Самое полное руководство по количеству формул в физике до 9 класса — все, что нужно знать и уметь

Физика – один из фундаментальных предметов, изучаемых в школе. И какая же физика без формул? Формулы в физике – это своего рода «язык», на котором говорит эта наука. Формулы позволяют выразить законы и зависимости между физическими величинами четко и точно. И хотя на первый взгляд формул может показаться много и сложно запомнить их все, мы подготовили для вас полное руководство, включающее все формулы, которые необходимо знать до 9 класса.

В этом полном руководстве вас ожидает увлекательное путешествие в мир формул. Вы познакомитесь с основными формулами в таких областях физики, как механика, термодинамика, электричество и магнетизм, оптика и многое другое. Здесь вы найдете формулы, которые будут у вас наиболее полезными и необходимыми для успешного усвоения материала в школе.

Но помните, формулы – это только инструмент, который поможет вам понять и объяснить мир вокруг вас. Они – необходимое средство для решения задач и нахождения ответов на вопросы. Поэтому помимо запоминания формул, важно понять и осознать физические законы, которые они описывают. Именно эта гармония между формулами и физическими понятиями поможет вам обрести полное понимание предмета и раскрыть его тайны.

Кинематика: основные формулы и уравнения

Основные формулы и уравнения кинематики помогают решать задачи по определению этих характеристик. Вот некоторые из них:

Формула для расчета скорости:

v = (s₂ — s₁) / (t₂ — t₁)

Формула для расчета пути:

s = v * t

Формула для расчета ускорения:

a = (v₂ — v₁) / (t₂ — t₁)

Формула для расчета времени:

t = (s₂ — s₁) / v

Формула для расчета начальной скорости:

v₁ = (s₂ — s₁) / t

Формула для расчета конечной скорости:

v₂ = (s₂ — s₁) / t

Эти формулы позволяют решать различные задачи, связанные с движением тел. Например, можно определить скорость тела по заданным координатам за определенное время, ускорение по начальной и конечной скорости, или найти путь, пройденный телом за заданное время.

Знание этих формул и умение применять их позволяют ученикам 9 класса успешно решать задачи кинематики и более глубоко понимать принципы движения тел.

Динамика: законы Ньютона и основные формулы

Первый закон Ньютона (инерции)

Если на тело не действуют внешние силы или сумма всех внешних сил равна нулю, то тело остается в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Второй закон Ньютона (закон Ф = ма)

Сумма всех внешних сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на его ускорение. Формула для вычисления силы (Ф) выглядит так: Ф = масса (м) × ускорение (а).

Третий закон Ньютона (закон взаимодействия)

Для каждого действия существует равное и противоположное по направлению действие. Иными словами, силы, действующие на два тела, направлены в разные стороны, но по величине они равны.

В динамике существует также несколько основных формул, используемых для вычисления различных величин.

Формула для вычисления скорости

Скорость (v) равна отношению пройденного пути (s) к времени (t): v = s / t

Формула для вычисления ускорения

Ускорение (а) равно отношению изменения скорости (v) к времени (t): а = (v — v₀) / t

Формула для вычисления силы трения

Сила трения (Fтр) равна произведению коэффициента трения (μ) на нормальную силу (Fn): Fтр = μ × Fn

Это лишь некоторые из основных формул, используемых в динамике. Понимание и умение использовать эти формулы помогут более полно понять и объяснить различные аспекты движения тел.

Работа, энергия и мощность: формулы и примеры

Работа (W) = Сила (F) * Расстояние (s) * cos(угол между силой и направлением движения)

Например, если сила, действующая на тело, равна 10 Н (Ньютонов), а расстояние, на которое тело перемещается, равно 5 м (метров), а угол между силой и направлением движения равен 30 градусам, то работа будет:

W = 10 Н * 5 м * cos(30°) = 10 * 5 * 0.866 = 43.3 Дж (джоулей).

Энергия – это способность тела или системы совершать работу. Существует несколько видов энергии:

1. Кинетическая энергия: она зависит от массы тела и его скорости.
2. Потенциальная энергия: она связана с положением тела в гравитационном поле, а также с его состоянием упругости.
3. Механическая энергия: сумма кинетической и потенциальной энергии.
4. Тепловая энергия: она связана с перемещением атомов и молекул.
5. Световая энергия: это энергия, переносимая световыми волнами.

Мощность – это физическая величина, которая выражает скорость выполнения работы. Мощность можно вычислить по следующей формуле:

Мощность (P) = Работа (W) / Время (t)

Например, если работа, выполненная за 5 секунд, равна 100 Дж (джоулей), то мощность будет:

P = 100 Дж / 5 с = 20 Вт (ватт).

Используя эти формулы, мы можем решать различные задачи, связанные с работой, энергией и мощностью.

