2024-2025学年高中物理二级结论集

高中物理二级结论集物理概念、规律和课本上的知识是“一级物理知识”，此外，有一些在做题时常常用到的物理关系或者做题的经验，叫做“二级结论”。这是在一些常见的物理情景中，由基本规律和基本公式导出的推论，或者解决某类习题的经验，这些知识在做题时出现率非常高，如果能记住这些二级结论，那么在做填空题或者选择题时就可以直接使用。在做计算题时，虽然必须一步步列方程，不能直接引用二级结论，但是记得二级结论能预知结果，可以简化计算和提高思维起点，因此也是有用的。一般地讲，做的题多了，细心的同学自然会熟悉并记住某些二级结论。如果刻意加以整理、理解和记忆，那么二级结论就能发挥出更大的作用。常说内行人“心中有数”，二级结论就是物理内行心中的“数”。运用“二级结论”的风险是出现张冠李戴，提出两点建议：1．每个“二级结论”都要熟悉它的推导过程，一则可以在做计算题时顺利列出有关方程，二则可以在记不清楚时进行推导。2．记忆“二级结论”，要同时记清它的适用条件，避免错用。一、静力学1．几个力平衡，则一个力与其它力的合力等大、反向、共线。几个力平衡，仅其中一个力消失，其它力保持不变，则剩余力的合力是消失力的相反力。几个力平衡，将这些力的图示按顺序首尾相接，形成闭合多边形（三个力形成闭合三角形）。2．两个力的合力：三个大小相等的共点力平衡，力之间的夹角为120°。3．研究对象的选取整体法——分析系统外力；典型模型——几物体相对静止隔离法——分析系统内力必须用隔离法（外力也可用隔离法）4．重力——考虑与否①力学：打击、碰撞、爆炸类问题中，可不考虑，但缓冲模型及其他必须考虑；②电磁学：基本粒子不考虑，但宏观带电体（液滴、小球、金属棒等）必须考虑重力。5．轻绳、轻杆、轻弹簧弹力（1）轻绳：滑轮模型与结点模型①滑轮模型——轻绳跨过光滑滑轮（或光滑挂钩）等，则滑轮两侧的绳子是同一段绳子，而同一段绳中张力处处相等；②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①铰链模型——轻杆，而且只有两端受力，则杆中弹力只沿杆的方向；②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的方向，杆中弹力方向必须用平衡条件或动力学条件分析。“杠杆模型”有两个变化，即插入墙中的杆或者被“焊接”在小车上的杆。（3）轻弹簧：①弹簧中弹力处处相等，②若两端均被约束，则弹力不能突变；一旦出现自由端，弹力立即消失。6．物体沿斜面匀速下滑，则。7．被动力分析（1）被动力：弹力、静摩擦力()（2）分析方法：①产生条件法——先主动力，后被动力；②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，则表示此力不存在。二、运动学1．在描述运动时，在纯运动学问题中，可以任意选取参考系；在处理动力学问题（用运动定律求加速度、求功、算动量）时，只能以地面为参考系。2．匀变速直线运动：用平均速度思考匀变速直线运动问题，总会带来方便：3．匀变速直线运动：五个参量，知三才能求二。位移中点的瞬时速度：，纸带法求速度、加速度：，逐差法：①在纸带上标出、、…，注意计数周期T与打点周期T0的关系 ②依据，若是连续6段位移，则有：，，三式联立，得：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：1∶∶∶…… 到达各分点时间比：1∶∶∶…… 通过各段时间比：1∶∶（）∶……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、456．上抛运动：对称性：，，7．“刹车陷阱”，应先求滑行至速度为零即停止的时间t0，确定了滑行时间t大于t0时，用或s=v0t0/2，求滑行距离；若t小于t0时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的匀加速追匀速：v匀=v匀加时，两物体的间距最大dmax同时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）一端的临界条件是：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——将两个物体的实际速度沿绳、垂直绳方向分解。11．小船过河：⑴当船速大于水速时①船头的方向垂直于水流的方向时，所用时间最短，②合速度垂直于河岸时，航程s最短s=dd为河宽⑵当船速小于水速时①船头的方向垂直于水流的方向时，所用时间最短，dv船vdv船v合v水12．平抛物体的运动：（1）平抛运动是匀变速曲线运动，其加速度恒定为g，将不同时刻的瞬时速度起点移至同一点，则速度矢量的末端在同一竖直线上。（2）平抛运动的速度偏转角θ与位移偏转角α满足：tanθ=2tanα.该结论有两个推论：①末速度反向延长线过该过程水平位移的中点；②位移延长线过末速度竖直分量的中点。