高中物理竞赛热现象和基本热力学定律

热学部分—自主招生考试一．分子动理论分自动理论的基本内容：物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则热运动，分子间存在着相互作用的引力和斥力。

1． 1231002.6N -⨯=mol A 是联系微观世界和宏观世界的桥梁，具体表现在：（1）固体、液体分子微观量的计算（估算） ①分子数：A A A N V v N M m nN 00N === ②每个分子的质量为：A01N M =m ③每个分子体积（分子所占空间）：A A N M N V v ρ001==，其中ρ为固体或液体的密度 ④分子直径的估算：把固体、液体分子看成球形，则分子直径3031/6/6A N V v d ππ==；把固体、液体分子看成立方体，则3031/A N V v d ==.（2）气体分子微观量的估算方法（油膜法估测分子的直径，分子直径的数量级约为10-10m ） ①物质的量4.22n V =，V 为气体在标况下的体积． ②分子间距的估算：设想气体分子的分布均匀，每个分子平均占有一定的体积，假设为立方体，则分子间距30V d =，而每个分子所占体积A mol N V V =0，则分子间距为3Amol N V d =. 2．分子在做永不停歇的无规则的热运动。

扩散现象是分子的运动，布朗运动是悬浮微粒的无规则运动，是液体分子的无规则运动引起的．布朗运动的剧烈程度不仅跟颗粒的大小有关，还跟液体或气体的温度有关，颗粒越小、温度越高布朗运动越剧烈。

3．分子间存在相互作用力：引力与斥力，都随距离增加减小，但是斥力对距离更敏感，所以分子力很近的时候体现出斥力，在平衡位置体合力等于零，平衡位置外体现出引力。

二．物体的内能物体内所有分子的动能和势能的总叫物体的内能．1．温度是分子平均动能的标志,理想气体的内能正比于温度与气体的物质的量．2．分子势能的大小与物体的体积有关．3．做功和热传递是改变物体内能的两种方式．三．热力学定律热力学第零定律：如果两个系统分别和第三个系统处于热平衡，那么这两个系统也处于热平衡状态。

热力学的发展与热机的使用和改造相联系,
热机是利用热来作功,提高效率, 1794 ~ 1840
η = 3 ~ 8%, 1824年卡诺提出获得最大效率
的理想循环.
p
*工质:用来吸热并对外作功物质
AB
C
一、循环过程:回到初始状态, P-V图上封闭曲线,特点ΔE=0, 闭合曲线,面积为循环净功.
正循环(顺时针)ABCDA,W>0
(严格说应为mc2)
•系统的内能是状态量.
❖ i 个自由度的一定质量(M)理想气体的内能 E M i RT Mmol 2
➢功和热量：物质能量转化和传递的过程量.
❖做功和传递热量均可以改变系统的内能.
例：一杯水通过加热或搅拌均可以升温.
开放系统 封闭系统 孤立系统
二、热力学第一定律： (重点内容)
在某一过程(系统状态的变化)中，若系统从外界吸热 Q，系统 对外界做功 W，系统内能由E1变为E2，则由能量守恒定律可知：
Q = (E2 – E1) + W
Q>0
吸热
Q<0
放热
E2E10 内能增加 W>0 系统对外界作功
E2E10 内能减少 W<0 外界对系统作功
➢ 对微小过程：
dQ = dE + dW
热机的效率。
每一种表述都反映了同一客观规律的某一方面，但是其实质是一
*低温获得:
大气
1.绝热膨胀; 2.绝热节流; 1 3.绝热汽化; 4.绝热去磁.
电冰箱原理:
压缩机,
冷凝器,
节流阀,
蒸发器.
节
冷凝器
流 阀
蒸发器
4
冷库
2 压缩机
3

解 : EC V(T dT a)2 3R (T dT a)
3
( 2
pdVd
paVa
)

