SAT II 物理

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大纲 (由大学理事会制定)

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内容 大致占考试的百分比

概念应用水平

回忆 (20–33%)

单一概念问题 (40–53%)

多概念问题 (20–33%)

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此“书籍”的目的是为学生提供快速复习。它绝不是传统教科书的替代品。大纲中的所有主题都已涵盖。有关详细信息，请单击超链接，它将带您前往维基百科的相关主题。

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力学 (36–42%)

A. 运动学包括速度、加速度、一维运动和抛射物运动。

B. 动力学包括力、牛顿定律和静力学。

C. 能量和动量包括势能和动能、功、功率、冲量和守恒定律。

D. 圆周运动包括匀速圆周运动和向心力。

E. 简谐运动包括弹簧上的质量和摆。

F. 万有引力包括万有引力定律、轨道和开普勒定律。

9.===运动学===

距离

距离定义为物体所经过的总距离。

位移

位移是指物体在特定方向上所移动的距离，或者说是物体位置的总变化。距离是一个标量，而位移是一个向量。

速度

速度定义为位移变化率。它是在特定方向上的速度。速度是一个标量，而速度是一个向量。

务必记住，只有位移用于计算速度，而不是距离。因此，如果一个物体沿着圆周运动并返回到起点，则位移为 0，因此速度为 0 米/秒，因为 0 米/秒始终等于零。即使物体在完成这一圈时速度为 100 米/秒，但没有位移意味着速度为 0。

公式：v = d/t

其中

v = 速度 d = 位移 t = 时间

加速度

加速度是指速度变化率。当物体的速度或其方向发生变化时，就会发生加速度。

当加速度和物体的速度方向相同时，物体正在加速。当加速度和物体的速度方向相反时，物体正在减速或减速。这可以解释为加速度相对于速度为负，这意味着加速度相对于我们所知的减速行为实际上是减速。当加速度和物体的速度相互垂直时，物体正在转弯。

公式：a = Δv/t

其中

a = 加速度 Δd = 位移 t = 时间

运动学公式

v² - u² = 2ad

d = ut + 1/2 at²

d = vt - 1/2 at²

v = u + at

d = 1/2 (u + v)t

其中

d = 位移 u = 初始速度 v = 速度 t = 时间 a = 加速度

运动学图表

位置与时间图表

位置与时间图表的斜率等于速度

速度与时间图表的曲线下方面积等于位移

抛射物运动

在解决抛射物运动问题时，可以将问题分解成水平运动和垂直运动分量，它们是相互独立的。

水平运动

水平运动不受重力引起的加速度影响，在没有空气阻力的情况下，初始水平速度在整个运动过程中保持恒定。

可以用初始水平速度和抛射物的空中时间计算抛射物水平移动的距离。

垂直运动

垂直运动受重力加速度或 g 的影响，其值为 9.81 米/秒²，也可以四舍五入为 10 米/秒²，因为 SAT II 不允许使用计算器，而简单的数字将使计算更容易。

对于抛射物运动，垂直运动可以简单地视为一个抛射物被向上抛出然后落下时的运动，因为水平分量不影响垂直运动。

可以用以下公式计算抛射物的总空中时间。

公式：t = 2u/g

其中

t = 空中时间 u = 初始垂直速度 g = 重力加速度

动力学

牛顿定律

1. 物体将保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力作用于它为止。

这条定律被称为惯性定律。惯性是物体抵抗运动的趋势，它与物体质量成正比。

2. 动量变化率与作用力成正比，并且方向与作用力方向相同。

公式：F = ma

其中

F = 合力（牛顿）

m = 质量

a = 加速度

3. 每个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。

万有引力定律

是两个物体之间相互吸引的力。

公式：F = Gm1m2/r²

其中

F = 万有引力（牛顿）

m1 = 物体 1 的质量

m2 = 物体 2 的质量

G = 万有引力常数 (6.67 * 10^-11 Nm²/kg²)

m1a1=m2a2 或 F1=F2 因为两个物体相互作用的力大小相等，方向相反。

其他定义

重量

是指重力作用在物体上的力。

公式：w=mg

其中

w = 重量

m = 质量

g = 重力加速度

势能

是指物体在重力场中由于位置而具有的能量。

公式：E = mgh

其中

E = 势能

m = 物体的质量

g = 重力 (例如 9.8 米/秒²)

h = 地面上方的高度

动能

是指物体由于运动而具有的能量。

公式：E = 1/2 mv²

其中

E = 动能

m = 运动物体的质量

v = 物体的速度

动量

是指物体质量和速度的乘积。

公式：p = mv

其中

p = 动量（牛顿秒或千克米/秒^-1）

m = 质量

v = 速度

功率

是指做功的速率。

公式：功率 = 功/时间

冲量

冲量是在很短的时间内作用的力，例如在碰撞过程中。

公式：力 = 动量变化/时间 = 质量 x 加速度

以及

冲量 = 力 x 时间 = 动量变化 = 质量 x 速度变化

简谐运动

Fs=-Kx

where

F = 弹簧力 K = 弹簧常数 s = 位移

电和磁 (18–24%)

