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高中物理必修第三册(人教版)基础知识复习之一:物理学史、物理常用数据、物理量及单位与物理图像

发布时间：2026-11-07 20:29:44 最近访问：2026-11-07 20:29:44

总结五中2503班物理科代表杨超小组长一大组杨超梁嵩霖二大组杨彦博粟深怀三大组唐银佳唐梓瑜四大组彭自炜刘林峰

一、物理学史

第九章　静电场及其应用

公元前600年左右 · 古希腊 · 泰勒斯：发现摩擦过的琥珀能吸引轻小物体，留下人类最早的摩擦起电记载。

公元1世纪 · 中国 · 王充：在《论衡》中写下"顿牟掇芥"，记录摩擦带电吸引轻物的现象。

16世纪 · 英国 · 吉尔伯特：由希腊文"琥珀"创造出"electricity"一词，认为摩擦后的琥珀带有电荷。

1752年 · 美国 · 富兰克林：以风筝实验证明雷电与摩擦起电性质相同，并命名正电荷、负电荷。

1785年 · 法国 · 库仑：用扭秤实验得出库仑定律，电学由此进入定量研究的科学阶段。

18世纪 · 英国 · 普里斯特利、卡文迪什：推定电荷间作用力与距离的二次方成反比，为库仑定律的先声。

19世纪30年代 · 英国 · 法拉第：提出电荷周围存在电场，并以"电场线"形象描述电场。

1909—1913年 · 美国 · 密立根：用油滴实验测定元电荷e，并因此获得诺贝尔物理学奖。

第十一章　电路及其应用

1800年 · 意大利 · 伏打：发明伏打电堆，人类第一次获得稳定、持续的电流。

1826年 · 德国 · 欧姆：通过实验得出欧姆定律，电流与电压成正比、与电阻成反比。

1840年 · 英国 · 焦耳：由实验直接得出焦耳定律，Q=I²Rt。

第十二章　电能能量守恒定律

1842年 · 德国 · 迈尔：从生理现象入手，最早提出能量守恒的思想。

19世纪40年代 · 英国 · 焦耳：测定热功当量，为能量守恒定律提供坚实的实验基础。

1847年 · 德国 · 亥姆霍兹：系统表述能量守恒定律，使之成为普遍适用的自然规律。

1911年 · 荷兰 · 卡末林-昂尼斯：发现极低温下水银电阻突然降为零，即超导现象。

第十三章　电磁感应与电磁波初步

1820年 · 丹麦 · 奥斯特：发现电流的磁效应，首次揭示电现象与磁现象的联系。

1820年起 · 法国 · 安培：研究电流间的作用力，提出安培定则与分子电流假说。

1831年 · 英国 · 法拉第：发现电磁感应现象，并制成最早的圆盘发电机。

1860年代 · 英国 · 麦克斯韦：建立经典电磁场理论，预言电磁波，提出光的电磁理论。

1886年 · 德国 · 赫兹：用实验捕捉到电磁波，证实麦克斯韦的预言。

1900年底 · 德国 · 普朗克：提出能量子假说，ε=hν，突破能量连续变化的经典观念。

1905年 · 德国裔 · 爱因斯坦：推广能量子假说，提出光子说，解释光电效应。

时间轴速记

1752 富兰克林风筝实验 → 1785 库仑定律 → 1800 伏打电堆 → 1820 奥斯特电流磁效应 → 1826 欧姆定律 → 1831 法拉第电磁感应 → 1840 焦耳定律 → 1847 亥姆霍兹能量守恒 → 1886 赫兹证实电磁波 → 1900 普朗克能量子 → 1909—1913 密立根元电荷

