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全国中学生物理竞赛提纲


全国中学生物理竞赛内容提要--理 论 基 础
一.理 论 基 础 力 1. 运动学: 参考系 坐标系 直角坐标系 ※平面极坐标 速度 加速度 ※矢量的标积和矢积 圆周运动 ※曲线运动中的切向加速度和法 矢量的合成和分解 抛体运动 质点运动的位移和路程 矢量和标量 学

匀速及匀变速直线运动及其图像 运动的合成与分解 向加速度 相对速度 伽里略速度变换

刚体的平动和绕定轴的转动 2.牛顿运动定律 摩擦力 弹性力 胡克定律 ※协变和协强 ※杨氏模量和切变模量 万有引力定律 惯性力 均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出) 视重 牛顿第一、二、三运动定律 角速度和角加速度 惯性参考系 力学中常见的几种力

※非惯性参考系 ※平动加速参考系(限于匀变速直线和匀速圆周运动)中的 ※匀速转动参考系中的惯性离心力 3.物体的平衡 共点力作用下物体的平衡 力矩 4.动量 冲量 ※质心 动量 质点与质点组的动量定理 动量守恒定律 ※质心运动定理 ※角动量 ※质点和质点组的角动量定理(不引入转动惯量) ※平行力的合成 重心 刚体的平衡条件 物体平衡的种类

反冲运动及火箭 5.※冲量矩 6.机械能 功和功率 动能和动能定理 重力势能 导出) 弹簧的弹性势能
1

※角动量守恒定律

引力势能

质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求

功能原理 碰撞

机械能守恒定律

恢复系数

7.在万有引力作用下物体的运动 开普勒定律 行星和人造天体的圆轨道运动和 ※※椭圆轨道运动 8.流体静力学 静止流体中的压强 浮力 9.振动 简谐振动 振动的图像 参考圆 振动的速度 准弹性力 由动力学方程确定简谐振动的频率 简谐振动的能量 同方向同频率简谐振动的合成 阻尼振动 10 波和声 横波和纵波 波长 频率和波速的关系 波的图像 ※平面简谐波的表示式 ※ ※波的干涉和衍射(定性) ※多普勒效应 热 1.分子动理论 原子和分子的数量级 分子的热运动 分子力 分子的动能和分子间的势能 2.气体的性质 热力学温标 气体实验定律 理想气体状态方程 3.热力学第一定律 理想气体的内能 热力学第一定律在理想气体等容、等压、等温过程中的应用 定容热容量和定压热容量 等温过程中的功(不推导) 绝热方程(不推导) ※热机及其效率 致冷机和致冷系数
2

振幅

频率和周期

相位

受迫振动和共振(定性了解)

※驻波 乐音和噪声

声波 声音的响度、音调和音品 声音的共鸣 学

布朗运动 ※气体分子速率分布律 (定性) 温度的微观意义 物体的内能

普适气体恒量

理想气体状态方程的微观解释(定性)

4.※热力学第二定律 ※热力学第二定律的定性表述 5.液体的性质 液体分子运动的特点 表面张力系数 ※球形液面下的附加压强 浸润现象和毛细现象(定性) 6.固体的性质 晶体和非晶体 7.物态变化 熔化和凝固 蒸发和凝结 固体的升华 空气的湿度和湿度计 8.热传递的方式 传导※和导热系数 9 热膨胀 热膨胀和膨胀系数 电 1.静电场 电荷守恒定律 库仑定律 电场强度 静电力常量和真空介电常数 电场线 点电荷的场强 场强叠加原理 学 对流 辐射 ※黑体辐射 ※斯忒番定律 露点 熔点 熔化热 沸腾和沸点 汽化热 临界温度 饱和气压 空间点阵 固体分子运动的特点 ※可逆过程与不可逆过程 ※宏观过程的 不可逆性 ※理想气体的自由膨胀 ※热力学第二定律的统计意义

匀强电场 ※无限大均匀带面的场强(不要求导出) 均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式(不要求导出) 电势和电势差 等势面 点电荷电场的电势公式(不要求导出) 电势叠加原理 均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式(不要求导出) 静电场中的导体 电容器的连接 电容器充电后的电能 电介质的极化 2.稳恒电流
3

静电屏蔽

电容 平行板电容器的电容公式 ※球形电容器

介电常量

欧姆定律

电阻率和温度的关系

电功和电功率 电阻的串、并联 电动势 电流表 闭合电路的欧姆定律 ※基尔霍夫定律 电压表 欧姆表 一段含源电路的欧姆定律 惠斯通电桥 3.物质的导电性 金属中的电流 欧姆定律的微观解释 ※※法拉第电解定律 ※※被激放电和自激放电(定性) p 型半导体和 n 型半导体 ※P-N 结 ※※液体中的电流 ※※气体中的电流 真空中的电流 半导体的导电特性 求机理) 超导现象 4.磁场 电流的磁场 磁感应强度 磁感线 匀强磁场 长直导线、 圆线圈、 螺线管中的电流的磁场分布(定性) ※长直导线电流的磁 场表示式、圆电流轴线上磁场表示式、无限长螺线管中电流的磁场表示式(不 要求导出)真空磁导率 安培力 洛伦兹力 电子荷质比的测定 质谱仪 回旋加速器 霍尔效应 5.电磁感应 法拉第电磁感应定 楞次定律 ※ 反电动势 ※感应电场(涡旋电场) ※电子感应加速器 自感和互感 自感系数 6.交流电 交流发电机原理 整流 滤波和稳压 感应电动机原理 交流电的最大值和有效值 感抗和容抗 ※电流和电压的相位差 纯电阻、纯电感、纯电容电路 理想变压器 三相交流电及其连接法 7.电磁振荡和电磁波 电磁振荡 振荡电路及振荡频率 电磁波谱 电磁波的波速
4

