《物理思维导图》

一、力学

1.1 运动学

• 1.1.1 基本概念:
  • 质点: 用于简化模型，忽略物体大小和形状。
  • 位移: 从起点指向终点的有向线段，矢量。
  • 速度: 位移的变化率，矢量，描述物体运动快慢和方向。
    • 平均速度: 总位移/总时间
    • 瞬时速度: 极限情况下的速度，对应某一时刻。
  • 加速度: 速度的变化率，矢量，描述速度变化的快慢和方向。
    • 平均加速度: 速度变化量/时间
    • 瞬时加速度: 极限情况下的加速度，对应某一时刻。
• 1.1.2 匀速直线运动:
  • 速度恒定，加速度为零。
  • 公式: x = v*t
  • 图像: x-t图像为直线，v-t图像为水平直线。
• 1.1.3 匀变速直线运动:
  • 加速度恒定。
  • 公式:
    • v = v0 + a*t
    • x = v0*t + 0.5*a*t^2
    • v^2 - v0^2 = 2*a*x
  • 图像: v-t图像为直线。
  • 特殊情况:
    • 自由落体运动: a = g，v0 = 0
    • 竖直上抛运动: a = -g，v0 != 0
• 1.1.4 抛体运动:
  • 分为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
  • 水平射程、最大高度、飞行时间计算。
  • 分解速度和位移。
• 1.1.5 圆周运动:
  • 描述物理量:
    • 线速度 (v): 沿圆周切线方向的速度。
    • 角速度 (ω): 单位时间内转过的角度。
    • 周期 (T): 完成一次圆周运动所需的时间。
    • 频率 (f): 单位时间内完成圆周运动的次数。
    • 向心加速度 (a): 指向圆心的加速度。
  • 公式:
    • v = rω
    • ω = 2π/T = 2πf
    • a = v^2/r = rω^2
  • 匀速圆周运动: 线速度大小不变，方向时刻改变，因此是变速运动。

1.2 牛顿运动定律

• 1.2.1 牛顿第一定律 (惯性定律):
  • 物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
  • 惯性: 物体保持原有运动状态的性质。
• 1.2.2 牛顿第二定律:
  • 物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。
  • 公式: F = m*a
• 1.2.3 牛顿第三定律:
  • 作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在两个物体上。
  • 同时产生，同时消失，性质相同。
• 1.2.4 应用:
  • 连接体问题: 整体法、隔离法。
  • 临界问题: 分析临界状态的条件。
  • 超重和失重。

1.3 功和能

• 1.3.1 功:
  • 力和物体在力的方向上发生的位移的乘积。
  • 公式: W = F*x*cosθ
  • 正功、负功的意义。
• 1.3.2 功率:
  • 单位时间内所做的功。
  • 公式: P = W/t = F*v*cosθ
  • 平均功率、瞬时功率。
• 1.3.3 动能:
  • 物体由于运动而具有的能量。
  • 公式: Ek = 0.5*m*v^2
• 1.3.4 势能:
  • 重力势能: Ep = mgh
  • 弹性势能: 与弹簧的形变量有关。
• 1.3.5 动能定理:
  • 合外力所做的功等于物体动能的变化。
  • 公式: W合 = ΔEk = Ek2 - Ek1
• 1.3.6 机械能守恒定律:
  • 在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和势能的总和保持不变。
  • Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2
• 1.3.7 能量守恒定律:
  • 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另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

1.4 动量

• 1.4.1 动量:
  • 物体的质量和速度的乘积。
  • 公式: p = m*v
  • 矢量。
• 1.4.2 冲量:
  • 力和作用时间的乘积。
  • 公式: I = F*t
  • 矢量。
• 1.4.3 动量定理:
  • 物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。
  • 公式: I合 = Δp = p2 - p1
• 1.4.4 动量守恒定律:
  • 一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
  • 公式: p1 + p2 = p1' + p2'
  • 适用条件：
    • 系统不受外力或所受合外力为零。
    • 近似满足条件（例如：内力远大于外力）。
  • 碰撞问题: 弹性碰撞、非弹性碰撞。

