高中物理公式大全

力学 一、力 1,重力:G=mg,方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在物体重心。

2,静摩擦力:0≤f 静≤≤fm,与物体相对运动趋势方向相反,fm 为最大静摩擦力。

3,滑动摩擦力:f=μN,与物体运动或相对运动方向相反,μ 是动摩擦因数,N 是正压力。

4,弹力:F = kx(胡克定律),x 为弹簧伸长量(m),k 为弹簧的劲度系数(N/m)。

5,力的合成与分解: ①两个力方向相同,F 合=F1+F2,方向与 F1、F2 同向 ②两个力方向相反,F 合=F1-F2,方向与 F1(F1 较大)同向 互成角度(0<θ <180º:θ 增大→F 减少 θ 减小→F 增大 ) 2 2 θ =90º ,F= F1  F2 ,F 的方向:tgφ= F2 。

F1 F1=F2,θ =60º ,F=2F1cos30º F 与 F1,F2 的夹角均为 30º , ,即 φ=30º θ =120º ,F=F1=F2,F 与 F1,F2 的夹角均为 60º ,即 φ=60º 由以上讨论,合力既可能比任一个分力都大,也可能比任一个分力都小,它的大小依赖于两个分力之间的夹 角。

合力范围: 1-F2)≤F≤(F1+F2) (F 求F1、 2两个共点力的合力大小的公式 F (F1与F2夹角为θ ) F  : F12  F22  2 F1 F2 cos  二、直线运动 匀速直线运动:位移 s  vt 。

平均速度 匀变速直线运动: 1、位移与时间的关系,公式: s  vo t  v s t 1 2 at 2 2、速度与时间的关系,公式: vt  vo  at 3、位移与速度的关系: vt  vo  2as ,适合不涉及时间时的计算公式。

2 2 4、平均速度 v  v t  2 vo  vt s  ,即为中间时刻的速度。

2 t 2 vo  vt2 ,并且 v s  v t 2 2 2 5、中间位移处的速度大小 v s  2 匀变速直线运动的推理: 1、匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间里的位移之差是个恒量,即 △s=sn+1 —sn=aT2=恒量 2、初速度为零的匀加速直线运动(设 T 为等分时间间隔) : ①1T 末、2T 末、3T 末……瞬时速度的比值为 v1:v2:v3......:vn=1:2:3......:n ②1T 内、2T 内、3T 内……的位移之比为 s1:s2:s3:……:sn=12:22:32……:n2 ③第一个 T 内、第二个 T 内、第三个 T 内……位移之比为 SI:SII:SIII:……:Sn=1:3:5……:(2n-1) ④从静止开始通过连续相等的位移所用时间的比 -1-

图1

t1:t2:t3:......:tn= 1: ( 2 1) : ( 3  2 ) : ......: ( n  n 1) 自由落体运动 (1)位移公式: h  1 2 gt 2 (2)速度公式: vt  gt (3)位移—速度关系式: v  2 gh 2 竖直上抛运动 1.基本规律: vt  v0  gt h  v0 t  1 2 gt 2 2 vt2  v0  2gh 2.特点(初速不为零的匀变速直线运动) (1)只在重力作用下的直线运动。

(2) v0  0, a   g (3)上升到最高点的时间 t  v0 g (4)上升的最大高度 H  2 v0 2g 三、牛顿运动定律 1,牛顿第一定律(惯性定律) :物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态 为止。

2,牛顿第二定律:F 合=ma 或 a=F 合/m a 由合外力决定,与合外力方向一致。

3,牛顿第三定律 F= -F′ 负号表示方向相反,F、F′为一对作用力与反作用力,各自作用在对方。

4,共点力的平衡 F 合=0 二力平衡 5,超重:N>G 失重:N

四、曲线运动 1,平抛运动 分速度 vx  v0 , v y  gt 合速度 v  2 v0  g 2t 2 ,速度方向与水平方向的夹角: tan  gt v0 分位移 x  gt , y  合位移 s  1 2 gt 2 2 x 2  y 2  v0 t 2  1 24 g t 2 1 2 gt y gt 1   t an 位移方向与水平方向的夹角: t an   2 x v0t 2v0 2 -2-

图2

2,斜抛运动(初速度方向与水平方向成θ 角) 速度: 位移: 可得: t  x v cos  代入 y 可得: y  x tan  gx2 2v 2 cos2  这就是斜抛物体的轨迹方程。

可以看出: y=0 时, (1)x=0 是抛出点位置。

(2) x  v 2 sin 2 g 是水平方向的最大射程。

(3)飞行时间: 3,匀速圆周运动 线速度 v  角速度   周期 T  s  r , t  t  v a ,  r r 2r 2  , v  向心加速度 a  v2 F   2r  , r m 向心力 F  m v2 4 2  m 2 R  mv  m 2 R  m4 2 f 2 R 。

R T 小球达到最高点时绳子的拉力(或轨道弹力)刚好等于零,小球重力提供全部向心力,则 F m 2 v临界  m g  0 ,v 临界是通过最高点的最小速度, v临界  gR 。

