高中物理公式速查手冊引言高中物理的公式體系是串聯(lián)概念與問題的核心工具，從宏觀運動到微觀作用，從力與能的轉(zhuǎn)化到電磁規(guī)律的應(yīng)用，公式既是規(guī)律的凝練，也是解題的“鑰匙”。本手冊按力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)與原子物理四大模塊梳理核心公式，標(biāo)注物理量含義與適用場景，助力你在學(xué)習(xí)與解題中快速定位、靈活運用。一、力學(xué)模塊：運動、力與能量的規(guī)律力學(xué)是物理的基石，涵蓋“如何運動”“為何運動”“能量如何轉(zhuǎn)化”三大問題，分為運動學(xué)、動力學(xué)、功與能、動量四個子板塊。1.運動學(xué)：描述物體的運動狀態(tài)運動學(xué)聚焦“軌跡、速度、加速度”的關(guān)聯(lián)，核心是勻變速直線運動與曲線運動的分解。勻變速直線運動（加速度\(a\)恒定，直線軌跡）：速度公式：\(\boldsymbol{v}=\boldsymbol{v_0}+\boldsymbol{a}t\)（矢量式，\(v_0\)初速度，\(t\)時間，\(a\)加速度，方向需一致）位移公式：\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^2\)（\(x\)為位移，\(a\)與\(v_0\)反向時取負(fù)值）速度-位移關(guān)系：\(v^2-v_0^2=2ax\)平均速度：\(\bar{v}=\frac{v_0+v}{2}=\frac{x}{t}\)（僅適用于勻變速直線運動）平拋運動（水平勻速+豎直自由落體，\(v_{0x}=v_0\)，\(a_y=g\)）：水平位移：\(x=v_0t\)豎直位移：\(y=\frac{1}{2}gt^2\)合速度：\(v=\sqrt{v_0^2+(gt)^2}\)，方向\(\tan\theta=\frac{gt}{v_0}\)（\(\theta\)為速度與水平方向夾角）圓周運動（線速度\(v\)、角速度\(\omega\)、向心加速度\(a_n\)）：線速度與角速度：\(v=\omegar\)（\(r\)為圓周半徑）向心加速度：\(a_n=\frac{v^2}{r}=\omega^2r=\frac{4\pi^2r}{T^2}\)（\(T\)為周期）向心力（效果力）：\(F_n=ma_n=m\frac{v^2}{r}\)2.動力學(xué)：力與運動的因果關(guān)系動力學(xué)核心是牛頓運動定律，揭示“力是改變運動狀態(tài)的原因”。牛頓第二定律（瞬時性、矢量性）：\(\boldsymbol{F}_{\text{合}}=m\boldsymbol{a}\)（合力方向與加速度方向一致，正交分解為\(F_{x\text{合}}=ma_x\)、\(F_{y\text{合}}=ma_y\)）超重與失重（加速度與重力的關(guān)聯(lián)）：超重：\(F_N=m(g+a)\)（\(a\)向上，如加速上升的電梯）失重：\(F_N=m(g-a)\)（\(a\)向下，如加速下降的電梯；完全失重時\(a=g\)，\(F_N=0\)）連接體與臨界問題：整體法（\(F_{\text{合總}}=(m_1+m_2)a\)）與隔離法結(jié)合，臨界狀態(tài)（如彈力突變、相對滑動臨界）需分析受力突變點。3.功與能：能量轉(zhuǎn)化的橋梁功是能量轉(zhuǎn)化的量度，核心是動能定理與機械能守恒定律。功的計算（力對空間的積累）：\(W=Fx\cos\theta\)（\(\theta\)為力與位移的夾角，\(\cos\theta\)決定功的正負(fù)；變力做功常用“微元法”或動能定理間接計算）動能定理（合外力做功等于動能變化）：\(W_{\text{合}}=\DeltaE_k=\frac{1}{2}mv_2^2-\frac{1}{2}mv_1^2\)（適用于任何運動、任何力，只需關(guān)注初末動能與總功）機械能守恒定律（只有重力/彈力做功時，機械能總量不變）：條件：系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功（其他力做功為0）表達式：\(E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}\)（或\(\DeltaE_k=-\DeltaE_p\)）功能關(guān)系（能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)）：重力做功：\(W_G=-\DeltaE_p\)（重力勢能變化與路徑無關(guān)）彈力做功：\(W_{\text{彈}}=-\DeltaE_{\text{彈}}\)摩擦力做功：\(W_f=-\DeltaE_{\text{機}}\)（機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，\(Q=f\cdotx_{\text{相對}}\)）4.