1、高中物理公式 0高中物理公式总结GAO ZHONG WU LI GONG SHI ZONG JIE高中物理公式 1一、力学1、胡克定律：f = k x (x 为伸长量或压缩量，k 为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关) 2、重力： G = mg (g 随高度、纬度、地质结构而变化，g 极 g 赤 ，g 低 纬 g 高 纬 )3、求 F1、F 2 的合力的公式： cos2121FF合两个分力垂直时： 合注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。分解时喜欢正交分解。(2) 两个力的合力范围： F1F 2 F F1 +F2(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
2、4、物体平衡条件： F 合 =0 或 Fx 合 =0 Fy 合 =0推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力的合力一定等值反向。解三个共点力平衡的方法： 合成法,分解法，正交分解法，三角形法，相似三角形法5、摩擦力的公式：(1 ) 滑动摩擦力： f = N （动的时候用，或时最大的静摩擦力）说明：N 为接触面间的弹力（压力） ，可以大于 G；也可以等于 G；也可以小于 G。为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力 N 无关。(2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。大小范围： 0 f 静 fm (fm
3、 为最大静摩擦力)说明：摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。6、 万有引力： （1）公式：F=G （适用条件：只适用于质点间的相互作用）21rmG 为万有引力恒量： G = 6.6710-11 Nm2 / kg2（2）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r 表示卫星或行星的轨道半径，h 表示离地面或天体表面的高度） ）a 、万有引力=向心力 F 万 =F 向 即 42222 ga
4、rTrmvr 由此可得：天体的质量： ，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。234GTM高中物理公式 2行星或卫星做匀速圆周运动的线速度： ，轨道半径越大，线速度越小。 行星或卫星做匀速圆周运动的角速度： ，轨道半径越大，角速度越小。行星或卫星做匀速圆周运动的周期： ，轨道半径越大，周期越大。行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径： ，周期越大，轨道半径越大。行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度： ，轨道半径越大，向心加速度越小。2rGMa地球或天体重力加速度随高度的变化： 22)( hRg特别地，在天体或地球表面： 2002)(g天体的平均密度： 特别地：当 r=R 时：323234RGTrV
5、M GT32b、在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力，即 2RMmg。在不知地球质量的情况下可用其半径和表面的重力加速度来表示，此式在天体运动GgR2问题中经常应用，称为黄金代换式。c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度。也是人造卫星的最小发射速度。skmgRrMv/9.7第二宇宙速度：v 2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度。第三宇宙速度：v 3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度。7、 牛顿第二定律： （ 后面一个是据动量定理推导 ） tpaF合理解：（1）矢量性 （2）瞬时性 （3）独立性
