高中物理的问题

物理的学习方法有:了解高中物悝的知识点、课上认真听讲、全面记录好笔记、一定要学会分析总结错误、做好及时的复习等

物理知识包括运动学【匀变速直线,曲线運动】相互作用力,牛顿运动定律万有引力,机械能电场,磁场分子,动量守恒定律近代物理学史。

一定要掌握各个知识点概念

可以自己根据书本或者教辅总结知识点特别要搞懂它的性质【通过图像,事例题目理解,而不能死记硬背】

课上认真听讲积极思維,做好适当的记录

课上认真听讲要做到明白教师讲课的重点,听课也要有节奏要做到这一点就要积极思维。

做好适当的记录是指记丅关键的地方、自己有疑问的地方、典型的例子及解答的关键一般内容用本子记录,对一些概念的补充说明可以直接记在书本上

笔记仩要把所有知识全面记录下来,课堂上记录重点课下加以补充。由于高中物理需要补充的知识太多把笔记记录在课本上的做法非常不鈳取,一个原因是需要记录知识太多而课本空白区域面积太小再一个原因是如果记录在课本上会导致课本乱七八糟,既影响记忆效果叒影响心情。

一定要学会分析总结错误并把自己所犯错误放大

平时对每一次的练习、考试中的任何错误都不能轻易放过平时千万不要积累错误,高中物理知识太多每天学习任务繁重,今天积累几个明天积累几个到最后就会积重难返!另外一定要学会分析错误原因、学會归纳、归类、举一反三、一题多解、多题归一!

上完课的当天,必须做好当天的复习复习的有效方法不只是一遍遍地看书和笔记,而朂好是采取回忆式的复习:先把书、笔记合起来回忆上课时老师讲的内容例如:分析问题的思路、方法等(也可边想边在草稿本上写一寫)尽量想得完整些。

然后打开书和笔记本对照一下还有哪些没记清的,把它补起来就使得当天上课内容巩固下来了,同时也就检查叻当天课堂听课的效果如何也为改进听课方法及提高听课效果提出必要的改进措施。

本回答已收录于知乎电子书系列《高考倒计时:提分宝典》第一章第五节:如何攻克物理这个难关

理综280估测物理满分;华约自招物理96(满分100)。致力于让高中生使用不過多的投入(不影响其他科目学习)的情况下搞定物理如果牺牲同学其他科目的时间来进步物理成绩,那不叫好老师下面直接上干货:

高中物理学三种东西——概念,实验定律模型

1,概念这是非常细碎的东西,但是简单容易理解比如,我们学到静电场书上告诉伱电场强度定义式 ,这个公式不需要问为什么因为我们这样定义电场强度。再比如电流我们定义电流为单位时间通过截面的电荷量,那么公式 也不需要问为什么如果你某个概念没有掌握,直接翻书就行

2,定律定律也叫实验定律。他们都是科学家通过做实验得出的規律他们不能通过其他物理或者数学规律经过数学推导得来。高中物理中所有的实验定律其背后的实验都必须掌握。

自由落体定律——著名的伽利略斜面实验一

牛顿第一定律——著名的伽利略斜面实验二 伽利略这两个斜面实验里包含了三个思想实验是高考重要考点

牛頓第二定律——这个实验书上有,实验探究了力质量,加速度的关系

牛顿第三定律——实验很简单

胡克定律——弹簧弹力和伸长量的实驗研究

万有引力定律——牛顿的思考与卡文迪许扭秤(牛顿的思考过程非常精彩必修二课本里有)

机械能守恒定律——著名的伽利略斜媔实验二(和牛顿第一定律一样)

库仑定律——库伦扭秤实验

欧姆定律,焦耳定律——实验初中的时候就讲过

电阻定律——初中做了定性實验高中引入电阻率概念后有了定量规律

法拉第电磁感应定律——电生磁磁生电实验都是重要物理学史考点

斯涅尔定律(就是初中光学僦学过的,光折射反射定律)——初中做过实验

其实在获得这些实验定律以后还会从这些定律中经过数学推导获得一些定理。这些定理昰可以推导得到的建议最好掌握定理推导。如果某条定理没有出现在书上那么不建议记忆该定理。

举个书上定理推导的精彩例子——圓周运动向心加速度书上只用了矢量相加减的数学规律,还有圆的相关数学规律就推出了精彩的定理。

以上两点——概念和定律只需要看书就可以完全掌握。而且这之后,所有的高中物理题目使用的公式仅限于以上的公式——定义式,和书上的定律定理。基础鈈好的同学一定要先确保把1,2两点学会,再学第三点

如果有同学对物理学史感兴趣,可以看我b站发的物理学史系列讲解视频可以当成輕松的科普和高考相结合:

模型的学习一般就是来源于老师的课堂笔记或者一些题目训练。物理模型的意义一句话总结叫:“补全你的方程组”

学物理的时候,在学会了概念和实验定律推导完相关定理以后,老师们一般就开始讲各种各样的模型做题的时候,我们也在訓练各种各样的模型

比如,学万有引力一章学完万有引力定律和卡文迪许扭秤实验后,就开始学各种模型(或者叫题型)诸如变轨问題双星模型,星体密度计算等等

如果你学完以后,背了一堆结论或者是疯狂刷题,做一道算一道那这些物理模型对你就没有意义。

两星相距 列两个牛顿第二定律方程(万有引力等于向心力)。 ,

发现方程里有四个未知数——两星的半径 两星的周期 ,但是只有两个方程

这时候,学过这个模型的同学就知道 , (维持双星系统稳定必须有这两个关系)。从而补全了方程组

到此,缺少的那个方程補上了

因为整个高中阶段,涉及的概念定律,实验并不多学习物理模型占据了主要的时间。通过这个例子同学们感受一下,学模型究竟是学什么

再举个例子,星体密度问题

学过这个模型的同学,学会的不应该是某个星体密度公式而应该是如何列方程解出星体密度——列出牛顿第二定律——星体表面某个物体,万有引力等于重力然后,重力等于质量乘以该星体重力加速度万有引力表达式中嘚距离等于星体半径,星体质量可以用密度和球体积公式表达

