高中物理競賽講義目錄CATALOGUE競賽概述與目標(biāo)力學(xué)部分熱學(xué)部分電磁學(xué)部分光學(xué)部分原子物理與近代物理初步競賽概述與目標(biāo)CATALOGUE01

高中物理競賽的目的選拔優(yōu)秀物理人才通過競賽形式，選拔出在物理學(xué)科方面具有卓越才能和潛力的學(xué)生，為他們提供更高層次的學(xué)習(xí)和發(fā)展機會。促進物理教育交流推動不同地區(qū)、不同學(xué)校之間的物理教育交流，提高物理教育的整體水平和質(zhì)量。拓展學(xué)生視野讓學(xué)生接觸更廣泛、更深入的物理知識，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和探索精神。主要考察學(xué)生的物理基礎(chǔ)知識、思維能力和解決問題的能力。筆試實驗面試要求學(xué)生動手完成一些物理實驗，考察他們的實驗技能和動手能力。針對部分優(yōu)秀選手進行的面試環(huán)節(jié)，考察學(xué)生的綜合素質(zhì)和應(yīng)變能力。030201競賽形式和內(nèi)容高中物理學(xué)生，通常為高二年級和高三年級的學(xué)生。參賽對象對物理有濃厚興趣，具備扎實的物理基礎(chǔ)知識和良好的思維能力。同時，需要具備較強的自學(xué)能力和團隊協(xié)作精神。要求參賽對象與要求力學(xué)部分CATALOGUE02描述物體運動時，需要選擇合適的參考系和坐標(biāo)系，以便確定物體的位置和速度。參考系與坐標(biāo)系位移是物體位置的變化，是矢量；路程是物體運動軌跡的長度，是標(biāo)量。位移與路程速度是物體運動的快慢，加速度是物體速度變化的快慢，二者均為矢量。速度與加速度運動學(xué)基本概念牛頓第二定律物體的加速度與作用力成正比，與物體質(zhì)量成反比，方向與作用力方向相同。牛頓第一定律物體在不受外力作用時，將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。牛頓第三定律作用力和反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直線上。牛頓運動定律物體所受合外力的沖量等于物體動量的變化。在不受外力或所受合外力為零的系統(tǒng)中，系統(tǒng)總動量保持不變。動量定理與動量守恒動量守恒動量定理力對物體所做的功等于力的大小、位移和兩者夾角的余弦值的乘積。功的定義合外力對物體所做的功等于物體動能的變化。動能定理在只有重力或彈力做功的系統(tǒng)中，系統(tǒng)機械能總量保持不變。機械能守恒功、能及機械能守恒熱學(xué)部分CATALOGUE03熱力學(xué)基本概念表示物體冷熱程度的物理量，是熱平衡的標(biāo)志。熱傳遞過程中，物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移量。物體內(nèi)部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和。由大量相互作用的物質(zhì)粒子組成的宏觀體系。溫度熱量內(nèi)能熱力學(xué)系統(tǒng)表達式ΔU=Q+W，其中ΔU為系統(tǒng)內(nèi)能的變化量，Q為系統(tǒng)吸收的熱量，W為外界對系統(tǒng)做的功。物理意義揭示了能量守恒和轉(zhuǎn)換的定量關(guān)系，是熱力學(xué)的基本定律之一。內(nèi)容熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總值保持不變。熱力學(xué)第一定律內(nèi)容01不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響，或不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響，或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。表達式02ds≥δQ/T，其中ds為熵的微增量，δQ為可逆過程中系統(tǒng)吸收的熱量，T為熱源的溫度。物理意義03揭示了自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程的方向性，是熱力學(xué)的基本定律之一。熱力學(xué)第二定律熱傳導(dǎo)物體內(nèi)部或兩個直接接觸物體之間由于溫度差引起的內(nèi)能交換現(xiàn)象。熱輻射物體通過電磁波形式向外發(fā)射能量的現(xiàn)象。兩者比較熱傳導(dǎo)需要介質(zhì)，而熱輻射不需要介質(zhì)；熱傳導(dǎo)是近程作用，而熱輻射是遠程作用；熱傳導(dǎo)是分子無規(guī)則熱運動的結(jié)果，而熱輻射是物體內(nèi)部微觀粒子激發(fā)和發(fā)射電磁波的結(jié)果。熱傳導(dǎo)與熱輻射電磁學(xué)部分CATALOGUE04123電荷是電場的源，電場是由電荷產(chǎn)生的空間物理場。電荷間的相互作用是通過電場傳遞的。電荷與電場電場強度是描述電場強弱的物理量，電勢則是描述電場中某點電勢能的標(biāo)量函數(shù)。二者之間存在微分關(guān)系。電場強度與電勢在靜電場中，導(dǎo)體的內(nèi)部電場為零，電荷分布在導(dǎo)體表面。電介質(zhì)在電場中會發(fā)生極化現(xiàn)象，產(chǎn)生附加電場。