1. 大一,如何分析剛體運動
先把把基礎學好,別以為高數,物理沒有用。大三大四學習專業課再逐漸確定自己的專業方向,把專業課學好,畢竟學校學的這些都是本行業最基本的。畢業如果在設計部門工作可以考個注冊電氣工程師,這個執業資格考試含金量高,另外給你份注冊電氣工程師的基礎考試大綱看看,僅僅是基礎考試,范圍十分廣
注冊電氣工程師(供配電)執業資格考試基礎考試大綱
一、高等數學
1.1 空間解析幾何
向量代數 直線 平面 柱面 旋轉曲面 二次曲面 空間曲線
1.2 微分學
極限 連續 導數 微分 偏導數 全微分 導數與微分的應用
1.3 積分學
不定積分 定積分 廣義積分 二重積分 三重積分 平面曲線積分積分應用
1.4 無窮級數
數項級數 冪級數 泰勒級數 傅里葉級數
1.5 常微分方程
可分離變數方程 一階線性方程 可降階方程 常系數線性方程
1.6 概率與數理統計
隨機事件與概率 古典概型 一維隨機變數的分布和數字特徵 數理統計的基本概念 參數估計 假設檢驗 方差分析 一元回歸分析
1.7 向量分析
1.8 線性代數
行列式 矩陣 n維向量 線性方程組 矩陣的特徵值與特徵向量 二次型
二、普通物理
2.1 熱學
氣體狀態參量 平衡態 理想氣體狀態方程 理想氣體的壓力和溫度的統計解釋 能量按自由度均分原理 理想氣體內能 平均碰撞次數和平均自由程 麥克斯韋速率分布律 功 熱量 內能 熱力學第一定律及其對理想氣體等值過程和絕熱過程的應用 氣體的摩爾熱容 循環過程 熱機效率 熱力學第二定律及其統計意義 可逆過程和不可逆過程 熵
2.2 波動學
機械波的產生和傳播 簡諧波表達式 波的能量 駐波 聲速
超聲波 次聲波 多普勒效應
2.3 光學
相干光的獲得 楊氏雙縫干涉 光程 薄膜干涉 邁克爾干涉儀 惠更斯-菲涅耳原理 單縫衍射 光學儀器分辨本領 x射線衍射 自然光和偏振光 布儒斯特定律 馬呂斯定律 雙折射現象 偏振光的干涉 人工雙折射及應用
三、普通化學
3.1 物質結構與物質狀態
原子核外電子分布 原子、離子的電子結構式 原子軌道和電子雲概念 離子鍵特徵共價鍵特徵及類型 分子結構式 雜化軌道及分子空間構型 極性分子與非極性分子 分子間力與氫鍵 分壓定律及計算 液體蒸氣壓 沸點 汽化熱 晶體類型與物質性質的關系
3.2 溶液
溶液的濃度及計算 非電解質稀溶液通性及計算 滲透壓概念電解質溶液的電離平衡 電離常數及計算 同離子效應和緩沖溶液 水的離子積及PH值 鹽類水解平衡及溶液的酸鹼性 多相離子平衡 溶度積常數 溶解度概念及計算
3.3 周期表
周期表結構 周期 族 原子結構與周期表關系 元素性質 氧化物及其水化物的酸鹼性遞變規律
3.4 化學反應方程式 化學反應速率與化學平衡
化學反應方程式寫法及計算 反應熱概念 熱化學反應方程式寫法
化學反應速率表示方法 濃度、溫度對反應速率的影響 速率常數與反應級數 活化能及催化劑概念
化學平衡特徵及平衡常數表達式 化學平衡移動原理及計算 壓力熵與化學反應方向判斷
3.5 氧化還原與電化學
氧化劑與還原劑 氧化還原反應方程式寫法及配平 原電池組成及符號 電極反應與電池反應 標准電極電勢 能斯特方程及電極電勢的應用 電解與金屬腐蝕
3.6 有機化學
有機物特點、分類及命名 官能團及分子結構式
有機物的重要化學反應:加成 取代 消去 氧化 加聚與縮聚
典型有機物的分子式、性質及用途:甲烷 乙炔 苯 甲苯 乙醇 酚 乙醛 乙酸 乙酯 乙胺 苯胺 聚氯乙烯 聚乙烯 聚丙烯酸酯類 工程塑料(ABS) 橡膠 尼龍66
四、理論力學
4.1 靜力學
平衡 剛體 力 約束 靜力學公理 受力分析 力對點之矩 力對軸之矩 力偶理論 力系的簡化 主矢 主矩 力系的平衡 物體系統(含平面靜定桁架)的平衡 滑動摩擦 摩擦角 自鎖 考慮滑動摩擦時物體系統的平衡 重心
4.2 運動學
點的運動方程 軌跡 速度和加速度 剛體的平動 剛體的定軸轉動 轉動方程 角速度和角加速度 剛體內任一點的速度和加速度
4.3 動力學
動力學基本定律 質點運動微分方程 動量 沖量 動量定理
動量守恆的條件 質心 質心運動定理 質心運動守恆的條件
動量矩 動量矩定理 動量矩守恆的條件 剛體的定軸轉動微分方程 轉動慣量 回轉半徑 轉動慣量的平行軸定理 功 動能 勢能 動能定理 機械能守恆 慣性力 剛體慣性力系的簡化 達朗伯原理 單自由度系統線性振動的微分方程 振動周期 頻率和振幅 約束 自由度 廣義坐標 虛位移 理想約束 虛位移原理
五、材料力學
5.1 軸力和軸力圖 拉、壓桿橫截面和斜截面上的應力 強度條件 虎克定律和位移計算 應變能計算
5.2 剪切和擠壓的實用計算 剪切虎克定律 切(剪)應力互等定理
5.3 外力偶矩的計算 扭矩和扭矩圖 圓軸扭轉切(剪)應力及強度條件 扭轉角計算及剛度條件 扭轉應變能計算
5.4 靜矩和形心 慣性矩和慣性積 平行移軸公式 形心主慣性矩
5.5 梁的內力方程 切(剪)力圖和彎矩圖 分布載荷、剪力、彎矩之間的微分關系 正應力強度條件 切(剪)應力強度條件 梁的合理截面 彎曲中心概念 求梁變形的積分法 疊加法和卡氏第二定理
5.6 平面應力狀態分析的數值解法和圖解法 一點應力狀態的主應力和最大切(剪)應力 廣義虎克定律 四個常用的強度理論
5.7 斜彎曲 偏心壓縮(或拉伸) 拉-彎或壓-彎組合 扭-彎組合
5.8 細長壓桿的臨界力公式 歐拉公式的適用范圍 臨界應力總圖和經驗公式 壓桿的穩定校核
六、流體力學
6.1 流體的主要物理性質
6.2 流體靜力學
流體靜壓強的概念
重力作用下靜水壓強的分布規律 總壓力的計算
6.3 流體動力學基礎
以流場為對象描述流動的概念
流體運動的總流分析 恆定總流連續性方程、能量方程和動量方程
6.4 流動阻力和水頭損失
實際流體的兩種流態-層流和紊流
圓管中層流運動、紊流運動的特徵
沿程水頭損失和局部水頭損失
邊界層附面層基本概念和繞流阻力
6.5 孔口、管嘴出流 有壓管道恆定流
6.6 明渠恆定均勻流
6.7 滲流定律 井和集水廊道
6.8 相似原理和量綱分析
6.9 流體運動參數(流速、流量、壓強)的測量
七、計算機應用基礎
7.1 計算機基礎知識
硬體的組成及功能 軟體的組成及功能 數制轉換
7.2 Windows操作系統
基本知識、系統啟動 有關目錄、文件、磁碟及其它操作 網路功能
註:以Windows98為基礎
7.3 計算機程序設計語言
程序結構與基本規定 數據 變數 數組 指針 賦值語句
輸入輸出的語句 轉移語句 條件語句 選擇語句 循環語句
函數 子程序(或稱過程) 順序文件 隨機文件
註:鑒於目前情況,暫採用FORTRAN語言
八、電工電子技術
8.1 電場與磁場
庫侖定律 高斯定理 環路定律 電磁感應定律
8.2 直流電路
電路基本元件 歐姆定律 基爾霍夫定律 疊加原理 戴維南定理
8.3 正弦交流電路
正弦量三要素 有效值 復阻抗 單相和三相電路計算 功率及功率因數 串聯與並聯諧振 安全用電常識
8.4 RC和RL電路暫態過程
三要素分析法
8.5 變壓器與電動機
變壓器的電壓、電流和阻抗變換 三相非同步電動機的使用
常用繼電-接觸器控制電路
8.6 二極體及整流、濾波、穩壓電路
8.7 三極體及單管放大電路
8.8 運算放大器
理想運放組成的比例 加、減和積分運算電路
8.9 門電路和觸發器
基本門電路 RS、D、JK觸發器
九、工程經濟
9.1 現金流量構成與資金等值計算
現金流量 投資 資產 固定資產折舊 成本 經營成本 銷售收入 利潤 工程項目投資涉及的主要稅種 資金等值計算的常用公式及應用 復利系數表的用法
9.2 投資經濟效果評價方法和參數
凈現值 內部收益率 凈年值 費用現值 費用年值 差額內部收益率 投資回收期 基準折現率 備選方案的類型 壽命相等方案與壽命不等方案的比選
9.3 不確定性分析
盈虧平衡分析 盈虧平衡點 固定成本 變動成本 單因素敏感性分析 敏感因素
9.4 投資項目的財務評價
工業投資項目可行性研究的基本內容
投資項目財務評價的目標與工作內容 贏利能力分析 資金籌措的主要方式 資金成本 債務償還的主要方式 基礎財務報表 全投資經濟效果與自有資金經濟效果 全投資現金流量表與自有資金現金流量表 財務效果計算 償債能力分析 改擴建和技術改造投資項目財務評價的特點(相對新建項目)
9.5 價值工程
價值工程的概念、內容與實施步驟 功能分析
十、電路與電磁場
1 電路的基本概念和基本定律
1.1 掌握電阻、獨立電壓源、獨立電流源、受控電壓源、受控電流源、電容、電感、耦合電感、理想變壓器諸元件的定義、性質
1.2 掌握電流、電壓參考方向的概念
1.3 熟練掌握基爾霍夫定律
2 電路的分析方法
2.1 掌握常用的電路等效變換方法
2.2 熟練掌握節點電壓方程的列寫方法,並會求解電路方程
2.3 了解迴路電流方程的列寫方法
2.4 熟練掌握疊加定理、戴維南定理和諾頓定理
3 正弦電流電路
3.1 掌握正弦量的三要素和有效值
3.2 掌握電感、電容元件電流電壓關系的相量形式及基爾霍夫定律的相量形式
3.3 掌握阻抗、導納、有功功率、無功功率、視在功率和功率因數的概念
3.4 熟練掌握正弦電流電路分析的相量方法
3.5 了解頻率特性的概念
3.6 熟練掌握三相電路中電源和負載的聯接方式及相電壓、相電流、線電壓、線電流、三相功率的概念和關系
3.7 熟練掌握對稱三相電路分析的相量方法
3.8 掌握不對稱三相電路的概念
4 非正弦周期電流電路
4.1 了解非正弦周期量的傅立葉級數分解方法
4.2 掌握非正弦周期量的有效值、平均值和平均功率的定義和計算方法
4.3 掌握非正弦周期電路的分析方法
5 簡單動態電路的時域分析
5.1 掌握換路定則並能確定電壓、電流的初始值
5.2 熟練掌握一階電路分析的基本方法
5.3 了解二階電路分析的基本方法
6 靜電場
6.1 掌握電場強度、電位的概念
6.2 了解應用高斯定律計算具有對稱性分布的靜電場問題
6.3 了解靜電場邊值問題的鏡像法和電軸法,並能掌握幾種典型情形的電場計算
6.4 了解電場力及其計算
6.5 掌握電容和部分電容的概念,了解簡單形狀電極結構電容的計算
7 恆定電場
7.1 掌握恆定電流、恆定電場、電流密度的概念
7.2 掌握微分形式的歐姆定律、焦耳定律、恆定電場的基本方程和分界面上的銜接條件,能正確地分析和計算恆定電場問題
7.3 掌握電導和接地電阻的概念,並能計算幾種典型接地電極系統的接地電阻
8 恆定磁場
8.1 掌握磁感應強度、磁場強度及磁化強度的概念
8.2 了解恆定磁場的基本方程和分界面上的銜接條件,並能應用安培環路定律正確分析和求解具有對稱性分布的恆定磁場問題
8.3 了解自感、互感的概念,了解幾種簡單結構的自感和互感的計算
8.4 了解磁場能量和磁場力的計算方法
9 均勻傳輸線
9.1 了解均勻傳輸線的基本方程和正弦穩態分析方法
9.2 了解均勻傳輸線特性阻抗和阻抗匹配的概念
十一、模擬電子技術
1 半導體及二極體
1.1 掌握二極體和穩壓管特性、參數
1.2 了解載流子,擴散,漂移;PN結的形成及單向導電性
2 放大電路基礎
2.1 掌握基本放大電路、靜態工作點、直流負載和交流負載線
2.2 掌握放大電路的基本的分析方法
2.3 了解放大電路的頻率特性和主要性能指標
2.4 了解反饋的概念、類型及極性;電壓串聯型負反饋的分析計算
2.5 了解正負反饋的特點;其它反饋類型的電路分析;不同反饋類型對性能的影響;自激的原因及條件
2.6 了解消除自激的方法,去耦電路
3 線性集成運算放大器和運算電路
3.1 掌握放大電路的計算;了解典型差動放大電路的工作原理;差模、共模、零漂的概念,靜態及動態的分析計算,輸入輸出相位關系;集成組件參數的含義
3.2 掌握集成運放的特點及組成;了解多級放大電路的耦合方式;零漂抑制原理;了解復合管的正確接法及等效參數的計算;恆流源作有源負載和偏置電路
3.3 了解多級放大電路的頻響
3.4 掌握理想運放的虛短、虛地、虛斷概念及其分析方法;反相、同相、差動輸入比例器及電壓跟隨器的工作原理,傳輸特性;積分微分電路的工作原理
