方法05高中物理知識體系高中物理學知識的結構體系力學靜力學（必修1）力的概念和三種常見力重力、彈力、摩擦力力的合成和分解物體的平衡（相互作用）運動學（必修1、2）（選修3-4）直線運動勻速直線運動、勻變速直線運動曲線運動(運動的合成和分解)平拋物體運動勻速圓周運動天體運動問題機械振動（簡諧運動）阻尼振動、受迫振動機械波（橫波、縱波）反射、折射、干涉、衍射、疊加、多普勒效應動力學（運動和力）（必修1、2）（選修3-5）牛頓運動定律牛頓第一、二、三定律萬有引力與圓周運動功與能功、功率動能、勢能動能定理重力勢能、彈性勢能機械能守恒定律動量和沖量動量定理系統(tǒng)動量守恒定律電學電場（靜電場）（選修3-1）力的特性庫侖定律電場強度電場線點電荷場強勻強電場場強帶電粒子在電場中的運動能的特性電荷的電勢能（電勢）電勢差電場力的功電容器電路（恒定電流）（選修3-1）電源電動勢閉合電路的歐姆定律內電阻電流、電壓、功率歐姆表電阻串、并聯(lián)關系歐姆定律電功、電功率、電熱電阻定律磁學磁場（選修3-1）磁場的產(chǎn)生永磁體磁場電流磁場磁場的性質磁感強度、磁通密度、磁感線安培力(左手定則)、洛侖茲力(左手定則)帶電粒子在磁場中運動磁通量磁通密度電磁感應（選修3-2）（選修3-4）產(chǎn)生的條件導體切割磁感線運動法拉第電磁感應定律㈠右手定則穿過閉合電路所圍面積中磁通量發(fā)生變化法拉第電磁感應定律㈡楞次定律自感電磁振蕩與電磁波互感變壓器和電能的輸送交變電流右手定則光學幾何光學（選修3-4）光的直線傳播(均勻介質)本影、半影、日食、月食、小孔成像真空中的光速電磁波譜光的反射反射定律、平面鏡成像光的折射折射定律、全反射現(xiàn)象光的色散棱鏡：全反射棱射物理光學（光的本性）（選修3-4、5）光譜發(fā)射光譜吸收光譜連續(xù)、明線光譜光譜分析光的波動性光的干涉（雙縫、薄膜）、光的衍射光的粒子性光子、光電效應光的波粒二象性電磁波譜熱學(初中物理)(選修3-3)熱學的基本知識分子動理論分子無規(guī)則運動擴散、布朗運動動能（溫度）相互作用力勢能（體積）物體的內能分子動能、熱能、物體的內能熱和功內能的改變做功、熱傳遞能量守恒定律熱力學第一、二定律氣體的性質氣體的狀態(tài)描述物質的量、壓強、體積、溫度及其關系理想氣體狀態(tài)變化規(guī)律克拉貝龍方程一定質量理想氣體狀態(tài)方程等溫過程、等壓過程、等容過程飽和汽、非飽和汽空氣的濕度原子物理(選修3-5)原子結構核式模型、玻爾理論、電子云α粒子散射實驗、放射、衰變、人工轉變、裂變、聚變原子核物理知識結構體系三種常見的力三種常見的力物體的平衡力的合成與分解一個力的作用效果，如果與幾個力的效果相同，則這個力叫那幾個力的合力，那幾個力叫這個力的分力。由分力求合力的運算叫力的合成；由合力求分力的運算叫力的分解。力的概念定義力是物體對物體的作用。所以每一個實在的力都有施力物體和受力物體三要素大小、方向、作用點矢量性力的矢量性表現(xiàn)在它不僅有大小和方向，而且它的運算符合平行四邊形定則。效果力的作用效果表現(xiàn)在，使物體產(chǎn)生形變以及改變物體的運動狀態(tài)兩個方面。摩擦力重力由地球對物體的吸引而產(chǎn)生。方向：總是豎直向下。大小G＝mg。g為重力加速度，由于物體到地心的距離變化和地球自轉的影響，地球周圍各地g值不同。在地球表面，南極與北極g值較大，赤道g值較小；通常取g=9.8米／秒2。重心的位置與物體的幾何形狀、質量分布有關。任何兩個物體之間的吸引力叫萬有引力，。通常取引力常量G＝6.67×10-11?！っ?／千克2。物體的重力可以認為是地球對物體的萬有引力。彈力彈力產(chǎn)生在直接接觸并且發(fā)生了形變的物體之間。支持面上作用的彈力垂直于支持面；繩上作用的彈力沿著繩的收縮方向。胡克定律F=kx，k稱彈簧勁度系數(shù)?；瑒幽Σ亮ξ矬w間發(fā)生相對滑動時，接觸面間產(chǎn)生的阻礙相對滑動的力，其方向與接觸面相切，與相對滑動的方向相反；其大小f=μN。N為接觸面間的壓力。μ為動摩擦因數(shù)，由兩接觸面的材料和粗糙程度決定。靜摩擦力相互接觸的物體間產(chǎn)生相對運動趨勢時，沿接觸面產(chǎn)生與相對運動趨勢方向相反的靜摩擦力。靜摩擦力的大小隨兩物體相對運動的“趨勢”強弱，在零和“最大靜摩擦力”之間變化?！白畲箪o摩擦力”的具體值，因兩物體的接觸面材料情況和壓力等因素而異。物體的平衡概念：當物體受到幾個力的作用時處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，就說這幾個力平衡，這時的物體處于平衡狀態(tài)，且合力為零。