全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽大綱

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1、全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要 (2015年4月修訂，2016年開(kāi)始實(shí)行) 說(shuō)明：按照中國(guó)物理學(xué)會(huì)全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)第9次全體會(huì)議(1990年)的建議，由中國(guó)物理學(xué)會(huì)全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)常務(wù)委員會(huì)根據(jù)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽章程》中關(guān)于命題原則的規(guī)定，結(jié)合我國(guó)中學(xué)生的實(shí)際情況，制定了《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要》，作為今后物理競(jìng)賽預(yù)賽、復(fù)賽和決賽命題的依據(jù)。它包括理論基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)、其他方面等部分。1991年2月20日經(jīng)全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)常務(wù)委員會(huì)擴(kuò)大會(huì)議討論通過(guò)并開(kāi)始試行。1991年9月11日在南寧經(jīng)全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)第10次全體會(huì)議通過(guò)，開(kāi)始實(shí)施。 經(jīng)200

2、0年全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)第19次全體會(huì)議原則同意，對(duì)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要》做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和補(bǔ)充?？紤]到適當(dāng)控制預(yù)賽試題難度的精神，《內(nèi)容提要》中新補(bǔ)充的內(nèi)容用“※”符號(hào)標(biāo)出，作為復(fù)賽題和決賽題增補(bǔ)的內(nèi)容，預(yù)賽試題仍沿用原規(guī)定的《內(nèi)容提要》，不增加修改補(bǔ)充后的內(nèi)容。 2005年，中國(guó)物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事會(huì)對(duì)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽章程》進(jìn)行了修訂。依據(jù)修訂后的章程，決定由全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)常務(wù)委員會(huì)組織編寫(xiě)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》，作為復(fù)賽實(shí)驗(yàn)考試題目的命題范圍。 2011年對(duì)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要》進(jìn)行了修訂，修訂稿經(jīng)全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽委員會(huì)第30次全體會(huì)議通過(guò)，并決

3、定從2013年開(kāi)始實(shí)行。修訂后的“內(nèi)容提要”中，凡用※號(hào)標(biāo)出的內(nèi)容，僅限于復(fù)賽和決賽。 2015年對(duì)《全國(guó)中學(xué)生物理競(jìng)賽內(nèi)容提要》進(jìn)行了修訂，其中標(biāo)☆僅為決賽內(nèi)容，※為復(fù)賽和決賽內(nèi)容，如不說(shuō)明，一般要求考查定量分析能力。 力學(xué) 1. 運(yùn)動(dòng)學(xué) 參考系 坐標(biāo)系 直角坐標(biāo)系 ※平面極坐標(biāo) ※自然坐標(biāo)系 矢量和標(biāo)量 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移和路程 速度 加速度 勻速及勻變速直線運(yùn)動(dòng)及其圖像 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 拋體運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng)中的切向加速度和法向加速度 曲率半徑 角速度和※角加速度 相對(duì)運(yùn)動(dòng) 伽

4、里略速度變換 2．動(dòng)力學(xué) 重力 彈性力 摩擦力 慣性參考系 牛頓第一、二、三運(yùn)動(dòng)定律 胡克定律 萬(wàn)有引力定律 均勻球殼對(duì)殼內(nèi)和殼外質(zhì)點(diǎn)的引力公式(不要求導(dǎo)出) ※非慣性參考系 ※平動(dòng)加速參考系中的慣性力 ※勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系慣性離心力、視重 ☆科里奧利力 3．物體的平衡 共點(diǎn)力作用下物體的平衡 力矩 剛體的平衡條件 ☆虛功原理 4．動(dòng)量 沖量 動(dòng)量 質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)組的動(dòng)量定理 動(dòng)量守恒定律 ※質(zhì)心 ※質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 ※質(zhì)心參考系 反沖運(yùn)動(dòng) ※變質(zhì)量體系

5、的運(yùn)動(dòng) 5．機(jī)械能 功和功率 動(dòng)能和動(dòng)能定理 ※質(zhì)心動(dòng)能定理 重力勢(shì)能 引力勢(shì)能 質(zhì)點(diǎn)及均勻球殼殼內(nèi)和殼外的引力勢(shì)能公式 (不要求導(dǎo)出) 彈簧的彈性勢(shì)能 功能原理 機(jī)械能守恒定律 碰撞 彈性碰撞與非彈性碰撞 恢復(fù)系數(shù) 6．※角動(dòng)量 沖量矩 角動(dòng)量 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)組的角動(dòng)量定理和轉(zhuǎn)動(dòng)定理 角動(dòng)量守恒定律 7．有心運(yùn)動(dòng) 在萬(wàn)有引力和庫(kù)侖力作用下物體的運(yùn)動(dòng) 開(kāi)普勒定律 行星和人造天體的圓軌道和橢圓軌道運(yùn)動(dòng) 8．※剛體 剛體的平動(dòng) 剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 剛體繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 平

