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力學(xué)包括靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)。即：力，牛頓運(yùn)動定律，物體的平衡，直線運(yùn)動，曲線運(yùn)動，振動和波，功和能，動量和沖量，等。 一、重要概念和規(guī)律 (一)重要概念 1．力、力矩 力是物體間的相互作用。其效果使物體發(fā)生形變和改變物體的運(yùn)動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度。力不能脫離物體而獨立存在．有力作用時，同時存在受力物體和施力物體但物體間不一定接觸。力是矢量。力按性質(zhì)可分重力(G=mg)、彈力(胡克定律f=kx)、摩擦力(0 ＜ f靜＜ fmax、，f =μN)、分子力、電磁力等。按效果可分拉力、壓力、支持力，張力、動力、阻力、向心力、回復(fù)力等。對于各種力要弄清它的產(chǎn)生原因、特點、大小、方向、作用點和具體效果。 力矩是改變物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的原因。力矩M=FL通常規(guī)定使物體順(逆)時針轉(zhuǎn)動的力矩為負(fù)(正)。注意力臂L是指轉(zhuǎn)軸至力的作用線的垂直距離。 2．質(zhì)點、參照物 質(zhì)點指有質(zhì)量而不考慮大小和形狀的物體。平動的物體一般視作質(zhì)點。 參照物指假定不動的物體。一般以地面做參照物。 3．位置、位移(s)、速度(v)、加速度(a) 質(zhì)點的位置可以用規(guī)定的坐標(biāo)系中的點表示． 位移表示物體位置的變化，是由始位置引向末位置的有向線段。位移是矢量，與路徑無關(guān)．而路程是標(biāo)量，是物體運(yùn)動軌跡的實際長度，與路徑有關(guān)。 速度表示質(zhì)點運(yùn)動的快慢和方向，它的方向就是位移變化的方向。其大小稱為速率。在S-t圖象中，某點的速度即為圖線在該點物線的斜率。在勻速四周運(yùn)動中，用線速度v=s/t和角速度ω=φ/t，v是矢量，方向為該點的切線方向，兩者的關(guān)系為v=ωR。 加速度表示速度變化的快慢，它的方向與速度變化的方向相同，但不一定限速度方向相同。在v-t圖象中某點的加速度即為圖線在該點切線的斜率。 在勻速圓周運(yùn)動中，用向心加速度a=v2/R和a=ω2R描述，其方向始終指向圓心。 4．質(zhì)量(m)、慣性 質(zhì)量表示物體內(nèi)含有物質(zhì)的多少，是一標(biāo)量且為恒量．慣性指物體保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，是物體固有的屬性。慣性由質(zhì)量來量度，物體的質(zhì)量越大，其慣性就越大，就越難改變它的運(yùn)動狀態(tài)。 6．周期(T )、頻率( f )、振幅(A) 在勻速圓周運(yùn)動中，周期指物體運(yùn)動一周的時間，頻率指物體在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的周數(shù)。在簡諧振動中，周期指物體完成一次全振動的時間，頻率指在單位時間內(nèi)完成的全振動防次數(shù)．波動的頻率決定于波源振動的頻率，它跟傳播的媒質(zhì)無關(guān)。周期和頻率的關(guān)系；T=1/f。振幅指振動物體離開平衡位置的最大距離。振幅越大，振動能量也越大。 7．相和相差 相是決定作簡諧振動的物理量在任一時刻的運(yùn)動狀態(tài)的物理量。相差指兩個振動的相位差，即△Φ=Φ2-Φ1當(dāng)△Φ=0時，稱為同相；當(dāng)△Φ=π時，稱為反相。 8．波長(λ)、波速(v) 波長指兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相同的質(zhì)點間均距離。波速指振動傳播的速度。波長、頻率和波速的關(guān)系為v=λf。同一種波當(dāng)它從一種介質(zhì)進(jìn)入到另一種介質(zhì)時，波長和波速要發(fā)生改變，但頻率不變。 9．波的干涉和衍射 波的干涉指兩個相干波源(兩個波源頻率相同、相差恒定)發(fā)出的波疊加時能形成干涉圖樣(某些振動加強(qiáng)的區(qū)域和某些振動減弱的區(qū)域互相間隔的區(qū)域)。其條件：兩個相干波源發(fā)出的波疊加。 波的衍射指波繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸跟波長差不多。 10．音調(diào)、響度、音品 這是表征樂音三個特點的物理量，音調(diào)決定于聲源的頻率。響度決定于聲源的振幅。音品決定于泛音的個數(shù)、泛音的頻率和振幅。 11．功(W) 功是表示力作用一段位移(空間積累)效果的物理量。 要深刻理解功的概念：①如果物體在力的方向上發(fā)生了位移，就說這個力對物體做了功。因此，凡談到做功，一定要明確指出是哪個力對哪個物體做了功。②做功出必須具有兩個必要的因素；力和物體在力的方向上發(fā)生了位移。因此，如果力在物體發(fā)生的那段位移里做了功，則物體在發(fā)生那段位移的過程里始終受到該力的作用，力消失之時即停止做功之時。③力做功是一個物理過程，做功的多少反映了在這物理過程中能量變化的多少。④功可用公式W=Fscosα計算。當(dāng) 0＜α＜90°時，力做正功，當(dāng)α=90°時，力不做功，當(dāng)90°＜α＜180°時，力做負(fù)功(或說成物體克服該力做正功)。⑤功是標(biāo)量，但功有正負(fù)。功的正負(fù)僅表示力在使物體移的過程中起了動力作用還是阻力作用。⑥和外力對物體所做的功等于各個外力對物體做功的代數(shù)和。 12．功率(P) 功率是表示做功快慢的物理量。要注意理解：①公式P=W/t是功率的定義式，表示在時間t內(nèi)的平均功率。②公式P＝Fvcosa表示即時功率。當(dāng)發(fā)動機(jī)的功率一定時，牽引力F與速度v成反比，但不能理解為當(dāng)v趨近于零時F可趨近于無窮大，也不能理解為當(dāng)F趨近于零時v可趨近于無窮大，這是由于受到機(jī)器構(gòu)造上的限制的緣故。③要注意區(qū)別額定功率(發(fā)動機(jī)在正常工作時的最大輸出功率)和輸出功率間的區(qū)別和取系。當(dāng)發(fā)動機(jī)的輸出功率等于額定功率時，它所牽引以物體達(dá)最大速度。最大速度受額定功率的限制。④在SI制中，功率的單位是瓦特；實用單位有千瓦等。要注意其換算關(guān)系。 13．能量(E)、動能(Ek)、勢能(Ep) 我們認(rèn)為能夠?qū)ν饨缱龉Φ奈矬w具有能量。能量是表示物體狀態(tài)的物理量。能量是標(biāo)量。動能和勢能總稱為機(jī)械能。 動能是由于物體運(yùn)動而具有的能。用公式Ek=mv2/2計算。要注意：①Ek是相對于某一時刻(或某一狀態(tài))的動能，動能與物體的質(zhì)量和速率有關(guān)，而與速度方向無關(guān)。②動能是標(biāo)量，且恒為正值。③物體的動能具有相對性，對于不同的參照物，由于v不同。因而Ek也不同。通常以地面為參照物。 勢能包括重力勢能和彈性勢能。重力勢能是由于物體被舉高而具有的能。用公式Ep=mgh計算。要注意：①重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的。因而重力勢能具有相對性，它的大小決定于參考平面的選擇，通常選擇地面為參考平面。重力勢能的差值不因選擇不同的參考平面而有所不同。②重力對物體做多少正(負(fù))功。物體的重力勢能就減少(增加)多少．重力做功的特點是只跟物體的起點和終點位置有關(guān)，而限物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。③重力勢能是標(biāo)量，但有正負(fù)。當(dāng)物體在參考平面上(下)方時重力勢能為正(負(fù))值。 彈性勢能是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能。任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能．彈力對彈簧做多少正(負(fù))功，彈簧的彈性勢能就減少(增加)多少。彈簧的彈性勢能決定于彈簧被壓縮(或拉伸)的長度及彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)。 14．沖量(I)、動量(p) 沖量I=Ft，是矢量，其方向決定于力的方向。 服從矢量運(yùn)算法則——平行四邊形定則。表示力在時間上的積累效果。有力作用在物體上即使物體產(chǎn)生加速度，但需經(jīng)過段時間才能改變物體的速度。 動量p=mv，是矢量，其方向決定于速度的方向。服從矢量運(yùn)算法則——平行四邊形定則。表示物體運(yùn)動狀態(tài)的物理量。 (二)重要規(guī)律 1．力的獨立作用原理：當(dāng)物體受到幾個力的作用時，每個力各自獨尊地使物體產(chǎn)生一個加速度，就像其他的力不存在一植物體的實際加速度為這幾個加速度的矢量和。 2．牛頓運(yùn)動定律：經(jīng)典力學(xué)的基本定律。適用于低速運(yùn)動的宏觀物體。 牛頓第一定律揭示了慣性和力的物理會義。 牛頓第二定律(F=ma)揭示了物體的加速度跟它所受的外力及物體本身質(zhì)皮之間的關(guān)系、使用時注意矢量性(a與F的方向始終一致)、同時性(有力F必同時產(chǎn)生a)、相對性(相對于地面參照系)、統(tǒng)一性(單位統(tǒng)一用SI制)。 牛頓第三定律(F=-F')揭示了物體相互作用力間的關(guān)系。注意相互作用力與平衡力的區(qū)別。 3．物體的平衡條件：物體平衡時，即或靜止、或勻速直線運(yùn)動、或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。在共點力作用下物體的平衡條件是F= 0．有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件是M=0。注意：對于共點力平衡．必有 M=0。對于固定轉(zhuǎn)動軸平衡，必有F=0。還要注意力的平衡和物體的平衡的區(qū)別。 4．勻變速直線運(yùn)動規(guī)律：a的大小和方向一定。可以用公式和圖象(s-t圖象和v-t圖象)描述。注意：①公式v=(v0 + vt) / 2只適用于勻變速直線運(yùn)動．②判斷初速度不為零的句變速直線運(yùn)動或測定其加速度的公式為△s=aT2 ，即從任一時刻開始，在連續(xù)相等的各時間間隔T內(nèi)的位移差△s都相等。