普通物理學(第六版)公式大全

TOC\o"1-3"\n\h\z\u一、力和運動1.1質點運動的描述！1.2圓周運動和一般曲線運動！1.3相對運動常見力和基本力1.4牛頓運動定律！1.5伽利略相對性原理非慣性系慣性力二、運動的守恒量和守恒定律2.1質點系的內(nèi)力和外力質心質心運動定理！2.2動量定理動量守恒定律！2.3功能量動能定理！2.4保守力成對力的功勢能！2.5質點系的功能原理機械能守恒定律！2.6碰撞2.7質點的角動量和角動量守恒定律！2.8對稱性和守恒定律三、剛體和流體的運動3.1剛體模型及其運動3.2力矩轉動慣量定軸轉動定律！3.3定軸轉動中的功能關系！3.4定軸轉動剛體的角動量定理和角動量守恒定律3.5進動3.6理想流體模型定常流動伯努利方程3.7牛頓力學的內(nèi)在隨機性混沌四、相對論基礎4.1狹義相對論基本原理洛倫茲變換！4.2相對論速度變換！4.3狹義相對論的時空觀4.4狹義相對論動力學基礎！4.5廣義相對論簡介五、氣體動理論5.1熱運動的描述理想氣體模型和物態(tài)方程！5.2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律5.3理想氣體的壓強和溫度公式！5.4能量均分定理理想氣體的內(nèi)能5.5麥克斯韋速率分布律！5.6#麥克斯韋-玻爾茲曼能量分布律重力場中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程！5.8氣體的輸運現(xiàn)象5.9真實氣體范德瓦耳斯方程六、熱力學基礎6.1熱力學第零定律和第一定律！6.2熱力學第一定律對于理想氣體平衡過程的應用！6.3循環(huán)過程卡諾循環(huán)！6.4熱力學第二定律6.5可逆過程與不可逆過程卡諾定理6.6熵玻爾茲曼關系6.7熵增加原理熱力學第二定律的統(tǒng)計意義！6.8耗散結構信息熵七、靜止電荷的電場7.1物質的電結構庫倫定律！7.2靜電場電場強度7.3靜電場的高斯定理！7.4靜電場的環(huán)路定理電勢！7.5電場強度與電勢梯度的關系！7.6靜電場中的導體！7.7電容器的電容7.8靜電場中的電介質7.9有電介質時的高斯定理電位移7.10靜電場的能量！八、恒定電流的磁場8.1恒定電流8.2磁感應強度8.3畢奧-薩伐爾定律！8.4恒定磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理！8.5帶電粒子在電場和磁場中的運動！8.6磁場對載流導線的作用！8.7磁場中的磁介質8.8有磁介質時的安培環(huán)路定理磁場強度！8.9鐵磁質九、電磁感應電磁場理論9.1電磁感應定律！9.2動生電動勢！9.3感生電動勢感生電場！9.4自感應和互感應！9.5磁場的能量！9.6位移電流電磁場理論！9.7電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性十、機械振動和電磁振蕩10.1諧振動！10.2阻尼振動10.3受迫振動共振10.4電磁振蕩10.5一維諧振動的合成10.6二維諧振動的合成10.7振動的分解頻譜10.8非線性振動與混沌十一、機械波和電磁波11.1機械波的產(chǎn)生和傳播！11.2平面諧波的波函數(shù)11.3波動方程波速11.4波的能量波的強度！11.5聲波超聲波次聲波！11.6電磁波11.7惠更斯原理波的衍射、反射和折射11.8波的疊加原理波的干涉駐波11.9多普勒效應十二、光學12.1幾何光學簡介！12.2光源單色光相干光12.3雙縫干涉！12.4光程與光程差！12.5薄膜干涉！12.6邁克耳孫干涉儀12.7光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理12.8單縫的夫瑯禾費衍射12.9圓孔的夫瑯禾費衍射光學儀器的分辨本領12.10光柵衍射12.11X射線的衍射12.12光的偏振狀態(tài)12.13起偏和檢偏馬呂斯定律！