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高中物理总复习提纲知识点汇总(超全)

高中物理复习题纲
第一章、力
一、力 F:物体对物体的作用。 1、单位:牛(N) 2、力的三要素:大小、方向、作用点。 3、物体间力的作用是相互的。即作用力与反作用力,但它们不在同一物体上,不是平 衡力。作用力与反作用力是同性质的力,有同时性。
二、力的分类: 1、按按性质分:重力 G、弹力 N、摩
擦力 f 按效果分:压力、支持力、动力、
阻力、向心力、回复力。 按研究对象分:外力、内力。
2、重力 G:由于受地球吸引而产生, 竖直向下。G=mg
重心的位置与物体的质量分布与形状有关。质量均匀、形状规则的物体重心在几何中心 上,不一定在物体上。
弹力:由于接触形变而产生,与形变方向相反或垂直接触面。F=k×Δx 摩擦力 f:阻碍相对运动的力,方向与相对运动方向相反。 滑动摩擦力:f=μN(N 不是 G,μ表示接触面的粗糙程度, 只与材料有关,与重力、压力无关。) 相同条件下,滚动摩擦<滑动摩擦。 静摩擦力:用二力平衡来计算。 用一水平力推一静止的物体并使它匀速直线运动,推力 F 与摩 擦力 f 的关系如图所示。 力的合成与分解:遵循平行四边形定则。以分力 F1、F2 为邻边作平行四边 形,合力 F 的大小和方向可用这两个邻边之间的对角线表示。 |F1-F2|≤F 合≤F1+F2 F 合 2=F12+F22+ 2F1F2cosQ 平动平衡:共点力使物体保持匀速直线运动状态或静止状态。
解题方法:先受力分析,然后根 据题意建立坐标系,将不在坐标 系上的力分解。如受力在三个以 内,可用力的合成。
利用平衡力来解题。 Fx 合力=0 Fy 合力=0 注:已知一个合力的大小与方 向,当一个分力的方向确定,另 一个分力与这个分力垂直时 是最小值。

转动平衡:物体保持静止或匀速转动状态。

解题方法:先受力分析,然后作出对应力的力臂(最长力臂是指转轴到力的作用点的直线距

离)。分析正、负力矩。

利用力矩来解题:M 合力矩=FL 合力矩=0

或 M = 正力矩 M 负力矩

第二章、直线运动

一、运动: 1、参考系:可以任意选取,但尽量方便解题。 2、质点:研究物体比周围空间小得多时,任何物体都可以作为质点。只有质量,没有形状
与大小。 3、位移 s:矢量,方向起点指向终点。表示位置的改变。
路程:标量,质点初位置与末位置的轨迹的长度,表示质点实际运动的长度。 4、时刻:某一瞬间,用时间轴上的一个点表示。如 4s,第 4s。
时间:起始时刻与终止时刻的间隔,在时间轴上用线段表示。如 4s 内,第 4s 内。 5、速度 v:矢量,表示运动的快慢。v=s/t 。1m/s = 3.6 km/h 。大小为 s-t 图中的正切 tgθ。
平均速度:变速运动中位移与对应时间之比。 瞬时速度:质点某一瞬间的速度,矢量。大小为速率,标量。 6、加速度 a:矢量,表示速度变化快慢与方向。 a = Δv/t 。大小为 v-t 图中的正切 tg θ。 a、v 同向时,不管 a 怎么变化,v 一定变大; a、v 反向时,不管 a 怎么变化,v 一定变小。 7、匀速:v 为定值,a=0 。 匀变速:a 为定值。设 v0 方向为正方向,a 为负表示减速,a 为正表示加速。

5、 公式:

s

匀速:

t

匀变速:

vt=v0+at s=v0t+1/2 at2 vt2-v02=2as

vt
2

_
v

v0

vt 2

vs
2

v02 vt 2 2

sn – sn-1 = at2

当 v0=0 时

v t= at s = 1/2 at2

vt2 =2as

vt
2

_
v

vt 2

vs
2

vt 2 2

当 v0=0、a=g 时(自由落体) v t= gt h = 1/2 gt2 vt2 =2gh

vt
2

_
v

vt 2

vs
2

vt 2 2

hn – hn-1 = gt2

v 注意: s/2 >vt/2

二、比例公式:设 v0=0 的匀加速直线运动。

1、1、2、3……n 秒末瞬时速度之比(v t= at):vt:v2:v3:……vn=1:2 :3 : ……n

2、1、2、3……n 秒内位移之比(s = 1/2 at2):st:s2:s3:……sn=12:22 :3 2: ……n2

3、第 1、2、3……n 秒内位移之比(Δsn = sn -sn-1=2n-1)

Δst:Δs2:Δs3:……Δsn=1:3:5 : ……(2n-1)

4、连续相等位移时的时间之比:

t 2s a

t1 : t2 : t3 : tn 1: 2 1 : 3 2 : n n 1

第三章、牛顿运动定律

一、牛一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,一直到有外力迫使它改变这

种状态为止。

牛一定律说明:力不是维持运动,而是改变运动状态,产生加速度。

任何物体在任何情况下,都有惯性,惯性只与物体的质量有关。质量越大,物体的惯性越大。

二、牛二定律:物体的加速度跟合外力成正比,与物体的质量成反比。

a = F 合/m 或 F 合=ma (合外力方向与加速度方向一致)

解题方法:先确定受力物体,受力分析,然后根据物体的运动方向建立坐标系,将不在坐标

系上的力分解。利用平衡力来解题。

Fx 合力= max Fy 合力= may

a连接体



F m

如受力在三个以内,可用力的合成:F 合力= ma

图形

超重

失重

加速度方向 计算公式 应用

竖直向上 F-mg=ma 减速下降、加速上升

竖直向下
mg-F=ma 加速下降、减速上升。当 a=g 时为完全失重,一切与重力
有关的现象都会消失。

但重力仍存在。

三、牛三定律:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直 线上。由于这两个力不作用在一个物体上,所以它们不是平衡力。等大、反向、共线、异体。 四、牛顿定律的适用范围:宏观、低速运动的物体。 五、力学单位制中基本单位:质量 m:千克(kg),长度 L:米(m),时间 t:秒(s)

第四章、曲线运动、万有引力

一、曲线运动条件:F、v 不同线。此时,v 的方向为曲线的切线方向。

匀速圆周运动中:F、v0 相互垂直,F 只改变 v0 的方向,不改变大小。

线速度 v

角速度ω

向心加速度

向心力 Fn

公式

v = s/t = 2πr/ T

ω=θ/t =2π/ T

an an = v2/r
=ω2r

Fn = mv2/r =mω2r

= 2πrf

= 2πf

=ωv

= mωv

意义 表示运动快慢 表示转动快慢 表示速度方 向变化快慢

向心力是合力。

单位

m/s

rad/s

m/s2

N

关系 应用

v =ωr 同一圆周上各 同一个圆内各

F 合 = Fn = m an 是一个变化 是一个变化量,方

点线速度相等。 点角速度相等。 量,方向始终 向始终指向圆心。

两轮传动时,两 弧度=弧长/半径 指向圆心。

圆边缘上各点 =角度╳(π/180)