動量：力對時間的積累動量定理與動量守恒定律是解決碰撞、爆炸等短時作用問題的關(guān)鍵。動量定理（合外力沖量等于動量變化）：\(I_{\text{合}}=\Deltap=mv_2-mv_1\)（沖量\(I=Ft\)，矢量式，注意方向；變力沖量用動量定理間接求）動量守恒定律（系統(tǒng)不受外力或合外力為0時，總動量不變）：條件：\(F_{\text{合系統(tǒng)}}=0\)（或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，如碰撞、爆炸瞬間）表達式：\(m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'\)（矢量式，需規(guī)定正方向）二、電磁學(xué)模塊：電與磁的相互作用電磁學(xué)研究“電生磁、磁生電”的規(guī)律，分為電場、恒定電流、磁場、電磁感應(yīng)四個子板塊。1.電場：電荷的相互作用與電場能電場是電荷間相互作用的媒介，核心是電場強度、電勢、電容。電場強度（描述電場力的性質(zhì)）：定義式：\(E=\frac{F}{q}\)（\(q\)為試探電荷，與場源電荷無關(guān)）點電荷場強：\(E=k\frac{Q}{r^2}\)（\(Q\)為場源電荷，\(k=9.0\times10^9\,\text{N·m}^2/\text{C}^2\)）勻強電場：\(E=\frac{U}uawaoma\)（\(d\)為沿電場方向的距離）電勢與電勢差（描述電場能的性質(zhì)）：電勢差：\(U_{AB}=\frac{W_{AB}}{q}\)（\(W_{AB}\)為電荷從A到B電場力做的功）電勢差與電場強度：\(U=Ed\)（勻強電場，\(d\)為沿場強方向距離）電容（描述電容器儲存電荷的能力）：定義式：\(C=\frac{Q}{U}\)（\(Q\)為極板帶電量，\(U\)為極板間電壓）平行板電容器：\(C=\frac{\varepsilon_rS}{4\pikd}\)（\(\varepsilon_r\)為相對介電常數(shù)，\(S\)為極板面積，\(d\)為板間距）2.恒定電流：電荷的定向移動恒定電流研究電路的基本規(guī)律，核心是歐姆定律、電功電熱。歐姆定律（電流與電壓、電阻的關(guān)系）：部分電路：\(I=\frac{U}{R}\)（適用于純電阻電路，\(R=\rho\frac{L}{S}\)為電阻定律，\(\rho\)為電阻率）閉合電路：\(E=U_{\text{外}}+U_{\text{內(nèi)}}=IR+Ir\)（\(E\)為電源電動勢，\(r\)為內(nèi)阻）電功與電熱（能量轉(zhuǎn)化的兩種形式）：電功（電場力做功）：\(W=UIt\)（普遍適用）電熱（焦耳定律）：\(Q=I^2Rt\)（普遍適用；純電阻電路中\(zhòng)(W=Q\)，非純電阻電路\(W>Q\)）電源輸出功率（效率與功率的極值）：當(dāng)外電阻\(R=r\)時，輸出功率\(P_{\text{出}}\)最大，\(P_{\text{max}}=\frac{E^2}{4r}\)3.磁場：磁體、電流的相互作用磁場對電流、運動電荷有力的作用，核心是安培力、洛倫茲力。磁感應(yīng)強度（描述磁場力的性質(zhì)）：定義式：\(B=\frac{F}{IL}\)（\(I\)與\(B\)垂直時，\(F\)為安培力；\(B\)的方向為小磁針N極受力方向）安培力（磁場對電流的作用力）：\(F=BIL\sin\theta\)（\(\theta\)為\(B\)與\(I\)的夾角；\(\theta=90^\circ\)時，\(F=BIL\)）洛倫茲力（磁場對運動電荷的作用力）：\(f=qvB\sin\theta\)（\(\theta\)為\(v\)與\(B\)的夾角；\(\theta=90^\circ\)時，\(f=qvB\)，方向由左手定則判斷）帶電粒子在磁場中的圓周運動（洛倫茲力提供向心力）：半徑：\(r=\frac{mv}{qB}\)；周期：\(T=\frac{2\pim}{qB}\)（與速度\(v\)無關(guān)）4.