1、大學物理公式集概念（定義和相關公式）1 位置矢量：，其在直角坐標系中：；角位置：2 速度：平均速度： 速率：（）角速度：角速度與速度的關系：V=3 加速度：或 平均加速度： 角加速度：在自然坐標系中其中（=），（=r2）4 力：= （或=） 力矩：（大小：M=rFcos方向：右手螺旋法則）5 動量：，角動量：（大小：L=rmvcos方向：右手螺旋法則）6 沖量：（=）；功：（氣體對外做功：A=PdV）mg(重力) mgh -kx（彈性力） kx2/2F= (萬有引力) =Ep(靜電力) 7 動能：mV2/28 勢能：A保= Ep不同相互作用力勢能形式不同且零點選擇不同其形式不同，在默認勢能零點

2、的情況下：機械能：E=EK+EP9 熱量：其中：摩爾熱容量C與過程有關，等容熱容量Cv與等壓熱容量Cp之間的關系為：Cp= Cv+R10 壓強：11 分子平均平動能：；理想氣體內能：12 麥克斯韋速率分布函數：（意義：在V附近單位速度間隔內的分子數所占比率）13 平均速率： 方均根速率：；最可幾速率：14 熵：S=Kln（為熱力學幾率，即：一種宏觀態包含的微觀態數）15 電場強度：=/q0 （對點電荷：）16 電勢：（對點電荷）；電勢能：Wa=qUa(A= W)17 電容：C=Q/U ；電容器儲能：W=CU2/2；電場能量密度e=0E2/218 磁感應強度：大小，B=Fmax/qv(T)；方向

3、，小磁針指向（SN）。定律和定理1 矢量疊加原理：任意一矢量可看成其獨立的分量的和。即：=（把式中換成、就分別成了位置、速度、加速度、力、電場強度和磁感應強度的疊加原理）。2 牛頓定律：= （或=）；牛頓第三定律：=；萬有引力定律：3 動量定理：動量守恒：條件4 角動量定理：角動量守恒：條件5 動能原理：（比較勢能定義式：）6 功能原理：A外+A非保內=E機械能守恒：E=0條件A外+A非保內=07 理想氣體狀態方程：或P=nkT（n=N/V，=/N0）8 能量均分原理：在平衡態下，物質分子的每個自由度都具有相同的平均動能，其大小都為kT/2。克勞修斯表述：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不

4、產生其它影響。開爾文表述：不可能從單一熱源吸取熱量，使之完全變為有用的功而不產生其它影響。 實質：在孤立系統內部發生的過程，總是由熱力學概率小的宏觀狀態向熱力學概率大的狀態進行。亦即在孤立系統內部所發生的過程總是沿著無序性增大的方向進行。9 熱力學第一定律：E=Q+A10熱力學第二定律： 孤立系統：S>0（熵增加原理）11 庫侖定律：（k=1/40）12 高斯定理：（靜電場是有源場）無窮大平板：E=/2013 環路定理： （靜電場無旋，因此是保守場）2 Ir Po R1 I14 畢奧沙伐爾定律： 直長載流導線： 無限長載流導線： 載流圓圈：，圓弧：電磁學1 定義：=/q0 單位：N/C

5、=V/ B=Fmax/qv；方向，小磁針指向（SN）；單位：特斯拉（T）=104高斯（G）和：=q(+×)洛侖茲公式 電勢：電勢差： 電動勢：（）電通量：磁通量：磁通鏈：B=NB單位：韋伯（Wb）-q +q S 電偶極矩：=q磁矩：=I=IS電容：C=q/U 單位：法拉（F） *自感：L=/I 單位：亨利（H） *互感：M=21/I1=12/I2 單位：亨利（H）電流：I =；*位移電流：ID =0 單位：安培（A）*能流密度：2 實驗定律 庫侖定律：畢奧沙伐爾定律：安培定律：d=I×電磁感應定律：感= 動生電動勢： 感生電動勢：（i為感生電場）*歐姆定律：U=IR（=）其

6、中為電導率3 *定理（麥克斯韋方程組）電場的高斯定理：（靜是有源場） （感是無源場）磁場的高斯定理：（穩是無源場）（感是無源場）電場的環路定理： （靜電場無旋）（感生電場有旋；變化的磁場產生感生電場）安培環路定理： （穩恒磁場有旋） （變化的電場產生感生磁場）4 常用公式無限長載流導線： 螺線管：B=0I 帶電粒子在勻強磁場中：半徑周期磁矩在勻強磁場中：受力F=0；受力矩電容器儲能：Wc=CU2*電場能量密度：e=0E2電磁場能量密度：=0E2+B2 *電感儲能：WL=LI2 *磁場能量密度：B=B2電磁場能流密度：S=V *電磁波：C=3.0×108m/s 在介質中V=C/，頻率=

