高中物理知识体系结构图及详解

高中物理学知识的结构体系高中物理包括必修1、2共7章；选修3-1、2、3、4、5共19章内容。归纳起来，整个高中物理的知识体系可以分为力学、热学、光学、电磁学（电学和磁学）、原子物理学五大学科部分。必修1和2属于力学部分；选修3-1、3-2属于电磁学内容；选修3-4主要为光学；选修3-5主要为原子物理学，有3章（机械振动和机械波、动量守恒定律）为力学内容。除了热学部分是初中物理（选修3-3未学）的主讲内容外，其他都在高中期间得到学习和深化。高中物理所有知识体系简表力学静力学（必修1）力的概念和三种常见力重力、弹力、摩擦力力的合成和分解物体的平衡（相互作用）运动学（必修1、2）（选修3-4）直线运动匀速直线运动、匀变速直线运动曲线运动(运动的合成和分解)平抛物体运动匀速圆周运动天体运动问题机械振动（简谐运动）阻尼振动、受迫振动机械波（横波、纵波）反射、折射、干涉、衍射、叠加、多普勒效应动力学（运动和力）（必修1、2）（选修3-5）牛顿运动定律牛顿第一、二、三定律万有引力与圆周运动功与能功、功率动能、势能动能定理重力势能、弹性势能机械能守恒定律动量和冲量动量定理系统动量守恒定律电学电场（静电场）（选修3-1）力的特性库仑定律电场强度电场线点电荷场强匀强电场场强带电粒子在电场中的运动能的特性电荷的电势能（电势）电势差电场力的功电容器电路（恒定电流）（选修3-1）电源电动势闭合电路的欧姆定律内电阻电流、电压、功率欧姆表电阻串、并联关系欧姆定律电功、电功率、电热电阻定律磁学磁场（选修3-1）磁场的产生永磁体磁场电流磁场磁场的性质磁感强度、磁通密度、磁感线安培力(左手定则)、洛仑兹力(左手定则)带电粒子在磁场中运动磁通量磁通密度电磁感应（选修3-2）（选修3-4）产生的条件导体切割磁感线运动法拉第电磁感应定律㈠右手定则穿过闭合电路所围面积中磁通量发生变化法拉第电磁感应定律㈡楞次定律自感电磁振荡与电磁波互感变压器和电能的输送交变电流右手定则光学几何光学（选修3-4）光的直线传播(均匀介质)本影、半影、日食、月食、小孔成像真空中的光速电磁波谱光的反射反射定律、平面镜成像光的折射折射定律、全反射现象光的色散棱镜：全反射棱射物理光学（光的本性）（选修3-4、5）光谱发射光谱吸收光谱连续、明线光谱光谱分析光的波动性光的干涉（双缝、薄膜）、光的衍射光的粒子性光子、光电效应电磁波谱光的波粒二象性热学(初中物理)(选修3-3)热学的基本知识分子动理论分子无规则运动扩散、布朗运动动能（温度）相互作用力势能（体积）物体的内能分子动能、热能、物体的内能热和功内能的改变做功、热传递能量守恒定律热力学第一、二定律气体的性质气体的状态描述物质的量、压强、体积、温度及其关系理想气体状态变化规律克拉贝龙方程一定质量理想气体状态方程等温过程、等压过程、等容过程饱和汽、非饱和汽空气的湿度原子物理(选修3-5)原子结构核式模型、玻尔理论、电子云α粒子散射实验、放射、衰变、人工转变、裂变、聚变原子核以下详细总结各部分知识体系的结构和内容，并且与课本（人教版）建立联系。力学知识结构体系力学部分包括静力学、运动学和动力学三部分PARTI静力学三种常见的力物体的平衡力的合成与分解一个力的作用效果，如果与几个力的效果相同，则这个力叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分力。由分力求合力的运算叫力的合成；由合力求分力的运算叫力的分解。力的概念定义力是物体对物体的作用。所以每一个实在的力都有施力物体和受力物体三要素大小、方向、作用点矢量性力的矢量性表现在它不仅有大小和方向，而且它的运算符合平行四边形定则。效果力的作用效果表现在，使物体产生形变以及改变物体的运动状态两个方面。摩擦力重力由地球对物体的吸引而产生。方向：总是竖直向下。大小G＝mg。g为重力加速度，由于物体到地心的距离变化和地球自转的影响，地球周围各地g值不同。在地球表面，南极与北极g值较大，赤道g值较小；通常取g=9.8米／秒2。重心的位置与物体的几何形状、质量分布有关。任何两个物体之间的吸引力叫万有引力，2RMmGF。通常取引力常量G＝6.67×10-11牛·米2／千克2。