四个易混点

1. 库仑测的是电荷间作用力的规律，密立根测的才是元电荷，两人不要混。

2. 奥斯特发现"电生磁"，法拉第发现"磁生电"，方向相反，人物别记反。

3. 麦克斯韦是"预言"电磁波，赫兹是"证实"电磁波，一个是理论，一个是实验。

4. 普朗克1900年提出能量子，爱因斯坦1905年推广为光子，年份与贡献都不同

二、物理常用数据

必背基本常量

元电荷：e ＝ 1.60×10⁻¹⁹ C（精确值 1.602 176 634×10⁻¹⁹ C）

静电力常量：k ＝ 9.0×10⁹ N·m²/C²（真空中）

电子质量：9.11×10⁻³¹ kg

电子比荷：1.76×10¹¹ C/kg

真空光速：c ＝ 3.0×10⁸ m/s（精确值 2.997 9×10⁸ m/s）

普朗克常量：h ＝ 6.626×10⁻³⁴ J·s（精确值 6.626 070 15×10⁻³⁴ J·s）

电荷关系：质子、正电子带＋e，电子带－e；所有带电体的电荷量都是 e 的整数倍

静电场中的常用数据（第九、十章）

1 C 是很大的电荷量：两个 1 C 的点电荷相距 1 m，静电力达 9.0×10⁹ N

摩擦起电的典型电荷量：不到 10⁻⁶ C；雷雨云中积累的电荷可达几百库仑

电子伏特：1 eV ＝ 1.60×10⁻¹⁹ J，用于表示微观粒子能量

电容单位换算：1 F ＝ 10⁶ μF ＝ 10¹² pF

常见电容器：聚苯乙烯电容器、电解电容器、陶瓷电容器

电路与电能中的常用数据（第十一、十二章）

电流换算：1 A ＝ 10³ mA ＝ 10⁶ μA

电阻换算：1 kΩ ＝ 10³ Ω；1 MΩ ＝ 10⁶ Ω

电阻率（20 ℃）：银 1.6×10⁻⁸、铜 1.7×10⁻⁸、铝 2.9×10⁻⁸、钨 5.3×10⁻⁸，单位 Ω·m

电阻率（20 ℃）：铁 1.0×10⁻⁷、锰铜合金 4.4×10⁻⁷、镍铜合金 5.0×10⁻⁷、镍铬合金 1.0×10⁻⁶，单位 Ω·m

电能换算：1 kW·h ＝ 3.6×10⁶ J

家庭照明电路：电压 220 V，频率 50 Hz

常见电源电动势：干电池 1.5 V；铅蓄电池每节 2 V；手机锂电池约 3.7～3.85 V

水的比热容：4.2×10³ J/(kg·℃)，用于电热效率类计算

电磁感应与电磁波中的常用数据（第十三章）

磁感应强度单位：T；1 T ＝ 1 N/(A·m)

磁通量单位：Wb；1 Wb ＝ 1 T·m²

地磁场在地面附近的平均值：5×10⁻⁵ T

电动机、变压器铁芯中的磁场：0.8～1.7 T

核磁共振的磁场：3 T

人体器官内的磁场：10⁻¹³～10⁻⁹ T

中子星表面的磁场：10⁶～10⁸ T；原子核表面的磁场约 10¹² T

电磁波速度：真空 c ＝ 3.0×10⁸ m/s，c ＝ λf

测量工具的精度（实验题常考）

刻度尺：分度值 1 mm，需估读到 0.1 mm

10 分度游标卡尺：精度 0.1 mm，不估读

20 分度游标卡尺：精度 0.05 mm，不估读

50 分度游标卡尺：精度 0.02 mm，不估读

螺旋测微器：螺距 0.5 mm，可动刻度 50 等分，精度 0.01 mm，估读到 0.001 mm

学生电流表：0～0.6 A 量程分度 0.02 A；0～3 A 量程分度 0.1 A

学生电压表：0～3 V 量程分度 0.1 V；0～15 V 量程分度 0.5 V

单位换算速查

1 C ＝ 1 A·s；1 A·h ＝ 3 600 C

1 V ＝ 1 J/C；1 Ω ＝ 1 V/A

1 W ＝ 1 J/s ＝ 1 V·A

1 eV ＝ 1.60×10⁻¹⁹ J

1 mT ＝ 10⁻³ T；1 μT ＝ 10⁻⁶ T

1 kW·h ＝ 3.6×10⁶ J

常见数量级

电子电荷量：10⁻¹⁹ C 数量级

摩擦起电电荷量：10⁻⁶ C 以下

雷雨云电荷量：几百库仑

金属电阻率：10⁻⁸～10⁻⁷ Ω·m；合金电阻率：10⁻⁷～10⁻⁶ Ω·m

地磁场磁感应强度：10⁻⁵ T 数量级

使用提醒

1. 计算时代入：e 取 1.60×10⁻¹⁹ C，k 取 9.0×10⁹ N·m²/C²，c 取 3.0×10⁸ m/s，h 取 6.63×10⁻³⁴ J·s。

