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高中物理基本概念和基本规律 吕叔湘中学 庞留根

1. 物体的运动决定于它所受的合力和初始运动条件：

4. F= - kx — — — — 简谐运动
3. F大小不变且始终垂直v — — — — 匀速圆周运动
力和运动的关系
v=0 — — — — 静止
v≠0 — — — — 匀速直线运动
1. F=0
v=0 — — — — 匀加速直线运动
v≠0
F、v 同向 — — — 匀加速直线运动
F、v 反向 — — — 匀减速直线运动
F、v 夹角α —— 匀变速曲线运动
2. F= 恒量
5. F是变力
F与v同向 — — — — 变加速运动
F与v反向 — — — — 变减速运动

.

2. 伽利略斜面实验是牛顿第一定律的实验基础，把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验是科学研究的一种重要方法。
3. 牛顿第二定律中的F应该是物体受到的合外力。
应用牛顿第二定律时要注意同时、同向、同体.
F= - kx
4.
4. 速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量必须注意方向，只有大小、方向都相等的两个矢量才相等。所有物理量必须要有单位。
5. 同一直线上矢量的运算: 先规定一个正方向，跟正方向相同的矢量为正，跟正方向相反的矢量为负，求出的矢量为正值，则跟规定的方向相同；求出的矢量为负值，则跟规定的方向相反
6.
6. 力和运动的合成、分解都遵守平行四边形定则。三力平衡时，任意两力的合力跟第三力等值反向。
三力的大小必满足以下关系：︱F1-F2︱≦ F3 ≦ F1+F2
7. 小船渡河时
若V船 ＞ V水 船头垂直河岸时，过河时间最小；航向（合速度）垂直河岸时，过河的位移最小。
若 V船 ＜ V水 船头垂直河岸时，过河时间最小；只有当V船 ⊥ V合 时，过河的位移最小。
8. 平抛运动的研究方法——“先分后合”，即先分解后合成。
9. 功的公式 W=FScosα 只适用于恒力做功，变力做功一般用动能定理计算。
10. 机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧的弹力做功的情况，应用于光滑斜面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。
11. 功能关系--------功是能量转化的量度
⑴重力所做的功等于重力势能的减少
⑵电场力所做的功等于电势能的减少
⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少
⑷合外力所做的功等于动能的增加
⑸只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒
⑹重力和弹簧的弹力以外的力所做的功等于机械能的增加
⑺克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少
⑻克服安培力所做的功等于感应电能的增加
12. 应用动能定理和动量定理时要特别注意合外力。
应用动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律解题时要注意研究对象的受力分析及研究过程的选择；
应用动量守恒定律、机械能守恒定律还要注意适用条件的检验。
应用动量守恒定律、动量定理要特别注意方向。

完全弹性碰撞 —— 动量守恒，动能不损失。（质量相同，交换速度）
完全非弹性碰撞—— 动量守恒，动能损失最大。（以共同速度运动）
非完全弹性碰撞—— 动量守恒，动能有损失。碰撞后的速度介于上面两种碰撞的速度之间。

13. 碰撞的分类：

14. 做匀速圆周运动的物体所受到的合力大小一定等于mv2 / r, 合力的方向一定沿半径指向圆心。
做非匀速 圆周运动的物体沿半径方向的合力大小也等于mv2 / r （v为该点的速度）
15. 天体做匀速圆周运动的向心力就是它受到的万有引力。GmM/r2 =ma =mv2 / r =mω2r
一个重要的关系式： GM地=g R地2
16. 第一宇宙速度——在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的最小发射速度（最大运行速度）
v1=7.9km/s
第二宇宙速度——脱离地球引力的束缚，成为绕太阳运动的人造行星， v2≥11.2km/s
第三宇宙速度——脱离太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的宇宙空间去。 v3≥16.7km/s
17. 简谐振动过程中，F= - kx, 回复力的大小跟位移成正比，方向相反。位移增大，加速度增大，速度减小；位移最大时，加速度最大，速度为0；位移为0时，加速度为0，速度最大。
18. 单摆振动的回复力是重力沿切线方向的分力，在平衡位置，振动加速度为0，但是还有向心加速度。
19. 物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。
20. 简谐运动中机械能守恒，在平衡位置动能最大，势能最小。1/2 mv2+1/2 kx2=1/2 kA2
21. 共振——驱动力的频率等于做受迫振动物体的固有频率时，做受迫振动物体的振幅最大。
声音的共振叫共鸣。
22. 波从一种介质传播到另一种介质时，频率不变，波长和波速相应改变。v=λf.
声波在真空中不能传播，电磁波在真空中速度最大，等于光速c。
声波是纵波，电磁波是横波。
23. 波传播的过程是振动形式和振动能量传播的过程，质点并不随波迁移，每一个质点都在各自的平衡位置附近做振幅相同的简谐振动。波形图特别要注意周期性和方向性。
24. 波的叠加：两列沿同一直线传播的波,在相遇的区域里,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，两列波相遇以后，仍像相遇以前一样，各自保持原有的波形,继续向前传播。

