《物理合格性考试必考知识点全解析》
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，可将物体视为质点，例如研究地球绕太阳公转时，地球可看作质点；但研究地球自转时，不能把地球看作质点。
- 参考系：为了描述物体的运动而假定为不动的物体，选择不同的参考系，物体的运动情况可能不同，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、位移和路程
- 位移是矢量，是从初位置指向末位置的有向线段，其大小等于初、末位置间的直线距离，方向由初位置指向末位置。
- 路程是标量，是物体运动轨迹的长度，在单向直线运动中，位移的大小等于路程；在曲线运动或往返直线运动中，位移的大小小于路程。
3、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，加速度与速度方向相同时，物体做加速运动；加速度与速度方向相反时，物体做减速运动。
- 匀变速直线运动的速度公式\(v = v_0+at\)，位移公式\(x=v_0t+\frac{1}{2}at^{2}\)，速度 - 位移公式\(v^{2}-v_{0}^{2} = 2ax\)。
二、相互作用
1、重力、弹力、摩擦力
- 重力：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的重心在其几何中心。
- 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，弹簧的弹力\(F = kx\)（\(k\)为劲度系数，\(x\)为弹簧的形变量）。
- 摩擦力：分为静摩擦力和滑动摩擦力，静摩擦力的大小根据物体的受力情况确定，其最大值叫最大静摩擦力\(F_{max}\)；滑动摩擦力\(F=\mu F_N\)（\(\mu\)为动摩擦因数，\(F_N\)为正压力）。
2、力的合成与分解
- 力的合成遵循平行四边形定则，两个力\(F_1\)、\(F_2\)的合力\(F\)的范围为\(\vert F_1 - F_2\vert\leqslant F\leqslant F_1 + F_2\)。
- 力的分解是力的合成的逆运算，也遵循平行四边形定则，按力的实际作用效果分解是常用的方法。
三、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，牛顿第一定律揭示了物体具有惯性（保持原来运动状态的性质），同时也指出力是改变物体运动状态的原因。
2、牛顿第二定律
- \(F = ma\)，物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同，应用牛顿第二定律解题时，要先对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律列方程求解。
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，作用力和反作用力是同种性质的力，它们同时产生、同时消失，分别作用在两个物体上。
四、机械能
1、功和功率
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- 功\(W = Fx\cos\theta\)（\(F\)是力，\(x\)是位移，\(\theta\)是力与位移方向的夹角），当\(\theta = 0^{\circ}\)时，\(W = Fx\)；当\(\theta = 90^{\circ}\)时，\(W = 0\)。
- 功率\(P=\frac{W}{t}\)，表示做功的快慢，对于恒力做功，\(P = Fv\cos\theta\)。
2、动能和动能定理
- 动能\(E_{k}=\frac{1}{2}mv^{2}\)。
- 动能定理\(W=\Delta E_{k}=E_{k2}-E_{k1}\)，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\(E_{p}=mgh\)（\(h\)是相对于参考平面的高度），重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关，\(W_{G}=mgh_{1}-mgh_{2}\)。
- 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，即\(E_{1}=E_{2}\)或\(mgh_{1}+\frac{1}{2}mv_{1}^{2}=mgh_{2}+\frac{1}{2}mv_{2}^{2}\)。
五、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，\(q_1\)、\(q_2\)是两个点电荷的电荷量，\(r\)是它们之间的距离）。
2、电场强度和电场线
- 电场强度\(E=\frac{F}{q}\)（\(F\)是电场力，\(q\)是检验电荷的电荷量），电场强度是矢量，其方向规定为正电荷在该点所受电场力的方向。
- 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。
六、电路
1、基本概念
- 电流\(I=\frac{q}{t}\)（\(q\)是通过导体横截面的电荷量，\(t\)是时间）。