2. 有效数字：乘除结果与已知量中有效数字最少的一位对齐，常数多留一位。

3. 数量级估算：先统一单位再乘除，避免量级错一位。

4. 电荷量很小的实际情形，用 μC、nC 表示比用 C 更便于书写。

5. 电阻率随温度变化，锰铜合金、镍铜合金几乎不变，常用于制造标准电阻。

把这些数字当成“常识”记住，考场上就不必反复推算，写公众号科普时也不必临时查表。

三、物理量及单位

国际单位制的基本单位

长度：米，符号 m
质量：千克，符号 kg
时间：秒，符号 s
电流：安培，符号 A
热力学温度：开尔文，符号 K
物质的量：摩尔，符号 mol
发光强度：坎德拉，符号 cd

说明：其余单位都由这七个基本单位组合而成，叫作导出单位，如 N、J、V、Ω、F、T、Wb、Hz。

第九章　静电场及其应用

电荷量 Q（q）：库仑（C）；1 C ＝ 1 A·s
元电荷 e：库仑（C）；e ＝ 1.60×10⁻¹⁹ C
静电力（库仑力）F：牛顿（N）
静电力常量 k：牛·米²每库仑²（N·m²/C²）；k ＝ 9.0×10⁹
点电荷间距离 r：米（m）
电场强度 E：牛每库仑（N/C），也作伏每米（V/m）；1 N/C ＝ 1 V/m
试探电荷电荷量 q：库仑（C）
比荷：库仑每千克（C/kg）；电子比荷 1.76×10¹¹ C/kg

第十章　静电场中的能量

电场力做功 W：焦耳（J）
电势能 Ep：焦耳（J）
电势 φ：伏特（V）；1 V ＝ 1 J/C
电势差 U：伏特（V）；UAB ＝ φA － φB
电势差与电场强度的关系：E ＝ U/d，E 的单位为伏每米（V/m）
电容 C：法拉（F）；1 F ＝ 1 C/V ＝ 10⁶ μF ＝ 10¹² pF
电荷量 Q：库仑（C）
电压 U：伏特（V）
电子伏特：能量单位，1 eV ＝ 1.60×10⁻¹⁹ J
四、第十一章　电路及其应用
电流 I：安培（A）；1 A ＝ 1 C/s
电荷量 q：库仑（C）
时间 t：秒（s）
电压 U：伏特（V）
电阻 R：欧姆（Ω）；1 Ω ＝ 1 V/A
电阻率 ρ：欧姆·米（Ω·m）
导体长度 l：米（m）
横截面积 S：平方米（m²）
直径 d：米（m）
电功率 P：瓦特（W）；1 W ＝ 1 J/s

第十二章　电能能量守恒定律

电功 W：焦耳（J）
电热 Q：焦耳（J）
电功率 P：瓦特（W）
电动势 E：伏特（V）；1 V ＝ 1 J/C
内阻 r：欧姆（Ω）
路端电压 U：伏特（V）
能量 E：焦耳（J）
电能常用单位：千瓦时（kW·h）；1 kW·h ＝ 3.6×10⁶ J
效率 η：无单位，用百分数表示

第十三章　电磁感应与电磁波初步

磁感应强度 B：特斯拉（T）；1 T ＝ 1 N/(A·m)
磁通量 Φ：韦伯（Wb）；1 Wb ＝ 1 T·m²
磁场力 F：牛顿（N）
电流 I：安培（A）
导线长度 l：米（m）
波长 λ：米（m）
频率 f（也记作 ν）：赫兹（Hz）；1 Hz ＝ 1 s⁻¹
波速 c：米每秒（m/s）；c ＝ λf
能量子 ε：焦耳（J）；ε ＝ hν
普朗克常量 h：焦耳·秒（J·s）；h ＝ 6.626×10⁻³⁴
能级能量 E：焦耳（J）；跃迁时 ΔE ＝ hν

