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大学物理公式大全

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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：θ2．速度：平均速度：速率：（）角速度：角速度与速度的关系：V=ｒω3．加速度：或平均加速度：角加速度：在自然坐标系中其中（=ｒβ），（=r2 ω）4．力： =ｍ（或 = ）力矩：（大小：M=rFcosθ方向：右手螺旋法则）5．动量：，角动量：（大小：L=rmvcosθ方向：右手螺旋法则）6．冲量：（= Δｔ）；功：（气体对外做功：A=∫PdV）mg(重力) → mgh-kx（弹性力）→ kx2/2F= (万有引力) → =Ep(静电力) →7．动能：mV2/28．势能：A保= –ΔEp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=EK+EP9．热量：其中：摩尔热容量C与过程有关，等容热容量Cv与等压热容量Cp之间的关系为：Cp= Cv+R10．压强：11．分子平均平动能：；理想气体内能：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）13．平均速率：方均根速率：；最可几速率：14．熵：S=KlnΩ（Ω为热力学几率，即：一种宏观态包含的微观态数）15．电场强度： = /q0 （对点电荷：）16．电势：（对点电荷）；电势能：Wa=qUa(A= –ΔW)17．电容：C=Q/U ；电容器储能：W=CU2/2；电场能量密度ωe=ε0E2/218．磁感应强度：大小，B=Fmax/qv(T)；方向，小磁针指向（S→N）。

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、、、、、就分别成了位置、速度、加速度、力、电场强度和磁感应强度的叠加原理）。

2．牛顿定律： =ｍ（或 = ）；牛顿第三定律：′=；万有引力定律：3．动量定理：→动量守恒：条件4．角动量定理：→角动量守恒：条件5．动能原理：（比较势能定义式：）6．功能原理：A外+A非保内=ΔE→机械能守恒：ΔE=0条件A外+A非保内=07．理想气体状态方程：或P=nkT（n=N/V，ｋ=Ｒ/N0）8．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。

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。

9．热力学第一定律：ΔE=Q+A10．热力学第二定律：孤立系统：ΔS>0（熵增加原理）11．库仑定律：（k=1/4πε0）12．高斯定理：（静电场是有源场）→无穷大平板：E=ζ/2ε013．环路定理：（静电场无旋，因此是保守场）θ2Ir P o Rθ1I14．毕奥—沙伐尔定律：直长载流导线：无限长载流导线：载流圆圈：，圆弧：电磁学1．定义：= /q0 单位：N/C =V/ｍB=Fmax/qv；方向，小磁针指向（S→N）；单位：特斯拉（T）=104高斯（G）①和：=q( + × )洛仑兹公式②电势：电势差：电动势：（）③电通量：磁通量：磁通链：ΦB=NφB单位：韦伯（Wb）Θ⊕-q +qS④电偶极矩： =q 磁矩： =I =IS⑤电容：C=q/U 单位：法拉（F）*自感：L=Ψ/I单位：亨利（H）*互感：M=Ψ21/I1=Ψ12/I2单位：亨利（H）⑥电流：I = ； *位移电流：ID =ε0单位：安培（A）⑦*能流密度：2．实验定律①库仑定律：②毕奥—沙伐尔定律：③安培定律：d =I ×④电磁感应定律：ε感= –动生电动势：感生电动势：（ i为感生电场）*⑤欧姆定律：U=IR（=ρ）其中ρ为电导率3． *定理（麦克斯韦方程组）电场的高斯定理：（静是有源场）（感是无源场）磁场的高斯定理：（稳是无源场）（感是无源场）电场的环路定理：（静电场无旋）（感生电场有旋；变化的磁场产生感生电场）安培环路定理：（稳恒磁场有旋）（变化的电场产生感生磁场）4．常用公式①无限长载流导线：螺线管：B=ｎμ0I②带电粒子在匀强磁场中：半径周期磁矩在匀强磁场中：受力F=0；受力矩③电容器储能：Wc= CU2 *电场能量密度：ωe=ε0E2电磁场能量密度：ω=ε0E2 + B2*电感储能：WL= LI2 *磁场能量密度：ωB= B2 电磁场能流密度：S=ωV④ *电磁波：C= =3.0×108m/s 在介质中V=C/ｎ，频率ｆ=ν=波动学1．定义和概念简谐波方程： x处t时刻相位振幅ξ=Acos(ωt+φ-2πx/λ)简谐振动方程：ξ=Acos(ωt+φ)波形方程：ξ=Acos(2πx/λ+φ′)相位Φ——决定振动状态的量振幅A——振动量最大值决定于初态ｘ0=Acosφ初相φ——ｘ=0处ｔ=0时相位（x0,V0） V0= –Aωsinφ频率ν——每秒振动的次数圆频率ω=2πν决定于波源如：弹簧振子ω=周期T——振动一次的时间单摆ω=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空气V=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=ｎｘ（即光走过的几何路程与介质的折射率的乘积。