12.14反射和折射時光的偏振12.15光的雙折射12.16偏振光的干涉人為雙折射12.17旋光性12.18現(xiàn)代光學簡介十三、早期量子論和量子力學基礎13.1熱輻射普朗克的能量子假設13.2光電效應愛因斯坦的光子理論13.3康普頓效應13.4氫原子光譜玻爾的氫原子理論13.5德布羅意波微觀粒子的波粒二象性13.6不確定關系13.7波函數(shù)及其統(tǒng)計詮釋薛定諤方程13.8一維定態(tài)薛定諤方程的應用13.9量子力學中的氫原子問題13.10電子的自旋原子的電子殼層結構十四、激光和固體的量子理論14.1激光14.2固體的能帶結構14.3半導體14.4超導體14.5團簇和納米材料十五、原子核物理和粒子物理簡介15.1原子核的基本性質15.2原子核的結合能裂變和聚變15.3原子核的放射性衰變15.4粒子物理簡介15.5宇宙學簡介一、力和運動1.1質點運動的描述！1.質點2.參考系和坐標系3.空間和時間4.運動學方程軌跡方程5.位矢6.位移7.速度（瞬時）速度：（瞬時）速率：8.加速度（瞬時）加速度：1.2圓周運動和一般曲線運動！1.切向加速度和法向加速度自然坐標系；法向加速度處處指向曲率中心。2.圓周運動的角量描述角速度：角加速度：3.拋體運動的矢量描述1.3相對運動常見力和基本力1.相對運動（伽利略）速度變換式：2.常見力重力、彈力、摩擦力、萬有引力3.基本力萬有引力、電磁力、強力、弱力1.4牛頓運動定律！1.牛頓第一定律（慣性定律）2.牛頓第二定律3.牛頓第三定律（作用力和反作用定律）4.牛頓運動定律應用舉例1）常力作用下的連接體問題2）變力作用下的單體問題1.5伽利略相對性原理非慣性系慣性力1.伽利略相對性原理（力學的相對性原理）2.經(jīng)典力學的時空觀*3.非慣性系*4.慣性力二、運動的守恒量和守恒定律2.1質點系的內(nèi)力和外力質心質心運動定理！1.質點系的內(nèi)力與外力2.質心對于N個質點組成的質點系：質心的位矢對于質量連續(xù)分布的物體：質心的位矢3.質心運動定理2.2動量定理動量守恒定律！1.動量定理沖量：動量定理：動量定理是牛頓第二定律的積分形式。*2.變質量物體的運動方程3.動量守恒定律*4.火箭飛行2.3功能量動能定理！1.功的概念功：功率：2.能量3.動能定理動能：動能定理：2.4保守力成對力的功勢能！1.保守力保守力：重力、萬有引力、彈性力以及靜電力等。非保守力：摩擦力、回旋力等。2.成對力的功3.勢能4.勢能曲線2.5質點系的功能原理機械能守恒定律！1.質點系的動能定理2.質點系的動能原理3.機械能守恒定律4.能量守恒定律*5.黑洞2.6碰撞對心碰撞（正碰撞）1.碰撞過程系統(tǒng)動量守恒2.牛頓的碰撞定律恢復系數(shù)：完全彈性碰撞（1）；非彈性碰撞；完全非彈性碰撞（0）完全彈性碰撞過程，系統(tǒng)的機械能（動能）也守恒。2.7質點的角動量和角動量守恒定律！1.角動量（動量矩）2.角動量守恒定律力矩：2.8對稱性和守恒定律1.對稱性和守恒定律2.守恒量和守恒定律三、剛體和流體的運動3.1剛體模型及其運動1.剛體2.平動和轉動3.自由度質點、運動剛體、剛性細棒的自由度。3.2力矩轉動慣量定軸轉動定律！1.力矩力臂：2.角速度矢量3.定軸轉動定律4.轉動慣量當剛體為質量連續(xù)體時，（r為質元dm到轉軸的距離）平行軸定理：3.3定軸轉動中的功能關系！1.力矩的功2.剛體的轉動動能3.定軸轉動的動能定理4.剛體的重力勢能3.4定軸轉動剛體的角動量定理和角動量守恒定律1.剛體的角動量2.定軸轉動剛體的角動量定理微分形式：積分形式：3.定軸轉動剛體的角動量守恒定律1）剛體(J不變)的角動量守恒；2）非剛體(J可變)的角動量守恒；3）物體系的角動量守恒。3.5進動（回轉效應）陀螺的3.6理想流體模型定常流動伯努利方程1.理想流體模型流體、理想流體、流體動壓強2.定常流動定常流動、流線、流管3.