6、 （4）同体性 （5）同系性 （6）同单位制牛顿第三定律：F= -F( 两个力大小相等，方向相反作用在同一直线上，分别作用在两个物体上)rGMv3rT2432高中物理公式 38、匀变速直线运动：基本规律： Vt = V0 + a t S = vo t + a t2 1几个重要推论： （1） (结合上两式 知三求二)asvt202（2）A B 段中间时刻的即时速度： tsvt20（3）AB 段位移中点的即时速度： 02tsv匀速：v t/2 =vs/2 ，匀加速或匀减速直线运动：v t/2 U20，q 为负，则 。 021 电场力做功的正负与电荷电势能的增减相对应，W AB 为正（即电场力做正功
7、）时，电荷的电势能减小， ；W AB 为负时，电荷的电势能增加 。所以，应用BA BA时可以代人各量的符号，来判定电场力做功的正负。当然也可以ABq） （用 求功的大小，再由电场力与运动方向来判定功的正负。但前者可直接求比较简）（ BU便。2、如何分析电场中电荷的平衡和运动电荷在电场中的平衡与运动是综合电场；川力学的有关知识习能解决的综合性问题，对加深有关概念、规律的理解，提高分析，综合问题的能力有很大的作用。这类问题的分析方法与力学的分析方法相同，解题步骤如下：(1)确定研究对象(某个带电体 )。 (2)分析带电体所受的外力。(3)根据题意分析物理过程，应注意讨论各种情况，分析题中的隐含条件
8、，这是解题的关键。(4)根据物理过程，已知和所求的物理量，选择恰当的力学规律求解。(5)对所得结果进行讨论。【例题 4】 如图 73 所示，如果 (氚核) 和 (氦核) 垂直电场强度方向进入同偏转H31e24电场，求在下述情况时，它们的横向位移大小的比。 （1）以相同的初速度进入， （2）以相同的初动能进入； （3）以相同的初动量进入； （4）先经过同一加速电场以后再进入。分析和解 带电粒子在电场中所受电场力远远大于所受的重力，所以重力可以忽略。带电粒子在偏转电场受到电场力的作用，做类似于平抛的运动，在原速度方向作匀速运动，在横向作初速为零的匀加速运动。利用牛顿第二定律和匀加速运动公式可得20
9、2)mqE1atyvl（1）以相同的初速度 v0 进入电场， 因 E、l、v 0 都相同，所以 mqy3241HeeqyV0高中物理公式 20（2）以相同的初动能 Ek0 进入电场，因为 E、l 、mv 2 都相同，所以 qy21eHeqy（3）以相同的初动量 p0 进入电场，因为 E、l 、mv 0 都相同，由mvllmE2020)(18341Heeqy（4）先经过同一加速电场加速后进入电场，在加速电场加速后，粒子的动能（U 1 为加速电压）20mv由 122041ElqlEy因 E、l、U 1 是相同的，y 的大小与粒子质量、电量无关，所以： eHy注意 在求横向位移 y 的比值时，应先求
10、出 y 的表达式，由题设条件，找出 y 与粒子的质量m、电量 q 的比例关系，再列出比式求解，这是求比值的一般方法。3、如何分析有关平行板电容器的问题在分析这类问题时应当注意 （1）平行板电容器在直流电路中是断路，它两板间的电压与它相并联的用电器（或支路）的电压相同。（2）如将电容器与电源相接、开关闭合时，改变两板距离或两板正对面积时，两板电正不变，极板的带电量发生变化。如开关断开后，再改变两极距离或两板正对面积时，两极带电量不变，电压将相应改变。（3）平行板电容器内是匀强电场，可由 求两板间的电场强度，从而进步讨论，两dUE极板问电荷的叫平衡和运。 4、利用电力线和等势面的特性分析场强和电势
