高中物理公式

高中物理公式

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2023年3月4日发(作者：什么是数据中心)

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高中物理公式大全

一、力学

1、胡克定律：f=kx(x为伸长量或压缩量，k为劲度系数，只与

弹簧的长度、粗细和材料有关)

2、重力：G=mg(g随高度、纬度、地质结构而变化，

赤极

gg，

高伟

低纬

gg)

3、求F1、F2的合力的公式：cos2

21

2

2

2

1

FFFFF

合

，两个分力垂直时：

2

2

2

1

FFF

合

注意：(1)力的合成和分解都均遵从平行四边行定则。分解时喜欢正交

分解。

(2)两个力的合力范围：F1－F2FF1+F2

(3)合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。

4、物体平衡条件：F合=0或Fx合=0Fy合=0

推论：三个共点力作用于物体而平衡，任意一个力与剩余二个力

的合力一定等值反向。

解三个共点力平衡的方法：合成法,分解法，正交分解法，三角

形法，相似三角形法

5、摩擦力的公式：

(1)滑动摩擦力：f=N（动的时候用，或时最大的静摩擦力）

说明：①N为接触面间的弹力（压力），可以大于G；也可以等于

G；也可以小于G。

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②为动摩擦因数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与

接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N无关。

(2)静摩擦力：由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解，与正压

力无关。

大小范围：0f静fm(fm为最大静摩擦力)

说明：①摩擦力可以与运动方向相同，也可以与运动方向相反。

②摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。

③摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋

势的方向相反。

④静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以

受静摩擦力的作用。

6、万有引力：

（1）公式：F=G

2

21

r

mm（适用条件：只适用于质点间的相互作用）

G为万有引力恒量：G=6.67×10-11N·m2/kg2

（2）在天文上的应用：（M：天体质量；R：天体半径；g：天体表

面重力加速度；r表示卫星或行星的轨道半径，h表示离地面或

天体表面的高度））

a、万有引力=向心力F万=F向即'

4

2

2

2

2

2

mgmar

T

mrm

r

v

m

r

Mm

G





由此可得：

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①天体的质量：，注意是被围绕天体（处于圆心处）的质量。

②行星或卫星做匀速圆周运动的线速度：，轨道半径越大，线速

度越小。

③行星或卫星做匀速圆周运动的角速度：，轨道半径越大，角速

度越小。

④行星或卫星做匀速圆周运动的周期：，轨道半径越大，周期

越大。

⑤行星或卫星做匀速圆周运动的轨道半径：，周期越大，轨道

半径越大。

⑥行星或卫星做匀速圆周运动的向心加速度：

2r

GM

a，轨道半径越

大，向心加速度越小。

⑦地球或天体重力加速度随高度的变化：

22)(

'

hR

GM

r

GM

g





特别地，在天体或地球表面：

2

0R

GM

g

0

2

2

)(

'g

hR

R

g





⑧天体的平均密度：

32

3

3

2

32

3

3

4

4

RGT

r

R

GT

r

V

M





特别地：当r=R时：

G

T





3

2

b、在地球表面或地面附近的物体所受的重力等于地球对物体的

引力，即

2R

Mm

Gmg

∴GMgR2。在不知地球质量的情况下可用其半径和表面的重力

加速度来表示，此式在天体运动问题中经常应用，称为黄金

2

324

GT

r

M





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代换式。

c、第一宇宙速度：第一宇宙速度在地面附近绕地球做匀速圆

周运动所必须具有的速度。也是人造卫星的最小发射速度。

第二宇宙速度：v2=11.2km/s,使物体挣脱地球引力束缚的最小发

射速度。

第三宇宙速度：v3=16.7km/s,使物体挣脱太阳引力束缚的最小发

射速度。

7、牛顿第二定律：maF

合

理解：（1）矢量性（2）瞬时性（3）独立性（4）同体性（5）同

系性（6）同单位制

牛顿

第三

定

律：

F=-F

’(

两个

力大

小相等，方向相反作用在同一直线上，分别作用在两个物体上)

8、匀变速直线运动：

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基本规律：Vt=V0+atS=vot+1

2

at2

几个重要推论：

（1）asvv

t

22

0

2(结合上两式知三求二)

