高中物理全部公式汇总

高中物理全部公式，好比物理世界的“通关秘籍”，掌握了它们，才能在力、热、光、电的世界里自由穿梭。想要在考试中披荆斩棘？想要更深入地理解自然现象？这份“秘籍”你绝对不能错过！下面，我们将以一种全面、细致且易于理解的方式，为你呈现高中物理的全部公式。

一、力学部分

力学是物理学的基础，也是公式最多的部分。

(1) 运动学

• 平均速度：$\overline{v} = \frac{\Delta x}{\Delta t}$ （$\Delta x$ 为位移，$\Delta t$ 为时间）

这是定义式，适用于任何运动。

• 瞬时速度：$v = \lim_{\Delta t \to 0} \frac{\Delta x}{\Delta t}$

瞬时速度是平均速度在时间趋近于无穷小时的极限值，它精确描述了物体在某一时刻的运动快慢和方向。

• 加速度：$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$ （$\Delta v$ 为速度变化量）

加速度是描述速度变化快慢的物理量。

• 匀变速直线运动公式：

  • 速度公式：$v = v_0 + at$ ($v_0$ 为初速度)
  • 位移公式：$x = v_0t + \frac{1}{2}at^2$
  • 速度位移关系式：$v^2 – v_0^2 = 2ax$
  • 平均速度公式：$\overline{v} = \frac{v_0 + v}{2}$ (仅适用于匀变速直线运动)
  • 位移差公式：$\Delta x = aT^2$ (T为连续相等时间间隔)

匀变速直线运动是运动学中最重要的模型，这些公式是解决相关问题的关键。请务必理解每个公式中符号的含义以及公式的适用条件。

• 自由落体运动：

  • 速度公式：$v = gt$ (g 为重力加速度)
  • 位移公式：$h = \frac{1}{2}gt^2$
  • 速度位移关系式：$v^2 = 2gh$

自由落体运动是初速度为零、只受重力作用的匀加速直线运动。

• 抛体运动：

  • 水平方向：匀速直线运动，$x = v_0t$，$v_x = v_0$
  • 竖直方向：自由落体运动，$y = \frac{1}{2}gt^2$，$v_y = gt$

抛体运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。

• 圆周运动:

  • 线速度: $v = \frac{\Delta s}{\Delta t} = \frac{2\pi r}{T}$
  • 角速度: $\omega = \frac{\Delta \theta}{\Delta t} = \frac{2\pi}{T}$
  • 线速度与角速度的关系：$v = \omega r$
  • 向心加速度: $a_n = \frac{v^2}{r} = \omega^2 r = \frac{4\pi^2}{T^2}r$
  • 向心力: $F_n = ma_n = m\frac{v^2}{r} = m\omega^2 r = m\frac{4\pi^2}{T^2}r$

(2) 牛顿运动定律

• 牛顿第一定律：（惯性定律）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。

牛顿第一定律阐明了力的概念和惯性的概念。

• 牛顿第二定律：$F_{合} = ma$

物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。这是力学中最核心的公式。

• 牛顿第三定律：$F_{12} = -F_{21}$

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。

(3) 力的合成与分解

• 力的平行四边形定则：如果两个力互成角度，那么合力的大小和方向可以通过以这两个力为邻边的平行四边形的对角线来表示。

力的合成与分解遵循平行四边形定则。

(4) 功和能

• 功：$W = Fs\cos\theta$ （$\theta$ 为力和位移的夹角）

功是力对物体作用的空间累积效果。

• 功率：$P = \frac{W}{t}$ （平均功率）；$P = Fv\cos\theta$ （瞬时功率）

功率是描述做功快慢的物理量。

• 动能：$E_k = \frac{1}{2}mv^2$

动能是物体由于运动而具有的能量。

• 重力势能：$E_p = mgh$ (h 为相对于参考平面的高度)

重力势能是物体由于被举高而具有的能量。

• 动能定理：$W_{合} = \Delta E_k = E_{k2} – E_{k1}$

合外力做的功等于物体动能的变化。

• 机械能守恒定律：在只有重力（或弹簧弹力）做功的情况下，物体的动能和势能（重力势能和弹性势能）相互转化，但机械能的总量保持不变。
  $E = E_k + E_p$ = 恒量， 或 $E_{k1} + E_{p1} = E_{k2} + E_{p2}$。

(5) 动量
* 动量：$p = mv$
* 冲量：$I = Ft$
* 动量定理：$F_{合}t = \Delta p = p_2 – p_1$
* 动量守恒定律：$m_1v_1 + m_2v_2 = m_1v_1′ + m_2v_2’$ (碰撞前后总动量守恒)

