清晰的話語高度概括出高中物理的所有內容,那才是真的學懂了。
解釋不清楚的地方肯定是掌握的不熟練的地方。
看書:一本好書也是很重要的。
國內的高中教材的教學對象似乎是職業(yè)技校,看了和沒看毫無區(qū)別。
所以建議你一定要買一本好的參考書;問問發(fā)達地區(qū),沿海城市的重點中學的人都在看什么書。
做題:問問發(fā)達地區(qū),沿海城市的重點中學的人都在用什么練習冊。
一個好的題目可以檢驗出你的理解有哪些漏洞,你的思維有哪里生疏,你的技巧有哪些盲區(qū)。
提高智商:通過學習新的物理概念提高自己對世界的認知水準,就好像學美術應該可以提高審美一樣。
這是為了你自己好,是被你自己的好奇心驅動的。
例如學完物理之后你再也不會問為什么樂器會發(fā)聲,電器為什么會發(fā)熱,wifi對人體有無危害,為什么汽車相撞質量大的不容易掛,為什么航天器改變軌道需要消耗能量這樣的問題了。
如果你對自然對宇宙沒有興趣,那么學物理是很難的。
不背公式:沒事干的時候就用手從基本理論推出所有公式;這個過程中你能理解物理概念的意義,甚至看穿大部分考試題。
此外你還可以提高代數(shù)和運算水平。
這是成為牛人的第一步,任何行業(yè)都適用。
善用基本原則:任何一道難題都有一個基本的原則。
物理的解題原理就是如何找到隱含的關系/條件,把這個代數(shù)給解出來。
基本原則就是那幾個基本定律,因-果關系在高中物理中是特別需要強調的。
高中物理是決定論的。
題目問你一個結果,這個結果一定有一個原因,物理解題的第一步,就是找到這個因。
我殺你你就得死,我推你你就得動,我擼你你就得硬:這三件事都有不同的基本原則。
理解每一步:代數(shù)計算的每一步是數(shù)學范疇;這里更強調物理過程:例如小球碰撞就有幾個過程;擺和球的碰撞、運動的車上的擺和外部小球的碰撞等等又有很多過程。
需要理解每個過程發(fā)生的原因和結果:為什么是這樣,為什么不是其他那樣。
你最開始的猜想是不是太naive了,為什么這么naive,是自己蠢還是書沒看懂等等。
這樣不斷反饋,在否定中肯定自己,在肯定中否定自己,就可以螺旋上升,提高自己的實力。
最終目標是在計算出具體結果之前,就應該能大致判斷出一個定性的結果。
空間想象力:電場,磁場,帶電運動;圓周運動;參考系的變換;矢量的合成。
這些基本功都需要一定的空間想象力。
物理情景的還原和邊界條件/適用范圍的內化:其實是上面幾點的總結。
最后,注意一下數(shù)學水平:代數(shù),微積分等。
記好公式是首要:
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為連續(xù)相鄰相等時間(T)內位移之差}
注:
(1)平均速度是矢量;
(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;
2)自由落體運動
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
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度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)
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:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/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/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
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=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決于中心天體的質量)}
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),M:天體質量(kg)}
4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.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
6.地球同步衛(wèi)星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=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(wèi)星只能運行于赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7.9km/s。
1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)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)
2)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(余弦定理) F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區(qū)別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN
6.牛頓運動定律的適用條件:適用于解決低速運動問題,適用于宏觀物體,不適用于處理高速問題,不適用于微觀粒子
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:回復力,k:比例系數(shù),x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當?shù)刂亓铀俣戎担闪l件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發(fā)生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和應用
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發(fā)生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恒定、振幅相近、振動方向相同)
注:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關,取決于振動系統(tǒng)本身;
(2)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發(fā)生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(3)干涉與衍射是波特有的;
1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N?s),F(xiàn):恒力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恒定律:p前總=p后總或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統(tǒng)的動量和動能均守恒}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發(fā)生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恒、動量守恒)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置于水平光滑地面的長木塊M,并嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恒定功率啟動、以恒定加速度啟動、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)
8.電功率:P=UI(普適式) {U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2 {Ek:動能(J),m:物體質量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等于物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉化多少;
(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);
(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少
(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(見2、3兩式);(5)機械能守恒成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉化;(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;