3.5 掌握實際運放電路的分析;了解對數和指數運算電路工作原理,輸入輸出關系;乘法器的應用(平方、均方根、除法)
3.6 了解模擬乘法器的工作原理
4 信號處理電路
4.1 了解濾波器的概念、種類及幅頻特性;比較器的工作原理,傳輸特性和閥值,輸入、輸出波形關系
4.2 了解一階和二階低通濾波器電路的分析;主要性能,傳遞函數,帶通截止頻率,電壓比較器的分析法;檢波器、采樣保持電路的工作原理
4.3 了解高通、低通、帶通電路與低通電路的對偶關系、特性
5 信號發生電路
5.1 掌握產生自激振盪的條件,RC型文氏電橋式振盪器的起振條件,頻率的計算;LC型振盪器的工作原理、相位關系;了解矩形、三角波、鋸齒波發生電路的工作原理,振盪周期計算
5.2 了解文氏電橋式振盪器的穩幅措施;石英晶體振盪器的工作原理;各種振盪器的適用場合;壓控振盪器的電路組成,工作原理,振盪頻率估算,輸入、輸出關系
6 功率放大電路
6.1 掌握功率放大電路的特點;了解互補推挽功率放大電路的工作原理,輸出功率和轉換功率的計算
6.2 掌握集成功率放大電路的內部組成;了解功率管的選擇、晶體管的幾種工作狀態
6.3 了解自舉電路;功放管的發熱
7 直流穩壓電源
7.1 掌握橋式整流及濾波電路的工作原理、電路計算;串聯型穩壓電路工作原理,參數選擇,電壓調節范圍,三端穩壓塊的應用
7.2 了解濾波電路的外特性;硅穩壓管穩壓電路中限流電阻的選擇
7.3 了解倍壓整流電路的原理;集成穩壓電路工作原理及提高輸出電壓和擴流電路的工作原理
十二、數字電子技術
1 數字電路基礎知識
1.1 掌握數字電路的基本概念
1.2 掌握數制和碼制
1.3 掌握半導體器件的開關特性
1.4 掌握三種基本邏輯關系及其表達方式
2 集成邏輯門電路
2.1 掌握TTL集成邏輯門電路的組成和特性
2.2 掌握MOS集成門電路的組成和特性
3 數字基礎及邏輯函數化簡
3.1 掌握邏輯代數基本運算關系
3.2 了解邏輯代數的基本公式和原理
3.3 了解邏輯函數的建立和四種表達方法及其相互轉換
3.4 了解邏輯函數的最小項和最大項及標准與或式
3.5 了解邏輯函數的代數化簡方法
3.6 了解邏輯函數的卡諾圖畫法、填寫及化簡方法
4 集成組合邏輯電路
4.1 掌握組合邏輯電路輸入輸出的特點
4.2 了解組合邏輯電路的分析、設計方法及步驟
4.3 掌握編碼器、解碼器、顯示器、多路選擇器及多路分配器的原理和應用
4.4 掌握加法器、數碼比較器、存儲器、可編程邏輯陣列的原理和應用
5 觸發器
5.1 了解RS、D、JK、T觸發器的邏輯功能、電路結構及工作原理
5.2 了解RS、D、JK、T觸發器的觸發方式、狀態轉換圖(時序圖)
5.3 了解各種觸發器邏輯功能的轉換
5.4 了解CMOS觸發器結構和工作原理
6 時序邏輯電路
6.1 掌握時序邏輯電路的特點及組成
6.2 了解時序邏輯電路的分析步驟和方法,計數器的狀態轉換表、狀態轉換圖和時序圖的畫法;觸發器觸發方式不同時對不同功能計數器的應用連接
6.3 掌握計數器的基本概念、功能及分類
6.4 了解二進制計數器(同步和非同步)邏輯電路的分析
6.5 了解寄存器和移位寄存器的結構、功能和簡單應用
6.6 了解計數型和移位寄存器型順序脈沖發生器的結構、功能和分析應用
7 脈沖波形的產生
7.1 了解TTL與非門多諧振盪器、單穩態觸發器、施密特觸發器的結構、工作原理、參數計算和應用
8 數模和模數轉換
8.1 了解逐次逼近和雙積分模數轉換工作原理;R-2R網路數模轉換工作原理;模數和數模轉換器的應用場合
8.2 掌握典型集成數模和模數轉換器的結構
8.3 了解采樣保持器的工作原理
十三、電氣工程基礎
1 電力系統基本知識
1.1 了解電力系統運行特點和基本要求
1.2 掌握電能質量的各項指標
1.3 了解電力系統中各種結線方式及特點
1.4 掌握我國規定的網路額定電壓與發電機、變壓器等元件的額定電壓
1.5 了解電力網路中性點運行方式及對應的電壓等級
2 電力線路、變壓器的參數與等值電路
2.1 了解輸電線路四個參數所表徵的物理意義及輸電線路的等值電路
2.2 了解應用普通雙繞組、三繞組變壓器空載與短路試驗數據計算變壓器參數及制定其等值電路
2.3 了解電網等值電路中有名值和標幺值參數的簡單計算
3 簡單電網的潮流計算
3.1 了解電壓降落、電壓損耗、功率損耗的定義
3.2 了解已知不同點的電壓和功率情況下的潮流簡單計算方法
3.3 了解輸電線路中有功功率、無功功率的流向與功角、電壓幅值的關系
3.4 了解輸電線路的空載與負載運行特性
4 無功功率平衡和電壓調整
4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求
4.2 了解系統中各無功電源的調節特性
4.3 了解利用電容器進行補償調壓的原理與方法
4.4 了解變壓器分接頭進行調壓時,分接頭的選擇計算
5 短路電流計算
5.1 了解實用短路電流計算的近似條件
5.2 了解簡單系統三相短路電流的實用計算方法
5.3 了解短路容量的概念
5.4 了解沖擊電流、最大有效值電流的定義和關系
5.5 了解同步發電機、變壓器、單回、雙回輸電線路的正、負、零序等值電路
5.6 掌握簡單電網的正、負、零序序網的制定方法
5.7 了解不對稱短路的故障邊界條件和相應的復合序網
5.8 了解不對稱短路的電流、電壓計算
5.9 了解正、負、零序電流、電壓經過Y/△-11變壓器後的相位變化
6 變壓器
6.1 了解三相組式變壓器及三相芯式變壓器結構特點
6.2 掌握變壓器額定值的含義及作用
6.3 了解變壓器變比和參數的測定方法
6.4 掌握變壓器工作原理
6.5 了解變壓器電勢平衡方程式及各量含義
6.6 掌握變壓器電壓調整率的定義
6.7 了解變壓器在空載合閘時產生很大沖擊電流的原因
6.8 了解變壓器的效率計算及變壓器具有最高效率的條件
6.9 了解三相變壓器聯接組和鐵芯結構對諧波電流、諧波磁通的影響
6.10 了解用變壓器組接線方式及極性端判斷三相變壓器聯接組別的方法
6.11 了解變壓器的絕緣系統及冷卻方式、允許溫升
7 感應電動機
7.1 了解感應電動機的種類及主要結構
7.2 掌握感應電動機轉矩、額定功率、轉差率的概念及其等值電路
7.3 了解感應電動機三種運行狀態的判斷方法
7.4 掌握感應電動機的工作特性
7.5 掌握感應電動機的啟動特性
7.6 了解感應電動機常用的啟動方法
7.7 了解感應電動機常用的調速方法
7.8 了解轉子電阻對感應電動機轉動性能的影響
7.9 了解電機的發熱過程、絕緣系統、允許溫升及其確定、冷卻方式
7.10了解感應電動機拖動的形式及各自的特點
7.11了解感應電動機運行及維護工作要點
8 同步電機
8.1 了解同步電機額定值的含義
8.2 了解同步電機電樞反應的基本概念
8.3 了解電樞反應電抗及同步電抗的含義
8.4 了解同步發電機並入電網的條件及方法
8.5 了解同步發電機有功功率及無功功率的調節方法
8.6 了解同步電動機的運行特性
8.7 了解同步發電機的絕緣系統、溫升要求、冷卻方式
8.8 了解同步發電機的勵磁系統
8.9 了解同步發電機的運行和維護工作要點
9 過電壓及絕緣配合
9.1 了解電力系統過電壓的種類
9.2 了解雷電過電壓特性
9.3 了解接地和接地電阻、接觸電壓和跨步電壓的基本概念
9.4 了解氧化鋅避雷器的基本特性
9.5 了解避雷針、避雷線保護范圍的確定
10 斷路器
10.1 掌握斷路器的作用、功能、分類
10.2 了解斷路器的主要性能與參數的含義
10.3 了解斷路器常用的熄弧方法
10.4 了解斷路器的運行和維護工作要點
11 互感器
11.1 掌握電流、電壓互感器的工作原理、接線形式及負載要求
11.2 了解電流、電壓互感器在電網中的配置原則及接線形式
11.3 了解各種形式互感器的構造及性能特點
12 直流電機基本要求
11.1 了解直流電機的分類
12.2 了解直流電機的勵磁方式
12.3 掌握直流電動機及直流發電機的工作原理
12.4 了解並勵直流發電機建立穩定電壓的條件
12.5 了解直流電動機的機械特性(他勵、並勵、串勵)
12.6 了解直流電動機穩定運行條件
12.7 掌握直流電動機的起動、調速及制動方法
13 電氣主接線
13.1 掌握電氣主接線的主要形式及對電氣主接線的基本要求
13.2 了解各種主接線中主要電氣設備的作用和配置原則
13.3 了解各種電壓等級電氣主接線限制短路電流的方法
14 電氣設備選擇
14.1 掌握電器設備選擇和校驗的基本原則和方法
14.2 了解硬母線的選擇和校驗的原則和方法
注冊電氣工程師(供配電)執業資格考試
基礎考試分科題量、時間、分數分配說明
上午段:
高等數學 24題 流體力學 12題
普通物理 12題 計算機應用基礎 10題
普通化學 12題 電工電子技術 12題
理論力學 13題 工程經濟 10題
材料力學 15題
合計120題,每題1分。考試時間為4小時。
下午段:
電路與電磁場 18題
模擬電子技術和數字電子技術 12題
電氣工程基礎 30題
合計60題,每題2分。考試時間為4小時。
上、下午總計180題,滿分為240分。考試時間總計為8小時。
2. 物理光學知識點
一 光的這是定律
1.折射光線與入射光線和法線在同一平面內。 2.折射光線與入射光線分居法線兩側。 3.當光從空氣斜射入其他介質中時,折射角小於入射角。 4.當光從其他介質中斜射入空氣時,折射角大於入射角。 5.當入射角增大時,折射角也隨著增大。 6.當光線垂直射向介質表面時,傳播方向不改變。
二,絕對折射率
絕對折射率光從真空射入介質發生折射時,入射角i與折射角r的正弦之比n叫做介質的「絕對折射率」,簡稱「折射率」。它表示光在介質中傳播時,介質對光的一種特徵。公式n=sin i/sin r=c/v
三,用雙縫干涉測量光的波長實驗原理
1.光通過雙縫干涉儀上的單縫和雙縫後,得到振動情況完全相同的光,它們在雙縫後面的空間互相疊加會發生干涉現象。如果用單色光照射,在屏上會得到明暗相間的條紋;如果用白光射,可在屏上觀察到彩色條紋。
2.本實驗要測單色光的波長,單色光通過雙縫干涉後產生明暗相同的等間距直條紋,條紋的間距與相干光源的波長有關。設雙縫寬d,雙縫到屏的距離為L,相干光源的波長為λ,則產生干涉圖樣中相鄰兩條亮(或暗)條紋之間的距離△x,由此得;λ=L△x /d,因此只要測得d,L,△x即可測得波長。相干光源的產生用「一分為二」的方法,用單縫取單色光,再通過雙縫,單色光由濾光片獲得。△x的測量可用測量頭完成,測量頭由目鏡,劃板,手輪等構成,通過測量頭可清晰看到干涉條紋,分劃板上中間有刻線,以此為標准,並根據手輪的讀數可求得△x,由於△x較小,可測出幾條亮(或暗)條紋的間距a,則相鄰兩條聞之間的距離△x=a/n
四、光的衍射、偏振
光的衍射現象:光離開直線路徑繞到障礙物陰影里去的現象叫光的衍射。衍射時產生的明暗條紋或光環叫衍射圖樣。衍射條紋的形成是來自單縫或圓孔上不同位置的光,在光屏處疊加後光波加強或者削弱而形成。
單色光衍射時:中央為較寬的明條紋,兩邊為不同等間距的明、暗相間的條紋;
白光衍射時:中央為較寬的白色亮紋,兩邊為彩色條紋。
光產生明顯衍射的條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者跟波長差不多。
光的偏振(polarization of light)振動方向對於傳播方向的不對稱性叫做偏振,它是橫波區別於其他縱波的一個最明顯的標志。光波電矢量振動的空間分布對於光的傳播方向失去對稱性的現象叫做光的偏振。只有橫波才能產生偏振現象,
五、全反射
全反射: 光由光密(即光在此介質中的折射率大的)媒質射到光疏(即光在此介質中折射率小的)媒質的界面時,全部被反射回原媒質內的現象
公式為n=sin90`/sinc=1/sinc sinc=1/n (c為臨界角)
當光射到兩種介質界面,只產生反射而不產生折射的現象.當光由光密介質射向光疏介質時,折射角將大於入射角.當入射角增大到某一數值時,折射角將達到90°,這時在光疏介質中將不出現折射光線,只要入射角大於上述數值時,均不再存在折射現象,這就是全反射.所以產生全反 全反射