由公式记住单位关系

1 N/C ＝ 1 V/m（由 E ＝ F/q 与 E ＝ U/d）
1 V ＝ 1 J/C ＝ 1 W/A（由 W ＝ qU 与 P ＝ UI）
1 Ω ＝ 1 V/A ＝ 1 W/A²（由 R ＝ U/I 与 P ＝ I²R）
1 F ＝ 1 C/V ＝ 1 A·s/V
1 T ＝ 1 N/(A·m) ＝ 1 Wb/m² ＝ 1 V·s/m²
1 Wb ＝ 1 T·m² ＝ 1 V·s
1 Hz ＝ 1 s⁻¹
1 W ＝ 1 J/s ＝ 1 V·A
1 J ＝ 1 N·m ＝ 1 C·V ＝ 1 W·s

单位书写易错点

1. 大小写：单位符号一般小写；由人名命名的单位，符号首字母大写，如 A、V、N、J、W、C、F、T、Hz、Wb。

2. 不加复数、不加句点：5 A 不写成 5 As，5 N 不写成 5 N。

3. 同符号要分清：V 是伏特、U 是电压；W 是瓦特、W 也是功的符号；E 既是电动势也是电场强度，靠单位区分。

4. 组合单位写法：N/C、V/m、Ω·m；斜线在同一式中只用一次，写成 N/(A·m) 而不是 N/A/m。

5. 词头贴近单位：μF、pF、mA、μA、kΩ、MΩ、mT、μT，词头与单位符号之间不留空格。

6. 百分数不带单位：效率 η ＝ 80%，不写成 80% J。

把“量—符号—单位”这三列绑在一起背，比单独记单位稳得多；写到哪一步，看一眼公式两边，单位对不对立刻能验出来。

四、物理图像

先分清三类图

情景图：电场线、磁感线、等势面，看方向、疏密和切线，不读坐标。

坐标图：U-I、φ-x、E-x、I-t 等，重点看截距、斜率、面积、交点。

电路图与实物图：看串并联关系、电表量程、正负极与连线方式。

静电场中的图（第九、十章）

正点电荷的电场线：由电荷向外辐射，越远越疏。

负点电荷的电场线：由远处指向电荷，越近越密。

等量同种正电荷：连线中点场强为零；中垂线上从中点向外，场强先增大后减小。

等量异种电荷：连线中点场强不为零，方向由正电荷指向负电荷；中垂线是一条等势线。

匀强电场：电场线是等间距的平行直线，等势面与电场线垂直。

电场线四条性质：静电场中不闭合、不相交；切线方向即场强方向；疏密表示强弱；起于正电荷或无限远，止于负电荷或无限远。

等势面与电场线处处垂直；等差等势面越密的地方，场强越大。

φ-x 图像：斜率的绝对值等于场强 E，斜率的正负表示场强方向，E ＝－Δφ/Δx。

E-x 图像：图线与横轴围成的面积表示两点间的电势差 U。

电路中的图（第十一、十二章）

线性电阻的 U-I 图：过原点的直线；U 为纵轴、I 为横轴时，斜率等于电阻 R。

同一坐标系中的两条 U-I 直线：斜率越大，电阻越大。

I-U 图：斜率等于电阻的倒数 1/R，坐标轴一换，结论就变。

小灯泡的 U-I 图：曲线渐渐向上弯；灯丝温度升高，电阻变大，斜率随之增大。

闭合电路的 U-I 图：U ＝ E － Ir；纵截距为电动势 E，斜率绝对值为内阻 r，横截距为短路电流 E/r。

电源与电阻两条图线的交点：交点即实际工作点，坐标就是真实的电压与电流。

工作点与两坐标轴围成的矩形面积：等于该电阻消耗的功率，也等于电源的输出功率。

电源输出功率的 P-I 图：开口向下的抛物线，当 I ＝ E/(2r) 时输出功率最大。

I-t 图像：图线与横轴围成的面积，等于这段时间内通过导体横截面的电荷量 q。

电容器的 Q-U 图像：斜率等于电容 C；图线下的面积等于电容器储存的电场能（拓展）。

带电粒子运动中的图（第十章）

v-t 图像：斜率等于加速度 a ＝ qE/m，面积等于位移。