0
AApATAV
pa(VbVa)RbTlnV Vbc
p(atm) ab
3 c
1
d
O 1
2
3
V(L)
pa(VbVa)pbVblnV Vbc 30 2 44 5 65 J 0
在此过程中系统向放 外出 界热量.
例：一绝热容器被中间的隔板分成相等的两半，一半
装有氦气，温度250K；另一半装有氧气，温度310K； 二者压强相等。求去掉隔板两种气体混合后的温度。
解：绝热容器Q＝0且气体对外不做功A＝0，
∴内能不变ΔE＝0：
EE 1E212 3R1T 25 2R2T
QpCp(T2T1)
比较，得： Cp

i
2 2
R
Cp
1


dQ dT
p
Cp CV R （迈耶公式）
思考： 为何
Cp CV ?
热容比 ：
Cp
CV
(也称为比热比、泊松比)
i CV 2 R
Cp

i
2 2
R
所以： i 2 1
i
的理论值：
c
b
E E b E a Q A 3 3 1 6 2 2J 6 10 ( 1 )Q a d ( E b b E a ) A a d 2 b 1 4 2 0 2J 52 a
在此过程中系统从吸 外收 界热量. O
d
V
( 2 )Q b a ( E a E b ) A b a 2 8 1 4 0 2J 94

高中物理竞赛讲义目录高中物理竞赛讲义 (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况.....................................错误!未定义书签。

二、知识体系....................................................错误!未定义书签。

第一部分力＆物体的平衡 (5)第一讲力的处理 (13)第二讲物体的平衡 (15)第三讲习题课 (16)第四讲摩擦角及其它 (21)第二部分牛顿运动定律 (24)第一讲牛顿三定律 (24)第二讲牛顿定律的应用 (25)第二讲配套例题选讲 (35)第三部分运动学 (35)第一讲基本知识介绍 (35)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (37)第四部分曲线运动万有引力 (40)第一讲基本知识介绍 (40)第二讲重要模型与专题 (42)第五部分动量和能量 (52)第一讲基本知识介绍 (52)第二讲重要模型与专题 (55)第三讲典型例题解析 (70)第六部分振动和波 (70)第一讲基本知识介绍 (70)第二讲重要模型与专题 (75)第三讲典型例题解析 (86)第七部分热学 (86)一、分子动理论 (87)二、热现象和基本热力学定律 (89)三、理想气体 (91)四、相变 (98)五、固体和液体 (102)第八部分静电场 (103)第一讲基本知识介绍 (104)第二讲重要模型与专题 (107)第九部分稳恒电流 (120)第一讲基本知识介绍 (120)第十部分磁场 (134)第一讲基本知识介绍 (134)第二讲典型例题解析 (138)第十一部分电磁感应 (146)第一讲、基本定律 (146)第二讲感生电动势 (150)第三讲自感、互感及其它 (154)第十二部分量子论 (157)第一节黑体辐射 (158)第二节光电效应 (161)第三节波粒二象性 (168)第四节测不准关系 (172)第0部分绪言全国中学生物理竞赛内容提要--理论基础(2013年开始实行)说明：．本次拟修改的部分用楷黑体字表示，新补充的内容将用“※”符号标出，作为复赛题和决赛题增补的内容；※※则表示原属预赛考查内容，在本次修改中建议改成复赛、决赛考查的内容。

高中物理竞赛辅导热力学第一定律§2.1 改变内能的两种方式热力学第一定律2．1．1、作功和传热作功能够改变物体的内能。

假如外界对系统作功W 。

作功前后系统的内能分不为1E 、2E ，那么有W E E =-12没有作功而使系统内能改变的过程称为热传递或称传热。

它是物体之间存在温度差而发生的转移内能的过程。

在热传递中被转移的内能数量称为热量，用Q 表示。

传递的热量与内能变化的关系是Q E E =-12做功和传热都能改变系统的内能，但两者存在实质的差不。

作功总是和一定宏观位移或定向运动相联系。

是分子有规那么运动能量向分子无规那么运动能量的转化和传递；传热那么是基于温度差而引起的分子无规那么运动能量从高温物体向低温物体的传递过程。

2．1．2、气体体积功的运算1、准静态过程一个热力学系统的状态发生变化时，要经历一个过程，当系统由某一平稳态开始变化，状态的变化必定要破坏平稳，在过程进行中的任一间状态，系统一定不处于平稳态。

