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1、目 录中学生全国物理竞赛章程 2全国中学生物理竞赛内容提要全国中学生物理竞赛内容提要 5专题一 力 物体的平衡 10专题二 直 线 运 动 12专题三 牛顿运动定律 13专题四 曲线运动 16专题五 万有引力定律 18专题六 动量 19专题七 机械能 21专题八 振动和波 23专题九 热、功和物态变化 25专题十 固体、液体和气体的性质 27专题十一 电场 29专题十二 恒定电流 31专题十三 磁场 33专题十四 电磁感应 35专题十五 几何光学 37专题十六 物理光学 原子物理 40专题一 力 物体的平衡【扩展知识】1重力物体的重心与质心重心：从效果上看，我们可以认为物体各部分受到的重力作用
2、集中于一点，这一点叫做物体的重心。质心：物体的质量中心。设物体各部分的重力分别为G1、G2Gn，且各部分重力的作用点在oxy坐标系中的坐标分别是（x1，y1）（x2，y2）（xn，yn）,物体的重心坐标xc，yc可表示为xc=， yc=2弹力胡克定律：在弹性限度内，弹力F的大小与弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比，即F=k x，k为弹簧的劲度系数。两根劲度系数分别为k1，k2的弹簧串联后的劲度系数可由=+求得，并联后劲度系数为k=k1+k2.3摩擦力最大静摩擦力：可用公式F m=0FN来计算。FN为正压力，0为静摩擦因素，对于相同的接触面，应有0(为动摩擦因素)摩擦角：若令0=tan，则称为摩擦
3、角。摩擦角是正压力FN与最大静摩擦力F m的合力与接触面法线间的夹角。4力的合成与分解余弦定理：计算共点力F1与F2的合力FF=arctan（为合力F与分力F1的夹角）三角形法则与多边形法则：多个共点共面的力合成，可把一个力的始端依次画到另一个力的终端，则从第一个力的始端到最后一个力的终端的连线就表示这些力的合力。拉密定理：三个共点力的合力为零时，任一个力与其它两个力夹角正弦的比值是相等的。5有固定转动轴物体的平衡力矩：力F与力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。即M=FL , 单位：Nm。平衡条件：力矩的代数和为零。即M1+M2+M3+=0。6刚体的平衡刚体：在任何情况下形状大小都不发生变化的力
4、学研究对象。力偶、力偶矩：二个大小相等、方向相反而不在一直线上的平行力称为力偶。力偶中的一个力与力偶臂（两力作用线之间的垂直距离）的乘积叫做力偶矩。在同一平面内各力偶的合力偶矩等于各力偶矩的代数和。平衡条件：合力为零，即F=0；对任一转动轴合力矩为零，即M=0。7物体平衡的种类分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡三种类型。稳度及改变稳度的方法：处于稳定平衡的物体，靠重力矩回复原来平衡位置的能力，叫稳度。降低重心高度、加大支持面的有效面积都能提高物体的稳度；反之，则降低物体的稳度。【典型例题】例题1：求如图所示中重为G的匀均质板（阴影部分）的重心O的位置。例题2：求如图所示中的由每米长质量为G的7
5、根匀质杆件构成的平面衍架的重心。例题3：如图所示，均匀矩形物体的质量为m，两侧分别固定着轻质弹簧L1和L2，它们的劲度系数分别为k1和k2，先使L2竖立在水平面上，此时L1自由向上伸着，L2被压缩。待系统竖直静止后，再对L1的上端A施一竖直向上和力F，使L2承受的压力减为重的3/4时，A端比加F之前上升的高度是多少？例题4：图中的BO是一根质量均匀的横梁，重量G1=80N。BO的一端安在B点，可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，另一端用钢绳AO拉着。横梁保持水平，与钢绳的夹角=30。在横梁的O点挂一重物，重量G2=240N。求钢绳对横梁的拉力F1。专题二 直 线 运 动【扩展知识】一.质点运动的
6、基本概念1位置、位移和路程位置指运动质点在某一时刻的处所，在直角坐标系中，可用质点在坐标轴上的投影坐标（x,y,z）来表示。在定量计算时，为了使位置的确定与位移的计算一致，人们还引入位置矢量（简称位矢）的概念，在直角坐标系中，位矢r定义为自坐标原点到质点位置P(x,y,z)所引的有向线段，故有,r的方向为自原点O点指向质点P，如图所示。位移指质点在运动过程中，某一段时间内的位置变化，即位矢的增量，它的方向为自始位置指向末位置，如图2所示，路程指质点在时间内通过的实际轨迹的长度。2平均速度和平均速率平均速度是质点在一段时间内通过的位移和所用时间之比，平均速度是矢量，方向与位移s的方向相同。平均速
