北京高中物理知識點總結(2)

　　三、力(常見的力、力的合成與分解)

　　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(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)勁度系數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略大于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);

　　(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。

　　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，Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)

　　注：(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;

　　(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;

　　(3)除公式法外，也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;

　　(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大，合力越小;

　　(5)同一直線上力的合成，可沿直線取正方向，用正負號表示力的方向，化簡為代數運算。

　　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：反沖運動}

　　4.共點力的平衡F合=0{正交分解法、三力匯交原理｝

　　5.超重(超ma)：FN>G，失重(失ma)：FN<G F=0，完全失重(失mg)。

　　{加速度方向向下，均失重，加速度方向向上，均超重}

　　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

　　注:平衡狀態是指物體處于靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。

　　五、功和能(功是能量轉化的量度)

　　1.功：W=Fscosα(定義式)

　　{W:功(J)，F: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瞬=Fv;P平=Fv平 =W/t

　　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，與勁度系數和形變量有關。

　　六、分子動理論、能量守恒定律

　　1.阿伏加德羅常數NA=6.02×1023/mol;分子直徑數量級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<r0，f引<f斥，F分子力表現為斥力

　　(2)r=r0，f引=f斥，F分子力=0，E分子勢能=Emin(最小值)

　　(3)r>r0，f引>f斥，F分子力表現為引力

　　(4)r>10r0，f引=f斥≈0，F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〔見第二冊P40〕｝

　　6.熱力學第二定律

　　克氏表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化(熱傳導的方向性);

　　開氏表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其它變化(機械能與內能轉化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出〔見第二冊P44〕｝

　　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時，分子間的距離;

　　(8)其它相關內容：能的轉化和定恒定律〔見第二冊P41〕/能源的開發與利用、環?！惨姷诙訮47〕/物體的內能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。

　　七、氣體的性質

　　1.氣體的狀態參量：

　　溫度：宏觀上，物體的冷熱程度;微觀上，物體內部分子無規則運動的劇烈程度的標志，

　　熱力學溫度與攝氏溫度關系：T=t+273

　　{T:熱力學溫度(K)，t:攝氏溫度(℃)｝

　　體積V：氣體分子所能占據的空間，單位換算：1m3=103L=106mL

　　壓強p：單位面積上，大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產生持續、均勻的壓力，標準大氣壓：1atm=1.013×105Pa=1900pxHg(1Pa=1N/m2)

　　2.氣體分子運動的特點：分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外，相互作用力微弱;分子運動速率很大

　　3.理想氣體的狀態方程：p1V1/T1=p2V2/T2

　　{PV/T=恒量，T為熱力學溫度(K)｝

　　注:(1)理想氣體的內能與理想氣體的體積無關,與溫度和物質的量有關;(2)公式3成立條件均為一定質量的理想氣體，使用公式時要注意溫度的單位，t為攝氏溫度(℃)，而T為熱力學溫度(K)。

　　八、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)