判斷初速度為零的勻變速直線運(yùn)動時，方法一；用S1：S2：S3……=1：3：5……判斷(可作為充分必要條件)。方法二：同時滿足△s=aT2 (僅作為必要條件)和△s / s1=2/1。③利用圖象處理問題時，要注意其點、線、斜率、面積等的物理意義。 5.曲線運(yùn)動的規(guī)律：利用運(yùn)動的合成和分解方法。平拋運(yùn)動可視為水平勻速直線運(yùn)動豎直方向的自由落體的合運(yùn)動。 勻速圓周運(yùn)動雖向心加速度的大小不變，但方向時刻在變且恒指向圓心，所以是一種變加速運(yùn)動。其向心力F=mv2/R或F=mω2R，它與速度方向垂直。故只能改變物體的速度方向。向心力不是什么特殊的力，任何一種力或幾種力的合力都可提供為向心力。 行星運(yùn)動的規(guī)律由開普勒三定律揭示，三定律分別指明了行星運(yùn)動的軌道、行星沿軌道運(yùn)動時速率的變化以及周期與軌道半徑的關(guān)系(R3／T2=k)。萬有引力定律揭示了行星運(yùn)動的本質(zhì)原因，可應(yīng)用來發(fā)現(xiàn)天體并計算天體的質(zhì)量和密度。 6．振動和波動的規(guī)律：當(dāng)物體受到指向平衡位置的回復(fù)力作用且阻力足夠小時，物體將作機(jī)械振動。振動可分自由振動和受迫振動。當(dāng)策動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，將發(fā)生共振，振幅達(dá)最大。簡指振動是一種變加速運(yùn)動．其特點是所受外力的合力符合F=-kx，加速度符合a=-kx/m。這兩個特點可作為判別一個物體是否作簡諧振動的依據(jù)。簡諾振動的圖象是正弦(或余弦)曲線，它表示振動物體的位移隨時間而變化的情況。典型的間諧振動有單擺和彈簧振子等。作簡諧振動的系統(tǒng)的能量是守恒的，振幅越大，能量越大。 機(jī)械振動在煤質(zhì)中的傳播過程形成機(jī)械波。其特點是只傳播振動的能量而媒質(zhì)本身并不遷移．波動遵循疊加原理，能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。波動的任一質(zhì)點的振動周期(或頻率)和波源的振動周期(或頻率)一致．波動有橫波和縱波之分。波動圖象也是正弦6或余弦)曲線，它表示某一時刻各個質(zhì)點的位移。在判別質(zhì)點振動方向時要注意波動方向。 7．動能定理 動能定理揭示了外力對物體所做的總功與物體動能變化間的關(guān)系。要注意：①動能定理的研究對象是質(zhì)點(或單個物體)。②由動能定理可知：動力做正功使物體的動能增加Z阻力做負(fù)功，使物體的動能減少。③W指作用于物體的各個力所做功的代數(shù)和，因此要注意分辨功的正負(fù)。④Ek1和 Ek2分別為初始狀態(tài)和終了狀態(tài)的動能。因此，Ek2-Ek1僅由初末兩個運(yùn)動狀態(tài)決定，不涉及運(yùn)動過程中的具體細(xì)節(jié)。⑤公式W=Ek2- Ek1為標(biāo)量式，但有正負(fù)。W為正(負(fù))表示物體的動能增加(減少)。Ek2- Ek1為正(負(fù))也表示物體的動能增加(減少)。 8．機(jī)械能守恒定律 機(jī)械能守恒定律揭示了物體在只有重力(或彈力)做功的情況下，物體總的機(jī)械能保持不變及其動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律。可表示為E2=E1,要注意：①該定律所研究的對象是物體系統(tǒng)。所謂機(jī)械能守恒，是指系統(tǒng)的總機(jī)械能守恒。②機(jī)械能守恒的條件：在只有重力(或彈力)做功的情況下。③El和E2是指物體系統(tǒng)在任意兩個運(yùn)動狀態(tài)時的機(jī)械能，并不涉及El和E2間互相轉(zhuǎn)化的具體細(xì)節(jié)．④動能定理和機(jī)械能守恒定律有一定的關(guān)系：當(dāng)只有重力做功時，應(yīng)用動能定理可以得機(jī)械能守恒定律。 9．動量定理 動量定理揭示了物體所受的沖量與其動量變化間的關(guān)系。要注意：①動量定理所研究的對象是質(zhì)點(或單個物體、或可視為單個物體的系統(tǒng))。②動量定理具有普適性，即運(yùn)動軌跡不論是直線還是曲線，作用力不論是恒力還是變力(F為變力在作用時間內(nèi)的平均值)，幾個力作用的時間不論是同時還是不同時，都適用。③F指物體所受的合外力。沖量Ft的方向與動量變化m·△v的方向相同。 10．動量守恒定律 動量守恒定律揭示了物體在不受外力或所受外力的合力為零時的動量變化規(guī)律。對由兩個物體組成的系統(tǒng)，可表達(dá)為m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'要注意：①系統(tǒng)的封閉性。動量守恒定律所研究的對象是物體系統(tǒng)，所謂動量守恒是指系統(tǒng)的總動量守恒。②動量守恒的限制性。守恒的條件是F＝0。這包含幾種情況：一是系統(tǒng)根本不受到外力；二是系統(tǒng)所受的合外力為零；三是系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)比內(nèi)力小，且作用時打很短；四是系統(tǒng)在某個方向上所受的合外力為零、③速度的相對性。公式中的速度是相對于同一參照物而言的。④時間的同時性。系統(tǒng)的動量守恒是指在同一段時間里物體相互作用前后而言的。⑤動量的矢量性．如果系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的動量在同一直線上。則可選定正方向后用正、負(fù)號表示，將矢量運(yùn)算化簡為代數(shù)運(yùn)算M6)N律具有普適性。 11．碰撞規(guī)律 彈性碰撞同時滿足動量守恒和動能守恒，無能量損失。完全非彈性碰撞只滿足動量守恒，動能損失最大。 6．功和能的關(guān)系 功是能的轉(zhuǎn)化的量度。做功的過程總是伴隨著能量的改變，能量的改變需通過做功來實現(xiàn)。功是描述物理過程的物理量，能量是描述物理狀態(tài)的物理量。如果只有重力或彈力做功壩u機(jī)械能守恒。如果除重力和彈力做功外，還有其他力做功，則機(jī)械能和其他形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，但總的能量保持不變，這就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律的一種特殊情況。 二、重要研究方法 1．尋求“守恒量”。物理世界千變?nèi)f化，但有些物理量在一定條件下遵循守恒的規(guī)律。如力學(xué)中，有質(zhì)量守恒、機(jī)械能守恒和動量守恒Z電學(xué)中有電荷守恒等．由于守恒定律適用范圍廣。處理問題方便，因此，尋求“守恒量”已成為物理研究的一個重要方面。 2．運(yùn)用等量轉(zhuǎn)化的研究方法。運(yùn)用這種方法，可進(jìn)一步揭示相關(guān)物理量之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)新規(guī)律．如：由重力做功使物體動能增加，可以得到機(jī)械能守恒定律的表達(dá)形式之一。 3．發(fā)散思維。多角度地研究同一物理問題。如力學(xué)中，從力的瞬時，時間積累、房間積累效果研究，分別發(fā)現(xiàn)了牛頓運(yùn)動定律、動量定理、動能定理，從各個不同的角度揭示了物探規(guī)律；為解決問題提供了多種渠道。 4．選取理想化模型和過程。這是重要的科學(xué)抽象理想化的方法，即只研究主要因素而忽略次要因素，使研究問題簡化。如。質(zhì)點、自由落體、單擺和彈簧振子等理想化模型和平衡、勻變速直線運(yùn)動。勻速四周運(yùn)動、拋體運(yùn)動、簡連振動等理想化物理過程。 5．解析法。通過定量分析用公式表達(dá)物理規(guī)律。解析法具有推理嚴(yán)密和定量分析的特點 6．圖象法。通過建立坐標(biāo)系表達(dá)物理量之間的變化關(guān)系。如：位移圖象、速度圖象、振動圖象、波動圖象等。圖象法具有直觀形象的特點。 7．隔離法。把研究對象從周圍物體中隔離出來便于受力分析和處理問題。被隔離的研究對象可以是一個物體或物體的一部分，也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)。 8．矢量運(yùn)算法。按照平行四邊形法則或三角形法則進(jìn)行。當(dāng)物體的運(yùn)動在同一直線上時，可選定一個正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。選定正方向要以處理問題方便為原則，通常可規(guī)定初速度方向，加速度方向、坐標(biāo)軸正方向為正方向。 9．運(yùn)動的分解合成法。將復(fù)雜運(yùn)動看作由幾個簡單運(yùn)動所組成。它包括位移、速度、加速度、力的分解與合成。合成和分解要視問題的需要和實際效果進(jìn)行．正交分解法是常用的方法。
