大学物理公式完全合集.doc

1、大学物理公式集概念（定义和相关公式）1位置矢量： ，其在直角坐标系中： ； 角位置：r kzjyixr22zyxr2速度： 平均速度： 速率： （ ）角速度： dtVtVdtsVVdt角速度与速度的关系：V=3加速度： 或 平均加速度： 角加速度：dtVa2dtr ta dt在自然坐标系中 其中 （=） ， （=r 2 ）nadtV rVna24力： = （或 = ） 力矩： （大小：M=rFcos 方向：右手螺旋法则）FadtpFrM5动量： ，角动量： （大小：L=rmvcos 方向：右手螺旋法则）VmpmrL6冲量： （= ） ；功： （气体对外做功：A=PdV）dtIFrdA7动能：m

2、V 2/28势能：A 保 = E p 不同相互作用力势能形式不同且零点选择不同其形式不同，在默认势能零点的情况下：机械能：E=E K+EP9热量： 其中：摩尔热容量 C 与CRTMQ过程有关，等容热容量 Cv 与等压热容量 Cp 之间的关系为： Cp= Cv+R10 压强： ntSIFP3211 分子平均平动能： ；理想气体内能：kTRTsrtE)2(12 麦克斯韦速率分布函数： （意义：在 V 附近单位速度间隔内的分子数所占比率）NdVf)(13 平均速率： RTd 80)方均根速率： ；最可几速率： RT22 RTp314 熵：S=Kln（ 为热力学几率，即：一种宏观态包含的微观态数）15

3、 电场强度： = /q0 （对点电荷： ）EFrqE420 mg(重力) mgh -kx（弹性力） kx2/2F= (万有引力) =EprMmG2rMmG (静电力) Qq40Qq0416 电势： （对点电荷 ） ；电势能：W a=qUa(A= W)ardEUrqU0417 电容：C=Q/U ；电容器储能：W=CU 2/2；电场能量密度 e= 0E2/218 磁感应强度：大小，B=F max/qv(T)；方向，小磁针指向（SN） 。定律和定理1矢量叠加原理：任意一矢量 可看成其独立的分量 的和。即： = （把式中 换成 、AiAiAr、 、 、 、 就分别成了位置、速度、加速度、力、电场强度和

4、磁感应强度的叠加原理） 。VaFEB2牛顿定律： = （或 = ） ；牛顿第三定律： = ；万有引力定律：dtp F rMmGF23动量定理： 动量守恒： 条件I00外4角动量定理： 角动量守恒： 条件dtLM L外M5动能原理： （比较势能定义式： ）kEApEA保6功能原理：A 外 +A 非保内 =E机械能守恒：E=0 条件 A 外 +A 非保内 =07理想气体状态方程： 或 P=nkT（n=N/V，=/N 0）RTPV8能量均分原理：在平衡态下，物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能，其大小都为 kT/2。9热力学第一定律：E=Q+A10热力学第二定律： 孤立系统：S0（熵增加原理）1

5、1 库仑定律：（k=1/4 0）rQqkF212 高斯定理： （静电场是有源场）无穷大平板：E=/2 0qSdE13 环路定理： （静电场无旋，因此是保守场）l14 毕奥沙伐尔定律： 204rlIdB直长载流导线： )cos(21无限长载流导线： rI20克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。 实质：在孤立系统内部发生的过程，总是由热力学概率小的宏观状态向热力学 概率大的状态进行。亦即在孤立系统内部所发生的过程总是沿着无序性增大的方向进行。 2 I r P o R 1I载流圆圈： ，圆弧：R

6、IB2020RIB大学物理第二学期公式集电磁学1定义： 和 ：EB=q( + )洛仑兹公式 FEVB电势： rdU电势差： 电动势： （ ）lldKqF非 静 电电通量： 磁通量： 磁通链： B=N B 单位：韦伯（Wb ）SdEeSB电偶极矩： =q 磁矩： =I =ISplmn电容：C=q/U 单位：法拉（F）*自感：L=/I 单位：亨利（H）*互感：M= 21/I1= 12/I2 单位：亨利（H）电流：I = ； *位移电流： ID = 0 单位：安培（A）dtq dte*能流密度： BES12实验定律库仑定律： 毕奥沙伐尔定律： 安培定律：d =I 024rQqF 204rlIBdFl

7、dB电磁感应定律： 感 = 动生电动势：dtBlV)(感生电动势： （ i 为感生电场）dEi*欧姆定律：U=IR（ = ）其中 为电导率Ej3*定理（麦克斯韦方程组）= /q0 单位：N/C =V/B=Fmax/qv；方向，小磁针指向（ SN） ；单位：特斯拉（T）=10 4 高斯（G） -q +ql S mESB电场的高斯定理： （ 静 是有源场）0qSdE0qSdE静（ 感 是无源场）感磁场的高斯定理： （ 稳 是无源场）BB（ 感 是无源场）0Sd电场的环路定理： （静电场无旋）tldEBlE静（感生电场有旋；变化的磁场产生感生电场）dtB感安培环路定理： （稳恒磁场有旋）dIl0Il