伯努利方程3.7牛頓力學的內(nèi)在隨機性混沌1.線性科學和非線性科學2.混沌和牛頓力學的內(nèi)秉隨機性四、相對論基礎4.1狹義相對論基本原理洛倫茲變換！1.狹義相對論基本原理邁克耳孫—莫雷實驗；相對性原理；光速不變原理2.洛倫茲變換4.2相對論速度變換！4.3狹義相對論的時空觀1.“同時”的相對性2.時間延緩固有時、運動時3.長度收縮4.相對性與絕對性4.4狹義相對論動力學基礎！1.相對論力學的基本方程2.質量與能量的關系3.動量與能量的關系4.5廣義相對論簡介等效原理、廣義相對論的相對性原理、引力紅移、水星在近日點的進動五、氣體動理論5.1熱運動的描述理想氣體模型和物態(tài)方程！1.狀態(tài)參量體積V、壓強p、溫度T2.平衡態(tài)準靜態(tài)過程3.理想氣體物態(tài)方程5.2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律1.分子熱運動的圖像2.分子熱運動的基本特征平衡態(tài)的統(tǒng)計假設、微觀量、宏觀量、統(tǒng)計方法3.分布函數(shù)和平均值5.3理想氣體的壓強和溫度公式！1.理想氣體的微觀模型2.理想氣體壓強公式的推導分子的平均平動動能：理想氣體的壓強：3.溫度的本質和統(tǒng)計意義理想氣體物態(tài)方程：4.氣體分子的方均根速率5.4能量均分定理理想氣體的內(nèi)能1.分子的自由度剛性氣體分子的自由度（單3雙5多6）2.能量均分定理分子平均動能：（i：自由度）3.理想氣體的內(nèi)能質量為m，摩爾質量為M的理想氣體內(nèi)能：5.5麥克斯韋速率分布律！*1.分子速率的實驗測定2.速率分布函數(shù)3.麥克斯韋速率分布律平均速率：最概然速率：方均根速率：5.6#麥克斯韋-玻爾茲曼能量分布律重力場中粒子按高度的分布1.麥克斯韋-玻爾茲曼能量分布律2.重力場中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程！1.分子碰撞的研究2.平均自由程公式平均碰撞次數(shù)：平均自由程：5.8氣體的輸運現(xiàn)象1.黏性現(xiàn)象粘性力：粘度（黏性系數(shù)）：2.熱傳導現(xiàn)象熱傳導系數(shù)：3.擴散現(xiàn)象擴散系數(shù)：杜瓦瓶（保溫瓶）原理、同位素分離5.9真實氣體范德瓦耳斯方程1.真實氣體等溫線2.范德瓦耳斯方程3.范德瓦耳斯方程的等溫線和真實氣體的等溫線4.臨界點六、熱力學基礎6.1熱力學第零定律和第一定律！1.熱力學第零定律2.熱力學過程3.功熱量內(nèi)能4.熱力學第一定律6.2熱力學第一定律對于理想氣體平衡過程的應用！1.等體過程氣體的摩爾定容熱容2.等壓過程氣體的摩爾定壓熱容3.等溫過程4.絕熱過程5.多方過程6.3循環(huán)過程卡諾循環(huán)！1.循環(huán)過程正循環(huán)：熱機效率逆循環(huán)：制冷系數(shù)2.卡諾循環(huán)卡諾熱機效率卡諾制冷機的制冷效率6.4熱力學第二定律1.熱力學第二定律自發(fā)過程、開爾文表述、克勞修斯表述2.兩種表述的等價性反證法證明6.5可逆過程與不可逆過程卡諾定理1.可逆過程與不可逆過程2.卡諾定理可逆機不可逆機3.卡諾定理的證明6.6熵玻爾茲曼關系1.熵2.自由膨脹的不可逆性3.玻爾茲曼關系!6.7熵增加原理熱力學第二定律的統(tǒng)計意義！1.熵增加原理封閉系統(tǒng)2.熱力學第二定律的統(tǒng)計意義6.8耗散結構信息熵1.耗散結構貝納爾對流、化學振蕩2.信息熵七、靜止電荷的電場7.1物質的電結構庫倫定律！1.電荷2.電荷守恒定律3.電荷的量子化4.庫倫定律7.2靜電場電場強度1.電場2.電場強度試驗電荷、場強、電偶極子3.電場強度的計算1）點電荷的電場強度2）場強疊加原理和點電荷系的電場強度3）電荷連續(xù)分布帶電體的電場強度4.電場線電場強度通量均勻電場中非均勻電場7.3靜電場的高斯定理！