三、力(常見的力、力的合成與分解)

　　1)常見的力

　　1.重力G=mg

　　(方向豎直向下，g=9.8m/s2≈10m/s2，作用點(diǎn)在重心，適用于地球表面附近)

　　2.胡克定律F=kx

　　{方向沿恢復(fù)形變方向，k：勁度系數(shù)(N/m)，x：形變量(m)｝

　　3.滑動(dòng)摩擦力F=μFN

　　{與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，μ：摩擦因數(shù)，F(xiàn)N：正壓力(N)｝

　　4.靜摩擦力0≤f靜≤fm

　　(與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反，fm為最大靜摩擦力)

　　5.萬(wàn)有引力F=Gm1m2/r2

　　(G=6.67×10-11N·m2/kg2,方向在它們的連線上)

　　6.靜電力F=kQ1Q2/r2

　　(k=9.0×109N·m2/C2,方向在它們的連線上)

　　7.電場(chǎng)力F=Eq

　　(E：場(chǎng)強(qiáng)N/C，q：電量C，正電荷受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同)

　　8.安培力F=BILsinθ

　　(θ為B與L的夾角，當(dāng)L⊥B時(shí):F=BIL，B//L時(shí):F=0)

　　9.洛侖茲力f=qVBsinθ

　　(θ為B與V的夾角，當(dāng)V⊥B時(shí)：f=qVB，V//B時(shí):f=0)

　　注:(1)勁度系數(shù)k由彈簧自身決定;

　　(2)摩擦因數(shù)μ與壓力大小及接觸面積大小無(wú)關(guān)，由接觸面材料特性與表面狀況等決定;

　　(3)fm略大于μFN，一般視為fm≈μFN;

　　(4)其它相關(guān)內(nèi)容：靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊(cè)P8〕;

　　(5)物理量符號(hào)及單位B：磁感強(qiáng)度(T)，L：有效長(zhǎng)度(m)，I:電流強(qiáng)度(A)，V：帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);

　　(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。

　　2)力的合成與分解

　　1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2，

　　反向：F=F1-F2 (F1>F2)

　　2.互成角度力的合成：

　　F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2時(shí):F=(F12+F22)1/2

　　3.合力大小范圍：|F1-F2|≤F≤|F1+F2|

　　4.力的正交分解：Fx=Fcosβ，F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)

　　注：(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;

　　(2)合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;

　　(3)除公式法外，也可用作圖法求解,此時(shí)要選擇標(biāo)度,嚴(yán)格作圖;

　　(4)F1與F2的值一定時(shí),F1與F2的夾角(α角)越大，合力越小;

　　(5)同一直線上力的合成，可沿直線取正方向，用正負(fù)號(hào)表示力的方向，化簡(jiǎn)為代數(shù)運(yùn)算。

　　四、動(dòng)力學(xué)(運(yùn)動(dòng)和力)

　　1.牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律(慣性定律)：物體具有慣性，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止

　　2.牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}

　　3.牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律：F=-F´{負(fù)號(hào)表示方向相反,F、F´各自作用在對(duì)方，平衡力與作用力反作用力區(qū)別，實(shí)際應(yīng)用：反沖運(yùn)動(dòng)}

　　4.共點(diǎn)力的平衡F合=0{正交分解法、三力匯交原理｝

　　5.超重(超ma)：FN>G，失重(失ma)：FN<G F=0，完全失重(失mg)。

　　{加速度方向向下，均失重，加速度方向向上，均超重}

　　6.牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用條件：適用于解決低速運(yùn)動(dòng)問題，適用于宏觀物體，不適用于處理高速問題，不適用于微觀粒子

　　注:平衡狀態(tài)是指物體處于靜止或勻速直線狀態(tài),或者是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。

　　五、功和能(功是能量轉(zhuǎn)化的量度)

　　1.功：W=Fscosα(定義式)

　　{W:功(J)，F(xiàn):恒力(N)，s:位移(m)，α:F、s間的夾角｝

　　2.重力做功：Wab=mghab

　　{m:物體的質(zhì)量，g=9.8m/s2≈10m/s2，hab：a與b高度差(hab=ha-hb)}

　　3.電場(chǎng)力做功：Wab=qUab

　　{q:電量(C)，Uab:a與b之間電勢(shì)差(V)即Uab=φa-φb｝

　　4.電功：W=UIt(普適式)

　　{U：電壓(V)，I:電流(A)，t:通電時(shí)間(s)｝

　　5.功率：P=W/t(定義式)

