高中物理常用公式
高中物理常用公式
高中物理課程是高中教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn),里面有很多公式需要同學(xué)們理解并運(yùn)用。下面學(xué)習(xí)啦小編給大家?guī)砀咧形锢砉剑M麑?duì)你有幫助。
高中物理常用公式(一)
一、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)(1)------直線運(yùn)動(dòng)
1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時(shí)刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實(shí)驗(yàn)用推論Δs=aT2 {Δs為連續(xù)相鄰相等時(shí)間(T)內(nèi)位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時(shí)間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
注:(1)平均速度是矢量; (2)物體速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關(guān)內(nèi)容:質(zhì)點(diǎn).位移和路程.參考系.時(shí)間與時(shí)刻;速度與速率.瞬時(shí)速度。
2)自由落體運(yùn)動(dòng)
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計(jì)算) 4.推論Vt2=2gh
注:(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),遵循勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運(yùn)動(dòng)
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點(diǎn)算起)
5.往返時(shí)間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時(shí)間)
注:(1)全過程處理:是勻減速直線運(yùn)動(dòng),以向上為正方向,加速度取負(fù)值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運(yùn)動(dòng),向下為自由落體運(yùn)動(dòng),具有對(duì)稱性;
(3)上升與下落過程具有對(duì)稱性,如在同點(diǎn)速度等值反向等。
二、質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)(2)----曲線運(yùn)動(dòng)、萬有引力
1)平拋運(yùn)動(dòng)
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
注:(1)平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),加速度為g,通??煽醋魇撬椒较虻膭蛩僦本€運(yùn)與豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的合成;
(2)運(yùn)動(dòng)時(shí)間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關(guān);
(3)θ與β的關(guān)系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運(yùn)動(dòng)中時(shí)間t是解題關(guān)鍵;(5)做曲線運(yùn)動(dòng)的物體必有加速度,當(dāng)速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時(shí),物體做曲線運(yùn)動(dòng)。
2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)
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.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關(guān)系:V=ωr
7.角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=2πn(此處頻率與轉(zhuǎn)速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f);赫(Hz);周期(T):秒(s);轉(zhuǎn)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(gè)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(yùn)動(dòng)的物體,其向心力等于合力,并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(dòng)能保持不變,向心力不做功,但動(dòng)量不斷改變.
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質(zhì)量無關(guān),取決于中心天體的質(zhì)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(zhì)量(kg)}
4.衛(wèi)星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質(zhì)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.地球同步衛(wèi)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(yùn)動(dòng)所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應(yīng)用萬有引力定律可估算天體的質(zhì)量密度等;
(3)地球同步衛(wèi)星只能運(yùn)行于赤道上空,運(yùn)行周期和地球自轉(zhuǎn)周期相同;
(4)衛(wèi)星軌道半徑變小時(shí),勢能變小、動(dòng)能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛(wèi)星的最大環(huán)繞速度和最小發(fā)射速度均為7.9km/s。
高中物理常用公式(二)
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(diǎn)在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復(fù)形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動(dòng)摩擦力F=μFN {與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)N:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(qiáng)N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強(qiáng)方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當(dāng)L⊥B時(shí):F=BIL,B//L時(shí):F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當(dāng)V⊥B時(shí):f=qVB,V//B時(shí):f=0)
注:(1)勁度系數(shù)k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數(shù)μ與壓力大小及接觸面積大小無關(guān),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(guān)內(nèi)容:靜摩擦力(大小、方向);
(5)物理量符號(hào)及單位B:磁感強(qiáng)度(T),L:有效長度(m),I:電流強(qiáng)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(shí):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,F(xiàn)y=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(guān)系是等效替代關(guān)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(shí)要選擇標(biāo)度,嚴(yán)格作圖;
(4)F1與F2的值一定時(shí),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(fù)號(hào)表示力的方向,化簡為代數(shù)運(yùn)算。
四、動(dòng)力學(xué)(運(yùn)動(dòng)和力)
1.牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止
2.牛頓第二運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)定律:F=-F′{負(fù)號(hào)表示方向相反,F、F′各自作用在對(duì)方,平衡力與作用力反作用力區(qū)別,實(shí)際應(yīng)用:反沖運(yùn)動(dòng)}
4.共點(diǎn)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<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用條件:適用于解決低速運(yùn)動(dòng)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(tài)是指物體處于靜止或勻速直線狀態(tài),或者是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
五、振動(dòng)和波(機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械振動(dòng)的傳播)
1.簡諧振動(dòng)F=-kx {F:回復(fù)力,k:比例系數(shù),x:位移,負(fù)號(hào)表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎担闪l件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動(dòng)頻率特點(diǎn):f=f驅(qū)動(dòng)力
4.發(fā)生共振條件:f驅(qū)動(dòng)力=f固,A=max,共振的防止和應(yīng)用
5.機(jī)械波、橫波、縱波
注:(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志;
3)分子間的引力和斥力同時(shí)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(duì)氣體做負(fù)功W<0;溫度升高,內(nèi)能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動(dòng)能和分子勢能的總和,對(duì)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(tài)時(shí),分子間的距離;
(8)其它相關(guān)內(nèi)容:能的轉(zhuǎn)化和定恒定律能源的開發(fā)與利用.環(huán)保物體的內(nèi)能.分子的動(dòng)能.分子勢能。
高中物理常用公式(三)
六、沖量與動(dòng)量(物體的受力與動(dòng)量的變化)
1.動(dòng)量:p=mv {p:動(dòng)量(kg/s),m:質(zhì)量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N•s),F(xiàn):恒力(N),t:力的作用時(shí)間(s),方向由F決定}
4.動(dòng)量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動(dòng)量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動(dòng)量守恒定律:p前總=p后總或p=p’´也可以是m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統(tǒng)的動(dòng)量和動(dòng)能均守恒}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動(dòng)能,EKm:損失的最大動(dòng)能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰后連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發(fā)生彈性正碰:
v1´=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2´=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質(zhì)量彈性正碰時(shí)二者交換速度(動(dòng)能守恒、動(dòng)量守恒)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置于水平光滑地面的長木塊M,并嵌入其中一起運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對(duì) {vt:共同速度,f:阻力,s相對(duì)子彈相對(duì)長木塊的位移}
注:
(1)正碰又叫對(duì)心碰撞,速度方向在它們“中心”的連線上;
(2)以上表達(dá)式除動(dòng)能外均為矢量運(yùn)算,在一維情況下可取正方向化為代數(shù)運(yùn)算;
(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件:合外力為零或系統(tǒng)不受外力,則系統(tǒng)動(dòng)量守恒(碰撞問題、爆炸問題、反沖問題等);
(4)碰撞過程(時(shí)間極短,發(fā)生碰撞的物體構(gòu)成的系統(tǒng))視為動(dòng)量守恒,原子核衰變時(shí)動(dòng)量守恒;
(5)爆炸過程視為動(dòng)量守恒,這時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,動(dòng)能增加;(6)其它相關(guān)內(nèi)容:反沖運(yùn)動(dòng)、火箭、航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行〔見第一冊P128〕。
七、功和能(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):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(zhì)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(shí)間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時(shí)間內(nèi)所做的功(J),t:做功所用時(shí)間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時(shí)功率,P平:平均功率}
7.汽車以恒定功率啟動(dòng)、以恒定加速度啟動(dòng)、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(qiáng)度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時(shí)間(s)}
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