物体的重力可以认为是地球对物体的万有引力。弹力弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。胡克定律F=kx，k称弹簧劲度系数。滑动摩擦力物体间发生相对滑动时，接触面间产生的阻碍相对滑动的力，其方向与接触面相切，与相对滑动的方向相反；其大小f=μN。N为接触面间的压力。μ为动摩擦因数，由两接触面的材料和粗糙程度决定。静摩擦力相互接触的物体间产生相对运动趋势时，沿接触面产生与相对运动趋势方向相反的静摩擦力。静摩擦力的大小随两物体相对运动的“趋势”强弱，在零和“最大静摩擦力”之间变化。“最大静摩擦力”的具体值，因两物体的接触面材料情况和压力等因素而异。物体的平衡概念：当物体受到几个力的作用时处于静止状态或匀速直线运动状态，就说这几个力平衡，这时的物体处于平衡状态，且合力为零。共点力：作用在一个物体上的几个力，作用于一点，或其延长线相交于一点。共点力作用下的物体的平衡条件：作用在一个物体上的几个力，合力为零，即F合＝0，则物体是平衡的。“平衡力”与“相互作用力”的关系是：都是大小相等、方向相反，并且在同一条直线上，但“平衡力”的两个力的作用点在同一物体上，而“相互作用力”的两个力分别作用在两个物体上。PARTII运动力学直线运动曲线运动加速度方向与速度方向的关系在直线运动中，若速度增加，则加速度与速度的方向相同；若速度减小，则方向相反。运动的描述质点忽略物体的大小和形状，将其看作一个“具有质量”的物质点。能否看成质点与研究问题的性质有关。参考系运动是相对的。描述物体运动时，用于参考，观察其相对运动的物体。参考系可任选，以对研究问题简单、方便为准。坐标系描述物体运动时，在参考系上建立的适当的坐标系。时间、位移描述质点运动的物理量。位移是矢量，时间是标量。速度、加速度速度的变化量与变化时间段的比值，为加速度，矢量，tvm/s2。txv，矢量，m/s。运动的合成与分解已知分运动求合运动叫运动的合成，已知合运动求分运动叫运动的分解。运动的合成与分解遵守平行四边形定则匀速率圆周运动特点：合外力总指向圆心（又称向心力）。描述量：线速度V，角速度ω，向心加速度α，圆轨道半径r，圆运动周期T。规律：F=mrV2=mω2r=mrT224匀速直线运动v＝S/t变速直线运动万有引力定律：maRGMmF2；RvmRGMm22；RmRGMm22；RTmRGMm222适用范围：两个质点间的引力，R为两个质点间的距离两个质量分布均匀的球体之间的引力，R为两球心间的距离一质量分布均匀的球体与球外一质点间的引力，R为球心到质点间的距离应用：天体运动问题分析人造地球卫星宇宙速度平抛物体的运动特点：初速度水平，只受重力。分析：水平匀速直线运动与竖直方向自由落体的合运动。规律：水平方向vx=v0，x=v0t竖直方向vy=gt，221gty合速度22yxtvvv与x正向夹角tgθ=xyvvtg匀变速直线运动弹力产生在直接接触并且发生了形变的物体之间。支持面上作用的弹力垂直于支持面；绳上作用的弹力沿着绳的收缩方向。速度规律vt＝v0+at位移规律2021attvs速度位移关系asvvt2202自由落体运动速度规律vt＝gt位移规律221gts速度位移关系ghvt22非匀变速直线运动平均速度、瞬时速度机械振动简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。也称为无阻尼振动或等幅振动。特征：振幅保持不变的自由振动。描述量：振幅A，周期T，频率f＝1/T。x-t图像：正弦曲线或余弦曲线振动能：动能和势能之和，机械能守恒相关物理量的周期性变化：位移、回复力、即时速度、即时加速度，动能与势能等。受力特征：回复力F=-kx＝－mω2x基本模型：①单摆（θ10°）：glT2②弹簧振子：kmT2，)cos()(tAtx；)2cos(tAv；)cos(22tAxa衍射波传播过程中遇到孔和障碍物时，绕过孔和障碍物的现象叫波的衍射。发生明显衍射的条件是孔、障碍物的尺寸与波长可比拟。衍射是波特有的现象。干涉波的叠加：两列波重叠区域，任何一点的位移等于两列波引起的位移的矢量和。