线速度相等。

二、运动的合成与分解:合运动与分运动具有独立性与同时性。

小船渡河时:图 A 表示以最少时间渡河,图 B 表示以最少位移渡河。

v2=v



2+v

2 水

tgθ= v 船/v 水

t=L/ v 船

v 船 2=v2+v 水 2 sinθ= v 水/v 船 t=L/ v

ts s v v水 v船

平抛运动的分解:分解为水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落

体运动。

x = v0t

vx=v0

ax=0 tgθ= v y /vx =gt /v0

y=1/2 gt2 v y= gt

ay=g

v2=vx2+vy2

Δv=gt

三、万有引力: 1、开普勒三定律:
A、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, B、对于每一颗行星,太阳和行星的联线在相等的时间内扫过相等的面积,
a3 k T2

C、所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。

2、万有引力定律:

F



G

Mm r2

英国物理学家卡文迪许用扭秤测出引力常量:G=6.67×10-11N·m2/kg2。表示两个单位质量的

物体,质心相距 1m 时,相互间的万有引力大小为 6.67×10-11N。式中 r 表示两个物体质心之

间距离。

3、重力是万有引力的一个分力,在赤道最小,两极最大。通常情况下, G≈F 引。

4、宇宙速度:

A、第一宇宙速度(环绕速度):7.9km/s 。是发射的最小速度,环绕的最大速度。

B、第二宇宙速度(脱离速度):11.2km/s

C、第三宇宙速度(逃逸速度):16.7km/s

5、地球同步卫星与地球做同步的匀速转动,周期 T=24h,位于地球赤道的正上方,高度为

定值。

6、解题思路:万有引力、重力为向心力。式中,M 是被绕物体的质量,m 是绕行物体本身的

质量。

请思考下列等式中的求解方法:

GM g
r2

v GM r

T 4 2r 3 GM

(从式中,r 越大,
v 越小,T 越大。)

GM r3

2 2 r 3
M T 2G

第五章、动量与动量守恒

一、、动量与冲量的区别:

物理量

冲量

动量

公式

I=Ft

P=mv

单位

N·s

kg·m/s

矢量方向 与 F 方向一样 与 v 方向一样

性质

过程量

状态量

二、动量定理:物体所受的合外力的冲量等于物体的动量的变化。

I 合=ΔP 或 F 合 t = mvt—mv0 (冲量方向与物体动量变化量方向一致) 公式一般用于冲击、碰撞中的单个物体,解题时要先确定正方向。

三、动量守恒定律:一个系统不受外力或受外力矢量和为零,这个系统的总动量保持不变。

P 总 = P 总’ 或 m1v1+m2v2 = m1v1'+m2v2' 公式一般用于冲击、碰撞、爆炸中的多个物体组成的系统,解题时要先确定正方向。

系统在某方向上外力矢量和为零时,某方向上动量守恒。

四、完全弹性碰撞:在弹性力作用下,动量守恒,动能守恒。

非弹性碰撞:在非弹性力作用下,动量守恒,动能不守恒。

完全非弹性碰撞:在完全非弹性力作用下,碰撞后物体结合在一起运动,动量守恒,动

能不守恒。系统机械能损失最大。

五、动量与动能的关系:

Ek



P2 2m

P 2mEk

第六章、机械能

一、功与功率:

1、物理量:

物理量

功(W)

功率(P)

定义 作用在物体上的力使物体在力的方向上位移。 单位时间内完成的功,表示做

也可理解成在位移方向上有力的作用。

功的快慢。

公式

W=Fs·cosa

平均功率:P=W/t,P=Fv

式中,F 可以是单个力,也可以是合力。

瞬时功率:P=Fvt·cosa 式中,F 是牵引力。

单位

焦耳(J)

瓦特(W)

计算 技巧

合外力对物体做的功等于物体所受分力所做功 当 v=vmax 时,P=P 额定,a=0,物

的代数和。

体作匀速直线运动,F=f。

标量

功的正负取决于 F、s 的夹角,功的正负不表示方向,而是能量的转化。

2、汽车启动:

二、功和能的常用计算公式:



阻力做功 重力做功

Fs·cosa

—fs

±mgh

动能 Ek 1/2 mv2

重力势能 Ep ±mgh(取决于参考平面)

外力 F 对物体做正功,外界给物体能量,物体的能量增加, 外力 F 对物体做负功,物体给外界能量,物体的能量减少,

重力 G 对外界做正功,物体给外界能量,物体的势能减少, 重力 G 对外界做负功,外界给物体能量,物体的势量增加,

三、能量的转化通过做功来实现。

A、动能定理:合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。

W 合 = Ekt — Ek0

F 合 s = 1/2 mvt2 — 1/2 mv02

应用于受外力运动的单个物体。

B、机械能守恒定律:只有重力(或弹力)做功时,物体的动能与势能发生相互转化,但机

械能的总量保持不变。应用于只受重力(弹力)运动的单个物体。计算时不要考虑中间过程。

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 1/2 mv12+ mgh 1= 1/2 mv22+ mgh2

熟记公式:初速度为 0 的只有重力做功式的下落,末速度大小为 vt 2gh 线拉物体做圆周运动刚好通过最高点的线速度大小为 v gr

杆拉物体做圆周运动刚好通过最高点的线速度大小为 v=0

第七章、机械振动与机械波

一、胡克定律:在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的外力成正比。

1、公式:F= k·ΔX = k·(L—L0)

2、劲度系数 k 是弹簧的一个特性,与外界无关。

3、两根弹簧并连:k=k1+k2 ,两根弹簧串连: k k1 ? k2

二、机械振动:

k1 k2

1、简谐运动:物体受 F= —kx 的回复力作用时所作的运动。回复力是合力,大小与位移 x

成正比,方向与位移 x 相反。

例如:弹簧振子、单摆、皮球在水面上、小球在凹槽里的来回往复的运动。

2、物体作简谐运动时,

在平衡位置处:速度 v、动能 Ek 最大,位移 x、回复力 F、加速度 a、势能 Ep 最小。

在最大位移处:速度 v、动能 Ek 最小,位移 x、回复力 F、加速度 a、势能 Ep 最大。

3、全振动:振动物体的位移矢量、速度矢量均回到原来的大小和方向。

①振幅 A:振动物体离开平衡位置的最大位移。振幅≠路程≠位移。是标量,表示振动能量

的大小。单位:米(m)。

②周期 T:振动物体完成一次全振动所需的时间。单位:秒(s)。

T1

③频率 f:振动物体在单位时间内完成全振动的次数。单位:赫兹(Hz)。 f

④固有周期、固有频率:振动系统本身的性质决定的周期与频率,与外界无关。

弹簧振子的固有周期:

