物理必考知識點

運動和力公式彙編

物理必考知識點

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或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。

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別,實際應用:反衝運動}

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:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子。(見第一冊P67)

注:

平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。

衝量與動量公式彙編

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}

2.衝量:I=Ft {I:衝量(N s),F:恆力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}

3.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}

4.動量守恆定律:p前總=p後總或p=p’′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

5.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恆}

6.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}

7.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰後連在一起成一整體}

8.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰:v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)

9.由8得的推論——等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)

10.子彈m水平速度vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並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}

注:

(1)正碰又叫對心碰撞,速度方向在它們“中心”的連線上;

(2)以上表達式除動能外均為矢量運算,在一維情況下可取正方向化為代數運算;

(3)系統動量守恆的.條件:合外力為零或系統不受外力,則系統動量守恆(碰撞問題、爆炸問題、反衝問題等);

(4)碰撞過程(時間極短,發生碰撞的物體構成的系統)視為動量守恆,原子核衰變時動量守恆;

(5)爆炸過程視為動量守恆,這時化學能轉化為動能,動能增加;

(6)其它相關內容:反衝運動、火箭、航天技術的發展和宇宙航行。

勻速圓周運動公式彙編

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.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):米(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):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。

注:

(1)向心力可以由某個具體力提供,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,指向圓心;

(2)做勻速圓周運動的物體,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,向心力不做功,但動量不斷改變。

萬有引力公式彙編

1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:週期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}

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.衞星繞行速度、角速度、週期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{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.地球同步衞星: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)地球同步衞星只能運行於赤道上空,運行週期和地球自轉週期相同;

(4)衞星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、週期變小(一同三反);

(5)地球衞星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。

功和能轉化公式彙編

1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恆力(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.汽車以恆定功率啟動、以恆定加速度啟動、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.機械能守恆定律: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(重力做功等於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)機械能守恆成立條件: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,與勁度係數和形變量有關。

常見的力公式彙編

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,FN: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μFN,一般視為fm≈μFN;

(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)(見第一冊P8);

(5)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);

恆定電流公式歸納

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:由於I=U/R,W=Q,因三此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/並聯、串聯電路(P、U與R成正比)、並聯電路(P、I與R成反比)

電阻關係(串同並反) R串=R1+R2+R3+;1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+

電流關係:I總=I1=I2=I3;I並=I1+I2+I3+

電壓關係: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:兩表筆短接後,調節Ro使電錶指針滿偏,得:Ig=E/(r+Rg+Ro)

接入被測電阻Rx後通過電錶的電流為:Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)。由於Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小。