（2）AB段中间时刻的即时速度：

t

s

vv

vt

t







2

0

2

（3）AB段位移中点的即时速度：

2

22

0

2

t

s

vv

v





匀速：vt/2=vs/2，匀加速或匀减速直线运动：vt/2

（4）初速为零的匀加速直线运动,

①在1s、2s、

3s……ns内的位移之比为12：22：32……n2

②在第1s内、

第2s内、第3s内……第ns内的位移之比为1：3：5……(2n-1)

③在第1m内、

第2m内、第3m内……第nm内的时间之比为1：()21：

（32)……(nn1)

(5)初速无论是否为零,匀变速直线运动的质点,在连续相邻的相

等的时间间隔内的位移之差为一常数：s=aT2(a：匀变速直线

运动的加速度T：每个时间间隔的时间)

9、自由落体运动V0=0，a=g

ASatB

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10、竖直上抛运动：上升过程是匀减速直线运动，下落过程是匀

加速直线运动。

全过程是初速度为VO、加速度为g的匀减速直线运动。

（1）上升最大高度：H=V

g

o

2

2

(2)上升的时间：t=V

g

o

(3)上升、下落经过同一位置时的加速度相同，而速度等值反向

(4)上升、下落经过同一段位移的时间相等。

（5）从抛出到落回原位置的时间：t=2V

g

o

（6）适用全过程的公式：S=Vot一1

2

gt2Vt=Vo一gt

Vt

2一Vo

2=一2gS（S、Vt的正、负号的理解）

11、匀速圆周运动公式

线速度：V=

t

s=2R

T

=R=2fR

角速度：=



tT

f

2

2

向心加速度：a=v

R

R

T

R

2

2

2

2

4

4





2f2R

向心力：F=ma=mv

R

m

2



2R=m42

2



T

R42

mf2R

注意：（1）匀速圆周运动的物体的向心力就是物体所受的合外力，

总是指向圆心。

（2）卫星绕地球、行星绕太阳作匀速圆周运动的向心力由万有引

力提供。

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（3）氢原子核外电子绕核作匀速圆周运动的向心力是原子

核对核外电子的库仑力。

12、平抛运动公式：水平方向的匀速直线运动和竖直方向的初速

度为零的匀加速直线运动（即自由落体运动）的合运动

水平分运动：水平位移：x=vot水平分速度：vx=vo

竖直分运动：竖直位移：y=

2

1gt2竖直分速度：vy=gt

tg=V

V

y

o

vy=votgvo=vyctg

v=VV

oy

2

2vo=vcosvy=vsin

tg=

x

ytg=2tg

13、功：W=Fscosα(适用于恒力的功的计算,α是F与s的夹角）

（1）力F的功只与F、s、α三者有关，与物体做什么运动无关

（2）理解正功、零功、负功

（3）功是能量转化的量度

重力的功------量度------重力势能的变化

电场力的功-----量度------电势能的变化

合外力的功------量度-------动能的变化

安培力做功------量度------其它能转化为电能

14、动能和势能：动能：2

2

1

mvE

k

重力势能：Ep=mgh(与零势能面的

选择有关)

)

x

y

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15、动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增

量）。

公式：W合=Ek=Ek2-Ek1=2

1

2

22

1

2

1

mvmv

16、机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能

条件：系统只有内部的重力或弹力（指弹簧的弹力）做功。有时

重力和弹力都做功。

公式：mgh1+2

22

2

12

1

2

1

mvmghmv

具体应用：自由落体运动，抛体运动，单摆运动，物体在光滑的

斜面或曲面，弹簧振子等

17、功率：P=W

t

=Fvcosα(在t时间内力对物体做功的平均功率)

