《上海物理思维导图》
一、力学
1.1 运动学
1.1.1 基本概念
- 质点： 忽略物体大小和形状，简化为具有质量的点。
- 参考系： 用来描述物体运动的基准物体或物体系统。
- 位移： 位置的变化，矢量，大小为初末位置间的直线距离。
- 路程： 运动轨迹的长度，标量。
- 速度：
- 平均速度： 位移与时间的比值，矢量。
- 瞬时速度： 无限短时间内的平均速度，矢量，反映某一时刻的运动快慢和方向。
- 加速度： 速度的变化率，矢量，反映速度变化的快慢和方向。
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(速度公式)x = v₀t + (1/2)at²(位移公式)v² - v₀² = 2ax(速度位移关系)
- 平均速度推论：
v̄ = (v₀ + v)/2 - 中间时刻速度：
v(t/2) = (v₀ + v)/2 - 中间位置速度：
v(x/2) = √( (v₀² + v²)/2 ) - 重要应用： 自由落体运动、竖直上抛运动。
1.1.3 抛体运动
- 平抛运动：
- 性质： 水平方向匀速直线运动，竖直方向自由落体运动。
- 规律：
- 水平方向：
x = v₀t - 竖直方向：
y = (1/2)gt²，v_y = gt
- 水平方向：
- 斜抛运动：
- 性质： 分解为水平方向匀速直线运动和竖直方向竖直上抛运动。
- 规律： 复杂，需分解计算，注意对称性。
1.2 力与平衡
1.2.1 力的基本概念
- 力： 物体间的相互作用，矢量，具有大小、方向、作用点。
- 力的分类：
- 按性质分： 重力、弹力、摩擦力、电磁力、核力等。
- 按作用方式分： 接触力、非接触力。
- 重力： 由于地球的吸引而使物体受到的力，方向竖直向下，
G = mg。 - 弹力： 物体发生弹性形变时产生的力，方向与形变方向相反。
- 胡克定律：
F = kx(弹簧的弹力与伸长量或压缩量成正比)。
- 胡克定律：
- 摩擦力： 两个相互接触的物体，当它们相对滑动或有相对滑动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。
- 静摩擦力： 随外力变化，0 ≤ f ≤ f_max。
- 滑动摩擦力：
f = μN(μ为动摩擦因数，N为正压力)。
1.2.2 共点力的平衡
- 平衡状态： 物体静止或匀速直线运动的状态。
- 平衡条件： 合力为零，即 ΣF = 0。
- 求解方法：
- 正交分解法： 将力分解到相互垂直的坐标轴上，分别建立平衡方程。
- 合成法/分解法： 将几个力合成一个力，或将一个力分解成几个力，然后求解。
- 三角形法： 适用于三个共点力平衡。
- 临界问题： 分析刚好要发生某种状态时的条件。
1.3 牛顿运动定律
1.3.1 牛顿第一定律 (惯性定律)
- 内容： 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。
- 意义： 揭示了惯性的概念，说明力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
1.3.2 牛顿第二定律
- 内容： 物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。
- 公式：
F_合 = ma。 - 适用范围： 宏观、低速运动的物体。
1.3.3 牛顿第三定律
- 内容： 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
- 性质：
- 等大、反向、共线，作用在两个物体上。
- 同时产生、同时消失、性质相同。
1.3.4 应用
- 连接体问题： 整体法、隔离法。
- 超重和失重： 加速度向上为超重，加速度向下为失重。
1.4 动量
1.4.1 动量与冲量
- 动量：
p = mv，矢量，反映物体的运动状态。 - 冲量：
I = Ft，矢量，反映力对时间的积累效应。
1.4.2 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量。
- 公式：
I_合 = Δp = p₂ - p₁。
1.4.3 动量守恒定律
- 内容： 如果一个系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。
- 条件： 系统不受外力或所受合外力为零。
- 公式：
p₁ + p₂ = p₁' + p₂' - 应用： 碰撞、爆炸等。
1.5 能量
1.5.1 功与功率
- 功：
W = Fxcosθ(θ为力与位移的夹角)，标量，能量转化的量度。 - 功率：
P = W/t，标量，反映做功的快慢。- 平均功率：
P = W/t - 瞬时功率：
P = Fvcosθ
- 平均功率：
1.5.2 动能与动能定理
- 动能：
E_k = (1/2)mv²，标量，反映物体的运动状态。 - 动能定理：
W_合 = ΔE_k = (1/2)mv₂² - (1/2)mv₁²
1.5.3 势能
- 重力势能：
E_p = mgh，与零势能面的选择有关。 - 弹性势能： 与弹簧的形变量有关。
1.5.4 机械能守恒定律
- 内容： 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。
- 条件： 只有重力或弹力做功。
- 公式：
E_k₁ + E_p₁ = E_k₂ + E_p₂
1.5.5 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。
二、电磁学
2.1 静电场
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含电场力，电势，电容等相关概念，公式以及应用)
2.2 电路
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含电流，电压，电阻，欧姆定律，电路分析等相关概念，公式以及应用)
2.3 磁场
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含磁感应强度，安培力，洛伦兹力，磁通量等相关概念，公式以及应用)
2.4 电磁感应
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含法拉第电磁感应定律，楞次定律，自感等相关概念，公式以及应用)
2.5 交流电
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含交流电的产生，有效值，变压器，电功率等相关概念，公式以及应用)
三、光学
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含光的传播，反射，折射，干涉，衍射，偏振等相关概念，公式以及应用)
四、热学
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含热力学定律，分子动理论，内能等相关概念，公式以及应用)
五、原子物理
(后续章节内容待补充，按照力学的结构继续展开，包含原子结构，原子核，核反应等相关概念，公式以及应用)