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高中物理公式大全:力学、电磁学分章速查

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高中物理公式大全按教材章节可以分成四块:力学、电磁学、热学和光学,其中力学和电磁学占了大部分分量。下面每一块用一张表列出公式、国际单位和适用条件,符号沿用人教版高中物理教材的习惯;力学部分另附一张「按缺的量选公式」的对照,解决最常见的「公式都会背、不知道用哪条」。

代入前先养成两个习惯:所有量换成国际单位制;先规定正方向,速度、加速度、功的正负号决定结果对不对。

力学:运动、力与能量

物理量或规律 公式 单位 说明
匀变速速度公式 v = v₀ + at m/s a 为加速度,单位 m/s²
匀变速位移公式 x = v₀t + at²/2 m 与上一条联立可消去 t
速度与位移关系 v² − v₀² = 2ax — 不含时间的题优先用
重力 G = mg N g 取 9.8 m/s²,题目常取 10 m/s²
滑动摩擦力 f = μF压 N μ 为动摩擦因数,无单位
牛顿第二定律 F合 = ma N 合力与加速度同向
向心力 F = mv²/r = mω²r N ω 为角速度,单位 rad/s
万有引力定律 F = Gm₁m₂/r² N G = 6.67 × 10⁻¹¹ N·m²/kg²
功 W = Fl cos α J α 为力与位移的夹角
功率 P = W/t = Fv W Fv 用于求瞬时功率
动能与重力势能 Eₖ = mv²/2,Eₚ = mgh J h 相对所选参考平面
动能定理 W合 = Eₖ₂ − Eₖ₁ J 合外力做的总功
动量与动量定理 p = mv,F合t = mv′ − mv kg·m/s 矢量式,注意方向

匀变速直线运动的三条基本公式写在一起如下:

v=v_0+at,\quad x=v_0t+\frac{1}{2}at^2,\quad v^2-v_0^2=2ax

五个量 v₀、v、a、t、x 里,一道题通常给三个、求一个,剩下那个既不给也不求。选公式就看它:

题目里不出现的量 选这一条
位移 x v = v₀ + at
末速度 v x = v₀t + at²/2
时间 t v² − v₀² = 2ax
加速度 a x = (v₀ + v)t/2

例题 1: 质量 2 kg 的木块放在水平面上,受 10 N 水平拉力,动摩擦因数 0.2,g 取 10 m/s²。摩擦力 f = 0.2 × 2 × 10 = 4 N,由牛顿第二定律 a =(10 − 4)÷ 2 = 3 m/s²。

例题 2: 汽车由静止出发,加速度 2 m/s²,5 s 末的速度 v = 2 × 5 = 10 m/s,位移 x = 2 × 5² ÷ 2 = 25 m。用第三条公式核对:10² − 0 = 2 × 2 × 25 = 100,两边相等。

例题 3: 物体从 5 m 高处由静止自由下落,忽略空气阻力,g 取 10 m/s²。用机械能守恒 mgh = mv²/2 得 v² = 2gh = 100,v = 10 m/s。换用 v² − v₀² = 2ax(a 换成 g、x 换成 h)得到同一个式子,可以一种方法算、另一种方法核对。

匀变速直线运动的三条基本公式

电磁学:电场、电路与磁场

物理量或规律 公式 单位 说明
库仑定律 F = kq₁q₂/r² N k = 9.0 × 10⁹ N·m²/C²
电场强度 E = F/q,点电荷 E = kQ/r² N/C 与试探电荷 q 无关
电势差 U = W/q V W 为电场力做的功
匀强电场 U = Ed V d 沿电场线方向
电容 C = Q/U F 1 F = 10⁶ μF
电阻定律 R = ρl/S Ω ρ 为电阻率
闭合电路欧姆定律 I = E/(R + r) A E 为电动势,r 为内阻
焦耳定律 Q = I²Rt J 电热
安培力 F = IlB N 导线与磁场垂直时
洛伦兹力 F = qvB N 速度与磁场垂直时
感应电动势 E = nΔΦ/Δt,E = Blv V 后者用于导体切割磁感线
理想变压器 U₁/U₂ = n₁/n₂ — n 为线圈匝数
正弦交流电有效值 E = Eₘ/√2 V Eₘ 为峰值

带电粒子垂直射入匀强磁场做匀速圆周运动,由 qvB = mv²/r 得:

r=\frac{mv}{qB},\qquad T=\frac{2\pi m}{qB}

周期与速度无关,回旋加速器正是利用了这一点。

例题 4: 电源电动势 6 V、内阻 1 Ω,外接 5 Ω 电阻。电流 I = 6 ÷(5 + 1)= 1 A,路端电压 U = 1 × 5 = 5 V,电阻消耗功率 P = I²R = 5 W。

例题 5: 长 0.4 m 的导体棒在 0.5 T 的匀强磁场中以 5 m/s 垂直切割磁感线,E = 0.5 × 0.4 × 5 = 1 V。

本站编辑器里带电粒子在磁场中的半径与周期公式

热学:气体与能量守恒

物理量或规律 公式 单位 说明
热力学温度 T = t + 273.15 K t 为摄氏温度
理想气体状态方程 p₁V₁/T₁ = p₂V₂/T₂ — 一定质量的理想气体
热力学第一定律 ΔU = Q + W J 吸热 Q 为正,外界对气体做功 W 为正

状态方程写成分式,前后两个状态一一对应:

\frac{p_1V_1}{T_1}=\frac{p_2V_2}{T_2}

例题 6: 气体吸热 300 J,同时对外做功 100 J,则 W = −100 J,ΔU = 300 +(−100)= 200 J,内能增加。符号弄反会得到 400 J。

一定质量理想气体的状态方程

光学:折射与干涉

物理量或规律 公式 单位 说明
折射率 n = sin θ₁/sin θ₂ — θ₁ 为真空或空气中的角
折射率与光速 n = c/v — c = 3.0 × 10⁸ m/s
全反射临界角 sin C = 1/n — 光从光密介质射向光疏介质
双缝干涉条纹间距 Δx = lλ/d m l 为双缝到屏的距离

例题 7: 光从空气以 60° 入射到玻璃,折射角 30°,折射率 n = sin 60° ÷ sin 30° = √3 ≈ 1.73。临界角满足 sin C = 1/√3 ≈ 0.577,C 约为 35°。

代入公式时的三个易错点

易错点 错误表现 改法
单位没统一 质量用克、长度用厘米直接代入 先换算成 kg、m、s
矢量方向 动量定理里末速度与初速度同号相减 先规定正方向,反向取负
符号约定 热力学第一定律里 W 的正负弄反 外界对气体做功为正

四块的核心公式和常用常量压在一页里如下,适合贴在错题本首页:

高中物理四块核心公式与常用常量的一页总览

整理完可以在本站做一件具体的事:把例题 2 的解答照原样录进公式编辑器,第一行写已知量与所求量,第二行按上面的对照选公式代入,第三行用另一条公式核对,每行按 Enter 换行。左栏公式模板里有物理常用公式,底部符号面板有物理模式。公式编辑和预览免费且不用登录;讲义要导出成 Word 时,需要登录并开通本站会员。

延伸阅读

常见问题

公式里的符号代表什么?
高中物理的字母基本固定:m 是质量,v 是速度,a 是加速度,t 是时间,x 或 l 是位移或长度,F 是力,E 在力学里指能量、在电学里指电场强度或电动势,要看上下文。下标 0 通常表示初始值,比如 v0 是初速度。每条公式的单位写在本文表格里,代入前把各量换成国际单位制再算。