如当推动活塞压缩气缸中的气体时，气体的体积、温度、压强均要发生变化。

在压缩气体过程中的任一时刻，气缸中的气体各部分的压强和温度并不相同，在靠近活塞的气体压强要大一些，温度要高一些。

在热力学中，为了能利用系统处于平稳态的性质来研究过程的规律，我们引进准静态过程的概念。

假如在过程进行中的任一时刻系统的状态发生的实际过程专门缓慢地进行时，各时刻的状态也就专门接近平稳态，过程就成了准静态过程。

因此，准静态过程确实是实际过程专门缓慢进行时的极限情形关于一定质量的气体，其准静态过程可用V p -图、T p -图、T v -图上的一条曲线来表示。

注意，只有准静态过程才能如此表示。

2、功在热力学中，一样不考虑整体的机械运动。

热力学系统状态的变化，总是通过做功或热传递或两者兼施并用而完成的。

在力学中，功定义为力与位移这两个矢量的标积。

在热力学中，功的概念要广泛得多，除机械功外，要紧的有：流体体积变化所作的功；表面张力的功；电流的功。

始平衡态
一系列平 衡态
末平衡态
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三、理想气体物态方程
理想气体（ideal gas）：在任何情况下都严格遵守 波意耳定律、盖吕萨克定律以及查理定律的气体。 是实际气体在压强趋于零时的极限。
当质量为m、摩尔质量为Ｍ的理想气体处于平 衡态时，它的状态参量（p、 V、T） 满足方程：
pV m RT M
宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律 特点：普遍性、可靠性。
▲ 统计力学（statistical mechanics）
对微观结构提 统计方法 出模型、假设
热现象规律
特点：可揭示本质，但受模型局限。
热力学
相辅相成
气体动理论
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三. 几个概念 1. 系统和外界 • 热力学系统 热力学所研究的具体对象，简称系统。
系统 稳定态
（
T2
热恒 库温
）
说明：
(1) 不受外界影响是指系统与外界不通过作功或传热的方 式交换能量，但可以处于均匀的外力场中；
(2)从微观角度，存在热运动，又称为热动平衡状态； (3) 平衡态的气体系统宏观量可用一组确定的值(p,V,T)表示； (4) 平衡态是一种理想状态。
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当气体的外界条件改变时，气体从一个状态不断 地变化到另一状态，如果状态变化过程进展得十分缓 慢，使所经历的一系列中间状态，都无限接近平衡状 态，这个过程就叫做准静态过程（quasi-static process） 或平衡过程（equilibrium process）。
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第五章 气体动理论
§5-1 热运动的描述 理想气体模型和物态方程
§5-2 分子热运动和统计规律 §5-3 理想气体的压强和温度公式 §5-4 能量均分定理 理想气体的内能 §5-5 麦克斯韦速率分布律 §5-6 麦克斯韦–玻耳兹曼能量分布律

过程）
循环过程（系统从始态出发经一系列
步骤又回到始态的过程）
小结系统变化过程的类型：
(1)单纯 pVT 变化 (2)相变化 (3)化学变化
• 常见过程：
定温过程 定压过程 定容过程
T=T环境=定值 P=P环境=定值 V=定值
绝热过程 无热交换
循环过程 始态终态
1.2.4 热力学平衡
• 当系统的诸性质不随时间而改变，则系统就 处于热力学平衡态，它包括下列几个平衡：
§1.1 热力学的研究对象
1 热力学：是研究自然界各种形式的能量的相
互关系及转化规律的科学。
2 化学热力学： 将热力学原理应用于化学变化及与化学变化有 关的物理变化中，发展成热力学的一个重要分 支。 3 化学热力学主要研究和解决的问题: (1)研究化学过程及与化学过程密切相关的物理 过程中的能量效应； (2)判断某一热力学过程在一定条件下进行的方 向、产率及限度.
热力学能是状态函数，用符号U表示，它的 绝对值无法测定，只能求出它的变化值。
U= U2 -U1
1.3.2 热和功的概念
1、热（heat） 系统与环境之间因温差而传递的能量称为热，
用符号Q 表示，Q的取号： 系统吸热，Q>0； 系统放热，Q<0 。 热不是状态函数，只有系统进行一过程时， 才有热交换。其数值与变化途径有关。
由于V(g) ＞＞V(l)
所以 W=-p△V ≈-p V(g)
对于理想气体 V ( g ) nRT p
W p VpV(g)pnR TnR T p
上式也适用于固体升华，但不适用于固液 相变及固体晶型转变。 （why?）
§1.5 定容及定压下的热
1.5.1. 定容热Qv
dU = Q – p外dV + W ’ 当 W ’＝0，dV ＝0 时