P=Fv(F为牵引力，不是合外力；v为即时速度时，P为即时功率；

v为平均速度时，P为平均功率；P一定时，

F与v成反比）

18、功能原理：外力和“其它”内力做功的代数和等于系统机械

能的变化

19、功能关系：功是能量变化的量度。

摩擦力乘以相对滑动的路程等于系统失去的机械能，等于摩

擦产生的热

12

EEfSQ

相对

20、简谐振动的回复力F=－kx加速度x

m

k

a

f

A

f

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21、单摆振动周期

g

L

T2(与摆球质量、振幅无关）

22、弹簧振子周期

k

m

T2

23、共振：驱动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅最

大

24、机械波：机械振动在介质中传播形成机械波。它是传递能量

的一种方式。

产生条件：要有波源和介质。

波的分类：①横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，有

波峰和波谷。

②纵波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。有密部和

疏部。

波长λ：两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相

等的质点间的距离。

f

v

vT

注意：①横波中两个相邻波峰或波谷问距离等于一个波长。

②波在一个周期时间里传播的距离等于一个波长。

波速：波在介质中传播的速度。机械波的传播速度由介质决定。

波速v波长λ频率f关系：f

T

v



（适用于一切波）

注意：波的频率即是波源的振动频率，与介质无关。

25、浮力gVF

浮

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36、密度m

V

，Vm，



m

V

27、力矩FLM

28、力矩平衡条件M顺=M逆

二、电磁学

（一）电场

1、库仑力：

2

21

r

qq

kF(适用条件：真空中点电荷)

k=9.0×109N·m2/c2静电力恒量

电场力：F=Eq(F与电场强度的方向可以相同，也可以相反)

2、电场强度：电场强度是表示电场强弱的物理量。

定义式：

q

F

E单位：N/C

点电荷电场场强

r

Q

kE

匀强电场场强

d

U

E

3、电势，电势能

q

E

A

电

，

A

qE

电

顺着电场线方向，电势越来越低。

4、电势差U，又称电压

q

W

UUAB=φA-φB

5、电场力做功和电势差的关系WAB=qUAB

6、粒子通过加速电场2

2

1

mvqU

7、粒子通过偏转电场的偏转量

2

0

2

2

0

2

2

2

1

2

1

2

1

V

L

md

qU

V

L

m

qE

aty

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粒子通过偏转电场的偏转角

2

0

mdv

qUL

v

v

tg

x

y

8、电容器的电容c

Q

U



电容器的带电量Q=cU

平行板电容器的电容

kd

S

c





4



电压不变电量不变

（二）直流电路

1、电流强度的定义：I=Q

t

微观式：I=nevs(n是单位体积电子个数，)

2、电阻定律：

电阻率ρ：只与导体材料性质和温度有关，与导体横截面积和

长度无关。单位：Ω·m

3、串联电路总电阻R=R1+R2+R3

电压分配

2

1

2

1

R

R

U

U



，

U

RR

R

U

21

1

1



功率分配

2

1

2

1

R

R

P

P



，

P

RR

R

P

21

1

1



4、并联电路总电阻

321

1111

RRRR



（并联的总电阻比任何一个分电阻

小）

两个电阻并联

21

21

RR

RR

R





并联电路电流分配12

21

IR

IR



，I1=

I

RR

R

21

2



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并联电路功率分配

1

2

2

1

R

R

P

P



，

P

RR

R

P

21

2

1



5、欧姆定律：

（1）部分电路欧姆定律：I

U

R

变形：U=IRR

U

I



（2）闭合电路欧姆定律：I=

rR

E



IrUEEr

路端电压：U=E-Ir=IR

输出功率：P

出

=IE-I2r=IR2（R=r输出功率最大）R

电源热功率：PIr

r

2

电源效率：

P

P

出

总

=

E

U=

6、电功和电功率：电功：W=IUt

焦耳定律（电热）Q=IRt2

电功率P=IU

纯电阻电路：W=IUt=IRt

U

R

t2

2

P=IU

非纯电阻电路：W=IUtIRt2P=IUIr2

（三）磁场

1、磁场的强弱用磁感应强度B来表示：

Il

F

B（条件：BL）单位：

T

2、电流周围的磁场的磁感应强度的方向由安培（右手）定则决定。

（1）直线电流的磁场

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（2）通电螺线管、环形电流的磁场

3、磁场力

（1）安培力：磁场对电流的作用力。

公式：F=BIL（BI）（B//I是，F=0）

方向：左手定则

（2）洛仑兹力：磁场对运动电荷的作用力。

公式：f=qvB(Bv)

