(完整版)高中物理公式大全(整理版)

(完整版)高中物理公式大全(整理版)高中物理公式大全1、胡克定律：f=kx（x为弹簧的伸长量或压缩量，k为劲度系数，只与弹簧的长度、粗细和材料有关）。2、重力：G=mg（g随高度、纬度、地质结构而变化，g最大在赤道，最小在高纬度）。3、求F1、F2的合力的公式：F合=F1²+F2²+2F1F2cosθ，两个分力垂直时：F合=F1²+F2²。注意：(1)力的合成和分解都遵从平行四边形定则。分解时喜欢正交分解。(2)两个力的合力范围：|F1-F2|≤F≤F1+F2。(3)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。4、物体平衡条件：F合=0或Fx合=0、Fy合=0。推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余两个力的合力一定等值反向。解三个共点力平衡的方法：合成法、分解法、正交分解法、三角形法、相似三角形法。5、摩擦力的公式：(1)滑动摩擦力：f=μN（动的时候用，或时最大的静摩擦力）。说明：①N为接触面间的弹力（压力），可以大于G，也可以等于G，也可以小于G。②μ为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。(2)静摩擦力：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压力无关。大小范围：0≤f静≤fm（fm为最大静摩擦力）。说明：①摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。②摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。6、万有引力：（1）公式：F=Gm1m2/r²（适用条件：只适用于质点间的相互作用）。G为万有引力恒量：G=6.67×10^-11N·m²/kg²。（2）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或天体表面的高度）M=4π²r³/GT²。v=√(GM/r)。万有引力=向心力F万=F向，即Gm2/r²=mω²r，由此可得：4π²r³/T²=GM。注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。GM越大，轨道半径越大，角速度越小。行星或卫星做匀速圆周运动的角速度可以用公式ω=r^(-3/2)*(GM/4π^2)来计算，其中r为轨道半径。由此可知，轨道半径越大，角速度越小。同样的，行星或卫星做匀速圆周运动的周期可以用公式T=(2π*r)^(1/2)来计算，其中r为轨道半径。因此，轨道半径越大，周期越大。行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径可以用公式r^3=(GM*T^2)/(4π^2)来计算，其中T为周期。因此，周期越大，轨道半径越大。行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度可以用公式a=(GM/r^2)来计算，其中r为轨道半径。因此，轨道半径越大，向心加速度越小。地球或天体的重力加速度随高度的变化可以用公式g'=GM/(2r^2)来计算，其中r为距离地心的距离。特别地，在地球表面，重力加速度可以用公式g=G*M/R^2来计算，其中R为地球半径。当r=R时，地球或天体的平均密度可以用公式ρ=(3M)/(4πR^3)来计算。在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的引力，即mg=G*M*m/R^2。在不知道地球质量的情况下，可以用其半径和表面的重力加速度来表示，即gR=GM/R^2。这个式子在天体运动问题中常常使用，称为黄金代换式。第一宇宙速度是指在地面附近绕地球做匀速圆周运动所必须具有的速度，可以用公式v=(GM/R)^(1/2)来计算，其中R为地球半径。第二宇宙速度是指使物体挣脱地球引力束缚的最小发射速度，为11.2km/s。第三宇宙速度是指使物体挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，为16.7km/s。牛顿第二定律可以表示为F=ma，其中F为物体所受合力，m为物体质量，a为物体的加速度。牛顿第三定律可以表示为F=-F'，其中F和F'大小相等，方向相反，作用在同一直线上，分别作用在两个物体上。匀变速直线运动的基本规律为Vt=Vo+at，S=Vot+(1/2)at^2。在初速为零的匀加速直线运动中，1s、2s、3s……ns内的位移之比为1:4:9……n^2。初速为零的匀加速直线运动中，位移中点的即时速度为v=(2as)^(1/2)。匀速直线运动中，位移中点的即时速度等于整段位移的平均速度。