8.2热力学第一定律一、热力学第一定律理想气体从一个状态缓慢变化到另一个状态的过程（准静态过程）中，做功和热传递会导致气体内能发生变化。

二、理想气体的内能由于理想气体不考虑分子间作用力，因此没有分子势能，因此内能即为分子的总动能 由压强的表达式23p n =和p nkT =，可得：32kT =。

注意ε的物理意义，ε是分子的平均平动动能。

1、对于单原子分子，总能量即平动动能 （3个自由度）32kT ε=总 2、对于双原子分子，总能量包括平动动能、转动动能（5个自由度）52kT =总3、对于多原子分子，总能量包括平动动能、转动动能（6个自由度）62kT ε=总因此可得对应气理想体的内能： 1、单原子分子组成的理想气体，内能3322A U NN kT NRT == 2、双原子分子组成的理想气体，内能5522A U NN kT NRT == 3、多原子分子组成的理想气体，内能6622A U NN kT NRT == 三、外力对气体做功的计算1、恒力（恒压）做功 W F l pS l p V =-∆=-∆=-∆2、变力（变压）做功（微元法） i i i W W p V =∆=-∆∑∑四、热量传递的计算1、对于固体和液体：一般来说体积变化可以忽略： Q cm T =∆其中，c 为比热：1kg 的物质，升温1°C 吸收的热量2、对于气体：(1)如果体积不变，所有热量都用来改变温度：V Q Nc T =∆其中，c V 为摩尔定容比热：1mol 的物质，保持体积不变，升温1°C 吸收的热量(2)如果压强不变，根据状态方程，温度变化，体积随之变化。

因此，一部分热量都用来改变温度，另一部分用来做功：p Q Nc T =∆其中，c p 为摩尔定压比热：1mol 的物质，保持压强不变，升温1°C 吸收的热量。

思考：对于气体，是否其它比热的定义？五、四种典型过程中的热力学第一定律1、等容过程02V i NR T Nc T ∆=+∆ 可得：2V i c R = 2、等压过程2p i NR T p V Nc T ∆=-∆+∆ 即：2p i N R T NR T Nc T ∆=-∆+∆ 可得：2p i c R R =+。

高中物理竞赛——热现象和基本热力学定律1、平衡态、状态参量a 、凡是与温度有关的现象均称为热现象，热学是研究热现象的科学。

热学研究的对象都是有大量分子组成的宏观物体，通称为热力学系统（简称系统）。

当系统的宏观性质不再随时间变化时，这样的状态称为平衡态。

b 、系统处于平衡态时，所有宏观量都具有确定的值，这些确定的值称为状态参量（描述气体的状态参量就是P 、V 和T ）。

c 、热力学第零定律（温度存在定律）：若两个热力学系统中的任何一个系统都和第三个热力学系统处于热平衡状态，那么，这两个热力学系统也必定处于热平衡。

这个定律反映出：处在同一热平衡状态的所有的热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征是由这些互为热平衡系统的状态所决定的一个数值相等的状态函数，这个状态函数被定义为温度。

