【正文】 全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要 一,理論基礎(chǔ) 力 1,運(yùn)動(dòng)學(xué) ,速度,. . . 剛體的平動(dòng)和繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng). 2,牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力學(xué)中常見(jiàn)的幾種力 牛頓第一,二,. 摩擦力. . (不要求導(dǎo)出) .開(kāi)普勒定 . 3,物體的平衡 . 物體平衡的種類(lèi). 4,動(dòng)量 . 動(dòng)量守恒定律. 反沖運(yùn)動(dòng)及火箭. 5,機(jī)械能 . 重力勢(shì)能. 引力勢(shì)能. 質(zhì)點(diǎn)及均勻球殼殼內(nèi)和殼外的引力勢(shì)能公式 (不要求導(dǎo)出) . 彈簧的彈性勢(shì)能. . 碰撞. 6,流體靜力學(xué) 靜止流體中的壓強(qiáng). 浮力. 7,振動(dòng) . 振動(dòng)的圖象. . 由動(dòng)力學(xué)方程確定簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率. (定性了解) . 8,波和聲 ,. 波的干涉和衍射(定性) . ,. 熱 1,分子動(dòng)理論 原子和分子的量級(jí). . 分子力. . 2,熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律. 3,氣體的性質(zhì) 熱力學(xué)溫標(biāo). . 理想氣體狀態(tài)方程的微觀解釋(定性) . 理想氣體的內(nèi)能. 理想氣體的等容,等壓,等溫和絕熱過(guò)程(不要求用微積分運(yùn)算) . 4,液體的性質(zhì) 流體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn). 表面張力系數(shù). 浸潤(rùn)現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象(定性) . 5,固體的性質(zhì) . 固體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn). 6,物態(tài)變化 . . 固體的升華. . 7,熱傳遞的方式 傳導(dǎo),對(duì)流和輻射. 8,熱膨脹 熱膨脹和膨脹系數(shù). 電 1,靜電場(chǎng) . , 殼外的場(chǎng)強(qiáng)公式(不要求導(dǎo)出) .勻強(qiáng)電場(chǎng). . (不要求導(dǎo)出) .電勢(shì)疊加原理. 均勻帶電球殼殼內(nèi)和殼外的電勢(shì)公式(不要求導(dǎo)出) . (不要求導(dǎo)出) . 電容器充電后的電能. . 2,恒定電流 . ,并聯(lián). . 一段含源電路的歐姆定律. . 惠斯通電橋,補(bǔ)償電路. 3,物質(zhì)的導(dǎo)電性 . . (定性) . . . (不要求機(jī)理) . 超導(dǎo)現(xiàn)象. 4,磁場(chǎng) . . 5,電磁感應(yīng) 法拉第電磁感應(yīng)定律. 楞次定律. 自感系數(shù). 互感和變壓器. 6,交流電 . 純電阻,純電感,純電容電路. 整流和濾波. . 7,電磁振蕩和電磁波 . ,赫茲實(shí)驗(yàn). ,調(diào)諧,檢波. 光 1,幾何光學(xué) 光的直進(jìn),反射,. . . . 2,波動(dòng)光學(xué) 光的干涉和衍射(定性) . 3,光的本性 光的學(xué)說(shuō)的歷史發(fā)展. . 波粒二象性. 原子和原子核 1,原子結(jié)構(gòu) . . . 2,原子核 原子核的量級(jí). . . 核反應(yīng)方程. . 基本粒子. 二、數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 1,中學(xué)階段全部初等數(shù)學(xué)(包括解析幾何) . 2,無(wú)限大和無(wú)限小的初步概念. 3,不要求用微積分進(jìn)行推導(dǎo)或運(yùn)算. 二,實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1,要求掌握國(guó)家教委制訂的《全日制中學(xué)物理教學(xué)大綱》中的全部學(xué)生實(shí)驗(yàn). 2,要求能正確地使用(有的包括選用)下列儀器和用具: . (包括平面鏡, 球面鏡,棱鏡,透鏡等光學(xué)元件在內(nèi)) . 3, 有些沒(méi)有見(jiàn)過(guò)的儀器. 要求能按給定的使用說(shuō)明書(shū)正確使用儀器. 例如: 電橋,電勢(shì)差計(jì),示波器,穩(wěn)壓電源,信號(hào)發(fā)生器等. 4,除了國(guó)家教委制訂的《全日制中學(xué)物理教學(xué)大綱》中規(guī)定的學(xué)生實(shí)驗(yàn)外,還可 安排其它的實(shí)驗(yàn)來(lái)考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?