Гидростатика и аэростатика: основные формулы и законы

Закон Архимеда:

Сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу вытесненной им жидкости или газа.

F_Арх = ρ_ж * V * g

где F_Арх — сила Архимеда,

ρ_ж — плотность жидкости или газа,

V — объем вытесненной жидкости или газа,

g — ускорение свободного падения.

Закон Паскаля:

Давление, создаваемое на любую точку жидкости, равномерно распространяется во всех направлениях и на все окружающие ее поверхности.

P = F/A

где P — давление на жидкость,

F — сила, приложенная к жидкости,

A — площадь, на которую приложена эта сила.

Закон Бернулли:

При движении идеальной жидкости или газа сохраняется сумма давления, скорости и высоты над поверхностью.

P + (ρ * g * h) + (1/2)* ρ * v² = const

где P — давление жидкости или газа,

ρ — плотность жидкости или газа,

g — ускорение свободного падения,

h — высота над поверхностью,

v — скорость движения жидкости или газа.

Вышеописанные формулы и законы позволяют решать различные задачи в области гидростатики и аэростатики, их можно использовать для определения силы Архимеда или давления на жидкость. Они позволяют более точно предсказывать и объяснять различные физические явления, связанные с жидкостями и газами.

Молекулярная физика и термодинамика: формулы и применение

1. Формула идеального газа:

PV = nRT

где P – давление газа, V – объем газа, n – количество вещества (в молях), R – универсальная газовая постоянная, T – температура в градусах Кельвина.

Эта формула позволяет определить давление, объем или температуру идеального газа, если известны остальные величины.

2. Формула внутренней энергии:

U = 3/2nRT

где U – внутренняя энергия газа.

Эта формула показывает связь между внутренней энергией газа, количеством вещества и температурой.

3. Формула молярной теплоемкости:

C = Q/nΔT

где C – молярная теплоемкость, Q – количество теплоты, ΔT – изменение температуры.

Эта формула позволяет определить молярную теплоемкость вещества, если известны количество теплоты и изменение температуры.

4. Формула Клаузиуса-Клапейрона:

ln(P2/P1) = (ΔH/R) * (1/T1 — 1/T2)

где P1 и P2 – давление в начальном и конечном состояниях соответственно, T1 и T2 – температура в начальном и конечном состояниях соответственно, ΔH – изменение энтальпии, R – универсальная газовая постоянная.

Эта формула позволяет определить изменение энтальпии вещества по известным значениям давления и температуры в начальном и конечном состояниях.

5. Формула энтропии:

ΔS = Qrev/T

где ΔS – изменение энтропии, Qrev – количество теплоты, переданное системе в процессе, происходящем в обратимой системе состояний, T – абсолютная температура.

Эта формула позволяет определить изменение энтропии системы, если известны количество теплоты и абсолютная температура.

Вышеприведенные формулы являются лишь некоторыми примерами из молекулярной физики и термодинамики. Они помогают описывать и понимать различные физические процессы, связанные с молекулами и атомами вещества. Понимание и использование данных формул позволяют углубиться в изучение молекулярной физики и термодинамики, а также применять полученные знания на практике.

Оптика: основные формулы и законы

Закон преломления света

• n₁sin(α) = n₂sin(β)

Этот закон говорит о том, что при прохождении светом из одной среды в другую его направление изменяется. Углы α и β — углы падения и преломления, а n₁ и n₂ — показатели преломления первой и второй сред соответственно.

Закон отражения света

• α = β

Этот закон утверждает, что угол падения равен углу отражения при отражении света от границы раздела двух сред.

Формула линзы

• 1/f = (n — 1)(1/R₁ — 1/R₂)

Эта формула связывает фокусное расстояние линзы (f), показатель преломления линзы (n) и кривизну поверхностей линзы (R₁ и R₂).

Закон Снеллиуса

• n₁sin(α) = n₂sin(β)

Этот закон является обобщением закона преломления света и применим к случаям, когда происходит преломление света не только между двумя средами, но и внутри оптической среды.

Это лишь некоторые из основных формул и законов оптики, которые помогут вам в изучении физических явлений, связанных со светом. Оптика — увлекательная наука, и с помощью этих формул вы сможете легче понять и объяснить многие оптические явления вокруг нас.

Электростатика и электродинамика: формулы и примеры

1. Закон Кулона:

Уравнение, описывающее силу взаимодействия двух статических точечных зарядов:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2,

где F — сила взаимодействия, k — постоянная Кулона (k ≈ 9 * 10^9 Н·м^2/Кл^2), q1 и q2 — модули зарядов, r — расстояние между зарядами.