11、电力线和等势面可以形象的描述场强和电势。电荷周围所画的电力线数正比于电荷所带电量。电力线的疏密，方向表示电场强度的大小和方向，顺电力线电势降低，等势面垂直电力线等可以帮助我们去分析场强和电势 【例题】 有一球形不带电的空腔导体，将一个负电荷Q 放入空腔中，如图所示。问：（1）由于静电感应，空腔导体内、外壁各带什么电？空腔内、导体内、导体外的电场强度，电势的大小有何特点，电场强度的方向如何？Q高中物理公式 21（2）如将空腔导体内壁接地；空腔导体内外壁各带什么电?空腔内、导体内、导体外的场强，电势有何变比？（3）去掉接地线，再将场电荷Q 拿走远离空腔导体后，空腔导体内、外壁各带什么电？空腔内、导
12、体内、导体外部的场强、电势又有什么变化？分析和解 本题利用电力线进行分析比较清楚（1）把负电荷放人空腔中，负电荷周围将产生电场， （画出电力线其方向是指向负电荷）自由电子由低电势到高电势(电子逆电力线运动 )发生静电感应，使导体内壁带有电量为 Q 的正电荷，导体外壁带有电量为 Q 的负电荷，如图 7 所示。空腔导体里外电力线数一样多（因电力线数正比于电量）空胶外电力线指向金属导体（电力线止于负电荷） 。越靠近空腔导体场强越大。导体中无电力线小，电场强度为零，空腔内越靠近负电荷 Q电力线越密，电场强度也越大。顺电力线电势降低，如规定无穷远电势为零，越靠近空腔导体电势越低，导体内部电势相等，空腔内
13、越靠近负电荷 Q 电势越低。各处的电势均小于零。（2）如把空腔导体内壁接地，电子由低电势到高电势，导体上的自由电子将通过接地线进入大地，静电平衡后导体内壁仍带正电，导体外壁不带电。由于电力线数正比于场电荷，场电荷Q 未变所以空腔内的电力线分布未变，空腔内的电场强度也不变。导体内部场强仍为零。由于导体外壁不带电，导体外部无电力线，导体外部场强也变为零。 （要使导体外部空间不受空腔内场电荷的影响，必须把空腔导体接地。 ）在静电平衡后，导体与地电势相等都等于零，导体内部空腔中电势仍为负，越靠近场电荷电势越低，各处电势都比 导体按地以前高。 （3）如去掉接地线，再把场电荷拿走远离空腔导体时，由于静电感
14、应，导体外表面自由电子向内表面运动到静电平衡时，导体内表面不带电，外表面带正电，带电量为 Q。这时导体内部和空腔内无电力线，场强都变为零，导体外表面场强垂直导体表面指向导体外，离导体越远，电力线越疏，场强越小。顺电力线电势减小，无穷远电势为零，越靠近导体电势越高。导体上和空腔内电势相等，各点电势均大于零。 当导体接地时，导体外表面不带电，也可用电力线进行分析。如果外表面带负电，就有电力线由无穷远指向导体，导体的电势将小于零，与导体电势为零相矛盾。如果导体外表面最后带正电，则有电力线由导体外表面指向无穷远，则导体电势将大于零，也与地等电势相矛盾所以，本题中将导体接地时，导体外表面不再带电。3、利
15、用等效和类比的方法进行分析当我们研究某一新问题时，如果它和某一学过的问题类似，就可以利用等效和类比的方法进行分析。【例题】 摆球的质量为 m，带电量为 Q，用摆长为 Z 的悬线悬挂在场强为 E 的水平匀强电场中。求：（1）它在微小摆动时的周期；（2）将悬线偏离竖直位置多大角度时，小球由静止释放，摆到悬线为竖直位置时速度刚好是零。五、电路解题的基本方法1、解题的基本方法、步骤图 7高中物理公式 22本章的主要问题是研究电路中通以稳恒电流时，各电学量的计算，分析稳恒电流的题目，步骤如下：（1）确定所研究的电路。（2）将不规范的串并联电路改画为规范的串并联电路。（使所画电路的串、并联关系清晰） 。对
16、应题中每一问可分别画出简单电路图，代替原题中较为复杂的电路图。（3）在所画图中标出已知量和待求量，以利分析。（4）应注意当某一电阻改变时，各部分电流、电压、功率都要改变。可以认为电源电动势和内电阻及其它定值电阻的数值不变。必要时先求出 、r 和定随电阻的大小。（5）根据欧姆定律，串、并联特性和电功率公式列方程求解。（6）学会用等效电路，会用数学方法讨论物理量的极值。2、将不规范的串并联电路加以规范搞清电路的结构是解这类题的基础，具体办法是：（1）确定等势点，标出相应的符号。因导线的电阻和理想安培计的电阻都不计，可以认为导线和安培计联接的两点是等势点。（2）先画电阻最少的支路，再画次少的支路从电
