高考物理总复习基础知识要点梳理21页 21页

‎2019年高考物理总复习基础知识要点梳理 第一部分 力 学 一 力和物体的平衡：‎ ‎ 1．力 ‎ ⑴力是物体对物体的作用：①成对出现，力不能离开物体而独立存在；②力能改变物体的运动状态（产生加速度）和引起形变；③力是矢量，力的大小、方向、作用点是力的三要素。‎ ‎ ⑵力的分类：①按力的性质分类。②按力的效果分类（可以几个力的合力）。‎ ‎ ⑶力的图示：①由作用点开始画，②沿力的方向画直线。③选定标度，并按大小结合标度分段。④在末端画箭头并标出力的符号。‎ ‎ 2．重力 ‎ ⑴产生：①由于地球吸引而产生（但不等于万有引力）。②方向竖直向下。③作用点在重心。‎ ‎ ⑵大小：①G=mg，在地球上不同地点g不同。②重力的大小可用弹簧秤测出。‎ ‎ ⑶重心：①质量分布均匀的有规则形状物体的重心，在它的几何中心。②质量分布不均匀或不规则形状物体的重心，除与物体的形状有关外，还与质量的分布有关。③重心可用悬挂法测定。④物体的重心不一定在物体上。‎ ‎ 3．弹力 ‎ ⑴产生：①物体直接接触且产生弹性形变时产生。②压力或支持力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体；③绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。‎ ‎ 有接触的物体间不一定有弹力，弹力是否存在可用假设法判断，即假设弹力存在，通过分析物体的合力和运动状态判断。‎ ‎ ⑵胡克定律：在弹性限度内，F=KX，X－是弹簧的伸长量或缩短量。‎ ‎ 4．摩擦力 ‎ ⑴静摩擦力：①物接触、相互挤压（即存在弹力）、有相对运动趋势且相对静止时产生。②方向与接触面相切，且与相对运动趋势方向相反。③除最大静摩擦力外，静摩擦力没有一定的计算式，只能根据物体的运动状态按力的平衡或F=ma方法求。‎ ‎ 判断它的方向可采用“假设法”，即如无静摩擦力时物体发生怎样的相对运动。‎ ‎ ⑵滑动摩擦力：①物接触、相互挤压且在粗糙面上有相对运动时产生。②方向与接触面相切且与相对运动方向相反（不一定与物的运动方向相反）②大小f=μFN。（FN不一定等于重力）。‎ ‎ 滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动，但不一定阻碍物体的运动。‎ ‎ 摩擦力既可能起动力作用，也可能起阻力作用。‎ ‎ 5．力的合成与分解 ‎ ⑴合成与分解：①合力与分力的效果相同，可以根据需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四边形法则，平行四边形法则对任何矢量的合成都适用，力的合成与分解也可用正交分解法。③两固定力只能合成一个合力，一个力可分解成无数对分力，但力的分解要根据实际情况决定。‎ ‎ ⑵合力与分力关系：①两分力与合力F1 +F2 ≥F≥F1 －F2 ，但合力不一定大于某一分力。②对于三个分力与合力的关系，它们同向时为最大合力，但最小合力则要考虑其中两力的合力与第三个力的关系，例如3N、4N、5N三个力，其最大合力F＝3＋4＋5＝12N，但最小合力不是等于三者之差，而是等于0。‎ ‎ 6．在共点力作用下物体的平衡 ‎ ⑴物体所处状态：①此时物体所受合力=0。②物处于静止或匀速运动状态，即平衡状态。‎ ‎ ⑵两平衡力与作用反作用力：①平衡力作用在同一物体上，其效果可互相抵消，它们不一定是同一性质的力；②作用与反作用力分别作用在两不同的物体上，其效果不能互相抵消（其效果要结合各个物体的其他受力情况分析），但必是同一性质的力。‎ ‎ 7．物体的受力分析 ‎ ⑴确定研究对象：①隔离法：研究对象只选一个物体。②整体法：研究对象是几个物体组成的系统。③应用整体法一般要求这几个物体的运动加速度相同，包括系统中各物体均处于平衡状态（当加速度不同时，也可应用）。‎ ‎ ⑵作力的示意图（力图）：‎ ‎ ①选择对象。②‎ 按顺序画：一般按重力、弹力、摩擦力的顺序画受力图，应用整体法时系统中各物体间相互作用力（内力）不要画。③注意摩擦力：是否存在，方向如何。④注意效果力：它是由其他的“性质力”如弹力、重力等提供的，不要把这些“效果力”再重复作为一个单独的力参与受力分析。⑤作图准确。‎ 二、直线运动：‎ ‎ 1．基本概念 ‎ ⑴时刻与时间：时刻对应的是位置、瞬时速度、动量、动能等状态量，时间对应的是位移、路程、冲量、功等过程量。‎ ‎ ⑵位移与路程：位移是起点至终点的直线距离，是矢量。路程是起点至终点的实际长度，是标量。‎ ‎ 2．匀速度直线运动 ‎ ⑴速度：①对应的位移，只要位移大小或方向改变，速度即改变。②匀速直线运动中的速度是一个恒量，即大小和方向都不变。‎ ‎ ⑵速率：①对应的路程。在曲线运动中，路程是曲线的长度。‎ ‎ ⑶平均速度：①是总位移与总时间的比值， ②在速度不同的几个运动中，它不是速度的平均值（总位移/总时间）。‎ ‎ ⑷匀速直线运动图象：①S－t图象，是过原点的一条直线，直线的斜率=速度。②V－t图象，是平行于t轴的一条直线，图线所包围的面积＝物体的位移。‎ ‎ 3．匀变速直线运动 ‎ ⑴加速度：①用来描述速度变化的快慢，是矢量。②在其他运动中，它不一定指速度变化的大小，速度大，加速度不一定大，速度为零，加速度不一定为零。‎ ‎ ⑵匀变速直线运动的公式：‎ ‎ Vt =V0 +at S=V0 t+at2 /2 ‎ ‎ 在匀加速直线运动中，a为正，a与V同向，匀减速直线运动中，a为负，a与V反向。‎ ‎ ⑶v－t图象：①是一条倾斜的直线，图线的斜率=a。②图线与X轴包围的面积表示物体的位移。‎ ‎ ⑷自由落体和竖直上抛运动：①是匀变速直线运动的特例，加速度都是g。②竖直上抛可分为上、下两个运动求解，也可直接应用匀减速直线运动公式计算，当速度为负值时，表示物体处于下降阶段，当位移为负值时，表示物体在抛出点下方 ‎ ⑸匀变速直线运动的一些特点：‎ ‎ ①ΔS＝aT2：相邻两相等时间内的位移之差是个恒量。‎ ‎ ②位移之比：V0＝0时，从起点算起，1t、2t、3t……nt时间内的位移之比S1 ︰S2 ︰S3 ︰…︰Sn =1︰4︰9︰…︰n2 。‎ ‎ V0＝0时，从起点算起，第1t秒、第2t秒、第3t秒……第nt秒时间内的位移之比△S1 ︰△S2 ︰△S3 ︰…︰△Sn =1︰3︰5︰…︰（2n－1）； ‎ ‎ ③从V0＝0算起，通过连续相等位移的时间之比t1︰t2︰t3︰……tn＝1︰‎ ‎ ④速度关系：时间中点的速度=该段的平均速度。位移中点速度VB与该位移起点速度VA和终点速度VC关系：。在匀加速直线运动或匀减速直线运动中，位移中点的速度都比时间中点速度大。‎ ‎ 4．注意点 ‎ ⑴匀减速直线运动：有下面三种情况：‎ ‎ ①物体可以返回且加速度不变时，如竖直上抛运动，公式Vt =V0 －at 和S=V0 t－at2 /2适用于整个过程。如果已知返回过程某时刻的速度，可以负值代入速度公式计算，如果已知返回过程某位置处于抛出点的另一侧，其位移可以负值代入位移公式。‎ ‎ ②物体不能返回的运动，如汽车刹车后t秒的位移和速度，以上两公式只适用Vt＝0前的过程，此类问题一般要先判断汽车刹车后可运动的时间。‎ ‎ ③物体可以返回但加速度不同，如竖直上抛时存在空气阻力，则要分上升和下落两段单独计算。物体可以返回运动时，在返回点的速度＝零，但加速度不一定为零。‎ ‎ ⑵公式只适用于匀变速直线运动，在某些题目中使用它，可以使计算简化，对于加速度不变的往复运动，如竖直上抛运动，如果物体处于下落过程，此时的速度与初速度方向相反，公式中的Vt要取负值。‎ ‎ ⑶相追相遇的问题：要注意用作图的方法分析各物体的运动情况，并在图上逐个注明物理量。在追赶运动中，追上的条件不但与两物体的位移有关，还与两物体的速度有关，一般情况时，要把两物体的速度大小相等作为临界条件。‎ ‎ ⑷竖直分离问题：叠在一起的两物体一起向上运动时，要使上面的物体与下面的物体分离，例如用手竖直向上抛物，要使物离开手，先有一个向上加速过程，然后要有一个向上减速过程，只有当向下的加速度大小增大到g以后时，物体才开始脱离手，因此g是分离的临界加速度（此后手的向下加速度要大于g）。