1.靜電場的高斯定理2.高斯定理的應用7.4靜電場的環(huán)路定理電勢！1.靜電場力做功2.靜電場的環(huán)流定理3.電勢電勢能：電勢：電勢差（電壓）：4.電勢的計算1）點電荷的電勢2）點電荷系的電勢（電勢疊加原理）3）連續(xù)分布電荷的電勢4）多個帶電體的總電勢5.等勢面7.5電場強度與電勢梯度的關系！7.6靜電場中的導體！1.導體的靜電平衡靜電感應現(xiàn)象、靜電平衡狀態(tài)2.靜電平衡下導體上的電荷分布3.空腔導體內(nèi)外的靜電場與靜電屏蔽7.7電容器的電容1.孤立導體的電容2.電容器的電容平板電容器圓柱電容器球形電容器相對電容率（相對介電常量）3.電容器的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)：并聯(lián)：7.8靜電場中的電介質*1.電介質的電結構2.電介質的極化1）無極分子電介質的位移極化2）有極分子電介質的取向極化3.電極化強度對各項同性的電介質：4.電極化強度與極化電荷的關系5.介質中的靜電場介質中的環(huán)路定理：電容率（介電常量）：6.鐵電體壓電體永電體7.9有電介質時的高斯定理電位移1.有電介質時的高斯定理電位移電位移矢量：有電介質時的高斯定理：2.D、E、P三矢量的關系7.10靜電場的能量！電容器的能量：電場能量密度：電場的能量：八、恒定電流的磁場8.1恒定電流1.電流電流密度2.電源的電動勢3.歐姆定律閉合電路的歐姆定律：8.2磁感應強度1.基本磁現(xiàn)象永磁鐵、磁極、分子電流2.磁感應強度3.磁感應線和磁通量通過面元dS的磁通量：通過曲面S的磁通量：8.3畢奧-薩伐爾定律！1.畢奧-薩伐爾定律2.運動電荷的磁場3.畢奧-薩伐爾定律的應用1）直導線電流的磁場2）載流圓線圈軸線上的磁場3）螺線管電流軸上的磁場8.4恒定磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理！1.恒定磁場的高斯定理S2.安培環(huán)路定理3.安培環(huán)路定理的應用1）無限長載流圓柱形導體的磁場分布外：內(nèi)：2）長直螺線管內(nèi)的磁感應強度(I、n)3）載流螺繞環(huán)內(nèi)的磁場8.5帶電粒子在電場和磁場中的運動！1.洛倫茲力2.帶電粒子在電磁場中的運動和應用磁聚焦、回旋加速器、質譜儀3.霍爾效應*4.量子霍耳效應8.6磁場對載流導線的作用！1.安培定律安培力：2.磁場對載流線圈的作用3.電流單位“安培”的定義4.磁場力的功1）磁力對運動載流導線做的功2）載流線圈在磁場中轉動時磁力矩的功8.7磁場中的磁介質1.磁介質磁化、磁介質、相對磁導率2.分子電流和分子磁矩3.抗磁質的磁化4.順磁質的磁化8.8有磁介質時的安培環(huán)路定理磁場強度！1.磁化強度磁化（面）電流2.有磁介質時的安培環(huán)路定理8.9鐵磁質1.磁化曲線和磁滯回線2.磁疇3.磁性材料的分類軟磁材料、硬磁材料、矩磁材料、靜磁屏蔽九、電磁感應電磁場理論9.1電磁感應定律！1.電磁感應現(xiàn)象2.楞次定律3.法拉第電磁感應定律9.2動生電動勢！1.在磁場中運動的導線內(nèi)的感應電動勢2.在磁場中轉動的線圈內(nèi)的感應電動勢交變電動勢、交變電流9.3感生電動勢感生電場！1.感生電場2.電子感應加速器3.渦電流9.4自感應和互感應！1.自感應2.互感應若空間不存在鐵磁質：自感和互感的關系：9.5磁場的能量！自感磁能：能量密度：非勻強磁場的能量：勻強磁場的密度：9.6位移電流電磁場理論！1.位移電流位移電流位移電流密度2.麥克斯韋方程組3.電磁場的物質性9.7電磁場的統(tǒng)一性和電磁場量的相對性十、機械振動和電磁振蕩10.1諧振動！1.諧振動的特征及其表達式簡諧振動表達式：2.描述諧振動的特征量振幅A、周期T、頻率角頻率（圓頻率）相位、初相同相、反相；超前、落后3.