相位突变：波从波疏媒质进入波密媒质时有相位π的突变（折合光程为λ/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ωφo x①旋转矢量法：AA1 A2ｏｘ如图，任意一个简谐振动ξ=Acos(ωt+φ)可看成初始角位置为φ以ω逆时针旋转的矢量在ｘ方向的投影。

相干光合成振幅：A=其中：Δφ=φ1-φ2–（r2–r1）当Δφ=当φ1-φ2=0时，光程差δ=（r2–r1）=②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）I1 θ I2 马吕斯定律③菲涅尔原理：波面子波相干叠加确定其后任一点的振动。

④ *马吕斯定律：I2=I1cos2θ⑤ *布儒斯特定律：iPn1 Ip+γ=90°n2γ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：Ek=mV2/2=Ek(t) E= Ek +Ep=kA2/2Ep=kx2/2= (t)*波动能量： I= ∝A2*驻波：←λ→L波节间距ｄ=λ/2基波波长λ0=2L基频：ν0=V/λ0=Ｖ/2Ｌ；谐频：ν=ｎν0*多普勒效应：机械波（VR——观察者速度；Vs——波源速度）对光波其中Vr指光源与观察者相对速度。

ｙΔyｄθ杨氏双缝：dsinθ=ｋλ（明纹）θ≈sinθ≈ｙ/Ｄ条纹间距Δy=D/λdｙa θf单缝衍射（夫琅禾费衍射）：ａsinθ=ｋλ（暗纹）θ≈sinθ≈ｙ/ｆ瑞利判据：θmin=1/R=1.22λ/D（最小分辨角）ｙｄθf光栅：dsinθ=ｋλ（明纹即主极大满足条件）t gθ=ｙ/ｆｄ=1/ｎ=L/N（光栅常数）薄膜干涉：（垂直入射）1 2ｎ1ｔｎ2ｎ3δ反=2ｎ2ｔ+δ0δ0= 0 中λ/2极增反：δ反=(2k+1)λ/2增透：δ反=kλ现代物理（一）量子力学1．普朗克提出能量量子化：ε=ｈν（最小一份能量值）2．爱因斯坦提出光子假说：光束是光子流。

光电效应方程：ｈν=ｍｖ2+A 其中：逸出功A=ｈν0（ν0红限频率）最大初动能ｍｖ2=ｅＵa（Ｕa遏止电压）3．德布罗意提出物质波理论：实物粒子也具有波动性。

则实物粒子具有波粒二象性：ε=ｈν=mc2对比光的二象性：ε=ｈν=mc2p=h/λ=mv p=h/λ=mｃ注：对实物粒子： >0且ν≠ｃ/λ亦ν≠V/λ；而对光子：m0=0且ν=C/λ4．海森伯不确定关系：ΔｘΔｐx≥ｈ/4πΔｔΔE≥ｈ/4π波函数意义： =粒子在ｔ时刻ｒ处几率密度。

归一化条件：Ψ的标准条件：连续、有限、单值。

（二）狭义相对论：1．两个基本假设：①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。

②狭义相对性原理：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=γ(x’+vt’)x’=γ(x - vt)y=y’y’=yz=z’z’=zt=γ(t’+vx’/c2) t’=γ(t-vx/c2)其中：因V总小于C则γ≥0所以称其为膨胀因子；称β=为收缩因子。

3．狭义相对论的时空观：①同时的相对性：由Δt=γ(Δt’+vΔx’/c2)，Δt’=0时，一般Δt≠0。

称x’/c2为同时性因子。

②运动的长度缩短：Δx=Δx’/γ≤Δx′③运动的钟变慢：Δt=γΔt’≥Δt′4．几个重要的动力学关系：①质速关系m=γm0②质能关系E=mc2 粒子的静止能量为：E0=m0c2粒子的动能为：EK=mc2 – m0c2=当V<<c时，EK≈mV2/2*③动量与能量关系：E2–p2c2=E02*5．速度变换关系：∑’系→∑系：∑系→∑’系：。