2、温度a 、温度即物体的冷热程度，温度的数值表示法称为温标。

典型的温标有摄氏温标t 、华氏温标F （F = 59t + 32）和热力学温标T （T = t + 273.15）。

b 、（理想）气体温度的微观解释：Kε = 2ikT （i 为分子的自由度 = 平动自由度t + 转动自由度r + 振动自由度s 。

对单原子分子i = 3 ，“刚性”〈忽略振动，s = 0，但r = 2〉双原子分子i = 5 。

对于三个或三个以上的多原子分子，i = 6 。

能量按自由度是均分的），所以说温度是物质分子平均动能的标志。

c 、热力学第三定律：热力学零度不可能达到。

（结合分子动理论的观点2和温度的微观解释很好理解。

） 3、热力学过程a 、热传递。

热传递有三种方式：传导（对长L 、横截面积S 的柱体，Q = KLT T 21-S Δt ）、对流和辐射（黑体表面辐射功率J = αT 4）b 、热膨胀。

线膨胀Δl = αl 0Δt【例题3】如图6-5所示，温度为0℃时，两根长度均为L 的、均匀的不同金属棒，密度分别为ρ1和ρ2 ，现膨胀系数分别为α1和α2 ，它们的一端粘合在一起并从A 点悬挂在天花板上，恰好能水平静止。

热力学第二定律 热传递方式一、热力学第二定律表述1：热量只能自发的从高温物体转移至低温物体。

如果想让热量由低温物体转移到高温物体，一定会引起其他变化（需要做功）。

热传递的方向性表述2：不可能从单一热源取热，把它全部变为功而不产生其他任何影响机械能、内能转化的方向性（能量耗散）表述3：有序到无序，熵增加第一类永动机：不需要动力的机器，它可以源源不断的对外界做功违反能量守恒定律第二类永动机：从单一热库吸收热量，全部用于做功。

违反热力学第二定律：机械能与内能的转化具有方向性，机械能可以转化内能，但内能却不能全部转化为机械能而不引起其它变化。

二、卡诺循环当高温热源和低温热源的温度确定之后，所有热机中，按照卡诺循环运行的热机效率是最高的。

（证明略）卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。

从高温热源等温吸热Q 1，对外做功，并向低温热源散热Q 2。

两个绝热过程中，没有热传递，做功等于内能变化，为相反数。

2i W nR T =∆ 两个等温过程中，热量交换加上做功等于0，因此，在高温热源吸热：21111ln V Q W nRT V =-= 在低温热源放热：42223lnV Q W nRT V =-= 利用绝热过程的状态方程：2233PV PV γγ=，即 112132V nRT V nRT γγ--= 4411PV PV γγ=，即 114211V nRT V nRT γγ--= 有上述公式可得卡诺热机的效率，即最大效率：121211Q Q T T Q T η--== 如果将上述过程反过来，叫做逆卡诺循环，即在外界做功W 的帮助下，从低温热源吸热Q 2，向高温热源散热Q 1。

例如空调、冰箱都有这种功能。

（但现实中的空调、冰箱不一定满足逆卡诺循环的条件）。

对于逆卡诺循环，常用制冷系数进行描述：221212Q T Q Q T T ω==--例1、有一卡诺致冷机，从温度为-10℃的冷藏室吸取热量，而向温度为20℃的物体放出热量。

高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)一、力学部分1. 运动学- 基本概念：位移、速度、加速度。

位移是矢量，表示位置的变化；速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，加速度则反映速度变化的快慢。

- 匀变速直线运动公式：v = v_0+at，x=v_0t+(1)/(2)at^2，v^2-v_{0}^2 = 2ax。

这些公式在解决直线运动问题时非常关键，要注意各物理量的正负取值。

- 相对运动：要理解相对速度的概念，例如v_{AB}=v_{A}-v_{B}，在处理多个物体相对运动的问题时很有用。

- 曲线运动：重点掌握平抛运动和圆周运动。

平抛运动可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；圆周运动中要理解向心加速度a =frac{v^2}{r}=ω^2r，向心力F = ma的来源和计算。