方向：左手定则

粒子在磁场中圆运动基本关系式

R

mv

qvB

2

解题关键画图，找圆心画

半径

粒子在磁场中圆运动半径和周期

qB

mv

R，

qB

m

T

2



t=





2

T

4、磁通量=BS

有效（垂直于磁场方向的投影是有效面积）

或=BSsin

(是B与S的夹角)

=2

-

1

=



BS=B



S(磁通量是标量，但有正负)

（四）电磁感应

1、直导线切割磁力线产生的电动势BLvE（三者相互垂直）求瞬

时或平均

（经常和I=

rR

E



，F安=BIL相结合运用）

2、法拉第电磁感应定律

t

nE





=S

t

B

n



=B

t

S

n



=

t

n





12求平均

3、直杆平动垂直切割磁场时的安培力

rR

vLB

F





22（安培力做的功转化

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为电能）

4、转杆电动势公式2

2

1

BLE

5、感生电量（通过导线横截面的电量）

匝1

R

Q





*6、自感电动势

t

I

LE







自

（五）交流电

1、中性面(线圈平面与磁场方向垂直)m

=BS,e=0I=0

2、电动势最大值NBS

m

=Nm

，0

t

3、正弦交流电流的瞬时值i=I

m

sint（中性面开始计时）

4、正弦交流电有效值最大值等于有效值的2倍

5、理想变压器

出

入

PP

2

1

2

1

n

n

U

U



1

2

2

1

n

n

I

I

(一组副线圈时)

*6、感抗fLX

L

2电感特点：

*7、容抗

fC

X

C2

1

电容特点：

（六）电磁场和电磁波

*1、LC振荡电路

（1）在LC振荡电路中，当电容器放电完毕瞬间，电路中的电流

为最大,线圈两端电压为零。

在LC回路中，当振荡电流为零时，则电容器

开始放电,电容器的电量将减少,电容器中的

电场能达到最大,磁场能为零。

（2）周期和频率LCT2

LC

f

2

1



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2、麦克斯韦电磁理论：

（1）变化的磁场在周围空间产生电场。（2）变化的电场在周围空

间产生磁场。

推论：①均匀变化的磁场在周围空间产生稳定的电场。

②周期性变化（振荡）的磁场在周围空间产生同频率的周期

性变化（振荡）的电场；周期性变化（振荡）的电场周围也

产生同频率周期性变化（振荡）的磁场。

3、电磁场：变化的电场和变化的磁场总是相互联系的，形成一

个不可分割的统一体，叫电磁场。

4、电磁波：电磁场由发生区域向远处传播就形成电磁波。

5、电磁波的特点

⒈以光速传播（麦克斯韦理论预言，赫兹实验验证）；⒉具有能

量；⒊可以离开电荷而独立存在；⒋不需要介质传播；⒌能产生

反射、折射、干涉、衍射等现象。

6、电磁波的周期、频率和波速：

V=f=

T

（频率在这里有时候用ν来表示）波速：在真空中，C=3

×108m/s

三、光学

（一）几何光学

1、概念：光源、光线、光束、光速、实像、虚像、本影、半影。

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2、规律：（1）光的直线传播规律：光在同一均匀介质中是沿直

线传播的。

（2）光的独立传播规律：光在传播时，虽屡屡相交，

但互不干扰，保持各自的规律传播。

（3）光在两种介质交界面上的传播规律

①光的反射定律：反射光线、入射光线和法线共面；反射光线和

入射光线分居法线两侧；反射角等于入射角。

②光的析射定律：

a、折射光线、入射光线和法线共面；入射光线和折射

光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦跟折射角的

正弦之比是常数。即

b、介质的折射率n：光由真空（或空气）射入某中介质时，有

r

i

n

sin

sin

，

只决定于介质的性质，叫介质的折射率。

c、设光在介质中的速度为v，则：

v

c

n可见，任何介质的折射率

大于1。

d、两种介质比较，折射率大的叫光密介质，折射率小的叫光疏

介质。

③全反射：a、光由光密介质射向光疏介质的交界面时，入射光

线全部反射回光密介质中的现象。

常数

r

i

sin

sin

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b、发生全反射的条件：?光从光密介质射向光疏介质；?

