2023年物理经典二级结论部分.docx

物理二级结论某些物理二级结论某些 物理概念、规律和书本上知识是“一级物理知识”，此外，有某些在做题时常常用到物理关系或者做题经验，叫做“二级结论”。这是在某些常用物理情景中，由基本规律和基本公式导出推论，或者处理某类习题经验，这些知识在做题时出现率非常高，假如能记住这些二级结论，那么在做填空题或者选用题时就可以直接使用。在做计算题时，虽然必要一步步列方程，不能直接引用二级结论，不过记得二级结论能预知成果，可以简化计算和提高思维起点，因而也是有用。一般地讲，做题多了，细心同学自然会熟悉并记住某些二级结论。假如刻意加以整顿、理解和记忆，那么二级结论就能发挥出更大作用。常说内行人“心中有数”，二级结论就是物理内行心中“数”。运用“二级结论”风险是出现张冠李戴，提出两点提议：1每个“二级结论”都要熟悉它推导过程，一则可以在做计算题时顺利列出有关方程，二则可以在记不清晰时进行推导。2记忆“二级结论”，要同步记清它合用条件，防止错用。一、静力学一、静力学 1几种力平衡，则一种力与其他力合力等大、反向、共线。几种力平衡，仅其中一种力消失，其他力保持不变，则剩余力合力是消失力相反力。几种力平衡，将这些力图示按次序首尾相接，形成闭合多边形（三个力形成闭合三角形）。2两个力合力：FFFFF大小合大小 三个大小相等共点力平衡，力之间夹角为 120。3研究对象选用 整体法分析系统外力；经典模型几物体相对静止 隔离法分析系统内力必要用隔离法（外力也可用隔离法）4重力考虑与否 力学：打击、碰撞、爆炸类问题中，可不考虑，但缓冲模型及其她必要考虑；电磁学：基本粒子不考虑，但宏观带电体（液滴、小球、金属棒等）必要考虑重力。5轻绳、轻杆、轻弹簧弹力（1）轻绳：滑轮模型与结点模型 滑轮模型轻绳跨过光滑滑轮（或光滑挂钩）等，则滑轮两侧绳子是同一段绳子，而同一段绳中张力到处相等；结点模型几段绳子栓结于某一点，则这几段绳子中张力一般不相等。（2）轻杆：铰链模型与杠杆模型 铰链模型轻杆，并且只有两端受力，则杆中弹力只沿杆方向；杠杆模型轻杆中间也受力，或者重杆（重力作用于重心），则杆中弹力一般不沿杆方向，杆中弹力方向必要用平衡条件或动力学条件分析。“杠杆模型”有两个变化，即插入墙中杆或者被“焊接”在小车上杆。（3）轻弹簧：弹簧中弹力到处相等，若两端均被约束，则弹力不能突变；一旦出现自由端，弹力及时消失。6物体沿斜面匀速下滑，则tan。7被动力分析（1）被动力：弹力、静摩擦力(maxff0FF)（2）分析措施：产生条件法先积竭力，后被动力；假设法假设这个力存在，然后根据平衡或动力学条件计算：若算得为负，即这个力存在，且方向与假设方向相反；若算得为零，则体现此力不存在。8三力平衡问题 物体在三个非平行力作用下而平衡，则体现这三个力矢量线段必构成闭合矢量三角形；且有 拉密定理：sinsinsin321FFF 物体在三个非平行力作用下而平衡，则体现这三个力矢量线段或线段延长线必相交于一点。（三力汇交原理）9两个分力 F1和 F2合力为 F，若已知合力（或一种分力）大小和方向，又知另一种分力（或合力）方向，则第三个力与已知方向不知大小那个力垂直时有最小值。二、运动学二、运动学 1在描述运动时，在纯运动学问题中，可以任意选用参照系；在处理动力学问题（用运动定律求加速度、求功、算动量）时，只能以地面为参照系。F F 已知方向 F 最小值 mg F F 最小值 F F F 最小值 2匀变速直线运动：用平均速度思索匀变速直线运动问题，总会带来以便：Txxvvvvtxt2221212 3匀变速直线运动：五个参量，知三才能求二。