三、基本解題思路 歸納起來，力學(xué)中有三把金鑰匙，那么．遇到力學(xué)問題，究竟怎樣選用和使用金鑰匙呢？基本思路是： 1．審清題意，弄清物理過程，明確研究對象，畫好兩圖：物理過程示意圖和研究對象受力分析圖。 2. 對涉及要求速度和位移的問題，先從能量觀點入手分析往往會帶來方便。即對各個力所做的功，物體速度的變化情況作出分析。如果研究對象是一系統(tǒng)，且只有重力做功，則應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解。如果研究對象是一物體，且還有其他力做功．則應(yīng)用動能定理解．要注意分清正負(fù)功。選定零勢能點。初末狀態(tài)的機(jī)械能或動能、統(tǒng)一單位等問題。 3．對涉及要求時間和速度的問題，先從動量和沖量觀點入手分析往往會帶來方便。即對各個力的沖量、物體動量的變化情況作出分析。如果研究對象是一系統(tǒng)，且所受合力F=0，則應(yīng)用動量守恒定律解。如果研究對象是一物體，且F≠0，則應(yīng)用動量定理解。要注意選定正方向、分清動量和沖量的正負(fù)。初末狀態(tài)的動量、統(tǒng)一單位等問題。 4. 對涉及要求加速度和時間的問題，先從牛頓運(yùn)動定律入手分析往往會帶來方民即對研究對象分析其運(yùn)動狀態(tài)和受力情況后，列出其運(yùn)動方程，必要時再運(yùn)用運(yùn)動學(xué)公式解之。要注意分析各運(yùn)動過程中物體的受力情況、選定正方向。統(tǒng)一單位等問題。 5．選用上述三把金鑰匙解題是相對的。一切要視具體問題來定。有時需同時用之，有時可分別用之。這就需要通過解題不斷總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。才能深刻領(lǐng)會，靈活運(yùn)用。 解答力學(xué)問題通?？砂慈缦滤悸愤M(jìn)行： 1．審清題意，弄清物理過程，畫出示意圖。 2．明確研究對象，正確受力分析，畫出受力圖。 3．選取坐標(biāo)系，規(guī)定正方向。 4．選準(zhǔn)物理規(guī)律，列出方程． 5.解出所求物理量的文學(xué)表達(dá)式，代入統(tǒng)一單位后的數(shù)據(jù)。 6.計算結(jié)果，驗算討論。 四、復(fù)習(xí)建議 通過本講力學(xué)的復(fù)習(xí)，要求明確力學(xué)中以牛頓運(yùn)動定律為核心的知識整體結(jié)構(gòu)，深刻理解以力、速度、加速度、質(zhì)量等為主體的重要力學(xué)概念，熟練掌握靜力學(xué)、運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)中的重要規(guī)律。要求明確力學(xué)中以牛頓運(yùn)動定律、動能定理和機(jī)械能守恒定律、動量定理和動量守恒定律為核心的知識體系，深刻理解功、功率、動能、勢能、機(jī)械能、動量、沖量等重要概念，熟練掌握動能定理、機(jī)械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律等重要規(guī)律，能靈活地運(yùn)用三把力學(xué)金鑰匙解決力學(xué)問題，不斷開拓解題思路，增強(qiáng)解題能力。進(jìn)一步了解研究力學(xué)乃至研究物理學(xué)的重要研究方法，能似明晰的思路熟練地解決有關(guān)力學(xué)問題。繼續(xù)激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣，熏陶良好的學(xué)習(xí)(包括復(fù)習(xí))習(xí)慣，培養(yǎng)能力，開發(fā)智力，并為后續(xù)內(nèi)容的復(fù)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。 1．制訂復(fù)習(xí)計劃 為加強(qiáng)計劃性，提高復(fù)習(xí)效率，應(yīng)當(dāng)注重制訂切實可行的復(fù)習(xí)計劃。一般分兩輪進(jìn)行：第一輪要求一章一節(jié)全面細(xì)致的復(fù)習(xí)，著重抓好基礎(chǔ)。第二輪要求深化知識，綜合提高，靈活運(yùn)用。要注重重點內(nèi)容的專題復(fù)習(xí)，在重解題方法和技巧的靈活運(yùn)用，注重解題規(guī)范化和實驗技能的訓(xùn)練，注重科學(xué)的安排時間以提高復(fù)習(xí)效率。切忌重理論輕實際、重資料輕教材、重結(jié)論輕過程、重解題輕應(yīng)用的不良傾向． 2．把握知識的深廣度 要切實遵循大綱和教材，不要隨意拓寬加深，注意擺脫題海，避免陷入偏、怪、難的歧途，要把握好知識的深廣度。如下列內(nèi)容不作要求：靜摩擦系數(shù)的概念，物體的一般平衡條件和開普勒三定律等物理規(guī)律，按有效數(shù)字規(guī)則運(yùn)算，用速度圖象去計算問題，互換振動圖象和波動圖象。對矢量運(yùn)算僅限于解直角三角形，對力矩平衡問題僅限于有固定轉(zhuǎn)動軸的情況，對連接體問題僅限于相連物體的加速度大小和方向相同的情況，對有關(guān)向心力的計算僅限于掏心力是由一條直線上的力合成的情況，對豎直平面上的圓周運(yùn)動僅限于計算最高點和最低點的有關(guān)問題．關(guān)于負(fù)功的概念，只要求明確它的物理意義。關(guān)于功率的概念，有時由于負(fù)功的出現(xiàn)也會遇到功率是負(fù)值的情況，則僅要求知道它的物理意義是阻力在單位時間里所做的功。關(guān)于彈性勢能，只要求定性了解它的產(chǎn)生、與哪些因素有關(guān)、與其它能的轉(zhuǎn)化，而不要求用公式進(jìn)行計算。不要求用功能關(guān)系解題。關(guān)于碰撞，只研究正碰，不區(qū)分彈性碰撞和非彈性碰撞，且只討論一維的情況。應(yīng)用動量定理和動量守恒定律解題只限于一維的情況。 3. 掌握知識結(jié)構(gòu) 力學(xué)所研究的對象是質(zhì)點和有固定轉(zhuǎn)動軸的物體。力學(xué)所研究的物理現(xiàn)象是平衡狀態(tài)、勻變速直線運(yùn)動、拋體運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、振動和波動、反沖運(yùn)動、碰撞等。力學(xué)所研究的方法及其獲得的規(guī)律可分為：從力的角度考慮，有牛頓運(yùn)動定律，動量定理和動量守恒定律；從能的角度考慮，有動能定理和機(jī)械能守恒定律．為此，要十分注重深化對力學(xué)概念、規(guī)律和思維方法的理解和應(yīng)用。 力學(xué)從總體上可分運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)兩大部分，靜力學(xué)只是運(yùn)動學(xué)中當(dāng)速度為零(或角速度為定值)時的特殊情況。運(yùn)動學(xué)所研究的是物體的運(yùn)動狀態(tài)，描述的是運(yùn)動現(xiàn)象；而動力學(xué)所研究的則是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，即從力和能兩個不同的角度揭示了運(yùn)動的本質(zhì)(即三把力學(xué)金鑰匙)。學(xué)習(xí)力學(xué)的過程就是不斷分析運(yùn)動現(xiàn)象與揭示運(yùn)動本質(zhì)的過程。在總復(fù)習(xí)之時，應(yīng)當(dāng)充分意識到這一點，從而更好地將已學(xué)過的揭示本質(zhì)的物理規(guī)律去分析和解決已學(xué)過的運(yùn)動現(xiàn)象和尚未遇見的許多問題。 4. 要注意深化對物理概念的理解 如，關(guān)于功的概念，在初中規(guī)定功W=FS，其中S為物體在力的方向上通過的距離。在高中則將功定義為W=FScosα，即功等于力跟物體在力的方向上的位移的乘積。討論了正功和負(fù)功的意義以及合外力所做功的計算方法。研究力做功除了力學(xué)中涉及的力外，還有電場力、磁場力、洛舍茲力等，復(fù)習(xí)時，要把它們串起來，比較它們做功的特點。在高中學(xué)習(xí)能量時，進(jìn)一步揭示了功的本質(zhì)，功是描述物理過程的物理量。做功總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。關(guān)于功率的概念，討論了平均功率、即時功率、額定功率、輸出功率等概念。關(guān)于能量的概念，從初中的定性研究發(fā)展至高中的定量計算動能和重力勢能。通過動能定理、機(jī)械能守恒定律，定量地揭示了功和能的關(guān)系；功是能量轉(zhuǎn)化的量度，能量在轉(zhuǎn)化中保持守恒． 5．要注意揭示物理規(guī)律之間的區(qū)別和內(nèi)在聯(lián)系 從力的角度總結(jié)出了牛頓運(yùn)動定律、動量定理、動量守恒定律。從能的角度總結(jié)出了動能定理、機(jī)械能守恒定律。雖然，從不同的角度所得的規(guī)律不同，但描述的是同一物理現(xiàn)象，揭示的本質(zhì)是一致的。當(dāng)然，也有著許多不同之處，要注重通過列表等形式從研究對象、研究角度、適用范圍、成立條件、矢量性、解題思路等方面加以比較，以加深對相近知識的理解。 6．要注意加強(qiáng)思維訓(xùn)練 可先以物理規(guī)律為專題訓(xùn)練收斂思維，歸納出運(yùn)用三把力學(xué)金鑰匙解題的不同的基本思路。然后，可在解同一道題時，訓(xùn)練發(fā)散思維，從多角度地考慮問題，防止用某一規(guī)律訓(xùn)練解題所造成的思維定勢，從而有效地培養(yǎng)靈活地綜合應(yīng)用知識的能力．
本講內(nèi)容包括靜電場、穩(wěn)恒電流、磁場、電磁感應(yīng)、交流電、電磁振蕩和電磁波。 一、重要概念和規(guī)律 (一)重要概念 1．兩種電荷、電量(q) 自然界只存在兩種電荷。用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷，用毛皮摩擦過的硬橡膠棒上帶的電荷叫做負(fù)電荷。注意：兩種物質(zhì)摩擦后所帶的電荷種類是相對的。電荷的多少叫電量。在SI制中，電量的單位是C(庫)。 2．元電荷、點電荷、檢驗電荷 元電荷是指一個電子所帶的電量e=1.6×10-19C。點電荷是指不考慮形狀和大小的帶電體。檢驗電荷是指電量很小的點電荷，當(dāng)它放入電場后不會影響該電場的性質(zhì)。 3．電場、電場強(qiáng)度(E)、電場力(F) 電場是物質(zhì)的一種特殊形態(tài)，它存在于電荷的周圍空間，電荷間的相互作用通過電場發(fā)生。電場的基本特性是它對放入其中的電荷有電場力的作用。電場強(qiáng)度是反映電場的力的性質(zhì)的物理量。 描述電場強(qiáng)度有幾種方法。 其一，用公式法定量描述；定義式為E=F/q，適用于任何電場。真空中的點電荷的場強(qiáng)為E=kq/r2。勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)為E=U/d。 要注意理解：①場強(qiáng)是電場的一種特性，與檢驗電荷存在與否無關(guān)。②E是矢量。它的方向即電場的方向，規(guī)定場強(qiáng)的方向是正電荷在該點受力的方向。③注意區(qū)別三個公式的物理意義和適用范圍。④幾個電場疊加計算合場強(qiáng)時，要按平行四邊形法則求其矢量和。 其二，用電場線形象描述：電場線的密(疏)程度表示場強(qiáng)的強(qiáng)(弱)。電場線上某點的切線方向表示該點的場強(qiáng)方向。勻強(qiáng)電場中的電場線是方向相同、距離相等的互相平行的直線。要注意：a.電場線是使電場形象化而假想的線．b.電場線起始于正電行而終止于負(fù)電荷。c.電場中任何兩條電場線都不相交。電場力是電荷間通過電場相互作用的力。正(負(fù))電荷受力方向與E的方向相同(反)。 4．電勢能(B)、電勢(U)、電勢差(UAB) 電勢能是電荷在電場中具有的勢能。要注意理解：①物理意義；電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。