【物理学常用的基本定律有哪些】物理学是研究物质、能量及其相互作用的科学,其发展过程中形成了许多基本定律。这些定律不仅构成了经典物理的核心内容,也为现代物理的发展奠定了基础。以下是对物理学中一些常用基本定律的总结。
一、力学部分
1. 牛顿三大运动定律
牛顿的三定律是经典力学的基础,描述了物体在力的作用下的运动规律。
2. 万有引力定律
由牛顿提出,解释了天体之间的引力作用。
3. 动量守恒定律
在不受外力或外力合力为零的情况下,系统总动量保持不变。
4. 能量守恒定律
能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式转化为另一种形式。
5. 角动量守恒定律
在无外力矩作用下,系统的角动量保持不变。
二、热学部分
6. 热力学第一定律(能量守恒)
热能与机械能之间可以相互转化,但总能量保持不变。
7. 热力学第二定律
热量总是自发地从高温物体传向低温物体,熵在孤立系统中总是增加或不变。
8. 热力学第三定律
当温度趋近于绝对零度时,物质的熵趋于一个常数。
三、电磁学部分
9. 库仑定律
描述电荷之间的相互作用力。
10. 高斯定律
电场强度通过闭合曲面的通量等于该曲面内包围的电荷总量除以介电常数。
11. 安培环路定理
磁场沿闭合路径的积分等于该路径所包围电流的代数和乘以磁导率。
12. 法拉第电磁感应定律
变化的磁场会在导体中产生电动势。
13. 麦克斯韦方程组
统一了电、磁、光等现象,是电磁理论的基石。
四、光学部分
14. 光的反射定律
入射角等于反射角,且入射光线、反射光线和法线在同一平面内。
15. 折射定律(斯涅尔定律)
入射角与折射角的正弦之比为两介质的折射率之比。
16. 光的波动性定律
包括干涉、衍射、偏振等现象的规律。
五、相对论与量子力学部分
17. 爱因斯坦相对论
包括狭义相对论和广义相对论,改变了人们对时空的理解。
18. 普朗克量子假说
黑体辐射的能量是不连续的,以最小单位“量子”形式释放。
19. 波粒二象性原理
光子和电子等微观粒子既具有波动性又具有粒子性。
20. 海森堡不确定性原理
无法同时精确测量一个粒子的位置和动量。
表格:物理学常用的基本定律汇总
序号 | 定律名称 | 提出者 | 内容简述 |
1 | 牛顿第一定律 | 牛顿 | 惯性定律,物体在不受外力时保持静止或匀速直线运动状态。 |
2 | 牛顿第二定律 | 牛顿 | 力等于质量与加速度的乘积,F=ma。 |
3 | 牛顿第三定律 | 牛顿 | 作用力与反作用力大小相等、方向相反。 |
4 | 万有引力定律 | 牛顿 | 任何两个物体之间存在引力,与质量乘积成正比,与距离平方成反比。 |
5 | 动量守恒定律 | — | 系统总动量在无外力作用下保持不变。 |
6 | 能量守恒定律 | — | 能量在不同形式之间转换,总量不变。 |
7 | 角动量守恒定律 | — | 系统角动量在无外力矩作用下保持不变。 |
8 | 热力学第一定律 | — | 热能与功可以相互转化,能量守恒。 |
9 | 热力学第二定律 | 克劳修斯 | 热量不能自发地从低温物体传到高温物体,熵增原理。 |
10 | 热力学第三定律 | 奥斯特瓦尔德 | 绝对零度时,物质的熵趋于常数。 |
11 | 库仑定律 | 库仑 | 点电荷间的作用力与电量乘积成正比,与距离平方成反比。 |
12 | 高斯定律 | 高斯 | 电场强度通过闭合曲面的通量等于内部电荷总量除以介电常数。 |
13 | 安培环路定理 | 安培 | 磁场沿闭合路径的积分等于被包围电流的代数和乘以磁导率。 |
14 | 法拉第电磁感应定律 | 法拉第 | 变化的磁通量在回路中产生电动势。 |
15 | 麦克斯韦方程组 | 麦克斯韦 | 统一电、磁、光现象的四个基本方程。 |
16 | 光的反射定律 | — | 入射角等于反射角,三线共面。 |
17 | 折射定律 | 斯涅尔 | 入射角与折射角的正弦比等于两介质折射率之比。 |
18 | 爱因斯坦相对论 | 爱因斯坦 | 改变了时空观念,包括狭义和广义相对论。 |
19 | 普朗克量子假说 | 普朗克 | 黑体辐射能量是不连续的,以量子形式释放。 |
20 | 波粒二象性原理 | — | 微观粒子同时具有波动性和粒子性。 |
以上是物理学中一些常用的基本定律,它们构成了我们理解自然现象的重要基础。随着科学的发展,这些定律也在不断被验证和完善。