单摆的固有周期:

T 2 m k

T 2 L g

4、简谐运动的 x—t 图像是正弦或余弦曲线。曲线不是振子的运动轨迹。它表示振子的位移 与时间的变化关系。每一时刻的振子的机械能都相等。在图中可直观读出:振幅 A、周期 T, 各时刻对应的振子的位移。 5、简谐运动的图像分析:(0 时刻为起点)

由平衡位置向正方向运动 由正最大位移向平衡位置运动 由平衡位置向负方向运动 由负最大位移向平衡位置运动
6、阻尼振动:因受摩擦和其它阻力,振幅逐渐减小的振动。但不影响自身的周期和频率, 仍有等时性。将机械能转化成内能。
7、受迫振动:在周期性驱动力下的振动。 ①振动稳定后,振动的频率等于驱动力的频率,与物体固有频率无关。
即:f 受迫=f 驱动 。 ②共振:当驱动力的频率接近物体的固有频率时,受 迫振动的振幅最大。声音的共振称为共鸣。
条件:f 驱动=f 固有 。 8、简谐运动的应用:单摆。

①简谐运动的条件:摆角θ<5°。

②图中重力 G 的 Gx 分力是回复力,拉力 F 与 GY

分力的合力是向心力。 ③周期公式: T 2 L 2 L
g

( L 是悬挂点到小球质 心之间的距离。)

④秒摆:周期是 2 秒的单摆。摆长约为 1 米。

⑤ 双 线 摆 周 期 公 式 : T 2 L等效
g
⑥用单摆测重力加速度的公式:

锥摆周期公式:
g 4 2n2 L t2

T 2 L ? cos g

它们的周期均小 于单摆周期。

三、机械波:

1、波的形成条件:波源、介质。

2、机械振动在介质中的传播形成机械波;各质点只在自己平衡位置附近振动,并不随波迁 移;以波的形式向前传播的只是能量、波形或振动形式。沿波的传播方向,各质点的振

动依次落后。

3、横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。波峰、波谷都是质点位移最大的位置。

纵波:质点的振动方向与波的传播方向平行的波。密部、疏部都是质点位移最大的位置。

4、简谐波:简谐振动在介质中的传播。波形是一条正弦或余弦曲线。注意传播方向。

5、简谐运动图像与简谐波动图像的区别:

简谐运动图像

简谐波动图像

研究对象

单个振动质点

介质中的大量质点

研究内容 振动质点位移随时间变化规律 某一时刻,各个质点的空间离开平衡

位置的位移

图形

单位长度

一个间隔为一个周期

一个间隔为一个波长

物理意义 某一质点在不同时刻的位移

各个质点在同一时刻的位移

类似

一个人拍电影

全体同学照合影

6、波长λ:任意相邻的两个同步振动的点的平衡位置之间的距离。

横波中的任意相邻的两个波峰(波谷)以及纵波中的任意相邻的两个密部(疏部)之间

的距离都等于一个波长。波长不是波曲线的长度。

公式:能量向前移动的速度:

时间 周期 波速 能量位移 波长

v s tT

同一个波中:波长λ、周期 T、频率 f、波速 v、振幅 A 都相等。F 由波源决定,v 由介

质决定。

7、波由一种物质进入另一种物质时,波的频率 f 不变,波长λ、波速 v 要改变。

8、波的衍射:波绕过障碍物继续传播的现象。

条件:缝、孔或障碍物的尺寸与波的波长相近或比波长小。

衍射时,波的性质(波长λ、频率 f、波速 v)不变,振幅 A 减小。

9、波的干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域振动加强,某些区域振动减弱,而且加 强区与减弱区相互隔开。
条件:两列波的频率相同。 振动加强区:波峰遇波峰、波谷遇波谷。路程差是半波长的偶数倍。图中的实线遇实线、 虚线遇虚线:A=A1+A2。 振动减弱区:波峰遇波谷。路程差是半波长的奇数倍。图中的实线遇虚线:A=|A1—A2|。 干射时,波的性质(波长λ、频率 f、波速 v)不变,振幅 A 要增大或减小。 10、多普勒效应:由于波源与观察者之间有相对运动,使观察者感到波的频率发生变化的现 象。当波源与观察者相对靠近时,观察者接收到的频率增加,音调变高;当波源与观察者相 对远离时,观察者接收到的频率减少,音调变低。 衍射、干涉、多普勒效应都是波的特征,一切波都会发生衍射、干涉、多普勒效应。 11、人耳的听觉范围:20Hz—20000Hz。 超声波:频率高于 20000Hz 的声波。 次声波:频率低于 20Hz 的声波。

第八章、分子热运动、热和功

一、分子动理论:物体是由大量分子组成的,分子永不停息地作无规则的运动,分子间存在

相互作用的引力和斥力。 1、将分子看成球形,用油膜法:D=V/S ,

0
分子直径的数量级:10-10m (埃 A)

球模型

立方模型

固、液体分子直径

3 6V

3V

气体分子平均间距

3V

2、1mol 的任何物质中都含有相同的粒子数:阿伏加德罗常数 NA=6.02X1023/mol

标准条件下,1mol 的任何气体的体积为 22.4L

3、温度越高,分子运动越剧烈。

扩散:不同的物质相互接触时,彼此进入对方的现象。

布朗运动:液体中悬浮微粒所作的无规则运动。由于各个方向液体分子对微粒不平衡作

用而引起。布朗运动不是液体分子的运动,也不是微粒分子的运动,而是液体分子无规则运

动的反映。图中的轨迹不是微粒实际运动的轨迹。温度越高,微粒质量越小,布朗运动越明

显。

4、气体的三个状态参量:体积 V,压强 p,温度 T(绝对温度 T= t+273.15)。

三者关系:pV/T = 常量

气体分子运动特点:除碰撞外都在做匀速直线运动,任一时刻分子向各个方向运动的机会

相等(分子速率分布呈“中间多,两头少”的规律)。

气体压强由大量气体频繁地碰撞器壁而产生。决定气体压强的两个因素:分子平均动能,

分子的密集程度。

5、分子引力与斥力的关系:(r0 的数量级为 10-10m)

合力图

分力图

引力与斥力的 分子间距
关系

分子力

r= r0

F 引=F 斥

F=0,平衡位置

r< r0

F 引<F 斥

斥力

r> r0

F 引>F 斥

引力

r>10 r0

忽略不计

二、内能:物体内所有分子动能与分子势能的总和。

1、温度越高,分子平均动能越大,单个分子动能不一定大。

2、物体体积变化时,分子间距变化,分子势能变化。

分子力做正功,分子势能减少;分子力做负功,分子势能增大。

理想气体的内能只取决于气体的温度、物质的量,与气体的体积无关。

3、改变内能的两种方式:做功、热传递。(二者等效)