‎ ‎ ⑸加速度减小的加速运动：其速度仍然不断增大（只是每秒速度增加量逐渐减小），当加速度减小至零时，此时物体的速度最大。‎ 三、运动定律：‎ ‎ 1．牛顿第一定律 ‎ ⑴伽利略的理想实验：是针对“力是维持物体运动的原因”的错误认识，经过通过物体沿光滑斜面下滑，观察它滚上另一个斜面（平面）运动情况的抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素的理想实验。当物在光滑的水平面上运动，物的速度保持不变，物体运动并不需要力来维持。物在水平面上运动之所以会停下来，是因为是受到阻力的缘故。‎ ‎ ⑵惯性：①物体保持原来静止或匀速直线运动状态的性质。②一切物体都有惯性，惯性是所有物体的固有性质。③它与物体是否运动、运动快慢、受力情况无关。④质量是惯性大小的量度，质量大的物体惯性大，在同样力作用下，质量大的物体运动状态难改变。‎ ‎ 用惯性解释现象时，着重强调物体保持原来运动状态的特性（静止或匀速直线运动）。‎ ‎ 2．牛顿第二定律 ‎ ⑴特点：a=F/m是一个瞬时作用规律，即a是F作用所产生，与F始终同向，同时变化，同时存在或消失。‎ ‎ ⑵应用：①进行受力分析是应用F＝ma解题的关键步骤。②按加速度方向列式。③与运动学结合计算时一般以加速度为中间量。④注意物体运动中加速度是否变化。‎ ‎ 3．牛顿第三定律 ‎ ⑴特点：①大小相同、方向相反，在同一直线上，性质相同。②分别作用在两个物体上，产生的效果不一定相同，也不能互相抵消。③借助F和F¢的关系，可以通过改变研究对象分析问题，但此种情况下答题时要注意引入牛顿第三定律答题。‎ ‎ 4．力学单位制 ‎ 国际单位制：力学中－长度（米）、质量（千克）、时间（秒），热学中－热力学温度（开）、物质的量（摩尔），电学中－电流强度（安培），是国际基本单位。由这些基本单位推导出的单位，如牛（千克·米/秒2 ）等，是导出单位。基本单位和导出单位一起组成单位制。‎ ‎ 5．应用牛顿运动定律的解题要求 ‎ ⑴根据题目的已知条件进行研究对象的受力分析或运动状态分析，画出分析图。‎ ‎ ⑵力的分解和合成：物体受多力作用时，注意是否要把力按效果进行分解，分解时应选择什么方向的座标轴。‎ ‎ ⑶列出相关量的关系式：按正交分解时分开列式。‎ ‎ ⑷找出相关量和变量：在同一题目中，可以选择不同的研究对象（单个或系统），列式时，选择未知量数少、已知量和相关量多的公式，注意有的物理量的大小和方向是否变化，物体处于什么状态。‎ ‎ ⑸当物体的加速度为已知时，即相当于知道物体的合力，如果要求某一个力，此时在作力的分析图时，要把合力作为一个已知量。‎ ‎ 6．超重和失重 ‎ ⑴超重：指物体对支持物的压力或拉力大于它的重力，作加速上升或减速下降的物体，物体处于超重状态。‎ ‎ ⑵‎ 失重：加速下降或减速上升的物体对支持物压力或拉力小于重力；完全失重：自由下落或绕地作匀速圆周运动的卫星中的物体对支持物压力或拉力=零。（处于完全失重状态的液体的浮力也为零）‎ ‎ 7．注意点 ‎ ⑴牛顿运动定律只在低速（相对于光速）、宏观（相对于微观粒子）条件下适用。‎ ‎ ⑵对于绳子、弹簧、硬棒，要注意它们受力方面的差别，其中绳子只能受拉力，弹簧可受拉力和压力，硬棒除能受拉力、压力外，还能弯曲，这时的力不延棒的方向。‎ ‎ 当其他力撤消的瞬间，一般认为绳子受力情况立即改变，而弹簧的弹力则不会立即消失。‎ ‎ ⑶超重、失重与物体的重力：超重、失重是指在竖直方向作变速运动的物体所受其他物体的支持力或拉力大小（即视重或称重）是否大于或小于它的重力（引力重），在这种运动状态，物体所受重力不变。在绕地球作匀速圆周运动的卫星中，物体处于完全失重状态，物体间不存在支持力或拉力，但物体仍然受到地球的重力作用，此时重力全部用于提供向心力。‎ 四、曲线运动：‎ ‎ 1．曲线运动 ‎ ⑴物体作曲线运动的条件：①初速度和合外力不为零。②两者不在一直线上。‎ ‎ ⑵速度：①合外力的作用是改变速度（大小、方向）。②任一点的速度方向在该点曲线的切线方向上。③运动中速度不断改变，是一种变速运动，如果合外力是恒定的，属匀变速运动。‎ ‎ 2．运动的合成和分解 ‎ ⑴两类基本运动：匀速直线运动和初速度为零的匀加速直线运动是最常见的两类基本运动；‎ ‎ ⑵运动合成：①几个同类运动的合运动仍是同类运动。②合速度或合加速度按力的合成方法求。③不同类运动的合运动可能是直线运动（V0与a在同一直线上），也可能是曲线运动（V0与a不在同一直线上）。‎ ‎ ⑶运动分解：一个复杂的运动也可分解成几个较简单的分运动（一般用正交分解），各个分运动可独立求解，其相互关系是它们具有等时性。‎ ‎ ⑷船渡河和拖船问题：‎ ‎ ①船渡河：它是船在静水中的运动和水的运动的合运动，它是两种匀速直线运动的合成，合运动也是匀速直线运动。船渡河的时间由河宽和船垂直河岸的分速度决定，与水的流速度无关，船渡河沿河岸的位移与渡河时间和水的流速有关。当船的静水速度大于水的流速时，可以使它们的合速度方向垂直河岸，此时渡河最小位移等于河宽，当船的静水速度小于水的流速时，无法使它们的合速度方向垂直河岸，此时要通过画圆弧方法求解。‎ ‎ ②岸上拖船：包括汽车通过滑轮提升重物问题，存在两个不同的运动，一般岸上的运动是匀速直线运动，而比岸低的水中船的运动是一种变速运动，船在水中的速度是合速度（实际效果），连接绳的速度是船的分速度（它的大小等于岸上拉绳力的速度大小），船的移动距离要通过绳被拖过的长度计算。如果是河中的船（匀速）拖动岸上物体，则船速也是合速度。对于汽车通过滑轮提升重物，汽车速度也是合速度。‎ ‎ 3．平抛运动 ‎ ⑴性质：初速度与重力垂直，是匀变速运动，加速度=g。‎ ‎ ⑵分运动：①水平方向X=V0t；竖直方向Y=gt2/2。②平抛运动的空中运动时间由h决定，水平位移由h和V0联合决定。③运动过程各点的水平分速度都等于V0，竖直分速度Vt＝gt，速度改变量gt。④各点机械能相等。‎ ‎ 4．匀速圆周运动 ‎ ⑴意义：①速度大小不变，方向不断改变。②加速度大小不变，方向时刻改变，是变加速运动。‎ ‎ ⑵物理量：①线速度：V=S/t＝2πR/T＝Rω，其中S是通过的弧长，方向沿该点圆周的切线方向。②角速度：ω=θ/t＝2π/T，单位为rad/s。③周期T和频率f：T＝1/f，在匀速圆周运动中，转速n＝f。④向心加速度：a＝V2/R＝Rω2，方向始终指向圆心（不断变化）。⑤向心力：大小F=ma=mV2/r=mrω2；其方向始终指向圆心（变力），是一种“效果力”，它是由其他力（单个或多个）提供的。‎ ‎ 在匀速圆周运动中，角速度、周期、频率是不变的，速度、向心加速度、向心力是变化的（大小不变，方向不断改变）。‎ ‎ ⑶注意点：‎ ‎ ①‎ 在皮带传动系统中，认为皮带及其接触处轮沿各点的线速度大小相等（不打滑），同一轮上各点角速度相等，线速度大小不一定相同。比较它们的V、ω或a时，要判断它们哪些物理量大小是相同的。‎ ‎ ②竖直面内的圆周运动是变加速运动，速度、加速度大小和方向不断改变，只要求分析最高点和最低点的情况。最高点的情况要根据提供向心力的物体决定，例如细绳和轻棒，细绳只 能承受拉力，最高点的最小速度为V＝，而轻棒还可承受压力，允许最高点的速度＝0。‎ ‎ ③当物体作匀速圆周运动时，如果它的向心力是由不在一条直线上的力提供的（如圆锥摆、火车转弯等），要注意确定圆心的位置和沿半径方向的合力。‎ ‎ ④做匀速圆周运动的物体，当它所受的合外力突然消失或不足以提供所需的向心力时，说会做逐渐远离圆心的离心运动，如果向心力突然消失，物体由于惯性就会沿切线飞去。‎ ‎ 5．万有引力和天体运动 ‎ ⑴万有引力定律：①F=GmM/r2，其中的r是两个质点间的距离，当物体间的距离远大于物体本身的大小时，物体可视为质点。②引力常量：G=6.67×10－11牛·米2/千克2 ，它是卡文迪许用扭秤测定的。③万有引力定律的发现，是17世纪自然科学最伟大的成果之一，第一次揭示自然科学中一种基本相互作用的规律。‎ ‎ ⑵开普勒定律：①第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。②第三定律：所有行星的轨道的半长轨的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等，即R3/T2＝k。