靜電場的導(dǎo)體與電介質(zhì)靜電場基本性質(zhì)電流是電荷的定向移動形成的，電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用。歐姆定律是描述電流、電壓和電阻之間關(guān)系的基本定律。電流與電阻電源是將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電動勢是描述電源將單位正電荷從負極移到正極所做的功的物理量。電源與電動勢包括串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)電路的分析方法，以及基爾霍夫定律在復(fù)雜電路中的應(yīng)用。簡單電路分析穩(wěn)恒電流與電路分析03法拉第電磁感應(yīng)定律描述磁通量變化與感應(yīng)電動勢之間的關(guān)系，是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的基本定律。楞次定律是判斷感應(yīng)電流方向的定律。01磁場與磁感線磁場是由磁體或電流產(chǎn)生的空間物理場，磁感線是描述磁場分布情況的曲線。02安培力與洛倫茲力安培力是通電導(dǎo)線在磁場中受到的力，洛倫茲力是運動電荷在磁場中受到的力。二者都是磁場對電流或電荷的作用力。磁場及電磁感應(yīng)交流電的產(chǎn)生與描述交流電是由交流電源產(chǎn)生的電流，其大小和方向隨時間作周期性變化。可以用峰值、有效值、周期和頻率等物理量來描述交流電的特征。電阻、電感與電容對交流電的影響電阻對交流電的阻礙作用與直流電相同，而電感和電容則分別對交流電產(chǎn)生感抗和容抗作用。三者共同決定了交流電路的性質(zhì)。電磁波的產(chǎn)生與傳播電磁波是由振蕩電場和振蕩磁場相互激發(fā)而產(chǎn)生的空間傳播的物理場。麥克斯韋方程組是描述電磁波產(chǎn)生和傳播的基本方程。交流電與電磁波光學(xué)部分CATALOGUE05光的直線傳播光的反射光的折射透鏡成像幾何光學(xué)基礎(chǔ)01020304光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，形成影、日食、月食等現(xiàn)象。光在兩種介質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來介質(zhì)中的現(xiàn)象，遵循反射定律。光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，遵循折射定律。凸透鏡和凹透鏡對光線的作用及成像規(guī)律，包括放大、縮小、倒立等。光是一種電磁波，具有波粒二象性，可用波動理論解釋干涉、衍射等現(xiàn)象。光的波動性兩列或幾列光波在空間某些區(qū)域相互加強或相互減弱的現(xiàn)象，包括雙縫干涉、薄膜干涉等。光的干涉光繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，包括單縫衍射、圓孔衍射等。光的衍射光在傳播過程中，光矢量（即電場強度矢量E和磁場強度矢量H）的方向在空間的分布對于光的傳播方向失去對稱性的現(xiàn)象。光的偏振物理光學(xué)初步雙縫干涉實驗、薄膜干涉（如牛頓環(huán)）、邁克爾遜干涉儀等。干涉現(xiàn)象及應(yīng)用單縫衍射、圓孔衍射、光柵衍射等，以及衍射在光譜分析中的應(yīng)用。衍射現(xiàn)象及應(yīng)用自然光和偏振光、馬呂斯定律、布儒斯特角等，以及偏振在攝影、顯示技術(shù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。偏振現(xiàn)象及應(yīng)用光的干涉、衍射和偏振激光的產(chǎn)生受激輻射、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)和光放大等原理，以及激光器的構(gòu)造和工作原理。激光的特性方向性好、亮度高、單色性好和相干性好等特性。激光的應(yīng)用激光測距、激光雷達、激光通信、激光加工等領(lǐng)域的應(yīng)用，以及激光在醫(yī)學(xué)、軍事等領(lǐng)域的重要性。激光原理及應(yīng)用原子物理與近代物理初步CATALOGUE06原子結(jié)構(gòu)模型包括盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾的氫原子模型等，理解原子的核外電子排布及運動規(guī)律。能級躍遷掌握原子能級的概念，理解原子在吸收或發(fā)射光子時發(fā)生的能級躍遷現(xiàn)象，以及對應(yīng)的能量變化。原子結(jié)構(gòu)模型及能級躍遷了解原子核由質(zhì)子和中子組成，理解質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和質(zhì)量數(shù)之間的關(guān)系。原子核組成掌握放射性衰變的基本類型，如α衰變、β衰變和γ衰變，理解衰變過程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)及能量的變化規(guī)律。放射性衰變原子核組成與放射性衰變波粒二象性理解光子和實物粒子既具有波動性又具有粒子性的特性，掌握德布羅意波長公式。應(yīng)用了解波粒二象性在光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子衍射等實驗中的應(yīng)用，理解其在量子力學(xué)中的重要意義。波