②電勢能是相對的，通常取電荷在無限遠(yuǎn)處的電勢能為零，這樣，電勢能就有正負(fù)。③電場力對電荷所做的正(負(fù))功總等于電荷電勢能的減少(增加)，即WAB=εA-εB。(A點電勢高于B點)。④電場力移動電荷做功，只跟電荷的始、末位置有關(guān)，跟具體路徑無關(guān)。 電勢是反映電場的能的性質(zhì)的物理量．描述電勢有幾種方法。其一，用公式法定量描述：電場中某點的電勢定義為U=ε/q。要注意理解：①電勢是電場的一種特性，與檢驗電荷存在與否無關(guān)。②電勢是標(biāo)量。③在SI制中的單位：1V=1J／C。④電勢是相對的，通常取無限遠(yuǎn)處(或大地)的電勢為零，這樣，電勢就有正負(fù)。⑤幾個電場疊加計算合電勢時，只需求各個電場在該點產(chǎn)生的電勢的代數(shù)和。其二，用等勢面形象描述：任意兩個等勢面不能相交。等勢面與電力線垂直。不同等勢面的電勢沿電力線方向逐漸降低。任何相鄰兩等勢面間的電勢差相等，場強(qiáng)大(小)的地方等勢面間的距離小(大)。在同一等勢面上的任何兩點間移動電荷時，電場力不做功。在勻強(qiáng)電場中的等勢面是一族限電力線垂直的平面。 電勢差指電場中兩點間的電勢的差值，有時又叫做電壓。表示為UAB=UA-UB。注意：①電場中兩點間的電勢差值是絕對的。電場中某點的電勢實際上是指該點與無窮遠(yuǎn)處間的電勢差。②電勢差有正負(fù)，UAB=-UBA。 5．電客(C) 電容器的電容定義為C=Q/U。注意理解：①電容是表征電容器特性的物理量。對于給定的電容器，C一定。②電容器所帶電量指每個導(dǎo)體(或極板)所帶電量的絕對值。③電容器的電容只眼它的結(jié)構(gòu)(兩個導(dǎo)體的大小、形狀、相對位置)、介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，而與它所帶的電量q和電勢差U無關(guān)。④平行板電容器的電容C=εS/4πkd，表示C與介電常數(shù)ε成正比，跟正對面積S成正比，跟極板間的距離d成反比。⑤電容器的額定電壓應(yīng)低于擊穿電壓。 6．電流強(qiáng)度(I) 電流強(qiáng)度是表示電流強(qiáng)弱的物理量。定義為I=q/t，要注意理解：①電流的形成：電荷的定向移動。②導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件：一是要有可移動的電荷；二是保持導(dǎo)體兩端的電勢差(如電源)。③電流的方向：規(guī)定正電荷的移動方向為電流方向。在外(內(nèi))電路電流從電源的正(負(fù))極流向負(fù)(正)極。④導(dǎo)體中自由電子定向移動速率并不快，電流的傳導(dǎo)速率即電場的傳播速率等于光速。 7．電阻(R)、電阻率(ρ)、超導(dǎo)體 電阻是表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用的物理量，定義為R=U/I，其單位根據(jù)歐姆定律規(guī)定是歐姆，即1歐=1伏／安。電阻是導(dǎo)體的一種特性。電阻率是反映材料導(dǎo)電性好壞的物理量，根據(jù)電阻定律定義為ρ=RS/l，單位是歐姆“Ω·m”，各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高(降低)而增大(減小)。當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時某些金屬、合金和化合物的電阻率會突然減小為零，此謂超導(dǎo)現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的導(dǎo)體叫做超導(dǎo)體。超導(dǎo)體的電阻為零。 8．電功(W)電熱(Q)、電功率(P) 電功是描述電路中電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的物理量?？杀硎緸閃=UIt。在純電阻電路中，W=UIt=I2Rt=U2t/R。電功的實用單位 1干瓦小時(度)=3.6×106焦。電熱指電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量。在純電阻電路里，W=Q，即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在非純電阻(如含電動機(jī)、電解槽等用電器)電路里，w＞Q；電功率是描述電流做功快慢的物理量，可表示為P=W/t=UI。在純電阻電路中，P＝UI=I2R=U2/R。 9．電源、電動勢(ε)、路端電壓(U) 電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對于給定的電源，電動勢、內(nèi)電阻和允許通過的最大電流一定。電動勢是表征電源特性的物g量之一。要注意理解：①S是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無關(guān)。②ε的物理意義；電動勢在數(shù)值上等于路中通過1庫侖電量時電源所提供的電能。③注意區(qū)別電動勢和電壓的概念。電動勢是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，是反映電場力做功的特性。路端電壓是外電路兩端的電壓?？杀硎緸椋篣=ε-U'(U'= Ir)。要明確：①U隨I的變化規(guī)律。當(dāng)I增大時，U減?。划?dāng)I=0時，U=ε。②U隨R的變化規(guī)律：當(dāng)R增大(減小)時，U隨著增大(減小)當(dāng)R→∞(斷路)時，U=ε(據(jù)此原理可用伏特計直接測ε)。當(dāng)R→0(短路)時，U→0，此時有I＝ε/r，電流很大。 10．磁性、磁體、磁極、磁化 磁性指物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。具有磁性的物體叫磁體。磁體上最強(qiáng)的部分叫磁極，指南(北)的磁極叫南(北)極，用S(N)表示。磁化指使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程。 11．磁場、磁感強(qiáng)度(B) 磁場是一種特殊形態(tài)的物質(zhì)，它存在于磁體周圍的空間，磁體間的相互作用通過磁場發(fā)生。磁場的基本特性是它對放入其中的電流(或磁極)有磁場力的作用。磁感強(qiáng)度是反映磁場的力的性質(zhì)的物理量。描述磁感強(qiáng)度有幾種方法。其一，用公式定量描述。定義式為B=F/Il。要注意理解 ：①B是磁場的一種特性，與磁場力F、電流強(qiáng)度I、導(dǎo)線長度l無關(guān)。B不是電流I所產(chǎn)生的磁場。②B是矢量。它的方向即圍場的方向，規(guī)定B的方向是磁針N極在該點受力的方向。③在SI制中，B的單位為(T)特斯拉。其二，用磁感線描述：磁感線的密(疏)程度表示磁場的強(qiáng)弱。磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向．勻強(qiáng)磁場中的磁感線是方向相同的距離相等的互相平行的直線；直線電流磁場的磁力線是以導(dǎo)線上各點為圓心的在限導(dǎo)線垂直的平面上的同心圓，通電螺線管磁場的磁力線與條形磁鐵相似。要注意：a.磁感線是使磁場形象化而假想的線。b.磁感線是閉合曲線，在磁體外(內(nèi))部，從N(S)極到S(N)極。③磁場中任何兩條磁力線都不相交。 12．磁通量(Φ) 為了研究穿過某一個面上的磁場，定義磁通量Φ=BScosθ要理解：①適用于勻強(qiáng)磁場。②物理意義：穿過磁場中某個面的磁感線條線。③θ為所研究的平面的法線與B的夾角。④磁通量有正負(fù)。⑤在SI制中的單位為韋伯(Wb)，⑤由B=Φ/S，常稱磁通密度。 13．電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動勢(ε)、感應(yīng)電流(I) 電磁感應(yīng)是指利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動勢叫感應(yīng)電動勢。所產(chǎn)生的電流叫感應(yīng)電流。要注意理解；①產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的那部分導(dǎo)體相當(dāng)于電源。②產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與電路是否閉合無關(guān)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流必需閉合電路。③產(chǎn)生感應(yīng)電流的兩種敘述是等效的，即閉合電路的一部分導(dǎo)體作切割磁力線運(yùn)動與穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變化等效。 14．自感現(xiàn)象、自感電動勢、自感系數(shù)(L) 自感現(xiàn)象是指由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。飾產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢叫自感電動勢。自感系數(shù)簡稱自感或電感，它是反映線圈特性的物理量。線圖越長，單位長度上的匝數(shù)越多，截面積越大，它的自感系數(shù)越大。另外，有鐵心的線圇的自感系數(shù)比沒有鐵心時要大得多。 15．交流電、表征交流電的物理量 交流電是指電流強(qiáng)度和方向都隨時間作周期性變化的電流。交流電有單相和三相之分。中學(xué)所研究的是正弦交流電. 最大值 交流電的最大值是交流電在一周期內(nèi)所能達(dá)到的最大值．有效值 交流電的有效值是根據(jù)電流熱效應(yīng)規(guī)定的，即如果在相同時間內(nèi)交流電和直流電通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相等，則把這直流電的數(shù)值叫做這交流電的有效值。有效值=最大值/ 。注意：①該關(guān)系式適用于按正弦現(xiàn)律變化的交流電。②電氣設(shè)備上所標(biāo)的額定電壓和額定充流以及電表測量的數(shù)值一般指有效值。③我國的交流電，照明電路電壓為220伏，動力電路電壓為380伏。周期(T)和頻率(f)都是表征交流電變化快慢的物理量.其關(guān)系為:T=1/f。我國的交流電的周期為0.02S，頻率是50Hz，電流方向每秒改變100次。 16．振蕩電流、電磁振蕩 振蕩電流指大小和方向都作周期性變化的電流。