（3）平抛运动时间决定因素：①竖直下落高度确定，则由竖直高度确定：②水平位移确定，则由水平初速度确定：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；（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、牛顿运动定律1．系统的牛顿第二定律：，（整体法——求系统外力）2．沿粗糙水平面滑行的物体：a＝μg沿光滑斜面下滑的物体：a＝gsinα 沿粗糙斜面下滑的物体a＝g（sinα-μcosα）3．沿如图光滑斜面下滑的物体：垂直于斜面竖直垂直于斜面竖直沿角平分线滑下最快当α=45°时所用时间最短小球下落时间相等小球下落时间相等小球下落时间相等小球下落时间相等4．一起加速运动的物体系，若力是作用于上，则和的相互作用力为αFααFαFααFm1αFαFm16．下面几种物理模型，在临界情况下，a=gtanαααaααaaaααaaaaa光滑，相对静止弹力为零相对静止光滑，弹力为零Fa7．如图示物理模型，刚好脱离时。弹力为零，此时速度相等，加速度相等，之前整体分析，之后隔离FaaFaFg 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BF8．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BFBFBF9．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、圆周运动万有引力1．向心力公式：2．变速圆周运动动力学：沿半径方向外力改变速度方向，沿切线方向外力改变速度大小。3．竖直平面内的圆运动（1）“绳”类：最高点最小速度，最低点最小速度，要通过顶点，最小下滑高度2.5R.最高点与最低点的拉力差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. 对最高点(v临=)v>v临，杆对小球为拉力v=v临，杆对小球的作用力为零v<v临，杆对小球为支持力4．海平面重力加速度，g与海拔高度的关系：5．解决万有引力问题的基本模式：“引力＝向心力”，只选向心力公式。6．人造卫星：加速度，线速度，角速度，周期高度大则加速度小、线速度小、角速度小、周期大。同一轨道上各卫星加速度、线速度、角速度、周期均相同。v2v2v1v3v4由卫星的运动学参量求不出卫星的质量和所受的引力。同步卫星轨道在赤道上空，，。7．卫星变轨：8．天体质量可用绕它做圆运动的行星或者卫星求出：9．天体密度可用近地卫星的周期求出10．卫星因受阻力损失机械能：高度下降、速度反而增加、周期减小。11．“黄金代换”：地面物体所受的重力等于引力，12．在卫星里与重力有关的实验不能做（完全失重）。13．双星：引力是双方的向心力，两星角速度相同，星与旋转中心的距离、星的线速度都跟星的质量成反比。14．第一宇宙速度（近地飞行的速度，卫星的最小发射速度）：，第二宇宙速度（脱离地球所需之起飞速度）：。第三宇宙速度（飞离太阳系所需之起飞速度）：15．开普勒三定律（1）行星绕恒星沿椭圆轨道运动，恒星位于椭圆的一个焦点上。（2）连接行星与恒星的矢径在相同时间内扫过相同的面积。所以，近地点速度大而远地点速度小。两处的速度与到地心的距离成反比：。（3）行星轨道的半长轴的三次方与运动周期的二次方成正比：。16．卫星引力势能：，卫星动能，卫星机械能同一卫星在半长轴为a=R的椭圆轨道上运动的机械能，等于半径为R圆周轨道上的机械能。五、功和能1．判断某力是否作功，做正功还是负功：①F与l的夹角（恒力）；②F与v的夹角（曲线运动的情况）；③能量变化（两个相联系的物体作曲线运动的情况）2．求功的六种方法①W=Flcosα（恒力）定义式②W=Pt（变力，恒力）③W=△Ek（变力，恒力）④W外=△E（除重力外其他力做功的变力，恒力）⑤图象法（变力，恒力）⑥气体做功：W=P△V（P——气体的压强；△V——气体的体积变化）3．动摩擦因数处处相同，克服摩擦力做功W=µmgs4．功能关系各力做功功的正负与能量增减的对应关系功能关系表达式合外力做功保守力做功重力做功弹簧弹力做功电场力做功一对滑动摩擦力做功之和除重力以外的其他外力做功安培力做功归纳为五大功能关系：（1）合外力做功与动能变化的关系——动能定理（2）重力、弹簧弹力、电场力（保守力）做功与相关势能变化的关系——势能定理（3）除重力以外的其他外力做功与机械能变化的关系——功能原理（机械能定理）（4）一对滑动摩擦力做功之和与生热的关系——=－Wf总（5）安培力做功与电能变化的关系。6．电场力做功的计算方法：(1)由公式W＝Flcosθ计算，此公式只适用于匀强电场．可变形为W＝qEd（其中d＝lcosθ），式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移.(2)由电场力做功与电势能改变的关系计算：W＝－ΔEp＝qU.计算时有两种方法：①三个量都取绝对值，先计算出功的数值．