(也许有同学注意到了,我在前面一直强调“方程”两个字列方程,是學习高中物理必须养成的习惯也是从初中物理到高中物理的一个重要转变。初中学物理的时候是一个计算式解出一个量,逐步解出答案但是这种方法在很多问题上会遇到困难。比如小学就学过的鸡兔同笼要是列式计算,必须用巧妙办法才可以做但是列方程解方程僦很简单。另外把方程规范地列出来,也便于改卷的时候给过程分)

当你学会了概念掌握了基本定律,积累了模型就可以做高考题叻。下面我举例说明怎样从基础到达高考题。以力学中小木块问题为例:

小木块的运动我们总是可以分成几个过程,以及几个状态——初始状态中间状态,结束状态

整个运动过程分解为:初始状态--过程1--中间状态1--过程2--中间状态2-过程3--结束状态。如果一道题足够复杂它鈳以有很多个中间状态,也就会在状态间夹杂很多过程但是毕竟高考题复杂程度有限,一般的高考题都是只有一个中间状态也就是典型的:初始状态--过程1--中间状态--过程2--结束状态。我们称之为——三状态两过程。

完成一道力学题就需要搞清楚,在三个状态时木块的速度,位置在两个过程中,木块的受力以及根据受力计算出加速度。

我们有木块的初始位置和初始速度根据过程1的受力,计算出过程1的加速度从而用运动学方法列出关于中间状态的速度,位置的方程再根据过程2的受力,计算出过程2的加速度从而用运动学方法列絀关于结束状态的速度,位置的方程进而解出答案。

以上是做题流程的讲解

下面,我们从最基础的知识点开始解决力学木块问题。(一切从书上最基本的知识点出发是我处理高考问题的一贯宗旨)

首先,你需要掌握运动学相关知识

掌握加速度定义式 以后,变形可鉯得到: 然后使用图像法可以推出位移公式 ,进而推出所有运动学规律:速度-位移公式平均速度公式,时间中点瞬时速度公式等等,这些推导书上都有请务必掌握。

其次你需要掌握静力学相关知识,知道弹力摩擦力的性质(也就是掌握它们的概念),会做受力汾析懂得整体法和隔离法。请先做一下下图中的受力分析分析出所有的力,讨论所有情况尤其是所有摩擦面对每个物体的摩擦力。若你不会做或者对任何一个例子的分析没有把握,请尽快向老师同学请教。

注:④中的两个木块质量以及他们接触面的摩擦系数,取值都和③一样
注:⑥为自锁现象2013年新课标全国卷计算大题第一题考了该点,当F和水平面夹角与摩擦系数满足一定关系的时候无论用哆大的力,都无法推动木块
注:1112为圆形轨道,11轨道光滑12轨道有恒定阻力f

抛体运动的运动分解,矢量分解功和机械能,静电场电场强喥定义也是需要的储备知识。

若以上几点储备知识任何一条不会或者不熟,请尽快查阅课本或者问一下同学。

储备知识学会以后請尽量忘掉平时看的那些二级结论,从最基本的物理规律求解下面这些题目中,小木块的运动你会发现,其实只要搞清楚上面这些小朩块叠放时候各种情况的受力分析,那么求解下面这几个看似很像“综合题”的例题的时候只要正确分析受力,然后套上运动学公式即可得出答案无论它怎么变换形式,都逃不出你的掌心

前三题,木块或者组合木块受拉力F在光滑地面拉动距离为l,进入有摩擦的地媔后撤掉拉力。第四题两个木块均有初始速度v0,先在光滑地面运动再进入有阻力地面。前四题木块均为小木块(尺寸忽略不计)苐五题,上面一个小木块下面是长木板,给出长木板长度长木板撞到墙后停下,而小木块与墙的碰撞(如果发生碰撞的话)看做完全彈性碰撞

第6/7题小木块静止释放,第七题小木块带电第七题中的电场,仅仅出现在抛体运动那一部分的空间

长木板撞到墙后停下而小朩块与墙的碰撞(如果发生碰撞的话)看做完全弹性碰撞
匀强电场仅存在于抛体运动发生的那一部分空间

希望这条回答,可以让同学们明皛高中物理该学什么把精力用在要点上,好钢用在刀刃上

下面放出前面六个小模型的答案,以及其中一种讨论情况的详解同学们体會一下第三个例子的讨论。本例均默认最大静摩擦力等于滑动摩擦力学有余力的同学也可以尝试一下讨论最大静摩擦力大于滑动摩擦力嘚情况。(其实应付高考就按照等于就够了)图中没画重力和弹力只画了摩擦力。

①②仅画出了摩擦力①②各物体静止

下面讨论模型③,需要分情况讨论:

下面详解一下模型③的第二种情况不会推导的同学可以模仿一下,如果上面的简略推导已经看懂或者自己能够進行详细推导,就可以跳过下面这一小段详解

注意:m M相对运动,无法用整体法求加速度

隔离法:M初始静止要开始向右运动,必须有向祐的加速度它与地面摩擦力向左,那么M受到来自m摩擦力向右,且为滑动摩擦

注意图中的答案解析部分,受力示意图只画出来了摩擦仂还有外力F,没有画重力和弹力摩擦力的大小已经直接在图中标出。

然后我们进一步思考模型③,它真的只有三种情况吗不,其實还有第四种情况下面写出了第四种情况的讨论。

但对于③中的iv情况 : m M相对静止一起向右运动。这要求m M间摩擦力为静摩擦力

模型③终於讨论完了下面我们讨论模型④,情况简单了一些恭喜你已经翻越了最难的一个山峰。

注:④中的两个木块质量以及他们接触面的摩擦系数,取值都和③一样

模型⑤的分析和模型3,4一样分情况讨论并讨论条件。模型⑤确实复杂了一些你可以不把它完整写下来,只要能说清楚该如何分析受力你就算合格了。

下面是模型⑥的答案自锁现象,非常常见的一个模型这种分析方法很重要,当力F非常大时如何分析。

剩下的几个模型以及后面的“综合题”例子,建议大家自己思考一下可以仿照模型③,模型④的讨论

储备概念与知识:(均来自于此前学过的必修一)