25. 两列频率相同、且振动情况完全相同的波，在相遇的区域能发生干涉。
波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇处振动加强，△s= ± kλ k=0、1、2、3……
波峰与波谷相遇处振动减弱。△s= ±（2k+1）λ/2 k=0、1、2、3……
干涉和衍射是波的特征。
26. 波能够发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。
27. 人耳能听到的声波频率在20Hz——20000Hz之间，低于20Hz的声波叫次声波，高于20000Hz的声波叫超声波。超声波可以用于定向发射、超声波探伤、超声波清洗，医疗诊断等。
28. 由于波源和观察者有相对运动，使观察者发现频率发生变化的现象叫多普勒效应。波源和观察者相互接近，观察者接收到的频率增大；二者远离时，观察者接收到的频率减小。
29. 牛顿运动定律只适用于低速运动的宏观物体，对微观粒子和接近光速运动的物体不适用。
30. 分子动理论的主要内容：物质是由大量分子组成，（r=10-10 m， m=10-26kg）分子在永不停歇地做无规则运动，分子间同时存在有相互作用的分子引力和分子斥力。
31. 布朗运动既不是固体分子的运动，也不是液体分子的运动，只是液体分子无规则运动的反映。温度越高，固体颗粒越小，布朗运动越激烈。温度是分子无规则运动平均动能的标志
32. 分子间的作用力（引力和斥力）都随分子间的距离增大而减小，斥力减小得更快。都随分子间的距离减小而增大，斥力增加得更快。
33. 分子间的距离等于r0 时，分子势能最小（为负值），距离增大，分子势能增大，距离减小，分子势能也增大。
34. 改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。两种方式效果相同但本质不同。
35. 热力学第一定律：系统内能的变化等于外界对系统所做的功与从外界吸收的热量之和。ΔE=W+Q
36. 热力学第二定律：热量总是从高温物体传到低温物体，但是不可能自动从低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。 （这是按照热传导的方向性来表述的。）
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。
机械能可以全部转化为内能，内能却不可能全部转化为机械能, 同时不引起其它变化。
（这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。）
37. 第二类永动机虽然不违反能量守恒定律，但是是不可能制成的。
37. 绝对零度（-273.15°C）不可以达到，永动机不可能造出。
38. 气体分子运动的特点——分子间的距离较大，分子间的相互作用力很微弱；分子间的碰撞十分频繁；分子沿各个方向运动的机会均等；分子的速率按一定规律分布（“中间多，两头少”）。
39. 气体压强的微观意义——大量的气体分子频繁地碰撞容器器壁而产生的。单位体积内的分子数越大，气体的平均速率越大，气体的压强越大。
40. 元电荷——电子（质子）所带的电量（e=1.60×10-19C）为所有电量中的最小值，叫做元电荷。
41. 第一个用电场线描述电场的科学家是——法拉第。电场线并不存在，是人为画出的。电场线不闭合，磁感应线是闭合的曲线。沿电场线方向电势逐渐降低，电场线的密疏表示电场强度的大小。
42. 用比值定义的物理量如电场强度 E=F/q、电势差U=W/q、电容C=Q/U 、电阻R=U/I、磁感应强度B=Fm/IL等都跟等式右边的物理量无关。
43. 电容器跟电源连接时，U不变，d 减小，C增大,Q增大,E增大.
44. 电容器充电后跟电源断开，Q不变, d 减小，C增大,U减小, E不变.
45. 带电粒子在匀强电场中的运动—— 加速：qU=1/2 mv2 偏转：类平抛运动.
46. 应用部分电路欧姆定律I=U/R时，I、R、U三个量必须是同一段电路的，部分电路欧姆定律I=U/R不适用含有电源、电动机的电路。
47. 电功W=UIt、电功率P=UI适用于任何电路；电热Q=I2Rt、热功率P=I2R只适用于纯电阻电路。
对纯电阻电路有W=Q、对非纯电阻电路有W＞Q。 电动机的电功率等于机械功率加上热功率。
48. 两电阻串联的分压关系 U1=U R1/(R1+R2) U2= U R2/(R1+R2)
49. 两电阻并联的分流关系
I1=I R2/(R1+R2) I2= I R1/(R1+R2) R=R1R2/(R1+R2)
50. 电源的电动势等于外电路断开时的路端电压，路端电压随外电阻的增大而增大。
51. 电源的电动势等于U—I图线跟纵轴的交点的值，内电阻等于U—I图线的斜率。
52. 用伏安法测量电阻时，
安培表内接时，R测=U/I=Rx+RA 大电阻（RX>>RA）用内接法; 安培表外接时，R测=U/I=RX RV ／( RX+RV) 小电阻 ( RX <<RV ) 用外接法。