共點力：作用在一個物體上的幾個力，作用于一點，或其延長線相交于一點。共點力作用下的物體的平衡條件：作用在一個物體上的幾個力，合力為零，即F合＝0，則物體是平衡的。“平衡力”與“相互作用力”的關系是：都是大小相等、方向相反，并且在同一條直線上，但“平衡力”的兩個力的作用點在同一物體上，而“相互作用力”的兩個力分別作用在兩個物體上。直線運動曲線運動加速度方向與速度方向的關系在直線運動中，若速度增加，則加速度與速度的方向相同；若速度減小，則方向相反。運動的描述質點忽略物體的大小和形狀，將其看作一個“具有質量”的物質點。能否看成質點與研究問題的性質有關。參考系運動是相對的。描述物體運動時，用于參考，觀察其相對運動的物體。參考系可任選，以對研究問題簡單、方便為準。坐標系描述物體運動時，在參考系上建立的適當?shù)淖鴺讼?。時間、位移描述質點運動的物理量。位移是矢量，時間是標量。速度、加速度速度的變化量與變化時間段的比值，為加速度，矢量，m/s2。，矢量，m/s。運動的合成與分解已知分運動求合運動叫運動的合成，已知合運動求分運動叫運動的分解。運動的合成與分解遵守平行四邊形定則勻速率圓周運動特點：合外力總指向圓心（又稱向心力）。描述量：線速度V，角速度ω，向心加速度α，圓軌道半徑r，圓運動周期T。規(guī)律：F=m=mω2r=m勻速直線運動v＝S/t直線運動曲線運動加速度方向與速度方向的關系在直線運動中，若速度增加，則加速度與速度的方向相同；若速度減小，則方向相反。運動的描述質點忽略物體的大小和形狀，將其看作一個“具有質量”的物質點。能否看成質點與研究問題的性質有關。參考系運動是相對的。描述物體運動時，用于參考，觀察其相對運動的物體。參考系可任選，以對研究問題簡單、方便為準。坐標系描述物體運動時，在參考系上建立的適當?shù)淖鴺讼?。時間、位移描述質點運動的物理量。位移是矢量，時間是標量。速度、加速度速度的變化量與變化時間段的比值，為加速度，矢量，m/s2。，矢量，m/s。運動的合成與分解已知分運動求合運動叫運動的合成，已知合運動求分運動叫運動的分解。運動的合成與分解遵守平行四邊形定則勻速率圓周運動特點：合外力總指向圓心（又稱向心力）。描述量：線速度V，角速度ω，向心加速度α，圓軌道半徑r，圓運動周期T。規(guī)律：F=m=mω2r=m勻速直線運動v＝S/t變速直線運動萬有引力定律：；；；適用范圍：兩個質點間的引力，R為兩個質點間的距離兩個質量分布均勻的球體之間的引力，R為兩球心間的距離一質量分布均勻的球體與球外一質點間的引力，R為球心到質點間的距離應用：天體運動問題分析人造地球衛(wèi)星宇宙速度平拋物體的運動特點：初速度水平，只受重力。分析：水平勻速直線運動與豎直方向自由落體的合運動。規(guī)律：水平方向vx=v0，x=v0t豎直方向vy=gt，合速度與x正向夾角tgθ=勻變速直線運動彈力產(chǎn)生在直接接觸并且發(fā)生了形變的物體之間。支持面上作用的彈力垂直于支持面；繩上作用的彈力沿著繩的收縮方向。速度規(guī)律vt＝v0+at位移規(guī)律速度位移關系自由落體運動速度規(guī)律vt＝gt位移規(guī)律速度位移關系非勻變速直線運動平均速度、瞬時速度機械振動機械振動簡諧運動物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，且總是指向平衡位置的回復力作用下的振動，叫做簡諧振動。也稱為無阻尼振動或等幅振動。特征：振幅保持不變的自由振動。描述量：振幅A，周期T，頻率f＝1/T。x-t圖像：正弦曲線或余弦曲線振動能：動能和勢能之和，機械能守恒相關物理量的周期性變化：位移、回復力、即時速度、即時加速度，動能與勢能等。受力特征：回復力F=-kx＝－mω2x基本模型：①單擺（θ<10°）：②彈簧振子：，；；衍射波傳播過程中遇到孔和障礙物時，繞過孔和障礙物的現(xiàn)象叫波的衍射。發(fā)生明顯衍射的條件是孔、障礙物的尺寸與波長可比擬。衍射是波特有的現(xiàn)象。干涉波的疊加：兩列波重疊區(qū)域，任何一點的位移等于兩列波引起的位移的矢量和。二列頻率相同、振動方向相同的波相遇，使媒質中有的地方振動加強，有的地方振動減弱，且加強與減弱部分相間隔的現(xiàn)象叫波的干涉。干涉是波特有的現(xiàn)象。干涉區(qū)域內某點是振動最強點還是振動最弱點的充要條件：①最強：該點到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即δ=nλ②最弱：該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即δ=(2n+1)λ/2機械波振動在媒質中傳播形成波；媒質各點都在各自平衡位置附近振動但不隨波形一起遷移，波是能量傳遞的一種形式。