初中物理知识汇总

本页面按板块简洁概述初中物理所有关键知识点。公式部分请参见公式汇总。

一、力学

机械运动

• 长度与时间测量：刻度尺（零刻度线、分度值、测量范围、估读到分度值下一位）、停表
• 误差与错误：误差不可避免（可减小），错误可以避免
• 机械运动：物体位置随时间的变化。运动和静止是相对的，结果取决于参照物
• 速度：描述运动快慢，$v={\displaystyle \frac{s}{t}}$。匀速直线运动——速度不变；变速运动——用平均速度描述

质量与密度

• 质量：物体所含物质的多少，不随位置、形状、状态改变。用天平测量
• 天平使用：放平归零、调平衡、左物右码、镊子取放、调节游码、正确读数
• 密度：物质特性，$\rho ={\displaystyle \frac{m}{V}}$ 是计算式不是决定式，密度不随质量和体积变化

力

• 力的作用效果：① 改变物体形状（使物体发生形变） ② 改变物体运动状态（使物体的速度大小或方向发生变化）
• 力的三要素：大小、方向、作用点
• 力的示意图：线段长度表示力的大小；线段箭头表示力的方向；线段起点（或终点）表示力的作用点
• 力的作用是相互的：作用力与反作用力等大、反向、共线、共生
• 弹力：物体由于发生弹性形变而产生的力，例如：支持力、压力、拉力、弹簧弹力。弹簧测力计——在弹性限度内，伸长量与拉力成正比
• 重力 $G=mg$：由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力，方向竖直向下，作用在重心
• 重心：形状规则均匀物体的重心在几何中心

运动和力

• 牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
• 惯性：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，只与质量有关，与速度无关
• 二力平衡：同体、等大、反向、共线
• 摩擦力：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，在接触面上产生一种阻碍相对运动的力
  • 方向与相对运动（趋势）方向相反
  • 静摩擦力——有相对运动趋势但未动
  • 滑动摩擦力——压力越大、接触面越粗糙，摩擦力越大（与速度、接触面积无关）
  • 增大摩擦：增大压力、增大粗糙程度
  • 减小摩擦：减小压力、加润滑油、变滑动为滚动
• 力的合成：同向相加 $F_{\text{合}}=F_1+F_2$，反向相减 $F_{\text{合}}=|F_1-F_2|$
• 合力为零 → 物体处于平衡状态

压强

• 压强：物体所受压力的大小与受力面积之比叫作压强。$p={\displaystyle \frac{F}{S}}$，压力是垂直作用在物体表面的力，不一定等于重力
• 液体压强：$p=\rho gh$，只与液体密度和深度有关，与方向、容器形状无关
• 大气压强：马德堡半球实验证明存在，托里拆利实验测出大小。标准大气压 $p_0=1.013\times {10}^5\text{Pa}$
• 流体流速与压强：流速大的位置压强小（飞机机翼、喷雾器）

浮力

• 浮力产生原因：液体对物体上下表面的压力差（$F_{\text{浮}}=F_{\text{向上}}-F_{\text{向下}}$）
• 阿基米德原理：$F_{\text{浮}}=G_{\text{排}}={\rho }_{\text{液}}g{V}_{\text{排}}$
• 浮沉条件（通过密度比较判断）：
  • ${\rho }_{\text{物}}<{\rho }_{\text{液}}$ → 上浮 → 最终漂浮（$F_{\text{浮}}=G$，$V_{\text{排}}<V_{\text{物}}$）
  • ${\rho }_{\text{物}}={\rho }_{\text{液}}$ → 悬浮（$F_{\text{浮}}=G$，$V_{\text{排}}=V_{\text{物}}$）
  • ${\rho }_{\text{物}}>{\rho }_{\text{液}}$ → 下沉

功和机械能

• 功：$W=Fs$，力与在力的方向上移动距离的乘积。做功的两个必要因素：有力、在力的方向上有距离
• 功率：$P={\displaystyle \frac{W}{t}}$，表示做功快慢（不是多少）
• 动能：与质量和速度有关（质量越大、速度越大，动能越大）
• 重力势能：与质量和高度有关
• 弹性势能：与弹性形变程度有关
• 机械能守恒：只有动能和势能相互转化时，机械能总量不变（忽略摩擦）

简单机械

• 杠杆：$F_1{L}_1=F_2{L}_2$。省力杠杆费距离（$L_1>L_2$），费力杠杆省距离
• 滑轮：定滑轮不省力能改变方向；动滑轮省一半力不能改变方向
• 滑轮组：$F={\displaystyle \frac{G}{n}}$（不计摩擦和动滑轮重）
• 机械效率：$\eta ={\displaystyle \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}}}\times 100\mathrm{\%}$，任何机械都不省功，$\eta <100\mathrm{\%}$