二列频率相同、振动方向相同的波相遇，使媒质中有的地方振动加强，有的地方振动减弱，且加强与减弱部分相间隔的现象叫波的干涉。干涉是波特有的现象。干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：①最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ②最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即δ=(2n+1)λ/2机械波振动在媒质中传播形成波；媒质各点都在各自平衡位置附近振动但不随波形一起迁移，波是能量传递的一种形式。描述量：波幅A，波长λ，波速V，周期T，频率f。描述公式：V=λ/T=λf；波速大小由传播振动的介质特性所决定；波的频率等于质点振动频率，大小由振源决定，与介质无关；波长由波源和介质决定波的图像：表述了某一时刻各个质点偏离平衡位置的状况。为正弦曲线或余弦曲线（与振动图像很相似，但是有本质区别）波的类型：横波和纵波。波的例子：声波（超声波、次声波、可听声波20-20000Hz）阻尼振动定义：振幅逐渐减小的自由振动叫阻尼振动。特征：振幅递减原因：振动能逐渐转化为其他形式的能。自由振动受迫振动受迫振动定义：物体在周期性外力（驱动力）作用下的振动叫受迫振动。特征：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率；而当驱动力的频率接近振动物体的固有频率时，受迫振动振幅增大的现象叫共振。机械波波的特性：1、波的叠加原理：各列波彼此通过，互不干扰；介质质点位移等于各位移的矢量和2、波的特有现象：波的衍射绕过障碍物或孔继续传播的现象波的干涉两列波在相遇的区域内叠加形式的一种现象3、特殊现象：多普勒效应波的形成条件波源和介质波的形成原因介质质点之间有相互作用波的实质传递振动的形式、能量和信息，质点并不随着波动而迁移；后一质点的振动滞后于前一质点，且重复前一质点的振动；每个质点的的起振方向是相同的。多普勒效应波源与观察者之间有相对运动时，观察者感到频率发生变化的现象。波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大PARTIII动力学运动和力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，直到有外力迫使它改变这种状态为止。惯性物体的这种性质叫做惯性。惯性是物体的固有属性，衡量惯性的大小的物理量是质量。弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能。2p21Ekx重力势能EP＝mghh为物体距零势能位置的高度。零势能位置可依具体问题解题方便而定，故重力势能的大小只有相对的意义。重力势能的变化表示了重力做功的多少。冲量力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量单位牛·秒。冲量的方向，即力的方向。牛顿第三定律两个物体间相互作用力与反作用力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。(作用力与反作用力同时产生，同时消失，是同种性质的力，它们分别作用在不同的物体上，不存在“平衡’问题。)牛顿运动定律功和能功功是能量转换的量度，即：有功必有能量形式的转换．做了多少功就有多少能量发生了形式转换。W=FScosα(两个要素：①力②力方向上有位移)单位:焦(J)正功：表示动力功(即力与位移夹角小于900)。负功：表示阻力功(即力与位移夹角大于900。)冲量和动量动量物体的质量和速度的乘积叫做动量单位：千克·米／秒。动量的方向，即速度的方向。动能定理合外力所做的功等于物体动能的变化。W=EK2—EK1＝21222121mvmv定理适用于变力做功的过程动量定理物体所受合力的冲量等于物体的动量变化。表达式Ft=P末-P初（动量定理适用于变力作用的过程）牛顿第二定律物体加速度的大小跟它所受合外力的大小成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方