高中物理公式大全

力学

一、力

1，重力：G=mg，方向竖直向下，g=9.8m/s²≈10m/s²，作用点在物体重心。

2，静摩擦力：0≤f_静≤≤f_m，与物体相对运动趋势方向相反，f_m为最大静摩擦力。

3，滑动摩擦力：f=μN，与物体运动或相对运动方向相反，μ是动摩擦因数，N是正压力。

4，弹力：F = kx（胡克定律），x为弹簧伸长量（m），k为弹簧的劲度系数（N/m）。

5，力的合成与分解：

①两个力方向相同，F_合=F₁＋F₂，方向与F_1、F₂同向

②两个力方向相反，F_合=F₁－F₂，方向与F₁（F₁较大）同向

互成角度（0<θ<180º）：θ增大→F减少 θ减小→F增大

θ=90º，F=，F的方向：tgφ=。

F₁=F₂，θ=60º，F=2F₁cos30º， F与F₁，F₂的夹角均为30º，即φ=30º

θ=120º，F=F₁=F₂，F与F₁，F₂的夹角均为60º，即φ=60º

由以上讨论，合力既可能比任一个分力都大，也可能比任一个分力都小，它的大小依赖于两个分力之间的夹角。合力范围：（F₁－F₂）≤F≤(F₁＋F₂)

求 F₁、F₂两个共点力 的合力大小的公式（F1与F2夹角为θ）：

二、直线运动

匀速直线运动：位移。平均速度

匀变速直线运动：

1、位移与时间的关系，公式：

2、速度与时间的关系，公式：

3、位移与速度的关系：，适合不涉及时间时的计算公式。

4、平均速度，即为中间时刻的速度。

5、中间位移处的速度大小，并且

匀变速直线运动的推理：

1、匀变速直线运动的物体，在任意两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量，即

△s=s_n+1 —s_n=aT²=恒量

2、初速度为零的匀加速直线运动（设T为等分时间间隔）：

 ①1T末、2T末、3T末……瞬时速度的比值为

v₁:v₂:v₃......:v_n=1:2:3......:n

 ②1T内、2T内、3T内……的位移之比为

s₁:s₂:s₃:……:s_n=1²:2²:3²……:n²

 ③第一个T内、第二个T内、第三个T内……位移之比为

S_I:S_II:S_III:……:S_n=1:3:5……:(2n-1)

 ④从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比

t₁:t₂:t₃:......:t_n=

自由落体运动

(1)位移公式:

(2)速度公式:

(3)位移—速度关系式:

竖直上抛运动

1.基本规律：             

2.特点（初速不为零的匀变速直线运动）

(1)只在重力作用下的直线运动。

(2)

(3)上升到最高点的时间

(4)上升的最大高度

三、牛顿运动定律

1，牛顿第一定律(惯性定律）：物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

2，牛顿第二定律：F_合=ma或a=F_合/m         a由合外力决定，与合外力方向一致。

3，牛顿第三定律F= -F′ 负号表示方向相反，F、F′为一对作用力与反作用力，各自作用在对方。

4，共点力的平衡F_合=0   二力平衡             

5，超重：N>G    失重：N<G   N为支持力，G为物体所受重力，不管失重还是超重，物体所受重力不变。

四、曲线运动

1，平抛运动

分速度，

合速度，速度方向与水平方向的夹角：

分位移，

合位移

位移方向与水平方向的夹角：

2，斜抛运动（初速度方向与水平方向成θ角）

速度：

位移：

可得：

代入y可得：

这就是斜抛物体的轨迹方程。

可以看出：

y＝0时，（1）x＝0是抛出点位置。

（2）是水平方向的最大射程。

（3）飞行时间：

3，匀速圆周运动

线速度，

角速度，

周期，

向心加速度，

向心力。

小球达到最高点时绳子的拉力（或轨道弹力）刚好等于零，小球重力提供全部向心力，则，v_临界是通过最高点的最小速度，。

②小球达到最低点时，拉力与重力的合力提供向心力，有，此时。

4，万有引力定律（G=6.67×10^-11N?m²/kg²)

（1）万有引力提供向心力： 

（2）忽略地球自转的影响：     （，黄金代换式）

（3）已知表面重力加速度g，和地球半径R。（，则）一般用于地球

（4）已知环绕天体周期T和轨道半径r。( ，则)