然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做正功，还是电场力做负功．②代入符号，将公式写成WAB＝qUAB，特别是在比较A、B两点电势高低时更为方便：先计算UAB＝WAB/q，若UAB>0，即φA－φB>0，则φA>φB；若UAB<0，即φA－φB<0，则φA<φB.7．电功与电热（1）纯电阻电路：如果电流通过某个电路时、它所消耗的电能全部转化为内能，如电炉、电烙铁、白炽灯，这种电路叫做纯电阻电路．在纯电阻电路中：电能全部转化为内能，电功和电热相等，电功率和热功率相等．（2）非纯电阻电路：如果电流通过某个电路时，是以转化为内能以外的其他形式的能为目的，发热不是目的，而是难以避免内能损失．如电动机、电解槽、给蓄电池充电等，这种电路叫做非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电路消耗的电能W＝UIt分为两部分，一大部分转化为其他形式的能；另一部分转化为内能Q＝I2Rt．此时有W＝UIt＝E其它+Q，故UIt>I2Rt．此时电功只能用W＝UIt计算，电热只能用Q＝I2Rt计算．注：W＝UIt算电功，Q＝I2Rt算电热，适合任何电路，但W＝Q只适合于纯电阻电路。8．安培力做功与能量转化EErR（2）电动机模型：安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量（动能、焦耳热等）的过程，安培力做多少正功，就有多少电能转化为其它形式能量。（3）发电机模型：因为多数情况下，安培力在电磁感应现象中是以阻力的形式出现的。所以，感应电流所受到的安培力在电磁感应现象中做负功。安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程，克服安培力做多少功，就有多少其它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。①导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热；另一部分用于增加导体的动能.②导体在达到稳定状态之后，外力移动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热.六、静电场1．电势能的变化与电场力的功对应，电场力的功等于电势能增量的负值：。2．金属导体中的载流子是电子（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的功、电势能变化相关问题的基本方法：定性用电场线（把电荷放在起点处，分析功的正负，标出位移方向和电场力的方向，判断电场方向、电势高低等）；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；改变两板距离，，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、磁场安培力方向一定垂直通电导线与磁场方向决定的平面，即同时有FA⊥l，FA⊥B。带电粒子垂直进入磁场做匀速圆周运动：，（周期与速度无关）。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的中垂线上。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。带电粒子在圆形磁场中做圆周运动，沿着半径进入的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。粒子沿直线通过正交电、磁场（离子速度选择器），。与粒子的带电性质和带电量多少无关，与进入的方向有关。八、恒定电流1．串连电路：总电阻大于任一分电阻；，；，2．并联电路：总电阻小于任一分电阻；；；；和为定值的两个电阻，阻值相等时并联值最大右图中，两侧电阻相等时总电阻最大路端电压：纯电阻时，随外电阻的增大而增大。并联电路中的一个电阻发生变化，电流有“此消彼长”关系：一个电阻增大，它本身的电流变小，与它并联的电阻上电流变大：一个电阻减小，它本身的电流变大，与它并联的电阻上电流变小。外电路任一处的一个电阻增大，总电阻增大，总电流减小，路端电压增大。外电路任一处的一个电阻减小，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。8.，分别接同一电源：当时，输出功率。串联或并联接同一电源：。9.含电容电路中，电容器是断路，电容不是电路的组成部分，仅借用与之并联部分的电压。稳定时，与它串联的电阻是虚设，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”的方式是“增反、减同”楞次定律的本质是能量守恒，发电必须付出代价，楞次定律表现为“阻碍原因”。2．运用楞次定律的若干经验：（1）内外环电路或者同轴线圈中的电流方向：“增反减同”（2）导线或者线圈旁的线框在电流变化时：电流增加则相斥、远离，电流减小时相吸、靠近。