8、0稳（变化的电场产生感生磁场）te感4常用公式无限长载流导线： 螺线管：B= 0IrIB20带电粒子在匀强磁场中：半径 周期qBmVRqT2磁矩在匀强磁场中：受力 F=0；受力矩 M电容器储能：W c= CU2 *电场能量密度： e= 0E2 电磁场能量密度：= 0E2+ B21 1 101*电感储能：W L= LI2 *磁场能量密度： B= B2 电磁场能流密度：S=V0 *电磁波：C= =3.0108m/s 在介质中 V=C/，频率=0 02波动学1定义和概念简谐波方程： x 处 t 时刻相位 振幅=Acos(t+-2x/) 简谐振动方程：=Acos( t+)波形方程：=Acos(2x/

9、+)相位 决定振动状态的量振幅 A振动量最大值 决定于初态 0=Acos初相 =0 处=0 时相位 （x 0,V0） V0= Asin频率 每秒振动的次数 振动量（位移） 0点处相位 0点处初相处落后0点的相位2k 极大（明纹）（2+1） 极小（暗纹） 极大（明纹）（2+1）/2 极小（暗纹）圆频率 =2 决定于波源如： 弹簧振子 = mk/周期 T振动一次的时间 单摆 = lg波速 V波的相位传播速度或能量传播速度。决定于介质如： 绳 V= 光速 V=C/n/T空气 V= B波的干涉：同振动方向、同频率、相位差恒定的波的叠加。光程：L=（即光走过的几何路程与介质的折射率的乘积。相位突变：波从

10、波疏媒质进入波密媒质时有相位 的突变（折合光程为 /2） 。拍：频率相近的两个振动的合成振动。驻波：两列完全相同仅方向相反的波的合成波。多普勒效应：因波源与观察者相对运动产生的频率改变的现象。衍射：光偏离直线传播的现象。自然光：一般光源发出的光偏振光（亦称线偏振光或称平面偏振光）：只有一个方向振动成份的光。部分偏振光：各振动方向概率不等的光。可看成相互垂直两振幅不同的光的合成。2方法、定律和定理旋转矢量法：如图，任意一个简谐振动 =Acos(t+)可看成初始角位置为 以 逆时针旋转的矢量 在方向的投影。A相干光合成振幅：A= cos2121A其中：= 1- 2 （r 2r1）当 = 当 1-

11、2=0 时，光程差 =（r 2r1）=惠更斯原理：波面子波的包络面为新波前。 （用来判断波的传播方向）菲涅尔原理：波面子波相干叠加确定其后任一点的振动。*马吕斯定律：I 2=I1cos2*布儒斯特定律：当入射光以 Ip 入射角入射时则反射光为垂直入射面振动的完全偏振光。Ip 称布儒斯特角，其满足：tg ip = n2/n13公式振动能量：E k=mV2/2=Ek(t) E= Ek +Ep=kA2/2Ep=kx2/2= (t)*波动能量： I= A 221AV21A o xAA1 A2 I1 I2 马吕斯定律iPn1 Ip+=90n2 布儒斯特定律*驻波：波节间距=/2基波波长 0=2L基频：

12、0=V/ 0=/2；谐频：= 0*多普勒效应：机械波 （V R观察者速度；V s波源速度）s对光波 其中 Vr 指光源与观察者相对速度。rC杨氏双缝： dsin= （明纹）sin/条纹间距 y=D/d单缝衍射（夫琅禾费衍射）：sin= （暗纹）sin/瑞利判据： min=1/R =1.22/D（最小分辨角）光栅：dsin=（明纹即主极大满足条件）tg=/ =1/=L/N （光栅常数）薄膜干涉：（垂直入射） 反 =2 2+ 0 0= 0 中/2 极增反： 反 =(2k+1)/2增透： 反 =k现代物理（一）量子力学1普朗克提出能量量子化：=（最小一份能量值）2爱因斯坦提出光子假说：光束是光子流。

13、光电效应方程：= 2+A 其中： 逸出功 A= 0（ 0 红限频率）1最大初动能 2= a（ a 遏止电压）13德布罗意提出物质波理论：实物粒子也具有波动性。 Ly a f f1 2 1 2 3则实物粒子具有波粒二象性：=mc 2 对比光的二象性： =mc 2p=h/=mv p=h/=m注：对实物粒子： 0 且 / 亦 V/；而对光子：m 0=0 且 =C/210cVm4海森伯不确定关系： x/4 E/4波函数意义： =粒子在时刻处几率密度。20归一化条件： 的标准条件：连续、有限、单值。1dV（二）狭义相对论：1两个基本假设：光速不变原理：真空中在所有惯性系中光速相同，与光源运动无关。狭义相

14、对性原理：一切物理定律在所有惯性系中都成立。2洛仑兹变换：系 系 系 系x=(x+vt) x=(x - vt)y=y y=yz=z z=zt=(t+vx/c 2) t=(t-vx/c 2)其中： 因 V 总小于 C 则 0 所以称其为膨胀因子；称 = 为收缩因子。21cv 21cv3狭义相对论的时空观：同时的相对性：由 t=(t+v x/c 2)，t=0 时，一般 t0。称 x/c2 为同时性因子。运动的长度缩短：x=x/x运动的钟变慢：t=t t 4几个重要的动力学关系： 质速关系 m=m 0 质能关系 E=mc2 粒子的静止能量为：E 0=m0c2粒子的动能为：E K=mc2 m0c2=24002108)1(2 cVccv当 Vc 时，E KmV 2/2* 动量与能量关系：E 2p2c2=E02*5速度变换关系：系 系： 12xcvxu12xcvyu12xcvzu 系系： 2xcvx2xcvy 2xcvzu