但這些實(shí)驗(yàn)所涉及到的原理和方法不應(yīng)超過(guò)本提要第一部分(理論基礎(chǔ)) ,而所用儀器就在上述第 2,3 指出的范圍內(nèi). 5,對(duì)數(shù)據(jù)處理,除計(jì)算外,:直讀示數(shù)時(shí)的 有效數(shù)字和誤差。計(jì)算結(jié)果的有效數(shù)字(不做嚴(yán)格的要求) 。主要系統(tǒng)誤差來(lái)源的分析. 三,其它方面 : 1, 物理知識(shí)在各方面的應(yīng)用. 對(duì)自然界, 生產(chǎn)和日常生活中一些物理現(xiàn)象的解釋. 2,近代物理的一些重大成果和現(xiàn)代的一些重大信息. 3,一些有重要貢獻(xiàn)的物理學(xué)家的姓名和他們的主要貢獻(xiàn). 參考資料: 1, 全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)辦公室主編的歷屆 《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽參考資料》 . 2,人民教育出版社主編的《高級(jí)中學(xué)課本(試用)物理(甲種本). 》 專(zhuān)題一 力 【擴(kuò)展知識(shí)】 物體的重心與質(zhì)心 重心:從效果上看,我們可以認(rèn)為物體各部分受到的重力作用集中于一點(diǎn),這一 點(diǎn)叫做物體的重心. 質(zhì)心:物體的質(zhì)量中心. 設(shè)物體各部分的重力分別為 G1,G2……Gn,且各部分重力的作用點(diǎn)在 oxy 坐 標(biāo)系中的坐標(biāo)分別是(x1,y1) x2,y2)……(xn,yn),物體的重心坐標(biāo) xc,yc ( 可表示為 物體的平衡 xc = ∑G x ∑G i i i = G1 x1 + G2 x 2 + + Gn x n ∑ Gi yi = G1 y1 + G2 y 2 + + Gn y n , yc = G1 + G2 + + Gn G1 + G2 + + Gn ∑ Gi :在彈性限度內(nèi),彈力 F 的大小與彈簧伸長(zhǎng)(或縮短)的長(zhǎng)度 x 成正比, 即 F=k x,k 為彈簧的勁度系數(shù). 兩根勁度系數(shù)分別為 k1,k2 的彈簧串聯(lián)后的勁度系數(shù)可由 后勁度系數(shù)為 k=k1+k2. 最大靜摩擦力:可用公式 F m=μ0FN 為正壓力,μ0 為靜摩擦因素,對(duì) 于相同的接觸面,應(yīng)有μ0μ(μ為動(dòng)摩擦因素) 摩擦角:若令μ0= 1 1 1 = + 求得,并聯(lián) k k1 k 2 Fm =tanφ, FN 與最大靜摩擦 FN 力 F m 的合力與接觸面法線間的夾角. 余弦定理:計(jì)算共點(diǎn)力 F1 與 F2 的合力 F F= F1 2 + F2 2 + 2 F1 F2 cos θ φ=arctan F2 sin θ (φ為合力 F 與分力 F1 的夾角) F1 + F2 cos θ 三角形法則與多邊形法則:多個(gè)共點(diǎn)共面的力合成,可把一個(gè)力的始端依次畫(huà)到 另一個(gè)力的終端,則從第一個(gè)力的始端到最后一個(gè)力的終端的連線就表示這些力 的合力. 拉密定理:三個(gè)共點(diǎn)力的合力為零時(shí),任一個(gè)力與其它兩個(gè)力夾角正弦的比值是 相等的. 力矩:力 F 與力臂 L M=FL , 單位:Nm. 平衡條件: M1+M2+M3+……=0. 剛體:在任何情況下形狀大小都不發(fā)生變化的力學(xué)研究對(duì)象. 力偶,力偶矩:二個(gè)大小相等, 偶中的一個(gè)力與力偶臂(兩力作用線之間的垂直距離) 一平面內(nèi)各力偶的合力偶矩等于各力偶矩的代數(shù)和. 平衡條件:合力為零,即∑F=0。對(duì)任一轉(zhuǎn)動(dòng)軸合力矩為零,即∑M=0. 分為穩(wěn)定平衡,不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡三種類(lèi)型. 穩(wěn)度及改變穩(wěn)度的方法:處于穩(wěn)定平衡的物體,靠重力矩回復(fù)原來(lái)平衡位置的能 力,加大支持面的有效面積都能提高物體的穩(wěn)度。反之, 則降低物體的穩(wěn)度. 【典型例題】 例題 1:求如圖所示中重為 G 的勻均質(zhì)板(陰影部分)的重心 O 的位置. 例題 2:求如圖所示中的由每米長(zhǎng)質(zhì)量為 G 的 7 根勻質(zhì)桿件構(gòu)成的平面衍架的重 心. 例題 3: 如圖所示, 均勻矩形物體的質(zhì)量為 m, 兩側(cè)分別固定著輕質(zhì)彈簧 L1 和 L2, 它們的勁度系數(shù)分別為 k1 和 k2, 先使 L2 豎立在水平面上, 此時(shí) L1 自由向上伸著, L2 ,再對(duì) L1 的上端 A 施一豎直向上和力 F,使 L2 承受 的壓力減為重的 3/4 時(shí),A 端比加 F 之前上升的高度是多少? 例題 4: 圖中的 BO 是一根質(zhì)量均勻的橫梁, 重量 G1=80N. 