二、电学

简单电路

• 两种电荷：正电荷（丝绸摩擦玻璃棒）和负电荷（毛皮摩擦橡胶棒），同性相斥、异性相吸。
• 串联：电流只有一条路径，各用电器相互影响。$I=I_1=I_2$，$U=U_1+U_2$，$R=R_1+R_2$
• 并联：电流有多条路径，各用电器互不影响。$I=I_1+I_2$，$U=U_1=U_2$，${\displaystyle \frac{1}{R}}={\displaystyle \frac{1}{R_1}}+{\displaystyle \frac{1}{R_2}}$
• 电流表：串联在电路中，内阻很小，相当于导线
• 电压表：并联在电路两端，内阻很大，相当于断路
• 短路：电流不经过用电器直接构成回路（局部短路 vs 电源短路）

欧姆定律

• 电阻是导体本身性质，由材料、长度、横截面积和温度决定，不随 $U$、$I$ 变化（$R={\displaystyle \frac{U}{I}}$ 是计算式，不是决定式），同种材料，长度越长电阻越大，横截面积越大电阻越小
• 滑动变阻器：通过改变接入电路的电阻丝长度改变电阻
• $I={\displaystyle \frac{U}{R}}$：导体中的电流跟两端电压成正比，跟电阻成反比（同体性、同时性）
• 串联电阻：$R=R_1+R_2$，越串越大
• 并联电阻：${\displaystyle \frac{1}{R}}={\displaystyle \frac{1}{R_1}}+{\displaystyle \frac{1}{R_2}}$，越并越小

电流做功

• 电功：$W=UIt$，电流做功的实质是电能转化为其他形式能
• 电功率：$P={\displaystyle \frac{W}{t}}=UI$，表示电流做功快慢
• 额定功率 vs 实际功率：额定功率是铭牌标值，固定不变；灯泡亮暗由实际功率决定
• 焦耳定律：$Q=I^{2}Rt$，适用于任何用电器。纯电阻电路中 $W=Q$，电动机 $W>Q$
• 电能表：测量用电器消耗电能多少的仪表（单位 kW·h）

生活用电

• 家庭电路电压 220 V，各用电器并联
• 插座接法：左零右火上接地；开关接火线
• 测电笔：手触笔尾金属体，笔尖接触电线，氖管发光为火线
• 保险丝：电阻率大、熔点低（不可用铜丝代替）
• 安全电压：不高于 36 V
• 安全用电：不接触低压带电体，不靠近高压带电体；避免过载和短路，防止电气火灾

电与磁

• 磁现象：磁极间同名相斥、异名相吸
• 磁感线：从 N 极出发回到 S 极
• 地磁场：地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近
• 奥斯特实验：通电导体周围存在磁场——电生磁
• 安培定则：右手握螺线管，四指电流方向，拇指 N 极
• 电磁铁：螺线管 + 铁芯，电流越大磁性越强，匝数越多磁性越强
• 电磁继电器：电磁铁控制工作电路通断的开关
• 电动机：通电线圈在磁场中受力转动，电能 → 机械能，用换向器持续转动
• 电磁感应：闭合电路切割磁感线产生感应电流——磁生电
• 发电机：电磁感应原理，机械能 → 电能

电磁波

• 电磁波可以在真空中传播，速度 $c=3.0\times {10}^8\text{m/s}$
• 波速 = 波长 × 频率（$c=\lambda f$）
• 电磁波谱（频率从低到高）：无线电波 → 微波 → 红外线 → 可见光 → 紫外线 → X 射线 → $\gamma$ 射线
• 应用：广播通信（无线电波）、遥控（红外线）、灭菌（紫外线）、医学成像（X 射线）

三、热学

热现象

• 温度：物体的冷热程度。常用温度计原理——液体热胀冷缩
• 熔化与凝固：晶体有固定熔点（如冰、铁），非晶体无固定熔点（如蜡、玻璃）
• 汽化与液化：汽化吸热，液化放热
• 升华与凝华：升华吸热（干冰、碘），凝华放热（霜、雾凇）
• 晶体熔化条件：① 达到熔点 ② 继续吸热。沸腾条件类似：① 达到沸点 ② 继续吸热
• 蒸发与沸腾：蒸发在任何温度下进行（表面），沸腾在沸点进行（表面+内部）
• 液化方法：降温、压缩体积

