最新高中物理竞赛讲义
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最新高中物理竞赛讲义（完整版） ............................................................................................... 1 第0部分 绪言 ............................................................................................................................... 3
一、高中物理奥赛概况 ........................................................................................................... 3 二、知识体系 ........................................................................................................................... 3 第一部分 力＆物体的平衡 ........................................................................................................... 4
第一讲 力的处理 ..................................................................................................................... 4 第二讲 物体的平衡 ................................................................................................................. 6 第三讲 习题课 ......................................................................................................................... 6 第四讲 摩擦角及其它 ........................................................................................................... 10 第二部分 牛顿运动定律 ............................................................................................................. 12
第一讲 牛顿三定律 ............................................................................................................... 12 第二讲 牛顿定律的应用 ....................................................................................................... 12 第二讲 配套例题选讲 ........................................................................................................... 19 第三部分 运动学 ........................................................................................................................... 20
第一讲 基本知识介绍 ......................................................................................................... 20 第二讲 运动的合成与分解、相对运动 ............................................................................... 21 第四部分 曲线运动 万有引力 ................................................................................................. 23
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 23 第二讲 重要模型与专题 ....................................................................................................... 24 第三讲 典型例题解析 ........................................................................................................... 32 第五部分 动量和能量 ................................................................................................................... 32
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 32 第二讲 重要模型与专题 ....................................................................................................... 34 第三讲 典型例题解析 ........................................................................................................... 45 第六部分 振动和波 ....................................................................................................................... 45
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 45 第二讲 重要模型与专题 ....................................................................................................... 48 第三讲 典型例题解析 ........................................................................................................... 57 第七部分 热学 ............................................................................................................................... 57
一、分子动理论 ..................................................................................................................... 57 二、热现象和基本热力学定律 ............................................................................................. 59 三、理想气体 ......................................................................................................................... 60
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四、相变 ................................................................................................................................. 66 五、固体和液体 ..................................................................................................................... 70 第八部分 静电场 ........................................................................................................................... 70
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 70 第二讲 重要模型与专题 ....................................................................................................... 73 第九部分 稳恒电流 ....................................................................................................................... 82