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大学物理所有公式

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第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim△t →△t△r =dtdr1. 3速度v=dtds ==→→limlim△t 0△t △t△r1.6 平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim△t →△t△v =dtdv1.8瞬时加速度a=dtdv =22dtr d1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gyv v gt t v y gt v v 22120220 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-∙=∙=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=gav 2sin 21.20射高Y=ga v 22sin 21.21飞行时间y=xtga —ggx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx2202cos 21.23向心加速度 a=Rv21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dt d Rdt ds v ===1.29角速度 dtφωd =1.30角加速度 22dtdtd d φωα==1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR Rv==a t =αωR dtd Rdtdv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。

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气体动理论1毫米汞柱等于133.3Pa 1mmHg=133.3Pa1标准大气压等户760毫米汞柱1atm=760mmHg=1.013×105Pa 热力学温度 T=273.15+t3.2气体定律 ==222111T V P T V P 常量 即 TV P =常量 阿付伽德罗定律：在相同的温度和压强下，1摩尔的任何气体所占据的体积都相同。

在标准状态下，即压强P 0=1atm 、温度T 0=273.15K 时，1摩尔的任何气体体积均为v 0=22.41 L/mol3.3 罗常量 N a =6.022１０２３ mol -13.5普适气体常量R 00T v P ≡国际单位制为：8.314 J/(mol.K)压强用大气压，体积用升8.206×10-2atm.L/(mol.K) 3.7理想气体的状态方程： PV=RT M M mol v=molM M(质量为M ，摩尔质量为M mol 的气体中包含的摩尔数)(R为与气体无关的普适常量，称为普适气体常量) 3.8理想气体压强公式 P=231v mn (n=VN为单位体积中的平均分字数，称为分子数密度；m 为每个分子的质量，v 为分子热运动的速率) 3.9 P=VNn nkT T N R V N mV N NmRT V M MRT A A mol ====(为气体分子密度，R 和N A 都是普适常量，二者之比称为波尔兹常量k=K J N RA/1038.123-⨯= 3.12 气体动理论温度公式：平均动能kT t 23=ε(平均动能只与温度有关)完全确定一个物体在一个空间的位置所需的独立坐标数目，称为这个物体运动的自由度。

双原子分子共有五个自由度，其中三个是平动自由度，两个适转动自由度，三原子或多原子分子，共有六个自由度）分子自由度数越大，其热运动平均动能越大。

每个具有相同的品均动能kT 21 3.13 kT it 2=ε i 为自由度数，上面3/2为一个原子分子自由度 3.14 1摩尔理想气体的内能为：E 0=RT ikT N N A A 221==ε 3.15质量为M ，摩尔质量为M mol 的理想气体能能为E=RT iM M E M M E mol mol 200==υ 气体分子热运动速率的三种统计平均值3.20最概然速率(就是与速率分布曲线的极大值所对应哦速率，物理意义：速率在p υ附近的单位速率间隔内的分子数百分比最大）mkTm kT p 41.12≈=υ（温度越高，p υ越大，分子质量m 越大p υ）3.21因为k=A N R 和mNA=Mmol 所以上式可表示为molmol A p M RTM RT mN RTmkT41.1222≈===υ 3.22平均速率molmol M RTM RT m kT v 60.188≈==ππ 3.23方均根速率molmol M RTM RT v 73.132≈=三种速率，方均根速率最大，平均速率次之，最概速率最小；在讨论速率分布时用最概然速率，计算分子运动通过的平均距离时用平均速率，计算分子的平均平动动能时用分均根热力学基础热力学第一定律：热力学系统从平衡状态1向状态2的变化中，外界对系统所做的功W ’和外界传给系统的热量Q 二者之和是恒定的，等于系统内能的改变E 2-E 14.1 W ’+Q= E 2-E 14.2 Q= E 2-E 1+W 注意这里为W 同一过程中系统对外界所做的功（Q>0系统从外界吸收热量；Q<0表示系统向外界放出热量；W>0系统对外界做正功；W<0系统对外界做负功） 4.3 dQ=dE+dW （系统从外界吸收微小热量dQ ，内能增加微小两dE,对外界做微量功dW 4.4平衡过程功的计算dW=PS dl =P dV 4.5 W=⎰21V V PdV4.6平衡过程中热量的计算 Q=)(12T T C M Mmol- (C 为摩尔热容量，1摩尔物质温度改变1度所吸收或放出的热量)4.7等压过程：)(12T T C M MQ p molp -= 定压摩尔热容量 4.8等容过程：)(12T T C M MQ v molv -=定容摩尔热容量 4.9内能增量E 2-E 1=)(212T T R i M M mol - RdT iM M dE mol 2=4.11等容过程2211 T P T P V RM M T P mol ===或常量 4.13 Q v =E 2-E 1=)(12T T C M Mv mol- 等容过程系统不对外界做功；等容过程内能变化4.14等压过程2211 T V T V P RM M T V mol ===或常量 4.15 )()(121221T T R M MV V P PdV W V V mol⎰-=-==4.16 W E E Q P +-=12(等压膨胀过程中，系统从外界吸收的热量中只有一部分 用于增加系统的内能，其余部分对于外部功） 4.17 R C C v p =-（1摩尔理想气体在等压过程温度升高1度时比在等容过程中要多吸收8.31焦耳的热量，用来转化为体积膨胀时对外所做的功，由此可见，普适气体常量R 的物理意义：1摩尔理想气体在等压过程中升温1度对外界所做的功。