忽略不计

三、能量守恒定律: 1、内容:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失。它只能从一种形式转化为别的形式,或 从一个物体转移到别的物体。在转化或转移过程中,总量不变。
功是能转化的量度。 2、热力学第一定律:物体内能的增量ΔU 等于外界对物体所做的功 W 加上物体从外界吸收 的热量 Q。ΔU=W+Q
ΔU:内能增加为“+”,减少为“—”; W:外界对系统做功(如压缩气体)为“+”,系统对外界做功(如气体膨胀)为“—”; Q:系统吸收热量为“+”,系统放出热量为“—”。 第一类永动机违反能量守恒律。 3、热力学第二定律: A、克劳修斯表述:热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。 B、开尔文表述: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。或第 二类永动机不可能制成。 第二类永动机不违反能量守恒定律,但违反热力学第二定律。 能源:提供可利用能量的物质。 热力学第一定律指出热力学过程中的能量的守恒性;热力学第二定律热力学过程中的能量 转移、转化的方向性。 4、热力学第三定律:绝对零度不能达到。

第九章、电 场
一、电荷 : 1、自然界中有且只有两种电荷:丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。 2、电荷守恒定律:电荷既不会创造,也不会消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或 从物体的一个部分转移到另一个部分。 “起电”的三种方法:摩擦起电,接触起电,感应起电。实质都是电子的转移引起:失去电 子带正电,得到电子带等量负电。 3、电荷量 Q:电荷的多少

元电荷:带最小电荷量的电荷。自然界中所有带电体带的电荷量都是元电荷的整数倍。

密立根油滴实验测出:e=1.6×10—19C。

点电荷:与所研究的空间相比,不计大小与形状的带电体。

库仑定律:真空中两个点电荷之间相互作用的静电力,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它

们的距离的平方成反比。
公式: F k Qq r2

k = 9×109 N·m2/C2

二、电场:

1、电荷间的作用通过电场产生。电场是一种客观存在的一种物质。电场的基本性质是对放

入其中的电荷有力的作用。

2、电场强度 E:放入电场中的电荷所受电场力与它的电荷量 q 的比。 E=F/q

单位:N/C 或 V/m

E 是电场的一种特性,只取决于电场本身,与 F、q 等无关。

普通电场场强

点电荷周围电场场强

匀强电场场强

公式

E=F/q

Q Ek
r2

E=U/d

方向

与正电荷受电场力方向相同 与负电荷受电场力方向相反

沿半径方向背离+Q 沿半径方向指向—Q

由“+Q”指向 “—Q”

大小

电场线越密,场强越大

各处场强一样大

3、电场线:形象描述场强大小与方向的线,实际上不存在。疏密表示场强大小,切线方向

表示场强方向。一率从“+Q”指向“—Q”。正试探电荷在电场中受电场力顺电场线,负电荷

在电场中受电场力逆电场线。

电场线的轨迹不一定是带电粒子在电场中运动的轨迹。只有电场线为直线,带电粒子初速度 为零时,两条轨迹才重合。任意两根电场线都不相交。 4、静电平衡时的导体净电荷只分布在外表面上,内部合场强处处为零。导体是一个等势体。

三、电势与电势能:

1、电势差 U:将电荷 q 从电场中的一点 A 移至 B 点时,电场力对电荷所做的功 WAB 与电荷 q

的比。 U= WAB /q 。电势差是一个标量。公式中的三个物理量计算时要注意“+,—”符

号。U= WAB /q 只取决于电场两点位置,与 W、q 等无关。 单位:V

电势φ:将电荷 q 从电场中的一点 A 移至无穷远时,电场力对电荷所做的功 W 与电荷 q

的比。通常取大地与无穷远处为零电势点。 单位:V

电势差的大小与零电势点的选取无关,只与电场中的两点位置有关;电势的大小与零电

势点的选取有关。

UAB=φA—φB

2、沿着电场线的方向,电势越来越低。电场线方向为电势降低最快的方向。顺电场线方向

算电势差为“+”,逆电场线方向算电势差为“—”。

电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。

3、电子伏(eV)是电功、电势能的单位。 1 eV = 1.6×10—19J。

4、在同一等势面上移动电荷,电场力不做功。等势面一定电场线垂直。电场线的方向由高

等势面指向低等势面。等势面越密,场强越大。

例:作出上面几个图中的等势面。

四、电容 C:

1、电容 C:任何两个彼此绝缘的又相隔很近的物体组成电容。

2、计算方法:电容器所带电荷量 Q 与电容器两极板电压的比。 C Q Q

电容表示电容器容纳电荷的本领,与 Q、U 等无关。

U U

额定电压:电容器长期工作时所能承受的最大电压。

击穿电压:击穿电容器的电介质使电容器损坏的电压。 3、单位:法拉(F)。1F=106μF=1012pF 4、平行板电容器的电容计算公式: C S
4 kd

U 额定<U 击穿

例:一个两个极板分别带±1.6×10—10C 的电容,电容量为 5pF,两极板电压 U 是



将两极板用导线连接后,带电量是

,两极板电压 U 是

,电容量是



拿走导线后带电量是

,两极板电压 U 是

,电容量是



例:电容量改变后各个物理量的更变。

改变情况
d 变 大

电容 C S
4 kd

d 变 大

电荷量 Q=CU

电压 U=Q/C

场强 E=U/d

五、带电粒子在电场中的运动: 1、带电粒子在 U(U1)的加速:
W=ΔEk 1/2 mv2 = qU

v 2qU m

式中,U 是两极电压,电场 不一定是匀强电场。 2、带电粒子在 U2 中的偏转:类似 平抛

t L v0

a F qE qU2 m m dm

y 1 at 2 U 2qL2 U 2 L2

2

2mdv02 4dU1

tg



vy v0



at v0



U 2qL mdv02



U2L 2dU1

y L tg 2

电荷飞出偏转电场时,好象是从偏转电场中点沿 直线飞出似的。 讨论: 当 v0 一样时,只要 q/m 相同时,y,tgφ相同 当 1/2mv02 一样时,只要 q 相同时,y,tgφ相同 当 mv0 一样时,只要 q/ v0 相同时,y,tgφ相同 无论带电粒子 q、m 如何,只要 U1、U2 不变, y,tgφ相同

第十章、恒 定 电 流

一、电荷定向移动形成电流。

1、形成电流的条件:要有自由电荷,导体两端存在电压。即:自由电荷在电场力的作用下定向移动。

2、电流方向:正电荷定向移动的方向,负电荷定向移动的反方向。

3、电流(I):单位时间内流过导体横截面积的电荷量。

I=q/t q 表示电荷量,t 表示通电时间

I=nqvS n:单位体积内的自由电荷数 q:自由电荷的电荷量

v:电荷定向移动的速率(非常小,数量级 10—5m/s) S:导体横截面积

国际单位:安培(A) 1AmA 1mA=103μA

4、电流 I 是标量,不是矢量。

二、欧姆定律:

1、部分电路欧姆定律:导体中的电流与这段导体的两端的电压成正比,与这段导体的电阻成反比。 公式:I=U/R

适用条件:金属、电解液、纯电阻,对气态导体、晶体管等不适用。

2、闭合电路的欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。I=E/(R+r)

当外电阻增大,电流减小,路端电压增大;当外电阻减小,电流增大,

路端电压减小。

当电路开路时,根据 U=E-Ir,此时,U=E;当电路短路时,E=Ir。

3、电阻(R):导体对电流阻碍作用的大小。

公式:R U U 。R 与 U、I 无关,是导体的一种特性 决定导I体电I阻大小的因素——导体的电阻定律:R



l S

ρ:导体的电阻率,ρ越大表示导体导电能力越差。

ρ的国际单位:Ω·m

l 表示导体的长度,S 表示导体的横截面积。

相同条件下,温度越高导体的ρ越大。

超导现象:当温度足够低(有的接近于绝对零度),

导体的ρ变为零。

半导体:相同条件下,温度越高导体的ρ越小。

三、串、并联电路基本关系式:

电流关系 电压关系 电阻关系 n 个相同的电阻 比例关系

串联

I=I1=I2

U=U1+U2
用电器分电压, 电阻越大,分压
越多。

R=R1+R2

R 总=nR0
相当于增加导体长度 总电阻大于分电阻

W1 P1 U1 R1 W2 P2 U 2 R2

并联

I=I1+I2
用电器分电流, 电阻越大,分流
越少。

U=U1=U2

111
R R1 R2 R R1 ? R2 R1 R2

R总



R0 n

相当于增加导体横截面积

总电阻小于分电阻

W1 P1 I1 R2 W2 P2 I2 R1

四、电功与热功,电功率与热功率:

电功 W:电场力对自由电荷所做的功,俗称电流做功。国际单位:焦耳(J)

电功率 P:电流在单位时间内所做的功。国际单位:瓦特(W)

用电器正常工作时的电功率为额定功率,此时的电压为额定电压,电流为额定电流。

功能转换

电功、电功率

电热、热功率

纯电阻电路

W Pt UIt I 2Rt U 2 t R

Q=W

电功全部转化为内能 P W Ut I 2R U 2

t

R

P 热=P

非纯电阻电路

电功部分转化为内 能,其余为机械能。

W Pt UIt P W Ut
t

Q=I2Rt

P 热=I2R

W 机=W-Q=UIt-I2Rt

P 机=P-P 热=UI-I2R

注意:线性电路,欧姆定律成立;非线性电路,欧姆定律不成立。

W=UIt 用于求任何电路中的总电功,Q=I2Rt 用于求任何电路中的焦耳热。

五、电流表与电压表:

1、小量程电流表 G 原理:磁场对其中的电流有力的作用。

表头内阻:电流表 G 的电阻 r。 满偏电流:指针偏转到最大刻度时的电流 Ig。

满偏电压:指针偏转到最大刻度时的电压 Ug。 Ug = Ig r

2、大量程的电流表与电压表:

类型 电流表

Rx 的作用 分流

计算方法
RX Ig Rg I X

电压表

分压

RX U X Rg U g

3、伏安法测量电阻:原理:R=U/I 电流表外接法

电流表内接法

RX<<RV 实际测量,RX 偏小,IX 偏大

RX>>RA 实际测量,RX 偏大,UX 偏大

4、欧姆表:直接测量电阻值的电表。

原理图:如图。注意:黑笔接内电源的正极。

使用注意点:每次测量前先使红、黑表笔相碰,调节调零电阻 RP,使指针指在零刻度。

第十一章、磁 场
一、磁场: 1、基本性质:对放入其中的磁极、电流有力的作用。
磁极间、电流间的作用通过磁场产生,磁场是客观存在的一种特殊形态的物质。 2、方向:放入其中小磁针 N 极的受力方向(静止时 N 极的指向)
放入其中小磁针 S 极的受力的反方向(静止时 S 极的反指向) 3、磁感线:形象描述磁场强弱和方向的假想的曲线。
磁体外部:N极到S极;磁体内部:S极到N极。

磁感线上某点的切线方向为该点的磁场方向;磁感线的疏密表示磁场的强弱。

4、安培定则:(右手四指为环绕方向,大拇指为单独走向)

导体的种类

磁场形状

判断方法

通电直导线

以导线为中心的各簇 互相平行的同心圆。

右手握住导线,大拇 指指向与电流方向一 致,四指绕向为磁感
线的方向。

矩形、环形电流

右手绕向与环形电流 各簇围绕环形导线的
方向一致,大拇指方 闭合曲线,中心轴上, 向为环形电流内部的 磁感垂直环形平面。
磁场方向。

通电螺线管

外部类似于条形磁体 的磁场,内部为匀强
磁场。

右手握住螺线管,四 指绕向与电流绕向一 致,大拇指指向为磁
场的N极。

二、安培力:

1、定义:磁场对电流的作用力。

2、计算公式:F=ILBsinθ=I⊥LB 式中:θ 是I与B的夹角。

电流与磁场平行时,电流在磁场中不受安培力;电流与磁场垂直时,电流在磁场中受安培力最大:F=ILB

0≤F≤ILB

3、安培力的方向:左手定则——左手掌放入磁场中,磁感线穿过掌心,四指指向电流方向,大拇指指向为通电导线

所受安培力的方向。

三、磁感应强度B:

1、定义:放入磁场中的电流元与磁场垂直时,所受安培力F跟电流元IL的比值。

2、公式: B F 磁感应强度B是磁场的一种特性,与F、I、L等无关。 IL

注:匀强磁场中,B与I垂直时,L为导线的长度;

非匀强磁场中,B与I垂直时,L为短导线长度。

3、国际单位:特斯拉(T)。

4、磁感应强度B是矢量,方向即磁场方向。

磁感线方向为B方向,疏密表示B的强弱。

5、匀强磁场:磁感应强度B的大小和方向处处相同的磁场。磁感线是分布均匀的平行直线。例:靠近的两个异名磁

极之间的部分磁场;通电螺线管内的磁场。

相同点 不同点 引入 定义 单位
形象描述

电场强度E

磁感应强度B

都是客观存在的描述场的特殊物理量,都是矢量,叠加时遵循“平行四边形”

法则。

电场强度E

磁感应强度B

用试探电荷 q

用试探电流元IL

E=F/q,E与F、q 无关

B=F/IL,B 与 F、I、L 无关。

N/C 或 V/m

T

电场线

磁感线

两线切线方向为场方向,疏密表示场的强弱。

不封闭曲线,从“+Q”指向“— 封闭曲线,外部从 N 指向 S,内部从 S 指

Q”