描述量：波幅A，波長λ，波速V，周期T，頻率f。描述公式：V=λ/T=λf；波速大小由傳播振動的介質特性所決定；波的頻率等于質點振動頻率，大小由振源決定，與介質無關；波長由波源和介質決定波的圖像：表述了某一時刻各個質點偏離平衡位置的狀況。為正弦曲線或余弦曲線（與振動圖像很相似，但是有本質區(qū)別）波的類型：橫波和縱波。波的例子：聲波（超聲波、次聲波、可聽聲波20-20000Hz）阻尼振動定義：振幅逐漸減小的自由振動叫阻尼振動。特征：振幅遞減原因：振動能逐漸轉化為其他形式的能。自由振動受迫振動受迫振動定義：物體在周期性外力（驅動力）作用下的振動叫受迫振動。特征：受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅動力的頻率；而當驅動力的頻率接近振動物體的固有頻率時，受迫振動振幅增大的現(xiàn)象叫共振。機械波波的特性：波的疊加原理：各列波彼此通過，互不干擾；介質質點位移等于各位移的矢量和波的特有現(xiàn)象：波的衍射繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波的干涉兩列波在相遇的區(qū)域內疊加形式的一種現(xiàn)象特殊現(xiàn)象：多普勒效應波的形成條件波源和介質波的形成原因介質質點之間有相互作用波的實質傳遞振動的形式、能量和信息，質點并不隨著波動而遷移；后一質點的振動滯后于前一質點，且重復前一質點的振動；每個質點的的起振方向是相同的。多普勒效應波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率增大幾何光學幾何光學本影半影日食月食小孔成像發(fā)射光譜由發(fā)光物體直接產(chǎn)生的光譜叫發(fā)射光譜。物理光學折射定律光線從第一種媒質射入第二種媒質時,入射線、折射線與法線共面，且分居法線兩側；入射角(i)與折射角(r)正弦的比值為一常量n，n=sini/sinr(n由兩種媒質種類決定)，稱為第二種媒質對第一種媒質的折射率。如第一種媒質是空氣或真空，n又稱為第二種媒質的折射率。光的直線傳播(均勻介質)光的反射反射定律入射線、反射線與法線共面，且分居法線兩側，入射角=反射角。光的折射全反射現(xiàn)象光線從空氣或真空中射向其它媒質(n密＞n疏)時，當入射角≧臨界角C時，折射光線完全消失,反射光最強.這種現(xiàn)象叫做全反射。SinC=1/n全反射棱射橫截面是等腰直角三角形的棱鏡叫全反射棱鏡。吸收光譜連續(xù)光譜中某些波長的光被物質吸收后產(chǎn)生的光譜真空中光速c=3.0×108米/秒平面鏡成像特點：成虛像;像與物等大小,正立,且與鏡面位置對稱。棱鏡光從玻璃棱鏡的一個側面射入，從另一個側面射出時，出射光線跟入射光線相比，向底面偏折。明線光譜（線狀譜）由一些不連續(xù)的亮線組成的光譜。各種元素都有一定的線狀譜，元素不同，線狀譜不同，故又稱原子光譜。光的色散一束白光通過三棱鏡后發(fā)生色散,形成按一定次序(紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫)排列的光譜。色散現(xiàn)象表明：白光是由各種單色光組成的復色光，同種媒質對不同色光的折射率不同，對紫光折射率最大，對紅光折射率最小。光的本性光譜光的波動性光的粒子性連續(xù)光譜由連續(xù)分布的一切波長的光組成的光譜。光譜分析根據(jù)光譜來鑒別質和確定它的化學組成，這種方法叫光譜分析。做光譜分析時，可利用明線光譜也可以利用吸收光譜。光電效應在光的照射下，物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫光電效應。特點：①入射光的頻率必須大于被照射金屬的極限頻率，才可以發(fā)生；②光電子的最大初動能隨入射光的頻率增大而增大；③光電子的發(fā)射是光照瞬間進行的；④光電流的強度與入射光強度成正比。光子光在空間傳播不是連續(xù)的，是一份一份的，每一份叫做一個光子。光子的能量E=hv，h=6.63×10－34焦·秒，稱普朗克常量。愛因斯坦的光電方程：hv－W=mv2，其中W為逸出功，mv2為光電子最大初動能。光的衍射光的干涉（雙縫干涉、薄膜干涉）干涉的應用光的波粒二象性光既有波動性，又有粒子性，故認為光具有波粒二象性（這里的波動性和粒子性都是微觀世界中的意義）。電磁波譜無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、r射線，由低頻到高頻，構成了范圍非常廣闊的電磁波譜。