补偿电路

示波器

晶体二极管的单向导电性※及其微观解释 (定性) 三极管的放大作用(不要

电磁场和电磁波

赫兹实验

电磁波的发射和调制 1. 几何光学 光的直进 光的色散 平面镜成像 反射 折射

电磁波的接收、调谐、检波 光 全反射 学

折射率与光速的关系

球面镜 球面镜成像公式及作图法 ※ 球面镜焦距与折射率、球面镜半径的关系 薄透镜成像公式及作图法 眼睛 光程 光的干涉 光的衍射 双缝干涉 单缝衍射(定性) ※分辩本领(不要求推导) 近 代 物 理 1.光的本性 光电效应 2.原子结构 卢瑟福实验 玻尔模型 3. 原子核 原子核的量级 天然放射现象 原子核的衰变半衰期 放射线的探测 质子 中子 原子核的组成 裂变和聚变 核反应方程 质能方程 4.粒子 “基本”粒子 ※夸克 四种作用 ※实物粒子的波粒二象性 ※德布罗意波 ※不确定关系 5.※狭义相对论 爱因斯坦假设 时间膨胀和长度收缩
5

放大镜

显微镜

望远镜

2.波动光学

光谱和光谱分析

爱因斯坦方程 光子的能量与动量

光的波粒二象性

原子的核式结构 用玻尔模型解释氢光谱 玻尔模型的局限性 激光的产生(定性)和它的特性

原子的受激辐射

相对论动量

相对论能量

相对论动量能量关系 数 学 基 础

6. ※太阳系,银河系,宇宙和黑洞的初步知识. 1. 中学阶段全部初等数学(包括解析几何). 2. 矢量的合成和分解,极限、无限大和无限小的初步概念. 3. ※初等函数的微分和积分

全国中学生物理竞赛内容提要--实验
一. 实验

全国中学生物理竞赛常委会组织编写的《全国中学生物理竞赛实验指导书》中的 34 个实验是全国中学生物理竞赛复赛实验考试内容的范围.这 34 个实验的名称 是: 实验一实验误差; 实验二气轨上研究瞬时速度; 实验三杨氏模量; 实验四用单摆测重力加速度; 实验五气轨上研究碰撞过程中动量和能量变化; 实验六测量声速; 实验七弦线上的驻波实验; 实验八冰的熔化热; 实验九线膨胀率; 实验十液体比热容; 实验十一数字万用电表的使用; 实验十二制流和分压电路; 实验十三测定直流电源的参数并研究其输出特性; 实验十四磁电式直流电表的改装; 实验十五用量程为 200mV 的数字电压表组成多量程的电压表和电流表; 实验十六测量非线性元件的伏安特性; 实验十七平衡电桥测电阻; 实验十八示波器的使用; 实验十九观测电容特性; 实验二十检测黑盒子中的电学元件(电阻,电容,电池,二极管); 实验二十一测量温度传感器的温度特性;
6

实验二十二测量热敏电阻的温度特性; 实验二十三用霍尔效应测量磁场; 实验二十四测量光敏电阻的光电特性(有、无光照时的伏安特性;光电特性); 实验二十五研究光电池的光电特性; 实验二十六测量发光二极管的光电特性(用 eU 阈=hc/λ 估算发光波长); 实验二十七研究亥姆霍兹线圈轴线磁场的分布; 实验二十八测定玻璃的折射率; 实验二十九测量薄透镜的焦距; 实验三十望远镜和显微镜; 实验三十一光的干涉现象; 实验三十二光的夫琅禾费衍射; 实验三十三分光计的使用与极限法测折射率; 实验三十四光谱的观测.

指定参考书 1. 全国中学生物理竞赛办公室.全国中学生物理竞赛参考资料.北京: 北京教育 出版社,1985~2002;全国中学生物理竞赛专辑.北京: 北京教育出版社, 2003~2007. 2. 沈克琦.高中物理学 1. 北京: 北京出版社, 1997; 高中物理学 2. 北京: 北 京出版社,1998;高中物理学 3. 北京: 北京出版社,1998;高中物理学 4. 北 京: 北京出版社,1999. 3. 全国中学生物理竞赛常务委员会.全国中学生物理竞赛实验指导书.北京: 北 京大学出版社,2005. 参 考 资 料 全国中学生物理竞赛常务委员会.全国中学生物理竞赛第 1~20 届试题解析: 力 学分册.北京: 清华大学出版社,2005;全国中学生物理竞赛第 1~20 届试题解 析: 电学分册.北京: 清华大学出版社,2005;全国中学生物理竞赛第 1~20 届试题解析: 热学、光学与近代物理分册.北京: 清华大学出版社,2006.
2013年(第三十届)全国中学生物理竞赛预赛于 2013年9月8日下午2:30—5:30,在各省 (市)考点同时举行;复赛理论笔试于2013年9月21日上午8:30至11:30,在在各省(市) 考点同时举行;复赛实验考试于2012年9月22日下午1:00至7:00,在广东第二师范学院 举行;全国中学生物理竞赛决赛于2013年10月25日至31日在大连市举行。

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