向N

场力 F

电场力 F=qE 由电荷作用判断方向

安培力 F=I⊥LB 左手定则判断方向

匀强场

E 一定

B 一定 两线均为分布均匀的平行直线

四、电流表(辐向式磁场)

线圈所受力矩:M=NBIS∥=kθ

五、磁场对运动电荷的作用:

1、洛伦兹力:运动电荷在磁场中所受的力。

2、方向:用左手定则判断——磁感线穿过掌心,四指所指为正电荷运动方向(负电荷运动的反方向),大拇指所指方

向为洛伦兹力方向。

3、大小:F=qv⊥B

4、洛伦兹力始终与电荷运动方向垂直,只改变电荷的运动方向,不对电荷做功。

5、电荷垂直进入磁场时,运动轨迹是一个圆。

r mv qB
T 2m
qB
质谱仪:

轨道半径只与粒子的 m、v、q 有关。

轨道周期只与粒子的 m、q 有关,而与粒子的 r、v
r mv m

2qU m

等无关。
d

qB

qB

2

不同的谱

B 2 qd 2 m

线半径可知粒子的质量:

8U

六、加速器: 1、直线加速器: vn

2q(U 1 U 2 U n ) m

2、回旋加速器:

T



2m qB

T交变

七、安培分子电流假说:磁体内部有环形分子电流,分子电流取向大致相同时,形成磁体。

第十二章、电磁感应

一、磁通量():

1、定义:磁感应强度 B 与磁场垂直面积 S 的的乘积。表示穿过某一面积的磁感应线的条数。只要穿过面积的磁感应线

条数一定,磁通量就一定,与面积是否倾斜、线圈量的匝数等因素无关。

2、公式:Φ=BS (S 是垂直 B 的面积,或 B 是垂直 S 的分量)

3、国际单位:韦伯(韦) Wb 4、磁感应强度又称磁通密度:B
S

1Wb 1T ? m2 1 N m2 1 J 1V ? C 1V ? s

A?m

AA

1T



Wb 1m2

1 N (A ? m)

二、电磁感应:

1、定义: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。其实质就是其它形式的能转化成电能。

2、电磁感应时一定有感应电动势,电路闭合时才有感应电流。产生感应电动势的那部分电路相当于电源的内电路,感

应电流从低电势端流向高电势端(相当于“—”流向“+”);外部电路感应电流从高电势端流向低电势端(相当于“+”

流向“—”)。

3、电磁感应定律:电路中的感应电动势的大小, 跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。

公式: 式

E N t

中,E 是Δt 时间内的平均感应电动势,ΔΦ是磁通量t 的变化量,

是磁通量的变化率,N 是线

圈的匝数。主要应用于求Δt 时间内的平均感应电动势。

求瞬间电动势:

切割方式

图形

计算方法

注意点

平动切割

B ? S BLv? t

E



t t

t

BLv

导体弯曲时,L 为有 效长度

绕点转动切割

E







B ? 1 L2 2



1 BL2

t

t

2

E 与转轴 O 点位置有 关

绕线转动切割

E=NBLv⊥=NBLL’ω=NBS∥ω

E 与转轴 OO’位置 无关

注:实际应用时,L、v、S 都要用有效值,所有单位都要用国际单位制。

4、愣次定律:求感应电流的方向。

内容:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化,即“增反减同”。适用于闭合电路(环形、矩形等)

中磁通量的变化而产生感应电流方向的判定。

“阻碍”不仅有“反抗”的含义,还有“补偿”的含义:反抗磁通量的增加,补偿磁通量的减少;并不仅仅是阻止。

右手定则:伸开右手掌,让磁感线穿过掌心,拇指指向为导体运动方向,四指所指为感应电流的方向或感应电动势

内电路的方向。主要适用于切割磁感线而产生的感应电流、感应电动势方向的判定。右手定则是愣次定律的特殊应用。

三、自感:

1、定义:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。

2、自感电动势:自感现象中产生的感应电动势。

公式: E L I t

式中 L 是自感系数:由线圈本身的性质决定。相同条件下,线圈的横截面积越大,线圈越长,加入铁芯,自感系数

将增加。

L 国际单位:亨利(亨)H

1H=103mH

1mH=103μH

3、日光灯原理:

启动器(启辉器):利用氖管的辉光放电,自动把电路接通、断开,内部的电容防火花(没有电 容也能工作)。日光灯接通发光时,起动器不起作用。 镇流器:在日光灯点燃时,利用自感现象,产生瞬时高压,使灯管通电日光灯正常发光时,利 用自感现象起降压、限流作用。

第十三章、交变电流

一、交变电流的产生:

1、原理:电磁感应

2、中性面:线圈平面与磁感线垂直的平面。发电机的线圈与中性面重合时,磁通量Φ最大,感应电流与感应电动势最

小,感应电流的方向从此时发生改变。

线圈平面平行与磁感线时,磁通量Φ最小,感应电流与感应电动势最大。

穿过线圈的磁通量与产生的感应电动势、感应电流随时间变化的函数关系总是互余的:

取中性面为计时平面:e=Emsinωt

φ=Φmcosωt

i=Imsinωt u=Umsinωt
3、正弦(余弦)交变电最大值(峰值)Am 与有效值 A 的关系:

I



Im 2

0.707 I m

U

Um 2

0.707U m

用电器所标的额定电压、电流,电表所测交流数值都是交变电的有效值。

U=220V,Um=220 V2 =311V;U=380V,Um=380

4、有效值不是平均值:

A、求Δt

__
时间内的平均感应电动势:E



n

t

B、求感应电动势的瞬时值:

V =2537V;

切割方式

图形

计算方法

注意点

平动切割

E



t



B ? S t



BLv? t t



BLv

导体弯曲时,L 为有 效长度

绕点转动切割

E







B ? 1 L2 2



1 BL2

t

t

2

E 与转轴 O 点位置有 关

绕线转动切割

E=NBLv⊥=NBLL’ω=NBS∥ω

E 与转轴 OO’位置 无关

C、求交流电的热量功率时,只能用有效值。

D、求通过导体电荷量时,只能用交流的平均值。

5、周期(T):线圈匀速转动一周,交变电流完成一次周期性变化所需时间。单位:秒(s)

频率(f):交变电流在 1 秒内周期性变化的次数。单位:赫兹(Hz) T=1/f

圆频率(ω):ω=2πf=2π/T

我国交变电的频率:50 Hz,周期 0.02s(1s 方向变 100 次)。

二、电感 L:通直流,阻交流;通低频,阻高频。 电容 C:通交流,阻直流;通高频,阻低频。

R 1 2fL 2fC

三、变压器:

1、原理:原、副线圈中的互感现象,原、副线圈中的磁通量的变化率相等。

U1 n1 U 2 n2

I1 n2 I 2 n1

1 2 t1 t2

P1=P2

2、变压器只变换交流,不变换直流,更不变频。

原、副线圈中交流电的频率一样:f1=f2

高压线圈匝数多、电流小,导线较细;低压线圈匝数少、电流大,导线较粗。

3、如左图:U1:U2:U3=n1:n2:n3

n1 I1=n2 I2+ n3 I3

P1=P2+P3

四、电能输送的中途损失:
ΔU=Ir 线= P r 线 =U 电源—U 用户
U

ΔP=I2 r 线= ( P )2 r 线 =P 电源—P 用户
U

ΔP∝

1
ΔU∝ U
1 U2

五、三相交变电:

1、原理:三个互成 120 度的同种线圈同时转动产生三相交变电动势。

U1=Umsinωt

u2=Umsin(ωt-2/3π) u3=Umsin(ωt-4/3π)

2、相电压:端线(火线、相线)与中性线之间的电压。 线电压:两根不同的端线之间的电压。
电源 Y 形连接:U 线= 3U 相
电源Δ形连接:U 线= U 相 3、例:下列四个图中,单相电压是 220V,则三个相同电阻中,每个电阻两端电压是:

第十四章、电磁场与电磁波

一、电磁振荡的产生:

1、振荡电流:大小与方向都作周期性变化的电流。

振荡电路(LC 回路):产生振荡电流的电路,LC 回路中产生正弦交变电。

电容 C 中容纳电荷最多时,电路中电流最小,磁场能全部转化为电场能,此时充电完毕;电容 C 中容纳电荷最少时,

电路中电流最大,电场能全部转化为磁场能,此时放电完毕。(放电时,电流方向从电容“+”流向“—”;充电时,电

流方向从电容“—”流向“+”。)

充放电时,电路中的电流与电容内的电荷量成互余关系。i=Imsinωt,q=Qmcosωt

磁场与电场都发生周期性变化,二者也成互余关系。

2、阻尼振荡:振荡电流的振幅逐渐减小。只改变振幅,不改变周期和频率。

无阻尼振荡:振荡电流的振幅永远不变。

3、周期(T):电磁振荡完成一次周期性变化所需时间。

频率(f):一秒钟内完成的周期性变化的次数。

T 2

LC 回路的周期与频率由回路本身的特性来决定,与外界因素无关:f 1

LC

C S 4 kd

2 LC

机械振动

电磁振荡

产生原理 周期性变化 能量转化

机械振动将能量沿弹性介质传播 s,v,a 动能与势能

电磁振荡将能量由场向外传播 E,B,q,i 磁场能与电场能

二、电磁场:变化的电场与磁场相互联系,形成的不可分的统一体。 1、英国麦克斯韦建立完整的电磁场理论。 2、具体内容:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场;均匀变化的磁场产生稳定电场,均匀变化的电场产生稳定 磁场;振荡的电场产生振荡的磁场,振荡的磁场产生振荡的电场。 3、电磁波:电磁场由近向远的传播。电磁波本身是一种物质,传播时不需要媒质,是能量的一种传播方式。
产生条件:足够高的频率,开放电路。 特点:电磁波沿“电场与磁场垂直”的方向传播,是横波;电场与磁场同频变化,变化关系同步;真空中传播速度: c=3×108m/s,在介质中的传播速度:v=λf=λ/T;电磁波可以产生反射、折射、干涉和衍射等现象。 注意:f、T 由波源决定,同一电磁波进入不同介质时不变,v、λ改变。 三、无线电波的发射与接收: 1、调制:将信号加载到电磁波上,分调幅、调频和调相三种。 电磁波在空间遇导体时产生同频率的感应电流。 2、解调(检波):从高频电磁波中取出信号的过程。 电谐振:接收 LC 回路的频率与电磁波频率相同时电路中产生最强振荡电流。 此过程为调谐。

第十五章、几何光学

一、光源:能够自行发光的

物体。被照亮的物体、实

像、虚像等不是光源,但可

以引起人的视觉,解题时

可以当成“光源”来处理。

二、光的直线性:光在同种

均匀介质中沿直线传播。

1、小孔成像:倒立、实像。

2、影子:光被不透明的物

体挡住后形成的暗区。

点光源形成本影,非点

光源形成本影和半影。在

本影区完全看不到光源的光;在半影区只能看到光源的某部分发出的光。

3、光在真空中(近似在空气中)的速度:c=3×108m/s

4、光路是可逆的。

三、反射定律:

1、内容:反射光线、入射光线、法线在同一平面内,反射光线与入射

光线在法线两侧,反射角

等于入射角。

围绕入射点将平面镜偏转 a 角度,法线也偏转 a 角度,反射光线偏

转 2a 角度。

镜面反射与漫反射都遵守光的反射定律。

2、平面镜成像规律:物体在平面镜中成虚像,像与物体大小相等,像与

物体到镜面的距离相等,

像和物体的连线与镜面垂直。(对称)

人要在平面镜中看到自己全身像,镜高至少是自己身高的一半。

3、观察范围:人眼(位置可动)通过光学仪器观察物体的像时,人眼所处的空间区域。先作物体像,再作像到光学仪

器两条边界,之间为范围。

视场:人眼(位置固定)通过光学仪器观察物体的像,像所处的空间区域范围。先作眼睛的像,再作像到光学仪器

两条边界,之间为范围。

四、折射定律:

1、内容:折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线、入射光线在法线两侧,入射角的正弦值与折射角的正

弦值成正比。

斯涅耳定律: sin i n
sin r

2、折射率(n):光从真空射入介质中时,入射角正弦值与折射角的正弦值之比。 sin i n c

sin r

v

光在真空中的速度与光在介质中速度之比。

3、任何介质的折射率都大于 1。(空气近似等于 1)

折射率表明了介质的折光本领,也表示对光传播的阻碍本领。

五、全反射:

1、光疏介质:折射率较小的介质。

光密介质:折射率较大的介质。

光疏介质与光密介质是相对的。

2、定义:光由光密介质射向光疏介质时,折射光线全部消失,只剩反射光线的现象。全反射光线不是折射光线。

3、条件:光密介质射向光疏介质,入射角大于临界角 C。sinC=1/n

4、光导纤维:一光线射向光导纤维,当入射角为 a 时,刚好从另一端

射出时:如右图。

六、棱镜:横截面是三角形或梯形。

1、三棱镜能使射向侧 同条件下,n 越大,

面的光线向底面偏折,相 光线偏折越多。

并将白色光分解为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。 棱镜对红光的折射率小,介质中的红光光速大; 棱镜对蓝光的折射率大,介质中的蓝光光速小。 2、全反射棱镜:横截面是等腰直角三角形(临界角 C=42 度)。如右图。 七、作用: 三棱镜:向底边偏折光线,色散。 平行玻璃砖:平移光线 全反射棱镜、平面镜,改变光路方向,不改变聚散性质。