‎ ‎ ⑶天体的运动：①向心力由两天体间的万有引力提供，根据已知和所求物理量，在公式GmM/r2＝mV2/r＝mrω2＝mr(2π/T)2＝mg¢选择（其中的r是运动半径，g¢是天体所在处的重力加速度）。②天体质量、密度、周期关系：M＝ρV＝4πρR3/4＝4π2r3/GT2，其中R是天体半径，r是天体作匀速圆周运动的半径，T是周期。当物体在天体表面附近作匀速圆周运动时，ρ＝3π/GT2。‎ ‎ ⑷人造地球卫星：①以上的公式仍然适用，对于离地h高的卫星，g′=g（h/R+h）2 。②卫星的V、ω、T与r的关系：根据GmM/r2＝mV2/r，得，r越大，V越小，同理根据GmM/r2＝mrω2＝mr(2π/T)2，ω2∝1/r3，T2∝r3，r越大，ω越小，T越大。③宇宙速度：第一宇宙速度=7.9千米/秒（绕地作匀速圆周运动的最大速度）；第二宇宙速度=11．2千米/秒；第三宇宙速度=16.7千米/秒；④同步卫星：相对地球静止的卫星，它的周期、角速度与地球的自转周期和角速度相同。这样的卫星必须在赤道上方的一个固定圆形轨道上作匀速圆周运动，离地高约3.6×107米。‎ ‎ 7．注意点 ‎ ⑴任何物体在离开运动着的物体瞬间，都具有与离开时相同的速度，它以后的运动即把该速度作为初速度，运动状态由离开后的受力情况决定，与它原来所在物体的运动无关。‎ ‎ ⑵随地球自转的物体与环绕地球作匀速圆周运动的速度、周期和向心力不相同，地球的自转周期T＝24小时＝86400秒，而卫星的周期随离地的高度的增大而增大，在地球表面附近的卫星的最小周期约5066秒（不到85分钟），地球上赤道上物体随地球自转的速度约0.46km/s，而在地球表面附近的卫星的速度约7.9km/s，1kg的物体在地球赤道上随地球自转所需向心力约0.034N，而它在地球表面附近绕地作匀速圆周运动所需向心力等于它的重力9.8N。‎ ‎ ⑶卫星的发射速度和环绕速度是不同的，最小的发射速度是7.9千米/秒，而作匀速圆周运动的最大环绕速度=7.9千米/秒，卫星离地越高，速度越小。以上的三个宇宙速度，都是指发射卫星的速度。‎ 五、机械能：‎ ‎ 1．功 ‎ ⑴什么力做功：①物体在某个力的方向上发生位移，该力就对物体做功。②计算某个力F做功时，如果已知F和S，直接应用W＝FS计算，它与其他力无关。‎ ‎ ⑵计算：①W=FSCosα，其中α是F与S的夹角。②功是标量，1度电=1千瓦时=360000焦。‎ ‎ 2．功率 ‎ ⑴平均功率与瞬时功率：①，表示物体在t时间的平均功率。②P=FVCosθ－表示力F在瞬时速度V时的瞬时功率，其中θ是F与V间的夹角。当力与速度不在同一直线上时，可取它们在同一直线上的分量计算。‎ ‎ ⑵额定功率与实际功率：①机器在正常工作时的最大输出功率是额定功率，机器铭牌上标出的功率是额定功率。②机器在实际工作的功率不一定等于额定功率，此时的功率为实际功率。‎ ‎ 计算汽车的最大速率时，按照它在匀速直线运动状态，即牵引力F＝阻力Ff时，Vm＝P额/F。‎ ‎ ⑶汽车的起动问题：①匀加速起动：加速度不变，牵引力F=Ma+f，F是个恒量（大于阻力f），由于速度不断增大，P＝FV，牵引功率增大，至额定功率时速度就不能再增大，此时的最大速度V＝P/(Ma＋f)＜P/f。汽车加速过程的时间t＝V/a，如果汽车速度还要增大，就必须减小加速度值。位移S＝at2/2。加速过程汽车所做的功W＝FS，合外力所做的功W¢＝(F－f)S＝MV2/2。 ②额定功率起动：刚开始速度小，根据F＝P/V，开始时牵引力F大，加速度a＝(F－f)/M也大，随着速度的增大，牵引力减小，加速度减小，直到加速度为零时达到最大速度V=P/f，这个过程是加速度逐渐减小的加速运动。加速过程汽车所做的功W＝Pt，合外力所做的功W¢＝Pt－fS＝MV2/2。‎ ‎ 3．功与能 ‎ ⑴功与能关系：①做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度。②做功与动能变化的关系（动能定理）：合外力对物体所做的总功，等于物体动能的变化，即W=△Ek。‎ ‎ ⑵应用动量定理：①适用于单个物体受力与动能变化关系，解题时要先选定研究对象，分析它的受力情况、做功情况和初、末状态动能。②关于外力的功：W是各个外力做的功的代数和，物体受多个外力作用时，各力做的功可分项列出，同时注意分清功的正负，如力是分段作用，则分项计算，对于恒力做的功（如重力），可以沿力的方向计算位移，对于滑动摩擦力、空气阻力等力做的功，要沿路径计算S，如力是变力，则只写W，不写成FS，对于汽车以额定功率做功，则写为Pt。③动能变化：△Ek指的是末动能减初动能，即初、末状态的动能，不必考虑中间过程如何变化。‎ ‎ 4．机械能守恒 ‎ ⑴应用：①在只有重力做功（没有摩擦和介质阻力做功），物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。②如果重力、弹力以外的其他力做的功总和为零，机械能不变。③列式前，注意选择并标明零势能的参照面，分清初末状态。‎ ‎ ⑵动能定理与机械能守恒：①动能定理适用于各种力做功与动能变化的关系，它是物理中的一个重要规律。②在机械能守恒中，只有动能和势能的转化关系，不涉及功的问题，如果把重力势能的变化与重力做功联系起来，也可以认为是重力做功＝动能变化。③关于滑动摩擦力做功的问题：在一般运动中，W＝fS的S指的是f对地位移，此时的功不一定全部转化为内能，在相对滑动的系统中的W＝fS中的S，是两物体间相对滑动发生的位移，此时的功fS全部转化为内能。如果是静摩擦力做功，由于不发生相对位移，做的功不转化为内能。‎ 六、动量、动量守恒：‎ ‎ 1．冲量和动量 ‎ ⑴冲量：①它是力的时间积累I=Ft，它是矢量它的方向就是F的方向。②某力冲量：直接求该力与作用时间的乘积，不要再分解该力，当某力做功为零时，它的冲量不一定为零。‎ ‎ ⑵动量：运动物体的质量和速度的乘积，p=mV它是矢量，它的方向就是V的方向。‎ ‎ 2．动量定理 ‎ ⑴表达式：I＝ΔP＝Pt－P0或Ft=mVt－mV0。‎ ‎ ⑵应用注意点：①注意方向：可以自定某方向为正方向（最好以V0为正方向），式中各量同向的取正，反向的取负。当物体所受冲量为负值时，只表示它与选定的正方向相反。当物体以同样大小的速度反弹时，如果选定初速度方向为正，则物体所受的冲量＝－2mV，其中的负号表示与初速度方向相反。②有几个力或力的作用时间不同，则应分项列出，并按选定的正方向代入正负值。③关于动量变化ΔP是有方向的，它的方向与I的方向相同，如果以V0为正方向，则ΔP＞0时，它的方向与V0同向，ΔP＜0时，它的方向与V0反向。④比较某力的作用效果时，例如玻璃杯落在水泥地与砂地上的情况，要考虑力的作用时间和动量的变化大小。‎ ‎ 3．动量守恒定律 ‎ ⑴适用范围：①系统不受外力或所受合外力为零时。②系统所受的合外力虽然不为零，但比系统内力小得多。③系统所受的合外力虽然不为零，但某个方向上的合外力分量为零，该方向上的动量守恒。④动量守恒定律不但适用于宏现、低速的情况，也适用于微观、高速的情况。‎ ‎ ⑵动量与能量：物体在相互作用时，各物体间不但存在动量的变化，而且同时存在能量的变化。‎ ‎ ⑴碰撞：它是一种相互作用时间很短、相互作用力很大的现象。碰撞过程动量保持不变，物体间的相互作用力大小、作用时间相等，但机械能可能减小、增加或不变。‎ ‎ ①‎ 非弹性碰撞：它的机械能要变化，其中以完全非弹性碰撞（碰后粘合一起）动能损失最大。一般的非弹性碰撞也要损失机械能，但有些碰撞（如反冲运动、炸药爆炸）因碰撞过程有其他能量转化为动能，则系统动能要增加。对绳子的突然绷紧发生的物体间瞬时相互作用，也是一种非弹性碰撞，要损失动能。‎ ‎ ②弹性碰撞：是一种不损失动能的相互作用。碰撞过程同时符合动量守恒和机械能守恒规律，这种碰撞如果碰前有一物体是静止，即V2=0的情况，碰撞后的速度为：‎ ‎ ， ，如果m1=m2 ，则V1 '=0，V2 '=V1 （速度交换）‎ ‎ ⑵判断：在判断碰撞后速度或动量的可能值时，除比较碰撞前、后的总动量是否相等外，还要比较总动能的大小，在一般的碰撞中，碰撞后的总动能不会大于碰撞前的总动能。