物理竞赛知识点梳理提纲全国中学生物理竞赛内容提要详解2016-9-1无锡市第一中学魏熙锴 出品目录Part 1 力学 (4)1．运动学 (4)2．动力学 (6)3．物体平衡 (8)4．动量 (10)5．机械能 (12)6．角动量 (15)7．有心运动 (16)8．刚体 (18)9．流体力学 (20)10．振动 (22)11．波动 (28)Part 2 热学 (31)1．分子动理论 (31)2．气体的性质 (34)3．热力学第一定律 (37)4．热力学第二定律 (39)5．液体的性质 (40)6．固体的性质 (42)7．物态变化 (42)8．热传递的方式 (43)9．热膨胀 (45)Part 3 电磁学 (46)1．静电场 (46)2．稳恒电流 (51)3．物质的导电性 (54)4．磁场 (57)5．电磁感应 (59)6．交流电 (60)7．电磁振荡和电磁波 (62)Part 4 光学 (64)1．几何光学 (64)2．波动光学 (69)Part 5 近代物理 (74)1．光的本性 (74)2．原子结构 (75)3．原子核 (78)4．粒子 (80)5．狭义相对论 (82)6．太阳系，银河系，宇宙和黑洞的初步知识（略） (87)Part 1 力学1．运动学考纲要求：参考系略坐标系直角坐标系平面极坐标自然坐标系自然坐标系是沿质点的运动轨道建立的坐标系·在质点运动轨道上任取一点作为坐标原点O,质点在任意时刻的位置，都可用它到坐标原点O的轨迹的长度来表示。

矢量和标量略质点运动的位移和路程速度加速度vv⃗=ddxx⃗ddddaa⃗=ddvv⃗=dd2xx⃗2匀速及匀变速直线运动及其图像略运动的合成与分解抛体运动圆周运动ωω�⃗=ddθθ⃗ddddvv⃗=ωω�⃗×rr⃗aa=vv2RRββ⃗=ddωω�⃗dddd=dd2θθ⃗dddd2 圆周运动中的切向加速度和法向加速度aa⃗=ddvv⃗dddd=dd(ωω�⃗×rr⃗)dddd=ddωω�⃗×rr⃗dddd+ωω�⃗×ddrr⃗dddd=ββ⃗×rr⃗+ωω�⃗×vv⃗=aaττ����⃗+aa nn����⃗切向法向曲率半径角速度和※角加速度aa nn=vv2ρρ 相对运动伽里略速度变换vv⃗绝对=vv⃗相对+vv⃗牵连2．动力学考纲要求：重力弹性力摩擦力略惯性参考系略牛顿第一、二、三运动定律胡克定律万有引力定律牛顿第一定律：任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

牛顿第二定律：物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，且与物体质量的倒数成正比；加速度的方向跟作用力的方向相同。

FF⃗=mmaa⃗牛顿第三定律：相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。

胡克定律：固体材料受力之后，材料中的应力与应变（单位变形量）之间成线性关系。

（注意弹簧的串并联类比电阻并串联）FF⃗=−kkxx⃗万有引力定律：任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。

该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

FF⃗=−GG MMmm rr⃗2rr均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式引力场高斯定理：�gg⃗∙ddss⃗=−4ππGGMM均匀球壳，壳内引力场强为0，壳外可将该球壳等效为其质心处的质点，质量不变求解。

非惯性参考系平动加速参考系中的惯性力惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向，因此称之为惯性力。

当系统存在一加速度a时，则惯性力的大小遵从公式：FF⃗=−mmaa⃗(m为物体质量) 。

方向与加速度方向相反。

匀速转动参考系惯性离心力、视重惯性离心力：FF=mmωω2rr⃗视重：物体与支持物相对静止并不受地球、支持物以外其它作用时，物体对支持物的作用力。

科里奥利力FF=−2mmωω�⃗×vv⃗3．物体平衡考纲要求：共点力作用下物体的平衡平衡条件：�FF⃗=0力矩刚体的平衡条件力矩：MM��⃗=rr⃗×FF⃗平衡条件：�MM��⃗=0平衡的能量判据：ddEE pp ddxx=0稳定平衡随遇平衡不稳定平衡dd2EE pp ddxx>0dd2EE pp ddxx=0dd2EE pp ddxx<0虚功原理虚功原理：一个原为静止的质点系，如果约束是理想双面定常约束，则系统继续保持静止的条件是所有作用于该系统的主动力对作用点的虚位移所作的功的和为零。

虚位移指的是弹性体（或结构系）的附加的满足约束条件及连续条件的无限小可能位移。

对于虚位移要求是微小位移，即要求在产生虚位移过程中不改变原受力平衡体的力的作用方向与大小，亦即受力平衡体平衡状态不因产生虚位移而改变。

真实力在虚位移上做的功称为虚功。

4．动量考纲要求：冲量动量质点与质点组的动量定理动量守恒定律PP�⃗=mmvv⃗II⃗=ΔΔPP�⃗=�FF⃗dddd质点组动量定理：质点组所受外力的冲量等于质点组动量的增量。

动量守恒定律：一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。

质心质心运动定理质心定义：rr⃗=∑(mm ii rr⃗ii)∑mm ii巴普斯定理：1、在一平面上取任一闭合区域，其面积为S，使它沿垂直于该区域的平面运动形成一个体积为V的立体，那么这个立体图形的体积就等于质心所经路程r 乘以区域面积。