  1. 熟悉矢量的分解与合成(平行四边形法则)
  2. 知道位移,速度加速度,均为矢量
  3. )知道曲线运动瞬时速度方向沿曲线切线。熟悉瞬时加速度的定义

实验定律:牛顿第二定律

定理推导:知道如何推导圆周运动加速度表达式

推导过程如下图:注意,圆周运动向心加速度表达式不是实验定律而是可以通过牛顿第二定律加上简单的几何关系推导而来,该推导在人教版必修二教材上也有

下面开始依次介绍模型,介绍完模型以后放例题

模型一:伽利略变换与河水模型。

伽利略变换是我每次讲到曲线运动都要强調的东西这个知识点一般课堂上不作为原理来讲,但是他是牛顿力学最为原始的原理整个牛顿力学都是在承认这一变换存在的基础上建立的:核心就一句话:A物体相对地面的位移(暂且称为绝对位移,以下同)速度,加速度等于A物体相对另一个匀速直线运动参考系嘚位移(暂且称为相对位移),加上该参考系的位移(称为 ) 注:这里的表述我修改成了高中生易懂的简化表述。

在我们常见的河水模型中就是天然地应用了伽利略变换。河水就是一个相对地面匀速直线运动的参考系游泳的速度就是相对河水这个参考系的速度。

指的昰由于物体之间的关系(相连等关系)使得两个物体沿某方向的速度,加速度位移相等。比如绳子连接的两点A,B沿绳子方向的分速度相等。(他们各自的的合速度方向就是沿着空间中观察到的他们运动方向)

注意速度相等不代表加速度相等。因为这里的速度和加速度都是二维矢量矢量的求导在此不再赘述,但是我们可以通过向心加速度这个概念在此帮助理解当一端绕着另一端转动的时候,一端有向心加速度另一端没有。

再比如这个在运动斜面上运动的小木块:

方块和三角始终接触所以,二者的加速度在斜面垂直方向相等

模型三:圆周运动向心加速度由外力提供:

向心力并不是原本存在的,而是某个外力提供了向心力(也可以叫提供了向心加速度)搞清楚哪个力提供向心力,是解决本模型的关键例如下面两个小模型:不掉落模型,相对静止模型

下面开始例题:你会发现这几道例题伱都似曾相识

例三:外力提供向心加速度模型

下面是第二部分:圆周运动的题目解答:

第一个模型与例题:河水模型。

值得注意的是渡河问题中,我非常详细地分析了时间最短的方案这种情况在一般的参考书或者课堂讲解中通常是一笔带过的。我拿出来着重分析是为叻让同学们明确理解合速度与分速度。合速度就是实际观察到的物体运动如果以地面为参考系,也就是我前面讲到的“绝对速度”它既可以按照坐标系分解,也可以按照 分解你可以写:

,也可以写 还可以写 (因为 均可以按照x,y方向分解)但是,你不能写 两种分解方式可以先后使用,但是不能同时使用一般参考书和课堂在这里没有讲清楚,我希望同学们把这里搞清楚以避免在速度分解问题上犯糊涂

下面是圆周运动两个模型的分析。注意物体做圆周运动,必然有加速度指向圆心合外力指向圆心。圆周运动是这种合外力的结果

下面是旋转圆盘上弹簧连接小木块的例题,注意这种多级分类讨论常在高考大题中出现

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补充两个曲线运动部分的模型

第一个是改变速度,加速度力,几种矢量的分解坐标系这样就处理成一个竖直上抛加匀加速直线运动。第②个是皮带转轮模型

首先是万有引力定律的得出:物理课本上讲了牛顿如何导出万有引力定律。
首先根据几何关系,可以推导出圆周運动向心加速度表达式(推导过程前文讲了)然后根据牛顿第二定律,要想做圆周运动必受向心力 ,并使用开普勒第三定律用轨道半径r替换掉表达式里的周期T,因此星体合外力 正比于 ,向心力就正比于地球质量反比于地球公转轨道半径。
随后牛顿第三定律,太陽对地球的引力等于地球对太阳的引力也就是说,在万有引力的表达式中地球和太阳应该处于同等地位。那么万有引力既然正比于哋球质量,也应该正比于太阳质量(这是一个非常惊艳的思路,牛顿用简洁的对称性得到了一个很美的表达式)
因此 正比于 加个未知嘚比例系数,就是
到此,牛顿的工作结束得到了万有引力的表达式形式。
我们还可以往深处挖掘这样的万有引力表达式其实实际作鼡不大,因为比例系数k不知道后来,卡文迪许设计了著名的卡文迪许扭秤实验才测定了比例系数k。
与万有引力定律具有相似形式的库侖定律它的得出,跟牛顿得出万有引力定律完全不同因为库伦的时代并不知道电荷圆周运动的例子,他是通过库伦扭秤获得的库仑定律表达式而库伦定律的系数,是在定义电荷量这个单位以后才可以计算得出的。
我在专栏里有一篇文章专门介绍两个扭秤实验

下面開始讲解本章节的重要模型:

显然对于地球这样的天体,放在地球表面的物体向心力远远小于万有引力这里说的,放在地球表面这个條件很重要,这意味着它的角速度和地球一致这个辨析一定要懂。

注意对于均匀质量天体,计算出天体质量就可以计算密度有个很經典的问题就是,在登陆一个已知半径的均匀天体以后(假设向心加速度比较小)怎么通过实验计算其密度。就做个自由落体实验就可鉯

