最新高中物理競賽講義（完整版）目錄最新高中物理競賽講義（完整版）1部分0簡介3一、高中物理奧林匹克競賽概述3二、 知識體系 3 第一部分 力與物平衡 4 講一 力的處理 4 講二 物平衡 6 講三 練習 7 講四 摩擦角及其他 10 第二部分 牛頓運動定律 13 講一 牛頓三大定律 13 講二 牛頓定律的應用 14 講二 例題 22 第三部分 運動學 22 講一 基礎知識介紹 22 講二 運動的合成與分解，相對運動 24 第四部分 曲線運動 萬有引力 26 講一 基礎知識介紹 26 講二 重要模型與專題 27 講三 典型例題分析 36 第五部分 動量與能量 36 講一 基礎知識介紹 36 講二 重要模型與專題 38 講三 典型例題分析 50 第六部分 振動與波51 講義 1 基礎知識介紹 51 講義 2 重要模型與專題 55 講義 3 典型例題分析 63 第七部分 熱力學 64 一. 分子運動論 64 二. 熱現象和熱力學基本定律 66 三. 理想氣體 68 四. 相變 74 五、固體和液體 78 第八部分 靜電場 79 講座 1 基礎知識介紹 79 講座 2 重要模型及專題 82 第九部分 恒定電流 92 講座 1 基礎知識介紹 92 講座 2 重要模型及專題 96 第十部分 磁場 105 講座 1 基礎知識介紹 105 講座 2 典型算例分析 109 第十一部分 電磁感應 115 講座 1 基本定律 115 講座 2 感生電動勢 118 講座 3 自感、互感及其他 122 第十二部分 量子論 125 第一節 黑體輻射 125 第二節 光電效應 128 第三節 波粒二象性 134 第四節 不確定性關系 137
零部分引言一、高中物理奧林匹克概述1、國際（簡稱IPhO）①第一屆于1967年在華沙（波蘭）舉行，只有5個國家參加。②幾乎每年都參加，參賽國家逐年增多，每個國家代表不超過5人。③我國于1986年第17屆開始參加，以后就沒有停止過，成績輝煌。④第25屆于1994年首次在中國（北京）舉行。⑤考試內容：筆試和考試各5小時，分為兩天，滿分分別為30分和20分。最好成績為100%，成績在90%以上者將獲金牌，78%~89%者將獲銀牌，65%~77%者將獲銅牌。 2.全國性（簡稱CPhO） ①1984年以前，高中物理競賽經常舉行，但名稱各異，在組織機構、考試大綱、知識體系等方面均無標準化。 ②第一屆CPhO始于1984年，以后每學年舉辦一屆。 ③初賽：每年9月第一個星期日。全國性出題，各市縣組織考試。由市統一閱卷，選拔前30名（左右）參加（省級）復賽。復賽：考試時間為9月下旬。省級出題，各省組織。理論考試前20名參加測試考試，理論和測試考試總成績前10名參加省級集訓隊。 集訓隊經過短期集訓，推薦3至7名隊員參加（全國）決賽。決賽：全國統一組織，根據成績評選15至25人參加國家集訓隊，前往相關高校進行集中集訓，最終選拔5名優秀隊員參加IPhO。
④滿分140分。除初賽外，所有比賽均有理論和實驗（實驗滿分為60分）。 三、湖南省物理奧林匹克簡介 ①至1998年，湖南選手在CPhO決賽中獲一等獎29人，占全國的18.24%；IPhO獲金牌5枚、銀牌2枚、銅牌2枚，居各省之首。 ②題型與體例：初賽從第十一屆（1992年）開始統一，只有天空和計算。復賽從第十三屆（1994年）開始統一，只有六道計算題，考試時間為3小時。 二、知識體系 1.高中物理三個層次的要求：通用要求（考試）→高考要求→競賽要求。 競賽知識特點： ①初賽——對高中物理基礎知識理解透徹，更注重物理方法的應用； ②復賽——知識點更多，對數學工具的應用更深。 2.教學方法實施 ①一年級：針對“高考要求”，進度要超前于一年級新課程，只增加有限的知識點，以通過初賽為目標。 ②二年級：針對“競賽要求”，瞄準復賽難度貝語網校，二年級知識要一氣呵成，對一年級知識進行簡要復習和深化。 ③復賽科目15天左右模擬考試，進行考核方法訓練。 3.教材樣本：《奧林匹克物理思維訓練教材》龔夏玲主編，知識出版社，2002年8月第一版。推薦典型參考書：①《高中物理奧林匹克基礎知識與解答》（上、下冊），孫尚立、毛進主編，科學技術出版社，1994年10月第一版；②《金牌之路》，張大同主編，陜西師范大學出版社（每年更新版本）；③《物理奧林匹克競賽教程》，湖南省奧林匹克競賽委員會物理分會主編，湖南師范大學出版社，1993年6月第一版；④《新編物理奧林匹克教程》，湖南省奧林匹克委員會物理分會、湖南物理奧林匹克訓練基地主編，湖南師范大學出版社，1999年5月第一版； ⑤《奧林匹克物理》（出版1、2、3……多卷），舒有生主編，湖南教育出版社，第1卷，1993年8月第一版。
第一部分 力與物體的平衡 第一講 力的處理 一、向量的運算 1、加法表達式：+=。名詞：“和向量”。定律：平行四邊形定律。如圖1所示。 和向量大小：c=，其中α為與的夾角。 和向量方向：之間，其中與的夾角β=，減法表達式：=-。名詞：“被減數向量”、“減數向量”、“差向量”。定律：三角定律。如圖2所示。 將被減數向量和減數向量的起始端平移到一點，然后連接兩個時間量的端點，指向被減數時間量的時間量就是差向量。 差向量大小：a=，其中θ為與的夾角。差向量的方向可以利用正弦定理求得。 直線上的向量運算是平行四邊形定律和三角定律的特例。 例：已知一質點做半徑為R、周期為T的勻速圓周運動，求它在T時間內和T時間內的平均加速度。 說明：如圖3所示，從A到B的過程對應T，從A到C的過程對應T。設這三點的速度矢量分別為、和。根據加速度=的定義，可得： =，= 由于有兩處涉及矢量相減，設兩個差矢量=-，=-，根據三角定律，它們在圖3中的大小和方向已經畫出來（“三角形”已經拉長成直線）。本題只關心各個矢量的大小。顯然： ===，且： ==，=2= 所以： ===，===。 （學生活動）觀察思考：這兩個加速度相等嗎？勻速圓周運動是不是勻速加速運動？ 答：不是。
3.乘法 向量乘法有兩種類型：叉積和點積，它們與代數乘法有質的區別。 （1）叉積表達式：×= 名詞：叫做“向量的叉積”，它是一個新的向量。 叉積的大小：c=absinα，其中α是 和 之間的夾角。 意義： 的大小對應于 和 所構成的平行四邊形的面積。 叉積的方向：垂直于 和 所確定的平面，方向由右手螺旋定則確定，如圖4所示。顯然，×≠×，但： ×=－× （2）點積表達式：??=c 名詞：c叫做“向量的點積”高中物理競賽吧，它不再是向量，而是標量。 點積的大小：c=abcosα，其中α是 和 之間的夾角。 2.共點力的合成 1.平行四邊形定律及矢量表達 2.一般平行四邊形的合力與分力的求方法 余弦定理（或拆分成RtΔ） 解合力的大小 正弦定理 解方向 3.力的分解 1.按作用分解 2.按需分解—正交 講義 第二節 物體的平衡 1.共點力的平衡 1.特性：質心處無加速度。 2.條件：∑=0，或 =0， =0 例：如圖5所示，一根長度為L，粗細不均的單杠，用兩根輕繩水平懸掛，圖上標出繩子與水平方向的夾角。求單杠的重心。 說明：直接利用三個共點力的知識來解題，幾何關系比較簡單。 答：距桿左端L/4處 （學生活動）思考：一個均勻的長方體放在一個斜面上，根據實際情況分析受力情況，斜面的支撐力會不會通過長方體的重心？解答：如果把各個位置的支撐力匯總為一個N，那么作用在長方體上的三個力（G，f，N）必定有一個共同點，因此可以推斷N不可能通過長方體的重心。