R ②小球达到最低点时,拉力与重力的合力提供向心力,有 F  m g  m v2 v2 ,此时 F  m g  m 。

R R -3-

图3

4,万有引力定律(G=6.67×10-11N•m2/kg2) (1)万有引力提供向心力: G Mm v2 4 2 2  m  m 2 r  m 2 r  m2f  r  m a 2 r r T ( GM  gR 2 ,黄金代换式) (2)忽略地球自转的影响: GM m  mg R2 (3)已知表面重力加速度 g,和地球半径 R。

( GM m gR 2  mg ,则 M  )一般用于地球 G R2 Mm 4 2 4 2 r 3 (4)已知环绕天体周期 T 和轨道半径 r。

( G 2  m 2 r ,则 M  ) r T GT 2 (5)已知环绕天体的线速度 v 和轨道半径 r。

G ( Mm v2 v2r  m ,则 M  ) r G r2 Mm  2r 3  m 2 r ,则 M  ) G r2 (6)已知环绕天体的角速度ω 和轨道半径 r( G 2r Mm v2 v 3T (7)已知环绕天体的线速度 v 和周期 T( v  ,G 2  m ,联立得 M  ) T r 2G r (8)已知环绕天体的质量 m、周期 T、轨道半径 r。

中心天体的半径 R,求中心天体的密度ρ 解:由万有引力充当向心力 G Mm 4 2 m 2 r r2 T 则M  4 2 r 3 ——① GT 2 又 M  V    4 3 R ——② 3 3r 3 联立两式得:   GT 2 R 3 Mm M  ma ,则 a  G 2 (卫星离地心越远,向心加速度越小) 2 r r (9) G (10) G Mm v2 GM  m ,则 v  (卫星离地心越远,它运行的速度越小) 2 r r r Mm  m 2 r ,则   2 r (11) G GM (卫星离地心越远,它运行的角速度越小) r3 (12) G Mm 4 2  m 2 r ,则 T  r2 T 4 2 r 3 (卫星离地心越远,它运行的周期越大) GM (13)三种宇宙速度 第一宇宙速度: 第二宇宙速度: v1  GM v2  2GM r r  7.9km / s  11.2km / s -4-

图4

第三宇宙速度: v3  16.7km / s 5,机械能 功 :W = Fs cos(适用于恒力的功的计算,为力与位移的夹角) 功率:P=W/t=Fvcos(为力与速度的夹角) 机车启动过程中的最大速 vm  P额 f 度: Ek  动能: 1 2 P2 1 mv   Pv 2 2m 2 单位为焦耳,符号J 1 2 1 2 mv t  mv 0  Ek 2  Ek1 2 2 W总  动能定理: 重力势能: WG  mgh(h为物体与零势面之间的距离) 弹性势能: E 1 2 kx 2 机械能守恒定律三种表达式: (1)物体(或系统)初态的总机械能 E1 等于末态的总机械能 E2,即 E1=E2。

(2)物体(或系统)减少的势能 E p减 等于增加的动能 Ek增 ,即 E p减 = Ek增 。

(3) 若系统内只有 A、 两个物体, A 减少的机械能 E A减 等于 B 增加的机械能 E B增 , E A减 = E B增 。

B 则 即 6,动量 动量: p  mv  2mEk 冲量:I=Ft 动量定理: Ft  p  p 动量守恒定律的几种表达式: a, p  p b, m1v1  m2v2  m1v1  m2v2 ' ' c, p1  p2 d,p=0 -5-

图5

7,机械振动 简谐振动回复力:F=-kx 加速度: a  F m   kx m 简谐振动的周期: T  2 m k (m为振子的质量) 单摆周期: T  2 l (摆角小于 50) g 8,机械波 波长、频率、波速的关系 v  T  f f  1 T 热学 阿伏伽德罗常数:NA=6.02×10 mol -10 -27 用油膜法测分子的大小,直径的数量级为 10 m,分子质量的数量级为 10 kg 与阿伏伽德罗常数有关的宏观量与微观量的计算: 分子的质量: m0  23 -1 M A VA  NA NA VA NA 分子的体积: V0  分子的大小:球形体积模型直径 d  3 6V0  ,立方体模型边长: d  3 V0 物质所含的分子数: N  nNA  MA V V  M NA  A NA  A NA  A NA m0 V0 m0 V0 热力学第一定律 内容:外界对物体做的功 W 加上物体与外界交换的热量 Q 等于物体内能的变化量Δ E。

表达式:Δ E=W+Q 热力学第二定律 内容:热传导具有从高温向低温的方向性,没有外界的影响和帮助,不可能向相反的方向进行。

或:(1)不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化 (2)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。

热机做的功 W 和它从热源吸收的热量 Q1 的比值,叫热机的效率。

 W  , 总小于 1。

Q1 热力学第三定律:不可能使温度达到绝对零度。

-6-

图6

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