下面的同步卫星问题,注意辨析物体放在地面上的情况万有引力不等于向心力。

变轨问题两次点火。能量E是总能量引力势能加動能。(引力势能是自主招生学的知识点不参加自招的同学不用管)

双星问题,关键在于双星的绕转中心是相同的,周期也是相同的

首先是讲解功的概念,功的定义式是:在一个微小过程中力点乘力作用点位移

这个概念我必须花好几张图片,并且配套例题的方式来講解清楚因为这个概念实在太容易搞错了。

下图中的滑轮模型和卷绳子模型非常经典

下面辨析一下功和冲量的概念(没学选修3-5动量部分嘚同学可以跳过下图)

下面我用两个例题再一次辨析功的概念,功是力点乘力的作用点走过的微小位移的累加:

下面讲一下功率功率嘚定义式 ,看起来平淡无奇后面你会发现它的应用非常有趣,还和稳恒电流部分的知识点有关系

第一题是一个功率概念的应用,功率經常与机械相联系

第二个模型非常重要!这个利用柱体截面模型和比例定义式计算的方法在稳恒电流中同样有应用,推导得出 就是用的這个模型

从下面这个模型可以体会一下做物理题的时候”想象实际过程”的重要性

下面进入功能关系,能量守恒部分这一部分有个非瑺重要的实验——伽利略理想斜面实验(双斜面),它和伽利略在探究自由落体运动规律时做的实验是两个不同的实验这两个实验的对仳学习非常值得体会。

下面讲一个模型一个经典例题,看似简单实际易错

注意,这里的速度损失非常值得学习这个知识点和前面曲線运动部分我讲的绳子两端分速度关系那个知识点相联系。学过动量的同学也可以把绳子张紧这个过程看作一次完全非弹性碰撞。

冲量:是矢量时间乘以力。

冲量和功的共同与不同:

  • 某个力有冲量不一定做功有做功也不一定有冲量(举例:放在地上的木块一分钟,重仂有冲量但是不做功。拉着木块在地上转一圈回到原点,有做功但是没有冲量)
  • 一个系统中,有两个物体这二者之间的作用力,反作用力大小相等,方向相反那么他们的总冲量是0,但是总功不一定是零。(因为两个物体的位移不一定和为零这在后面子弹打朩块模型中会有更深的理解)

平均力模型:一个1kg小球,从高处落下初始位置度为十米砸到地面以后,若下去深度一米平均阻力多少 若砸下去时间 0.1 秒,平均阻力多少g取10

这两问,其实就是在问是力对时间的平均还是对位移的平均平均这个概念,应该这样理解:力对时间嘚平均等于力在时间上的积累,除以总时间这个,力在时间上的积累其实就是力乘以时间,动量力对位移的平均,等于力在空间仩的积累除以位移。值得注意的是如果是变力,那么力在时间上的积累就是F-t图像中曲线下的面积

那么,本题中第一问,平均阻力110N/m第二问平均阻力150N/s。(注意在减速过程中重力依然有冲量和功)

这个题目里,题干给出的是安全带伸长时间t判断出题目要求的是时间岼均。所以选A

喷起来的水柱打到物体上,水被弹开水向前的动量被改变,动量改变是由于受到障碍物力的作用作用力与反作用力。

丅面是解析2式是以碰到玩具的一小段水为研究对象,动量定理注意题目说的是水碰后向四周均匀散开,因此末状态动量是零如果题目说反向同速度弹回,那就需要再减去一个负的 3式也是研究这一小段水,计算它离开管子到碰到玩具,速度的变化能量守恒。

从2式鈳以看出来碰撞的水速越快,力越大这在工业生产中是有很大用的。目前正在发生的页岩气技术的大进步中水刀就是重要的开采工具,用高速细水柱切开气田的岩石可以获得页岩气,减少对于石油的依赖

动量守恒——究竟合外力是否等于零

这是上海2016年的高考题。繩子断开了那么系统动量在B停下来前,应该是守恒的因为B逐渐停下来的过程中,AB这个系统受到的向右的力是F,阻力的和也是F(因为此前匀速运动就足以说明阻力的和是F)那么系统总共的合力就是零,动量守恒但是停下来以后,B不再受摩擦力向左的力少了一部分,合力不再为零动量不再守恒,所以题目只问你到B停下来前

人船模型——动量守恒与质心不变。

人质量m船质量M,船长度L人从左边緩慢走到右边,船移动了多少(假设水的阻力正比于速度)

分析:水的阻力正比于速度题目说缓缓走,说明速度近似是零那么,近似阻力是0动量守恒。然后我们看看动量守恒可以推出什么结果:

动量守恒式子,两边同时乘以时间可以推出质心坐标不变。

子弹打木塊——本章最重要的模型之一:动量守恒能量不守恒。

例一足够长的木块M放在光滑地面上,质量为m的子弹打入木块最终停在木块里

過程中,子弹和木块组成的系统合外力为0动量守恒。二者之间的阻力大小相等方向相反但是M和m位移不一样,m多出来的一段位移刚好等于子弹嵌入的深度。

位移差被称为滑移子弹打木块模型中,机械能损耗等于阻力乘以力的作用点滑移

子弹打木块还可以扩展为以下場景:

光滑长木板,上表面摩擦系数已知质量M放在光滑地面上,小木块质量为m在木板上初速度为 。

相对移动量仍然可以用动量守恒算出机械能损耗,然后用子弹打木块模型相对移动量乘以摩擦力等于机械能损耗。

首先是几个概念:电荷物体带电的几种方式(库仑扭秤实验就巧妙利用了接触起电的特性),静电感应元电荷,电场强度电势能与电势(电势差与电场力做功的关系,电势差与电场强喥的关系)电场线与等势面。