射的條件是:①光必須由光密介質射向光疏介質.②入射角必須大於臨界角(C). 所謂光密介質和光疏介質是相對的,兩物質相比,折射率較小的,就為光疏介質,折射率較大的,就為光密介質。例如,水折射率大於空氣,所以相對於空氣而言,水就是光密介質,而玻璃的折射率比水大,所以相對於玻璃而言,水就是光疏介質。 臨界角是折射角為90度時對應的入射角(只有光線從光密介質進入光疏介質且入射角大於臨界角時,才會發生全反射)
3. 物理競賽公式,定理
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=S/t (定義式) 2.有用推論Vt2 -Vo2=2as
3.中間時刻速度 Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2 +Vt2)/2]1/2 6.位移S= V平t=Vot + at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t 以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0
8.實驗用推論ΔS=aT2 ΔS為相鄰連續相等時間(T)內位移之差
9.主要物理量及單位:初速(Vo):m/s 加速度(a):m/s2 末速度(Vt):m/s
時間(t):秒(s) 位移(S):米(m) 路程:米 速度單位換算:1m/s=3.6Km/h
註:(1)平均速度是矢量。(2)物體速度大,加速度不一定大。(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式。(4)其它相關內容:質點/位移和路程/s--t圖/v--t圖/速度與速率/
2) 自由落體
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速度直線運動規律。
(2)a=g=9.8≈10m/s2 重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下。
3) 豎直上拋
1.位移S=Vot- gt2/2 2.末速度Vt= Vo- gt (g=9.8≈10m/s2 )
3.有用推論Vt2 -Vo2=-2gS 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g (拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值。(2)分段處理:向上為勻減速運動,向下為自由落體運動,具有對稱性。(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動 萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度Vx= Vo 2.豎直方向速度Vy=gt
3.水平方向位移Sx= Vot 4.豎直方向位移(Sy)=gt2/2
5.運動時間t=(2Sy/g)1/2 (通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β: tgβ=Vy/Vx=gt/Vo
7.合位移S=(Sx2+ Sy2)1/2 ,
位移方向與水平夾角α: tgα=Sy/Sx=gt/2Vo
註:(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運動與豎直方向的自由落體運動的合成。(2)運動時間由下落高度h(Sy)決定與水平拋出速度無關。(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα 。(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵。(5)曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πR/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/R=ω2R=(2π/T)2R 4.向心力F心=mV2/R=mω2R=m(2π/T)2R
5.周期與頻率T=1/f 6.角速度與線速度的關系V=ωR
7.角速度與轉速的關系ω=2πn (此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位: 弧長(S):米(m) 角度(Φ):弧度(rad) 頻率(f):赫(Hz)
周期(T):秒(s) 轉速(n):r/s 半徑(R):米(m) 線速度(V):m/s
角速度(ω):rad/s 向心加速度:m/s2
註:(1)向心力可以由具體某個力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直。(2)做勻速度圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,但動量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律T2/R3=K(=4π2/GM) R:軌道半徑 T :周期 K:常量(與行星質量無關)
2.萬有引力定律F=Gm1m2/r2 G=6.6710-11Nキm2/kg2方向在它們的連線上
3.天體上的重力和重力加速度GMm/R2=mg g=GM/R2 R:天體半徑(m)
4.衛星繞行速度、角速度、周期 V=(GM/R)1/2 ω=(GM/R3)1/2 T=2π(R3/GM)1/2
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=7.9Km/s V2=11.2Km/s V3=16.7Km/s
6.地球同步衛星GMm/(R+h)2=m4π2(R+h)/T2 h≈36000 km h:距地球表面的高度
注:(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F心=F萬。(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等。(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同。(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小。(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9Km/S。
三、力(常見的力、力矩、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 ≈10 m/s2 作用點在重心 適用於地球表面附近
2.胡克定律F=kX 方向沿恢復形變方向 k:勁度系數(N/m) X:形變數(m)
3.滑動摩擦力f=μN 與物體相對運動方向相反 μ:摩擦因數 N:正壓力(N)
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm 與物體相對運動趨勢方向相反 fm為最大靜摩擦力
5.萬有引力F=Gm1m2/r2 G=6.6710-11Nキ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.電場力F=Eq E:場強N/C q:電量C 正電荷受的電場力與場強方向相同
8.安培力F=BILsinθ θ為B與L的夾角 當 L⊥B時: F=BIL , B//L時: F=0
9.洛侖茲力f=qVBsinθ θ為B與V的夾角 當V⊥B時: f=qVB , V//B時: f=0
注:(1)勁度系數K由彈簧自身決定(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定。(3)fm略大於μN 一般視為fm≈μN (4)物理量符號及單位 B:磁感強度(T), L:有效長度(m), I:電流強度(A),V:帶電粒子速度(m/S), q:帶電粒子(帶電體)電量(C),(5)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力矩
1.力矩M=FL L為對應的力的力臂,指力的作用線到轉動軸(點)的垂直距離
2.轉動平衡條件 M順時針= M逆時針 M的單位為N·m 此處N·m≠J
3)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 F1⊥F2時: 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 Fy=Fsinβ β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx
註:(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則。(2)合力與分力的關系是等效替代關系,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,此時要選擇標度嚴格作圖。(4)F1與F2的值一定時,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,用正負號表示力的方向,化成代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止。
2.第二運動定律:F合=ma 或a=F合/m a由合外力決定,與合外力方向一致。
3.第三運動定律F= -F 負號表示方向相反,F、F各自作用在對方,實際應用:反沖運動
4.共點力的平衡F合=0 二力平衡 5.超重:N>G 失重:N<G
注:平衡狀態是指物體處於靜上或勻速度直線狀態,或者是勻速轉動。
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1. 簡諧振動F=-KX F:回復力 K:比例系數 X:位移 負號表示F與X始終反向。
2.單擺周期T=2π(L/g)1/2 L:擺長(m) g:當地重力加速度值 成立條件:擺角θ<50
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力 4.發生共振條件:f驅動力=f固 共振的防止和應用A140
5.波速公式V=S/t=λf=λ/T 波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長。
6.聲波的波速(在空氣中) 0℃:332m/s 20℃:344m/s 30℃:349m/s (聲波是縱波)
7.波發生明顯衍射條件: 障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大。
8.波的干涉條件: 兩列波頻率相同 *(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
註:(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關。(2)加強區是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處,減弱區則是波峰與波谷相遇處。(3)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式。(4)干涉與衍射是波特有。(5)振動圖象與波動圖象。
六、沖量與動量(物體的受力與動量的變化)
1.動量P=mV P:動量(Kg/S) m:質量(Kg) V:速度(m/S) 方向與速度方向相同
3.沖量I=Ft I:沖量(NキS) F:恆力(N) t:力的作用時間(S) 方向由F決定