（3）“×增加”与“·减少”，感应电流方向一样，反之亦然。（4）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。通电螺线管外的线环则相反。3．直线电流i旁导体框：最大时（，）或为零时（，）框均不受力。4．楞次定律的逆命题：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判定。6．感应电流通过导线横截面的电量：7．法拉第电磁感应定律求出的是平均电动势，在产生正弦交流电情况下只能用来求感生电量，不能用来算功和能量。8．一个含有自感线圈的电路与电源接通或断开时，由于自感线圈的“电惯性”，电流只能渐变而不能突变（前提是有闭合回路）;当电流达到稳定值时，没有感应电动势产生，此时自感线圈就是普通导线。利用这一特点可以快速解答相关问题。十、交变电流1．交流电四种值的运用峰值的运用：计算电容器的击穿电压。瞬时值的运用：计算安培力的瞬时值、氖泡发光、电功率瞬时值、通断电时间。平均值的运用：计算通过导体横截面的电量。有效值的运用：计算与电流热效应有关的量（如电功、电功率等）、保险丝的熔断电流、电机的铭牌上所标的值、交流电表的示数。2．正弦交流电的产生：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：与e此消彼长，一个最大时，另一个为零。3．以中性面为计时起点，瞬时值表达式为;以平行面为计时起点，瞬时值表达式为4．非正弦交流电的有效值的求法：I2RT＝一个周期内产生的总焦耳热。5．理想变压器原副线之间相同的量：P，，T，f，6．远距离输电计算的思维模式：十一、选修3-5（一）碰撞与动量守恒1、动量守恒是矢量守恒（1）总动量的方向保持不变。（2）矢量方程：注意规定好正方向，各动量代入正负号计算。2、人船模型解决这种问题的前提条件是要两物体的初动量为零（或某方向上初动量为零），画出两物体的运动示意图有利于发现各物理量之间的关系，特别提醒要注意各物体的位移是相对于地面的位移（或该方向上相对于地面的位移）。3、碰撞模型（1）弹性碰撞要熟悉解方程的方法：移项，变形，将二次方程组化为一次方程组： ……① ……②则此时只需将①②两式联立，即可解得的值：v1′＝eq\f(2m2v2＋(m1－m2)v1,m1＋m2)v2′＝eq\f(2m1v1＋(m2－m1)v2,m1＋m2)物体A以速度v1碰撞静止的物体B，则有3类典型情况：①若mA=mB，则碰撞后两个物体互换速度：v1′＝0，v2′＝v1；②若mA>>mB，则碰撞后A速度不变，B速度为A速度的两倍：v1′＝v1，v2′＝2v1，比如汽车运动中撞上乒乓球；③若mA<<mB，则碰撞后B仍然静止，而A速度反向，大小不变：v2′＝0，v1′＝－v1．比如乒乓球碰墙、撞地反弹。另外两种一般情况介于上述情况之间，即：mA>mB，碰撞后A速度方向不变；mA<mB，碰撞后A速度方向反向。所以，在做“验证碰撞中动量守恒定律”实验时，要求入射小球质量大于被碰小球mA>mB。（2）完全非弹性碰撞，从运动学特点（二者结为一体，）归类，特别提醒要注意完全非弹性碰撞过程存在机械能损失，在处理包含完全非弹性碰撞的问题时，不能全程使用机械能守恒。（3）对于一般碰撞，若判断其可能性，则要按顺序从三个方面入手检验：①动量守恒；②现实可能性——碰前追得上，碰后不对穿；③能量：。由“现实可能性”的判据可知，碰撞过程各物体动量变化最小的情况应是二者具有共同速度（即完全非弹性碰撞）；而由“能量守恒”判据可知，碰撞过程各物体动量变化最大的情况应是弹性碰撞。也就是说，碰撞实际上只可能发生在完全非弹性碰撞和弹性碰撞之间的情况。4、弹簧模型当弹簧连接的两个物体速度相等时，弹簧压缩最短或拉升最长，此时弹性势能达到最大。5、子弹打木块模型存在两种情况，其一是子弹未穿过木块，二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），子弹速度大于木块速度。一般来说，子弹打木块模型都涉及相对位移的计“滑块模型”与“子弹打木块模型”可归为一个模型，滑块没有滑离小车，相当于子弹留在木块中，而滑块从小车上滑下，相当于子弹击穿了木块，其处理方法完全相同。下图中所列的这些模型，均可归为碰撞模型，不过是我们通常所说的碰撞是剧烈的相互作用，而下列模型则是较为柔和的“碰撞”。mmM图1图2图3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，两个物体均达到共同速度，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，势能又转化为系统的动能，最初状态和此时，系统总动能相等，相当于弹性碰撞。（二）近代物理初步1、光电效应（1）基本概念和规律的理解①光电效应方程：理解：能量守恒——②截止频率：理解：，入射光子能量大于逸出功才可能打出电子③遏止电压：理解：使最有可能到达阳极的光电子刚好不能到达阳极的反向电压（2）光电效应实验的图象①饱和光电