電磁感應(yīng)：磁生電的規(guī)律電磁感應(yīng)研究“磁如何生電”，核心是法拉第電磁感應(yīng)定律與楞次定律。法拉第電磁感應(yīng)定律（感應(yīng)電動勢的大?。篭(E=n\frac{\Delta\Phi}{\Deltat}\)（\(n\)為線圈匝數(shù)，\(\Phi=BS\cos\theta\)為磁通量，\(\theta\)為\(B\)與\(S\)的夾角）導(dǎo)體棒切割磁感線（勻強磁場，\(v\perpB\)）：\(E=BLv\)（\(L\)為有效切割長度）楞次定律（感應(yīng)電流的方向）：感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化（“阻礙”體現(xiàn)為“增反減同”“來拒去留”）電磁感應(yīng)中的能量與動量：能量：安培力做功將機械能轉(zhuǎn)化為電能（\(W_{\text{安}}=-\DeltaE_{\text{電}}\)）動量：安培力的沖量\(I_{\text{安}}=\frac{\Delta\Phi}{R}\)（電荷量\(q=\frac{\Delta\Phi}{R}\)，\(R\)為電路總電阻）三、熱學(xué)模塊：分子運動與能量變化熱學(xué)研究“微觀分子運動”與“宏觀熱現(xiàn)象”的關(guān)聯(lián)，核心是分子動理論、理想氣體狀態(tài)方程。分子動理論（微觀視角）：分子數(shù)估算：\(N=nN_A=\frac{m}{M}N_A\)（\(N_A\)為阿伏伽德羅常數(shù)，\(M\)為摩爾質(zhì)量）理想氣體狀態(tài)方程（宏觀狀態(tài)的關(guān)聯(lián)）：\(\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_2V_2}{T_2}\)（\(p\)壓強，\(V\)體積，\(T\)熱力學(xué)溫度；也可表示為\(pV=nRT\)，\(R\)為普適氣體常量）熱力學(xué)定律（能量轉(zhuǎn)化的方向）：熱力學(xué)第一定律：\(\DeltaU=Q+W\)（\(\DeltaU\)為內(nèi)能變化，\(Q\)為吸熱，\(W\)為外界對氣體做功，符號需注意）熱力學(xué)第二定律：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體（宏觀過程具有方向性）四、光學(xué)與原子物理：微觀世界的規(guī)律這部分研究“光的傳播/效應(yīng)”與“原子結(jié)構(gòu)/核反應(yīng)”，公式簡潔但需理解物理意義。1.光學(xué)：光的傳播與效應(yīng)光的折射（斯涅爾定律）：\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)（\(n\)為折射率，\(n=\frac{c}{v}\)，\(c\)為真空中光速，\(v\)為介質(zhì)中光速）全反射（光從光密到光疏介質(zhì)，入射角≥臨界角\(C\)）：\(\sinC=\frac{1}{n}\)光的干涉（雙縫干涉）：\(\Deltax=\frac{L\lambda}cskocaa\)（\(\Deltax\)為條紋間距，\(L\)為縫到屏的距離，\(d\)為縫間距，\(\lambda\)為光的波長）光電效應(yīng)（光的粒子性）：光子能量：\(E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}\)（\(h\)為普朗克常量，\(\nu\)為頻率）愛因斯坦方程：\(E_k=h\nu-W_0\)（\(E_k\)為光電子最大初動能，\(W_0\)為逸出功）2.原子物理：微觀粒子的結(jié)構(gòu)與變化能級躍遷（原子的能量量子化）：\(h\nu=E_m-E_n\)（\(E_m>E_n\)時，原子從高能級\(m\)躍遷到低能級\(n\)，輻射光子）質(zhì)能方程（質(zhì)量與能量的等價性）：\(\DeltaE=\Deltamc^2\)（\(\Deltam\)為質(zhì)量虧損，\(c\)為光速）半衰期（放射性元素的衰變規(guī)律）：\(N=N_0\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{\tau}}\)（\(\tau\)為半衰期，與外界條件無關(guān)）核反應(yīng)方程（質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒）：如\({}_92^{