‎ ‎ ⑶动量、冲量与动能关系：不同物体动量相等时，动能不一定相等，动能相等时，动量也不 一定相等，动量与动能的数据关系是：，Ek＝P2/2m。同一物体在不同时刻动能相等时，动量也不一定相等（矢量）。‎ ‎ ⑶注意点：①在列式时，要以某一速度为正方向，其他量方向相同时代入正，相反的为负。如果其中只有一个量的方向未知，可以假设它是某个方向，求出结果后再判断它的方向。②动量守恒是以系统作为研究对象的，只要符合以上条件，不管系统有几个独立的物体，只要分析它们的初、末状态就可以列式计算。③在选定的物体作用前后的的几组动量可能值时，不但要注意作用前后的动量是否相等，还要注意比较它们的总动能。‎ 七、机械振动和机械波 ‎ （一）机械振动 ‎ 1．简谐振动 ‎ ⑴特征：⑴物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力的作用下的振动②力与位移关系F=－KX（无摩擦力阻力），F方向始终指向平衡位置，X方向始终背向平衡位置。‎ ‎ ⑵物理量变化：①在振动过程中，a、V、X都在变化，但振幅A大小不变，各点机械能相等。②越靠近平衡位置，F、X、a越小，V越大，X=A时，a最大，在X=0时，V最大。‎ ‎ ⑶其他物理量：①振幅A：它是标量，表示振动的强弱。②周期：是表示振动的快慢的物理量之一，同一振动中T不变。③频率：也是表示振动的快慢的物理量之一，f不变。④固有周期和频率：物体的振动周期和频率，与振幅无关，只由物体本身的性质决定。‎ ‎ 2．单摆 ‎ ⑴理想的摆：小球是质点，悬线无质量。实际的摆，如悬线的伸缩和质量可以忽略，球的直径比悬线的长度短得多时，可作为单摆。在θ<5°时，单摆的振动可作为简谐振动。‎ ‎ ⑵周期公式：①；单摆的振动周期与摆球质量、振幅无关（等时性）。②它的恢复力由重力和悬绳拉力提供，在任一位置恢复力F=mgSinθ（F＝－mgX/L）。③等效摆长：如果单摆小球是用两条互成角度的细绳悬挂，则摆长的计算要由球心量至摆动平面内的圆心；如果单摆在摆至细绳竖直位置时遇到钉子，则此刻的摆长由球心量至钉子。④g值：在地面上方不同高度、不同星球上g值不同，在竖直方向作变速运动的系统中，g值不同（加速度向上时取g＋a，向下时取g－a）。‎ ‎ 3．振动能量与共振 ‎ ⑴振动能量：①与振动A有关，A越大，能量越大。如果不考虑其他阻力的影响，则振动过程中机械能守恒，振幅不变。②阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，它是由于系统克服阻力做功，系统机械能损失引起的。‎ ‎ ⑵受迫振动：①物体在周期性的外力（驱动力）的作用下的振动。振动稳定后物体的频率＝驱动力的频率，与物体的固有频率无关。②共振：在受迫振动中，驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大的现象。‎ ‎ （二）机械波 ‎ 1．机械波 ‎ ⑴特点：①机械波的传播需要有波源和介质。②波传播的是振动、能量和运动形式，介质的质点不随波迁移。③在波中，每一个质点都以它的平衡位置作简谐振动，前一个质点（先振动的质点）带动后一个质点振动。‎ ‎ ⑵物理量：①‎ 波长：两个相邻的、在振动过程对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期里在介质中传播的距离等于波长。在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离等于波长。在传播方向上相距整数波长的质点，在任一时刻的运动情况（V、a、X）相同。②频率：波的频率由波源决定，与传播波的介质无关。在波中，质点振动频率和波的频率相等。③波速：波速由传播波的介质决定，与波源无关，不同频率的波在同一介质中的传播速度相同。④波的传播速度与质点的振动速度不同，波的传播可认为是匀速的，质点作简谐振动振动，速度不断变化。‎ ‎ 2．振动图象与波的图象比较 ‎ ⑴特点：①振动图象表示一质点在各个时刻的位移，波的图象表示某一时刻各个质点的位移。 ②图线：它们都是正弦（或余弦）曲线，横座标表示的量不同，振动图线横座标表示的是时间，波的图线横座标表示的各质点的平衡位置。‎ ‎ ⑵物理量：①振动图象：可直接求出质点的振幅、周期和某时刻的位移和振动方向；②波的图象：可求出质点的振幅、波的波长，如果已知传播方向，还可知道某质点的振动方向，但两图象判断质点振动方向的方法不同。③在波的传播过程中，传播至某质点的振动方向与波源的起振方向相同。④位移和路程：波的传播距离通过S＝Vt计算，而质点通过的路程要根据它实际通过的距离计算，在一个周期中，波传播的距离等于一个波长，质量通过的路程等于4A，但而位移＝0。⑤图线变化：振动图象的变化是把图线延续，原有形式不变，波的图象要根据波的传播方向平移。‎ ‎ 3．波的干涉和衍射 ‎ ⑴条件：①能够发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。②产生稳定的干涉现象的条件是两波的频率要相同。‎ ‎ ⑵波的叠加：①两列波（或几列波）相遇，能够保持各自的运动状态继续传播。②在两波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。‎ ‎ ⑶振动加强与减弱：①当某点距两波源的波程差=波长整数倍时，该点的振动加强，波程差=半波长奇数倍时，该点振动减弱。②两波各加强点连线上的各点的振动都是加强的，两波减弱点连线上的各点的振动都是减弱的。③当两波的频率和振动都相同时，振动加强点的振幅＝2A，但该点的位移不断变化，某时刻位移可能为零；振动减弱点的振幅和合位移始终为零。‎ ‎ 干涉和衍射是波特有的现象。‎ ‎ 4．声波、超声波 ‎ ⑴声波：①声波是纵波。人耳能听到的振动频率约为20－20190赫兹。②声波要靠介质传播，不同的介质，声速不同，温度不同时，声速也不同。③其他现象：声波碰到障碍物被反射的现象叫回声。要把回声与原声区分开来，两者要间隔0.1秒以上。“闻其声不见其人”是声波的衍射所造成的。绕发声的音叉走一圈，声音忽强忽弱的现象声波的干涉现象。④超声波：频率高于20190Hz的声波。它有很强的穿透能力。‎ ‎ ⑵多普勒效应：当波源和观察者之间存在相对运动时，观察者感到频率发生变化的现象。当声源与观察者靠近时，观察者接收的声波的频率增大，反之减小。‎ ‎ 5．注意点 ‎ ⑴多解：①利用振动图象和波的图象解题时，有时答案可能不止一个，注意是否需要用统计规律列式。②同时给出波的图象和波上某点的振动图象时，不但由振动图象可以得到波的周期，同时可以看出该点在某时刻的振动方向。‎ ‎ ⑵加强和减弱点：在波的干涉中，加强点与减弱点是固定的，虽然它们的合位移可能随时间变化，但加强点始终加强、减弱点始终减弱，不随时间的变化而迁移。‎ 第二部分 热 学 一、分子热运动 ‎ 1．物体是由大量分子组成的 ‎ ⑴分子的大小：①分子的直径的数量级是10－10米。②一般分子质量的数量级是10－26kg。③油膜法：把油滴在水面上形成单分子油膜，油膜厚度＝油分子直径。‎ ‎ ⑵阿伏伽德罗常数：①1摩尔的任何物质含有的微粒数相同，N＝6.02×1023mol－1。②计算分子数、分子质量或分子体积时，要通过计算摩尔数、摩尔体积或质量，结合N计算。③计算分子直径时，对于液体、固体，可认为分子是球形，对于气体，把分子作为正方体计算时，它的边长是两分子的距离。‎ ‎ 2．分子的热运动 ‎ ⑴扩散现象：可以证明分子在做无规则的运动，它也说明分子间存在空隙。‎ ‎ ⑵布朗运动：①它是悬浮在液体花粉颗粒（固体）的无规则运动，只有在显微镜下才能看到。②它是液体分子无规则热运动的反映（是液体分子无规则热运动产生的，但本身不是液体分子本身的运动），是微观分子热运动造成的宏观现象。③小颗粒越小，运动越明显。④温度越高，运动越激烈。⑤布朗运动永远不会停止。⑥在方格纸上的折线是花粉颗粒在相隔相同时间所处位置的连线，本身不是它的运动轨迹，但可以说明花粉颗粒在作无规则运动。‎ ‎ 扩散现象和布朗运动不但说明分子在做无规则的运动，同时也说明分子间存在空隙。‎ ‎ 3．