匀加速或匀减速直线运动中，位移中点的即时速度小于整段位移的平均速度。(5)对于匀变速直线运动的质点，在连续相邻的相等时间间隔内的位移之差为一常数，即$\Deltas=aT^2$（其中$a$为匀变速直线运动的加速度，$T$为每个时间间隔的时间），无论其初速度是否为零。(9)自由落体运动的速度为零，加速度为重力加速度$g$。(10)竖直上抛运动分为上升和下落两个过程，上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀加速直线运动。整个过程的初速度为$V_o$，加速度为$-g$的匀减速直线运动。其中，上升最大高度为$H=\frac{V_o^2}{2g}$，上升的时间为$t=\frac{V_o}{g}$。上升和下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向。上升和下落经过同一段位移的时间相等。从抛出到落回原位置的时间为$t=\frac{2V_o}{g}$。适用全过程的公式为$S=V_ot-\frac{1}{2}gt^2$，其中$S$为位移，$V_o$为初速度，$t$为时间。(11)匀速圆周运动的公式包括线速度、角速度、向心加速度和向心力。线速度为$V=\frac{s}{2\piR}=\omegaR=2\pifR$，其中$s$为位移，$R$为半径，$\omega$为角速度，$f$为频率，$T$为周期。角速度为$\omega=\frac{\Delta\phi}{\Deltat}=\frac{2\pi}{T}=2\pif$。向心加速度为$a=\frac{V^2}{R}=\omega^2R=\frac{4\pi^2f^2R}{T}$。向心力为$F=ma=m\omega^2R=m\frac{4\pi^2f^2R}{T}$。需要注意的是：匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力，总是指向圆心；卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引力提供；氢原子核外电子绕核作匀速圆周运动的向心力是原子核对核外电子的库仑力。(12)平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速度为零的匀加速直线运动（即自由落体运动）的合运动。水平分运动的位移为$x=V_ot$，速度为$v_x=V_o$。竖直分运动的位移为$y=\frac{1}{2}gt^2$，速度为$v_y=gt$。在平抛运动中，物体的速度可以分解为水平速度和竖直速度，其中水平速度$v_x$不变，竖直速度$v_y$随时间变化，其大小为$v_y=V_o\sin\theta$，方向为竖直向上。水平方向和竖直方向的运动是独立的。水平方向的运动是匀速直线运动，竖直方向的运动是自由落体运动。水平方向和竖直方向的位移和速度之间的关系可以用以下公式表示：$y=x\tan\theta-\frac{gx^2}{2V_o^2\cos^2\theta}$，$v=\sqrt{V_o^2\sin^2\theta+2gy}$。其中，$\theta$为抛出物体的角度，$g$为重力加速度。功：根据公式W=Fscosα（适用于恒力的功的计算，其中α是F与s的夹角），力F的功只与F、s、α三者有关，与物体做什么运动无关。理解正功、零功、负功。功是能量转化的量度。具体来说，重力的功量度重力势能的变化，电场力的功量度电势能的变化，合外力的功量度动能的变化，安培力做功量度其它能转化为电能。动能和势能：动能公式为Ek=1/2mv^2，重力势能公式为Ep=mgh（与零势能面的选择有关）。动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增量），即W合=ΔEk=E_k2-E_k1。机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能。条件是系统只有内部的重力或弹力（指弹簧的弹力）做功，有时重力和弹力都做功。具体应用包括自由落体运动，抛体运动，单摆运动，物体在光滑的斜面或曲面，弹簧振子等。功率：功率公式为P=Fvcosα（在t时间内力对物体做功的平均功率，其中P为平均功率，F与v成反比）。当F为牵引力，v为即时速度时，P为即时功率；v为平均速度时，P一定。功能原理：外力和“其它”内力做功的代数和等于系统机械能的变化。功能关系：功是能量变化的量度。摩擦力乘以相对滑动的路程等于系统失去的机械能，等于摩擦产生的热Q=fS相对=E2-E1。简谐振动的回复力F=－kx，加速度a=－kx/m，单摆振动周期T=2π(L/g)（与摆球质量、振幅无关），弹簧振子周期T=2π(m/k)^(1/2)。共振：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最大。机械波：机械振动在介质中传播形成机械波。它是传递能量的一种方式，产生条件是要有波源和介质。