入射角等于临界角。

临界角C

n

C

1

sin

④光路可逆原理：光线逆着反射光线或折射光线方向入射，将沿

着原来的入射光线方向反射或折射。

归纳:折射率

r

i

n

sin

sin

=

v

c=

Csin

1=

介

真





1

3、常见的光学器件：（1）平面镜（2）棱镜（3）平行透明板

4、①光的干涉双缝干涉条纹宽度



d

L

x(波长越长，条纹间隔越

大)

应用：薄膜干涉——由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而

成，劈形薄膜干涉可产生平行相间干涉条纹，检查平面，测量

厚度，光学镜头上的镀膜。

②光的衍射——单缝（或圆孔）衍射。泊松亮斑

(波长越长，衍射越明显)

四、狭义相对论

1、伽利略相对性原理：力学规律在任何惯性系中都是相同的。

2、狭义相对论的两个基本假设：

（1）狭义相对性原理：在不同的惯性系中，一切物理规律都是相

同的。

（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相

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同的。

3、时间和空间的相对性：

（1）“同时”的相对性：“同时”是相对的。在一个参考系中看来

“同时”的，在另一个参考系中却可能“不同时”。

（2）长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比

静止时的长度小。

即2

0

1















c

v

ll

（式中l，是与杆相对运动的人观察到的杆长，l0是与杆相对静止

的人观察到的杆长）。

注意：①在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化。

②这种长度的变化是相对的，如果两条平行的杆在沿自己

的长度方向上做相对运动，与他们一起运动的两位观察者

都会认为对方的杆缩短了。

（3）时间间隔的相对性：从地面上观察，高速运动的飞船上时间

进程变慢，飞船上的人则感觉地面上的时间进程变慢。（时间膨

胀或动钟变慢）

2

1



















c

v

t

（式中是与飞船相对静止的观察者测得的两事件的时

间间隔，△t是地面上观察到的两事件的时间间隔）。

（4）相对论的时空观：经典物理学认为，时间和空间是脱离物质

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而独立存在的，是绝对的，二者之间也没有联系；相对论则认为

时间和空间与物质的运动状态有关，物质、时间、空间是紧密联

系的统一体。

4、狭义相对论的其他结论：

*（1）相对论速度变换公式：

2

'

1

'

c

vu

vu

u





（式中v为高速火车相对地

的速度，u′为车上的人相对于车的速度，u为车上的人相对地

面的速度）。

对于低速物体u′与v与光速相比很小时，根据公式可知，这时

u≈vu

，这就是经典物理学的速度合成法则。

注意：这一公式仅适用于u′与v在一直线上的情况，当u′与

v相反时，u′取负值。

（2）相对论质量：

2

0

1

















c

v

m

m（式中m0为物体静止时的质量，m为

物体以速度v运动时的质量，由公式可以看出随v的增加，物体

的质量随之增大）。

（3）质能方程：2mcE

常见非常有用的经验结论：

1、物体沿倾角为α的斜面匀速下滑------μ=tanα；

2、物体沿光滑斜面滑下a=gsinα物体沿粗糙斜面滑下

-来源网络，仅供个人学习参考

a=gsinα-gcosα

3、两物体沿同一直线运动，在速度相等时，距离有最大或最小；

4、物体沿直线运动，速度最大的条件是：a=0或合力为零。

5、两个共同运动的物体刚好脱离时，两物体间的弹力为=0，加速度相

等。

6、两个物体相对静止，它们具有相同的速度；

7、水平传送带以恒定速度运行，小物体无初速度放上，达到共同速度

过程中，摩擦生热等于小物体的动能。

8、电容器接在电源上，电压不变；断开电源时，电容器上电量不变；

改变两板距离E不变。

9、磁场中的衰变：外切圆是α衰变，内切圆是β衰变，α，β是

大圆。

10、直导体杆垂直切割磁感线，所受安培力F=B2L2V/R。

11、电磁感应中感生电流通过线圈导线横截面积的电量：Q=N△Ф/R。

12、解题的优选原则：满足守恒则选用守恒定律；与加速度有关的则

选用牛顿第二定律F=ma；与对地位移相关则用动能定理；与相对位移

相关(如摩擦生热)则用能量守恒。