分子间的相互作用力 ‎ ⑴分子力：①分子间的引力和斥力同时存在。②它们的合力叫分子力。‎ ‎ ⑵变化：①引力和斥力都随分子间的距离r的增大而减小，但斥力比引力变化更快。② 当r=r0 ，引力=斥力，分子力=0；r>r0 时，引力和斥力都随r的增大而减小，但引力>斥力，分子力表现为引力；rQ，其中W＝IUt，Q＝I2Rt＝U2t/R。‎ ‎ 在电动中，输入功率＝IU，发热功率＝I2r，输出机械功率＝IU－I2r，当电动机转子未转动时，I＝U/r（在电动机正常转动时，I＝P/U）。对有电动机的闭合电路，干路电流I＝(E－U¢)/(R＋r)，其中U¢是电动机两端电压，R是外电路总电阻（不包括电动机电阻）。‎ ‎ 6．特殊电路 ‎ ⑴有表电路：①电表为理想电表时，认为电流表的内阻＝0，电压表的内阻＝∞‎ ‎，电流表串联入电路或电压表并联在电路两端时，对电路不产生影响。②如果电流表和电压表并不是理想电表，则要把它们作为一个电阻处理，电流表的读数为通过它内阻的电流，电压表的示数为它的内阻两端的电压。‎ ‎ ⑵电容电路：电容接在电路中，除充电或放电过程，当电路稳定后，可认为该支路没有电流，它两端的电压等于所并联电路的电压，此时串联在该支路的电阻两端的电压都为零。‎ ‎ 7．闭合电路的欧姆定律 ‎ ⑴电动势：表征电源把其他形式的能转化为电能的本领，它在数值上等于电源无接外电路时两极间的电压，也等于外电压和内电压之和，且等于电路通过1库仑电量时电源提供的电能。‎ ‎ ⑵端电压：U=IR=ε－Ir；U随R的增大而增大，R=0时，U=0，R→∝时U=ε。‎ ‎ 8．电流表和电压表 ‎ ⑴主要物理值：它们均由小量程的电流表改装而成，小量程的电流表的主要物理量有：‎ ‎ Rg：电流表的内阻；Ig：满偏电流；Ug＝IgRg：满偏电压。‎ ‎ ⑵改装方法：改装成量程为U的电压表时，串联一个分压电阻R，按U＝Ig(Rg＋R)计算R。‎ ‎ 改装成量程为I的电流表时，并联一个分流电阻R，按I＝Ig＋IgRg/R计算R。‎ ‎ 9．电阻的测量 V A Rx Rx V A ‎ ⑴伏安法：根据R＝U/I，通过测量R两端的电压和通过R的电流计算R。‎ ‎ ①外接法：如右上图，电压表的读数等于RX两端电压，电流表的读数大于通过RX的电流。测量值比真实值小，适于测小电阻；‎ ‎ ②内接法：如右下图。电流表的读数等于通过RX的电流，电压表的读数大于RX两端的电压。测量值比真实值大，适于测大电阻。‎ ‎ ⑵欧姆表法：满偏电流Ig =ε/（R+rg +r）；接入RX时的电流I=ε/（R+rg+r+RX ）；刻度盘中值电阻＝R+rg +r（表头总内阻）。‎ ‎ 10．注意点 ‎ ⑴电路中某一电阻的阻值变化，将引起总电阻的变化（断开一个电阻、或一个电阻阻值变大，整个电路的总电阻变大，反之，一个电阻短路或阻值变小，总电阻也变小），因此，电路中的电流强度、电压等都要变化，解题时，要根据新的变化分析。‎ ‎ ⑵如果电路中要求电路变化时，某些物理量保持一定的值，如：电灯正常发光，电表不超量程等，解题时可把它们作为固定的已知量且注意在电路变化时，如何使它们保持不变。‎ ‎ ⑶电路计算和分析中，要注意物理量所代表的是哪一部分，它与其他部分有什么关系，应选用哪一公式进行分析（如端电压，可用U=IR或U=ε－Ir）。‎ 三、磁场：‎ ‎ 1．磁场的产生和方向 ‎ ⑴产生：①磁铁和电流周围存在磁场，奥斯特实验说明电流周围存在磁场（电流的磁效应）。②磁场是一种特殊的物质，磁极与磁极、磁极与电流、电流与电流之间的相互作用是通过磁场发生的。同向电流间存在引力，异向电流间存在斥力。‎ ‎ ⑵方向：①规定放在磁场中任一点的小磁针N极的受力方向（或静止时N极的指向）就是那一点磁场的方向。②磁感线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同。‎ ‎ ⑶地磁场：分布大致像一个条形磁铁外面的磁场，其中地球南极是地磁场的N极，地球北极是地磁场的S极。在研究问题时，可认为存在由南向北的水平分量和竖直向上（南半球）或竖直向下（北半球）分量。‎ ‎ 2．磁感线 ‎ 是一种假想的曲线。是闭合曲线，线上每一点的切线方向都与该点的磁场方向相同，曲线的疏密能定性地表示磁场的强弱。电流的磁感线方向可用安培定则判断。‎ ‎ 3．磁感强度和磁通量：‎ ‎ ⑴磁感强度：①意义：用于描述磁场强弱的量，它的方向即磁场的方向。磁场最基本的性质是对放入其中的磁极或运动电荷有磁场力的作用。②定义式：B=F/IL，B与F、I、L无关。垂直于磁场方向的1米2面积上磁感线的条数跟那里的磁感应强度的数值相同（如磁感线有2条，磁感应强度=2特）。‎ ‎ ⑵磁通量：Φ=BS（B⊥S）－穿过某－面积的磁感线条数；单位：韦。当B与S成θ角时，Φ=BSSinθ；‎ ‎ 4．磁场力（安培力）‎ ‎ ⑴公式：F=BIL，F⊥B⊥I；当某两量不垂直时，可取垂直分量。当I与B平行时，F＝0。‎ ‎ ⑵方向：用左手定则判断。‎ ‎ 5．洛仑兹力 ‎ ⑴公式：①f=Bqv，f垂直B、v决定的平面；②f只改变V的方向，不改变V的大小，它对运动电荷不做功。‎ ‎ ⑵带电粒子的匀速圆周运动：①根据BqV＝mV2/R，得R=mv/Bq。②T=2πR/V＝2πm/Bq（与V无关）；在磁场中的运动时间t＝θT/2π，其中θ是圆心角。③如果带电小球或液滴在电磁场中作匀速圆周运动，则它所受的电场力（恒力）与重力大小相等、方向相反。‎ ‎ 在分析粒子的运动时，要认真作图，要根据它的初速度及受力方向，确定它的圆心位置和半径，并用圆规画它的轨迹。‎ ‎ ⑶其他应用：‎ ‎ ①粒子速度选择器：在距离较小的带电平行板电容器中，加有匀强磁场，不同速率的带电粒子，只有速度符合Bqv=Eq（平衡），v=E/B能够通过。‎ ‎ ②质谱仪：粒子经过电场加速qu＝mV2/2，以速度V垂直进入磁感强度为B的匀强磁场，通过测量照相底片上的入口处位置和射出位置的距离X（即粒子作匀速圆周运动的直径），结合R＝mV/qB，得m＝qB2X2/8U。‎ ‎ ③回旋加速器：在两个D形盒（两盒间留一个窄缝）加匀强磁场（B垂直盒平面），两盒间接交变电压，带电粒子每次经过盒间窄缝，即被电场加速一次，然后在盒内作匀速圆周运动，半径逐渐加大，但在盒内每次的运动时间（半个周期，它的周期等于交变电压的周期）相同，粒子离开加速器的最大速率由盒的半径决定（V＝BqR/m）。‎ ‎ ④磁流体发电机：让一束等离子体（含有大量的正、负离子）以速度V射入两块平行的金属板间，板间加有磁场，由于洛仑兹力的作用，正、负离子分别向两板运动，当板上聚集的电荷产生的板间电场对离子的电场力等于洛仑兹力时，板间电压稳定，即qU/d＝BqV，U＝BdV。此两板相当于一个电源，ε＝BdV。‎ ‎ 已知电流方向比较两平行金属板的电势高低，要注意电流的形成是由正电荷或电子移动形成的，它们所产生的极板电势高低正好相反。‎ 四、电磁感应：‎ ‎ 1．产生感应电流、感应电动势的条件 ‎ ⑴感应电流：穿过闭合电路的磁通量发生变化（或闭合电路的一部分切割磁感线运动）。‎ ‎ ⑵感应电动势：与产生感应电流的条件相似，但电路不一定要闭合。‎ ‎ 2．方向 ‎ ⑴楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。使用楞次定律判断感应电流方向时，要分步骤画图判断。‎ ‎ ⑵右手定则：主要用于判断导体切割磁感线运动产生的感应电流方向。切割部分可作为一个电源，该部分的电流指向的一端即为电源正极。‎ ‎ 3．感应电动势的大小 ‎ ⑴法拉第电磁感应定律：ε=n△Ф/△t，ε与磁通量的变化率成正比，其中的△Ф/△t是一匝线圈的感应电动势，该式所求ε是△t时间内感应电动势的平均值；‎ ‎ ⑵瞬时值：ε=BLv，v⊥L⊥B。该式是法拉第电磁感应定律的特殊情况，主要用于导体的一部分切割磁感线运动的计算，如果V与B成θ角，则取垂直分量，或按ε=BLvSinθ计算。‎ ‎ 4．自感现象 ‎ ⑴意义：因导体的电流变化产生的电磁感应现象。自感现象中产生的自感电动势阻碍导体本身电流的变化。‎ ‎ ⑵自感电动势大小的影响因素：与电流变化的快慢有关（ΔI/Δt大，E大），与自感系数L（称自感或电感）大小有关（线圈匝数越多，横截面积越大，线圈长度越长，有铁芯时，L越大）。