位移中点瞬时速度：222212vvvx，22txvv 纸带法求速度、加速度：Txxxt2212，212Txxa 逐差法：在纸带上标出1x、2x、3x，注意计数周期 T 与打点周期 T0关系 根据2naTxxmnm，若是持续 6 段位移，则有：2143aTxx，2253aTxx，2363aTxx 三式联立，得：21234569)()(Txxxxxxa 4匀变速直线运动，v0=0 时：时间等分点：各时刻速度比：1：2：3：4：5 各时刻总位移比：1：4：9：16：25 各段时间内位移比：1：3：5：7：9 位移等分点：各点速度比：123 抵达各分点时间比：123 通过各段时间比：112（23）5自由落体：g 取 10m/s2 n 秒末速度（m/s）：10，20，30，40，50 n 秒末下落高度(m)：5、20、45、80、125 第 n 秒内下落高度(m)：5、15、25、35、45 6上抛运动：对称性：tt下上，vv下上，202mvhg 7“刹车陷阱”，应先求滑行至速度为零即停止时间 t0，确定了滑行时间 t 不不不小于 t0时，用asvt22 或s=v0t0/2，求滑行距离；若 t 不不小于 t0时2021attvx 8追及、相遇问题 匀减速追匀速：恰能追上或恰好追不上 v匀=v匀减 v0=0 匀加速追匀速：v匀=v匀加 时，两物体间距最大 dmax 同步同地出发两物体相遇：位移相等，时间相等。A 与 B 相距 d，A 追上 B：xA=xB+d，相向运动相遇时：sA+sB=d。9物体刚好滑到小车（木板）一端临界条件是：物体滑到小车（木板）一端时与小车速度相等。10绳（杆）连接：沿绳方向分速度相等将两个物体实际速度沿绳、垂直绳方向分解。11小船过河：当船速不不不小于水速时 船头方向垂直于水流方向时，所用时间最短，船vdt/合速度垂直于河岸时，航程 s 最短 s=d d 为河宽 当船速不不小于水速时 船头方向垂直于水流方向时，所用时间最短，船vdt/合速度不也许垂直于河岸，最短航程船水vvds 12平抛物体运动：（1）平抛运动是匀变速曲线运动，其加速度恒定为 g，将不一样步刻瞬时速度起点移至同一点，则速度矢量末端在同一竖直线上。（2）平抛运动速度偏转角 与位移偏转角 满足：tan=2tan.该结论有两个推论：末速度反向延长线过该过程水平位移中点；位移延长线过末速度竖直分量中点。（3）平抛运动时间决定原因：竖直下落高度确定，则由竖直高度确定：ght2 水平位移确定，则由水平初速度确定：vxt 13斜抛运动：（1）上升至最高点时，竖直分速度减为 0，水平分速度等于初速度水平分量；d v船 v水 （2）上升与下降过程对称，到最高点前运动可视为反向平抛运动，过最高点后运动可视为平抛运动；（3）抛射角为 45时，水平射程最大。三、三、牛顿牛顿运动定律运动定律 1系统牛顿第二定律：xxxxamamamF332211，yyyyamamamF332211 （整体法求系统外力）2沿粗糙水平面滑行物体：ag 沿光滑斜面下滑物体：agsin 沿粗糙斜面下滑物体 ag（sin-cos）3沿如图光滑斜面下滑物体：4 一起加速运动物体系，若力是作用于1m上，则1m和2m互相作用力为212NmmFmF 有无摩擦都同样，平面，斜面，竖直方向都同样 垂直于斜面 竖直 沿角平分线滑下最快 小球下落时间相等 小球下落时间相等 当=45时所用时间最短 1m2m 1m2m 2m m 2m F m 6下面几种物理模型，在临界状况下，a=gtan 光滑，相对静止 弹力为零 相对静止 光滑，弹力为零 7如图示物理模型，刚好刚好脱离时。弹力为零，此时速度相等，加速度相等，之前整体整体分析，之后隔离隔离分析 最高点分离 在力 F 作用下匀加速运动 在力 F 作用下匀加速运动 8下列各模型中，速度最大时合力为零，速度为零时，加速度最大 9超重：ay向上；（匀加速上升，匀减速下降、竖直平面圆周运动最低点）失重：ay向下；（匀减速上升，匀加速下降、竖直平面圆周运动最高点）四、圆周运动四、圆周运动 万有引力万有引力 a a F a a a g a a 1向心力公式：vmRfmRTmRmRmvF222222n44 2变速圆周运动动力学：沿半径方向外力RmvF2n变化速度方向，沿切线方向外力变化速度大小。3竖直平面内圆运动 （1）“绳”类：最高点最小速度gR，最低点最小速度5gR，要通过顶点，最小下滑高度 2.5R.