全國中學(xué)生物理競賽大綱

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1、全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要 (2015年4月修訂，2016年開始實行) 說明：按照中國物理學(xué)會全國中學(xué)生物理競賽委員會第9次全體會議(1990年)的建議，由中國物理學(xué)會全國中學(xué)生物理競賽委員會常務(wù)委員會根據(jù)《全國中學(xué)生物理競賽章程》中關(guān)于命題原則的規(guī)定，結(jié)合我國中學(xué)生的實際情況，制定了《全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要》，作為今后物理競賽預(yù)賽、復(fù)賽和決賽命題的依據(jù)。它包括理論基礎(chǔ)、實驗、其他方面等部分。1991年2月20日經(jīng)全國中學(xué)生物理競賽委員會常務(wù)委員會擴大會議討論通過并開始試行。1991年9月11日在南寧經(jīng)全國中學(xué)生物理競賽委員會第10次全體會議通過，開始實施。 經(jīng)200

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

3、定從2013年開始實行。修訂后的“內(nèi)容提要”中，凡用※號標(biāo)出的內(nèi)容，僅限于復(fù)賽和決賽。 2015年對《全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要》進行了修訂，其中標(biāo)☆僅為決賽內(nèi)容，※為復(fù)賽和決賽內(nèi)容，如不說明，一般要求考查定量分析能力。 力學(xué) 1. 運動學(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)點運動的位移和路程 速度 加速度 勻速及勻變速直線運動及其圖像 運動的合成與分解 拋體運動 圓周運動 圓周運動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 相對運動 伽

4、里略速度變換 2．動力學(xué) 重力 彈性力 摩擦力 慣性參考系 牛頓第一、二、三運動定律 胡克定律 萬有引力定律 均勻球殼對殼內(nèi)和殼外質(zhì)點的引力公式(不要求導(dǎo)出) ※非慣性參考系 ※平動加速參考系中的慣性力 ※勻速轉(zhuǎn)動參考系慣性離心力、視重 ☆科里奧利力 3．物體的平衡 共點力作用下物體的平衡 力矩 剛體的平衡條件 ☆虛功原理 4．動量 沖量 動量 質(zhì)點與質(zhì)點組的動量定理 動量守恒定律 ※質(zhì)心 ※質(zhì)心運動定理 ※質(zhì)心參考系 反沖運動 ※變質(zhì)量體系

5、的運動 5．機械能 功和功率 動能和動能定理 ※質(zhì)心動能定理 重力勢能 引力勢能 質(zhì)點及均勻球殼殼內(nèi)和殼外的引力勢能公式 (不要求導(dǎo)出) 彈簧的彈性勢能 功能原理 機械能守恒定律 碰撞 彈性碰撞與非彈性碰撞 恢復(fù)系數(shù) 6．※角動量 沖量矩 角動量 質(zhì)點和質(zhì)點組的角動量定理和轉(zhuǎn)動定理 角動量守恒定律 7．有心運動 在萬有引力和庫侖力作用下物體的運動 開普勒定律 行星和人造天體的圓軌道和橢圓軌道運動 8．※剛體 剛體的平動 剛體的定軸轉(zhuǎn)動 剛體繞軸的轉(zhuǎn)動慣量 平

6、行軸定理 正交軸定理 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理 剛體的平面平行運動 9．流體力學(xué) 靜止流體中的壓強 浮力 ☆連續(xù)性方程 ☆伯努利方程 10．振動 簡諧振動 振幅 頻率和周期 相位 振動的圖像 參考圓 簡諧振動的速度 （線性）恢復(fù)力 由動力學(xué)方程確定簡諧振動的頻率 簡諧振動的能量 同方向同頻率簡諧振動的合成 阻尼振動 受迫振動和共振(定性了解) 11．波動 橫波和縱波 波長 頻率和波速的關(guān)系 波的圖像 ※平面簡諧波的表示式 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 樂音和噪聲（前3項均不要求定量計算） ※多普勒效應(yīng) 熱學(xué) 1． 分子動理論 原子和分子大小的數(shù)量級 分子的熱運動和碰撞 布朗運動 ※壓強的統(tǒng)計解釋 ☆麥克斯韋速率分布的定量計算； ※分子熱運動自由度 ※能均分定理； 溫度的微觀意義 分子熱運動的動能 ※氣體分子的平均平動動能 分子力 分子間的勢能 物體的內(nèi)能 2．氣體的性質(zhì) 溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo) 氣體實驗定律 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、 絕熱過程中的應(yīng)用 ※多方過程及應(yīng)用 ※定容熱容量和定壓熱容量 ※絕熱過程方程 ※等溫、絕熱過程中的功 ※熱機及其效率 ※卡諾定理 4．熱力學(xué)第二定律 ※熱力學(xué)第二定律的開爾文表述和克勞修斯表述 ※可逆過程與不可逆過程 ※宏觀熱力學(xué)過程的不可逆性 ※理想氣體的自由膨脹 ※熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義 ☆熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式 ☆熵、熵增 5．液體的性質(zhì) 液體分子運動

9、的特點 表面張力系數(shù) ※球形液面兩邊的壓強差 浸潤現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象(定性) 6．固體的性質(zhì) 晶體和非晶體 空間點陣 固體分子運動的特點 7．物態(tài)變化 熔化和凝固 熔點 熔化熱 蒸發(fā)和凝結(jié) 飽和氣壓 沸騰和沸點 汽化熱 臨界溫度 固體的升華 空氣的濕度和濕度計 露點 8．熱傳遞的方式 傳導(dǎo) ※導(dǎo)熱系數(shù) 對流 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 電荷守恒定律 庫侖定律

10、 電場強度 電場線 點電荷的場強 場強疊加原理 勻強電場 均勻帶電球殼內(nèi)、外的場強公式(不要求導(dǎo)出) ※高斯定理及其在對稱帶電體系中的應(yīng)用 電勢和電勢差 等勢面 點電荷電場的電勢 電勢疊加原理 均勻帶電球殼內(nèi)、外的電勢公式 電場中的導(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 ☆電偶極子的電場和電勢 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) 電動勢 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、機理) 超導(dǎo)現(xiàn)象 ☆超導(dǎo)體的基本性質(zhì) 4．磁場 電流的磁場 ※畢奧-薩伐爾定律 磁場疊加原理 磁感應(yīng)強度 磁感線 勻強磁場 長直導(dǎo)線、圓線圈、螺線管中的電流的磁場分布（定性） ※安培環(huán)路定理及在對稱電流體系中的應(yīng)用 ※圓線圈中的電流在軸線上和環(huán)面上的磁場 ☆磁矩 安培力 洛倫茲力 帶電粒子荷質(zhì)比的測定 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(渦旋電場) 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)電動機原理 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 赫茲實驗 電磁場和電磁波 ☆電磁場能量密度、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 光子的能量與動量 2．原子結(jié)構(gòu) 盧瑟福實驗 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 天然放射性現(xiàn)象 原子核的衰變 半衰期 放射線的探測 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(簡單知識) 四種基本相互作用 實物粒子

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．※狹義相對論 愛因斯坦假設(shè) 洛倫茲變換 時間和長度的相對論效應(yīng) 多普勒效應(yīng) ☆速度變換 相對論動量 相對論能量 相對論動能 相對論動量和能量關(guān)系 6．※太陽系，銀河系，宇宙和黑洞的初步知識. 單位制 國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，矢量的運算，極限、無限大和無限小的初步概念. 3．※微積分初步及其應(yīng)用： 含一元微積分的簡單規(guī)則； 微分：包括多項式、三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(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：包括多項式、三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對數(shù)函數(shù)的簡單積分。