- 电压\(U\)是使电路中形成电流的原因，电阻\(R=\frac{U}{I}\)，电阻是导体对电流的阻碍作用，其大小与导体的材料、长度、横截面积等因素有关。
2、欧姆定律
- 部分电路欧姆定律\(I=\frac{U}{R}\)，适用于金属导体、电解液等纯电阻电路。
- 闭合电路欧姆定律\(I=\frac{E}{R + r}\)（\(E\)为电源电动势，\(R\)为外电路电阻，\(r\)为电源内阻），电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
3、电功、电功率和焦耳定律
- 电功\(W = UIt\)，表示电流所做的功。
- 电功率\(P = UI\)，表示电流做功的快慢。
- 焦耳定律\(Q = I^{2}Rt\)，表示电流通过导体产生的热量，在纯电阻电路中，\(W = Q\)，\(P=\frac{U^{2}}{R}=I^{2}R\)；在非纯电阻电路中，\(W>Q\)。
七、磁场
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1、磁场和磁感线
- 磁场是一种特殊的物质，它对放入其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。
- 磁感线是为了形象描述磁场而引入的假想曲线，磁感线是闭合曲线，在磁体外部磁感线从\(N\)极到\(S\)极，在磁体内部从\(S\)极到\(N\)极。
2、安培力和洛伦兹力
- 安培力\(F = BIL\sin\theta\)（\(B\)是磁感应强度，\(I\)是电流强度，\(L\)是导线长度，\(\theta\)是电流方向与磁场方向的夹角），当\(\theta = 90^{\circ}\)时，\(F = BIL\)。
- 洛伦兹力\(f = qvB\sin\theta\)（\(q\)是带电粒子的电荷量，\(v\)是粒子的速度，\(\theta\)是粒子速度方向与磁场方向的夹角），当\(\theta = 90^{\circ}\)时，\(f = qvB\)，洛伦兹力的方向用左手定则判断，它不做功，只改变带电粒子的运动方向。
八、电磁感应
1、电磁感应现象和楞次定律
- 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，这种现象叫电磁感应现象。
- 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，应用楞次定律判断感应电流方向的步骤：确定原磁场的方向；判断磁通量的变化情况；根据楞次定律确定感应电流的磁场方向；最后根据安培定则确定感应电流的方向。
2、法拉第电磁感应定律
- 法拉第电磁感应定律\(E = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}\)（\(n\)为线圈匝数，\(\Delta\Phi\)为磁通量的变化量，\(\Delta t\)为时间间隔），如果是导体棒切割磁感线产生感应电动势\(E = BLv\sin\theta\)（\(B\)是磁感应强度，\(L\)是导体棒长度，\(v\)是导体棒切割磁感线的速度，\(\theta\)是\(v\)与\(B\)的夹角）。
九、物理实验
1、基本仪器的使用
- 刻度尺：用于测量长度，读数时要估读到分度值的下一位。
- 游标卡尺：可以精确测量长度，游标卡尺分为10分度、20分度和50分度等，读数方法不同。
- 螺旋测微器：可精确到0.01mm，读数时要注意固定刻度、半刻度和可动刻度的读数。
- 电流表和电压表：电流表用于测量电路中的电流，电压表用于测量电路两端的电压，使用时要注意量程、分度值和连接方式（电流表串联、电压表并联）。
- 多用电表：可以测量电压、电流、电阻等物理量，使用前要进行机械调零和欧姆调零。
2、实验原理和操作
- 探究匀变速直线运动的规律实验：通过打点计时器打出的纸带，利用匀变速直线运动的规律\(x = v_0t+\frac{1}{2}at^{2}\)等公式求出加速度和某点的瞬时速度，实验中要注意打点计时器的使用（电磁打点计时器使用4 - 6V交流电源，电火花打点计时器使用220V交流电源），纸带的选取和数据处理等。
- 探究加速度与力、质量的关系实验：采用控制变量法，先保持质量不变，探究加速度与力的关系；再保持力不变，探究加速度与质量的关系，实验中要注意平衡摩擦力，使小车受到的合力等于绳子的拉力，通过改变砝码的质量来改变拉力的大小等。
- 探究平抛运动的规律实验：利用平抛运动在水平方向做匀速直线运动\(x = v_0t\)，在竖直方向做自由落体运动\(y=\frac{1}{2}gt^{2}\)的规律，实验中要保证小球每次平抛的初速度相同，通过描绘小球的运动轨迹来研究平抛运动的规律。
- 探究动能定理实验：通过测量力对物体做的功和物体动能的变化，验证动能定理，实验中要注意测量力、位移、速度等物理量的准确性，以及如何减小实验误差。
- 探究导体电阻与其影响因素的关系实验：采用控制变量法，分别探究电阻与导体的长度、横截面积、材料的关系，实验中要准确测量电阻（可以用伏安法测量），改变导体的长度、横截面积等条件。
- 探究感应电流产生的条件实验：通过改变穿过闭合电路的磁通量（如改变磁场强弱、改变线圈面积、改变磁场与线圈的相对位置等），观察电路中是否有感应电流产生，从而得出感应电流产生的条件。
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