最高点与最低点拉力差 6mg.（2）绳端系小球，从水平位置无初速下摆到最低点：弹力 3mg，向心加速度 2g （3）“杆”：最高点最小速度 0，最低点最小速度gR4.对最高点(v临=)v v临，杆对小球为拉力 v=v临，杆对小球作用力为零 v 0，即 AB0，则 AB；若 UAB0，即 AB0，则 A I2Rt此时电功只能用 WUIt 计算，电热只能用 QI2Rt 计算 注：WUIt 算电功，QI2Rt 算电热，适合任何电路，但 WQ 只适合于纯电阻电路。8安培力做功与能量转化（1）电磁感应现象实质是不一样形式能量转化过程，产生和维持感应电流存在过程就是其他形式能量转化为感应电流电能过程.（2）电动机模型：安培力做正功过程是电能转化为其他形式能量（动能、焦耳热等）过程，安培力做多少正功，就有多少电能转化为其他形式能量。（3）发电机模型：由于多数状况下，安培力在电磁感应现象中是以阻力形式出现。因此，感应电流所受到安培力在电磁感应现象中做负功。安培力做负功过程是其他形式能量转化为电能过程，克服安培力做多少功，就有多少其他形式能量转化为电能.如图所示，导体棒在恒力 F 作用由静止开始运动。导体在到达稳定状态之前，外力移动导体所做功，一某些用于克服安培力做功，转化为产生感应电流电能或最终转化为焦耳热；另一某些用于增长导体动能.导体在到达稳定状态之后，外力移动导体所做功，所有用于克服安培力做功，转化为产生感应电流电能并最终转化为焦耳热.六、静电场静电场 1电势能变化与电场力功对应，电场力功等于电势能增量负值：pEW电。2金属导体中载流子是电子（负电荷），不是正电荷。3讨论电荷在电场里移动过程中电场力功、电势能变化有关问题基本措施：定性用电场线（把电荷放在起点处，分析功正负，标出位移方向和电场力方向，判断电场方向、电势高下等）；E 定量计算用公式。4只有电场力对质点做功时，其动能与电势能之和不变。只有重力和电场力对质点做功时，其机械能与电势能之和不变。5电容器接在电源上，电压不变；断开电源时，电容器电量不变；变化两板距离，SkQE4，故场强不变。6电容器充电电流，流入正极、流出负极；电容器放电电流，流出正极，流入负极。七七、磁场、磁场 1安培力方向一定垂直通电导线与磁场方向决定平面，即同步有 FAl，FAB。2带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动：qBmvR，qBmT2（周期与速度无关）。3在有界磁场中，粒子通过一段圆弧，则圆心一定在这段弧两端点连线中垂线上。4半径垂直速度方向，即可找到圆心，半径大小由几何关系来求。5带电粒子在圆形磁场中做圆周运动，沿着半径进入一定沿着半径方向离开；直线边界入射角度和出射角度相等；若粒子轨道半径R等于圆形磁场区半径r(R=r)，则出现磁汇聚和磁发散。6粒子沿直线通过正交电、磁场（离子速度选用器）qEqvB，BEv。与粒子带电性质和带电量多少无关，与进入方向有关。7安培力冲量IBLq，冲击电流冲量：mvtBIL，MvBLq 八、恒定电流八、恒定电流 1串连电路：总电阻不不不小于任一分电阻；RU，URRRU2111；RP，PRRRP2111 2并联电路：总电阻不不小于任一分电阻；RI/1；IRRRI2121；RP/1；PRRRP2121 3和为定值两个电阻，阻值相等时并联值最大 4右图中，两侧电阻相等时总电阻最大 5 路端电压：纯电阻时ERUEIrRr，随外电阻增大而增大。6并联电路中一种电阻发生变化，电流有“此消彼长”关系：一种电阻增大，它自身电流变小，与它并联电阻上电流变大：一种电阻减小，它自身电流变大，与它并联电阻上电流变小。7外电路任一处一种电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大。外电路任一处一种电阻减小，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。