4.動量定理I =ΔP 或 Ft= mVt - mVo ΔP: 動量變化ΔP=mVt - mVo 是矢量式
5.動量守恆定律P前總=P後總 P=P m1V1+m2V2= m1V1+ m2V2
6.彈性碰撞ΔP=0;ΔEK=0 (即系統的動量和動能均守恆)
7.非彈性碰撞ΔP=0;0<ΔEK<ΔEKm ΔEK:損失的動能 EKm:損失的最大動能
8.完全非彈性碰撞ΔP=0;ΔEK=ΔEKm (碰後連在一起成一整體)
9.物體m1以V1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰(見教材C158):
V1´=(m1-m2)V1/(m1+m2) V2´=2m1V1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)
11.子彈m水平速度Vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並嵌入其中一起運動時的機械能損失E損 E損=mVo2/2-(M+m)Vt2/2=fL相對 Vt:共同速度 f:阻力
註:(1)正碰又叫對心碰撞,速度方向在它們「中心」的連線上。(2)以上表達式除動能外均為矢量運算,在一維情況下可取正方向化為代數運算(3)系統動量守恆的條件:合外力為零或內力遠遠大於外力,系統在某方向受的合外力為零,則在該方向系統動量守恆(4)碰撞過程(時間極短,發生碰撞的物體構成的系統)視為動量守恆,原子核衰變時動量守恆。(5)爆炸過程視為動量守恆,這時化學能轉化為動能,動能增加。
七、功和能(功是能量轉化的量度)
1.功W=FScosα (定義式) W:功(J) F:恆力(N) S:位移(m) α:F、S間的夾角
2.重力做功Wab=mghab m:物體的質量 g=9.8≈10 hab:a與b高度差(hab=ha-hb)
3.電場力做功Wab=qUab q:電量(C) Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=Ua-Ub
4.電功w=UIt (普適式) U:電壓(V) I:電流(A) t:通電時間(S)
6.功率P=W/t (定義式) P:功率[瓦(W)] W:t時間內所做的功(J) t:做功所用時間(S)
8.汽車牽引力的功率 P=FV P平=FV平 P:瞬時功率 P平:平均功率
9.汽車以恆定功率啟動、 以恆定加速度啟動、 汽車最大行駛速度(Vmax=P額/f)
10.電功率P=UI (普適式) U:電路電壓(V) I:電路電流(A)
11.焦耳定律Q=I2Rt Q:電熱(J) I:電流強度(A) R:電阻值(Ω) t:通電時間(秒)
12.純電阻電路中I=U/R P=UI=U2/R=I2R Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
13.動能Ek=mv2/2 Ek:動能(J) m:物體質量(Kg) v:物體瞬時速度(m/s)
14.重力勢能EP=mgh EP :重力勢能(J) g:重力加速度 h:豎直高度(m) (從零勢能點起)
15.電勢能εA=qUA εA:帶電體在A點的電勢能(J) q:電量(C) UA:A點的電勢(V)
16.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加) W合= mVt 2/2 - mVo2/2 W合=ΔEK
W合:外力對物體做的總功 ΔEK:動能變化ΔEK =( mVt 2/2- mVo2/2)
17.機械能守恆定律ΔE=0 EK1+EP1=EK2+EP2 mV12/2+mgh1=mV22/2+ mgh2
18.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG= - ΔEP
注:(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉化多少。(2)O0≤α<90O 做正功; 90O<α≤180O 做負功;α=90o 不做功(力方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功)。 (3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少。(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(見2、3兩式)。(5)機械能守恆成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉化 (6)能的其它單位換算:1KWh(度)=3.6×106J 1eV=1.60×10-19J。*(7)彈簧彈性勢能E=KX2/2 。
回答者:匿名 1-19 20:53
物理定理、定律、公式表
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
註:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關內容:質點、位移和路程、參考系、時間與時刻〔見第一冊P19〕/s--t圖、v--t圖/速度與速率、瞬時速度〔見第一冊P24〕。
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:
(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速直線運動規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:
(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運動,向下為自由落體運動,具有對稱性;
(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動、萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
註:
(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運與豎直方向的自由落體運動的合成;
(2)運動時間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關;
(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵;(5)做曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);轉速(n):r/s;半徑(r):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
註:
(1)向心力可以由某個具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
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,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力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.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:
(1)勁度系數k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊P8〕;
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(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(餘弦定理) F1⊥F2時: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,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
註:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,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,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,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,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子〔見第一冊P67〕
注:平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx {F:回復力,k:比例系數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和應用〔見第一冊P175〕
5.機械波、橫波、縱波〔見第二冊P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
10.多普勒效應:由於波源與觀測者間的相互運動,導致波源發射頻率與接收頻率不同{相互接近,接收頻率增大,反之,減小〔見第二冊P21〕}
註:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關,取決於振動系統本身;
(2)加強區是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處,減弱區則是波峰與波谷相遇處;
(3)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(4)干涉與衍射是波特有的;
(5)振動圖象與波動圖象;
(6)其它相關內容:超聲波及其應用〔見第二冊P22〕/振動中的能量轉化〔見第一冊P173〕。
六、沖量與動量(物體的受力與動量的變化)
1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N?s),F:恆力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恆定律:p前總=p後總或p=p』′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恆}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰後連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
註:
(1)正碰又叫對心碰撞,速度方向在它們「中心」的連線上;
(2)以上表達式除動能外均為矢量運算,在一維情況下可取正方向化為代數運算;
(3)系統動量守恆的條件:合外力為零或系統不受外力,則系統動量守恆(碰撞問題、爆炸問題、反沖問題等);
(4)碰撞過程(時間極短,發生碰撞的物體構成的系統)視為動量守恆,原子核衰變時動量守恆;
(5)爆炸過程視為動量守恆,這時化學能轉化為動能,動能增加;(6)其它相關內容:反沖運動、火箭、航天技術的發展和宇宙航行〔見第一冊P128〕。
七、功和能(功是能量轉化的量度)