通常由自感線圈和電容器組成的振蕩電路(稱LC回路)產(chǎn)生。電磁振蕩是一種物理現(xiàn)象；在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩的過程中，電容器極板上的電荷、回路中的電流以及與它們相聯(lián)系的磁場和電場都在作周期性變化。電磁有無阻尼振蕩(等幅振蕩)和阻尼振蕩(減幅振蕩)之分。電磁振蕩的過程可與簡諧振動相類比。 17．電磁場、電磁波 電磁場是指由變化的電場和磁場組成的不可分離的統(tǒng)一的場。電磁場由近及遠(yuǎn)地傳播形成電磁波。要注意理解：①沒有靜止的電磁場。②電磁波是橫波，它的傳播方向、電場方民＿磁場方向互相會直。③傳播電磁波不需要介質(zhì)。 (二)、重要規(guī)律 1．電荷守恒定律 電荷守恒定律揭示了在電荷的分離和轉(zhuǎn)移的過程沖總量保持不變的規(guī)律。要注意它在中和現(xiàn)象、三種起電(接觸起電、摩擦起電、感應(yīng)起電)過程、靜電感應(yīng)現(xiàn)象中的應(yīng)用。 2．庫侖定律 庫侖定律反映了電荷間相互作用力的規(guī)律?？杀硎綟=kQ1Q2/r2，其中靜電力恒星k＝9X109N·m2／C2．要注意：①適用于真空中的點電荷。②應(yīng)用公式時，可把q和F的絕對值代入計算，庫侖力的方向根據(jù)電荷的正負(fù)來判斷。 3．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點 處于靜電平衡狀態(tài)(指導(dǎo)體中沒有電荷定向移動的狀態(tài))的導(dǎo)體的特點有四；其一，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。其二，表面上任何一點的場強(qiáng)方向跟該點的表面垂直。其三，電行只能分布在導(dǎo)體的外表面上(可用法拉第圓筒實驗驗證)。其四，該導(dǎo)體是一個等勢體，它的表面是一個等勢面。 4．電勢差限電場力做功、跟電場強(qiáng)度的關(guān)系 電場中移動電荷時電場力做的功跟電勢差的關(guān)系為W=qU。要注意：①公式適用于任何電場。②q、U、W三個量都有正、負(fù)。為避免錯誤，應(yīng)用時，均取絕對值，功的正負(fù)可從電荷的正負(fù)及移動方向加以判斷。③在電場力作用下，正(負(fù))電荷總是從高(低)電勢處移向低(高)電勢處，且電荷的電勢能減小。電勢差跟電場強(qiáng)度的關(guān)系可從以下三方面理解：①大小關(guān)系：①U=Ed(適用于勻強(qiáng)電場，d為沿電場線方向的兩點間距離)。②方向關(guān)系：場強(qiáng)的方向就是電勢降低最快的方向．③單位關(guān)系：1V/m=1N/C。 5．帶電粒子在電場中的運(yùn)動規(guī)律 帶電粒子在重力、電場力作用下?；蛱幱谄胶鉅顟B(tài)、或加速、或偏轉(zhuǎn)(在勻強(qiáng)電場中作類拋體運(yùn)動)。其運(yùn)動規(guī)律同樣遵循力學(xué)的三把金鑰匙、只是在受力分析時要多考慮一個電場力而已。 6．電阻定律 電阻定律是一個實驗定律，它揭示了影響導(dǎo)核電阻的因素間的關(guān)系。要注意理解：①當(dāng)溫度不變時，導(dǎo)線的電阻是由它的長短、粗細(xì)、材料決定的。而與加在導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流強(qiáng)度無關(guān)。②電阻還隨著溫度的升高而增大。③該公式適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體及放度均勻一致的電解液 7．歐姆定律 部分電路歐姆定律為：I=U/R，要注意：①公式中的I、U、R三個量必須是屬于同一段電路的。②適用范圍；適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)的溶液，不適用于氣體?；蚶斫鉃閮H適用于不含電源的某一部分電路。閉合電路歐姆定律可表示為：I=ε/(R+r)，要注意：①適用于包括電源的整個閉合電路。②會從能量的轉(zhuǎn)化觀點理解Iε=IU+Ir的物理意義，明確電源的總功率(Iε)、輸出功率(IU)和內(nèi)電路消耗的功率(IU')及其關(guān)系。 8．焦耳定律 焦耳定律是定量反映電流熱效應(yīng)的規(guī)律。在SI制中表示為Q=I2Rt。要注意；①對任何電路，只要有電阻R存在，由電流熱效應(yīng)產(chǎn)生的熱量都可用該公式計算。②在純電阻電路中，還可表示為Q=UIt或U2t/R。③在SI制中Q用焦作單位。 9．電路串并聯(lián)和電源串并聯(lián)的特點 電路串并聯(lián)要注意理解電壓分配、電流分配、功率分配的規(guī)律。電源(相同電池)串并聯(lián)要注意適用條件：當(dāng)用電器額定電壓高于單個電他的電動勢時，應(yīng)采用串聯(lián)電池組。當(dāng)用電器的額定電流比單個電地允許通過的最大電流大時，應(yīng)采用并聯(lián)電池組。必要時采用混聯(lián)電池組。 10．改裝電表的原理 將電流計改裝成優(yōu)特計．需給電流計串聯(lián)一個分壓電阻，該電阻可由R串＝(n—1)Bg計算，其中n=U/Ug為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。將電流計改裝螨安始計，需給電流計并取一個分流電阻，該電阻可由IgRg=(I-Ig)R并計算，其中n=I/Ig為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。 11．測量電阻的方法 (1)用伏安法測。應(yīng)明確：當(dāng)測量小(大)電阻時應(yīng)采用安培計外(內(nèi))接法。(2)用歐姆計測。應(yīng)理解：①這是一種能直接讀出電阻值的粗略測量方法。②要先調(diào)零再測量。 12．磁極間的作用規(guī)律 磁極間相互作用的磁和同(異)名磁極相斥(吸)。 13．判定磁場方向的法則 用安培定則判定。注意；當(dāng)判定直線電流的磁場方向時，大拇指表示充流方向，四指表示磁感線的環(huán)繞方向.當(dāng)判定環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向時，大姆指表示磁感線的方向。四指表示電流方向。 14．磁場對電流的作用規(guī)律 (1)大小：電流所受的磁場力通常稱為安培力。其大小F=BIlsinθ，注意：①適用于勻場磁場中長直通電導(dǎo)線．②θ為I與B的夾角。磁場對通電線圈有磁力矩作用，其大小 M=BIScosθ。注意：①適用于勻強(qiáng)磁場和輻向磁場 ②S為線圈(不一定有規(guī)則)面積。③θ為B與線圈平面的夾角。磁場對運(yùn)動電荷的作用力通常稱為洛侖茲力。其大小f=qvBsinθ。注意：①洛侖茲力是磁場對單個運(yùn)動電荷的作用力，而安培力是磁場對通電導(dǎo)線上電流的作用力。②θ為B與v的夾角。在勻強(qiáng)磁場中，若θ=0，則電荷做勻速直線運(yùn)動；若θ=90°，則電荷在向心力f=qvB作用下做勻速圓周運(yùn)動，可以證明，電荷的運(yùn)動周期跟軌道半徑和運(yùn)動速率無關(guān)。③f對運(yùn)動電荷不做功。 (2)方向：由左手定則判既注意：當(dāng)判定洛侖茲力方向時，四指的指向與正(負(fù))電荷的運(yùn)動方向相同(反)。 15．電磁感應(yīng)規(guī)律 (1)感應(yīng)電動勢的大?。河煞ɡ陔姶鸥袘?yīng)定律確定。公式一：ε=△Φ/△t。注意；①該式普遍適用于求平均感應(yīng)電動勢．②ε只與穿過電路的磁通量的變化率△Φ/△t有關(guān)，而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變化方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素?zé)o關(guān)。公式二：ε=Blvsinθ。注意：①該式通常用于導(dǎo)體切割磁力線之時。且導(dǎo)線與磁感線互相垂直。②θ為v與B的夾角。l為導(dǎo)體切割磁感線的有效長度(即l為導(dǎo)體實際長度在垂直于B方向上的投影)。公式三：ε=L△I/△t。注意：①該公式由法拉第電磁感應(yīng)定律推出。適用于自感現(xiàn)象。②ε與電流的變化率△I/△t成正比。 (2)感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向：感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向是一致的，均由楞次定律和右手定則來判定。方法一：楞次定律。注意：①正確理解楞次定律比右手定則有更深刻的物理本質(zhì)。反映了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。即發(fā)電機(jī)的基本原理：機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。②普遍適用。只是當(dāng)導(dǎo)體和磁場無相對運(yùn)動時，用楞次定律較方便。③掌握應(yīng)用楞次定律的正確步驟；第一步，明確原磁場的方向及穿過閉合電路中的磁通量增減情況；第二步。根據(jù)格次定律確定感生電流的磁場方向；第三步，利用安培定則確定感應(yīng)電流的方向。要深刻理解“阻礙”兩字的含義，阻礙不同于相反。方法二：右手定則。注意：①兩種判斷方法結(jié)論一致。當(dāng)導(dǎo)體和磁場有相對運(yùn)動時，用右手定則較方便。右手定則可視為楞決定律的特殊情況．②與左手定則的區(qū)別。 15. 交流電的變化規(guī)律 (1)用函數(shù)式表示：感應(yīng)電動勢的瞬時值為：e=εmsinωt，εm=2Blv。電流的瞬時值為：i=Imsinωt，Im=εm/R。(2) 用函數(shù)圖象表示：是正弦函數(shù)圖象。 16．變壓器的變壓原理和變壓規(guī)律 變壓原理：在原、副線圈中由于電流交變而發(fā)生互相電磁感應(yīng)使之變壓。應(yīng)理解；①變壓過程的本質(zhì)是傳遞能量。②變壓過程中穿過原、副線圈的交變磁通量相同，每匝線圈的感生電動勢相等。③適用于交流電。直流電不能用變壓器變壓。變壓規(guī)律：對于理想變壓器有U1/U2=n1/n2，I1/I2=n2/n1注意：該式僅適用于只有一個副線圈的情況。當(dāng)有幾個副線圈時，每個副線日與原線圈均有這種獨立關(guān)系，且變壓器的輸出電流工：應(yīng)等于各副線圈中的電流之和。③輸入功率等于輸出功率。 17．