原子的結構原子的結構原子核天然放射線α射線:α粒子流。α粒子就是氦原子核,貫穿本領小,電離作用強。β射線:高速電子流。β粒子就是電子，貫穿本領強，電離作用弱。Υ射線:波長極短的電磁波。貫穿本領很強，電離作用很小。湯姆生原子模型a粒子散射實驗實驗的結果是：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數(shù)a粒子發(fā)生了較大的偏轉，極少數(shù)a粒子偏轉角超過了90°，極個別的甚至被彈回，偏轉角幾乎是180°原子核的衰變指原子核由于放出某種粒子而轉變?yōu)樾潞说淖兓?。半衰期指放射性元素的原子核有半?shù)發(fā)生衰變需要的時間。盧瑟福核式結構模型在原子的中心有一個很小的核叫原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質量，帶負電的電子在核外繞核旋轉。玻爾理論1、原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。2、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，輻射(或吸收)一定頻率的光子。光子的能量hv=E初－E終。(各定態(tài)的能量值叫能級。)3、原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同半徑圓軌道繞核運動相對應。能量不連續(xù)，故可能的電子軌道也不連續(xù)。核能利用重核裂變如：一個鈾核裂變時，放出的幾個中子如能再引起其他鈾核裂變，就可以使裂變不斷地進行下去，這稱為鏈式反應。（核反應堆、核電站）輕核聚變如：（需幾百萬度高溫條件），利用上述反應，均可釋放出巨大的核能。為熱核反應人工核轉變（核反應）發(fā)現(xiàn)質子發(fā)現(xiàn)中子質能方程：E=mc2；ΔE=Δmc2原子核的組成原子核由質子和中子組成，質子與中子統(tǒng)稱核子。具有相同質子數(shù)和不同中子數(shù)的原子之間，互稱同位素。核力指把各種核子緊緊地約束在原子核里的力。核能指原子核轉變中釋放(或吸收)的能量。質能方向E=mc2,指出物體具有的能量和它的質量之間的關系。由質能方程可以根據(jù)原子核轉變中發(fā)生的質量虧損Δm，計算出所能釋放的核能ΔE(Δm·C2)。物質是由大量分子組成的物質是由大量分子組成的①油膜法測分子的直徑；②分子直徑數(shù)量級10－10m，分子質量數(shù)量級10－26kg③阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.02×1023mol－1。是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質的摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量和分子質量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。分子勢能分子間由相互作用力和相對位置決定的能量。分子勢能在微觀上決定著分子間距。宏觀上決定著物體的體積V擴散不同的物質相互接觸時，彼此進入對方的現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象說明了分子不停地做無規(guī)則運動及分子間有間隙。溫度越高，擴散過程就越快，這說明溫度越高，分子的無規(guī)則運動的速度就越大。改變物體內能的方式①做功：其他形式的能與內能轉化；②熱傳遞：物體間(或物體各部分之間)內能的轉移。二者雖然是等效，但本質不同。分子間作用力分子間存在相互作用力，且引力和斥力同時存在，都隨距離增大而減小。且斥力減小得快。分子間作用力的合力稱之為分子力。熱學的基本知識分子的動能：分子由于熱運動而具有的能量；由溫度T決定。溫度的微觀含義：分子平均動能大小的標志，反映分子熱運動的激烈程度物體的內能組成物體的所有分子的動能和勢能的總和；內能是宏觀量，只對大量分子組成的物體有意義，對個別分子無意義。物體的內能由分子數(shù)量(物質的量)、溫度(分子平均動能)、體積(分子間勢能)決定，與物體的宏觀機械運動狀態(tài)無關．內能與機械能無必然聯(lián)系溫度是分子平均動能大小的標志，溫度相同時任何物體的分子平均動能相等，但平均速率一般不等（分子質量不同）．分子力做正功分子勢能減少，分子力做負功分子勢能增加。分子勢能為零一共有兩處，一處在無窮遠處，另一處小于r0，分子力為零時分子勢能最小，而不是零。