2. 牛顿运动定律- 牛顿第二定律F = ma是核心。

要学会对物体进行受力分析，正确画出受力图。

- 整体法和隔离法：在处理多个物体组成的系统时，整体法可以简化问题，求出系统的加速度；隔离法用于分析系统内单个物体的受力情况。

- 超重和失重：当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，加速度为g时完全失重。

3. 动量与能量- 动量定理I=Δ p，其中I是合外力的冲量，Δ p是动量的变化量。

- 动量守恒定律：对于一个系统，如果合外力为零，则系统的总动量守恒。

在碰撞、爆炸等问题中经常用到。

- 动能定理W=Δ E_{k}，要明确功是能量转化的量度。

- 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒。

要熟练掌握机械能守恒定律的表达式E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。

二、电磁学部分1. 电场- 库仑定律F = kfrac{q_{1}q_{2}}{r^2}，描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。

- 电场强度E=(F)/(q)，电场线可以形象地描述电场的分布情况。

- 电势、电势差：U_{AB}=φ_{A}-φ_{B}，电场力做功与电势差的关系W = qU。

最新高中物理竞赛讲义（完整版）目录最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力＆物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (139)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际（International Physics Olympiad 简称Ipoh）① 1967年第一届，（波兰）华沙，只有五国参加。

关于物理竞赛所有公式物理竞赛涵盖了广泛的物理知识和各种公式。

以下是一些与常见物理竞赛相关的公式：力学：1. 牛顿第二定律：F = ma，表示力的大小等于物体质量乘以加速度。

2. 动能公式：K = 1/2mv^2，表示物体的动能等于其质量乘以速度的平方的一半。

3. 势能公式：Ep = mgh，表示物体的势能等于其质量乘以重力加速度乘以高度。

4.弹簧振动的周期公式：T=2π√(m/k)，表示弹簧振动的周期等于2π乘以根号下质量除以弹簧常数。

5.牛顿万有引力定律：F=G(m1m2/r^2)，表示两个物体之间的引力等于两物体质量乘积除以两物体距离的平方，乘以万有引力常数G。

热学：1.热力学第一定律：ΔU=Q-W，表示系统内部能量的改变等于吸收的热量减去对外做功。

2.理想气体状态方程：PV=nRT，表示理想气体的压强乘以体积等于物质的摩尔数乘以理想气体常数乘以温度。

3.热传导公式：Q=kA(ΔT/Δx)，表示热传导的热量等于热导率乘以传导面积乘以温度差除以传导距离。

电磁学：1.电流公式：I=Q/t，表示电流等于电荷通过其中一点的数量除以通过的时间。

2.电阻与电流关系：V=IR，表示电压等于电阻乘以电流。

3.欧姆定律：V=IR，表示电压等于电阻乘以电流。

4.电容器公式：C=Q/V，表示电容等于电荷与电压的比值。

5.电场强度公式：E=F/q，表示电场强度等于电力与电荷的比值。

光学：1.光速公式：c=λf，表示光速等于波长乘以频率。

2. 折射定律：n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂，表示入射角的正弦乘以第一介质的折射率等于出射角的正弦乘以第二介质的折射率。

3.薄透镜公式：1/f=1/u+1/v，表示薄透镜的焦距的倒数等于物距的倒数加上像距的倒数。

以上是一些常见的物理竞赛公式，但物理竞赛的内容广泛且多样化，所以学习和掌握更多的公式和背景知识对于竞赛取得好成绩非常有帮助。

高中物理竞赛热学教程第一讲温度和气体分子运动论第二讲热力学第一定律第二讲热力学第一定律§2.1 改变内能的两种方式热力学第一定律2．1．1、作功和传热作功可以改变物体的内能。

如果外界对系统作功W 。

作功前后系统的内能分别为1E 、2E ，则有WE E 12没有作功而使系统内能改变的过程称为热传递或称传热。

它是物体之间存在温度差而发生的转移内能的过程。

在热传递中被转移的内能数量称为热量，用Q 表示。

传递的热量与内能变化的关系是QE E 12做功和传热都能改变系统的内能，但两者存在实质的差别。

作功总是和一定宏观位移或定向运动相联系。

是分子有规则运动能量向分子无规则运动能量的转化和传递；传热则是基于温度差而引起的分子无规则运动能量从高温物体向低温物体的传递过程。

2．1．2、气体体积功的计算1、准静态过程一个热力学系统的状态发生变化时，要经历一个过程，当系统由某一平衡态开始变化，状态的变化必然要破坏平衡，在过程进行中的任一间状态，系统一定不处于平衡态。