電磁振蕩的規(guī)律 電磁振蕩的固有周期T、固有頻率f。注意：①適用于無阻尼自由振蕩(不再從外界獲得能量)。＠T或f與振幅無關(guān)。 18．麥克斯韋電磁場理論 該理論的要點為；任何變化的電(磁)場都要在周圍的空間產(chǎn)生磁(電)場。要理解：均勻變化的電(磁)場在周圍產(chǎn)生穩(wěn)擔(dān)的磁(電)場；振蕩電(磁)場在周圍空間產(chǎn)生同樣頻率的磁(電)場。 二、重要研究方法 1．用比值定義物理量 若比值為恒量，則反映了物質(zhì)的某種性質(zhì)。如：物質(zhì)的密度ρ、導(dǎo)體的電阻R、電場強(qiáng)度E、電勢U、電容C等。 2. 類比 如：將電場與重力場、電場強(qiáng)度E與重力場強(qiáng)度(即重力加速度g)、電勢能與重力勢能、等勢面與等高線相類比。將電磁振蕩與簡諧振動、電磁波與機(jī)械波、電指振與振動的共振相類比。其優(yōu)點是利用已學(xué)過的知識去認(rèn)識有類似特點或規(guī)律的未知抽象知識。 3．運(yùn)用形象思維 如：用電場線和等勢面描述電場的性質(zhì)，幫助理解電場強(qiáng)度和電勢等抽象概念，用小磁針和磁感線描述磁場的性質(zhì)．用安培定則、左手定則描述相關(guān)物理量間的關(guān)系，提供判定某物理三的方向等。以達(dá)到由形象思維上升到抽象思維的境界。 4．運(yùn)用等效思想 如；借助等效電阻、等效電路簡化電路，便于解題。 5．極端分析法 如：研究閉合電路兩端點的電壓即路端電壓、用電鍵的閉合和斷開、變阻器滑片移至兩極端、使電路斷路和短路等都是運(yùn)用了極端分析的思想方法。 6．尋求守恒規(guī)律 如：電荷守恒定律。在純電阻電路中，電功等于電熱。法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律反映了在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。在工C回路中，電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化。這實際上是能是守恒定律的具體體現(xiàn)。 7．運(yùn)用圖象法研究 如：在I－U坐標(biāo)息中畫出金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線來研究導(dǎo)體的電阻。在U-I坐標(biāo)系中畫出圖線來研究路端電壓隨電流的變化規(guī)律，并借助它測算ε和r。用正弦函數(shù)圖象描述正孩交流電、振蕩電流。 8．實驗檢測 如：用驗電器檢測物體上是否帶電、帶何種電、帶多少電，用靜電計檢測導(dǎo)體間的見勢差。用庫侖扭秤研究庫侖定律，用伏特計測電壓，用安培計測電流強(qiáng)度，用歐姆計測電阻等。 9．觀察和實驗 觀察和實驗是揭示物理規(guī)律的基本方法，物理規(guī)律依靠實驗來證實。如：奧斯特實驗發(fā)現(xiàn)了電流的磁場，羅蘭實驗證實了運(yùn)動電荷能產(chǎn)生磁場，從而揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。用電子射線管檢驗了運(yùn)動電荷在磁場中受到洛侖茲力的設(shè)想。法拉第的電磁感應(yīng)實驗使他的“把磁轉(zhuǎn)變成電”的光輝思想變?yōu)楝F(xiàn)實．赫茲實驗證實了電磁波的存在。還如：用示波器觀察波形，用萊頓瓶說明電諧振等。 三、基本解題思路 解答電場和電路問題的基本思路大致與解力學(xué)和熱學(xué)問題相仿，下面擇其不同之處作些說明： 1. 關(guān)于研究對象。電場中的研究對象往往是電場中的某一點或某一個電荷。電路的研究對象住在是某些元件(包括電源、用電器、電表等)或一段電路． 2．關(guān)于受力分析。由于電場的參與，要多考慮一個電場力(庫侖力)。 3．關(guān)于物理過程。電場中主要研究靜電平衡、帶電粒子在電場中的運(yùn)動(平衡、加速、偏轉(zhuǎn))等．電路主要研究電路變化，如通過電鍵、轉(zhuǎn)換開關(guān)、變阻器變換電路的組成并引起了電路中各個量的變化。為了便于認(rèn)識電路，常常先要畫出簡化的等效電路。 4. 關(guān)于狀態(tài)參量的分析。表征電場的狀態(tài)量主要有場強(qiáng)、電勢、電勢能等，引起電場狀態(tài)量變化的是力、功等。表征電路的狀態(tài)量有電壓、電流等，引起電路狀態(tài)量變化的是電阻等。要抓住關(guān)鍵的物理量，如并聯(lián)電路中的電壓相等、串聯(lián)電路中的電流相等、變化電路中電源的電動勢和內(nèi)阻不變、在全電路中能量守恒等． 解答磁場和電磁場問題的基本思路大致與前面的相仿，下面擇其不同之處作些說明： 1．關(guān)于研究對象。四場中的研究對象往往是小磁針、帶電粒子、通電直導(dǎo)線、通電線圈、閉合回路等。還有如：變壓器、電磁波、振蕩電流等。 2．關(guān)于受力分析。由于磁場的參與，要多考慮一個磁場力(安培力、洛侖茲力)。 3．關(guān)于物理過程。磁場中主要研究：通電導(dǎo)體受力平衡和帶電粒子受到洛侖茲力而作勻速圓周運(yùn)動，電磁感應(yīng)現(xiàn)象，交流電和振蕩電流的正弦變化過程，電磁波的發(fā)射、傳播和接收過程等．一些問題的物理過程往往是在三維空間進(jìn)行，為此，要善于發(fā)揮空間想象力，選擇恰當(dāng)?shù)钠矫嬉晥D(如以通電導(dǎo)線的橫截面作為受力面)將立體圖形轉(zhuǎn)化為平面圖形，畫出簡明的物理過程示意圖。 4．關(guān)于狀態(tài)參量的分析。要抓住關(guān)鍵的物理量，如：磁場中運(yùn)動物體的力(由此涉及加速度、沖量等)和骼(由此涉及功、動能、勢能)，電磁感應(yīng)中的磁通量變化率，交流電中的最大值(或有效值)和周期(或頻率)、傳播電磁波的頻率和波長、振蕩電流的周期〔或頻率)等。 5．注重方向的分析與判斷。尤其是B的方向、安培力和洛侖茲力的方向、通電線因所受磁力矩后的轉(zhuǎn)動方向、感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流的方向等。 四、復(fù)習(xí)建議 1．通過對電磁學(xué)的復(fù)習(xí)，要求明確以電場和電路為主線的知識體系，深刻理解電場力、電場強(qiáng)度、電勢能、電勢、電勢差和電壓、電容、電動勢、電流強(qiáng)度、電阻、電功、電功率等重要概念，熟練掌握庫侖定律、電場力做功的規(guī)律、串并聯(lián)電路和串并聯(lián)電池的特點、歐姆定律、焦耳定律等重要規(guī)律。熟悉電流計、伏特計、安培計、歐姆計的測量原理和測量技能。要明確以電和進(jìn)相互轉(zhuǎn)變?yōu)橹骶€的知識體系，深刻理解磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁通量、電磁感應(yīng)、感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流。自感系數(shù)、表征交流電的物理量(最大值和有效值、周期和頻率)、電磁振蕩、振蕩電流、電磁場、電磁波等重要概念．熟練掌握磁極間的作用、磁場對電流的作用、法拉第電磁感應(yīng)定律、幾個有關(guān)判定方向的定則(安培定則、右手定則、左手定則)、交流電的變化、變壓器、電磁振蕩、麥克斯韋電磁場理論等重要規(guī)律。 2．把握知識的深廣度 應(yīng)用庫侖定律求解的題目難度不超過固定在一條直線上的三個電荷的相互作用。電場疊加問題不要求計算不在一條直線上的電場強(qiáng)度的疊加。對電勢能不要求討論正電荷或負(fù)電荷形成的電場中正負(fù)電荷的電勢能的正負(fù)問題。帶電粒子在勻強(qiáng)電場中的偏轉(zhuǎn)只限于帶電粒子進(jìn)入電場時速度的方向垂直于場強(qiáng)的方向情況．對平行板電容器不要求記住其電容公式并作定量計算。對直流電路計算不要求解含有反電動勢的電路和有關(guān)電橋的問題。計算安培力時只要求掌握I與B垂直的情況．計算洛舍茲力時只要求掌握v跟B垂直的情況，計算導(dǎo)體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢時只要求掌握l垂直于B、v的簡單情況，不要求用自感系數(shù)計算自感電動勢。 3．要進(jìn)一步明確電磁學(xué)知識的整體結(jié)構(gòu) 對于電場，從力和能兩個角度研究分別得到了表征電場性質(zhì)的兩個物理量：電場強(qiáng)度和電勢。對于電路，從研究穩(wěn)恒電流得到了以電源、電路、電表為體系的有關(guān)概念和規(guī)律。從電的系列看，由靜電(電場)至動電，而學(xué)過的動電有：穩(wěn)恒電流、交流電、振蕩電流等．電流有三大效應(yīng)：熱效應(yīng)、磁效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)，本講涉及電流的磁效應(yīng)．電轉(zhuǎn)變?yōu)榇诺木唧w形式較多，但究其本質(zhì)是磁場起源于運(yùn)動電荷。從磁的系列看，由磁轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷木唧w形式也很多，但究其本質(zhì)是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變化。 4．要善于把握研究問題的思想方法 研究力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的思想方法和解題思路有許多是相類似的，只是具體的研究對象、物理過程、狀態(tài)參量有所不同而巳。 5．要善于從能量的觀點去揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì) 如；電場中電勢能和重力勢能、粒子動能之間的轉(zhuǎn)換，電路中電能、化學(xué)能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是運(yùn)動電行產(chǎn)生磁場，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，麥克斯韋電磁場理論的本質(zhì)依據(jù)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒，電磁波傳播的本質(zhì)是傳播能量，電磁振蕩的本質(zhì)是電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化和守恒等等，因此，在解題時須注意靈活運(yùn)用。