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恆力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恆定功率啟動、以恆定加速度啟動、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:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2 {Ek:動能(J),m:物體質量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恆定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP
4. 振動測量有幾種主要方法
振動頻率是指機械部件振盪的速率,振動頻率越高,振盪越快。振動頻率可以通過數振動部件在每秒中的振盪循環數來確定其頻率。對振動頻率的測量方法,主要是用比較法和直接讀數法兩種。
(一)比較法
比較法測量振動頻率就是用同類的已知量頻率與被測的未知量頻率進行比較,從而確定被測頻率的大小。常用的方法有以下幾種:
1、李薩育圖形法
李薩育圖形法測量振動頻率的原理是把已知頻率的電信號和被測振動通過機電轉換裝置(測振感測器)轉換的未知頻率的電信號輸出,經過放大器輸入到示波器的z軸,示波器的y軸接信號發生器的已知頻率信號,這時在示波器熒光屏上就會出現一個圖形,這就是李薩育圖形。如果被測振動頻率與信號發生器的頻率不相同時,圖形就會變化不定。如果調整信號發生器的頻率使其與被測振動頻率成整數倍時,示波器上就會出現穩定的圖形,然後再根據圖形的形狀來確定未知振動的頻率值。
用李薩育圖形法測頻率,其測量精度取決於信號發生器頻率指示精度以及圖形穩定性程度。因此,用這種方法測量振動頻率要求示波器和振盪器的工作頻率范圍要大於被測振動頻率范圍,在測量中要注意把圖形調穩定後再讀數。
2、錄波比較法
錄波比較法是通過感測器將被測機械振動轉換成電信號,經過適當的放大後接到記錄儀器上,在刻有標准時標和幅度大小的記錄紙上,把振動的波形記錄下來,然後以一定時標內記錄的波形數來確定振動頻率。這種方法在工程測量中較為常見。
3、閃光測頻法
閃光測頻法是用閃光儀來測量頻率。閃光儀主要由一個頻率可調的電脈沖發生器和一閃光燈組成。脈沖電流使燈泡按已知頻率閃光來照亮振動物體,如果閃光頻率正好和物體的振動頻率一樣時,當物體每次被照亮,振動物體正好振動到同一位置,看起來就好像物體不振動了,這時從閃光儀上讀出的閃光頻率就是振動物體的振動頻率。
(二)直接讀數法
用直接讀數法測定物體振動頻率一般有兩種方法:一種是用指針式的頻率表;另一種是用數字式的頻率計。這兩種方法的共同特點是把被測的機械信號轉換為電信號,然後再經過放大指示出來。隨著晶體管和集成電路器件的不斷發展,目前多數採用數字式頻率計來測量頻率。這種方法具有測量精度高、穩定性能好等優點。在使用數字頻率計測量頻率時應注意阻抗匹配,應保證感測器的輸出信號一定要大於數字式頻率計的觸發信號。如果感測器的輸出信號太小,則應在感測器與頻率計之間加一放大器,信號通過放大器放大後再送入數字式頻率計,否則頻率計就不能正常工作,即使有指示也不準確。除此之外,還要注意當振動波形失真太大時,要濾波後再調頻。
在機械設備中,每一個運動著的零部件都有其特定的固有頻率和振動頻率,我們可以通過分析設備的頻率特徵來判斷設備的工作狀態。若不了解設備的結構和運動零部件的振動頻率,就不能確切地判斷設備的故障。因此,設備振動頻率的計算和特徵頻率的檢測,是故障診斷工作的重要環節。
5. 高中物理公式
高中物理公式全
物理定理、定律、公式表
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
註:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關內容:質點、位移和路程、參考系、時間與時刻〔見第一冊P19〕/s--t圖、v--t圖/速度與速率、瞬時速度〔見第一冊P24〕。
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:
(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速直線運動規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:
(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運動,向下為自由落體運動,具有對稱性;
(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動、萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
註:
(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運與豎直方向的自由落體運動的合成;
(2)運動時間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關;
(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵;(5)做曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);轉速(n):r/s;半徑(r):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
註:
(1)向心力可以由某個具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
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,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力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.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:
(1)勁度系數k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊P8〕;
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(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(餘弦定理) F1⊥F2時: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,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
註:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,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,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,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,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F´{負號表示方向相反,F、F´各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子〔見第一冊P67〕
注:平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx {F:回復力,k:比例系數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
開氏表述:不可能從單一熱源吸收熱量並把它全部用來做功,而不引起其它變化(機械能與內能轉化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出〔見第二冊P44〕}
7.熱力學第三定律:熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,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,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對於理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;
(7)r0為分子處於平衡狀態時,分子間的距離;
(8)其它相關內容:能的轉化和定恆定律〔見第二冊P41〕/能源的開發與利用、環保〔見第二冊P47〕/物體的內能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。
九、氣體的性質
1.氣體的狀態參量:
溫度:宏觀上,物體的冷熱程度;微觀上,物體內部分子無規則運動的劇烈程度的標志,
熱力學溫度與攝氏溫度關系:T=t+273 {T:熱力學溫度(K),t:攝氏溫度(℃)}
體積V:氣體分子所能占據的空間,單位換算:1m3=103L=106mL
壓強p:單位面積上,大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產生持續、均勻的壓力,標准大氣壓:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)
2.氣體分子運動的特點:分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外,相互作用力微弱;分子運動速率很大
3.理想氣體的狀態方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恆量,T為熱力學溫度(K)}
注:
(1)理想氣體的內能與理想氣體的體積無關,與溫度和物質的量有關;
(2)公式3成立條件均為一定質量的理想氣體,使用公式時要注意溫度的單位,t為攝氏溫度(℃),而T為熱力學溫度(K)。
十、電場
1.兩種電荷、電荷守恆定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等於元電荷的整數倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(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.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數)
常見電容器〔見第二冊P111〕
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相關內容:靜電屏蔽〔見第二冊P101〕/示波管、示波器及其應用〔見第二冊P114〕等勢面〔見第二冊P105〕。
十一、恆定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω•m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由於I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/並聯 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同並反) R串=R1+R2+R3+ 1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I並=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接後,調節Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx後通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由於Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數{注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法: 電流表外接法:
電壓表示數:U=UR+UA 電流表示數:I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真 Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2] 選用電路條件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調節范圍小,電路簡單,功耗小 電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大
便於調節電壓的選擇條件Rp>Rx 便於調節電壓的選擇條件Rp<Rx
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;(3)串聯總電阻大於任何一個分電阻,並聯總電阻小於任何一個分電阻;(4)當電源有內阻時,外電路電阻增大時,總電流減小,路端電壓增大;(5)當外電路電阻等於電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);(6)其它相關內容:電阻率與溫度的關系半導體及其應用超導及其應用〔見第二冊P127〕。
十二、磁場
1.磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,單位T),1T=1N/A•m
2.安培力F=BIL;(註:L⊥B) {B:磁感應強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導線長度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B);質譜儀〔見第二冊P155〕{f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進入磁場的運動情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進入磁場:做勻速圓周運動,規律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關,洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);&;解題關鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
註:
(1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負;
(2)磁感線的特點及其常見磁場的磁感線分布要掌握〔見圖及第二冊P144〕;(3)其它相關內容:地磁場/磁電式電表原理〔見第二冊P150〕/迴旋加速器〔見第二冊P156〕/磁性材料
十三、電磁感應
1.[感應電動勢的大小計算公式]
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運動) {L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向:由負極流向正極}
*4.自感電動勢E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系數(H)(線圈L有鐵芯比無鐵芯時要大),ΔI:變化電流,∆t:所用時間,ΔI/Δt:自感電流變化率(變化的快慢)}
註:(1)感應電流的方向可用楞次定律或右手定則判定,楞次定律應用要點〔見第二冊P173〕;(2)自感電流總是阻礙引起自感電動勢的電流的變化;(3)單位換算:1H=103mH=106μH。(4)其它相關內容:自感〔見第二冊P178〕/日光燈〔見第二冊P180〕。
十四、交變電流(正弦式交變電流)
1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總
3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在遠距離輸電中,採用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失損´=(P/U)2R;(P損´:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻)〔見第二冊P198〕;
6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數;B:磁感強度(T);
S:線圈的面積(m2);U輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交變電流的變化頻率與發電機中線圈的轉動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;
(2)發電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應電動勢為零,過中性面電流方向就改變;
(3)有效值是根據電流熱效應定義的,沒有特別說明的交流數值都指有效值;
(4)理想變壓器的匝數比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等於輸出功率,當負載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;
(5)其它相關內容:正弦交流電圖象〔見第二冊P190〕/電阻、電感和電容對交變電流的作用〔見第二冊P193〕。
十五、電磁振盪和電磁波
1.LC振盪電路T=2π(LC)1/2;f=1/T {f:頻率(Hz),T:周期(s),L:電感量(H),C:電容量(F)}
2.電磁波在真空中傳播的速度c=3.00×108m/s,λ=c/f {λ:電磁波的波長(m),f:電磁波頻率}
注:
(1)在LC振盪過程中,電容器電量最大時,振盪電流為零;電容器電量為零時,振盪電流最大;
(2)麥克斯韋電磁場理論:變化的電(磁)場產生磁(電)場;
(3)其它相關內容:電磁場〔見第二冊P215〕/電磁波〔見第二冊P216〕/無線電波的發射與接收〔見第二冊P219〕/電視雷達〔見第二冊P220〕。
十六、光的反射和折射(幾何光學)
1.反射定律α=i {α;反射角,i:入射角}
2.絕對折射率(光從真空中到介質)n=c/v=sin /sin {光的色散,可見光中紅光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介質中的光速, :入射角, :折射角}
3.全反射:1)光從介質中進入真空或空氣中時發生全反射的臨界角C:sinC=1/n
2)全反射的條件:光密介質射入光疏介質;入射角等於或大於臨界角
注:
(1)平面鏡反射成像規律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對稱;
(2)三棱鏡折射成像規律:成虛像,出射光線向底邊偏折,像的位置向頂角偏移;
(3)光導纖維是光的全反射的實際應用〔見第三冊P12〕,放大鏡是凸透鏡,近視眼鏡是凹透鏡;
(4)熟記各種光學儀器的成像規律,利用反射(折射)規律、光路的可逆等作出光路圖是解題關鍵;
(5)白光通過三棱鏡發色散規律:紫光靠近底邊出射見〔第三冊P16〕。
十七、光的本性(光既有粒子性,又有波動性,稱為光的波粒二象性)
1.兩種學說:微粒說(牛頓)、波動說(惠更斯)〔見第三冊P23〕
2.雙縫干涉:中間為亮條紋;亮條紋位置: =nλ;暗條紋位置: =(2n+1)λ/2(n=0,1,2,3,、、、);條紋間距{ :路程差(光程差);λ:光的波長;λ/2:光的半波長;d兩條狹縫間的距離;l:擋板與屏間的距離}
3.光的顏色由光的頻率決定,光的頻率由光源決定,與介質無關,光的傳播速度與介質有關,光的顏色按頻率從低到高的排列順序是:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫(助記:紫光的頻率大,波長小)
4.薄膜干涉:增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4,即增透膜厚度d=λ/4〔見第三冊P25〕
5.光的衍射:光在沒有障礙物的均勻介質中是沿直線傳播的,在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下,光的衍射現象不明顯可認為沿直線傳播,反之,就不能認為光沿直線傳播〔見第三冊P27〕
6.光的偏振:光的偏振現象說明光是橫波〔見第三冊P32〕
7.光的電磁說:光的本質是一種電磁波。電磁波譜(按波長從大到小排列):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線。紅外線、紫外、線倫琴射線的發現和特性、產生機理、實際應用〔見第三冊P29〕
8.光子說,一個光子的能量E=hν {h:普朗克常量=6.63×10-34J.s,ν:光的頻率}
9.愛因斯坦光電效應方程:mVm2/2=hν-W {mVm2/2:光電子初動能,hν:光子能量,W:金屬的逸出功}
注:
(1)要會區分光的干涉和衍射產生原理、條件、圖樣及應用,如雙縫干涉、薄膜干涉、單縫衍射、圓孔衍射、圓屏衍射等;
(2)其它相關內容:光的本性學說發展史/泊松亮斑/發射光譜/吸收光譜/光譜分析/原子特徵譜線〔見第三冊P50〕/光電效應的規律光子說〔見第三冊P41〕/光電管及其應用/光的波粒二象性〔見第三冊P45〕/激光〔見第三冊P35〕/物質波〔見第三冊P51〕。
十八、原子和原子核
1.α粒子散射試驗結果a)大多數的α粒子不發生偏轉;(b)少數α粒子發生了較大角度的偏轉;&;極少數α粒子出現大角度的偏轉(甚至反彈回來)
2.原子核的大小:10-15~10-14m,原子的半徑約10-10m(原子的核式結構)
3.光子的發射與吸收:原子發生定態躍遷時,要輻射(或吸收)一定頻率的光子:hν=E初-E末{能級躍遷}
4.原子核的組成:質子和中子(統稱為核子), {A=質量數=質子數+中子數,Z=電荷數=質子數=核外電子數=原子序數〔見第三冊P63〕}
5.天然放射現象:α射線(α粒子是氦原子核)、β射線(高速運動的電子流)、γ射線(波長極短的電磁波)、α衰變與β衰變、半衰期(有半數以上的原子核發生了衰變所用的時間)。γ射線是伴隨α射線和β射線產生的〔見第三冊P64〕
6.愛因斯坦的質能方程:E=mc2{E:能量(J),m:質量(Kg),c:光在真空中的速度}
7.核能的計算ΔE=Δmc2{當Δm的單位用kg時,ΔE的單位為J;當Δm用原子質量單位u時,算出的ΔE單位為uc2;1uc2=931.5MeV}〔見第三冊P72〕。
註:
(1)常見的核反應方程(重核裂變、輕核聚變等核反應方程)要求掌握;
(2)熟記常見粒子的質量數和電荷數;
(3)質量數和電荷數守恆,依據實驗事實,是正確書寫核反應方程的關鍵;
(4)其它相關內容:氫原子的能級結構〔見第三冊P49〕/氫原子的電子雲〔見第三冊P53〕/放射性同位數及其應用、放射性污染和防護〔見第三冊P69〕/重核裂變、鏈式反應、鏈式反應的條件、核反應堆〔見第三冊P73〕/輕核聚變、可控熱核反應〔見第三冊P77〕/人類對物質結構的認識。(完)
眼花了么?
6. 單縫衍射是什麼雙縫干涉是什麼怎麼區分二者有什麼關系 幫忙分析一下!!!謝謝!!