二、热学部分

• 热力学第一定律：$\Delta U = Q + W$

$\Delta U$为系统内能的变化，$Q$为系统吸收的热量，$W$为外界对系统做的功（注意符号，对系统做功W为正，系统对外做功W为负；系统吸热Q为正，系统放热Q为负）。热力学第一定律实质是能量守恒定律在热学过程中的应用。

• 理想气体状态方程：$pV = nRT$ （n 为气体的物质的量，R 为理想气体常数）

对于一定质量的理想气体，其压强、体积和温度之间的关系遵循此方程。

三、电磁学部分

(1) 静电场

• 库仑定律：$F = k\frac{q_1q_2}{r^2}$ （k 为静电力常量）

库仑定律描述了两个静止点电荷之间的相互作用力。

• 电场强度：$E = \frac{F}{q}$ （定义式）；$E = k\frac{Q}{r^2}$ （点电荷电场强度）

电场强度是描述电场性质的物理量。

• 电势差：$U_{AB} = \varphi_A – \varphi_B$

电势差是描述电场中两点电势高低的物理量。

• 电势能：$E_p = q\varphi$

电荷在电场中由于所处位置而具有的能量。

• 电场力做功：$W_{AB} = qU_{AB}$

电场力做功与电势差的关系。

• 电容：$C = \frac{Q}{U}$ （定义式）；$C = \frac{\epsilon S}{4\pi kd}$ （平行板电容器电容）

电容是描述电容器储存电荷能力的物理量。

(2) 恒定电流

• 电流：$I = \frac{Q}{t}$

电流是描述电荷定向移动快慢的物理量。

• 欧姆定律：$I = \frac{U}{R}$

欧姆定律描述了导体中电流、电压和电阻之间的关系。

• 电阻定律：$R = \rho\frac{L}{S}$ （$\rho$ 为电阻率，L 为导体长度，S 为导体横截面积）

电阻定律描述了导体的电阻与其材料、长度和横截面积的关系。

• 电功率：$P = UI$；$P = I^2R$；$P = \frac{U^2}{R}$

电功率是描述电流做功快慢的物理量。

• 焦耳定律：$Q = I^2Rt$

焦耳定律描述了电流通过导体产生的热量。

• 闭合电路欧姆定律：$I = \frac{E}{R+r}$ （E 为电源电动势，r 为电源内阻）

(3) 磁场

• 安培力：$F = BIL\sin\theta$ （$\theta$ 为电流方向与磁场方向的夹角，当电流方向与磁场方向垂直时，$F = BIL$）

安培力是磁场对通电导线的作用力。

• 洛伦兹力：$f = qvB\sin\theta$ （$\theta$ 为速度方向与磁场方向的夹角，当速度方向与磁场方向垂直时，$f = qvB$）

洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。

(4) 电磁感应

• 磁通量：$\Phi = BS\cos\theta$ （$\theta$ 为磁场方向与面的法线的夹角）

磁通量是描述穿过某一面积的磁感线的多少。

• 法拉第电磁感应定律：$E = n\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$ （n 为线圈匝数）

法拉第电磁感应定律描述了感应电动势的大小。

• 楞次定律：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

楞次定律给出了感应电流方向的判断。

• 感应电动势公式：$E = BLv\sin\theta$ （导体切割磁感线）

(5) 交变电流
* 正弦交流电（最大值与有效值）
$E_m = nBS\omega$
有效值 $E = \frac{E_m}{\sqrt{2}}$
同理 $U = \frac{U_m}{\sqrt{2}}$, $I = \frac{I_m}{\sqrt{2}}$
* 理想变压器: $\frac{U_1}{U_2} = \frac{n_1}{n_2}$, $I_1n_1 = I_2n_2$
* 输电线上的功率损失：$P_损 = I^2R = (\frac{P}{U})^2R$

四、光学部分

• 光的折射定律：$\frac{\sin i}{\sin r} = n$ （i 为入射角，r 为折射角，n 为折射率）

光的折射定律描述了光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的规律。

• 全反射的条件：①光从光密介质射向光疏介质；②入射角大于或等于临界角（C），$\sin C = \frac{1}{n}$

五、原子物理

• 氢原子能级公式：$E_n = -\frac{13.6}{n^2} eV$
• 氢原子跃迁：$h\nu = E_m – E_n$
• 质能方程：$E = mc^2$

这份公式汇总，涵盖了高中物理力、热、光、电、原子物理的各个方面。请务必在理解的基础上记忆，并结合具体题目进行练习，才能真正掌握这些公式，并在考试中灵活运用。祝你在物理学习的道路上取得更大的进步！