搞清楚以上的概念和对应的公式以后学习几个实验定律和原理。

库仑定律对应库仑扭秤实验

叠加原理:电场叠加原理与电势叠加原理。电势叠加原理书上没写但是很重要:若以无穷远为电势零点一个点的电势等于空间中所有点电荷独立茬该点引发电势的标量和。

第一个模型就是典型的复合势能场模型没有磁场,只有重力场和电场两个恒力同时作用在物体上。这种没囿给示意图的题目(或者给了示意图但是告诉你角度在0到180度变化的)有时候会挖有坑注意有的时候要分情况讨论

下面还是一个复合势能場的例子。利用了库仑定律

下面详细讲一下等势面,注意下图下半部分那几个电场线和等势面的模型必须掌握必须会画。

下面是一个甴几何形状的电势推断电场强度的模型很简单。但是在2014年新课标一卷的理综压轴题里它就是解决问题的关键模型之一(如果看过我的朂高赞回答,理综高阶思维那个应该对这个题目有印象。回答链接在文末)

下面扩展一下这个模型几何形状电势与电场推断(因为有叻等势面其实就有了电场线)

几个知识点的关系是:导体中有自由电荷可以移动,推断出最终导体内必然场强为零推断出导体是等势体,推断出导体表面是等势面推断出导体表面电场垂直于导体表面。

这一系列逻辑关系很重要!

导体内场强为零实际是导体表面的电荷囷其他电荷共同引发的合场强为零。

电容:定义式: 决定平行板电容器电容大小的公式

电容可以类比装水的杯子,C代表杯子底面积大小Q代表水量,U代表水位高度这种用电类比水的方法,在学习电学的时候会有奇效(电流类比水流,电势类比水位高度电动势类比水泵,用电器类比水轮机)

电容器中插入导体同时使用了电路,电容器电场中的导体,电场强度与电势差关系数个知识点。

电流的定義是:单位时间通过某截面的电荷量定义式 。决定式 的推导非常重要这个截面模型此前也讲过,在力学功率部分,讲风力发电机的模型的时候讲过

电流是电荷的定向移动,在考虑定向移动的时候负电荷的移动看做正电荷向反方向移动。

例:溶液中某个截面1秒内反方向通过该截面的正负电荷各5库仑,问该截面电流多大答案是10A 这里注意,最好是把正负电荷的运动全部换算成正电荷的运动再使用萣义式。

电功电功率,欧姆定律焦耳定律,非纯电阻电路:

,恒成立因为这个公式,是直接用力学原理和电场性质得出的,它昰用 得到的然而电功,电功率的另外两个表达式就必须在纯电阻电路下成立,因为他们的导出需要前面这个电功表达式结合欧姆定律導出

纯电阻电路是把电能只转化为热能。我们可以理解为在该用电器中,只有电阻对电流有阻碍作用欧姆定律 成立,因此 , 均成竝

非纯电阻电路中,电能还转化为了其他形式的能量可以理解为,电动机中阻碍电流的不仅仅是电阻,还有切割磁场产生的和电流反向的感应电动势电解池中,阻碍电流的还有自发化学反应的趋势欧姆定律 不成立,因此 , 在非纯电阻电路都不成立但是 , 恒荿立。

焦耳定律是实验测出的发热的规律实验验证它恒成立,因此无论纯电阻还是非纯电阻,发热量 而在非纯电阻电路里, 就等于輸出的其他形式的功

然后进入本章的重点,也是难点——电路分析电路分析不仅可以出比较难的选择题,也可以作为实验题的核心难點出现电路分析的核心步骤是电路简化,简化以后的电路仅仅使用欧姆定律和初中学的分压分流规律即可分析。

先复习一下串联分压萣律:若电阻 串联则两电阻分得的电压 ,即电压之比等于电阻之比这很容易由串联电流相等加上欧姆定律推出(推导一定要清晰)。並联分流定律:若电阻 并联则两电阻分得的电流 满足分流定律: ,即电流之等于电阻反比由并联电压相等加上欧姆定律推出。(推导┅定要清晰)

然后开始学习简化电路。电路的简化大致有以下三个思路:

?电势是唯一标准电压是电势差

?从正极出发,往负极走尋找走通的支路。(当然也可以反过来走)

?水流从地势高的地方流向地势低的地方电流从电势高的地方流向电势低的地方(电源内除外)

1.理想电流表视为一段导线,理想电压表视为开路达到稳态的电容也视为开路

2.给出具体电阻值的非理想电流表视为能显示自己电流值嘚电阻,非理想电压表视为能显示自己两边电压的电阻

3.没有电流通过的路段无论有没有用电器都可以将其拆掉

4.等电势点合并为一点

5.导线可鉯随意拉伸缩短(导线电阻为零电势不变,其实5是4的延伸)

理解以上五个原则以后就可以练习使用前面说的三个思路,开始进行电路簡化这五条原则请大家一定要理解其原因和本质。而这三条思路并不唯一你也可以有自己的其他思路。

做个例题练习一下简化如图所示的电路:

如果某个题目给你一个这样的电路图,问你调节滑动变阻器的滑片三个小灯泡的亮度变化情况。显然不进行电路简化的话這个题目根本没法分析那么我们对电路中的重要节点进行标注,发现ABCMN五个点直接由导线相连电势相等,可以合并成一个点Q点电势和其他点都不一样,它比正极低了一个电源电压Q可以经过L3直接到B,即ABCMN即正极。也可以先经过L2到P再有两条路到正极。那么电路简化为,L3直接连在电源两端L1和R并联后和L2串联,接到电源两端简化电路图如下:

再看一个2017年课标全国卷的实验题,本题的难点在于第四问其關键也是电路分析

处理电路后发现,其实只有上半部分电路是影响实验测量的并且可以把滑动变阻器拆开,拆成两个电阻:

要想闭合S2微安表示数不变,类比水流说明接通与否没有引起整个电路电流分布的变化,说明S2上不应该有电流流过也就是说,BD两点接通前电势相等那么,在两条支路分别使用分压公式加上两个并联支路电压相等,可以得出:

其中的 代表某点电势U代表电势差。U的下标遵循静电場章节我们讲解的电势差字母下标规律即 。

本章电路分析是重点难点误差分析也是一个难点,要求掌握两个重要实验的数据处理和误差分析——测量电源电动势和内阻半偏法测灵敏电流计内阻。

测量电源电动势和内阻:

分别用甲乙两个电路测电源电动势和内阻,获嘚两条曲线AB和CD问:1,AB和CD分别是哪个实验电路的结果2,已知ABCD四个点的坐标真实的电动势,内阻是多少

CD是甲,AB是乙首先要搞清楚,該实验的理论依据是:闭合回路欧姆定律 ,图像中I为自变量U为因变量I是电源电流,U是电源两端路端电压误差来源在于,电压表或者電流表示数和电源电流路端电压之间有偏差,只需要分析出这个偏差是偏大还是偏小就可以分析出误差情况。

因为甲测出的电压是真實的路端电压电流小于电源电流。而乙测出电压小电流真实

故,DA连线为真U-I图像可以由DA坐标计算出真实电动势和电源内阻。

半偏法测靈敏电流计内阻:使用等效替代思想用电阻箱等效替代灵敏电流计。实验流程如下:

该实验方法测出的电流计内阻偏小因为实验过程Φ假设了闭合K2的时候,电路总电流没变仍然是G的满偏电流(因为只有这样假设,才可以认为电阻箱和半偏的灵敏电流计分走一样多的电鋶才能认为他们内阻相等)。但实际上闭合K2的时候总电阻一定变小,总电流一定变大最终电阻箱电流是略大于G半偏电流的。

那么楿应的,要降低此实验的误差应该选取电阻较大的R2。

磁场和静电场不同它没有源头。而静电场是起始于正电荷终止于负电荷或者无窮远的。因为磁场没有源头所以磁感线永远是一个一个的环。而电场线是永远不会形成环的(这里没办法精确地去讲,因为有一些大學知识同学们没有学所以就先这样形象地理解)

磁感线,和电场线光线,一样都是名叫“模型法”这一科学研究方法。它本不存在但是我们假设出来,用以研究问题和电场线一样,磁感线疏密表示磁感应强度大小那么因此,磁感线不会相交也不会相切常见磁體的磁感线分布一定要会画:

首先是通电直导线,这是由右手螺旋定则确定的

随后,我们可以把导线弯成环就可以判断出通电导线环嘚磁场。多环连续就可以等同于通电螺线管。通电螺线管的磁场判断其实也是可以直接用右手螺旋定则判断的这是初中就学过。

最后洅讲一个重要的磁场分布——地磁场很多题目是需要直接用的。一定要注意地磁南北极和地理南北极是刚好相反的,这也可以通过小磁针N极指向北方这一事实推断出来地磁南北极和地理南北极并不完全重合,有个小的地磁倾角不过做题的时候我们经常忽略这个倾角。

安培分子电流假说和罗兰实验:

磁场由电流产生永磁体中假设存在大量分子电流环,按照刚才我们画的磁感线这就像一堆小磁针一樣。在大部分物质中是取向随机的那么他们的总和就显现为零,但是有的物体中他们的总和不是零,就显现出宏观磁性

罗兰实验,佷简单绝缘盘上带电荷,旋转圆盘旁边的小磁针偏转。

磁通量: 要求B垂直于平面但是如果B并不垂直通过该平面,S应该用投影面积其实该式子应该写成 ,这里的S矢量方向是垂直于该平面的

下面这个经典模型,提醒大家注意磁通量定义中带的正负号:

答案应该是大于因为磁感线永远是环,因此每当由一根磁感线从磁铁外部向下穿过就会有一根在内部向上穿过。所以如果以向上为正,ab的磁通量其实都是为正的。a被抵消的少b被抵消的多。因此答案是大于

安培力和洛伦兹力:安培力是洛伦兹力的宏观表现形式。

电流方向向上電子速度向下,我们也可以看到洛伦兹力方向和安培力方向是一致的,进而用 可以推出来安培力等于洛伦兹力。其实安培力就是洛伦茲力的宏观表现形式

安培力同样满足牛顿第三定律,以磁场为衔接联系起来两个物体。洛伦兹力同理

如果两个电荷运动情况如下图,A处在B产生的磁场里但是B所在的位置磁场为零(正好在A引发的电流上,这里磁感线环消失)看起来似乎不再符合牛顿第三定律,你能否看出来哪里错了

回想一下以前学过的东西:静电场的一个经典模型——库仑定律受力平方反比,那么两个点电荷无限接近的时候库倫力是否无限大?我们都知道答案是否定的因为此时点电荷这个模型就不适用了。在本例中其实是一样的如果考虑B刚好处在磁场为零嘚那一条线上,点电荷这个假设就不存在了

下面讲解一个重要的安培力模型微元法——用高中物理最简单的东西解决最难的问题。这个微元法后面电磁感应部分还会用到这里先来个简单的。

很容易求出来抛出的时候金属棒的速度。然后可以通过微元法推出的电荷-速度關系求出电荷电流的定义式,加速度的定义式是最常用的两个微元表达式。 表示某个物理量的微小变化这在课本上有讲。

带电粒子茬磁场中运动:本模块要学好必须先搞定关于圆的平面几何知识,如果这部分知识你不熟悉尽快复习初中数学。

垂径定理:有一条弦a另一条弦b满足以下五个条件中的两个的时候,可以推出另外三个:1b垂直于a;2,b平分a;3b平分a所对的优弧;4,b平分a所对的劣弧;5b过圆惢。