單縫衍射是一條相干光(就是頻率是一個定值的光波,一般通過單縫得到)通過單縫是所形成的影響隨著縫的寬度變小逐漸變大的反常現象,也就是光波通過的縫隙小於等於它的波長的時候發生了衍射現象,使它的像變大。雙峰干涉是一條相干光波通過兩條距離很近的單縫時在兩條縫的另一面發生了相干光波的干涉現象。也就是說雙縫衍射時光束通過兩條縫時發生了單縫衍射,之後是兩條光波的干涉。
7. 高二物理公式整理。。 不要復制的 有用的再寫進來
我今年高考前准備的,希望對你有幫助
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
註:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力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.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
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(餘弦定理) F1⊥F2時: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,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx {F:回復力,k:比例系數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和應用
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
註:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關,取決於振動系統本身;
(2)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(3)干涉與衍射是波特有的;
1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N?s),F:恆力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恆定律:p前總=p後總或p=p』′也可以是m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恆}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰後連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰:
v1′=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2′=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恆力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恆定功率啟動、以恆定加速度啟動、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:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2 {Ek:動能(J),m:物體質量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恆定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉化多少;
(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);
(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少
(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(見2、3兩式);(5)機械能守恆成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉化;(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度系數和形變數有關。
八、分子動理論、能量守恆定律
1.阿伏加德羅常數NA=6.02×1023/mol;分子直徑數量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s {V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動理論內容:物質是由大量分子組成的;大量分子做無規則的熱運動;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分子力表現為斥力
(2)r=r0,f引=f斥,F分子力=0,E分子勢能=Emin(最小值)
(3)r>r0,f引>f斥,F分子力表現為引力
(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子勢能≈0
5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內能的方式,在效果上是等效的),
W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內能(J),涉及到第一類永動機不可造出
7.熱力學第三定律:熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,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,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對於理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;
(7)r0為分子處於平衡狀態時,分子間的距離;
十、電場
1.兩種電荷、電荷守恆定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等於元電荷的整數倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N?m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(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.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數)
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
十一、恆定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω?m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由於I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/並聯 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同並反) R串=R1+R2+R3+ 1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I並=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
10.歐姆表測電阻
(1)電路組成 (2)測量原理
兩表筆短接後,調節Ro使電表指針滿偏,得
Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測電阻Rx後通過電表的電流為
Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由於Ix與Rx對應,因此可指示被測電阻大小
(3)使用方法:機械調零、選擇量程、歐姆調零、測量讀數{注意擋位(倍率)}、撥off擋。
(4)注意:測量電阻時,要與原電路斷開,選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調零。
11.伏安法測電阻
電流表內接法:
電壓表示數:U=UR+UA
電流表外接法:
電流表示數:I=IR+IV
Rx的測量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
Rx的測量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
選用電路條件Rx>>RA [或Rx>(RARV)1/2]
選用電路條件Rx<<RV [或Rx<(RARV)1/2]
12.滑動變阻器在電路中的限流接法與分壓接法
限流接法
電壓調節范圍小,電路簡單,功耗小
便於調節電壓的選擇條件Rp>Rx
電壓調節范圍大,電路復雜,功耗較大
便於調節電壓的選擇條件Rp<Rx
注1)單位換算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
(2)各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化,金屬電阻率隨溫度升高而增大;
(3)串聯總電阻大於任何一個分電阻,並聯總電阻小於任何一個分電阻;
(4)當電源有內阻時,外電路電阻增大時,總電流減小,路端電壓增大;
(5)當外電路電阻等於電源電阻時,電源輸出功率最大,此時的輸出功率為E2/(2r);
十二、磁場
1.磁感應強度是用來表示磁場的強弱和方向的物理量,是矢量,單位T),1T=1N/A?m
2.安培力F=BIL;(註:L⊥B) {B:磁感應強度(T),F:安培力(F),I:電流強度(A),L:導線長度(m)}
3.洛侖茲力f=qVB(注V⊥B); {f:洛侖茲力(N),q:帶電粒子電量(C),V:帶電粒子速度(m/s)}
4.在重力忽略不計(不考慮重力)的情況下,帶電粒子進入磁場的運動情況(掌握兩種):
(1)帶電粒子沿平行磁場方向進入磁場:不受洛侖茲力的作用,做勻速直線運動V=V0
(2)帶電粒子沿垂直磁場方向進入磁場:做勻速圓周運動,規律如下a)F向=f洛=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=qVB;r=mV/qB;T=2πm/qB;(b)運動周期與圓周運動的半徑和線速度無關,洛侖茲力對帶電粒子不做功(任何情況下);(c)解題關鍵:畫軌跡、找圓心、定半徑、圓心角(=二倍弦切角)。
註:
(1)安培力和洛侖茲力的方向均可由左手定則判定,只是洛侖茲力要注意帶電粒子的正負;
十三、電磁感應
1)E=nΔΦ/Δt(普適公式){法拉第電磁感應定律,E:感應電動勢(V),n:感應線圈匝數,ΔΦ/Δt:磁通量的變化率}
2)E=BLV垂(切割磁感線運動) {L:有效長度(m)}
3)Em=nBSω(交流發電機最大的感應電動勢) {Em:感應電動勢峰值}
4)E=BL2ω/2(導體一端固定以ω旋轉切割) {ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