諧振動的旋轉矢量圖示法振幅、角頻率、相位、初相位、周期4.幾種常見的諧振動單擺、復擺5.諧振動的能量6.用能量法解諧振動問題10.2阻尼振動無阻尼自由振動、阻尼振動、阻尼因子、固有頻率10.3受迫振動共振1.受迫振動2.共振位移共振速度共振10.4電磁振蕩1.LC電路的振蕩電磁振蕩、（無阻尼）自由振蕩2.受迫振蕩電共振3.力電類比10.5一維諧振動的合成1.同一直線上兩個同頻率諧振動的合成482.同一直線上兩個不同頻率諧振動的合成拍10.6二維諧振動的合成a.振動方向相互垂直同頻率的諧振動的合成振動，其軌跡為一橢圓。具體形狀取決于振幅和相位差。特殊情形：若相位差為0或π，則振動軌跡為直線；若相位差為π/2，則振動軌跡為正橢圓。b.振動方向相互垂直，頻率有簡單整數(shù)比的和振動，其軌跡為李薩如圖。10.7振動的分解頻譜10.8非線性振動與混沌十一、機械波和電磁波11.1機械波的產(chǎn)生和傳播！1.機械波產(chǎn)生的條件2.橫波與縱波3.波振面和波（射）線4.波長、頻率和波速間的關系波速（相速）11.2平面諧波的波函數(shù)1.波函數(shù)2.平面簡諧波的波函數(shù)！簡諧波、平面簡諧波（沿x軸正向傳播取—，沿x軸負向傳播+）11.3波動方程波速1.波動方程平面波的波動方程2.波動方程的建立3.波速4.介質的形變及其模量11.4波的能量波的強度！1.波的能量平均能量密度2.波動能量的推導3.波的強度平均能流密度4.波的吸收11.5聲波超聲波次聲波！1.聲壓2.聲強聲強級聲強：聽覺閥、痛覺閥3.超聲波聲波超聲波4.次聲波11.6電磁波1.電磁波的輻射和傳播2.電磁波的性質橫波性、偏振性、3.電磁波的能量4.電磁波的動量5.電磁波譜11.7惠更斯原理波的衍射、反射和折射1.惠更斯原理2.波的衍射長波衍射現(xiàn)象明顯，方向性不好；短波衍射現(xiàn)象不明顯，方向性好。3.波的反射和折射11.8波的疊加原理波的干涉駐波1.波的疊加原理波傳播的獨立性、波的疊加原理2.波的干涉相干條件：頻率、振動方向、相位差干涉相長（加強）、干涉相消（減弱）3.駐波波腹處只有動能沒有勢能。波節(jié)處只有勢能沒有動能。4.弦線上的駐波5.半波損失11.9多普勒效應1.機械波的多普勒效應1）波源靜止，觀測者以速度vR相對介質運動2）觀測者靜止，波源以速度vS相對介質運動3）觀測者和波源同時運動2.電磁波的多普勒效應3.沖擊波十二、光學12.1幾何光學簡介！1.光的傳播規(guī)律三條實驗定理（直線、獨立、反射折射）光路可逆原理、費馬原理2.全反射全反射臨界角3.光在平面上的反射和折射平面鏡、三棱鏡4.光在球面上的反射和折射5.薄透鏡6.光學儀器12.2光源單色光相干光1.光源2.單色光3.相干光光矢量、相干光源、相干光、光的干涉干涉相長（明）、干涉相消（暗）4.想干光的獲得方法分波陣面法、分振幅法12.3雙縫干涉！1.楊氏雙縫實驗2.干涉明暗條紋的位置3.洛埃德鏡實驗半波損失*4.光源的相干長度12.4光程與光程差！1.光程2.光程差3.物像之間的等光程性4.反射光的相位突變和附加光程差12.5薄膜干涉！1.等傾干涉條紋2.增透膜和高反射膜3.等厚干涉條紋4.劈尖膜5.牛頓環(huán)12.6邁克耳孫干涉儀12.7光的衍射現(xiàn)象惠更斯-菲涅耳原理1.光的衍射現(xiàn)象2.菲涅爾衍射和夫瑯禾費衍射3.惠更斯-菲涅耳原理12.8單縫的夫瑯禾費衍射1.單縫的夫瑯禾費衍射！2.單縫衍射條紋光強的計算——振幅矢量法12.9圓孔的夫瑯禾費衍射光學儀器的分辨本領1.圓孔的夫瑯禾費衍射艾里斑2.光學儀器的分辨本領瑞利判據(jù)12.10光柵衍射1.光柵衍射光柵、光柵常量2.光柵方程3.光柵衍射的強度分布4.缺級5.光柵光譜6.光柵的分辨本領7.干涉和衍射的區(qū)別和聯(lián)系12.11X射線的衍射倫琴射線、勞厄斑布拉格公式：12.12光的偏振狀態(tài)1.線偏振光（平面偏振光）光矢量2.自然光3.部分偏振