821RR，分别接同一电源：当221rRR时，输出功率21PP。串联或并联接同一电源：并串PP。9含电容电路中，电容器是断路，电容不是电路构成某些，仅借用与之并联某些电压。稳定期，与它串联电阻是虚设，如导线。在电路变化时电容器有充、放电电流。九、电磁感应 1楞次定律：“阻碍”方式是“增反、减同”楞次定律本质是能量守恒，发电必要付出代价，楞次定律体现为“阻碍原因”。2运用楞次定律若干经验：（1）内外环电路或者同轴线圈中电流方向：“增反减同”（2）导线或者线圈旁线框在电流变化时：电流增长则相斥、远离，电流减小时相吸、靠近。（3）“增长”与“减少”，感应电流方向同样，反之亦然。（4）单向磁场单向磁场磁通量增大时，回路面积有收缩趋势，磁通量减小时，回路面积有膨胀趋势。通电螺线管外线环则相反。3直线电流 i 旁导体框：i最大时（0ti，0框I）或i为零时（最大ti，最大框i）框均不受力。4楞次定律逆命题：双解，加速向左减速向右 5两次感应问题：先因后果，或先果后因，结合安培定则和楞次定律依次鉴定。6感应电流通过导线横截面电量：nQRR总单匝 7法拉第电磁感应定律求出是平均电动势，在产生正弦交流电状况下只能用来求感生电量，不能用来算功和能量。8一种具有自感线圈电路与电源接通或断开时，由于自感线圈“电惯性”，电流只能渐变而不能突变（前提是有闭合回路）；当电流到达稳定值时，没有感应电动势产生，此时自感线圈就是一般导线。运用这一特点可以迅速解答有关问题。十、交变电流 1交流电四种值运用 峰值运用：计算电容器击穿电压。瞬时值运用：计算安培力瞬时值、氖泡发光、电功率瞬时值、通断电时间。平均值运用：计算通过导体横截面电量。有效值运用：计算与电流热效应有关量（如电功、电功率等）、保险丝熔断电流、电机铭牌上所标值、交流电体现数。2正弦交流电产生：中性面垂直磁场方向，线圈平面平行于磁场方向时电动势最大。最大电动势：mmNNBSE 与 e 此消彼长，一种最大时，另一种为零。3以中性面为计时起点，瞬时值体现式为sinmeEt;以平行面为计时起点，瞬时值体现式为cosmeEt 4非正弦交流电有效值求法：I2RT一种周期内产生总焦耳热。5理想变压器原副线之间相似量：P，nU，T，f，t 6远距离输电计算思维模式：线损输用线损输用线输输线输线损线输线损输输输，）（，PPPUUURUPRIPRIUIUP22 十一、选修 3-5（一）（一）碰撞与动量守恒碰撞与动量守恒 1动量守恒是矢量守恒 （1）总动量方向保持不变。（2）矢量方程：注意规定好正方向，各动量代入正负号计算。2人船模型 处理这种问题前提条件是要两物体初动量为零（或某方向上初动量为零），画出两物体运动示意图有助于发现各物理量之间关系，尤其提醒要注意各物体位移是相对于地面位移（或该方向上相对于地面位移）。3碰撞模型（1）弹性碰撞要熟悉解方程措施：移项，变形，将二次方程组化为一次方程组：22112211vmvmvmvm 2211vvvv 则此时只需将两式联立，即可解得21vv、值：v12m2v2(m1m2)v1m1m2 v22m1v1(m2m1)v2m1m2 物体 A 以速度 v1碰撞静止物体 B，则有 3 类经典状况：若 mA=mB，则碰撞后两个物体互换速度：v10，v2v1；若 mAmB，则碰撞后 A 速度不变，B 速度为 A 速度两倍：v1v1，v22v1，例如汽车运动中撞上乒乓球；若 mAmB，碰撞后 A 速度方向不变；mAmB。（2）完全非弹性碰撞，从运动学特点（两者结为一体，21vv）归类，尤其提醒要注意完全非弹性碰撞过程存在机械能损失，在处理包括完全非弹性碰撞问题时，不能全程使用机械能守恒。（3）对于一般碰撞，若判断其也许性，则要按次序从三个方面入手检查：动量守恒；现实也许性碰前追得上，碰后不对穿；能量：22221122221121212121vmvmvmvm。