二、电磁学

2.1 静电场

• 2.1.1 电荷:
  • 正电荷、负电荷。
  • 电荷守恒定律。
  • 元电荷: e = 1.60 × 10^-19 C
• 2.1.2 库仑定律:
  • 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力方向沿它们的连线。
  • 公式: F = k*Q1*Q2/r^2
• 2.1.3 电场:
  • 电荷周围存在的特殊物质。
  • 电场强度 (E): 描述电场强弱和方向的物理量。
    • 定义式: E = F/q (q为试探电荷)
    • 点电荷电场强度: E = kQ/r^2
    • 匀强电场: 电场强度处处相同。
  • 电势 (φ): 描述电场中某点电势高低的物理量。
  • 电势差 (U): 两点间电势的差值。
    • U = φA - φB
  • 电场线: 描述电场的一种形象方法。
• 2.1.4 电场力做功:
  • W = qU
• 2.1.5 电势能:
  • Ep = qφ
• 2.1.6 电容器:
  • 储存电荷的元件。
  • 电容 (C): 表征电容器储存电荷能力的物理量。
    • 定义式: C = Q/U
    • 平行板电容器电容: C = εS/(4πkd)

2.2 恒定电流

• 2.2.1 电流:
  • 电荷的定向移动。
  • 电流强度 (I): 单位时间内通过导体横截面的电荷量。
    • 定义式: I = Q/t
• 2.2.2 电压:
  • 电压是形成电流的原因。
• 2.2.3 电阻:
  • 导体对电流的阻碍作用。
  • 电阻定律: R = ρL/S
• 2.2.4 欧姆定律:
  • U = IR
• 2.2.5 电路:
  • 串联电路、并联电路。
  • 电路分析: 基尔霍夫定律。
• 2.2.6 电功率:
  • 单位时间内电流所做的功。
  • 公式: P = UI = I^2R = U^2/R
• 2.2.7 电能:
  • W = Pt = UIt

2.3 磁场

• 2.3.1 磁场:
  • 磁体或电流周围存在的特殊物质。
  • 磁感应强度 (B): 描述磁场强弱和方向的物理量。
    • 单位: 特斯拉 (T)
  • 磁感线: 描述磁场的一种形象方法。
• 2.3.2 安培力:
  • 磁场对电流的作用力。
  • 公式: F = BILsinθ
  • 方向: 左手定则。
• 2.3.3 洛伦兹力:
  • 磁场对运动电荷的作用力。
  • 公式: F = qvBsinθ
  • 方向: 左手定则。
• 2.3.4 带电粒子在磁场中的运动:
  • 匀速圆周运动: 洛伦兹力提供向心力。
    • qvB = mv^2/r
    • r = mv/(qB)
    • T = 2πm/(qB)

2.4 电磁感应

• 2.4.1 磁通量:
  • 穿过某一面积的磁感线条数。
  • 公式: Φ = BScosθ
• 2.4.2 电磁感应定律:
  • 感应电动势的大小与穿过闭合回路的磁通量的变化率成正比。
  • 公式: E = n(ΔΦ/Δt)
• 2.4.3 楞次定律:
  • 感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
• 2.4.4 法拉第电磁感应定律:
  • E = Bvl
• 2.4.5 自感:
  • 导体本身电流变化引起的电磁感应现象。
• 2.4.6 互感:
  • 一个导体电流变化在另一个导体中引起的电磁感应现象。

三、光学

• 3.1 几何光学:
  • 光的直线传播、反射、折射。
  • 反射定律、折射定律。
  • 全反射。
  • 透镜成像规律。
• 3.2 波动光学:
  • 光的干涉、衍射、偏振。
  • 干涉条纹间距公式。
  • 衍射条件。

四、原子物理学

• 4.1 原子结构:
  • 原子核式结构模型。
  • 玻尔的原子理论。
• 4.2 原子核:
  • 放射性衰变。
  • 核反应。
  • 质能方程: E = mc^2

五、热学 (选修)

• 5.1 分子动理论:
  • 分子热运动。
  • 温度的微观意义。
• 5.2 内能:
  • 改变内能的方式: 做功和热传递。
• 5.3 热力学定律:
  • 热力学第一定律: ΔU = Q + W
  • 热力学第二定律: 热传递具有方向性。

备注: 这只是一个基础的物理思维导图框架，具体内容可以根据需要进行细化和补充。 学习物理需要理解概念，掌握公式，并能够灵活运用解决实际问题。

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