光學(xué)包括兩大部分內(nèi)容：幾何光學(xué)和物理光學(xué)．幾何光學(xué)(又稱光線光學(xué))是以光的直線傳播性質(zhì)為基礎(chǔ)，研究光在煤質(zhì)中的傳播規(guī)律及其應(yīng)用的學(xué)科；物理光學(xué)是研究光的本性、光和物質(zhì)的相互作用規(guī)律的學(xué)科． 一、重要概念和規(guī)律 (一)、幾何光學(xué)基本概念和規(guī)律 1、基本概念 光源 發(fā)光的物體．分兩大類：點光源和擴(kuò)展光源．點光源是一種理想模型，擴(kuò)展光源可看成無數(shù)點光源的集合．光線——表示光傳播方向的幾何線．光束 通過一定面積的一束光線．它是溫過一定截面光線的集合．光速——光傳播的速度。光在真空中速度最大。恒為C=3×108m/s。丹麥天文學(xué)家羅默第一次利用天體間的大距離測出了光速。法國人裴索第一次在地面上用旋轉(zhuǎn)齒輪法測出了光這。實像——光源發(fā)出的光線經(jīng)光學(xué)器件后，由實際光線形成的．虛像——光源發(fā)出的光線經(jīng)光學(xué)器件后，由發(fā)實際光線的延長線形成的。本影——光直線傳播時，物體后完全照射不到光的暗區(qū)．半影——光直線傳播時，物體后有部分光可以照射到的半明半暗區(qū)域． 2．基本規(guī)律 (1)光的直線傳播規(guī)律 先在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直線傳播的例證。 (2)光的獨立傳播規(guī)律 光在傳播時雖屢屢相交，但互不擾亂，保持各自的規(guī)律繼續(xù)傳播。 (3)光的反射定律 反射線、人射線、法線共面；反射線與人射線分布于法線兩側(cè)；反射角等于入射角。 (4)光的折射定律 折射線、人射線、法織共面，折射線和入射線分居法線兩側(cè)；對確定的兩種介質(zhì)，入射 角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一個常數(shù)．介質(zhì)的折射串 n=sini/sinr=c/v。全反射條件①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；②入射角大于臨界角A，sinA=1/n。 (5)光路可逆原理 光線逆著反射線或折射線方向入射，將沿著原來的入射線方向反射或折射． 3．常用光學(xué)器件及其光學(xué)特性 (1)平面鏡 點光源發(fā)出的同心發(fā)散光束，經(jīng)平面鏡反射后，得到的也是同心發(fā)散光束．能在鏡后形成等大的、正立的虛出，像與物對鏡面對稱。 (2)球面鏡 凹面鏡有會聚光的作用，凸面鏡有發(fā)散光的作用． (3)棱鏡 光密煤質(zhì)的棱鏡放在光疏煤質(zhì)的環(huán)境中，入射到棱鏡側(cè)面的光經(jīng)棱鏡后向底面偏折。隔著棱鏡看到物體的像向項角偏移。棱鏡的色散作用 復(fù)色光通過三棱鏡被分解成單色光的現(xiàn)象。 (4)透鏡 在光疏介質(zhì)的環(huán)境中放置有光密介質(zhì)的透鏡時，凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發(fā)散作用．透鏡成像作圖 利用三條特殊光線。成像規(guī)律1/u+1/v=1/f。線放大率m=像長/物長=|v|/u。說明①成像公式的符號法則——凸透鏡焦距f取正，凹透鏡焦距f取負(fù)；實像像距v取正，虛像像距v取負(fù)。②線放大率與焦距和物距有關(guān)． (5)平行透明板 光線經(jīng)平行透明板時發(fā)生平行移動(側(cè)移)．側(cè)移的大小與入射角、透明板厚度、折射率有關(guān)。 4．簡單光學(xué)儀器的成像原理和眼睛 (1)放大鏡 是凸透鏡成像在。u<f時的應(yīng)用。通過放大餅在物方同地看到正立虛像。 (2)照相機(jī) 是凸透鏡成像在u＞2f時的應(yīng)用．得到的是倒立縮小施實像。 (3)幻燈機(jī) 是凸透鏡成像在 f＜u＜2f時的應(yīng)用。得到的是倒立放大的實像． (4)顯微鏡 由短焦距的凸透鏡作物鏡，長焦距的透鏡作目鏡所組成。物體位于物鏡焦點外很靠近焦點處，經(jīng)物鏡成實像于目鏡焦點內(nèi)很靠近焦點處。再經(jīng)物鏡在同側(cè)形成一放大虛像(通常位于明視距離處)。 (5)望遠(yuǎn)鏡 由長焦距的凸透鏡作物鏡，轅焦距的〕透鏡作目鏡所組成。極遠(yuǎn)處至物鏡的光可看成平行光，經(jīng)物鏡成中間像(倒立、縮小、實像)于物鏡焦點外很靠近焦點處，恰位于目鏡焦點內(nèi)，再經(jīng)目鏡成虛像于極遠(yuǎn)處(或明視距離處)。 (6)眼睛 等效于一變焦距照相機(jī)，正常人明視距約25厘米。明視距離小子25厘米的近視眼患者需配戴凹透鏡做鏡片的眼鏡；明視距離大于25厘米的遠(yuǎn)視25者需配戴凸透鏡做鏡片的眼鏡。 (二)物理光學(xué)——人類對光本性的認(rèn)識發(fā)展過程 (1)微粒說(牛頓) 基本觀點 認(rèn)為光像一群彈性小球的微粒。實驗基礎(chǔ) 光的直線傳播、光的反射現(xiàn)象。困難問題 無法解釋兩種媒質(zhì)界面同時發(fā)生的反射、折射現(xiàn)象以及光的獨立傳播規(guī)律等。 (2)波動說(惠更斯)基本觀點 認(rèn)為光是某種振動激起的波(機(jī)械波)。實驗基礎(chǔ) 光的干涉和衍射現(xiàn)象。 ①個的干涉現(xiàn)象——楊氏雙縫干涉實驗 條件 兩束光頻率相同、相差恒定。裝置 (略)。 現(xiàn)象 出現(xiàn)中央明條，兩邊等距分布的明暗相間條紋。解釋 屏上某處到雙孔(雙縫)的路程差是波長的整數(shù)倍(半個波長的偶數(shù)倍)時，兩波同相疊加，振動加強(qiáng)，產(chǎn)生明條；兩波反相疊加，振動相消，產(chǎn)生暗條。應(yīng)用 檢查平面、測量厚度、增強(qiáng)光學(xué)鏡頭透射光強(qiáng)度(增透膜)． ②光的衍射現(xiàn)象——單縫衍射(或圓孔衍射) 條件 縫寬(或孔徑)可與波長相比擬。裝置 (略)?，F(xiàn)象 出現(xiàn)中央最亮最寬的明條，兩邊不等距發(fā)表的明暗條紋(或明暗鄉(xiāng)間的圓環(huán))。困難問題 難以解釋光的直進(jìn)、尋找不到傳播介質(zhì)。 (3)電磁說(麥克斯韋) 基本觀點 認(rèn)為光是一種電磁波。 實驗基礎(chǔ) 赫茲實驗(證明電磁波具有跟光同樣的性質(zhì)和波速)。各種電磁波的產(chǎn)生機(jī)理 無線電波 自由電子的運(yùn)動；紅外線、可見光、紫外線 原子外層電子受激發(fā)；x射線 原子內(nèi)層電子受激發(fā)；γ射線 原子核受激發(fā)?？梢姽獾墓庾V 發(fā)射光譜——連續(xù)光譜、明線光譜；吸收光譜(特征光譜。困難問題 無法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。 (4)光子說(愛因斯坦) 基本觀點 認(rèn)為光由一份一份不連續(xù)的光子組成每份光子的能量E=hν。實驗基礎(chǔ) 光電效應(yīng)現(xiàn)象。裝置 (略)?，F(xiàn)象 ①入射光照到光電子發(fā)射幾乎是瞬時的；②入射光頻率必須大于光陰極金屬的極限頻率ν。； ③當(dāng)ν＞v。時，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比；④光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)無關(guān)，只隨著人射光燈中的增大而增大。解釋 ①光子能量可以被電子全部吸收．不需能量積累過程；②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功(逸出功)hν。；③入射光強(qiáng)。單位時間內(nèi)入射光子多，產(chǎn)生光電子多；④入射光子能量只與其頻率有關(guān)，入射至金屬表，除用于逸出功外。其余轉(zhuǎn)化為光電子初動能。 困難問題 無法解釋光的波動性。 (5)光的波粒二象性 基本觀點 認(rèn)為光是一種具有電磁本性的物質(zhì)，既有波動性。又有粒子性。大量光子的運(yùn)動規(guī)律顯示波動性，個別光子的行為顯示粒子性。實驗基礎(chǔ) 微弱光線的干涉，X射線衍射． 二、重要研究方法 1．作圖鋒幾何光學(xué)離不開光路圖。利用作圖法可以直觀地反映光線的傳播，方便地確定像的位置、大小、倒正、虛實以及成像區(qū)域或觀察范圍等．把它與公式法結(jié)合起來，可以互相補(bǔ)充、互相驗證。 2．光路追蹤法 用作圖法研究光的傳播和成像問題時，抓住物點上發(fā)出的某條光線為研究對象。不斷追蹤下去的方法．尤其適合于研究組合光具成多重保的情況。 3．光路可逆法 在幾何光學(xué)中，一所有的光路都是可逆的，利用光路可逆原理在作圖和計算上往在都會帶來方便。
第四講：現(xiàn)代物理 原子物理包括兩大部分內(nèi)容；原子結(jié)構(gòu)和原子核結(jié)構(gòu)。前者研究原子核外電子的分布及躍遷規(guī)律，后者研究核的組成及其變化規(guī)律。 一、重要概念和規(guī)律 1．原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(1909年。盧瑟福) 實驗基礎(chǔ) α粒子散射實驗——用放射源發(fā)出的α粒子穿過金箔，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)α粒子按原方向前進(jìn)，少數(shù)α粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。極少數(shù)發(fā)失大角度偏轉(zhuǎn)。個別被彈回．基本內(nèi)容 在原子中心有一個帶正電的核(半徑約10-15～10-14m)，集中了幾乎全部原子質(zhì)量、帶負(fù)電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)(原子半徑約10-10m)。困難問題 按經(jīng)典理論，電子繞核旋轉(zhuǎn)將輻射電磁波，能量會逐漸減小，電子運(yùn)行的軌道半徑不斷變小，大量原子發(fā)出的光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜。 2．玻爾理論(1913年。玻爾) 實驗基礎(chǔ) 氫光譜規(guī)律的研究。 基本內(nèi)容(三點假設(shè))(1)原子只能處于一系列不連續(xù)的、穩(wěn)定的能量狀態(tài)(定態(tài))，其總能量En(包括動能和電勢能)與基態(tài)總能量量的關(guān)系為En=E1/n2(n＝1、2、3……)。