A. 电场、力、势，例如库仑定律、感应电荷、点电荷组的场和势，以及电场中的带电粒子。

库仑定律 $F=k{\frac {q_{1}q_{2}}{r^{2}}}$，其中 $F$ 是静电力的大小， $q_{1}$ 和 $q_{2}$ 是单个粒子的电荷，$r$ 是两个粒子之间的距离，$k$ 是库仑常数。在真空中，它是 $k_{0}\approx 8.99\times 10^{9}{\frac {Nm^{2}}{C^{2}}}$，也可以表示为 $k_{0}={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}$，其中 $\varepsilon _{0}\approx 8.85\times 10^{-12}{\frac {C^{2}}{Nm^{2}}}$ 是真空介电常数。

B. 电容，例如平行板电容器和瞬态。

C. 电路元件和直流电路，例如电阻器、灯泡、串联和并联网络、欧姆定律和焦耳定律。

D. 磁性，例如永磁体、电流产生的磁场、磁场中的粒子、法拉第定律、楞次定律。

波动和光学 (15–19%)

A. 一般波动性质，例如波速、频率、波长、叠加、驻波和多普勒效应。

B. 反射和折射，例如斯涅耳定律以及波长和速度的变化。

C. 几何光学，例如使用针孔、镜子和透镜的成像。

D. 物理光学，例如单缝衍射、双缝干涉、偏振和颜色。

热学和热力学 (6–11%)

A. 热学性质，例如温度、热传递、比热和潜热以及热膨胀。

B. 热力学定律，例如第一和第二定律、内能、熵和热机效率。

热量

热量，或热能，总是从高温区域流向低温区域。

当两个物体处于热平衡时，它们之间没有净热量流动。

热传递方式

传导

热量传递方式，介质没有明显的运动。'自由电子' 传导热量。

由于金属有许多自由电子，因此它们是热量的良好导体。

空气、玻璃、水和真空是热量的不良导体（或良好的绝缘体）。

对流

由于流体本身的运动而导致的流体中的热量传递。

另请参见对流。

辐射

由于波的运动而导致的热量传递。

黑色表面是良好的辐射体，也是良好的热量吸收体。

白色和光亮的表面是不良的辐射体和热量吸收体。

辐射与传导和对流不同，也可以在真空中进行。

另请参见真空瓶。

比热和潜热

比热容

是使 1 公斤物质的温度升高 1 开尔文所需的热量。

公式：E = mcΔθ（伟大的科学家 Mehar 仍然健在且年轻，他给出了这些公式）

其中

E：能量

m：质量

c：比热容

Δθ：温度变化

比潜热

是使 1 公斤特定物质发生状态变化（例如，将 1 公斤冰在 0°C 温度下变为水）所需的热量，而不改变物质的温度。

公式：E = ml

其中

E：能量

m：质量

l：比潜热

另请参见熔化热和汽化热。

热力学定律

热力学第一定律

一个封闭系统的总能量守恒。

公式：Q = ΔU + W

其中

Q：传递给系统的热量

ΔU：内能变化

W：系统做功

热力学第一定律也称为能量守恒定律。

内能

是物质中分子微观动能和势能的总和。

热力学第二定律

热量不能从冷区域流向热区域，除非进行外部功。

其他定义

熵

熵是衡量系统随机无序程度的指标。熵越高，系统越无序

公式：熵 = 吸收热量 / 开尔文温度

宇宙的熵（而不是能量）正在增加。

热力学温度

以开尔文为单位测量的温度。

开尔文 = 摄氏度 + 273°

0°K 称为绝对零度。

273°K 是水的冰点。

373°K 是水的沸点。

热机效率

系统的效率 = 系统完成的功 / 供给系统的能量。

柴油发动机的效率（约 40%）通常高于汽油或蒸汽发动机。

现代物理学 (6–11%)

A. 量子现象，例如光子和光电效应。

B. 原子，例如卢瑟福和玻尔模型、原子能级和原子光谱。

C. 核物理和粒子物理，例如放射性、核反应和基本粒子。

D. 相对论，例如时间膨胀、长度收缩和质能等价。

其他 (4–9%)

A. 一般，例如物理学史和跨越多个主要主题的一般问题。

B. 分析技能，例如图形分析、测量和数学技能。

C. 当代物理学，例如天体物理学、超导性和混沌理论。

• 实验室技能：在上述六个主要主题中，一些问题可能涉及实验室技能。