‎ ‎ ⑶通断电自感：①通电瞬时，由于线圈中的电流增大，线圈产生自感电动势阻碍电流增大（使电流增大速度减慢），此时的线圈类似一个由大逐渐变小的电阻。②‎ 断电瞬间，由于线圈中的电流减少，线圈产生自感电动势阻碍电流减小速度，此时的线圈类似于一个电源，重新以原电流方向向电路的其他用电器供电。‎ ‎ ⑷日光灯：‎ ‎ ①启动器：相关于一个自动开关，开始时起接通电路和断开电路的作用，当日光灯正常发光后，它处于断开状态。它的主要作用是在断开电路瞬间使镇流器产生自感电动势。‎ ‎ ②镇流器：它主要有两个作用，一是启动时产生自感电动势，此自感电动势加上原交流电压使灯管内通电发光；二是在日光灯正常工作时，起限流降压作用，保证日光灯正常工作。‎ ‎ ③灯管：它的作用是使管内气体导电产生紫外线，由紫外线激发荧光粉发光。要使管内气体导电，需要一个比22V高的高电压，而正常工作时，灯管内气体导电后，电阻变小，又要求加在灯管两端的电压比220V低，这两方面的要求都是靠镇流器来实现的。‎ ‎ 5．注意点 ‎ ⑴磁通量的变化率：ε=n△Ф/△t中的△Ф/△t是磁通量的变化率，它的变化可由磁感强度的变化产生，即SΔB/Δt，也可由S的变化（正对面积变化）产生，即BΔS/Δt，也可能是两者同时变化产生。当B变化时，如果B是均匀变化时，ΔB/Δt是一个恒量，ε也是一个恒量，但计算磁场力F＝BIL时，F是随B的变化而变化的。‎ ‎ ⑵△Ф/△t与Δφ、φ：磁通量变化率与Δφ、φ有联系也有区别，Δφ或φ大，△Ф/△t不一定大，如矩形线圈在匀强磁场匀速转动时，在中性面位置时，磁通量最大，但△Ф/△t＝0。‎ ‎ ⑶当一根导线以它的一端为圆心在匀强磁场中匀速转动时，它的各点的速率是不同的，此时可以它的中点速率作为它的平均速率计算ε。‎ ‎ ⑷电磁感应的过程，经常是一个动态过程，即导体在速度变化时，它的加速度、感应电动势、感应电流、磁场力等也随着变化，要注意分析各量的变化情况和相互关系。‎ 六、交流电 ‎ 1．产生和变化规律 ‎ ⑴交流电：强度和方向都随时间作周期性变化的电流。其中按正弦规律变化的交变电流叫正弦交流电。‎ ‎ ⑵产生：①矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生。②当线圈平面与磁感线垂直时（中性面），穿过线圈的磁通量最大，但感应电动势=零（磁通量的变化率为零）。③线圈每经过中性面一次，感应电流的方向就改变一次，线圈转动一周，电流方向改变两次。‎ ‎ 交流发电机：由产生感应电动势的线圈（电枢）和产生磁场的磁极组成。旋转电枢式的发电机提供的电压一般不超过500伏，旋转磁极式的可达几万伏。‎ ‎ 2．表征量 ‎ ⑴瞬时值：瞬时值是交流电在某时刻的值；N匝线圈从中性面开始旋转，它的感应电动势瞬时值的表达式是瞬时值e=NSBSinωt（V）。‎ ‎ ⑵峰值：峰值是交流电的最大瞬时值，当线圈平面与磁感线平行时，此时的瞬时值为峰值。感应电动势的峰值εm =2NBLv=NBSω（V）。‎ ‎ ⑶有效值：①跟交流电流的热效应效果相等的恒定电流的值叫做交流电的有效值。②有效值与峰值的关系为I＝0.707Im。③用电器铭牌标示的电流、电压值，电表的读数等，都是指有效值。‎ ‎ 计算有效值时，要用某电流通过电阻与某恒定电流通过同一电阻，在相同的时间内（用一个周期）产生的热量相等进行计算。‎ ‎ ⑷周期或频率：ω=2πf=2πn（n是单组线圈的转速），T＝1/f。我国交流电f=50Hz，T=0.02秒，电流每秒方向变化100次。‎ ‎ 3．感抗和容抗 ‎ ⑴感抗：①表示电感对交变电流阻碍作用的大小。②线圈的自感系数越大，交变电流的频率越高，感抗也越大。‎ ‎ ⑵容抗：①表示电容对交流的阻碍作用的大小。②电容器的电容越大，交流的频率越高，容抗越小。‎ ‎ ⑶电阻、电感和电容对交流电的作用：①电阻对直流和交流都存在阻碍作用，即限流作用。②电感起着通直流、阻交流，通低频、阻高频的作用。③电容起着通交流、隔直流，通高频、阻低频的作用。‎ ‎ 4．变压器 ‎ ⑴‎ 原理：它是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置。原线圈所加的交流电压在线圈中产生交变电流，交变电流产生的交变磁场通过铁心再在副线圈中产生交变感应电动势。‎ ‎ ⑵物理量关系：理想变压器的电压与线圈匝数成正比，输入功率P1=输出总功率P2，U1︰U2＝n1︰n2。‎ ‎ 5．电能的输送 ‎ ⑴高压输电：在保持输送功率相同的基础上，远距离输电用高压输电，可减少线路上电能和电压的损失。‎ ‎ ⑵物理量关系：最简单的高压输电需要使用升压和降压变压器，这时将有三个独立的电路，①每个变压器线圈间的关系都是输入功率＝输出功率，电压与匝数成正比。②重点是中间电路（远距离线路）的计算，P2＝PL＋P3，U2＝UL＋U3，其中输电线的电能损失PL=I2 RL，电压损失UL＝IRL，线路电流I=P2/U2。‎ ‎ 5．注意点 ‎ ⑴平均值：交流电的平均值是一个近似值，指的是线圈在一定时间内感应电动势的平均值，例如单匝线圈从中性面开始的1/4周期内的平均值ε＝Δφ/Δt＝2BSω/π＝0.64εm。在求通过导体某横截面积的电量时，要使用平均值公式计算。在计算做功及功率时，要使用有效值计算。‎ ‎ ⑵变压器：它是由两个或多个独立的电路组成的，它们之间通过磁场耦合，其中可把输入电路的输入端电压U作为电源，其他部分（包括线圈）作为用电器，输出电路把线圈作为电源（理想变压器不考虑内阻），其他部分作为电阻。不管输入或输出部分有几组线圈，先考虑线圈间的关系，即原线圈的功率＝副线圈的功率，各线圈间的电压与匝数成正比，例如原线圈有一个，副线圈有两个（U2、U3），则I1U1＝I2U2＋I3U3，U1/U2＝n1/n2，U2/U3＝n2/n3。‎ 七、电磁振荡和电磁波 ‎ 1．电磁振荡的产生 ‎ ⑴振荡电流和振荡电路：大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。‎ ‎ ⑵LC回路振荡电流的产生：①电容开始放电过程：电容中的电场能减小、电容极板的带电量减小、线圈中的磁场能增加，电流增大，放电过程是电场逐渐转化为磁场能的过程，放电结束时，电场能全部转化为磁场能，电流达到最大（电容器和线圈两端的电压为零）。②电容反向充电过程：与上述过程物理量变化正好相反。③电容再放电和充电过程：与上述放电和充电过程物理量变化相同，只是电流方向相反。‎ ‎ ⑶电磁振荡的周期和频率：①电磁振荡：LC电路在电容放电、充电过程中，电容极板上的电量、电路中电流、电容器里电场的场强、线圈磁场的磁感应强度都发生周期性变化的现象。‎ ‎②周期和频率： f＝1/T 其中的L单位用H、C的单位用F，通过改变L或C 的数值，可改变电磁振荡的周期和频率。‎ ‎ 2．麦克斯韦电磁场理论 ‎ ⑴变化的电场（磁场）在周围空间产生磁场（电场），均匀变化的电场（磁场）在周围空间产生磁场（电场）是不变的，周期性变化的电场（磁场）在周围空间产生周期性变化的磁场（电场）。‎ ‎ ⑵电磁场：变化的电场和磁场是互相联系的不可分离的统一的场，叫电磁场。‎ ‎ 麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，赫兹用实验证实电磁波的存在。电磁场是物质的一种特殊形态。‎ ‎ 2．电磁波 ‎ ⑴发射电路：要有效地向外发射电磁波，电路必须有两个特点：①足够高的频率：频率越高，发射电磁波的本领越大。单位时间幅射的能量，与频率的四次方成正比。②开放电路：振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间。‎ ‎ ⑵特点：电磁场由发生的区域向远处的传播，就形成电磁波。①它的横波：电场和磁场的振动方向互相垂直，且它们都与波的传播方向垂直。②波速：任何频率的电磁波在真空中的传播速度c＝3.0×108m/s。③波长、波速、频率关系：λ＝VT＝V/f，在真空中c＝fλ。④电磁波由真空进入介质传播时，频率不变，传播速度变小（不同频率的电磁波在同一介质中的传播速度不同），波长将变短。