《合格性考试物理知识点全解析》
一、运动的描述
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1、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，不能把地球看作质点。
2、参考系
- 描述物体运动时用来作参考的物体，参考系的选取是任意的，但选择不同的参考系，物体的运动状态可能不同，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。
3、位移和路程
- 位移是矢量，既有大小又有方向，它是由初位置指向末位置的有向线段，路程是标量，是物体运动轨迹的长度，一个物体做圆周运动一圈，路程为圆的周长，而位移为零。
4、速度和加速度
- 速度是描述物体运动快慢的物理量，平均速度\(v = \frac{\Delta x}{\Delta t}\)，瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置的速度，加速度\(a=\frac{\Delta v}{\Delta t}\)，加速度是描述速度变化快慢的物理量，当加速度与速度方向相同时，物体做加速运动；当加速度与速度方向相反时，物体做减速运动。
二、匀变速直线运动
1、基本公式
- 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\(v^{2}-v_{0}^{2}=2ax\)，这些公式在解决匀变速直线运动问题时非常重要，已知初速度、加速度和时间，可通过速度公式求末速度；已知初速度、加速度和位移，可通过速度 - 位移公式求末速度。
2、自由落体运动
- 是初速度为零，加速度为\(g = 9.8m/s^{2}\)（近似取\(10m/s^{2}\)）的匀加速直线运动，下落高度\(h=\frac{1}{2}gt^{2}\)，末速度\(v = gt\)。
三、相互作用
1、重力
- 由于地球的吸引而使物体受到的力，大小\(G = mg\)，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
- 发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对与它接触的物体产生力的作用，胡克定律\(F = kx\)（\(k\)为劲度系数，\(x\)为弹簧形变量），弹簧测力计就是根据胡克定律制成的。
3、摩擦力
- 静摩擦力：两个相对静止的物体间的摩擦力，其大小在零到最大静摩擦力之间，方向与相对运动趋势方向相反，滑动摩擦力\(F=\mu F_{N}\)（\(\mu\)为动摩擦因数，\(F_{N}\)为正压力）。
四、牛顿运动定律
1、牛顿第一定律
- 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，它揭示了物体具有惯性，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
- \(F = ma\)，它表明力使物体产生加速度，在应用时要注意力、加速度和质量的矢量性，在斜面上的物体，沿斜面方向根据牛顿第二定律列方程求解加速度。
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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性质的力，分别作用在两个物体上。
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，平抛运动中，物体只受重力，重力方向与初速度方向垂直，物体做曲线运动。
2、平抛运动
- 可分解为水平方向的匀速直线运动\(x = v_{0}t\)和竖直方向的自由落体运动\(y=\frac{1}{2}gt^{2}\)，通过这两个方向的运动方程可以解决平抛运动的各种问题，如求平抛物体的轨迹方程、落地速度等。
六、万有引力与航天
1、万有引力定律
- \(F = G\frac{Mm}{r^{2}}\)（\(G\)为引力常量），它描述了两个质点间的引力大小，在天体运动中，行星绕恒星运动，卫星绕行星运动等都可根据万有引力提供向心力来分析。
2、人造卫星
- 对于人造卫星，根据\(G\frac{Mm}{r^{2}}=m\frac{v^{2}}{r}=m\omega^{2}r = m\frac{4\pi^{2}r}{T^{2}}\)可得出卫星的线速度\(v=\sqrt{\frac{GM}{r}}\)、角速度\(\omega=\sqrt{\frac{GM}{r^{3}}}\)、周期\(T = 2\pi\sqrt{\frac{r^{3}}{GM}}\)等关系。
七、机械能守恒定律
1、功和功率
- 功\(W = Fs\cos\theta\)（\(\theta\)为力与位移方向的夹角），功率\(P=\frac{W}{t}=Fv\cos\theta\)，汽车发动机的功率一定时，根据\(P = Fv\)，牵引力与速度成反比。
2、动能和动能定理
- 动能\(E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}\)，动能定理\(W=\Delta E_{k}\)，即合外力对物体做的功等于物体动能的变化量。
3、重力势能和机械能守恒定律
- 重力势能\(E_{p}=mgh\)（\(h\)为物体相对于参考平面的高度），在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒，即\(E_{1}=E_{2}\)，\(E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}\)。
八、电场
1、电荷及其守恒定律
- 自然界中存在正、负两种电荷，电荷既不会创生，也不会消灭，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，在转移过程中，电荷的总量保持不变。
2、库仑定律
- \(F = k\frac{q_{1}q_{2}}{r^{2}}\)（\(k\)为静电力常量），它描述了真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
3、电场强度
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- \(E=\frac{F}{q}\)，电场强度是矢量，其方向与正电荷在电场中所受电场力的方向相同，电场线可以形象地描述电场强度的大小和方向，电场线越密的地方电场强度越大。
4、电势能和电势
- 电荷在电场中具有电势能，\(W_{AB}=E_{pA}-E_{pB}\)，电势\(\varphi=\frac{E_{p}}{q}\)，电势差\(U_{AB}=\varphi_{A}-\varphi_{B}\)。
九、磁场
1、磁场的描述
- 磁场的基本性质是对放入其中的磁体或通电导线有力的作用，磁感应强度\(B=\frac{F}{IL}\)（\(I\)为电流强度，\(L\)为导线长度，\(F\)为导线所受安培力），它是描述磁场强弱和方向的物理量。
2、安培力
- 通电导线在磁场中受到的力\(F = BIL\sin\theta\)（\(\theta\)为电流方向与磁场方向的夹角），当\(\theta = 90^{\circ}\)时，安培力最大；当\(\theta = 0^{\circ}\)时，安培力为零。
3、洛伦兹力
- 运动电荷在磁场中受到的力\(f = qvB\sin\theta\)（\(q\)为电荷量，\(v\)为电荷运动速度，\(\theta\)为速度方向与磁场方向的夹角），洛伦兹力的方向垂直于速度和磁场方向所确定的平面，洛伦兹力不做功。
十、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，电路中有感应电流产生，磁通量\(\varPhi = BS\cos\theta\)（\(B\)为磁感应强度，\(S\)为线圈面积，\(\theta\)为磁场方向与线圈平面的夹角）。
2、法拉第电磁感应定律
- \(E = n\frac{\Delta\varPhi}{\Delta t}\)（\(n\)为线圈匝数），它表明感应电动势的大小与磁通量的变化率成正比。
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，楞次定律可用来判断感应电流的方向。
十一、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，线圈中产生正弦式交变电流，其表达式为\(e = E_{m}\sin\omega t\)（\(E_{m}=nBS\omega\)为电动势的最大值）。
2、描述交变电流的物理量
- 周期\(T\)、频率\(f=\frac{1}{T}\)、有效值\(I=\frac{I_{m}}{\sqrt{2}}\)（\(I_{m}\)为电流最大值）、电压有效值\(U=\frac{U_{m}}{\sqrt{2}}\)等。
合格性考试物理知识点涵盖了力学、电磁学等多个板块，掌握这些知识点对于顺利通过考试至关重要，在学习过程中，要注重理解概念的本质、熟练运用公式，多做练习题以提高解题能力。
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