《高中物理思维导图》
一、力学
1.1 运动学
1.1.1 基本概念
- 参考系： 描述物体运动时所选定的标准，运动是相对的。
- 质点： 有质量但忽略体积的理想模型，简化问题。
- 位移： 从起点到终点的有向线段，矢量。
- 路程： 物体实际运动轨迹的长度，标量。
- 速度： 描述物体运动快慢和方向的物理量，矢量。
- 平均速度： 位移与时间的比值。
- 瞬时速度： 某一时刻的速度。
- 加速度： 描述速度变化快慢的物理量，矢量。
1.1.2 匀变速直线运动
- 定义： 加速度恒定的直线运动。
- 基本公式：
v = v₀ + at(速度-时间关系)x = v₀t + ½at²(位移-时间关系)v² - v₀² = 2ax(速度-位移关系)x = (v₀ + v)t/2(平均速度公式)
- 推论：
- 相等时间内位移之差为常量：Δx = aT²
- 图像：
- v-t图像：斜率表示加速度，面积表示位移。
- x-t图像：斜率表示速度。
- 自由落体运动： 初速度为零，加速度为重力加速度g的匀加速直线运动。
- 竖直上抛运动： 初速度向上，加速度为重力加速度g的匀变速直线运动。
1.1.3 曲线运动
- 运动的合成与分解：
- 遵循平行四边形定则。
- 平抛运动：
- 水平方向：匀速直线运动。
- 竖直方向：自由落体运动。
- 运动时间：由高度决定。
- 落地速度：既有水平分量也有竖直分量。
- 匀速圆周运动：
- 线速度 v： 单位时间内通过的弧长。
- 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时间。
- 频率 f： 单位时间内完成圆周运动的次数。
v = ωrω = 2π/T = 2πf- 向心加速度 a = v²/r = ω²r
- 向心力 F = mv²/r = mω²r
1.2 牛顿运动定律
1.2.1 牛顿第一定律
- 惯性： 物体保持原来运动状态不变的性质。
- 惯性参考系： 遵守牛顿第一定律的参考系。
1.2.2 牛顿第二定律
- 内容： 物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
- 公式：
F_net = ma
1.2.3 牛顿第三定律
- 内容： 作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在两个物体上，性质相同。
1.2.4 应用
- 连接体问题： 整体法和隔离法。
- 超重和失重： 加速度方向向上则超重，向下则失重。
1.3 动量
1.3.1 动量与冲量
- 动量：
p = mv(矢量) - 冲量：
I = Ft(矢量)
1.3.2 动量定理
- 内容： 物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。
- 公式：
I_net = Δp = p₂ - p₁
1.3.3 动量守恒定律
- 内容： 在一个系统不受外力或所受外力之和为零的情况下，系统的总动量保持不变。
- 条件： 系统不受外力或所受外力之和为零（近似条件：内力远大于外力）。
- 公式：
p₁ + p₂ = p₁' + p₂' - 应用： 碰撞问题，爆炸问题。
1.4 能量
1.4.1 功与功率
- 功：
W = Fxcosθ(标量) - 功率：
P = W/t = Fvcosθ(标量) - 平均功率：
P = W/t - 瞬时功率：
P = Fvcosθ
1.4.2 动能定理
- 内容： 合外力所做的功等于物体动能的变化。
- 公式：
W_net = ΔE_k = ½mv₂² - ½mv₁²
1.4.3 势能
- 重力势能：
E_p = mgh - 弹性势能： 与形变量有关。
1.4.4 机械能守恒定律
- 内容： 在只有重力或弹力做功的情况下，系统的机械能保持不变。
- 条件： 只有重力或弹力做功。
- 公式：
E_k₁ + E_p₁ = E_k₂ + E_p₂
1.4.5 能量守恒定律
- 内容： 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会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。
二、电磁学
2.1 静电场
2.1.1 电荷与电荷守恒定律
- 电荷种类： 正电荷、负电荷。
- 电荷守恒定律： 电荷既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移的过程中，电荷的总量保持不变。
2.1.2 库仑定律
- 内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向沿它们的连线。
- 公式：
F = kQ₁Q₂/r²
2.1.3 电场强度
- 定义： 描述电场对放入其中的电荷的作用力的物理量。
- 公式：
E = F/q - 方向： 正电荷受力方向。
- 点电荷的电场：
E = kQ/r²
2.1.4 电势与电势差
- 电势： 电荷在电场中某一点所具有的势能与它的电荷量的比值。
- 电势差： 电场中两点电势的差值，也叫电压。
- 公式：
U = W/q
2.1.5 电容
- 定义： 电容器容纳电荷的本领。
- 公式：
C = Q/U - 平行板电容器的电容：
C = εS/4πkd
2.2 电路
2.2.1 欧姆定律
- 部分电路欧姆定律：
U = IR - 闭合电路欧姆定律：
E = I(R + r)
2.2.2 电功率
- 电功率：
P = UI - 焦耳定律：
Q = I²Rt
2.3 磁场
2.3.1 磁感应强度
- 定义： 描述磁场强弱和方向的物理量。
- 公式：
B = F/IL
2.3.2 磁场力
- 安培力： 磁场对电流的作用力。
F = BILsinθ - 洛伦兹力： 磁场对运动电荷的作用力。
F = qvBsinθ
2.4 电磁感应
2.4.1 法拉第电磁感应定律
- 内容： 感应电动势的大小与穿过闭合电路的磁通量的变化率成正比。
- 公式：
E = nΔΦ/Δt
2.4.2 楞次定律
- 内容： 感应电流的方向总是要使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
2.4.3 自感现象
- 自感电动势： 电路自身电流变化引起的感应电动势。
2.4.4 交流电
- 正弦交流电:
e = E_m sin(ωt);i = I_m sin(ωt) - 有效值:
E = E_m/√2;I = I_m/√2 - 变压器: 电压与匝数成正比，电流与匝数成反比.
U₁/U₂ = n₁/n₂;I₁/I₂ = n₂/n₁
三、光学
3.1 几何光学
3.1.1 光的折射定律
n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂
3.1.2 全反射
- 光从光密介质射向光疏介质，入射角大于等于临界角。
3.1.3 透镜
- 凸透镜： 会聚透镜。
- 凹透镜： 发散透镜。
- 成像规律： 物距，像距，成像性质。
3.2 波动光学
3.2.1 光的干涉
- 条件： 频率相同，相位相同或相位差恒定，振动方向相同。
- 双缝干涉： 明暗条纹。
3.2.2 光的衍射
- 明显衍射的条件： 障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相当。
3.2.3 光的电磁说
- 光是一种电磁波。
四、原子物理
4.1 原子结构
4.1.1 玻尔的原子模型
- 定态： 原子只能处于一系列不连续的能量状态中。
- 跃迁： 原子吸收或放出能量，从一个定态跃迁到另一个定态。
4.2 核物理
4.2.1 放射性
- α射线： 氦核。
- β射线： 高速电子流。
- γ射线： 电磁波。
4.2.2 核反应方程
- 质量数守恒，电荷数守恒。
4.2.3 核能
- 质能方程：
E = mc² - 核裂变： 重核分裂成轻核。
- 核聚变： 轻核结合成重核。