U1=U- Ug
R1
Ig
U
Ug
Rg
G
53. 电压表的改装——串联一个大电阻
(U- Ug ) / Ug = R1 / Rg
∴ R1 = Rg(U- Ug ) / Ug
= (n-1) Rg

R2
Rg
Ig
I 2
I
G
54. 安培表的改装——并联一个小电阻
(I – Ig ) R2 = Ig Rg
∴ R2 = Rg Ig / (I – Ig )
a) = Rg / (n-1)
55. 用欧姆表测电阻时，必须先选择量程，进行调零，测量时待测电阻要跟电源断开，读数要乘以倍率，指针应在中央1/3刻度附近。若指针偏转太大，应换用较小量程，重新进行调零，若指针偏转太小，应换用较大量程，重新调零后进行测量。测量结束，要拔出表笔，并将选择开关置于OFF或交流500V档。欧姆表的黑表笔跟表内电池的正极相连。
56. 各种材料的电阻率都随温度而变化：金属的电阻率随温度的升高而增大，电阻温度计（铂）就是根据这一特性制成，有些合金如锰铜和康铜的电阻率几乎不随温度而变化，常用来制作标准电阻。半导体的电阻随温度的升高而减小,例如热敏电阻。
57. 超导现象：当温度降低到绝对零度附近时，电阻突然减小为零的现象。当超导体中有电流通过时，由于不产生热量，电流可以维持很长时间不消失。
58. 二极管的单向导电作用——当二极管正极电势高于负极电势时，二极管导通，电阻很小；反之，二极管截止，电阻很大。
59. 右手定则应用在确定电流的磁场方向和电磁感应中感应电流的方向；左手定则应用在确定磁场对通电导线的作用力方向和洛仑兹力的方向。
60. 带电粒子在匀强磁场中只受洛仑兹力作用时，做匀速圆周运动。圆周运动的半径跟动量成正比，圆周运动的周期跟半径、速度无关。在复合场中的运动要根据受到的合力和初始条件决定。带电粒子在速度选择器中做匀速直线运动的条件是：qvB=qE..
61. 电磁感应现象：不论用什么方法，只要穿过闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路中就有感应电流产生。产生感应电动势的那部分导体相当于电源。产生感应电动势的条件：a.磁通量发生变化。 b..回路中的一部分导体做切割磁感应线运动。 c.. 线圈中的电流发生变化（自感现象）
62. 判断感应电流的方向： a.楞次定律（“增反减同” ） b.右手定则. .
感应电流的效果总是阻碍产生感应电流的原因。
63. 自感现象：由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。
自感线圈中的电流不能突变。
64. 日光灯——镇流器跟灯管串联，启动器跟灯管并联,电路图如右图。
～
S
镇流器的作用——启动时，产生高电压，帮助点燃；
正常工作时的感抗限制电流，保护灯管。
注意：灯管两端的电压与镇流器的电压之和不等于电源电压。
启动器的作用——自动开关。可用普通开关或短绝缘导线代替。