(2)原子在兩個定態(tài)之間躍遷時，將輻射(或吸收)一定頻率時光子；光子的能量為hν=E初-E終 。(3)電子繞核運(yùn)行的可能軌道是不連續(xù)的。各可能軌道的半徑rn=n2r1基態(tài)軌道半徑r1。(n=1、2、3……)。困難問題 無法解釋復(fù)雜原子的光譜． 3. 放射現(xiàn)象(1896年．貝克勒爾) 三種射線 (1)α射線 氦原子核流。v≈c/10。貫穿本領(lǐng)很小。電離作用很強(qiáng)。 (2)β射線 高速電子流。v≈c。貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，電離作用弱。 (3)γ射線 波長很短的電磁波。v=c。貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，電離作用很弱。 衰變規(guī)律 遵循電量、質(zhì)量(和能量)守恒。 α衰變、β衰變、γ衰變(γ衰變是伴隨著α衰變或β衰變同時發(fā)生的)。 半衰期 放射性元素的原子讀有半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間。由核內(nèi)部本身因素決定．跟原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)． 4．原子核的組成 實驗基礎(chǔ) (1)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)(1919年，盧瑟福) 147N + 24He → 817O + 11H (2)中子發(fā)現(xiàn)(1932年，查德威克) 49Be + He → 612C + 01n 基本內(nèi)容 原子核由質(zhì)子和中子(統(tǒng)稱核子)組成．原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和．原子核的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。各核子間依靠強(qiáng)大的核力來集在核內(nèi)。 5．放射性同位素 質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同，具有放射性的原子。 實驗基礎(chǔ) 用α粒子蓋擊鋁核首先實現(xiàn)用人工方法得到放出性同位素磷(1934年，約里奧·居里夫婦)。 基本應(yīng)用 (1)利用射線的貫穿本領(lǐng)、電離作用或?qū)ι锝M織的物理、化學(xué)效應(yīng)。 (2)做為示蹤原子。 6. 核能 質(zhì)量虧損 組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差． 質(zhì)能方程 E=mc2 核反應(yīng)能 △E=△mc2 二、重要研究方法 1．實踐一理論一實踐 從實踐(實驗)出發(fā)，提出理論，再經(jīng)過實踐的檢驗或進(jìn)行新的實踐一進(jìn)一步發(fā)展理論。例如，通過對氣體放電現(xiàn)在、陰極射線的研究．生發(fā)現(xiàn)電子(1897年)，提出原子結(jié)構(gòu)的湯姆生模型。由于盧瑟福。粒子的散射實驗，進(jìn)一步發(fā)展成盧瑟福模型。通過對氫原子明線光譜的研究。又提出了玻爾理論等。在原子物理中，非常鮮明地貫穿著辯證唯物主義認(rèn)識論的這一基本思想方法。復(fù)習(xí)中也應(yīng)以此為線索，把握全章的知識結(jié)構(gòu)。 2. 守恒規(guī)律的應(yīng)用 質(zhì)量守恒、電荷守恒、能量守恒、動量守恒等自然界中的基本規(guī)律在原子物理中都得到全面的體現(xiàn)．復(fù)習(xí)中應(yīng)緊緊把握這些守恒規(guī)律
物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。近年來對學(xué)生物理知識的各種全面測試中(如高考等)也非常重視對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ目疾椤Ｒ虼?，物理實驗的?fù)習(xí)是整個總復(fù)習(xí)中不可缺少的一個重要組成部分． 一、實驗的基本類型和要求 中學(xué)物理學(xué)生實驗大體可以分為四范其要求如下： 1．基本儀器的使用 除了初中已接觸過的常用儀器(如天平秤、彈簧秤、壓強(qiáng)計、氣壓計、溫度計、安培計、伏特計等)外．高中又學(xué)習(xí)了打點計時器、螺旋測微器、游標(biāo)卡尺、萬用電表等，要求了解儀器的基本結(jié)構(gòu)，熟悉各主要部件的名稱，懂得工作(測量)原理，掌握合理的操作方法，會正確讀數(shù)，明確使用注意事項等． 2．基本物理量的測量 初中物理中巴學(xué)過長度、時間、質(zhì)量、力、溫度、電流強(qiáng)度、電壓等物理量的測量，高中物理進(jìn)一步學(xué)習(xí)了對微小長度和極短時間、加速度(包括g)、速度、電阻和電阻率、電動勢、折射率、焦距等物理量的測量。要求明確被測物理量的含義，懂得具體的測量原理。掌握正確的實驗方法(包括了解實驗儀器、器材的規(guī)格性能、會安裝和調(diào)試實驗裝置、能選擇合理的實驗步驟，正確進(jìn)行數(shù)據(jù)測量以及能分析和排除實驗中出現(xiàn)的常見故障等)，妥善處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)果。 3．驗證物理規(guī)律 計有驗證共點力合成的平行四邊形定則、有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件、牛頓第二定律、機(jī)械能守恒定律、玻意耳定律等。其要求與物理量的測量相同，著重注意分析實驗誤差，并能有效地采取相應(yīng)措施盡量減少實驗誤差，提高準(zhǔn)確度。 4．觀察、研究物理現(xiàn)象，組裝儀器 如研究平拋運(yùn)動、彈性碰撞、描繪等勢線、研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象、變壓器的作用、觀察光的衍射現(xiàn)象。把電流計改裝為伏特計等．其中，對觀察型實驗，只要求會正確使用儀器，顯示出(或觀察到)物理現(xiàn)象，并通過直覺的觀察定性了解影響該現(xiàn)象的有關(guān)因素。對研究型實驗(包括組裝儀器)，要求不僅能使用儀器，掌握正確的實驗研究方法，把有關(guān)現(xiàn)象的物理內(nèi)客反映出來；或把有關(guān)參數(shù)測量出來，還能夠通過具體的測量作進(jìn)一步的定量研一究或?qū)嶒炘O(shè)計。 二、實驗的設(shè)計思想 在中學(xué)物理實驗中涉及的主要設(shè)計思想為： 1．壘積放大法 把某些物理量(有時往在是難以直接測量的測量的微小量)累積后測量，或把它們放大后顯示出來的一種方法。如通過若干次全振動的時間測出單擺的振動周期；把員楊螺桿的微小進(jìn)退．通過周長較大的可動到度盤顯示出來(螺旋測微器)等。 2．平衡法 根據(jù)物理系統(tǒng)內(nèi)普遍存在的對立的、矛盾的雙方使系統(tǒng)偏離平衡的物理因素，列出對應(yīng)的平衡方程式，從而找出影響平衡的一種方法如用天平測質(zhì)量、驗證有固定轉(zhuǎn)動因乎銜條件、驗證玻意耳定律等。 3．控制法 在多因素的物理現(xiàn)象中，可以先控制某些量不變，依次研究某一個因素對現(xiàn)象產(chǎn)生影響的一種方法。如牛頓第二定律實驗?？梢韵缺３仲|(zhì)量一定，研究加速度與力的關(guān)系等。 4. 轉(zhuǎn)換法 用某些容易直接測量，(或顯示)的量(或現(xiàn)象)代替不容易直接測(或顯示)的量(或現(xiàn)象)?；蛘吒鶕?jù)研究對象在一定條件下可以有相同的效果作間接的觀察、測量。如把流逝的時間轉(zhuǎn)換成振針周期性的振動；把對電流、電壓、電阻的測量轉(zhuǎn)換成對指針偏角的測量；用從等高處拋出的兩球的水平位移代替它們的速度等。 5. 留跡法 把瞬息即逝的(位置、軌跡、圖象等)記錄下來的一種方法。如通過紙帶上打出的小點記錄小車的位置Z用描述法畫出平拋物體的運(yùn)動軌跡；用示波器顯示變化的波形等。 三、實驗驗數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理是對原始實驗記錄的科學(xué)加工。通過數(shù)據(jù)處理，往往可以從一堆表面上難以覺察的、似乎毫無聯(lián)系的數(shù)據(jù)中找出內(nèi)在的規(guī)律，在中學(xué)物現(xiàn)中只要求掌握數(shù)據(jù)處理的最簡單的方法． 1．列表法 把被測物理量分類列表表示出來。通常需說明記錄表的要求(或稱為標(biāo)題)、主要內(nèi)容等。表中對各物理量的排列月慣上先原始記錄數(shù)據(jù)，后計算果。列表法可大體反映某些因素對結(jié)果的影響效果或變化趨勢，常用作其他數(shù)據(jù)處理方法的一種輔助手段。 2．算術(shù)平均值法 把待測物理量的若干次測且值相加后除以測量次數(shù)。必須注意，求取算術(shù)平均值時，應(yīng)按原測量儀器的準(zhǔn)確度決定保留有效數(shù)字的位數(shù)。通常可先計算比直接測量值多一位，然后再四會五入。 3．圖象法 把實驗測得的量按自變量和應(yīng)變量的函數(shù)關(guān)系在坐標(biāo)平面上用圖象直觀地顯示出來．根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上畫出圖象時。最基本的要求是： (1)兩坐標(biāo)軸要選取恰當(dāng)?shù)姆侄?/p> (2)要有足夠多的描點數(shù)目 (3)畫出的圖象應(yīng)盡是穿過較多的描點 在圖象呈曲線的情況下，可先根據(jù)大多數(shù)描點的分布位置(個別特殊位置的奇異點可舍去)，畫出穿過盡可能多的點的草圖，然后連成光滑的曲線，避免畫成拆線形狀。 四、實驗誤差分析 測量值與待測量真實值之差，稱為測量誤差。主要來源于儀器(如性能和結(jié)構(gòu)的不完善)、環(huán)境(如溫度、濕度、外磁場的影響等)、實驗方法(如實驗方法粗糙、實驗理論不完善等)、人為因素(如觀測者個人的生理、心理習(xí)慣、不同觀察者的反應(yīng)快慢不一等)四方面。在中學(xué)物理中只要求定性分析實驗誤差的主要原因，了解絕對誤差和相對誤差的概念 |
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