如当推动活塞压缩气缸中的气体时，气体的体积、温度、压强均要发生变化。

在压缩气体过程中的任一时刻，气缸中的气体各部分的压强和温度并不相同，在靠近活塞的气体压强要大一些，温度要高一些。

在热力学中，为了能利用系统处于平衡态的性质来研究过程的规律，我们引进准静态过程的概念。

如果在过程进行中的任一时刻系统的状态发生的实际过程非常缓慢地进行时，各时刻的状态也就非常接近平衡态，过程就成了准静态过程。

因此，准静态过程就是实际过程非常缓慢进行时的极限情况对于一定质量的气体，其准静态过程可用V p 图、T p 图、T v 图上的一条曲线来表示。

注意，只有准静态过程才能这样表示。

2、功在热力学中，一般不考虑整体的机械运动。

热力学系统状态的变化，总是通过做功或热传递或两者兼施并用而完成的。

在力学中，功定义为力与位移这两个矢量的标积。

在热力学中，功的概念要广泛得多，除机械功外，主要的有：流体体积变化所作的功；表面张力的功；电流的功。

高考物理竞赛知识点汇总在高考物理竞赛中，涉及的知识点非常广泛，考查的内容也相对较为深入。

为了帮助同学们更好地备考，以下将对一些重要的物理竞赛知识点进行汇总。

通过系统地学习这些知识点，相信可以在竞赛中取得优异的成绩。

第一部分：力学1. Newton运动定律：涉及质点的运动、加速度等概念，以及牛顿第一、第二、第三定律的应用。

2. 动量与动量守恒：包括质点的动量、动量守恒原理以及碰撞问题的求解等。

3. 旋转定律：涉及刚体的转轴、角速度、角加速度等概念，以及刚体转动定律的应用。

4. 万有引力定律与万有引力：介绍质点之间相互作用力的大小和方向，以及行星运动等相关内容。

第二部分：热学1. 热力学基本定律：包括内能、热容、焓等概念，以及热力学定律在物理竞赛中的应用。

2. 热传导：介绍导热与热传导的基本概念，包括导热率、热传导方程等内容。

3. 热量与功：深入解析热机效率、卡诺循环等内容，以及计算功与热量之间的关系。

4. 热力学循环：包括卡诺循环、斯特林循环和巴内特循环等常见热力学循环的特点和应用。

第三部分：电学1. 电场与电势：介绍电荷与电场的相互作用，以及电势差、电场强度等相关概念。

2. 静电场：涉及电场的高斯定律、库仑定律以及静电平衡等内容。

3. 电流与电阻：深入解析欧姆定律、电功和电功率等电路中的重要概念。

4. 磁场与电磁感应：介绍磁场的产生与性质，以及法拉第电磁感应定律等内容。

第四部分：光学1. 光的折射与反射：涉及光的传播规律、平面镜与球面镜的成像，以及折射定律的应用。

2. 光的干涉与衍射：深入解析双缝干涉、单缝衍射以及杨氏实验等光学现象。

3. 光的色散与偏振：介绍光的色散现象和偏振光的概念，以及光的解析性质等内容。

第五部分：现代物理1. 光的粒子性与波动性：涉及光量子、爱因斯坦光电效应等现代物理中的重要概念。

2. 相对论：深入解析相对论的基本原理、洛伦兹变换等内容，以及相对论质能关系的应用。

3. 原子物理学：介绍原子结构、波尔模型以及贝尔定律等原子物理学中的重要知识点。

物理竞赛知识归纳总结物理竞赛是一个考察学生对物理学知识和解题思路的综合性竞赛。

在这个竞赛中，学生需要掌握基本的物理概念和原理，并能运用所学知识解决实际问题。

以下是一些常见的物理竞赛知识点的归纳总结。

第一部分：力学篇一、力和运动1. 力的性质和特点：大小、方向、作用点；2. 力的合成与分解；3. 牛顿第一定律（惯性定律）：物体静止或匀速直线运动时，合外力为零；4. 牛顿第二定律：物体的加速度与合外力成正比，与物体质量成反比；5. 牛顿第三定律：作用力与反作用力大小相等、方向相反、不在同一个物体上。

