争分夺秒!北京的物理竞赛党已学完这些知识,你呢?

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这是知识点回顾系列·五

介绍北京学员近期所学知识点

本期知识点目录

高一年级

1.牛顿第二定律的性质

2.质点系牛顿第二定律

3.牛二与摩擦

4.非惯性系与惯性力

5.加速度关联

6.分离、打滑问题

7.与转动有关的牛二

高二年级

1. 电路原件的基本原理

2. 半导体原件和逻辑电路基础原理

3. 基尔霍夫定律

4. 互易定理

5. 无穷网络的解决方法(1)

高一知识点详细

1.牛顿第二定律的性质

介绍了牛顿第二定律,以及它的矢量性和瞬时性,并例举了经典的体现瞬时性的绳子模型和弹簧模型,讲解了两者的区别。

2.质点系牛顿第二定律

推导了对一个多质点系统的质点系牛顿第二定律,并对共速和不共速两种情况分别总结出对应公式,这也是一种整体法隔离法的思想。多质点体系的问题经常会用到。

3.牛二与摩擦

介绍了加入空气阻力后对牛二问题的分析,包括空气阻力为恒力的情况和与速度成正比的情况,介绍了如何使用累加法。之后介绍了传送带上的运动问题,因为高考也会考,所以仅举了一个斜传送带的例子作为课内复习。

4.非惯性系与惯性力

介绍了非惯性系的概念,推导了在非惯性系中经典牛二失效的原因,并找到了一项数学修正——惯性力(不是真实力,量纲刚好是力的量纲所以起名惯性力),引入惯性力后,便可在非惯性系中使用静力学和牛二的方程进行计算。惯性力同样可以找到力的三要素,大小:研究对象的质量乘以非惯性系的加速度,方向:与非惯性系加速度方向相反,作用点:质心(非惯性系平动的情况下)。课程中例举了大量习题进行了练习,旨在熟练理解和掌握惯性力的使用方法和适用情境。

5.加速度关联

介绍了非转动情况下的一些加速度关联模型,并给予了证明。滑轮模型、接触面模型都是经典的模型。

6.分离、打滑问题

分离、打滑问题是牛二中的重要模型,可以使用处理临界问题的思想,找到衔接两状态的临界并列出相应方程。换系、分类讨论等技巧要熟练掌握,之前的惯性力、关联的知识也会被综合使用,大家一定要多多练习这类问题。

7.与转动有关的牛二

介绍了向心力的定义,讲解了旋转系的非惯性系性质和对应的惯性离心力。针对带有旋转的加速度关联,也从加入相对运动分析向心加速度修正项和换系两种方法给出了关联表达式。最后简单介绍了地转偏向力(科氏力),推导将在后续课程中给出。

高二知识点详细

电路的统一处理

1. 电路原件的基本原理:

a) 电阻的一般模型:

这是一个比较不靠谱的模型, 可以解释一些基本的物理现象,进行电子运动和电流、电阻率等的计算。 但是遇到了更复杂的问题,这个模型的弊病就凸显出来。 比如电阻和温度的关系。 这个模型得到的结论和实验严重不符。

b) 自由电子气模型:

这个模型就靠谱多了。但是很难。 需要大家具有较好的量子力学的基础。 课上孙鹏老师给大家介绍了自由电子气模型里面比较重要的几个概念和物理意义。 比如费米能,费米面,能态密度等。 里面用到的计算,都是量子力学的基础。 感兴趣的同学可以去进一步阅读《固体物理》(黄昆, 北京大学出版社)

2. 半导体原件和逻辑电路基础原理

a) 二极管和三极管的基本原理:

这个部分需要大家掌握的是自由电子、空穴两种载流子的效果,在半导体原件中,几种工作状态的区别和作用。 以及结合热学渗透的知识之后,如何计算半导体中的载流子状态。

b) 逻辑电路的基础:

鉴于这部分知识在多数省份的高考中都是略过的,就给大家讲一点开心开心。 要记住,逻辑要完备。 女朋友说:我没有不高兴。 是一种典型的双重否定表否定的特殊情形。

电路的化简

1. 基尔霍夫定律:

a) 基尔霍夫定律的本质:

这里介绍了基尔霍夫定律和欧拉公式的关系。 揭示了基尔霍夫定律的几何本质。 请同学们务必思考高维空间的几何形体的不同拓扑结构的区别。 不要忘记好好分析Tetrahemihexadron

b) 线性和非线性的处理的区别:

对于线性结构我们有很多的不同方法可以化简。尤其是叠加原理和根据对称性化简非常好用。 但是非线性的原件组成的结构就变得复杂得多,建议同学们在不确定的情况下优先使用基尔霍夫定律解决问题。

2. 互易定理:

a) 静电的互易定理的证明和应用:

静电里面使用互易定理可以比较方便的解决多个物体的电荷和电势问题。 尤其是三个物体以上的情况。 稍微困难的地方在于,要想到如何形成两种合适的电荷分配方案。 课上给家讲了技巧哦,要用好。

b) 电路的互易定理的证明和应用,以及使用条件:

简直就是静电互易定理的姐妹!虽然挺好用的,但是使用条件也比较苛刻。 我们还用一个专门的例题去体会使用条件的问题。

3. 无穷网络的解决方法(1)

a) 数列递推法:

这个方法要注意数学基础。 回头同学们一定要学一点傅里叶变换哦。这个思想棒棒哒!在用这个方法的时候要注意系数都是怎么出来的。 前提条件:线性结构。

b) 对称和等势化简:

这个只给大家讲了简单的思想。 具体的计算和特殊情况什么的,我们下次接着聊。

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