　　{P:功率[瓦(W)]，W:t時(shí)間內(nèi)所做的功(J)，t:做功所用時(shí)間(s)｝

　　6.汽車牽引力的功率：P瞬=Fv;P平=Fv平 =W/t

　　7.汽車以恒定功率啟動(dòng)、以恒定加速度啟動(dòng)、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)

　　8.電功率：P=UI(普適式)

　　{U：電路電壓(V)，I：電路電流(A)｝

　　9.焦耳定律：Q=I2Rt

　　{Q:電熱(J)，I:電流強(qiáng)度(A)，R:電阻值(Ω)，t:通電時(shí)間(s)｝

　　10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt

　　11.動(dòng)能：Ek=mv2/2

　　{Ek:動(dòng)能(J)，m：物體質(zhì)量(kg)，v:物體瞬時(shí)速度(m/s)｝

　　12.重力勢(shì)能：EP=mgh

　　{EP :重力勢(shì)能(J)，g:重力加速度，h:豎直高度(m)(從零勢(shì)能面起)｝

　　13.電勢(shì)能：EA=qφA

　　{EA:帶電體在A點(diǎn)的電勢(shì)能(J)，q:電量(C)，φA:A點(diǎn)的電勢(shì)(V)(從零勢(shì)能面起)｝

　　14.動(dòng)能定理(對(duì)物體做正功,物體的動(dòng)能增加)：W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK

　　{W合:外力對(duì)物體做的總功，ΔEK:動(dòng)能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)｝

　　15.機(jī)械能守恒定律：ΔE=0或Ek1+Ep1=Ek2+Ep2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2

　　16.重力做功與重力勢(shì)能的變化(重力做功等于物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值)WG=-ΔEP

　　注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少;

　　(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負(fù)功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時(shí)該力不做功);

　　(3)重力(彈力、電場(chǎng)力、分子力)做正功，則重力(彈性、電、分子)勢(shì)能減少;

　　(4)重力做功和電場(chǎng)力做功均與路徑無(wú)關(guān)(見2、3兩式);

　　(5)機(jī)械能守恒成立條件：除重力(彈力)外其它力不做功，只是動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化;

　　(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J，1eV=1.60×10-19J;

　　*(7)彈簧彈性勢(shì)能E=kx2/2，與勁度系數(shù)和形變量有關(guān)。

　　六、分子動(dòng)理論、能量守恒定律

　　1.阿伏加德羅常數(shù)NA=6.02×1023/mol;分子直徑數(shù)量級(jí)10-10米

　　2.油膜法測(cè)分子直徑d=V/s

　　{V:單分子油膜的體積(m3)，S:油膜表面積(m)2｝

　　3.分子動(dòng)理論內(nèi)容：物質(zhì)是由大量分子組成的;大量分子做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng);分子間存在相互作用力。

　　4.分子間的引力和斥力(1)r<r0，f引<f斥，F(xiàn)分子力表現(xiàn)為斥力

　　(2)r=r0，f引=f斥，F(xiàn)分子力=0，E分子勢(shì)能=Emin(最小值)

　　(3)r>r0，f引>f斥，F(xiàn)分子力表現(xiàn)為引力

　　(4)r>10r0，f引=f斥≈0，F(xiàn)分子力≈0，E分子勢(shì)能≈0

　　5.熱力學(xué)第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞，這兩種改變物體內(nèi)能的方式，在效果上是等效的)，

　　W:外界對(duì)物體做的正功(J)，Q:物體吸收的熱量(J)，ΔU:增加的內(nèi)能(J)，涉及到第一類永動(dòng)機(jī)不可造出〔見第二冊(cè)P40〕｝

　　6.熱力學(xué)第二定律

　　克氏表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其它變化(熱傳導(dǎo)的方向性);

　　開氏表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其它變化(機(jī)械能與內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性){涉及到第二類永動(dòng)機(jī)不可造出〔見第二冊(cè)P44〕｝

　　7.熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)零度不可達(dá)到{宇宙溫度下限：-273.15攝氏度(熱力學(xué)零度)｝

　　注:(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小，布朗運(yùn)動(dòng)越明顯,溫度越高越劇烈;

　　(2)溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志;

　　(3)分子間的引力和斥力同時(shí)存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;

　　(4)分子力做正功，分子勢(shì)能減小,在r0處F引=F斥且分子勢(shì)能最小;

　　(5)氣體膨脹,外界對(duì)氣體做負(fù)功W<0;溫度升高，內(nèi)能增大ΔU>0;吸收熱量，Q>0;