65. 线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交流电，从中性面开始计时，表达式为
e=NBωSsinωt.
66. 交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的，正弦交流电的有效值等于最大值的
交流电表、电器铭牌上指示的值都是有效值。
67. 计算电路中的热量用有效值，计算电路中的电量用平均值。计算某一时刻的值用瞬时值。
68. 变压器可以改变交流电的电压和电流,但不能改变交流电的功率,也不能改变直流电的电压电流
69. 变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制，变压器的低压线圈匝数少而通过的电流大，应当用较粗的导线绕制。
70. 减小输电线路上的功率（电压）损失的基本方法是用变压器提高输电电压：输电功率一定的情况下，电压提高n倍，输电电流减小到1/n，输电线路上的电压损失减小到1/n，输电线路上的功率损失减小到1/n2
71. 对于纯电阻电路，欧姆定律仍然适用，只是要用有效值。
电感对交流电的阻碍作用叫感抗， X L=2πf L, 交流电的频率越大、自感系数越大，感抗越大。电感的作用是“通直流，阻交流，通低频、阻高频”。
电容对交流电的阻碍作用叫容抗， X C=1 / (2πf C), 交流电的频率越大、电容越大，容抗越小。
电容的作用是“通交流，阻直流，通高频、阻低频”。
72. LC振荡电路的固有周期
73.
73. 麦克斯威建立了电磁场理论，预言了电磁波的存在，赫兹用实验证实了电磁波的存在。
74. 麦克斯韦电磁场理论的两大支柱：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。
75. 电磁波的速度v与频率f、波长λ的关系是v=λf=c/n,电磁波在真空中的速度为3×108m/s

76. 电磁波由一种媒质进入另一种媒质时频率不变， 传播速度和波长会发生变化。

77. LC振荡电路发射的电磁波的波长。

78. 电磁波的发射——开放电路、调制
电磁波的接收——调谐、检波
红

紫
79. 晶体二极管的导电特性是单向导电性。当二极管正极电势高于负极时，二极管导通，当二极管负极电势高于正极(反向电压)时，二极管截止。对理想二极管可认为：导通时二极管电阻为零，截止时二极管电阻无穷大。
80. 惠斯顿电桥平衡条件
R1 R4=R2 R3
81. 光的色散表明棱镜对不同色光的折射率不同，
红光的偏折角度最小，折射角最大，红光的折射率最小。
光谱
连续光谱: 炽热的固体、液体和高压气体发光产生的光谱，包含一切波长的光谱
明线光谱：低压气体发光产生的光谱，只含有一些原子的特征谱线
(原子光谱)
发射光谱

发射光谱

吸收光谱——高温物体发出的白光经某低温物质被部分吸收后形成

82. 光谱：

83. 光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，根据不同的特征谱线来确定物体的化学组成。明线光谱和吸收光谱都可以用做光谱分析。
84. 平面镜的角放大作用：光源不动，平面镜转过α角，反射光线转过2 α角。
85. 全反射的条件：当光从光密介质入射到光疏介质，入射角等于或大于临界角C，sinC=1/n