表达式为V=S·r。

2、如果令某一长为L的曲线段，其长度为L，使它沿着垂直于它所在平面的方向扫过一个面积S，那么这个面积的大小就等于线段移动的距离r乘以线段的长度。

表达式为S=L·r。

质心运动定理：质点系的质心运动和一个位于质心的质点的运动相同，该质点的质量等于质点系的总质量，而该质点上的作用力则等于作用于质点系上的所有外力平行地移到这一点上。

式中F(e)表示外力。

质心参考系质心系就是坐标原点在质心上并相对惯性系做平动的参考系.质心参考系是零动量系。

反冲运动反冲运动：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。

这个现象叫做反冲。

反冲运动中，物体受到的反冲作用通常叫做反冲力。

此过程遵循动量守恒定律。

变质量体系的运动FF⃗=ddPP�⃗=dd(mmvv⃗)=mm ddvv⃗+ddmm vv⃗5．机械能考纲要求：功和功率功：WW=�FF⃗∙ddxx⃗功率：PP=ddWW dddd动能和动能定理质心动能定理动能：EE kk=mmvv动能定理：柯尼希定理：式中：Ek为质点系的动能，m为总质量，vC为质心速度，EkCM为质点系相对质心的动能。

质点系动能定理：WW内+WW外=∆EE kk重力势能引力势能重力势能:Ep=mgh引力势能：EE=−GG MMmm rr质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式（略）弹簧的弹性势能EE pp=kkxx功能原理机械能守恒定律功能原理：物体系统的机械能增量等于外力非保守力对系统所作的总功和系统内耗散力（非保守力）所作的功的代数和。

机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机械能的总能量保持不变。

碰撞（略）弹性碰撞与非弹性碰撞恢复系数弹性碰撞：在理想情况下，物体碰撞后，形变能够恢复，不发热、发声，没有动能损失，这种碰撞称为弹性碰撞（elastic collision），又称完全弹性碰撞。

真正的弹性碰撞只在分子、原子以及更小的微粒之间才会出现。

生活中，硬质木球或钢球发生碰撞时，动能的损失很小，可以忽略不计，通常也可以将它们的碰撞看成弹性碰撞。

碰撞时动量守恒。

当两物体质量相同时，动能机械能守恒时互换速度。

非弹性碰撞：非弹性碰撞即物体发生碰撞后不反弹，区别于大多数的弹性碰撞，碰撞过程中会有动能损失，如湿纸或一滴油灰，落地后完全粘在地上，这些都是属于非弹性碰撞，自然界中存在很多这样的现象。

完全非弹性碰撞：碰撞后物体结合在一起，动能损失最大，这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。

、恢复系数：6．角动量冲量矩角动量角动量：JJ⃗=rr⃗×PP�⃗=IIωω�⃗冲量矩：ΔΔJJ⃗=�MM��⃗dddd质点和质点组的角动量定理和转动定理MM��⃗=IIββ⃗EE kk=12IIωω�⃗2WW=MM��⃗∙θθ⃗其中，I为转动惯量。

转动惯量(Moment of Inertia)是刚体绕轴转动时惯性（回转物体保持其匀速圆周运动或静止的特性）的量度，用字母I表示，SI 单位为kg·m²。

对于一个质点，I = mr²，其中m 是其质量，r 是质点和转轴的垂直距离。

转动惯量在旋转动力学中的角色相当于线性动力学中的质量，可形式地理解为一个物体对于旋转运动的惯性，用于建立角动量、角速度、力矩和角加速度等数个量之间的关系。

II=�RR2ddmm角动量守恒定律角动量守恒定律:对一固定点o,质点所受的合外力矩为零,则此质点的角动量矢量保持不变。

7．有心运动在万有引力和库仑力作用下物体的运动（略）开普勒定律①椭圆定律：所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳在椭圆的一个焦点上。

（修正：如果是双曲线或者抛物线，太阳仍然处于焦点）开普勒第一定律的本质是万有引力定律。

②面积定律：行星和太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。

面积定律的本质是角动量守恒定律。

③调和定律：所有行星绕太阳一周的恒星时间的平方与它们轨道长半轴的立方比值为定值。

该定值为：行星和人造天体的圆轨道和椭圆轨道运动速度与轨道的关系：其中：第一宇宙速度：万有引力充当向心力vv II=�ggrr第二宇宙速度：引力势能=初动能vv II II=�2ggrr椭圆运动总能量：EE=−GG MMmm2aaa:半长轴备注：椭圆运动时EE pp=−GG MMmm aaEE kk=−12EE pp=GG MMmm2aa8．刚体刚体的平动刚体的定轴转动（略）刚体绕轴的转动惯量刚体转轴转动惯量过质心与棒垂直II=112mmRR2 m、L细棒过端点与棒垂直II=13mmRR2过圆心与圆面垂直II=mmRR2 m、L圆环沿直径II=12mmRR2 m、R薄盘过盘心与平面垂直II=12mmRR2m、R球体沿直径II=25mmRR2m、R球壳沿直径II=23mmRR2m、R圆柱沿几何轴II=12mmRR2平行轴定理正交轴定理平行轴定理：设通过刚体质心的轴线为Z轴，刚体相对于这个轴线的转动惯量为I c。