的一端安在 B 點(diǎn), BO 可繞通過(guò) B 點(diǎn)且垂直于紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng),另一端用鋼繩 AO , 與鋼繩的夾角θ=30176。.在橫梁的 O 點(diǎn)掛一重物,重量 G2= 的拉力 F1. 專(zhuān)題二 直 線 運(yùn) 動(dòng) 【擴(kuò)展知識(shí)】 ,位移和路程位置指運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的處所,在直角坐標(biāo)系中,可用 質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的投影坐標(biāo)(x,y,z),為了使位置的確定 與位移的計(jì)算一致,人們還引入位置矢量(簡(jiǎn)稱(chēng)位矢)的概念,在直角坐標(biāo)系中, 位 矢 r 定 義 為 自 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) 到 質(zhì) 點(diǎn) 位 置 P(x,y,z) 所 引 的 有 向 線 段 , 故 有 r= x 2 + y 2 + z 2 ,r 的方向?yàn)樽栽c(diǎn) O 點(diǎn)指向質(zhì)點(diǎn) P,如圖所示. 位移指質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, 某一段時(shí)間 t 內(nèi)的位置變化, 即位矢的增量 s = r(t + t ) _ rt , 它的方向?yàn)樽允嘉恢弥赶蚰┪恢?如圖 2 所示,路程指質(zhì)點(diǎn)在時(shí)間內(nèi)通過(guò)的實(shí)際 軌跡的長(zhǎng)度. 平均速度是質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移和所用時(shí)間之比 v平 = s ,平均速度是矢量,方向與位移 s 的方向相同. t 平均速率是質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程與所用時(shí)間的比值,是標(biāo)量. 瞬時(shí)速度是質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻或經(jīng)過(guò)某一位置是的速度,它定義為在時(shí)的平均速度 的極限,簡(jiǎn)稱(chēng)為速度,即 v = lim s . t → 0 t 瞬時(shí)速度是矢量, 率,簡(jiǎn)稱(chēng)速率. 加速度是描述物體運(yùn)動(dòng)速度變化快慢的物理量,等于速度對(duì)時(shí)間的變化率,即 a= v ,這樣求得的加速度實(shí)際上是物體運(yùn)動(dòng)的平均加速度,瞬時(shí)加速度應(yīng)為 t v a = lim .加速度是矢量. t →0 t 二,運(yùn)動(dòng)的合成和分解 物理量分為兩大類(lèi):凡是只須數(shù)值就能決定的物理量叫做標(biāo)量。凡是既有大小, 則: 標(biāo)量的運(yùn)算遵守代數(shù)法則。 矢量的運(yùn)算遵守平行四邊形法則 (或三角形法則) . 在研究物體運(yùn)動(dòng)時(shí),將碰到一些較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng),我們常把它分解為兩個(gè)或幾個(gè)簡(jiǎn) ,都按其本身的規(guī)律進(jìn)行,不會(huì)因 為其它方向的分運(yùn)動(dòng)的存在而受到影響, 和分解包括位移,速度,加速度的合成和分解,他們都遵守平行四邊形法則. 三,豎直上拋運(yùn)動(dòng) 定義:物體以初速度 v0 向上拋出,不考慮空氣阻力作用,這樣的運(yùn)動(dòng)叫做豎直上 拋運(yùn)動(dòng). 四,相對(duì)運(yùn)動(dòng) 物體的運(yùn)動(dòng)是相對(duì)于參照系而言的,同一物體的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于不同的參照系其運(yùn)動(dòng) 情況不相同,(如地面 等)的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為絕對(duì)運(yùn)動(dòng) ,把相對(duì)于基本參照系運(yùn)動(dòng)著的參照系稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)參照 系,運(yùn)動(dòng)參照系相對(duì)于基本參照系的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為牽連運(yùn)動(dòng) ,而物體相對(duì)于運(yùn)動(dòng)參 照系的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為相對(duì)運(yùn)動(dòng) .顯然絕對(duì)速度和相對(duì)速度一般是不相等的,它們之 間的關(guān)系是: v絕 = v相 + v 或 v甲對(duì)地 = v甲對(duì)乙 + v乙對(duì)地 【典型例題】 例題 1:A