‎ ‎ ⑶电磁波与机械波比较：‎ ‎ ①‎ 共同点：具有波动的共同性，都能产生反射、折射、衍射和干涉等现象。传播过程都是振动和能量随波传播。‎ ‎ ②不同点：有本质的不同，前者是电磁现象，后者是力学现象，机械波要靠介质传播，电磁波不靠别的其他介质传播，机械波是位移随时间作周期性变化，电磁波则是E和B随时间作周期性变化。‎ ‎ 3．无线电波的发射和接收 ‎ ⑴发射：要求发射的无线电波随信号而改变（调制）。常用的调制方法有调幅和调频两种。其中调幅是使高频振荡的振幅随信号改变（调幅波），调频是使高频振荡的频随信号改变（调频波）。‎ ‎ ⑵接收：①电谐振：接收电路的固有频率与接收到的无线电波的频率相同的，激起的振荡电流最强的现象。②调谐：使接收电路产生电谐振的过程。一般收音机的调谐电路，是通过调节可变电容器的电容来改变电路的频率而实现调谐的。③检波：从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程。检波是调制的逆过程，也叫解调。‎ ‎ ⑶电视和雷达：①电视是由摄像管把景物反射的光转换成电信号进行发射，再由显像管把电信号变成光信号，它在1秒内要传送25幅画面。②雷达是利用电磁波遇到障碍物发生反射的特性工作的，电磁波的波长越短，传播的直线性越好，反射性能也越强，所以雷达使用的是微波。‎ 第四部分 光 学 一、光的直线传播和光的反射 ‎ 1．光的直线传播 ‎ ⑴光的传播：①光在同一均匀介质中是沿直线传播的。②小孔成像、影子、日食、月食等现象都是光沿直线传播形成的。③在真空中，光的速度C＝3×108m/s，光在其他介质中的速度都小于C。‎ ‎ ⑵影：光源发出的光照到不透明物体，在物体背光面后方形成一个光线部分或全部照不到的黑暗区域。①本影：物体后所有光线都照不到的区域。②半影：物体后部分光线能照到的区域。‎ ‎ ⑶日食和月食：①日食：太阳、月球、地球三者在一直线上，月球在太阳与地球之间，地球处于月球本影区时发生日全食，在半影区时发生日偏食，在伪本影区时发生日环食。②月食：以上三者在同一直线上，地球在太阳与月球之间，月球进入地球本影区时发生月全食，在本影、半影区交界处（部分进入本影区）时发生月偏食。当月球处于地球的半影区时，并没有发生月偏食现象，只是月球的亮度比正常的暗一些。‎ ‎ 2．光的反射 ‎ ⑴镜面反射和漫反射：‎ ‎ 镜面反射：平行的入射光经该表面反射后，反射光也是平行的。‎ ‎ 漫反射：平行的入射光经该表面反射后，反射光向各个方向反射。漫反射现象中，每条光线仍然遵守反射定律。‎ ‎ ⑵平面镜：①成像：成与镜对称的等大的虚像。应用对称法求像后，可画出任意入射线的反射线和观察像的范围。②镜面转动：当平面镜沿入射点转动α角时，反射光线转过2α；由两平面镜组成成θ角的平面镜组，出射光线与入射光线的夹角为2θ。‎ 二、光的折射和全反射 ‎ 1．光的折射和全反射 ‎ ⑴折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角正弦之比，n=Sini/Sinr，n=c/v，n>1。‎ ‎ ⑵全反射现象：①发生全反射的条件：光从光密媒质射入光疏媒质，入射角>临界角，SinC=1/n。②光在发生全反射前，反射光线和折射光线同时存在。③光疏与光密介质：两种介质比较，折射率较大的介质叫光密介质，折射率较小的介质叫光疏介质。‎ ‎ 光通过两面平行的玻璃砖的特点：①出射光线始终与入射光线平行。②有一定的偏移，偏移量与入射光的波长、入射角、两平行面的间距有关。③光不可能在玻璃中发生全反射。‎ ‎ ⑶光导纤维：①由内芯和外套两层组成，内芯的折射率比外套大。②光传导时在内芯与外套的界面上发生全反射，使光能从一端输入，通过光导纤维传送到很远的另一端。③它的优点是容量大、衰减小、抗干扰性强。‎ ‎ 3．棱镜 ‎ ⑴通过棱镜的光线：①向底面偏折。②棱镜可成虚像（向顶角偏移）。‎ ‎ ⑵全反射棱镜：①横截面是等腰直角三角形的棱镜。②用于改变光的传播方向（90º或180º）。‎ ‎ ⑶光的色散：①白光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各单色光的现象。②‎ 红光波长最大（频率最小），紫光波长最小（频率最大），在真空中它们的光速都相同，但在同一介质中，波长越大，光速越大，折射率越小。‎ 三、光的干涉和衍射 ‎ 1．光的四种学说 ‎ ⑴微粒说：光是沿直线高速传播的粒子流（牛顿支持）。⑵波动说：光是某种振动以波的形式向外传播（惠更斯提出）。⑶电磁说：光是一种电磁波（麦克斯韦提出）。⑷光子说：光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E=hγ。（爱因斯坦提出）‎ ‎ 2．光的干涉 ‎ ⑴双缝干涉：①杨氏实验的单孔相当于点光源，双孔相当两个振动情况总是相同的波源（相干光源）。②光程差=波长整数倍处为明条纹，半波长奇数倍处为暗条纹。③ΔX＝Lλ/d，其中ΔX表示相邻两明条纹（或暗条纹）的间距，λ表示光波的波长，L表示双缝至光屏的距离，d表示双缝的间距。‎ ‎ ⑵薄膜干涉：入射光照射到楔形膜上，经膜的前、后表面反射的两束光相遇产生。‎ ‎ 肥皂泡上和水面的油膜上常看到的彩色花纹，是光的干涉现象。‎ ‎ 增透膜的厚度=某色光在膜中波长的1/4时，可减少该色光的反射损失，增强透射强度。光学镜头呈淡紫色，是因为其中的膜的厚度=绿光在膜中波长的1/4。‎ ‎ ⑶光的波长和频率：①光的颜色由光的频率决定，在不同介质中，光的频率不变（颜色不变）。②各单色光的频率不同，但在真空中的传播速度都相同。③光的传播速度不但与介质有关，而且与频率有关。而波长与频率、介质都有关。1纳米=10－9米，1埃=10－10米。‎ ‎ 3．光的衍射 ‎ ⑴发生明显衍射的条件：障碍物的尺寸可以跟光的波长相比或者比光的波长小时。‎ ‎ ⑵现象：透过窄缝看到的彩色或明暗条纹、泊松亮斑等是光的衍射现象。‎ ‎ 光的干涉、衍射现象说明光具有波动性。‎ ‎ 4．光的偏振 ‎ ⑴偏振现象：不同的横波，虽然振动方向都与传播方向垂直，但振动方向可以不同，只沿某一特定方向的振动，叫做波的偏振。在垂直传播方向的平面上，只沿着一个特定方向振动的光，叫做偏振光 ‎ ⑵偏振光的产生：①让自然光通过第一个偏振片（叫起偏器）后的光就是偏振动光，第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光（叫检偏器）。‎ ‎ 除了太阳、电灯等光源直接发出的光外，绝大部分光（包括反射光、折射光）都是偏振光。‎ ‎ 光的偏振现象说明光是横波（只有横波才会产生偏振现象）。‎ ‎ 5．激光 ‎ ⑴定义：原子受激辐射时，发出的光子频率、发射方向都与入射光相同，当这些光子在介质中传播再引起其他原子受激辐射后，就会产生越来越多的频率和发射方向相同的光子，使光得到加强，这就是激光。‎ ‎ ⑵特点：激光是一种相干光，它的平行度、单色性好，亮度高。‎ ‎ ⑶应用：平行度好，使它传播很远仍能保持一定的强度，且会聚点小，可以用来精确测距和读信息；频率相同单一，可用来传递信息（光纤通信）；亮度高，使它可在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，可作“光刀”用于切割。用激光从各方向照射核聚变原料，有可能利用它的高压引起并控制核聚变。‎ 五、光的电磁说 ‎ 1．电磁说 ‎ 麦克斯韦提出了光的电磁说，赫兹用实验证实了光的电磁本性。（光波与电磁波的传播都不需要介质，它们在真空中的传播速度都是3×108m/s，它们都是横波）‎ ‎ 2．电磁波谱 ‎ ⑴红外线：①波长比红光长。②一切物体都能产生。③主要作用是热作用。‎ ‎ ⑵紫外线：①波长比紫光短。②高温物体产生。③主要作用是化学作用。‎ ‎ ⑶伦琴射线：①高速电子流射到任何固体上都能产生。②主要作用是穿透作用。‎ ‎ ⑷电磁波谱：①按波长从大到小排列：无线电波，红外线，可见光，紫外线，伦琴射线，γ射线。②本质：它们都是本质上相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律。③‎ 产生机理不同，表现的特性也不同。