　　(6)物體的內(nèi)能是指物體所有的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，對(duì)于理想氣體分子間作用力為零，分子勢(shì)能為零;

　　(7)r0為分子處于平衡狀態(tài)時(shí)，分子間的距離;

　　(8)其它相關(guān)內(nèi)容：能的轉(zhuǎn)化和定恒定律〔見第二冊(cè)P41〕/能源的開發(fā)與利用、環(huán)?！惨姷诙?cè)P47〕/物體的內(nèi)能、分子的動(dòng)能、分子勢(shì)能〔見第二冊(cè)P47〕。

　　七、氣體的性質(zhì)

　　1.氣體的狀態(tài)參量：

　　溫度：宏觀上，物體的冷熱程度;微觀上，物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的標(biāo)志，

　　熱力學(xué)溫度與攝氏溫度關(guān)系：T=t+273

　　{T:熱力學(xué)溫度(K)，t:攝氏溫度(℃)｝

　　體積V：氣體分子所能占據(jù)的空間，單位換算：1m3=103L=106mL

　　壓強(qiáng)p：?jiǎn)挝幻娣e上，大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生持續(xù)、均勻的壓力，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：1atm=1.013×105Pa=1900pxHg(1Pa=1N/m2)

　　2.氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外，相互作用力微弱;分子運(yùn)動(dòng)速率很大

　　3.理想氣體的狀態(tài)方程：p1V1/T1=p2V2/T2

　　{PV/T=恒量，T為熱力學(xué)溫度(K)｝

　　注:(1)理想氣體的內(nèi)能與理想氣體的體積無(wú)關(guān),與溫度和物質(zhì)的量有關(guān);(2)公式3成立條件均為一定質(zhì)量的理想氣體，使用公式時(shí)要注意溫度的單位，t為攝氏溫度(℃)，而T為熱力學(xué)溫度(K)。

　　八、電場(chǎng)

　　1.兩種電荷、電荷守恒定律、元電荷：(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等于元電荷的整數(shù)倍

　　2.庫(kù)侖定律：F=kQ1Q2/r2(在真空中)

　　{F:點(diǎn)電荷間的作用力(N)，k:靜電力常量k=9.0×109N·m2/C2，Q1、Q2:兩點(diǎn)電荷的電量(C)，r:兩點(diǎn)電荷間的距離(m)，方向在它們的連線上，作用力與反作用力，同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引｝

　　3.電場(chǎng)強(qiáng)度：E=F/q(定義式、計(jì)算式)

　　{E:電場(chǎng)強(qiáng)度(N/C)，是矢量(電場(chǎng)的疊加原理)，q：檢驗(yàn)電荷的電量(C)｝

　　4.真空點(diǎn)(源)電荷形成的電場(chǎng)E=kQ/r2

　　{r：源電荷到該位置的距離(m)，Q：源電荷的電量｝

　　5.勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=UAB/d

　　{UAB:AB兩點(diǎn)間的電壓(V)，d:AB兩點(diǎn)在場(chǎng)強(qiáng)方向的距離(m)｝

　　6.電場(chǎng)力：F=qE

　　{F:電場(chǎng)力(N)，q:受到電場(chǎng)力的電荷的電量(C)，E:電場(chǎng)強(qiáng)度(N/C)｝

　　7.電勢(shì)與電勢(shì)差：UAB=φA-φB，UAB=WAB/q=-ΔEAB/q

　　8.電場(chǎng)力做功：WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時(shí)電場(chǎng)力所做的功(J)，q:帶電量(C)，UAB:電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差(V)(電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)),E:勻強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)度,d:兩點(diǎn)沿場(chǎng)強(qiáng)方向的距離(m)｝

　　9.電勢(shì)能：EA=qφA

　　{EA:帶電體在A點(diǎn)的電勢(shì)能(J)，q:電量(C)，φA:A點(diǎn)的電勢(shì)(V)｝

　　10.電勢(shì)能的變化ΔEAB=EB-EA

　　{帶電體在電場(chǎng)中從A位置到B位置時(shí)電勢(shì)能的差值｝

　　11.電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB

　　(電勢(shì)能的增量等于電場(chǎng)力做功的負(fù)值)

　　12.電容C=Q/U(定義式,計(jì)算式)

　　{C:電容(F)，Q:電量(C)，U:電壓(兩極板電勢(shì)差)(V)｝

　　13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對(duì)面積，d:兩極板間的垂直距離，ω：介電常數(shù))