6、行軸定理 正交軸定理 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理 剛體的平面平行運(yùn)動(dòng) 9．流體力學(xué) 靜止流體中的壓強(qiáng) 浮力 ☆連續(xù)性方程 ☆伯努利方程 10．振動(dòng) 簡(jiǎn)諧振動(dòng) 振幅 頻率和周期 相位 振動(dòng)的圖像 參考圓 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度 （線性）恢復(fù)力 由動(dòng)力學(xué)方程確定簡(jiǎn)諧振動(dòng)的頻率 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量 同方向同頻率簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振(定性了解) 11．波動(dòng) 橫波和縱波 波長(zhǎng) 頻率和波速的關(guān)系 波的圖像 ※平面簡(jiǎn)諧波的表示式 波的干涉 ※駐波 波的衍射(定性)

7、 聲波 聲音的響度、音調(diào)和音品 聲音的共鳴 樂(lè)音和噪聲（前3項(xiàng)均不要求定量計(jì)算） ※多普勒效應(yīng) 熱學(xué) 1． 分子動(dòng)理論 原子和分子大小的數(shù)量級(jí) 分子的熱運(yùn)動(dòng)和碰撞 布朗運(yùn)動(dòng) ※壓強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)解釋 ☆麥克斯韋速率分布的定量計(jì)算； ※分子熱運(yùn)動(dòng)自由度 ※能均分定理； 溫度的微觀意義 分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 ※氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能 分子力 分子間的勢(shì)能 物體的內(nèi)能 2．氣體的性質(zhì) 溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 氣體實(shí)驗(yàn)定律 理想氣體狀態(tài)方程 道爾頓分壓定律 混合理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體狀態(tài)方程的微觀解

8、釋(定性) 3．熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律 理想氣體的內(nèi)能 熱力學(xué)第一定律在理想氣體等容、等壓、等溫、 絕熱過(guò)程中的應(yīng)用 ※多方過(guò)程及應(yīng)用 ※定容熱容量和定壓熱容量 ※絕熱過(guò)程方程 ※等溫、絕熱過(guò)程中的功 ※熱機(jī)及其效率 ※卡諾定理 4．熱力學(xué)第二定律 ※熱力學(xué)第二定律的開(kāi)爾文表述和克勞修斯表述 ※可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程 ※宏觀熱力學(xué)過(guò)程的不可逆性 ※理想氣體的自由膨脹 ※熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義 ☆熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ☆熵、熵增 5．液體的性質(zhì) 液體分子運(yùn)動(dòng)

9、的特點(diǎn) 表面張力系數(shù) ※球形液面兩邊的壓強(qiáng)差 浸潤(rùn)現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象(定性) 6．固體的性質(zhì) 晶體和非晶體 空間點(diǎn)陣 固體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 7．物態(tài)變化 熔化和凝固 熔點(diǎn) 熔化熱 蒸發(fā)和凝結(jié) 飽和氣壓 沸騰和沸點(diǎn) 汽化熱 臨界溫度 固體的升華 空氣的濕度和濕度計(jì) 露點(diǎn) 8．熱傳遞的方式 傳導(dǎo) ※導(dǎo)熱系數(shù) 對(duì)流 輻射 ※黑體輻射的概念 ※斯忒番定律 ※維恩位移定律 9．熱膨脹 熱膨脹和膨脹系數(shù) 電磁學(xué) 1．靜電場(chǎng) 電荷守恒定律 庫(kù)侖定律

10、 電場(chǎng)強(qiáng)度 電場(chǎng)線 點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng) 場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 勻強(qiáng)電場(chǎng) 均勻帶電球殼內(nèi)、外的場(chǎng)強(qiáng)公式(不要求導(dǎo)出) ※高斯定理及其在對(duì)稱帶電體系中的應(yīng)用 電勢(shì)和電勢(shì)差 等勢(shì)面 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電勢(shì) 電勢(shì)疊加原理 均勻帶電球殼內(nèi)、外的電勢(shì)公式 電場(chǎng)中的導(dǎo)體 靜電屏蔽， ※靜電鏡像法 電容 平行板電容器的電容公式 ※球形、圓柱形電容器的電容 電容器的連聯(lián)接 ※電荷體系的靜電能，※電場(chǎng)的能量密度， 電容器充電后的電能 ☆電偶極矩 ☆電偶極子的電場(chǎng)和電勢(shì) 電介質(zhì)的概念 ☆電介質(zhì)的極化與極化電荷 ☆電位移矢量

11、 2．穩(wěn)恒電流 歐姆定律 電阻率和溫度的關(guān)系 電功和電功率 電阻的串、并聯(lián) 電動(dòng)勢(shì) 閉合電路的歐姆定律 一段含源電路的歐姆定律 ※基爾霍夫定律 電流表 電壓表 歐姆表 惠斯通電橋 補(bǔ)償電路 3．物質(zhì)的導(dǎo)電性 金屬中的電流 歐姆定律的微觀解釋 ※液體中的電流 ※法拉第電解定律 ※氣體中的電流 ※被激放電和自激放電(定性) 真空中的電流 示波器 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性 p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體 ※P-N結(jié) 晶體二極管的單向?qū)щ娦浴捌湮⒂^解釋（定性） 三極管的放大作用(不要求掌握