理想氣體分子間作用力為零，分子勢能為零，只有分子動能。熱力學第一定律一個熱力學系統(tǒng)的內能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。即外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量Q等于物體內能的增加ΔU，即ΔU=Q+W。其中，當外界對物體做功時W取正，物體克服外力做功時W取負；當物體從外界吸熱時Q取正，物體向外界放熱時Q取負；ΔU為正表示物體內能增加，ΔU為負表示物體內能減小。分子熱運動分子永不停息地做無規(guī)則運動①擴散現(xiàn)象；②布朗運動能量守恒定律能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。熱和功物體的內能分子動理論布朗運動懸浮在液體中的固體顆粒永不停息的無規(guī)則運動。注意：①形成條件：微粒足夠小。②溫度越高，運動越激烈。③觀察到的是固體微粒(非液體和固體分子)的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動的無規(guī)則性。④實驗中描繪的是某固體微粒每隔30s的位置連線，不是該微粒的運動軌跡。r=r0時，最??；r>r0時，r增大，則分子力做功，分子勢能增加，r減小，分子力做正功，勢能減??；r<r0時，r增大，則分子力做正功，勢能減小，r減小，克服分子力做功，勢能增加r0=10－10m；r=r0時，f引=f斥；r＞r0時，f引＞f斥；r＜r0時，f引＜f斥。熱力學第二定律①克勞修斯表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化(按熱傳導的方向性表述)。②開爾文表述:不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內能轉化過程的方向性表述）。③第二類永動機(只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C。)是不可能制成的。熱力學第二定律的微觀解釋:①熵增加原理：一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。因此熱力學第二定律也叫做熵增加原理。②熱力學第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著分子熱運動無序性增大的方向進行。熱力學第三定律：兩種溫度間的關系可以表示為：T=t+273.15K和ΔT=Δt，要注意兩種單位制下每一度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運動?？梢詿o限接近，但永遠不能達到。不可能通過有限的過程把一個物體冷卻到絕對零度。熱力學第三定律不阻止人們想辦法盡可能地接近絕對零度。物質是由大量分子組成的分子永不停息地做無規(guī)則運動分子間存在相互作用力物質是由大量分子組成的分子永不停息地做無規(guī)則運動分子間存在相互作用力壓強用分子動理論解釋氣體壓強的產(chǎn)生（氣體壓強的微觀意義）。氣體的壓強是大量分子頻繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強的大小跟兩個因素有關：氣體分子的平均動能，②分子的密集程度體積：氣體的性質物質的量：溫度反映物體冷熱程度的物理量（是一個宏觀統(tǒng)計概念），是物體分子平均動能大小的標志。任何同溫度的物體，其分子平均動能相同。熱力學溫度(T)與攝氏溫度(t)的關系T＝t+273.15（K）說明：①兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1℃的溫度差相同②０K是低溫的極限，只能無限接近，但不可能達到。③這兩種溫度每一單位大小相同，只是計算的起點不同。攝氏溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為0℃，熱力學溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為273K（即把－273℃規(guī)定為0K），所以T=t+273概念理想氣體是一種理想化模型，其分子間距很大，不存在分子勢能，分子間沒有相互吸引和排斥，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不造成動能損失。這種氣體稱為理想氣體。理想氣體狀態(tài)方程即克拉貝龍方程氣體的體積、壓強、溫度間的關系：，等溫變化圖線等容變化圖線等壓