波的分类包括横波和纵波，其中横波质点振动方向与波的传播方向垂直，有波峰和波谷，而纵波质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，有密部和疏部。波长λ是两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离，即λ=vT。注意，横波中两个相邻波峰或波谷的距离等于一个波长。2、关于波的传播波长是波在一个周期时间内传播的距离，而波速则是波在介质中传播的速度。机械波的传播速度由介质决定。波速、波长和频率之间的关系为v=λf，适用于所有类型的波。需要注意的是，波的频率即为波源的振动频率，与介质无关。25、关于浮力浮力是指物体在液体或气体中受到的向上的浮力。其大小等于液体或气体密度乘以重力加速度乘以物体排开的体积，即F=ρgV。36、关于密度和体积密度的计算公式为ρ=m/V，其中m为物体的质量，V为物体的体积。而物体的体积可以通过V=ρV来计算。27、关于力矩力矩是指力对物体产生的旋转效应。其计算公式为M=FL，其中F为作用力，L为作用点到转轴的距离。28、关于力矩平衡条件力矩平衡条件指的是，在一个平衡系统中，顺时针方向的力矩等于逆时针方向的力矩。这是保持系统平衡的基本条件。二、关于电磁学（一）电场1、关于库仑力库仑力是指两个点电荷之间的相互作用力，其计算公式为F=kq1q2/(2r)，其中k为静电力恒量，其值为9.0×109N·m2/c2。需要注意的是，该公式只适用于真空中的点电荷。电场力则是指电场对电荷产生的力，其公式为F=Eq，其中E为电场强度。2、关于电场强度电场强度是表示电场强弱的物理量，其定义式为E=F/q，单位为N/C。对于点电荷，其电场场强为E=kq/r；对于匀强电场，其场强为E=V/d。3、关于电势和电势能电势是指单位电荷在电场中所具有的势能，其计算公式为Φ=U/d，其中U为电势能，d为电荷所在位置到电场源的距离。电势随着沿电场线方向逐渐降低。电场力做功与电势差之间的关系为W=qU。4、关于电势差电势差又称电压，其计算公式为U=ΦA-ΦB，其中ΦA和ΦB分别为两个点的电势。电场力做功与电势差之间的关系为W=qU。5、关于粒子在电场中的运动粒子在电场中受到的加速度为a=qE/m，其中q为粒子电荷，E为电场强度，m为粒子质量。粒子通过加速电场的速度为v=qU/m，其中U为电势差。粒子通过偏转电场的偏转量为y=1/2at^2，偏转角为tgθ=V^2/2dV。6、关于电容电容是指电容器存储电荷的能力，其计算公式为C=Q/U，其中Q为电容器的带电量，U为电容器的电压。对于平行板电容器，其电容为C=εS/4πkd，其中ε为介电常数，S为平行板面积，d为平行板间距。（二）直流电路1、关于电流强度电流强度定义为单位时间内通过导体的电荷量，其计算公式为I=Q/t。在微观层面上，电流强度可以表示为I=nev，其中n为单位体积电子数，e为电子电荷，v为电子漂移速度。2、关于电阻定律电阻定律指的是导体电阻与导体材料、温度有关，与导体横截面积和长度无关。其计算公式为R=ρl/S，其中ρ为电阻率，l为导体长度，S为导体横截面积。3、关于串联电路在串联电路中，总电阻等于各个电阻的和。电压分配公式为U1=R1/(R1+R2)×U，功率分配公式为P1=R1/(R1+R2)×P，其中U为总电压，P为总功率。4、关于并联电路在并联电路中，总电阻等于各个电阻的倒数之和的倒数。电流分配公式为I1=R2/(R1+R2)×I，功率分配公式为P1=R2/(R1+R2)×P，其中I为总电流，P为总功率。5、欧姆定律：电路中的电流可以通过欧姆定律来计算，部分电路中的电流公式为I=U/R，闭合电路中的电流公式为I=(E-U)/R+r。其中，U为电压，R为电阻，r为内阻，E为电源电动势。2、路端电压：电路中的电压可以通过路端电压公式来计算，即U=E-Ir，其中，E为电源电动势，I为电流，r为内阻，R为电阻。输出功率公式为P=I(E-Ir)，电源热功率公式为Pr=Ir，电源效率公式为η=P出/P总=U/R=E/(R+r)。6、电功和电功率：电功可以通过公式W=IUt来计算，其中，I为电流，U为电压，t为时间。电功率公式为P=IU，或者P=U^2/R，其中，R为电阻。7、焦耳定律（电热）：电热可以通过公式Q=I^2Rt来计算，其中，I为电流，R为电阻，t为时间。电功率公式为P=I^2R，或者P=U^2/R，其中，R为电阻。（三）磁场1、磁场的强弱用磁感应强度B来表示，公式为B=F/Il，其中，F为磁力，I为电流，l为电流元长度。单位为特斯拉（T）。2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培（右手）定则决定。对于直线电流，磁场方向为电流方向垂直屏幕向外；对于通电螺线管、环形电流，磁场方向为螺旋线方向。3、磁场力有安培力和洛仑兹力。安培力是磁场对电流的作用力，公式为F=BIL，方向由左手定则决定；洛仑兹力是磁场对运动电荷的作用力，公式为f=qvB，方向由左手定则决定。