无线电波是振荡电路中自由电子的周期性运动产生；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发产生；伦琴射线是原子的内层电子受激发产生；γ射线是原子核受激发产生。‎ 六、光电效应 ‎ 1．光电效应现象和规律 ‎ ⑴现象：在光的照射下物体发射电子（光电子）的现象。‎ ‎ ⑵规律：①任何金属都有一极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率时才产生光电效应。低于这个频率的光不能产生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率的增大而增大。③光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9秒。④入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比。‎ ‎ ⑶用光子说解释光电效应：‎ ‎ ①光子的能量：E＝hν，其中普朗克常量h＝6.63×10－34J·s ‎ ②用光子说解释：光子照射金属，其能量被金属的某电子吸收（一个电子只能吸收一个光子），电子动能立刻增大，如电子动能大于此金属的逸出功，即从金属表面逸出能为光电子。‎ ‎ 不同金属的逸出功不同，产生光电效应的极限频率也不同。入射光频率高，光子能量就大，电子吸收后动能就大，光电子的最大初动能也大。光强度强，单位时间内入射光的光子数目多，产生的光电子也多。‎ ‎ ⑷光电效应方程：EK＝hν－W。‎ ‎ 2．光的波粒二象性 ‎ 光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。波动性和粒子性在宏观现象中是对立的，在微观现象中可统一起来，E=hγ中γ是波的特征。波动性是大量光子表现出来的现象，是大量光子运动的规律，粒子性是个别光子表现出来的现象。‎ ‎ 3．物质波 ‎ ⑴物质的两大类：一类是质子、电子等，称为实物，另一类是电场、磁场，统称场。‎ ‎ ⑵物质波：光是传播着的电磁场，光具有粒子性，任何一个运动着的物体，都有一种波与之对应，把这种波称为物质波（德布罗意波）。λ＝h/p，其中的h是普朗克常量，p是运动物体的动量。物质波也是概率波。‎ ‎ 宏观物体的物体波波长比微观物体小得多，由于它的波长很小，很难观察到它的波动性。‎ 第五部分 原子物理 一、核式结构和能级 ‎ 1．原子的核式结构学说 ‎ ⑴汤姆生原子模型：它发现电子，表明电子是原子的组成部分。它认为原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子镶嵌在原子里。‎ ‎ ⑵α散射实验：卢瑟福用α粒子轰击金箔，绝大多数穿过后仍沿原方向运动，少数发生较大偏转，极少数发生大角度偏转。‎ ‎ ⑶核式结构学说：原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。‎ ‎ ⑷用核式结构学说解释α散射：因核很小，大多数α粒子（带正电）穿过原子时，离核较远，受到的库仑力很小，运动方向改变很小，由于核的电量大，质量大，极少数α粒与核十分接近时，所受库仑力很大，发生大角度偏转。‎ ‎ 2．氢原子的能级结构 ‎ ⑴能级：原子在各状态的能量值。①轨道量子化：电子绕核运动的轨道是不连续的。②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，原子能量也是量子化的。③基态和激发态：原子能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。‎ ‎ 电离：使电子摆脱它与原子核间库仑力的束缚。原子电离后的能量比它处于各种状态时的能量都要高。‎ ‎ ⑵光子的发射和吸收：①跃迁：原子处于较高能级时自发地向较低能级变化的过程。原子处于基态时最稳定。②放出和吸收能量：原子从较高能级向较低能级跃迁时放出一定频率的光子，原子吸收一定频率的光子后从较低能级向较高能级跃迁。hν＝Em－En(m＞n)‎ ‎ 原子在两个能级间跃迁，如果它是用吸收光子的方式进行，则只有光子的能量等于两个能级之差时才能进行，如用电子碰撞原子，则只要电子的动能大小或等于两个能级之差时都可能进行。如果要使它电离，则只要光子或电子的能量大小或等于它此时的电离能都可以进行。‎ ‎ ⑶用玻尔理论解释氢光谱：原子从较高能级跃迁到较低能级所辐射的光子能量等于前后两个能级之差，由于它们的能级不连续，所辐射的光子能量也不连续，因此光谱上光波频率只有若干个分立的值。按玻尔理论计算的氢光谱中谱线位置与实际观测结果符合。‎ ‎ 原子的结构不同，能级也不相同，它们跃迁所辐射的光子的频率不同，有各自的特征谱线。‎ ‎ 3．氢原子中的电子云 ‎ 核外电子实际上并没有一定的确定轨迹，它在核不同地方出现的概率大小不同。如用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，可形象地称做电子云。原子处于不同能级时，电子在各处出现的概率不同。‎ 二、核反应 ‎ 1．天然放射现象 ‎ ⑴天然放射现象：贝克勒耳发现放射性，居里夫妇发现钋和镭。天然放射现象的发现，开始了人类认识原子核的复杂结构和它的变化规律。‎ ‎ 原子序数>83的所有天然存在的元素都具有天然的放射性，原子序数<83的天然存在的元素，也有一些具有放射性。‎ ‎ ⑵放射线的性质：①α射线是氦核，速度是光速的十分之一，贯穿本领小，电离本领强；②β射线是高速电子流，贯穿本领强，电离本领弱；③γ射线是波长很短的电磁波，贯穿本领最强，电离本领最弱。它是伴随着α射线或β射线产生的。‎ ‎ ⑶放射性元素的衰变：①发生α衰变或β衰变都要使原子核转变成新的原子核。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的。②α衰变：放出氦核，衰变后的新核与衰变前的核比较，电荷数少2，质量数少4。②β衰变：放出电子，衰变后的新核与衰变前的核比较，电荷数多1，质量数不变。。‎ ‎ ⑷半衰期：放射性元素有半数发生衰变的时间，它由核内部因素决定，与原子所处的物理、化学状态无关，对它加压或增高其温度都不能改变半衰期大小。‎ ‎ 计算：Δm＝M/2n，其中Δm表示剩下的没有衰变元素质量，M表示原来的总质量，n表示半衰期个数，n＝t/T（t是衰变总时间，T是半衰期）。‎ ‎ 2．原子核的人工转变 ‎ ⑴质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮核： ‎ ‎ ⑵中子的发现：查德威克用α射线轰击铍产生的射线轰击石蜡：‎ ‎ ⑶原子核的组成：由质子和中子（统称核子）组成，核电荷数=质子数，原子质量数=质子数+中子数。核内除存在质子间的库仑力外，相邻核子间存在着把各种核子紧紧拉在一起的核力。‎ ‎ 当原子核放出电子时，它内部的一个中子变成一个质子，但电子不是原子核的组成部分。‎ ‎ ⑷同位素：质子数相同，中子数不同的元素，它们具有相同的化学性质。‎ ‎ 3．放射性同位素 ‎ ⑴用人工方法得到放射性同位素：‎ ‎ 其中的是磷的一种同位素，具有放射性：‎ ‎ ⑵放射性同位素主要应用：利用它的射线和做为示踪原子。‎ 三、核能 ‎ 1．核能 ‎ ⑴核子的结合和分解：核子（质子，中子）间存在着强大的核力；核子结合成原子核要放出能量。原子核分解成核子要吸收能量。‎ ‎ ⑵爱因斯坦质量方程：△E=△m·C2 。‎ ‎ 2．重核的裂变 ‎ ⑴铀核的裂变：铀核俘核中子分裂成两中等质量的核的反应， ‎ ‎ 铀核裂变的产物是多种多种的，当入射中子的能量<1．1兆电子伏时，只有铀235俘获中子能产生裂变，铀238俘获中子不能产生裂变。铀核裂变时，平均每个核子放出约1兆电子伏的能量。‎ ‎ ⑵链式反应：当铀块的体积超过它的临界体积，只要有中子进入铀块，裂变就能不断进行下去。‎ ‎ 3．轻核的聚变 ‎ ⑴轻核的聚变：轻核结合成质量较大的核时，能释放更多的能量。‎ 平均每个核子能放出3兆电子伏以上能量 ‎ ⑵热核反应：要产生聚变，需要有极高的温度。‎ ‎ 核反应可以分为α衰变、β衰变、人工核转变、裂变和聚变5种，各种核反应都有质量亏损。‎