2. Закон Ампера:

Уравнение, описывающее магнитное поле, создаваемое электрическим током:

B = μ0 * (i / 2πr),

где B — магнитная индукция, μ0 — магнитная постоянная (μ0 ≈ 4π * 10^-7 Тл/А), i — сила тока, r — расстояние от провода до точки, где измеряется магнитное поле.

3. Закон Ома:

Уравнение, описывающее зависимость тока, напряжения и сопротивления:

U = R * I,

где U — напряжение, R — сопротивление, I — сила тока.

4. Закон электромагнитной индукции:

Уравнение, описывающее электродвижущую силу, возникающую в замкнутом контуре при изменении магнитного потока:

𝐸𝑘 = −𝑑𝜙/𝑑𝑡,

где 𝐸𝑘 — электродвижущая сила, 𝑑𝜙/𝑑𝑡 — производная магнитного потока по времени.

5. Закон Гаусса:

Уравнение, описывающее поток электрического поля через произвольную замкнутую поверхность:

Φ = ∮ E * dA = Q / ε0,

где Φ — поток электрического поля, E — вектор напряженности электрического поля, dA — элемент поверхности, Q — заряд, ε0 — электрическая постоянная (ε0 ≈ 8,85 * 10^-12 Кл^2/(Н·м^2)).

Пример: Пусть заряд Q равен 2 Кл и его находится внутри сферы радиусом 5 м. Найдем поток электрического поля через поверхность сферы:

Φ = ∮ E * dA = E * 4πr^2 = Q / ε0

4π * 5^2 * E = 2 / (8,85 * 10^-12)

E = (2 / (4π * 5^2 * ε0)) ≈ 1,44 * 10^10 Н/Кл.

6. Уравнение Максвелла:

Система уравнений, связывающих электрическое и магнитное поля и их источники:

∇ * E = ρ / ε0, ∇ * B = 0, ∇ × E = -∂B / ∂t, ∇ × B = μ0 * j + μ0 * ε0 * ∂E / ∂t,

где ∇ — оператор набла, E — вектор напряженности электрического поля, B — магнитная индукция, ρ — объемная плотность электрического заряда, j — плотность электрического тока, ε0 — электрическая постоянная, μ0 — магнитная постоянная.

Пример: Пусть в некоторой области электрическое поле E равно (2x, 3y, 4z) Н/Кл и магнитное поле B равно (-5x, 6y, 7z) Тл. Найдем плотность электрического заряда и плотность электрического тока:

∇ * E = ρ / ε0

2 + 3 + 4 = ρ / ε0

ρ = 9ε0 Кл/м^3

∇ × B = μ0 * j + μ0 * ε0 * ∂E / ∂t

(7 — 6, -7 + 5, 6 — (-5)) = μ0 * j

j = (1 / μ0) * (8, -12, 11) А/м^2

Эти формулы и примеры позволяют понять и использовать основные законы в электростатике и электродинамике. Они являются фундаментальными для решения задач и изучения явлений, связанных с электричеством и магнетизмом.

Магнетизм и электромагнитная индукция: основные формулы и законы

Вот некоторые основные формулы и законы, связанные с магнетизмом и электромагнитной индукцией:

1. Закон Био-Савара-Лапласа: определяет магнитное поле, создаваемое током в проводнике:

F = (μ₀ * I * l * sinθ) / (2π * r)

где F — магнитная индукция, μ₀ — магнитная постоянная, I — сила тока, l — длина проводника, θ — угол между проводником и прямой, соединяющей точку взаимодействия и элемент проводника, r — расстояние от точки взаимодействия до элемента проводника.

2. Закон Ампера: описывает взаимосвязь магнитных полей и сил тока:

B * l = μ₀ * I + μ₀ * ∑ (I_in / r_in)

где B — магнитная индукция, l — длина контура интегрирования, μ₀ — магнитная постоянная, I — суммарный ток, I_in — ток через каждый элемент пути контура, r_in — радиус-вектор, соединяющий элемент контура и элемент пути.

3. Закон Ленца: формулируется следующим образом:

ε = — dΦ / dt

где ε — индуцированная ЭДС, dΦ — изменение магнитного потока, dt — изменение времени.

4. Закон Фарадея: устанавливает зависимость индуцированной ЭДС от числа силовых линий магнитного поля и временного изменения магнитного потока:

ε = — N * dФ / dt

где ε — индуцированная ЭДС, N — число силовых линий, dΦ — изменение магнитного потока, dt — изменение времени.

5. Формула для расчета индуктивности:

L = (μ₀ * n² * S) / l

где L — индуктивность, μ₀ — магнитная постоянная, n — число витков, S — площадь поперечного сечения, l — длина.

Эти формулы и законы позволяют определить свойства магнитных полей, силы тока и электромагнитной индукции в различных задачах и ситуациях.