7、率是质点在一段时间内通过的路程与所用时间的比值，是标量。3瞬时速度和瞬时速率瞬时速度是质点在某一时刻或经过某一位置是的速度，它定义为在时的平均速度的极限，简称为速度，即。瞬时速度是矢量，它的方向就是平均速度极限的方向。瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。4加速度加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，等于速度对时间的变化率，即，这样求得的加速度实际上是物体运动的平均加速度，瞬时加速度应为。加速度是矢量。二、运动的合成和分解1标量和矢量物理量分为两大类：凡是只须数值就能决定的物理量叫做标量；凡是既有大小，又需要方向才能决定的物理量叫做矢量。标量和矢量在进行运算是遵守不同的法则：标量的运算遵守代
8、数法则；矢量的运算遵守平行四边形法则（或三角形法则）。2运动的合成和分解在研究物体运动时，将碰到一些较复杂的运动，我们常把它分解为两个或几个简单的分运动来研究。任何一个方向上的分运动，都按其本身的规律进行，不会因为其它方向的分运动的存在而受到影响，这叫做运动的独立性原理。运动的合成和分解包括位移、速度、加速度的合成和分解，他们都遵守平行四边形法则。三、竖直上抛运动定义：物体以初速度向上抛出，不考虑空气阻力作用，这样的运动叫做竖直上抛运动。四、相对运动物体的运动是相对于参照系而言的，同一物体的运动相对于不同的参照系其运动情况不相同，这就是运动的相对性。我们通常把物体相对于基本参照系（如地面等）的
9、运动称为“绝对运动”，把相对于基本参照系运动着的参照系称为运动参照系，运动参照系相对于基本参照系的运动称为“牵连运动”，而物体相对于运动参照系的运动称为“相对运动”。显然绝对速度和相对速度一般是不相等的，它们之间的关系是：绝对速度等于相对速度与牵连速度的矢量和。即或【典型例题】例题1：A、B两车沿同一直线同向行驶。A车在前，以速度做匀速直线运动；B车在后，先以速度做匀速直线运动()。当两车相距为d时（B车在后），车开始做匀减速运动，加速度的大小为a。试问为使两车不至于相撞，d至少为多少?例题2：河宽d=100m,水流速度=4m/s，船在静水中的速度=3m/s，要使航程最短，船应怎样渡河？例题3
10、：有A, B两球，A从距地面高度为h处自由下落，同时将B球从地面以初速度竖直上抛，两球沿同一条竖直线运动。试分析： （1）B球在上升过程中与A球相遇； （2）B球在下落过程中与A球相遇。两种情况中B球初速度的取值范围。专题三 牛顿运动定律【扩展知识】非惯性参照系凡牛顿第一定律成立的参照系叫惯性参照系，简称惯性系。凡相对于惯性系静止或做匀速直线运动的参照系，都是惯性系。在不考虑地球自转，且在研究较短时间内物体运动的情况下，地球可看成是近似程度相当好的惯性系。凡牛顿第一定律不成立的参照系统称为非惯性系，一切相对于惯性参照系做加速运动的参照系都是非惯性参照系。在考虑地球自转时，地球就是非惯性系。在非
11、惯性系中，物体的运动也不遵从牛顿第二定律，但在引入惯性力的概念以后，就可以利用牛顿第二定律的形式来解决动力学问题。一， 直线系统中的惯性力简称惯性力，例如在加速前进的车厢里，车里的乘客都觉得自己好象受到一个使其向后倒得力，这个力就是惯性力，其大小等于物体质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小a的乘积，方向于a相反。用公式表示，这个惯性力F惯=-ma,不过要注意：惯性力只是一种假想得力，实际上并不存在，故不可能找出它是由何物所施，因而也不可能找到它的反作用力。惯性力起源于物体惯性，是在非惯性系中物体惯性得体现。二， 转动系统中的惯性力简称惯性离心力，这个惯性力的方向总是指向远离轴心的方向。它的
12、大小等于物体的质量m与非惯性系相对于惯性系的加速度大小a的乘积。如果在以角速度转动的参考系中，质点到转轴的距离为r,则： F惯=m2r.假若物体相对于匀速转动参照系以一定速度运动，则物体除了受惯性离心力之外，还要受到另一种惯性力的作用，这种力叫做科里奥利力，简称科氏力，这里不做进一步的讨论。【典型例题】例题1：如图所示，一轻弹簧和一根轻绳的一端共同连在一个质量为m的小球上。平横时，轻绳是水平的，弹簧与竖直方向的夹角是.若突然剪断轻绳，则在剪断的瞬间，弹簧的拉力大小是多少？小球加速度方向如何？若将弹簧改为另一轻绳，则在剪断水平轻绳的瞬间，结果又如何？例题2： 如图所示，在以一定加速度a行驶的车厢
13、内，有一长为l，质量为m的棒AB靠在光滑的后壁上，棒与箱底面之间的动摩擦因数，为了使棒不滑动，棒与竖直平面所成的夹角应在什么范围内？aomM例题3 ：如图所示，在一根没有重力的长度l的棒的中点与端点上分别固定了两个质量分别为m和M的小球，棒沿竖直轴用铰链连接，棒以角速度匀速转动，试求棒与竖直轴线间的夹角。例题4： 长分别为l1和l2的不可伸长的轻绳悬挂质量都是m的两个小球，如图所示，它们处于平衡状态。突然连接两绳的中间小球受水平向右的冲击（如另一球的碰撞），瞬间内获得水平向右的速度V0，求这瞬间连接m2的绳的拉力为多少？m1m2l1l2l2V00专题四 曲线运动【拓展知识】一、斜抛运动（1）定义：具有斜向上的初速且只受重力作用的物体的运动。（2）性质：斜抛运动是加速度a=g的匀变速曲线运动。（3）处理方法：正交分解法：将斜抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，然后用直角三角形求解。如图所