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 82 第二讲 重要模型和专题 ....................................................................................................... 86 第十部分 磁场 ............................................................................................................................... 94
第一讲 基本知识介绍 ........................................................................................................... 94 第二讲 典型例题解析 ........................................................................................................... 97 第十一部分 电磁感应 ................................................................................................................. 102
第一讲、基本定律 ............................................................................................................... 102 第二讲 感生电动势 ............................................................................................................. 105 第三讲 自感、互感及其它 ................................................................................................. 108 第十二部分 量子论 ..................................................................................................................... 111
第一节 黑体辐射 ................................................................................................................. 111 第二节 光电效应 ................................................................................................................. 113 第三节 波粒二象性 ............................................................................................................. 119 第四节 测不准关系 ............................................................................................................. 122
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第0部分 绪言 一、高中物理奥赛概况
1、国际（International Physics Olympiad 简称IPhO）
① 1967年第一届，（波兰）华沙，只有五国参加。
② 几乎每年一届，参赛国逐年增加，每国代表不超过5人。
③ 中国参赛始于1986年的第十七届，此后未间断，成绩一直辉煌。 ④ 1994年第二十五届，首次在中国（北京）承办。
⑤ 考试内容：笔试和试验各5小时，分两天进行，满分各为30分和20分。成绩最佳者记100% ，积分在90%以上者获金奖，78%~89者获银奖，65~77%者获铜奖。 2、国家（Chinese Physics Olympiad 简称CPhO）
①1984年以前，中学物理竞赛经常举行，但被冠以各种名称，无论是组织，还是考纲、知识体系都谈不上规范。
② 1984年开始第一届CPhO，此后每学年举办一届。
③ 初赛：每年九月第一个星期天考试。全国命题，各市、县组考，市统一阅卷，选前30名（左右）参加（全省）复赛。
复赛：九月下旬考试。全省命题，各省组织。理论考试前20名参加试验考试，取理论、试验考试总分前10名者参加省集训队。集训队成员经短期培训后推荐3~7名参加（全国）决赛。
决赛：全国统一组织。按成绩挑选15~25名参加国家集训队，到有关大学强化训练，最后从中
选拔5名优秀队员参加IPhO 。
④ 满分140分。除初赛外，均含理论和试验两部分（试验满分60分）。 3、湖南省奥赛简况
① 至1998年，湖南选手获CPhO决赛一等奖29人次，占全国的18.24% ；在IPhO中获金牌5枚、银牌2枚、铜牌2枚，居各省之首。
② 题型与风格：初赛第十一届（1992年）开始统一，只有天空和计算。复赛第十三届（1994年）开始统一，只有计算题六个，考试时量均为3小时。
二、知识体系
1、高中物理的三档要求：一般要求（会考）→高考要求→竞赛要求。
竞赛知识的特点：①初赛——对高中物理基础融会贯通，更注重物理方法的运用；②复赛——知识点更多，对数学工具的运用更深入。 2、教法贯彻
① 高一：针对“高考要求”，进度尽量超前高一新课，知识点只做有限添加。目标瞄准初赛过关。 ② 高二：针对“竞赛要求”，瞄准复赛难度。高二知识一步到位，高一知识做短暂的回顾与加深。 ③ 复赛对象在约15天的时间内模拟考试，进行考法训练。 3、教材范本：龚霞玲主编《奥林匹克物理思维训练教材》，知识出版社，2002年8月第一版。
推荐典型参考书目——
① 孙尚礼 毛 瑾主编《高中物理奥林匹克基础知识及题解》（上、下册），科学技术出版社，1994年10月第一版；
② 张大同主编《通向金牌之路》，陕西师范大学出版社（版本逐年更新）； ③ 湖南省奥林匹克竞赛委员会物理分会编《物理奥林匹克竞赛教程》，湖南师范大学出版社，1993年6月第一版；
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④ 湖南省奥林匹克委员会物理分会、湖南省物理奥林匹克培训基地编《新编物理奥林匹克教程》，湖南师范大学出版社，1999年5月第一版；
⑤ 舒幼生主编《奥林匹克物理》（分1、2、3 … 多册出版），湖南教育出版社，第一册1993年8月第一版。
第一部分 力＆物体的平衡
第一讲 力的处理
一、矢量的运算
1、加法
???表达：a + b = c 。
?名词：c为“和矢量”。
法则：平行四边形法则。如图1所示。
和矢量大小：c = a2?b2?2abcos? ，其中α为
??a和b的夹角。
和矢量方向：c在a、b之间，和a夹角β= arcsin2、减法
????bsin?a?b?2abcos?22
???表达：a = c－b 。
???名词：c为“被减数矢量”，b为“减数矢量”，a为“差矢量”。
法则：三角形法则。如图2所示。将被减数矢量和减数矢量的起始端平移到一点，然后连接两时量末端，指向被减数时量的时量，即是差矢量。
差矢量大小：a = b2?c2?2bccos? ，其中θ为c和b的夹角。 差矢量的方向可以用正弦定理求得。
一条直线上的矢量运算是平行四边形和三角形法则的特例。 例题：已知质点做匀速率圆周运动，半径为R ，周期为T ，求它在度大小。
??11T内和在T内的平均加速421T的过程，A到C点对41???应T的过程。这三点的速度矢量分别设为vA、vB和vC。 2????vB?vA??vt?v0根据加速度的定义 a= 得：aAB= ，
tABt解说：如图3所示，A到B点对应
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??vC?vA?aAC=
tAC由于有两处涉及矢量减法，设两个差矢量 ?v1= vB－vA ，?v2= vC－vA ，根据三角形法则，它们在图3中的大小、方向已绘出（?v2的“三角形”已被拉伸成一条直线）。
本题只关心各矢量的大小，显然：
???????vA = vB = vC =
22?R2?R4?R ，且：?v1 = 2vA= ，?v2 = 2vA=
TTT22?R4?R?v1T = 82?R ，a= ?v2 = T = 8?R 。 所以：aAB= = ACTTtABtACT2T242（学生活动）观察与思考：这两个加速度是否相等，匀速率圆周运动是不是匀变速运动？
答：否；不是。 3、乘法
矢量的乘法有两种：叉乘和点乘，和代数的乘法有着质的不同。 ⑴ 叉乘
???表达：a×b = c
?名词：c称“矢量的叉积”，它是一个新的矢量。
??叉积的大小：c = absinα，其中α为a和b的夹角。意义：???c的大小对应由a和b作成的平行四边形的面积。
??叉积的方向：垂直a和b确定的平面，并由右手螺旋定则确
定方向，如图4所示。
????????显然，a×b≠b×a，但有：a×b= －b×a
⑵ 点乘
??表达：a·b = c
名词：c称“矢量的点积”，它不再是一个矢量，而是一个标量。
??点积的大小：c = abcosα，其中α为a和b的夹角。
二、共点力的合成
1、平行四边形法则与矢量表达式
2、一般平行四边形的合力与分力的求法 余弦定理（或分割成RtΔ）解合力的大小 正弦定理解方向
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