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85. 激光的特点和应用：
⑴ 激光是一种人工产生的相干光，容易产生干涉现象；
⑵ 激光的平行度非常好，可以用来进行精确的测距（激光雷达）
⑶ 激光的亮度高，可以利用激光束来切割各种物质，焊接金属以及在硬质材料上打孔.医学上可以用激光作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等。
87. 光（波）的干涉条件——两列频率相同、振动情况完全相同的光（波）。
干涉加强的条件：两列光波到该点的距离之差为半波长的偶数倍，
干涉减弱的条件：两列光波到该点的距离之差为半波长的奇数倍。
88. 相邻两条干涉条纹的间距ΔX=Lλ/d L为双缝到屏的距离，d 为双缝间距，λ为波长。
双缝干涉条纹的条纹间距跟光的波长成正比。红光的干涉条纹的间距比紫光的干涉条纹的间距大。
89. 肥皂泡、水面上的油膜、玻璃上的油污、压紧的两块玻璃上呈现的彩色花纹都是光的干涉现象。．
90. 干涉现象的应用：a.检测各种镜面的平整度（精度可达10-6 cm），b.在照相机、摄象机等镜面上镀一层增透膜，以增加透过的光线，增透膜的厚度等于光在薄膜中波长的1／4。
91. 光能够发生明显衍射的条件是，障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多。
92. 光的干涉和衍射证明了光具有波动性；光的偏振说明光是横波；光的电磁说（光是一种电磁波）进一步完善了波动说；光电效应证明了光具有粒子性。因此说光具有波粒二象性。一切微观粒子都有波粒二象性。
93. 大量光子的行为表现为波动性，个别光子的行为表现为粒子性，波长越长，波动性越明显，频率越高，粒子性越明显。光在传播过程中表现为波动性，光在跟物质相互作用时表现为粒子性。
94. 物质波: 一切运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波跟它对应，这种波叫做物质波。（德布罗意波） 德布罗意公式—— λ= h/p=h/mv
95. 光电效应的实验规律：
⑴ 对每一种金属，都有某一极限频率。入射光频率必须大于极限频率才能产生光电效应
⑵ 光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大，跟入射光的强度无关
⑶ 单位时间内发射出的光电子数与入射光的强度成正比
⑷ 光电效应的产生是瞬时的。
96. 爱因斯坦光子说的内容：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E=hv。
97. 爱因斯坦光电效应方程—— EK = hv - W W 为金属的逸出功 W=hν0
98. 电磁波的产生机理：无线电波是LC振荡电路产生的；红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发产生的；X射线是原子的内层电子受激发产生的；γ射线是原子核受激发产生的。
99. 红外线最显著的作用是热作用，紫外线的主要作用是化学作用，X射线的穿透本领很大，γ射线的的穿透本领更大（几厘米的铅板）。
100. 红外线的应用：遥控遥感、加热物体等。 紫外线的应用：杀菌、消毒、防伪（验钞）等。
X射线的应用：透视、探伤等。 γ射线的应用：探伤、医疗等。
101. 玻尔假设的主要内容：
⑴..原子的能量是不连续的（量子化的），虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量 En=-13.6eV/n2
⑵. 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，电子的可能轨道的分布也是不连续的 rn= n2 r1
⑶.电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子. hv = Em –En
102. α粒子散射实验的实验结果：绝大多数直线穿过, 只有少数发生很大偏转,极少数甚至被弹回
103. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型学说。
104. 天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构，并且是能够发生转变的。
105. 核反应方程式两边的质量数和电荷数都是守恒的。
106. 半衰期——放射性元素的原子核有半数发生衰变上所需的时间，叫做这种元素的半衰期。放射性元素的半衰期跟原子所处的物理状态或化学状态无关，只与原子核内部因素有关。
107. 原子核是由质子和中子组成。质子和中子通称为核子。质子数等于核电荷数，核子数等于质量数。
108. 原子核中核子之间存在巨大的核力，核力是短程力，只发生在相邻的两个核子之间。
109. 放射性同位素的主要应用：利用它的射线； 做为示踪原子。
110. 放射线的性质：

带电量
质量数
符号
电离性
穿透性
实 质
来 源
α射线
+2e
4
（p ）
很强
很小
（一张普通纸）
高速的氦核流
v≈0.1c
两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出
β射线
-e
0

弱
很强
（几毫米铝板）
高速的电子流v≈c
原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出
γ射线
0
0
γ
很小
更强
（几厘米铅板）
波长极短的电磁波
原子核受激发产生的
111. 利用质能方程求能量：在ΔE=Δmc2中，若Δm用千克做单位，则ΔE用焦耳做单位；
若Δm用原子质量u做单位，直接乘以931.5后，ΔE用Mev做单位。
112. 裂变—一个重核分裂成两个中等质量的核的反应。原子弹、目前的原子能发电站都是裂变的应用。

113. 核反应堆是核电站的核心设施，核反应堆的组成——铀棒（核燃料）、控制棒（镉棒，控制反应速度）、减速剂（石墨、重水，使中子的速度减慢，便于铀俘获）、冷却水（或液态钠，使反应释放的热量输出发电）、水泥防护层（避免反射线对人体伤害和对环境污染）。
114. 聚变——轻核结合成质量较大的核叫聚变。（热核反应）氢弹及太阳内部都是发生的聚变。
115. 基本粒子： 电子 0 e 、质子1H(p) 、中子1 n 、α粒子 4 He 、
光子 0 γ 、正电子 0 e
116. 重要的物理现象或史实跟相应的科学家
单摆的等时性 伽利略
单摆的周期公式 惠更斯
电流的磁效应 奥斯特
电磁感应定律 法拉第
首先用电场线描述电场 法拉第
电子电量的测定 密立根
分子电流假说 安培
预言了电磁波的存在 麦克斯韦
建立了电磁场理论 麦克斯韦
用实验证实了电磁波的存在 赫兹
光的微粒说 牛顿
光的波动说 惠更斯
光的电磁说 麦克斯韦
光的干涉现象 杨氏
电子的发现 汤姆生
中子的发现 查德威克
质子的发现 卢瑟福
人工放射性同位素发现 小居里夫妇
a粒子散射实验 卢瑟福
圆满解释氢光谱 玻尔
原子的核式结构模型 卢瑟福
天然放射性的发现 贝克勒耳
光电效应规律光子说 爱因斯坦
质能方程 爱因斯坦
相对论 爱因斯坦