（5）已知环绕天体的线速度v和轨道半径r。（，则）

（6）已知环绕天体的角速度ω和轨道半径r（，则）

（7）已知环绕天体的线速度v和周期T（,，联立得）

（8）已知环绕天体的质量m、周期T、轨道半径r。中心天体的半径R，求中心天体的密度ρ

解：由万有引力充当向心力

  则——①

又——②

联立两式得：

（9），则（卫星离地心越远，向心加速度越小）

（10），则（卫星离地心越远，它运行的速度越小）

（11），则（卫星离地心越远，它运行的角速度越小）

（12），则（卫星离地心越远，它运行的周期越大）

（13）三种宇宙速度

第一宇宙速度：

第二宇宙速度：

第三宇宙速度：

5，机械能

 功 ：W = Fs cosq（适用于恒力的功的计算，q为力与位移的夹角）

功率：P=W/t=Fvcosq（q为力与速度的夹角）

机车启动过程中的最大速度：

动能：单位为焦耳，符号J

动能定理：

重力势能：（h为物体与零势面之间的距离）

弹性势能：

机械能守恒定律三种表达式：

（1）物体（或系统）初态的总机械能E₁等于末态的总机械能E₂，即E₁=E₂。

（2）物体（或系统）减少的势能等于增加的动能，即=。

（3）若系统内只有A、B两个物体，则A减少的机械能等于B增加的机械能，即=。

6，动量

动量：

冲量：I=Ft

动量定理：

动量守恒定律的几种表达式：

a，

b，

c，

d，p=0

7，机械振动

简谐振动回复力：F=-kx

加速度：

简谐振动的周期：（m为振子的质量）

单摆周期：（摆角小于5⁰）

8，机械波

波长、频率、波速的关系

   

热学

阿伏伽德罗常数：N_A=6.02×10²³mol^-1

用油膜法测分子的大小，直径的数量级为10^-10m，分子质量的数量级为10^-27kg

与阿伏伽德罗常数有关的宏观量与微观量的计算:

分子的质量：

分子的体积：

分子的大小：球形体积模型直径，立方体模型边长：

物质所含的分子数：

热力学第一定律

内容：外界对物体做的功W加上物体与外界交换的热量Q等于物体内能的变化量ΔE。

表达式：ΔE=W+Q

热力学第二定律

内容：热传导具有从高温向低温的方向性，没有外界的影响和帮助，不可能向相反的方向进行。

或：（1）不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化

（2）不可能从单一热源吸收热量，并把它全部用来做功，而不引起其它变化。

热机做的功W和它从热源吸收的热量Q₁的比值，叫热机的效率。

,总小于1。

热力学第三定律：不可能使温度达到绝对零度。

固体、气体和液体

理想气体三定律

玻马定律：m 一定，T 不变，P1V1 = P2V2。或 PV =恒量

查理定律：m 一定，V 不变，或P_t=P_o（1+t/273)

盖·吕萨克定律：m 一定，T 不变或或V_t=V_o(1+t/273) 

理想气体状态方程：    

克拉伯龙方程：(R=8.31J/mol?K，n为气体物质的量）

电磁学

电场

元电荷e=1.6×10^-19C

库仑定律：（k=9.0×109Nm2/C²） 

电场强度：（定义式）

点电荷的电场强度：

电场力：F=qE

电势：（ε为电势能）

电势差:

电场力做的功：

电容：（定义式）

决定式：电容中的电场强度：

平行板电容器两极板间的电场强度为（由E=U/d,C=Q/U和得出）

带点粒子在电场中的运动

①粒子穿越电场的加速度：

②粒子穿越电场的运动时间：

③粒子离开电场的侧移距离：

④粒子离开电场时的偏角θ：

恒定电流

电流强度：

电阻：（ρ为导体的电阻率，单位Ω?m）

（1）串联电路

①各处的电流强度相等：I₁=I₂=…… =I_n       ②分压原理：

③电路的总电阻：R=R₁+R₂+……+R_n          ④电路总电压：U=U₁+U₂+……+U_n

(2)并联电流

①各支路电压相等：U=U₁=U₂=……=U_n         ②分流原理：I₁R₁=I₂R₂=……=I_nR_n

③电路的总电阻：  ④电路中的总电流：I=I₁+I₂+……+I_n

焦耳定律

    