4、粒子在磁场中圆运动的基本关系式为qvB=mv^2/R，其中，q为电荷量，v为速度，B为磁感应强度，R为圆运动半径。圆运动的半径和周期公式为R=mv/qB，T=2πm/qB。（四）电磁感应1、直导线切割磁力线产生的电动势可以通过公式E=BLv来计算，其中，B为磁感应强度，L为导线长度，v为导线在磁场中的速度。2、法拉第电磁感应定律可以用来计算电动势，公式为E=-n(ΔΦ/Δt)，其中，n为线圈匝数，Φ为磁通量，Δt为时间。3、直杆平动垂直切割磁场时的安培力可以通过公式F=BIL来计算，其中，B为磁感应强度，I为电流，L为导线长度。4、转杆电动势公式为E=1/2BLω^2，其中，B为磁感应强度，L为导线长度，ω为转动角速度。5、感生电量可以通过公式Q=nΔΦ来计算，其中，n为线圈匝数，Φ为磁通量。（五）交流电1、中性面是指线圈平面与磁场方向垂直的位置，电动势为零，电流为零。2、电动势的最大值可以通过公式εm=NBSω来计算，其中，N为线圈匝数，B为磁感应强度，S为线圈面积，ω为角速度。3、正弦交流电流的瞬时值可以通过公式i=Imsin(ωt)来计算，其中，Im为最大电流值，ω为角速度，t为时间。4、正弦交流电的有效值等于最大值的1/根号2。5、理想变压器的输入功率等于输出功率，即P入=P出，根据变压器的原理可得：I1/U1=I2/U2（一组副线圈时），即I1n1=I2n2，U1n1=U2n2。6、感抗XL=2πfL，其中L为电感的特性。7、容抗XC=1/2πfC，其中C为电容的特性。（一）电磁场和电磁波1、LC振荡电路在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，电路中的电流为最大，线圈两端电压为零。当振荡电流为零时，电容器开始放电，电容器的电量将减少，电容器中的电场能达到最大，磁场能为零。周期和频率分别为T=2π√(LC)和f=1/(2π√(LC))。2、麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论指出，变化的磁场在周围空间产生电场，变化的电场在周围空间产生磁场。由此推论，均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场，周期性变化（振荡）的磁场在周围空间产生同频率的周期性变化（振荡）的电场，周期性变化（振荡）的电场周围也产生同频率周期性变化（振荡）的磁场。3、电磁场和电磁波变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，叫做电磁场。电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波。4、电磁波的特点电磁波以光速传播（麦克斯韦理论预言，赫兹实验验证），具有能量，可以离开电荷而独立存在，不需要介质传播，能产生反射、折射、干涉、衍射等现象。5、电磁波的周期、频率和波速电磁波的周期T、频率f和波速v分别为T=λ/f、f=v/λ和v=1/√(μ0ε0)，其中λ为波长，μ0和ε0分别为真空中的磁导率和电容率。（二）几何光学1、概念光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。2、规律光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直线传播的。光的独立传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，但互不干扰，保持各自的规律传播。光在两种介质交界面上的传播规律包括反射定律和折射定律。其中，反射光线、入射光线和法线共面，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；折射光线、入射光线和法线共面，入射光线和折射光线分别位于法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦之比是常数，即sini/sinr=常数。介质的折射率n表示光由真空（或空气）射入某中介质时，光速在该介质中的比值，即n=c/v，其中c为真空中的光速，v为介质中的光速。任何介质的折射率大于1。1.光在不同惯性参考系中的速度是不变的，即光速不变原理。2.时间和空间是相对的，同一事件在不同参考系中的时间和空间坐标是不同的，即时间和空间的相对性。3.高速运动的物体时间会变慢，即时间膨胀或动钟变慢。4.物体在高速运动时，长度会变短，即长度的相对性。5.相对论认为物质、时间和空间是紧密联系的统一体。光学部分：1.折射率大的介质称为光密介质，折射率小的称为光疏介质。2.当光由光密介质射向光疏介质时，若入射角等于临界角，则会发生全反射。3.光路可逆原理指的是，光线逆着反射或折射光线方向入射时，会沿着原来的入射方向反射或折射。4.