内能及其利用

• 分子动理论三要点：物质由分子构成、分子不停做无规则热运动、分子间有引力和斥力。
• 扩散现象：不同物质互相接触时彼此进入对方，温度越高扩散越快
• 内能：物体内部所有分子动能与分子势能的总和。一切物体都有内能
• 改变内能的方式：做功（能量转化）和热传递（能量转移），两者等效
• 比热容：反映物质吸热能力的特性，$Q=cm\mathrm{\Delta }t$
• 热值：燃料完全燃烧放热与其质量之比，是燃料本身的特性（$q={\displaystyle \frac{Q}{m}}$）
• 热机：将内能转化为机械能的装置。汽油机四冲程（吸气→压缩→做功→排气），做功冲程提供动力
• 能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

四、光学

光现象

• 光的直线传播：同种均匀介质中沿直线传播（影子、日食月食、小孔成像）
• 光的反射：反射光线、入射光线、法线在同一平面；反射光线和入射光线分别位于法线两侧；反射角等于入射角（共面、异侧、等角）
• 镜面反射与漫反射：都遵循反射定律，漫反射使我们能从各个方向看到物体
• 平面镜成像：等大、等距、正立、虚像。像与物关于镜面对称
• 光的折射规律：折射、入射、法线三线共面、折射、入射两线分居、空气中角大（光从空气斜射入水中，折射角＜入射角；反之折射角＞入射角）
• 光的色散：白光由红橙黄绿蓝靛紫七种色光组成
• 色光的三原色：红、绿、蓝
• 物体的颜色：反射该色光（白色物体反射所有光，黑色物体吸收所有光）

透镜

• 凸透镜：凸透镜中间厚边缘薄，对光有会聚作用。成像规律：$u>2f$ 倒立缩小实像（照相机）；$f<u<2f$ 倒立放大实像（投影仪）；$u<f$ 正立放大虚像（放大镜）
• 凹透镜：凹透镜中间薄边缘厚，对光有发散作用，只能成正立缩小的虚像
• 实像与虚像：实像由实际光线会聚而成，能在光屏上呈现、倒立；虚像由光线的反向延长线相交而成，不能在光屏上呈现、正立
• 三条特殊光线：平行于主光轴 → 过焦点（或反向延长线过焦点）；过光心 → 方向不变；过焦点 → 平行于主光轴
• 眼睛与眼镜：近视眼——晶状体曲度过大，用凹透镜矫正；远视眼——晶状体曲度过小，用凸透镜矫正
• 显微镜：物镜成倒立放大实像（投影仪原理），目镜成正立放大虚像（放大镜原理）
• 望远镜：物镜成倒立缩小实像（照相机原理），目镜成正立放大虚像（放大镜原理）

五、其他

声现象

• 声音的产生：物体振动产生（一切发声体都在振动）
• 声音的传播：需要介质（固体、液体、气体），真空不能传声。15°C 空气中声速 340 m/s
• 回声：声音遇到障碍物反射回来，听到回声的条件——障碍物距声源至少 17 m
• 三大特征：
  • 音调：由频率决定（频率越高音调越高）
  • 响度：由振幅决定（振幅越大响度越大），还与距离有关
  • 音色：由发声体本身决定（区分不同发声体的依据）
• 超声波（频率 > 20000 Hz）：超声雷达、B 超、声呐
• 次声波（频率 < 20 Hz）：地震、火山喷发时产生
• 噪声控制三途径：声源处 → 传播过程中 → 人耳处
• 分贝等级：保护听力 ≤ 90 dB，工作学习 ≤ 70 dB，休息睡眠 ≤ 50 dB

能源与可持续发展

• 能源分类：
  • 一次能源（直接来自自然界）与二次能源（加工转化）
  • 可再生能源（太阳能、风能、水能）与不可再生能源（化石能源、核能）
• 核能：核裂变（原子弹、核电站——链式反应可控）和核聚变（氢弹——目前不可控）
• 能量的转化和转移具有方向性（不可逆转），所以节约能源十分必要

教材改进

任何书籍都可能有瑕疵，下面是我发现的教材中可以改进的地方：

• 人教版八年级上册第96页中的“mirror reflection”应该改成“specular reflection”，它才是和漫反射对应的词。
• 人教版九年级第17页中的“火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高”，应该改成“火箭外壳挤压前部空气导致温度越来越高”。
• 人教版九年级第149页中的“magnetic induction line”最好改成“magnetic field lines”。
• 人教版九年级第168页中的“induction current”应该改成“induced current”。

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