《合格性考试物理知识点全解析》
一、运动学
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1、基本概念
- 质点：当物体的形状和大小对研究问题的影响可忽略不计时，可把物体看作质点，研究地球绕太阳公转时，地球可视为质点；而研究地球自转时，地球不能视为质点。
- 参考系：为了描述物体的运动而假定为不动的物体，同一物体的运动，选择不同的参考系，观察结果可能不同，比如坐在行驶汽车中的乘客，以汽车为参考系是静止的，以路边的树木为参考系是运动的。
2、直线运动
- 速度：速度是描述物体运动快慢的物理量，\(v = \frac{\Delta x}{\Delta t}\)（平均速度），当\(\Delta t\to0\)时，得到瞬时速度。
- 加速度：\(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\)，加速度描述速度变化的快慢，加速度与速度同向时，物体做加速运动；加速度与速度反向时，物体做减速运动，自由落体运动中，物体只受重力，加速度\(a = g\approx9.8m/s^{2}\)，速度不断增大。
- 匀变速直线运动的规律：
- 速度公式：\(v = v_{0}+at\)。
- 位移公式：\(x=v_{0}t+\frac{1}{2}at^{2}\)。
- 速度 - 位移公式：\(v^{2}-v_{0}^{2}=2ax\)。
3、运动图像
- 位移 - 时间图像（\(x - t\)图像）：斜率表示速度，如果是一条倾斜直线，表示物体做匀速直线运动；如果是曲线，则表示变速直线运动。
- 速度 - 时间图像（\(v - t\)图像）：斜率表示加速度，图线与坐标轴围成的面积表示位移，匀变速直线运动的\(v - t\)图像是一条倾斜直线。
二、相互作用
1、重力
- 产生：由于地球的吸引而使物体受到的力，\(G = mg\)，方向竖直向下，重心是物体所受重力的等效作用点，形状规则、质量分布均匀的物体，重心在其几何中心。
2、弹力
- 产生条件：物体间相互接触且发生弹性形变，胡克定律\(F = kx\)（在弹性限度内），\(k\)为劲度系数，\(x\)为弹簧的形变量。
3、摩擦力
- 静摩擦力：产生于相对静止的物体间，大小与外力有关，方向与相对运动趋势方向相反，存在最大值\(F_{max}\)，人走路时，脚相对地面有向后的运动趋势，所以地面给脚的静摩擦力向前。
- 滑动摩擦力：\(F=\mu F_{N}\)，\(\mu\)为动摩擦因数，\(F_{N}\)为正压力。
4、力的合成与分解
- 平行四边形定则：求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。
- 力的分解：按照力的实际作用效果分解或正交分解。
三、牛顿运动定律
1、牛顿第一定律
- 内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的唯一量度。
2、牛顿第二定律
- \(F = ma\)，力使物体产生加速度，加速度的方向与合外力的方向相同，应用时要注意对物体进行受力分析，建立合适的坐标系。
3、牛顿第三定律
- 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，作用力与反作用力是同种性质的力，分别作用在两个物体上。
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四、机械能
1、功和功率
- 功：\(W = Fx\cos\theta\)（\(\theta\)为\(F\)与\(x\)方向的夹角），正功表示力对物体做动力功，负功表示力对物体做阻力功。
- 功率：\(P=\frac{W}{t}\)（平均功率），\(P = Fv\)（瞬时功率，\(v\)为瞬时速度）。
2、动能和动能定理
- 动能：\(E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}\)。
- 动能定理：\(W=\Delta E_{k}\)，合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。
3、重力势能
- \(E_{p}=mgh\)（\(h\)是相对于参考平面的高度），重力做功与路径无关，\(W_{G}=-\Delta E_{p}\)。
4、机械能守恒定律
- 在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变，\(E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}\)。
五、曲线运动
1、曲线运动的条件
- 当物体所受合外力的方向与它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动。
2、平抛运动