类平抛轨迹：轨迹是抛物线，只能读位置和方向，不能直接当 v-t 图看。

偏转位移关系：y ＝ qUL²/(2mdv₀²)，其中 L 为板长、d 为板间距、v₀ 为初速度。

读图四步法

第一步，看坐标轴：横轴纵轴各是什么物理量，单位是什么。

第二步，看特殊点：原点、截距、交点、转折点、最高点与最低点。

第三步，看斜率：Δ纵/Δ横，先写单位，再判断它对应哪个物理量。

第四步，看面积：图线与横轴围成的面积，同样先用单位判断含义。

六、斜率与面积速查

U-I 图（U 纵 I 横）：斜率为 R

I-U 图：斜率为 1/R

闭合电路 U-I 图：斜率绝对值为 r

φ-x 图：斜率绝对值为 E

E-x 图：面积为 U

I-t 图：面积为 q

Q-U 图：斜率为 C

v-t 图：斜率为 a，面积为 x

F-x 图：面积为 W

电源输出 P-I 图：顶点对应最大输出功率

八个易错点

1. 电场线不是带电粒子的运动轨迹；只有初速度为零且电场线为直线时，轨迹才与电场线重合。

2. 电场线越密场强越大，但电势不一定高；沿电场线方向电势一定降低。

3. U-I 图斜率是电阻，I-U 图斜率是电阻的倒数，读错坐标轴就会得出相反结论。

4. 闭合电路 U-I 图的纵截距是电动势，不是路端电压；横截距是短路电流，不是零。

5. 小灯泡的 U-I 曲线是弯的，灯丝电阻随温度变化，不能任取两点连线当定值电阻。

6. 图线交点表示同一时刻的实际工作状态，不是“两个条件都满足”。

7. φ-x 图线斜率为零处场强为零，但该处电势不一定为零。

8. 图像面积有正负：求功和电势差时，先定正方向，再带符号计算。

读图的本事，说到底是一句话：先问“这个斜率是谁”，再问“这块面积是谁”，最后才动笔算数。

物理图像图解

（一）、读图的四个动作

看坐标轴：横轴纵轴各是什么量、单位是什么，先把这一点定下来。
看特殊点：原点、截距、交点、转折点、最高最低点。
看斜率：Δ纵/Δ横，先写单位，再判断它对应哪个物理量。
看面积：图线与横轴围成的面积，同样先用单位判断含义。

（二）、静电场中的图像

1.点电荷的电场线

图1　正、负点电荷的电场线与等势面

正电荷的电场线由电荷向外辐射，负电荷的电场线由远处汇聚到电荷。
离电荷越近，电场线越密，场强越大；同一图中电场线越密处 E 越大。
静电场中电场线不闭合、不相交，切线方向就是该点场强方向。
虚线等势面是以电荷为球心的球面，与电场线处处垂直，沿电场线方向电势降低。

2.等量同种电荷与等量异种电荷

图2　等量同种正电荷与等量异种电荷的电场线、等势线

等量同种正电荷：连线中点场强为零，电场线从中点附近向外“避开”后再散开。
等量同种电荷的中垂线上，场强从中点向外先增大后减小；中点处场强为零，电势却是这条线上的最高点。
等量异种电荷：连线中点场强不为零，方向由正电荷指向负电荷，电场线从正电荷出发终止于负电荷。
等量异种电荷的中垂线是一条等势线，若取无穷远为零电势，这条线上各处电势均为零。

3.匀强电场与等势面

图3　平行板间的匀强电场
匀强电场的电场线等间距、互相平行，方向由正极板指向负极板。
等势面与电场线垂直，是一组等间距的平行平面。
平行板间 U ＝ Ed，d 是沿电场线方向两等势面间的距离。

4.φ-x 图像

图4　φ-x 图像的两种典型情形

φ-x 图线上某点切线斜率的绝对值等于该处的场强 E，即 E ＝－Δφ/Δx。
匀强电场中 φ 随 x 线性降低，图像是一条斜率为负的直线，斜率绝对值就是 E。
等量异种电荷连线上，φ 由正单调降到负，中点处 φ＝0；该处曲线最平缓，说明中点场强最小。
斜率为零的地方场强为零，但该处电势不一定为零，这两件事要分开记。

5.E-x 图像