大学物理公式——必背

大学物理公式——必背

大学物理公式——必背以下是大学物理中需要掌握的一些重要公式：力学运动学- 速度公式：$\vec{v} = \frac{\Delta \vec{x}}{\Delta t}$- 加速度公式：$\vec{a} = \frac{\Delta \vec{v}}{\Delta t}$- 牛顿第一定律：物体静止或匀速直线运动时所受合外力为零。

$\sum \vec{F}=0$- 牛顿第二定律：物体运动的加速度与作用在它上面力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与力的方向相同。

$\vec{F}=m\vec{a}$- 牛顿第三定律：相互作用的两个物体之间，彼此施加的作用力大小相等，方向相反。

$\vec{F}_{12}=-\vec{F}_{21}$动力学- 动能公式：$E_k = \frac{1}{2}mv^2$- 动能定理：物体动能的增量等于物体受到的合外力沿着物体位移方向所做的功。

$\Delta E_k = W_{\rm net}$万有引力- 引力公式：$F = G\frac{m_1m_2}{r^2}$，其中$G$为万有引力常量，等于6.67×10<sup>-11</sup>N·(m/kg)<sup>2</sup>。

- 开普勒第一定律：行星绕太阳公转轨道是一个椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上。

- 开普勒第二定律：行星与太阳连线在相等的时间内扫过相等的面积。

- 开普勒第三定律：行星绕太阳公转的周期的平方等于它与太阳的平均距离的立方。

$T^2 = \frac{4\pi^2r^3}{GM}$电动力学库仑定律- 库仑定律公式：$F_e =\frac{1}{4\pi\epsilon_0}\frac{q_1q_2}{r^2}$，其中$\epsilon_0$为真空中介电常数，等于 8.85×10<sup>-12</sup>N<sup>-1</sup>·m<sup>-2</sup>·C<sup>2</sup>。

大学物理公式汇总 (完整版)

大学物理公式汇总 (完整版)

大学物理公式汇总目录1力学31.1运动学 (3)1.2牛顿运动定律 (3)1.3动量和冲量 (3)1.4力的合成与分解 (4)1.5摩擦力 (4)1.6重力 (4)1.7弹力 (4)2功和能52.1功 (5)2.2功率 (5)2.3动能 (5)2.4重力势能 (5)2.5弹性势能 (5)2.6机械能守恒定律 (5)3转动动力学63.1角速度和角加速度 (6)3.2转动惯量 (6)3.3转动动能 (6)3.4转动定律 (6)3.5角动量 (6)3.6角动量守恒定律 (6)4流体力学74.1流体静力学 (7)4.2流体动力学 (7)5热力学75.1理想气体状态方程 (7)5.2热力学第一定律 (7)5.3热力学第二定律 (7)5.4卡诺循环 (8)6电磁学86.1静电场 (8)6.2恒定电流 (8)6.3磁场 (8)6.4电磁感应 (9)7光学9 8现代物理基础98.1狭义相对论 (9)8.2量子力学 (10)9原子物理与核物理109.1原子模型 (10)9.2核反应 (10)1力学1.1运动学位移、速度和加速度v=dxdt(1.1)速度v是位移x对时间t的导数。

a=dvdt=d2xdt2(1.2)加速度a是速度v对时间t的导数，等于位移x的二阶导数。

1.2牛顿运动定律牛顿第一定律（惯性定律）如果没有外力作用，物体将保持静止或匀速直线运动状态。

牛顿第二定律ìF=mìa(1.3)物体的加速度ìa与作用力ìF成正比，与物体的质量m成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。

牛顿第三定律ìF作用=−ìF反作用(1.4)作用力和反作用力大小相等，方向相反。

1.3动量和冲量动量ìp=mìv(1.5)动量ìp是物体的质量m与速度ìv的乘积。

冲量ìJ=∫ìF dt(1.6)冲量ìJ是力ìF对时间t的积分。