2.磁通量Φ=BS {Φ:磁通量(Wb),B:勻強磁場的磁感應強度(T),S:正對面積(m2)}
3.感應電動勢的正負極可利用感應電流方向判定{電源內部的電流方向:由負極流向正極}
十四、交變電流(正弦式交變電流)
1.電壓瞬時值e=Emsinωt 電流瞬時值i=Imsinωt;(ω=2πf)
2.電動勢峰值Em=nBSω=2BLv 電流峰值(純電阻電路中)Im=Em/R總
3.正(余)弦式交變電流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2 ;I=Im/(2)1/2
4.理想變壓器原副線圈中的電壓與電流及功率關系
U1/U2=n1/n2; I1/I2=n2/n2; P入=P出
5.在遠距離輸電中,採用高壓輸送電能可以減少電能在輸電線上的損失損′=(P/U)2R;(P損′:輸電線上損失的功率,P:輸送電能的總功率,U:輸送電壓,R:輸電線電阻)
6.公式1、2、3、4中物理量及單位:ω:角頻率(rad/s);t:時間(s);n:線圈匝數;B:磁感強度(T);
S:線圈的面積(m2);U輸出)電壓(V);I:電流強度(A);P:功率(W)。
注:
(1)交變電流的變化頻率與發電機中線圈的轉動的頻率相同即:ω電=ω線,f電=f線;
(2)發電機中,線圈在中性面位置磁通量最大,感應電動勢為零,過中性面電流方向就改變;
(3)有效值是根據電流熱效應定義的,沒有特別說明的交流數值都指有效值;
(4)理想變壓器的匝數比一定時,輸出電壓由輸入電壓決定,輸入電流由輸出電流決定,輸入功率等於輸出功率,當負載的消耗的功率增大時輸入功率也增大,即P出決定P入;
十五、電磁振盪和電磁波
1.LC振盪電路T=2π(LC)1/2;f=1/T {f:頻率(Hz),T:周期(s),L:電感量(H),C:電容量(F)}
2.電磁波在真空中傳播的速度c=3.00×108m/s,λ=c/f {λ:電磁波的波長(m),f:電磁波頻率}
注:
(1)在LC振盪過程中,電容器電量最大時,振盪電流為零;電容器電量為零時,振盪電流最大;
(2)麥克斯韋電磁場理論:變化的電(磁)場產生磁(電)場;
十六、光的反射和折射(幾何光學)
1.反射定律α=i {α;反射角,i:入射角}
2.絕對折射率(光從真空中到介質)n=c/v=sin /sin {光的色散,可見光中紅光折射率小,n:折射率,c:真空中的光速,v:介質中的光速, :入射角, :折射角}
3.全反射:1)光從介質中進入真空或空氣中時發生全反射的臨界角C:sinC=1/n
2)全反射的條件:光密介質射入光疏介質;入射角等於或大於臨界角
注:
(1)平面鏡反射成像規律:成等大正立的虛像,像與物沿平面鏡對稱;
(2)三棱鏡折射成像規律:成虛像,出射光線向底邊偏折,像的位置向頂角偏移;
十七、光的本性(光既有粒子性,又有波動性,稱為光的波粒二象性)
1.兩種學說:微粒說(牛頓)、波動說(惠更斯)
2.雙縫干涉:中間為亮條紋;亮條紋位置: =nλ;暗條紋位置: =(2n+1)λ/2(n=0,1,2,3,、、、);條紋間距 { :路程差(光程差);λ:光的波長;λ/2:光的半波長;d兩條狹縫間的距離;l:擋板與屏間的距離}
3.光的顏色由光的頻率決定,光的頻率由光源決定,與介質無關,光的傳播速度與介質有關,光的顏色按頻率從低到高的排列順序是:紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫(助記:紫光的頻率大,波長小)
4.薄膜干涉:增透膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4,即增透膜厚度d=λ/4〔見第三冊P25〕
5.光的衍射:光在沒有障礙物的均勻介質中是沿直線傳播的,在障礙物的尺寸比光的波長大得多的情況下,光的衍射現象不明顯可認為沿直線傳播,反之,就不能認為光沿直線傳播
6.光的偏振:光的偏振現象說明光是橫波
7.光的電磁說:光的本質是一種電磁波。電磁波譜(按波長從大到小排列):無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線。紅外線、紫外、線倫琴射線的發現和特性、產生機理、實際應用
8.光子說,一個光子的能量E=hν {h:普朗克常量=6.63×10-34J.s,ν:光的頻率}
9.愛因斯坦光電效應方程:mVm2/2=hν-W {mVm2/2:光電子初動能,hν:光子能量,W:金屬的逸出功}
注:
(1)要會區分光的干涉和衍射產生原理、條件、圖樣及應用,如雙縫干涉、薄膜干涉、單縫衍射、圓孔衍射、圓屏衍射等;
(2)其它相關內容:光的本性學說發展史/泊松亮斑/發射光譜/吸收光譜/光譜分析/原子特徵譜線〔見第三冊P50〕/光電效應的規律光子說〔見第三冊P41〕/光電管及其應用/光的波粒二象性〔見第三冊P45〕/激光〔見第三冊P35〕/物質波〔見第三冊P51〕。
十八、原子和原子核
1.α粒子散射試驗結果a)大多數的α粒子不發生偏轉;(b)少數α粒子發生了較大角度的偏轉;(c)極少數α粒子出現大角度的偏轉(甚至反彈回來)
2.原子核的大小:10-15~10-14m,原子的半徑約10-10m(原子的核式結構)
3.光子的發射與吸收:原子發生定態躍遷時,要輻射(或吸收)一定頻率的光子:hν=E初-E末{能級躍遷}
4.原子核的組成:質子和中子(統稱為核子), {A=質量數=質子數+中子數,Z=電荷數=質子數=核外電子數=原子序數〔見第三冊P63〕}
5.天然放射現象:α射線(α粒子是氦原子核)、β射線(高速運動的電子流)、γ射線(波長極短的電磁波)、α衰變與β衰變、半衰期(有半數以上的原子核發生了衰變所用的時間)。γ射線是伴隨α射線和β射線產生的〔見第三冊P64〕
6.愛因斯坦的質能方程:E=mc2{E:能量(J),m:質量(Kg),c:光在真空中的速度}
7.核能的計算ΔE=Δmc2{當Δm的單位用kg時,ΔE的單位為J;當Δm用原子質量單位u時,算出的ΔE單位為uc2;1uc2=931.5MeV}〔見第三冊P72〕。
註:
(1)常見的核反應方程(重核裂變、輕核聚變等核反應方程)要求掌握;
(2)熟記常見粒子的質量數和電荷數;
(3)質量數和電荷數守恆,依據實驗事實,是正確書寫核反應方程的關鍵;
8. 單縫衍射實驗中,縫寬改變對衍射條紋有什麼樣的影響
當狹縫很寬時,縫的寬度遠遠大於光的波長,衍射現象極不明顯,光沿直線傳播,在屏上產生一條跟縫寬度相當的亮線。
但當縫的寬度調到很窄,可以跟光波相比擬時,光通過縫後就明顯偏離了直線傳播方向,照射到屏上相當寬的地方,並且出現了明暗相間的衍射條紋,紋縫越小,衍射范圍越大,衍射條紋越寬。但亮度越來越暗。
單縫上下平移時,衍射角為0的衍射光(平行於透鏡主光軸)仍然會聚於透鏡焦點上,形成中央明紋。這是因為,平行於主軸的光線通過透鏡後過焦點與入射光線的高度(離光軸的距離)無關。
衍射角為0的平行光束經過透鏡後在焦平面的角位置也不變,仍為0,所以衍射條紋的整體不發生任何變化。
(8)振動疊加法分析單縫衍射的方法擴展閱讀
光的衍射現象的觀察和特點。衍射是一切波所共有的傳播行為。日常生活中聲波的衍射、水波的衍射、廣播段無線電波的衍射是隨時隨地發生的,易為人覺察。
但是,光的衍射現象卻不易為人們所覺察,這是因為可見光的波長很短,以及普通光源是非相乾的面光源。當用一束強光照明小孔、圓屏、狹縫、細絲、刀口、直邊等障礙物時,在足夠遠的屏幕上會出現一幅幅不同的衍射圖樣。
衍射現象具有兩個鮮明的特點:
①光束在衍射屏上的某一方位受到限制,則遠處屏幕上的衍射強度就沿該方向擴展開來。
②若光孔線度越小,光束受限製得越厲害,則衍射范圍越加彌漫。理論上表明光孔橫向線度ρ與衍射發散角。
9. 在振動分析時,「疊加原理」、「拍振」分別是指什麼什麼物理現象
疊加原理(superposition principle),也叫疊加性質(superposition property),說對任何線性系統「在給定地點與時間,由兩個或多個刺激產生的合成反應是由每個刺激單獨產生的反應之代數和。」 從而如果輸入 A 產生反應 X,輸入 B 產生 Y,則輸入 A+B 產生反應 (X+Y)。 用數學的話講,對所有線性系統 F(x)=y,其中 x 是某種程度上的刺激(輸入)而 y 是某種反應(輸出),刺激的疊加(即「和」)得出分別反應的疊加:在數學中,這個性質更常被叫做可加性。在絕大多數實際情形中,F 的可加性表明它是一個線性映射,也叫做一個線性函數或線性運算元。 此原理在物理學與工程學中有許多應用,因許多物理系統可以線性系統為模型。例如,一個梁可作為一個線性系統,其中輸入刺激是在樑上的結構荷重,而輸出反應是梁的撓度。因為物理系統通常只是近似線性的,疊加原理往往只是真實物理現象的近似;從這里可以察知這些系統的操作區域。 疊加原理適用於任何線性系統,包括代數方程、線性微分方程、以及這些形式的方程組。輸入與反應可以是數、函數、矢量、矢量場、隨時間變化的信號、或任何滿足一定公理的其它對象。注意當涉及到矢量與矢量場時,疊加理解為矢量和。
10. 關於衍射,衍射的實質是什麼為什麼會發生衍射發生衍射的條件晶體衍射的客觀條件
衍射的實質:是光的干涉,是無窮多次波的相干疊加.
衍射發生的原因:當光線遇到障礙物時,它將偏離直線傳播,產生衍射現象.
發生衍射的條件:衍射的基本條件是障礙物夾縫寬接近於波長.
晶體衍射的客觀條件:晶體X射線衍射
X-ray diffrection by crystals
X射線在晶體中發生的衍射現象。晶體具有點陣結構,點陣結構的周期(即晶胞邊長,b,c)與X射線的波長屬於同一數量級,X射線衍射現象是一種基於波疊加原理的干涉現象,干涉的結果隨不同而有所不同(Δ為波程差;λ為波長)。為整數的方向,波的振幅得到最大程度的加強,稱為衍射,對應的方 向為衍射方向 ,而為半整數的方向,波的振幅得到最大程度的抵消。因此,X射線通過晶體之後,在某些方向(衍射方向)X射線的強度增強,而另一些方向X射線強度卻減弱甚至消失 ,如果在晶體的背後放置一張感光底片,將會得到X射線的衍射圖形。
利用X射線衍射原理製造的X射線衍射儀,是測定晶體結構的最主要儀器。根據衍射的方向可以測定晶格參數或晶胞的大小和形狀。根據衍射線強度分布能夠測定原子在晶胞中的坐標,因此X射線衍射法也是測定分子空間構型的主要方法。
產生晶體X射線衍射的條件可用勞厄方程來描述,勞厄方程的標量表達式如下:
(cos-cos0)=hλ
b(cosβ-cosβ0)=kλ
c(cosγ-cosγ0)=lλ式中、b、c為晶胞邊長;0、β0、γ0是入射線與晶胞基向量的夾角;、β、γ是衍射線與晶胞基向量的夾角;h、k、l是三個正整數,稱為衍射指數;λ是X射線的波長。
描述X射線衍射條件,還可以用布拉格方程:
2dsinθ=nλ式中d為相鄰兩個晶面之間的距離;θ為入射線或反射線與晶面的交角;λ為X射線波長;n為正整數。布拉格方程與勞厄方程雖然表達方式不同,但其實質是相同的。
當 X射線的波長與入射線方向以及晶體方位確定以後,勞厄方程中的λ、、b、c、0、β0、γ0 都已確定,只有、β、γ是變數,它們必須滿足勞厄方程,但是,、β、γ3個變數不是獨立的,例如在直角坐標中應滿足:
cos2+cos2β+cos2γ=1這就是說,3個變數、β、γ應同時滿足4個方程,這在一般條件下是不可能的,因而得不到衍射圖。為了解決這個問題,必須再增加一個變數,有兩種辦法可供選擇:①晶體不動(0、β0、γ0固定),改變波長λ,即採用白色X射線,這種方法稱為勞厄法;②波長不變,即用單色X射線 ,讓晶體繞某晶軸轉動,即改變0、β0、γ0 。這樣可在某些特定的晶體方位得到衍射圖,這種方法叫做轉動晶體法。以上兩種方法都是對單晶體而言的。如果晶體是多晶,每個小單晶體在空間的取向是隨機的,勞厄方程總可以得到滿足,這就是粉末法的基礎。