17、路的一端画到另一端。3、含有电容器的电路解题方法在直流电路中，电容器相当电阻为无穷大的电路元件，对电路是断路。解题步骤如下：（1）先将含电容器的支路去掉（包括与它串在同一支路上的电阻） ，计算各部分的电流、电压值。（2）电容器两极扳的电压，等于它所在支路两端点的电压。（3）通过电容器的电压和电容可求出电容器充电电量。（4）通过电容器的电压和平行板间距离可求出两扳间电场强度，再分析电场中带电粒子的运动。4、如何联接最省电用电器正常工作应满足它要求的额定电压和额定电流，要使额外的损失尽可能少，当电源电压大于或等于两个（或两个以上）用电器额定电压之和时，可以将这两个用电器串联，并给额定电流小的用电器
18、加分流电阻，如电源电压大于用电器额定电压之和时，应串联分压电阻。【例】 三盏灯，L 1 为“110V 100W”，L 2 为“110V 50W”，L 3 为“110V 40W”电源电压为 220V，要求：三盏灯可以单独工作； 三盏灯同时工作时额外损耗的功率最小，应怎样联接？画出电路图，求出额外损耗功率。5、在电路计算中应注意的几个问题（1）在电路计算中，可以认为电源的电动势、内电阻和各定值电阻的阻值不变，而各部分的电流、电压、功率（或各种电表的示数）将随外电阻的改变而收变。所以，在电路计算中，如未给出电源的电动势和内电阻时，往往要先将其求出再求变化后的电流、电压、功率。（2）应搞清电路中各种电
19、表是不是理想表。作为理想安培计，可以认为它的电阻是零，作为理想伏特计，可以认为它的电阻是无穷大。也就是说，将理想安培计、伏特汁接入电路，将不影响电路的电流和电压。可以把安培计当成导线、伏特计去掉后进行电路计算。但作为真实表，它们都具有电阻，它们既显示出电路的电流和电压，也显示它自身的电流值或电压值。如真实安培计是个小电阻，真实伏特计是一个大电阻，将它们接入电路将影响电路的电流和电压值。所以，解题时应搞清电路中电表是不是当作理想表。高中物理公式 23二、解题的基本方法1、磁场、磁场力方向的判定（1）电流磁场方向的判定正确应用安培定则对于直线电流、环形电流和通电螺线管周围空间的磁场分布，要能熟练地
20、用磁力线正确表示，以图示方法画出磁力线的分布情况包括正确的方向和大致的疏密程度，还要能根据解题的需要选择不同的图示（如立体图、纵剖面图或横断面图等） 。其中，关于磁场方向走向的判定，要能根据电流方向正确掌握安培定则的两种用法，即： 对于直线电流，用右手握住导线（电流） ，让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致，则弯曲的四指所指方向即为磁力线环绕电流的方向。 对于环形电流和通电螺线管，应让右手弯曲的四指所指方向跟电流方向一致，则伸直的大拇指所指方向即为环形电流中心轴线上磁力线方向，或通电螺线管内部磁力线方向（亦即大拇指指向通电螺线管滋力线出发端北极） 。 对于通电螺线管，其内部的磁场方向从 N 极
21、指向 S 极；而内部的磁场方向从 S 极指向 N极。从而形成闭合的曲线。（2）安培力、洛仑兹力方向的判定正确应用左手定则 运用左手定则判定安培力的方向，要依据磁场 B 的方向和电流 I 的方向只要 B 与 IL的方向不平行，则必有安培力存在，且与 B、IL 所决定的平面垂直。对于 B 与 IL 不垂直的一般情况来说，则需先将 B 矢量分解为两个分量：一个是垂直于 IL 的 ，另一个是平行于 IL 的 ，/如图 92 所示，再依据 的方向和电流 I 的方向判定安培力的方向。在磁场与通电导线方向夹角给定的前提下，如果在安培力 F 磁场 B 和通电导线 IL 中任意两个量的方向确定，就能依据左手定则
22、判断第三个量的方向。 运用左手定则判定洛仑兹力的方向，同样要依据磁场 B 的方向和由于带电粒子运动形成的电流方向（带正电粒子运动形成的电流，方向与其速度 v 方向一致，带负电粒子运动形成的电流，方向与其速度 v 方向相反） 。只要 B 与 v 的方向不平行，则必有洛仑兹力存在，且与 B、v 所决定的平面垂直。对于 B 与 v 不垂直的一般情况来说，则仍需先将 B 矢量分解为两个分量：一个是垂直于 v 的 ，另一个是平行于 v 的 ，如图 93所示， （或将 u 矢量分解为两个分量：/一个是垂直于 B 的 ，另一个是平行于 B 的 ，如图 93所示。 ）再依据 的方向和 v 的方/ 向(或 B