由“现实也许性”判据可知，碰撞过程各物体动量变化最小状况应是两者具有共同速度（即完全非弹性碰撞）；而由“能量守恒”判据 22221122221121212121vmvmvmvm 可知，碰撞过程各物体动量变化最大状况应是弹性碰撞。也就是说，碰撞实际上只也许发生在完全非弹性碰撞和弹性碰撞之间状况。4弹簧模型 当弹簧连接两个物体速度相等时，弹簧压缩最短或拉升最长，此时弹性势能到达最大。5子弹打木块模型 存在两种状况，其一是子弹未穿过木块，两者最终具有共同速度，其二是子弹穿出了木块（相对位移等于木块厚度dx相对），子弹速度不不不小于木块速度。一般来说，子弹打木块模型都波及相对位移计“滑块模型”与“子弹打木块模型”可归为一种模型，滑块没有滑离小车，相称于子弹留在木块中，而滑块从小车上滑下，相称于子弹击穿了木块，其处理措施完全相似。下图中所列这些模型，均可归为碰撞模型，不过是咱们一般所说碰撞是剧烈互相作用，而下列模型则是较为柔和“碰撞”。完全非弹性碰撞：图 1 中 m 最终停在 M 上时，图 2 中弹簧压缩最短时，图 3 中小球上升至最高点时，两个物体均到达共同速度，系统动能损失最大，分别转化为内能、弹性势能和重力势能。弹性碰撞：图 2 中当弹簧恢复原长时，图 3 中小球从小车上滑下时，势能又转化为系统动能，最初状态和此时，系统总动能相等，相称于弹性碰撞。（二）（二）近代物理初步近代物理初步 1光电效应 （1）基本概念和规律理解 光电效应方程：0mWhEk 理解理解：能量守恒km0EWh 截止频率：hW00 理解理解：0Wh，入射光子能量不不不小于逸出功才也许打出电子 Mm0v M 图1 图2 图3 遏止电压：m00kEeU 理解理解：使最有也许抵达阳极光电子刚好不能抵达阳极反向电压 （2）光电效应试验图象 饱和光电流将所有光电子搜集起来形成电流；横截距遏止电压：光电流消失时反向电压。2玻尔理论 其一，要精确理解频率条件：只有能量等于两个能级之差光子才能被吸取！稍大也不行，除非能把原子电离，电离后电子能级是持续。其二，要会画能级跃迁图。大量处在量子数为 n 能级氢原子向低能级跃迁时，其也许辐射出光子有2nC种，由于大量处在量子数为 n 能级氢原子向低能级跃迁时，会产生量子数低于 n 多种氢原子，而每两个能级之间都也许发生跃迁。3衰变（1）衰变实质：衰变：原子核不稳定，核内两个质子、两个中子结为一体（He42）抛射出来，形成射线，故发生一次衰变，电荷数减少 2，质量数减少 4：HeYX424-A2-ZAZ 衰变：原子核不稳定，核内中子转化为质子，同步释放出一种电子，即 射线。故发生一次 衰变，原子核电荷数要增长 1，而质量数不变。本质：epn011110 规律：eYX01A1ZAZ（2）计算衰变次数技巧先由质量数变化计算衰变次数，再由电荷数变化、衰变次数列方程计算 衰变次数。4核能计算2mcE（1）质量亏损是指反应先后体系静止质量差值；（2）记住一种结论：1u=931.5MeV。5物理学常识 光电效应、阴极射线、天然放射现象发现者、解释者及其意义 粒子散射试验操作者及其意义 原子光谱谱线分离特点及其解释者 三种天然放射线本质、产生机制和特性 射线 射线 射线 产生 衰变：2n10+2p11He42 衰变：.实质 高速He42粒子流 电荷 负电 速度 光速 电离作用 较强 贯穿能力 两种衰变本质及其规律 四种核反应类型及其遵照三大规律（质量数守恒、电荷数守恒、能量守恒）类型 可控性 核反应方程典例 衰 变 衰变 自发 92238U90234Th24He 衰变 自发 90234Th91234Pa10e 人工转变 人工控制 714N24He817O11H(卢瑟福发现质子)24He49Be 612C01n(查德威克发现中子)1337Al24He1530P01n(约里奥 居里夫妇发现放射性同位素，同步发现正电子)1530P1430Si10e 重核裂变 比较轻易进行人工控制 92235U01n56144Ba3689Kr301n 92235U01n54136Xe3890Sr1001n 轻核聚变 除氢弹外无法控制 12H13H24He01n