平行弦定理:两条平行的弦所夹的弧相等

弦切角定理:一条切线和过该切点的弦的夹角等于该弦所对的圆周角

圆周角定理:同弧所對的圆周角大小是圆心角的一半。

以上的初中平面几何内容如果你感到陌生建议学习一下。平时你看到某个学霸学东西比你快很大程喥上其实是因为他的基础比你好。

根据弦切角定理和三角形外角与内角的关系,可以推出偏转角:

左图中弦AB和速度矢量的夹角,是同┅个弧的弦切角因此相等。

在磁场中做圆周运动的题目解决的关键就在于怎么确定轨迹,轨迹既然是个圆那关键就是确定圆心坐标囷半径。其中的矢量符号v表示仅仅知道切点,速度方向但是不知道速度大小:

下面用这种确定圆心坐标半径的方法来解决一个例题:

茬I和II区中,分别满足了条件3和条件2从而可以画出轨迹:

在有边界磁场中运动,涉及可以走多远的时候最远前进距离是直径:

走过六分の一圆周或者三分之一圆周,其实是磁场圆中的弦长等于轨迹圆的直径:

如果有同学发现了题目或者解答中的错误请联系我。非常感谢!

圆形边界磁场——两圆相交轨迹圆和磁场圆。下面就是两圆相交的平面几何知识运用:

先讲最一般的情况如下图:入射速度并不指姠圆心:入射点出射点速度相交于D,AD垂直于ACBD垂直于BC,C是轨迹圆圆心三角形ACD和三角形BCD全等。因此入射角等于出射角对称

那么,最经常栲的是入射速度指向圆心,出射速度就指向圆心

这个例题,说是圆筒转了90度从N飞出,其实就是轨迹圆和磁场圆的两个交点在磁场圓上夹的90度弧:

进而可以通过几何关系求出结果。

法拉第电磁感应定律:磁通量变化率等于电动势

感生电动势和动生电动势:麦克斯韦將电动势的产生分两部分,一部分是感生一部分是动生。其实这也可以通过相乘函数的求导很容易推出来

假设B,S均是关于时间t的函数B(t),S(t), 那么,磁通量也是关于t的函数

根据法拉第电磁感应定律,感应电动势等于磁通量对时间求导根据相乘函数的求导法则,可以知道

对於我们常见的横杆在磁场中运动的模型上式第一项BS(t)'=BLx'=BLv。即为动生电动势第二项就是感生电动势。

大家注意两种算法,是并列的不能哃时使用,不要用完了BLv又用一个 ,这样就重复了

例一:一架飞机,在北半球从东往西飞,飞机前后左右,上下分别哪个电势高哪个电势低。

本题既考察电磁感应定律又考察地磁场的分布。既有水平分布也有垂直分布,这在上章有讲解

先按左图,画出飞机的飛行方向然后按中图,画出飞机的示意图和磁场示意图进而判断出右图的电动势方向。

例二:收尾速度问题熟悉的导轨来啦。光滑嘚导轨竖直平面内放置棒自由释放。

显然最大加速度出现在一开始一开始只有重力,没有安培力但是随着速度增大,安培力向上從0开始越来越大,当安培力等于重力时二力平衡,不再有加速度速度达到最大。

楞次定律其实就算你不用楞次定律,直接用法拉第電磁感应定律也是可以的值得注意的是,楞次定律的形式和化学中的勒夏特列原理生物中的负反馈调节,看起来形式很相似但是其Φ是有非常大的本质区别的。楞次定律和勒夏特列原理其实可以说有联系因为他们都是能量守恒定律的自然结果,在没有能量输入的时候自然会呈现出楞次定律或者勒夏特列原理的结果但是!但是!生物体的负反馈调节并不是能量守恒引发的自发结果,而是生命体为了維持生存维持内环境的稳态,消耗能量进行的生命活动和前面两条规律有本质区别。

下面看一下楞次定律部分的经典例题——二次感應

显然ab必须有加速度,因为如果匀速M电流恒定,N中磁通量不改变不会有感应电流。那么我们用倒推法来推ab运动方式。

N有顺时针电鋶说明N内部的磁场向内减弱,或者向外增强向内,减弱ab向右减速。向外增强ab向左加速。

下面讲一下电磁感应部分最难也最热门嘚微元法。它是高中物理最难的部分但是其实用的是高中物理最简单的知识和电磁感应结合——也就是,速度的定义式加速度的定义式,电流的定义式

2013年全国一卷理综压轴题,当年是让无数考生心灰意冷的杀手可是仔细想想,其实也就是用了:1电路稳定条件和电嫆定义式 2,电流定义式加速度定义式,这两个极为简单的定义加上一个受力分析。题目和解析如下图:

这类题千变万化,但是万变鈈离其宗就是列牛顿第二定律,然后用前面说的三个定义式进行替换然后消去 ,方程两边在整个过程中累加

无独有偶,在2013年全国卷栲过这道题四年以后天津卷出了一个非常类似的题目:

其实天津卷这个压轴题还降低了一点难度,牛顿第二定律的式子里没有恒力项吔就在最终的求和式子里没有总时间这一项。

压轴题看起来凶其实只要你认真积累,学习模型你会发现这些题目都是曾经学过的内容。比如2013年高考考到的这个微元法模型我高一暑假的时候(物理竞赛班物理进度快),老师就讲过了那时候是2012年,这个模型在我物理老師的教案里已经存在很多年了

弹簧振子是基本的简谐运动模型。无论是平衡位置在原长的横向振子还是平衡位置在原长下方的纵向振孓,若以平衡位置为原点则永远有合外力F=-kx,这个合外力被称之为回复力

回复力是效果力,它可以是弹力可以是重力弹力的合力,等等受力分析的时候,性质力和效果力不能同时分析会冲突。

我们判断简谐运动的标准就是看回复力是否满足F=-kx

简谐运动的位移关于时間是正弦/余弦曲线,速度加速度,均是正弦/余弦曲线并且,和上节所述的回复力是有关的。下面我解释一下其中的联系:

首先有簡谐运动的受力特点:F=-kx

又有牛顿第二定律:F=ma

则-kx=ma 然后我们看看,怎么由-kx=ma这个关系推出正弦/余弦关系

也就是说,位移和加速度成正比(二者呮差一个系数)加速度等于速度对时间求导,速度等于位移对时间求导也就是说,加速度是位移的二阶导这时候我们可以根据-kx=ma猜一猜,x(t)也就是t为自变量,x为因变量x关于t是个什么形式的函数。你可以想一想什么样的函数,可以和自己的二阶导函数只差一个系數其实我们能想到的只有两种形式——指数函数和三角函数。指数函数求导永远是指数函数无论求导多少次,都是指数函数;三角函數中sin的一阶导数是cos,cos再求导是-sin也就是说,sin的二阶导形式上还是sin(这中间的负号,你可以把它放到那个常数系数里面)同样的道理,cos的一阶导数是-sin二阶导数是-cos。所以在这里,要满足F=-kx的运动x(t)可能三角函数,也有可能是指数函数但是,我们可以排除掉指数函數关系因为指数函数是单调函数,而简谐运动是往复运动所以,x(t)只能是有增有减的正弦或者余弦函数相应的,速度加速度,关于時间的函数也是余弦或者正弦函数。

所以我们把位移写成 ,那么速度和加速度可以写成:

三角函数周期T和角频率w的关系: 这是数学課本上讲的

我们知道课本上有个公式, 它是可以推出来的推导如下:

其中的撇表示对时间求导(数学课本上就是用撇表示导数,x,v,a都是以時间t为自变量的函数)

所以我们只要知道回复力的表达式,只要根据受力分析求出来k也就可以求出来简谐运动的周期。

例1(模型一非弹簧振子的简谐运动求周期——先求回复力,求出k): 如图所示一个木棒浮在水中,平衡时是竖直的漂浮状态,受到微小的扰动茬水面附近振动,求木棒在水中上下振动的周期

例二(模型二简谐运动的多解问题)

质点在平衡位置o点附近做简谐运动从o出发,经3S第一佽到达M点又经2秒第二次到达M点, 再经_______秒第三次到达M点

解:分类讨论然后题目没给图,就自己画图

假设M在O右边则有两种情况,质点可能先向右运动也可能先向左运动。

2质点可能先向左运动:

设图中质点在O,M’ 之间运动的时间为t秒则:

简谐运动是机械能守恒的过程。我们考虑弹簧振子在振动的过程中,弹性势能和动能可以相互转化当在最大位移处的时候,动能是零全部机械能都是弹性势能;茬平衡位置时,弹性势能为零全部机械能都是动能。

假设简谐运动振幅是A我们考虑一下最大位移处,弹性势能是1/2kA?。

单摆是一种简谐運动模型其中,还用到了非常经典的近似关系下面,我们来推导一下:

画出来受力示意图在力矢量三角形中,可以得到受力关系嘫后,可以近似得出回复力

这个近似大家可以在上图的“三角函数线”里面看出来。注意这个近似仅仅在角度极小的时候成立。这在湔面推导圆周运动向心加速度的时候也用了这个近似,忘了可以回到前文复习一下

然后,θ,又可以用位移x和摆长L总表示出来其中,L总=r+LL是绳子长度,r是摆球的半径:

从这个近似能看出来x究竟是斜着,还是水平都是近似相等的。

根据前面我们推导的回复力与简谐運动周期的关系 ,单摆的k是 所以,单摆周期是

注意受迫振动的频率永远等于驱动力频率。很直观可以体会你试试按着你的凳子晃,凳子晃动的频率肯定跟你的手一致——因为你的手是捏着凳子的而共振,指的是这个驱动力(你的手晃)的频率恰好等于物体(凳孓)固有频率的时候,凳子晃动最剧烈(前提是驱动力功率保持一致)

例:两个弹簧振子,甲的固有频率为100 Hz,乙的固有频率为400 Hz.若它们均在频率为300 Hz的驱动力作用下振动,则( )

A.甲的振幅较大,振动频率是100 Hz

B.乙的振幅较大振动频率是300Hz

C.甲的振幅较大,振动频率是300Hz

D.乙的振幅较大振动频率是400 Hz

選B,显然振动频率应该和驱动力一致乙的固有频率更接近驱动力频率,所以乙振幅更大

机械波光学,热学原子物理,相对论后面洅更

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在做运动学匀变速直线运动有关題目时很容易碰到有关刹车类型的问题,像汽车刹车运动、火车进站、飞机降落和滑块在粗糙的水平面上滑行的运动都是做匀减速运動然后静止

解决有关刹车问题的思路

(1)首先确定是刹车问题刹车问题最重要的一点就是速度变为零以后静止,不会返回运动

(2)確定刹车时间,如果汽车刹车是做速度减到零的匀减速直线运动那么刹车时间t=(Vo表示汽车的初速度,a表示汽车加速度大小)

(3)将题目給出的时间T与刹车时间t对比如果t<T,则带入t进行有关匀变速直线运动计算;如果t>T则带入T进行有关匀变速直线运动计算。

刹车问题分类讨論的本质原因

我们在运动学中所学的四个基本公式适用范围为匀变速直线运动,也就是说只要是匀变速直线运动公式才可以适用。

对於实际的刹车问题在车由一定速度变为零到静止一段时间的过程中,不是做匀变速直线运动因为静止后汽车的加速度为零,减速过程Φ加速度不为零如果整个过程中你直接代入四个基本公式解题,你就认为了汽车一直在做匀变速直线运动认为了汽车速度减到零后会倒退,所以在解答有关刹车问题时首先要判断什么时候汽车停止了也就是刹车时间。


汽车以20m/s的速度直线行驶急刹车时做匀减速直线运動,加速度大小为5m/s?,求汽车刹车后5s内的位移(A)

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