正確的受力情況如圖6所示（通常的力圖把受力物體看作一個點，這種情況下N通過重心）。 答：不是。 二、轉動平衡 1.特點：物體無轉動加速度。 2.條件：∑=0，或∑M+=∑M- 物體靜止時一定會同時滿足兩個平衡，因此兩種思路都可以用于解決問題。 3、非共點力的合成大小與方向：遵循線性矢量合成定律。 作用點：先假定一個等效作用點，再令所有平行力作用在此作用點上的矩和為零。 講座3 練習 1.如圖7所示，在傾斜角為α的固定斜面上，有一塊可轉動的夾板（β不確定），夾板與斜面夾住一個質量為m的光滑均質球體。 試求：當β取多少值時，夾板對球體的彈力最小。說明：方法一，平行四邊形的動態處理。對球體進行受力分析，然后平移平行四邊形中的矢量G和N1，使它們組成一個三角形，如圖8左圖和中圖所示。由于G的大小和方向不變，N1的方向不變，因此當β增大導致N2的方向改變時，N2的變化和N1方向的變化如圖8右圖所示。顯然隨著β的增大，N1單調減小，而N2的大小先減小后增大。當N2垂直于N1時高中物理競賽吧，N2取一最小值，N2min=Gsinα。方法二，函數法。 看圖8中間的圖，利用這個三角形的正弦定理，我們有： = ，即：N2 = ，β在0~180°之間取值，很容易討論N2的極值。
答：當β=90°時，橋面彈力最小。 2、一重量為G的物體，以水平推力F壓在足夠高度的垂直墻上，F隨時間t的變化如圖9所示。下列哪項是圖10中從t=0開始，物體上所受摩擦力f的變化曲線？ 解答：靜力學旨在解決靜力學問題和準靜態過程問題，但這道題是個例外，物體的垂直運動是先加速后減速，平衡方程不再適用，如何避開牛頓第二定律是這道題的教學難點。??靜力學的知識，這道題就是要分清兩種摩擦力的不同準則。 水平方向的合力為零，所以：支撐力N不斷增加。物體在運動時，滑動摩擦力f=μN必須不斷增加。 但物體靜止后，靜摩擦力f′≡G與N無關。分析運動過程，物體必定有加速和減速兩個過程。按物理學常識，加速時f<G，減速時f>G。 答案：B. 3.如圖11所示，一個重量為G的小球放在一個垂直放置的光滑大環上，大環的半徑為R。另一輕質彈簧，彈簧常數為k，自由長度為L（L<2R），一端固定在大環頂點A，另一端與小球相連，大環在靜平衡時位于大環上的B點。試求彈簧與垂直方向的夾角θ。 解析：平行四邊形的三個矢量總是可以平移成三角形來討論。解三角形有三種典型的思路： ①拆成直角三角形（或原為直角三角形）； ②利用正弦、余弦定理；③利用力學向量三角形與某一空間位置三角形的相似性。
本題旨在落實第三個思路。分析小球受力→矢量平移，如圖十二所示，其中F表示彈簧力，N表示大環的支撐力。（學生活動） 思考：支撐力N是否可以取圖十二的相反方向？（正交分解看水平平衡——不行。） 易判斷，圖中灰色矢量三角形與空間位置三角形ΔAOB相似，所以： （1）根據胡克定律：F=k（-R） （2）幾何關系：=2Rcosθ （3）解上述三個方程。 答：。（學生活動） 思考：若將彈簧換成剛度系數k′更大的彈簧，其他條件不變，彈簧力會如何變化？環的支撐力會如何變化？ 答：減小；保持不變。（學生活動） 反饋練習：光滑半球固定在水平面上。 在小球中心O的正上方有一滑輪，一條細繩穿過滑輪，如圖13所示，將一個小球從位置A慢慢拉到位置B。試判斷：在此過程中，繩子的拉力T和球體的支撐力N是如何變化的？解：和上題完全一樣。答：T減小，N不變。4、如圖14所示，將一個半徑為R的非均質球體，它的重心不在球體O的中心，先放在水平地面上，平衡時，球體上的A點與地面接觸；再將其放在一個傾斜角為30°的粗糙斜面上，平衡時，球體上的B點與斜面接觸，已知從A到B的圓心角也是30°。