二、运动学1. 位移、速度、加速度的定义和关系；2. 直线运动和曲线运动的离散化表示法；3. 物体匀速直线运动的位移和速度公式；4. 加速度恒定的直线运动的位移、速度和加速度公式；5. 等加速度运动的位移-时间、速度-时间和速度-位移公式；6. 自由落体运动的位移、速度和时间的关系；7. 两个物体自由落体的相对运动。

第二部分：热学篇一、温度和热量1. 温度的测量：摄氏度和开尔文温标；2. 物体的热平衡和热传递；3. 密度和浮力的基本概念；4. 浮力和密度的关系；5. 比热容的概念和计算。

二、热力学定律1. 热力学第一定律：热功和内能的关系；2. 热力学第二定律：热机效率和热力学不可能性原理。

第三部分：电磁篇一、电学基础1. 电荷的性质：正电荷和负电荷；2. 电流、电压和电阻的定义和关系；3. 欧姆定律：电流和电压的关系；4. 串联和并联电路的等效电阻；5. 理想电源和非理想电源的特点。

二、电磁感应1. 法拉第电磁感应定律：感应电动势和感应电流的产生；2. 楞次定律：感应电流的方向。

三、电磁波1. 电磁波的基本概念和特性；2. 电磁波的传播速度和频率之间的关系。

第四部分：光学篇一、光的本质1. 光的传播方式：直线传播和反射传播；2. 光的起源和传播介质；3. 光的快慢损失现象。

二、光的折射和色散1. 光的折射定律：折射角和入射角之间的关系；2. 光的全反射现象；3. 光的色散现象。

物理竞赛必学知识点总结一、基础知识1. 物理学的基本概念物理学是研究非生物性质的基本科学，旨在解释自然界的各种现象和规律。

其基本概念包括质量、力、能量、运动及相互作用等。

2. 物理学的基本原理物理学的基本原理主要包括牛顿力学、电磁学、光学、热学、原子物理学等。

掌握这些基本原理对物理竞赛至关重要。

3. 基本计算方法物理竞赛中常涉及到各种物理量的计算，包括速度、加速度、力、功率等的计算方法。

4. 仪器使用物理实验和竞赛中需要用到各种物理仪器，如显微镜、望远镜、天平、电子秤、示波器等，掌握这些仪器的使用方法对解答实验题目至关重要。

二、力学1. 牛顿运动三定律物理竞赛中经常出现的物体受力运动问题，需要用到牛顿运动三定律，即物体的惯性、作用力与反作用力、力与加速度的关系等。

2. 力的分解与合成考题中经常会涉及到不同方向的力的合成与分解，需要根据题目情况灵活运用。

3. 力矩力矩是物体受力偏转的物理量，解答力矩计算题需要掌握静力学的知识和力矩的计算方法。

4. 动力学与动能定理物体在运动中受到的外力会使其加速，动力学定理和动能定理是解答动力学问题的重要原理。

5. 弹性力弹性力是指物体变形或位移后会产生的恢复力，掌握弹簧力、胡克定律等内容对解答弹性力问题至关重要。

1. 热力学基本定律热学是研究热现象及其相互转化的科学，掌握热力学基本定律对解答热学问题至关重要。

2. 热力学循环热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等，了解热力学循环的特点和计算方法是物理竞赛必备知识。

3. 热传导和传热定律热传导和传热定律是热学的重要内容，掌握热传导的计算方法和传热定律对解答热学问题有很大的帮助。

四、光学1. 光学基本原理光学是研究光和其它电磁波的传播、反射、折射和干涉等现象的科学，了解光的波动性和粒子性、光的折射定律、反射定律等是物理竞赛必备知识。

2. 光的干涉和衍射光的干涉和衍射是光学的重要内容，包括双缝干涉、单缝衍射、多普勒效应等，这些内容常出现在物理竞赛题目中。