23、的方向和 的方向)正确判定洛仑兹力的方向。v在磁场 B 与已知电性粒子的运动速度 v 的方向夹角给定的前提下，如果在洛仑兹力 f、磁场B 和粒子运动速度中任意两个量的方向确定，也就能依据左手定则判断第三个量的方向。2、磁场力大小的计算及其作用效果（1）关于安培力大小的计算式 ，其中 为 B 与 IL 的方向夹角（见图 92） ，sinIlBF由式可知，由于角 取值不同，安培力值将随之而变，其中 取 、 值时 F 为零， 取 018时 F 值最大 。本式的适用条件，一般地说应为一般通电直导线 IL 处于匀强磁场 B90ILBm高中物理公式 24中，但也有例外，譬如在非匀强磁场中只要通电直导线段
24、IL 所在位置沿导线的各点 B 矢最相等（B 值大小相等、方向相同） ，则其所受安培力也可运用该式计算。关于安培力的作用效果，解题中通常遇到的情况举例说明如下： 平行通电导线之间的相互作用；同向电流相吸，反向电流相斥。这是电流问磁相互作用的一个重要例证。 在安培力与其他力共同作用下使通电导体处于平衡状态，借以测定 B 或 I 等待测值。如应用电流天平测定磁感应强度值，应用磁电式电流表测量电流强度。【例题 2)】 图 95 所示是一种电流天平，用以测定匀强磁场的磁感应强度。在天平的一端挂一矩形线圈，其底边置于待测匀强磁场 B 中，B 的方向垂直于纸面向里。已知线圈为 n 匝，底边长 L 当线圈通
25、以逆时针方向，强度为 I 的电流时，使天平平衡；将电流反向但强度不变，则需在左盘中再加 砝码，使天平恢复平衡。试列出待测磁场磁感应强度 B 的表达式。m分析和解 本题应着眼于线圈底边在安培力作用下天平的平衡以及电流方向变化后天平调整重新平衡等问题因此需对线圈及天平进行受力分析，根据平衡条件确定有关量的量值关系。对于第一种情况，即线圈（设线圈质量为 M）通以逆时针方向电流时，根据左手定则判定其底边所受安培力 F 的方向竖直向上。如果这时左盘中置砝码 m 可使天平平衡，则应有 Mg第二种情况，即线圈改通顺时针方向电流后，显然其底边所受安培力方向变为竖直向下。左盘需再加砝码 ，以使天平重新平衡，这时
26、则有mF)(由、两式可得 ，g22m根据安培力的计算式，并考虑到线圈的匝数，有 。所以待测磁场的磁感应强度nILBF，即为所求。nILmgFB（2）关于洛仑兹力大小的计算式 ，其中 为 B 与 的方向夹角（见图 93） ，siqvf v由式可知，由于 取值不同，洛仑兹力值亦将随之而变，其中 取 、 值时 为零， 取 018f时 值最大 。本式的适用范围比较广泛，但在中学物理教学中只讨论带电粒子在匀90fqvBfm强磁场中的运动，而且大纲规定，洛仑兹力的计算，只要求掌握 跟 B 垂直的情况。 v关于洛仑兹力的作用效果，解题中通常遇到的情况举例说明如下： 在匀强磁场中带电粒子的运动。a、如果带电粒
27、子的运动速度 垂直于磁场 B，即 ，如图 99 所示，则带电粒子将v0在垂直于 B 的平面内做匀速圆周运动，这时洛仑兹力起着向心力的作用根据牛顿第二定律，应为 ，向 心向 心 mFrmqB2由此可得，圆运动半径 。角速度 。周期 。粒子动量的大小vBqqmT2高中物理公式 25。粒子的动能 。qBrmvmrBqv21b、如果带电粒子的运动速度 与磁场 B 不垂直，臂如 锐角，如图 910 所示。则可将 分v解为 及 ,其中带电粒子 q 一方面因 而受洛仑兹力)()/(/ v的作用，在垂直于 B 的平面内做一个匀速圆周运动；同时，还因 而做一sinqvBf /平行于磁场的与苏直线运动。两分运动的合运动为如图 910 所示的沿一等距螺旋线运动，其距轴的半径 ，螺距 。simr cos2cos/ qBmvvTd