第十六章、波动光学

一、干涉:频率相同的两列波叠加后,某些区域振动加强,某些区域振动减弱,加强区与减弱区相互隔开。 加强条件:路程差为半波长的偶数倍—— s 2k
2

减弱条件:路程差为半波长的奇数倍—— s (2k 1)
2

衍射:波绕过障碍物继续向前传播。 条件:障碍物、缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小。 二、光的干涉与衍射:
光的干涉

L≤λ 光的衍射

图形

公式 条件

两列光波频率相等

缝或孔的尺寸与波长相近或比波长小

条纹

原因

两列光波的空间叠加

缝上不同位置的光在空间的叠加

薄膜干涉:光照射薄膜上被前后两面反射形成相干光。薄膜不均匀时出现明暗条纹,薄膜劈(楔)形时形成明暗相间

的线形等距条纹。

牛顿环

空气劈

原理

光照射到与空气接触的两个玻璃表面上,反射形成相干光



条纹

公式 光的直线性是光波动的一个近似。

三、光的电磁说:

1、光波是电磁波的某一部分。

2、光波在真空中的传播速度:c=3×108m/s,是横波。

3、公式:v=λ/T=λf = c/n (光进入另一介质时,频率、周期不变,波长、波速改变。)

可见光的波长范围:370nm—750nm

频率范围:8×1014Hz—4×1014Hz

波长范围 102m-------------------------------------------------------------------------------------10—10m

无线电波 红外线

可见光

紫外线 伦琴射线 γ射线

产生原理

LC 回路中 自由电子 的周期运


原子外层电子受到激发

原子内层 电子受到
激发

原子核受 到激发

产生方法

LC 振荡电 路

一切物质

固液气体 点燃、气体 高压激发

高温物体

高速电子 轰击固体

天然放射 性物质

应用

无线电

遥控、遥 感、加热、
理疗

照相、摄 像、加热

感光、消

工业探伤、

毒、化疗 探测、透视 医用放疗

四、偏振: 1、横波:振动方向与波的传播方向相垂直的波。
纵波:振动方向与波的传播方向相平行的波。 2、偏振:只在某一方向上振动向前传播的波。只有横波才有偏振现象。 3、自然光:沿着各个方向振动且强度相同的光波。
偏振光:沿着单个方向振动向前传播的光波。 4、自然光经偏振片起偏后形成偏振光。光的偏振现象说明光波是一种横波。 5、自然光由空气射向透明物体后,当反射光线与折射光线垂直时,反射 振动方向与入射面垂直(入射光线与法线所成平面);折射光线为部分偏 方向平行入射面。
此时的入射角为布儒斯特角:tg ip=n

光线为完全偏振光线, 振光线,大多光线振动

第十七章、原子物理

一、光具有波粒二象性

1、光的粒子性:光电效应实验、康普顿效应实验证明。

A、光电效应:在光量子照射下,物体发射光电子的现象。说明光的粒子性。

条件:ν>ν极限,λ<λ极限 B、光量子的能量:E=hν=hc/λ

普朗克常量 h=6.63×10—34J ·s

C、光的强度决定于每秒金属发出的光电子数,决定光电流强度。

光的频率决定每个光子的能量,决定电子

D、光电效应方程:Ek= hν—W

E、光电管:

射出后的最大初动能。

2、光的波动性:光的干涉、衍射、偏振实验证明。 3、光波是一种概率波:大量光子中的个体光子的运动服从一定概率,整体体现波动规律。
个别光子干涉实验:个别光点——粒子性 大量光子干涉实验:明暗相间条纹——波动性 4、波动性是光子本身的一种特性:

频率越低,波长越长,光的波动性越明显;频率越高,波长越短,光的粒子性越明显。

二、玻尔的三条假设:成功引入量子概念,过多保留经典理论。只能解释氢光谱。

1、轨道量子化:电子的轨道半径只能取某些独立值。

能量量子化:电子做变速运动时状态稳定,不对外辐射能量;

原子向外辐射(吸收)光子的能量与发生跃迁的两个轨道有关。

Em— En = hν (m>n)

对应光谱呈分立线状型。

光谱条数:

Cn2



n(n 1) 2

2、电子由高能级向低能级跃迁时,动能增加,势能减小,总能量减小。

势能的绝对值是动能的 2 倍。

三、物质波:任何运动的物体都有一个波与之对应。即光子、实物粒 子运动具有不确定性,但在空间的分布几率受波动规律支配。又称为德布罗意波。
公式: h h 宏观物体波长p 小mv,显粒子性;微观粒子波长长,显波动性。用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的几率,即 电子云。 牛顿力学只能解决宏观、低速运动的物理问题。

四、原子的结构模型:

1、汤姆生发现电子说明原子可分。

2、卢瑟福的 a 粒子散射实验说明了:很小的原子核集中了全部的正电荷和绝大多数的质量,电子在核外绕核作高速旋

转。

3、原子核的质子数决定元素的化学性质。

同位素:有相同的质子数,不同中子数的元素。

如:

1 1

H

(氕)

2 1

H

(氘) 13H (氚)

五、核反应:原子核产生新原子核的过程。反应过程中质子数与质量数都守恒。

1、衰变:原子序数大于 82 的所有元素,部分小于 83 的元素有放射性。射线来自原子核的内部,不是核外电子。核衰

变是产生天然放射性现象的根本原因。

组成

穿透力

电离能力

α

4 2

He

β

0 1

e

γ 光子,电磁波

最弱 较强 最强

最强 较强 最弱

α衰变:

U 238
92

23940Th 24He





(两个中子 , 两个质子同时从核射出

)

β衰变:

23940Th



234 91

Pa



0 1

e



(中子转化为质子和电子

, 从核中射出电子

)

半衰期(τ):放射性元素的原子核有半数发生衰变所需要的时间。

m m0

(

1 2

)

t

半衰期是元素的一个特性,与外界因素无关。是统计规律,对单个原子核没有意义。

(mv) r q B q新 r新 (mv)新 q
q新 B

2、人式核转化反应:原子核在 a 粒子等的轰击下产生新原子核的过程。

卢瑟福发现质子:

14 7

N



24He

187

O

11H

查德威克发现中子:

9 4

Be



24He

162C



01n

所有元素中铁元素的核子平均质量最小。(如右图)

3、裂变反应:重核分裂成质量较小的核的过程。 如链式反应(雪崩反应):

聚变反应:轻核结合成质量较大的核的过程。相同条件下,聚变比裂变释放更多能量。

如:

2 1

H

12H

13H

11H



4MeV

但反应温度高。

4、核反应中质量亏损能量>>化学反应能量:

爱因斯坦质能方程:E=mc2 ΔE=Δm×c2

原子(质)量单位:u

1u=1.66×10—27kg

1u 相当于 931.5MeV 的能量。


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