*(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度系數(shù)和形變量有關。
八、分子動理論、能量守恒定律
1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s {V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動理論內容:物質是由大量分子組成的;大量分子做無規(guī)則的熱運動;分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)r
(2)r=r0,f引=f斥,F(xiàn)分子力=0,E分子勢能=Emin(最小值)
(3)r>r0,f引>f斥,F(xiàn)分子力表現(xiàn)為引力
(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F(xiàn)分子力≈0,E分子勢能≈0
5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內能的方式,在效果上是等效的),
W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內能(J),涉及到第一類永動機不可造出
7.熱力學第三定律:熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對于理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;
(7)r0為分子處于平衡狀態(tài)時,分子間的距離;
十、電場
1.兩種電荷、電荷守恒定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等于元電荷的整數(shù)倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(m),方向在它們的連線上,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引}
3.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等于電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數(shù))
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規(guī)律:原帶異種電荷的先中和后平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發(fā)終止于負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處于靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直于導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布于導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
十一、恒定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/并聯(lián) 串聯(lián)電路(P、U與R成正比) 并聯(lián)電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接后,調節(jié)Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx后通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數(shù){注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法:
電壓表示數(shù):U=UR+UA
電流表外接法:
電流表示數(shù):I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
選用電路條件Rx<
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調節(jié)范圍小,電路簡單,功耗小
便于調節(jié)電壓的選擇條件Rp>Rx
電壓調節(jié)范圍大,電路復雜,功耗較大
便于調節(jié)電壓的選擇條件Rp
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;
(3)串聯(lián)總電阻大于任何一個分電阻,并聯(lián)總電阻小于任何一個分電阻;
(4)當電源有內阻時,外電路電阻
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數(shù))
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規(guī)律:原帶異種電荷的先中和后平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發(fā)終止于負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處于靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直于導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布于導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
十一、恒定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由于I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/并聯(lián) 串聯(lián)電路(P、U與R成正比) 并聯(lián)電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同并反) R串=R1+R2+R3+ 1/R并=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I并=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接后,調節(jié)Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx后通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數(shù){注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法:
電壓表示數(shù):U=UR+UA
電流表外接法:
電流表示數(shù):I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
選用電路條件Rx<
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調節(jié)范圍小,電路簡單,功耗小
便于調節(jié)電壓的選擇條件Rp>Rx
電壓調節(jié)范圍大,電路復雜,功耗較大
便于調節(jié)電壓的選擇條件Rp
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;
(3)串聯(lián)總電阻大于任何一個分電阻,并聯(lián)總電阻小于任何一個分電阻;
(4)當電源有內阻時,外電路電阻
(5)當外電路電阻等于電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);
十二、磁場
1.磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,單位T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(注:L⊥B) {B:磁感應強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導線長度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B); {f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進入磁場的運動情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進入磁場:做勻速圓周運動,規(guī)律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;
(b)運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關,洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);
(c)解題關鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
注:
(1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負;
十三、電磁感應
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數(shù),ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運動) {L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發(fā)電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向:由負極流向正極}
十四、交變電流(正弦式交變電流)
1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總
3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在遠距離輸電中,采用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失損′=(P/U)2R;(P損′:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻)
6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數(shù);B:磁感強度(T);
S:線圈的面積(m2);U輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交變電流的變化頻率與發(fā)電機中線圈的轉動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;
(2)發(fā)電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應電動勢為零,過中性面電流方向就改變;
(3)有效值是根據(jù)電流熱效應定義的,沒有特別說明的交流數(shù)值都指有效值;
(4)理想變壓器的匝數(shù)比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等于輸出功率,當負載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;
十五、電磁振蕩和電磁波
1.LC振蕩電路T=2π(LC)1/2;f=1/T {f:頻率(Hz),T:周期(s),L:電感量(H),C:電容量(F)}
2.電磁波在真空中傳播的速度c=3.00×108m/s,λ=c/f {λ:電磁波的波長(m),f:電磁波頻率}
注:
(1)在LC振蕩過程中,電容器電量最大時,振蕩電流為零;電容器電量為零時,振蕩電流最大;
(2)麥克斯韋電磁場理論:變化的電(磁)場產(chǎn)生磁(電)場;
十六、光的反射和折射(幾何光學)
1.反射定律α=i {α;反射角,i:入射角}
2.絕對折射率(光從真空中到介質)n=c/v=sin /sin {光的色散,可見光中紅光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介質中的光速, :入射角, :折射角}
3.全反射:1)光從介質中進入真空或空氣中時發(fā)生全反射的臨界角C:sinC=1/n
2)全反射的條件:光密介質射入光疏介質;入射角等于或大于臨界角
注:
(1)平面鏡反射成像規(guī)律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對稱;
(2)三棱鏡折射成像規(guī)律:成虛像,出射光線向底邊偏折,像的位置向頂角偏移;
十七、光的本性(光既有粒子性,又有波動性,稱為光的波粒二象性)
1.兩種學說:微粒說(牛頓)、波動說(惠更斯)
2.雙縫干涉:中間為亮條紋;亮條紋位置: =nλ;暗條紋位置: =(2n+1)λ/2(n=0,1,2,3,、、、);條紋間距 { :路程差(光程差);λ:光的波長;λ/2:光的半波長;d兩條狹縫間的距離;l:擋板與屏間的距離}
3.光的顏色由光的頻率決定,光的頻率由光源決定,與介質無關,光的傳播速度與介質有關,光的顏色按頻率從低到高的排列順序是:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫(助記:紫光的頻率大,波長小)
4.薄膜干涉:增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4,即增透膜厚度d=λ/4〔見第三冊P25〕
5.光的衍射:光在沒有障礙物的均勻介質中是沿直線傳播的,在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下,光的衍射現(xiàn)象不明顯可認為沿直線傳播,反之,就不能認為光沿直線傳播
6.光的偏振:光的偏振現(xiàn)象說明光是橫波
7.光的電磁說:光的本質是一種電磁波。
電磁波譜(按波長從大到小排列):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線。
紅外線、紫外、線倫琴射線的發(fā)現(xiàn)和特性、產(chǎn)生機理、實際應用
8.光子說,一個光子的能量E=hν {h:普朗克常量=6.63×10-34J.s,ν:光的頻率}
9.愛因斯坦光電效應方程:mVm2/2=hν-W {mVm2/2:光電子初動能,hν:光子能量,W:金屬的逸出功}
注:
(1)要會區(qū)分光的干涉和衍射產(chǎn)生原理、條件、圖樣及應用,如雙縫干涉、薄膜干涉、單縫衍射、圓孔衍射、圓屏衍射等;
(2)其它相關內容:光的本性學說發(fā)展史/泊松亮斑/發(fā)射光譜/吸收光譜/光譜分析/原子特征譜線〔見第三冊P50〕/光電效應的規(guī)律光子說〔見第三冊P41〕/光電管及其應用/光的波粒二象性〔見第三冊P45〕/激光〔見第三冊P35〕/物質波〔見第三冊P51〕。
十八、原子和原子核
1.α粒子散射試驗結果a)大多數(shù)的α粒子不發(fā)生偏轉;(b)少數(shù)α粒子發(fā)生了較大角度的偏轉;(c)極少數(shù)α粒子出現(xiàn)大角度的偏轉(甚至反彈回來)
2.原子核的大小:10-15~10-14m,原子的半徑約10-10m(原子的核式結構)
3.光子的發(fā)射與吸收:原子發(fā)生定態(tài)躍遷時,要輻射(或吸收)一定頻率的光子:hν=E初-E末{能級躍遷}
4.原子核的組成:質子和中子(統(tǒng)稱為核子), {A=質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù),Z=電荷數(shù)=質子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)〔見第三冊P63〕}
5.天然放射現(xiàn)象:α射線(α粒子是氦原子核)、β射線(高速運動的電子流)、γ射線(波長極短的電磁波)、α衰變與β衰變、半衰期(有半數(shù)以上的原子核發(fā)生了衰變所用的時間)。
γ射線是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的〔見第三冊P64〕
6.愛因斯坦的質能方程:E=mc2{E:能量(J),m:質量(Kg),c:光在真空中的速度}
7.核能的計算ΔE=Δmc2{當Δm的單位用kg時,ΔE的單位為J;當Δm用原子質量單位u時,算出的ΔE單位為uc2;1uc2=931.5MeV}〔見第三冊P72〕。
注:
(1)常見的核反應方程(重核裂變、輕核聚變等核反應方程)要求掌握;
(2)熟記常見粒子的質量數(shù)和電荷數(shù);
(3)質量數(shù)和電荷數(shù)守恒,依據(jù)實驗事實,是正確書寫核反應方程的關鍵;
(4)其它相關內容:氫原子的能級結構〔見第三冊P49〕/氫原子的電子云〔見第三冊P53〕/放射性同位數(shù)及其應用、放射性污染和防護〔見第三冊P69〕/重核裂變、鏈式反應、鏈式反應的條件、核反應堆〔見第三冊P73〕/輕核聚變、可控熱核反應〔見第三冊P77〕/人類對物質結構的認識。
(完)
左手定則:
左手定則(安培定則):已知電流方向和磁感線方向,判斷通電導體在磁場中受力方向,如電動機。
伸開左手,讓磁感線穿入手心(手心對準N極,手背對準S極), 四指指向電流方向 ,那么大拇指的方向就是導體受力方向。
其原理是:
當你把磁鐵的磁感線和電流的磁感線都畫出來的時候,兩種磁感線交織在一起,按照向量加法,磁鐵和電流的磁感線方向相同的地方,磁感線變得密集;方向相反的地方,磁感線變得稀疏。
磁感線有一個特性就是,每一條磁感線互相排斥!磁感線密集的地方“壓力大”,磁感線稀疏的地方“壓力小”。
于是電流兩側的壓力不同,把電流壓向一邊。
拇指的方向就是這個壓力的方向。
右手定則:
確定導體切割磁感線運動時在導體中產(chǎn)生的感應電流方向的定則。
(發(fā)電機)
右手定則的內容是:伸開右手,使大拇指跟其余四個手指垂直并且都跟手掌在一個平面內,把右手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入手心,大拇指指向導體運動方向,則其余四指指向感應電流的方向。
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