《高三物理思维导图》

一、力学

1. 静力学

1.1. 受力分析

• 1.1.1. 基本力
  • 重力：G = mg
  • 弹力：胡克定律 F = kx
  • 摩擦力：静摩擦力 (0 ≤ f ≤ fm)，滑动摩擦力 f = μN
• 1.1.2. 受力顺序
  • 先重力，再弹力，后摩擦力
• 1.1.3. 共点力的平衡条件
  • 合力为零：ΣF = 0 或 Fx = 0, Fy = 0
  • 正交分解法、合成法、分解法

1.2. 力矩与力偶

• 1.2.1. 力矩
  • 定义：M = FL (L为力臂)
  • 单位：N·m
• 1.2.2. 力偶
  • 定义：大小相等、方向相反、作用线不在同一直线上的两个平行力
  • 力偶矩：M = Fd (d为力偶臂)
• 1.2.3. 转动平衡条件
  • ΣM = 0

2. 运动学

2.1. 直线运动

• 2.1.1. 匀速直线运动
  • 公式：v = s/t
• 2.1.2. 匀变速直线运动
  • 公式：
    • v = v0 + at
    • s = v0t + (1/2)at²
    • v² - v0² = 2as
    • 平均速度：v̄ = (v0 + v)/2
    • 位移中点的速度：vs/2 = √( (v0² + v²)/2 )
• 2.1.3. 自由落体运动
  • 初速度为零的匀加速直线运动，a = g
• 2.1.4. 竖直上抛运动
  • 上升过程：匀减速直线运动，a = -g
  • 下降过程：自由落体运动

2.2. 曲线运动

• 2.2.1. 运动的合成与分解
  • 遵循平行四边形定则
• 2.2.2. 平抛运动
  • 水平方向：匀速直线运动
  • 竖直方向：自由落体运动
• 2.2.3. 圆周运动
  • 线速度：v = s/t = 2πr/T
  • 角速度：ω = θ/t = 2π/T
  • 向心加速度：a = v²/r = ω²r
  • 向心力：F = mv²/r = mω²r
  • 周期与频率：T = 1/f
  • 匀速圆周运动的实例：地球卫星运动、火车转弯等

3. 动力学

3.1. 牛顿运动定律

• 3.1.1. 牛顿第一定律
  • 惯性定律
• 3.1.2. 牛顿第二定律
  • F = ma
• 3.1.3. 牛顿第三定律
  • 作用力与反作用力：大小相等，方向相反，作用在不同物体上

3.2. 动量与能量

• 3.2.1. 动量与冲量
  • 动量：p = mv
  • 冲量：I = Ft
• 3.2.2. 动量定理
  • I = Δp (Ft = mv' - mv)
• 3.2.3. 动量守恒定律
  • 条件：系统不受外力或所受外力之和为零
  • 表达式：m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2'
• 3.2.4. 功与能
  • 功：W = Fs cosθ
  • 功率：P = W/t = Fv cosθ
  • 动能：Ek = (1/2)mv²
  • 重力势能：Ep = mgh
  • 弹性势能：Ep = (1/2)kx²
  • 机械能守恒定律：ΔEk + ΔEp = 0

3.3. 万有引力与宇宙航行

• 3.3.1. 万有引力定律
  • F = Gm1m2/r²
• 3.3.2. 行星运动的开普勒定律
• 3.3.3. 宇宙速度
  • 第一宇宙速度：v1 = √(GM/R)
• 3.3.4. 地球同步卫星
  • 周期与地球自转周期相同

二、电磁学

1. 静电场

1.1. 电荷与电场

• 1.1.1. 电荷
  • 电荷守恒定律
  • 库仑定律：F = kQ1Q2/r²
• 1.1.2. 电场强度
  • 定义式：E = F/q
  • 点电荷电场：E = kQ/r²
• 1.1.3. 电场线
  • 特点：疏密程度表示电场强度的大小，切线方向表示电场方向
• 1.1.4. 电势与电势差
  • 电势：φ
  • 电势差：UAB = φA - φB
• 1.1.5. 等势面
  • 特点：与电场线垂直，同一等势面上电势相等

1.2. 电容

• 1.2.1. 电容的定义
  • C = Q/U
• 1.2.2. 平行板电容器的电容
  • C = εS/(4πkd)

2. 恒定电流

2.1. 电流与电阻

• 2.1.1. 电流
  • 定义：I = Q/t
• 2.1.2. 欧姆定律
  • R = U/I
  • 电阻定律：R = ρL/S
• 2.1.3. 电阻的串联与并联
  • 串联：R = R1 + R2 + ...
  • 并联：1/R = 1/R1 + 1/R2 + ...

2.2. 电路

• 2.2.1. 闭合电路欧姆定律
  • E = I(R + r)
• 2.2.2. 电功与电功率
  • 电功：W = UIt
  • 电功率：P = UI
  • 焦耳定律：Q = I²Rt

3. 磁场

3.1. 磁感应强度

• 3.1.1. 磁感应强度定义
  • B = F/(IL)
• 3.1.2. 安培力
  • F = BIL sinθ
• 3.1.3. 洛伦兹力
  • F = qvB sinθ

3.2. 磁场方向的判断

• 3.2.1. 安培定则

4. 电磁感应

4.1. 法拉第电磁感应定律

• 4.1.1. 感应电动势
  • E = nΔΦ/Δt

4.2. 楞次定律

• 4.2.1. 判断感应电流方向

4.3. 自感与互感

• 4.3.1. 自感现象
• 4.3.2. 互感现象

4.4. 交变电流

• 4.4.1. 正弦式交流电
  • e = Em sinωt
  • i = Im sinωt
• 4.4.2. 有效值
  • E = Em/√2
  • I = Im/√2

三、光学

1. 几何光学

1.1. 光的反射与折射

• 1.1.1. 反射定律
  • 入射角等于反射角
• 1.1.2. 折射定律
  • n = sinθ1/sinθ2
  • 全反射

1.2. 透镜

• 1.2.1. 凸透镜
  • 成像规律
• 1.2.2. 凹透镜

2. 波动光学

2.1. 光的干涉

• 2.1.1. 杨氏双缝干涉
  • 干涉条纹间距 Δx = Lλ/d

2.2. 光的衍射

• 2.2.1. 单缝衍射

2.3. 光的偏振

3. 物理光学

3.1. 电磁波谱

• 3.1.1. 波长、频率、能量关系

四、热学

1. 分子动理论

1.1. 分子动能与分子势能

• 1.1.1. 温度的微观意义

2. 理想气体

2.1. 理想气体状态方程

• 2.1.1. 玻意耳定律
  • PV = C (定温)
• 2.1.2. 盖吕萨克定律
  • V/T = C (定压)
• 2.1.3. 查理定律
  • P/T = C (定容)
• 2.1.4. 理想气体状态方程
  • PV/T = C

3. 热力学定律

3.1. 热力学第一定律

• 3.1.1. 表达式
  • ΔU = Q + W

3.2. 热力学第二定律

• 3.2.1. 不可逆性

五、原子物理

1. 原子结构

1.1. 玻尔原子模型

• 1.1.1. 能级跃迁

2. 原子核

2.1. 放射性

• 2.1.1. α、β、γ 射线

2.2. 核反应

• 2.2.1. 核裂变
• 2.2.2. 核聚变

2.3. 质量亏损与核能

• 2.3.1. E = mc²

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