无论串联电路还是并联电路，电路的总功率等于各用电器功率之和，即：

闭合电路欧姆定律

（1）路端电压与外电阻R的关系：（外电路为纯电阻电路）

（2）路端电压与电流的关系：U=E－Ir（普适式）

电源的总功率（电源消耗的功率）P_总=IE

电源的输出功率（外电路消耗的功率）P_输=IU

电源内部损耗的功率：P_损=I²r

由能量守恒有：IE=IU＋I²r

外电路为纯电阻电路时：

由上式可以看出，当外电阻等于电源内部电阻（R=r）时，电源输出功率最大，其最大输出功率为

电源的效率：电源的输出功率与电源功率之比，即

对纯电阻电路，电源的效率为

由上式看出：外电阻越大，电源的效率越高。

磁场

定义式：B=F/IL，为矢量

安培力F=BIL（磁场与电流垂直），F=0（磁场与电流平行），F=BILsinθ（磁场与电流成θ角）

两电流不平行时，有转动到相互平行且电流方向相同的趋势。

磁通量：Φ=BSsinθ（θ为磁场与平面之间的夹角）

磁场对运动电荷的作用

洛伦兹力的大小：F=qvB

带电粒子在磁场中的匀速圆周运动基本公式

①向心力：。

②粒子圆周运动的半径。

③周期、频率和角速度公式：，，。

④动能公式：

电磁感应定律

电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比：

⑴导体切割磁感线产生的感应电动势E=BLvsinθ，应用此公式时B、L、v三个量必须是两两相互垂直，于是E=BLv。θ为B与v之间的夹角。

⑵导体棒以端点为轴，在垂直于磁感线的匀强磁场中匀速转动产生感应电动势，（平均速度取中点位置的线速度来计算）。

⑶矩形线圈在匀强磁场中，当在中性面时，E=0。开始转动时，用E=nBsωsinθ，当处于与磁场平行的面时，E=nBsω(最大），开始转动时用E=nBsωcosθ计算。

在滑轨中，安培力大小，

自感电动势：（L是自感系数）

安培定则、左手定则、右手定则、楞次定律应用于不同现象。

交变电流

正弦交变电流的瞬时值：e=E_msinωt=NBSωsinωt，u=U_msinωt，i=Imsinωt。

（均为有效值，只适用于正弦交变电流）

周期(T)是交变电流完成一次周期性变化所需的时间，T=2π/ω。

频率（f）是交变电流1s内完成周期变化的次数，f=1/T=ω/2π。

电容和电感对交变电流的影响

容抗：

感抗：

变压器

电压关系：U₁：U₂=n₁:n₂

电流关系：I₁：I₂=n₂：n₁

P₁=P₂，即U₁I₁=U₂I₂（若有一个原线圈，多个副线圈时：P₁=P₂+P₃+……，即U₁I₁=U₂I₂+U₃I₃+…）

电磁场和电磁波

电磁波的周期：

电磁波的频率：

光学

光的传播

光在真空中的速率：v=3×10⁸km/s

折射率：（i为入射角，r为折射角）

光在介质中的速率：（n为介质的折射率）

临界角（折射角变成90⁰时的入射角）：，

可见光中红光的折射率最小，临界角最大，在同一种介质中光速最大，紫光刚好相反。

光的波动性

在双缝干涉实验中，若，出现亮条纹

若，出现暗条纹

在双缝干涉实验中，明暗条纹之间的距离Δx与双缝之间距离d、双缝到屏的距离L以及光的波长λ有光，即。

透镜成像公式，U为物距，V为像距（虚像去负值），f为焦距（凹透镜取负值）

量子论

光子的能量：（h=6.63×10^-34J?s，为普朗克常量，ν是光子的频率）

光电效应方程式：， 极限频率

原子学

波尔的原子理论：

氢原子能级公式：

氢原子轨道半径公式：（n=1、2、3……）

质子的发现（1919年，卢瑟福)：

中子的发现(1932年，查德威克）：

放射性同位素的发现（1934年，居里夫妇）：  

半衰期

原子剩余数量：，原子剩余质量，其中,为半衰期

裂变方程：

聚变方程：

爱因斯坦质能方程：