12、機(jī)理) 超導(dǎo)現(xiàn)象 ☆超導(dǎo)體的基本性質(zhì) 4．磁場(chǎng) 電流的磁場(chǎng) ※畢奧-薩伐爾定律 磁場(chǎng)疊加原理 磁感應(yīng)強(qiáng)度 磁感線 勻強(qiáng)磁場(chǎng) 長(zhǎng)直導(dǎo)線、圓線圈、螺線管中的電流的磁場(chǎng)分布（定性） ※安培環(huán)路定理及在對(duì)稱電流體系中的應(yīng)用 ※圓線圈中的電流在軸線上和環(huán)面上的磁場(chǎng) ☆磁矩 安培力 洛倫茲力 帶電粒子荷質(zhì)比的測(cè)定 質(zhì)譜儀 回旋加速器 霍爾效應(yīng) 5． 電磁感應(yīng) 法拉第電磁感應(yīng)定律 楞次定律 ※感應(yīng)電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng)) 自感和互感 自感系數(shù) ※通電線圈的自感磁能（不要求推導(dǎo)） 6

13、．交流電 交流發(fā)電機(jī)原理 交流電的最大值和有效值 ☆交流電的矢量和復(fù)數(shù)表述 純電阻、純電感、純電容電路 感抗和容抗 ※電流和電壓的相位差 整流 濾波和穩(wěn)壓 ☆諧振電路 ☆交流電的功率 ☆三相交流電及其連接法 ☆感應(yīng)電動(dòng)機(jī)原理 理想變壓器 遠(yuǎn)距離輸電 7．電磁振蕩和電磁波 電磁振蕩 振蕩電路及振蕩頻率 赫茲實(shí)驗(yàn) 電磁場(chǎng)和電磁波 ☆電磁場(chǎng)能量密度、能流密度 電磁波的波速 電磁波譜 電磁波的發(fā)射和調(diào)制 電磁波的接收、調(diào)諧、檢波 光學(xué) 1. 幾何光學(xué) ※費(fèi)馬原理

14、 光的傳播 反射 折射 全反射 光的色散 折射率與光速的關(guān)系 平面鏡成像 球面鏡成像公式及作圖法 ※球面折射成像公式 ※焦距與折射率、球面半徑的關(guān)系 薄透鏡成像公式及作圖法 眼睛 放大鏡 顯微鏡 望遠(yuǎn)鏡 ※其它常用光學(xué)儀器 2．波動(dòng)光學(xué) 光程 ※惠更斯原理（定性） 光的干涉現(xiàn)象 雙縫干涉 光的衍射現(xiàn)象 ※夫瑯禾費(fèi)衍射 ※光柵 ※布拉格公式 ※分辯本領(lǐng)(不要求導(dǎo)出) 光譜和光譜分析（定性） ※光的偏振 ※自然光與偏振光 ※馬呂斯定律 ※布儒斯特定律

15、 近代物理 1．光的本性 光電效應(yīng) ※康普頓散射 光的波粒二象性 光子的能量與動(dòng)量 2．原子結(jié)構(gòu) 盧瑟福實(shí)驗(yàn) 原子的核式結(jié)構(gòu) 玻爾模型 用玻爾模型解釋氫光譜 ※用玻爾模型解釋類氫光譜 原子的受激輻射 激光的產(chǎn)生(定性)和特性 3．原子核 原子核的尺度數(shù)量級(jí) 天然放射性現(xiàn)象 原子核的衰變 半衰期 放射線的探測(cè) 質(zhì)子的發(fā)現(xiàn) 中子的發(fā)現(xiàn) 原子核的組成 核反應(yīng)方程 質(zhì)能關(guān)系式 裂變和聚變 質(zhì)量虧損 4．粒子 “基本粒子” 輕子與夸克(簡(jiǎn)單知識(shí)) 四種基本相互作用 實(shí)物粒子

16、具有波粒二象性 ※物質(zhì)波 ※德布羅意關(guān)系 ※不確定關(guān)系 5．※狹義相對(duì)論 愛(ài)因斯坦假設(shè) 洛倫茲變換 時(shí)間和長(zhǎng)度的相對(duì)論效應(yīng) 多普勒效應(yīng) ☆速度變換 相對(duì)論動(dòng)量 相對(duì)論能量 相對(duì)論動(dòng)能 相對(duì)論動(dòng)量和能量關(guān)系 6．※太陽(yáng)系，銀河系，宇宙和黑洞的初步知識(shí). 單位制 國(guó)際單位制與量綱分析 數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 1． 中學(xué)階段全部初等數(shù)學(xué)(包括解析幾何). 2． 矢量的合成和分解，矢量的運(yùn)算，極限、無(wú)限大和無(wú)限小的初步概念. 3．※微積分初步及其應(yīng)用： 含一元微積分的簡(jiǎn)單規(guī)則； 微分：包括多項(xiàng)式、三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，函數(shù)乘積和商的導(dǎo)數(shù)，復(fù)合函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。 積分：包括多項(xiàng)式、三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)的簡(jiǎn)單積分。