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力学部分
力学基本概念
- 力的定义:力是物体对物体的作用,可以是接触力(如摩擦力、弹力)和非接触力(如重力、磁力)。
- 牛顿三大定律:
- 牛顿第一定律(惯性定律):如果一个物体不受外力或所受合力为零,它将保持静止状态或匀速直线运动状态。
- 牛顿第二定律(加速度定律):物体的加速度与所受合外力成正比,与其质量成反比,公式为 ( F = ma )。
- 牛顿第三定律(作用与反作用定律):两个物体之间的相互作用力总是大小相等、方向相反且作用在同一直线上。
运动学
- 速度和加速度:速度是描述物体位置变化的快慢及方向的物理量,加速度是描述速度变化率的物理量。
- 位移和路程:位移是矢量,表示初末位置的差;路程是标量,表示物体经过路径的总长度。
- 匀速直线运动:速度不变的运动,其位移和时间的关系为 ( s = vt )。
- 自由落体运动:在地球表面附近,不计空气阻力的情况下,物体仅受重力作用的下落运动。
动能和势能
- 动能:物体由于运动而具有的能量,计算公式为 ( KE = \frac{1}{2}mv^2 ),( m ) 是质量,( v ) 是速度。
- 势能:物体由于其位置或状态而具有的能量,包括重力势能和弹性势能,重力势能的计算公式为 ( PE = mgh ),( h ) 是高度。
机械能守恒
- 在只有保守力做功的情况下,机械能守恒,即动能和势能之和保持不变。
摩擦力和平衡力
- 摩擦力:阻碍物体相对运动的力,分为静摩擦力和滑动摩擦力。
- 平衡力:当物体处于静止或匀速直线运动时,其所受合力为零,各个力相互抵消。
流体力学基础
- 流体压强:流体内部任意一点受到的压力,单位面积上的压力称为压强,公式为 ( P = \frac{F}{A} )。
- 伯努利方程:描述流体流动过程中能量转换关系的方程,适用于不可压缩、稳态、无粘性的理想流体。
简单机械
- 杠杆原理:杠杆绕支点转动,动力臂乘以动力等于阻力臂乘以阻力。
- 滑轮组:通过改变绳子的拉力和移动距离来省力或改变力的方向。
热学部分
温度和热量
- 温度:反映物体内分子平均动能的物理量,常用摄氏度(℃)、华氏度(℉)和国际开尔文温标(K)表示。
- 热量:能量传递的一种形式,通常由高温物体向低温物体转移。
物态变化
- 熔化:固态物质吸收热量转变为液态的过程。
- 凝固:液态物质放出热量转变为固态的过程。
- 汽化:液态物质吸收热量转变为气态的过程,包括蒸发和沸腾两种方式。
- 液化:气态物质放出热量转变为液态的过程。
- 升华:固态物质直接转变为气态的过程。
- 凝华:气态物质直接转变为固态的过程。
热力学定律
- 热力学第一定律:能量守恒定律,表述为 ( \Delta U = Q - W ),( \Delta U ) 是系统内能的变化,( Q ) 是热量,( W ) 是功。
- 热力学第二定律:孤立系统的熵永不减少,即自然过程总是朝着增加熵的方向进行。
内能与气体性质
- 内能:系统中所有分子的总能量,包括动能和势能。
- 理想气体定律: ( PV = nRT ),( P ) 是气压,( V ) 是体积,( n ) 是物质的量,( R ) 是气体常数,( T ) 是绝对温度。
热机效率
- 热机效率:有用功与输入热量的比值,表达式为 ( \eta = \frac{W}{Q_{in}} \times 100\% )。
光学部分
光的性质
- 光的传播:光在同一均匀
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