7、波動學1 定義和概念簡諧波方程： x處t時刻相位 振幅=Acos(t+-2x/) 簡諧振動方程：=Acos(t+)處落后0點的相位0點處初相0點處相位 振動量（位移） 波形方程：=Acos(2x/+)相位決定振動狀態的量振幅A振動量最大值 決定于初態 0=Acos初相=0處=0時相位 （x0,V0） V0= Asin頻率每秒振動的次數 圓頻率=2 決定于波源如： 彈簧振子=周期T振動一次的時間 單擺=波速V波的相位傳播速度或能量傳播速度。決定于介質如： 繩V= 光速V=C/n空氣V=波的干涉：同振動方向、同頻率、相位差恒定的波的疊加。光程：L=（即光走過的幾何路程與介質的折射率的乘積。相位突變

8、：波從波疏媒質進入波密媒質時有相位的突變（折合光程為/2）。拍：頻率相近的兩個振動的合成振動。駐波：兩列完全相同僅方向相反的波的合成波。多普勒效應：因波源與觀察者相對運動產生的頻率改變的現象。衍射：光偏離直線傳播的現象。自然光：一般光源發出的光偏振光（亦稱線偏振光或稱平面偏振光）：只有一個方向振動成份的光。部分偏振光：各振動方向概率不等的光。可看成相互垂直兩振幅不同的光的合成。2 方法、定律和定理 o x 旋轉矢量法： AA1 A2 如圖，任意一個簡諧振動=Acos(t+)可看成初始角位置為以逆時針旋轉的矢量在方向的投影。相干光合成振幅：A= 極大（明紋） （2+1）/2極小（暗紋） 2k 極

9、大（明紋） （2+1）極小（暗紋）其中：=1-2（r2r1）當= 當1-2=0時，光程差=（r2r1）= 惠更斯原理：波面子波的包絡面為新波前。（用來判斷波的傳播方向）I1 I2 馬呂斯定律 菲涅爾原理：波面子波相干疊加確定其后任一點的振動。 *馬呂斯定律：I2=I1cos2 *布儒斯特定律：iP n1 Ip+=90° n2 布儒斯特定律當入射光以Ip入射角入射時則反射光為垂直入射面振動的完全偏振光。Ip稱布儒斯特角，其滿足：tg ip = n2/n13 公式振動能量：Ek=mV2/2=Ek(t) E= Ek +Ep=kA2/2 Ep=kx2/2= (t)*波動能量： I=A2*駐波

10、： L波節間距=/2基波波長0=2L基頻：0=V/0=/2；諧頻：=0 *多普勒效應： 機械波（VR觀察者速度；Vs波源速度） 對光波其中Vr指光源與觀察者相對速度。 y 楊氏雙縫： dsin=（明紋）sin/ 條紋間距y=D/d a f單縫衍射（夫瑯禾費衍射）： sin=（暗紋）sin/瑞利判據：min=1/R =1.22/D（最小分辨角） f光柵：dsin=（明紋即主極大滿足條件）tg=/ =1/=L/N（光柵常數）薄膜干涉：（垂直入射） 1 2 1 2 3反=22+00= 0 中/2 極增反：反=(2k+1)/2增透：反=k現代物理（一）量子力學1 普朗克提出能量量子化：=（最小一份能量

11、值）2 愛因斯坦提出光子假說：光束是光子流。光電效應方程：=2+A 其中： 逸出功A=0（0紅限頻率） 最大初動能2=a（a遏止電壓）3 德布羅意提出物質波理論：實物粒子也具有波動性。 則實物粒子具有波粒二象性：=mc2對比光的二象性： =mc2 p=h/=mvp=h/=m 注：對實物粒子：>0且/亦V/；而對光子：m0=0且=C/4海森伯不確定關系： x/4E/4 波函數意義：=粒子在時刻處幾率密度。 歸一化條件：的標準條件：連續、有限、單值。（二）狹義相對論： 1兩個基本假設：光速不變原理：真空中在所有慣性系中光速相同，與光源運動無關。狹義相對性原理：一切物理定律在所有慣性系中都成立。 2洛侖茲變換：系系 系系x=(x+vt)x=(x - vt)y=y y=y z=z z=z t=(t+vx/c2) t=(t-vx/c2) 其中：因V總小于C則0所以稱其為膨脹因子；稱=為收縮因子。 3狹義相對論的時空觀：同時的相對性：由t=(