- 水平方向：做匀速直线运动，\(x = v_{0}t\)。
- 竖直方向：做自由落体运动，\(y=\frac{1}{2}gt^{2}\)，\(v_{y}=gt\)。
3、圆周运动
- 线速度：\(v=\frac{\Delta l}{\Delta t}\)（\(\Delta l\)是弧长）。
- 角速度：\(\omega=\frac{\Delta\theta}{\Delta t}\)。
- 向心加速度：\(a = \frac{v^{2}}{r}=\omega^{2}r\)，向心力\(F = ma=\frac{mv^{2}}{r}=m\omega^{2}r\)。
六、万有引力定律
1、万有引力定律
- \(F = G\frac{m_{1}m_{2}}{r^{2}}\)（\(G\)为引力常量）。
2、天体运动
- 对于人造卫星绕地球做匀速圆周运动，有\(G\frac{Mm}{r^{2}}=m\frac{v^{2}}{r}=m\omega^{2}r = m\frac{4\pi^{2}r}{T^{2}}\)，可用于计算卫星的速度、角速度、周期等。
- 第一宇宙速度：\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)，是卫星绕地球做圆周运动的最小发射速度，也是最大环绕速度。
七、电场
1、电荷与库仑定律
- 电荷有正、负之分，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，库仑定律\(F = k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)（\(k\)为静电力常量）。
2、电场强度
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- \(E=\frac{F}{q}\)（定义式），方向与正电荷在该点所受电场力的方向相同，点电荷的电场强度\(E = k\frac{Q}{r^{2}}\)。
3、电场线
- 电场线是为了形象描述电场而引入的假想曲线，电场线的疏密表示电场强度的大小，电场线的切线方向表示电场强度的方向。
4、电势与电势差
- 电势\(\varphi=\frac{E_{p}}{q}\)，电势差\(U_{AB}=\varphi_{A}-\varphi_{B}\)，\(W_{AB}=qU_{AB}\)。
5、电容器
- 电容\(C=\frac{Q}{U}\)，平行板电容器的电容\(C=\frac{\varepsilon S}{d}\)（\(\varepsilon\)为介电常数，\(S\)为极板面积，\(d\)为极板间距）。
八、磁场
1、磁场的描述
- 磁感应强度\(B=\frac{F}{IL}\)（\(I\)为电流，\(L\)为导线长度，\(F\)为安培力），方向为小磁针静止时\(N\)极所指方向。
2、安培力
- \(F = BIL\sin\theta\)（\(\theta\)为\(B\)与\(I\)方向的夹角），当\(\theta = 90^{\circ}\)时，\(F = BIL\)。
3、洛伦兹力
- \(f = qvB\sin\theta\)（\(\theta\)为\(B\)与\(v\)方向的夹角），洛伦兹力不做功，它只改变带电粒子的运动方向，当\(\theta = 90^{\circ}\)时，\(f = qvB\)。
九、电磁感应
1、电磁感应现象
- 当穿过闭合电路的磁通量发生变化时，电路中就有感应电流产生。
2、法拉第电磁感应定律
- \(E = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)（\(n\)为线圈匝数），如果是导体棒切割磁感线，\(E = BLv\sin\theta\)。
3、楞次定律
- 感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
十、交变电流
1、交变电流的产生
- 矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中就会产生正弦式交变电流。
2、描述交变电流的物理量
- 最大值\(E_{m}=NBS\omega\)，有效值\(E=\frac{E_{m}}{\sqrt{2}}\)（对于正弦式交变电流），周期\(T\)和频率\(f=\frac{1}{T}\)。
3、变压器
- 变压器的原理是电磁感应，\(\frac{U_{1}}{U_{2}}=\frac{n_{1}}{n_{2}}\)（理想变压器），\(I_{1}U_{1}=I_{2}U_{2}\)（忽略变压器的能量损失）。
4、远距离输电
- 为了减少输电线上的电能损失，采用高压输电，输电线上的功率损失\(P_{损}=I^{2}R\)（\(R\)为输电线电阻）。
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