在学习大学物理的过程中，掌握各种物理公式是理解物理规律、解决实际问题的关键。无论是力学、热学、电磁学还是光学和现代物理，每一部分都有一套核心的公式体系。本文将系统地整理并介绍大学物理中常见的各类公式，帮助读者更好地理解和应用这些知识。
一、力学部分
1. 运动学公式
- 匀变速直线运动：
$$
v = v_0 + at
$$
$$
s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2
$$
$$
v^2 = v_0^2 + 2as
$$
2. 牛顿运动定律
- 牛顿第一定律（惯性定律）：物体在不受外力作用时保持静止或匀速直线运动状态。
- 牛顿第二定律：
$$
F = ma
$$
- 牛顿第三定律：作用力与反作用力大小相等、方向相反。
3. 动量与能量
- 动量定理：
$$
F\Delta t = \Delta p
$$
- 动能定理：
$$
W = \Delta K
$$
- 机械能守恒：
$$
E = K + U = \text{常数}
$$
4. 角动量与转动
- 角动量：
$$
L = I\omega
$$
- 转动动能：
$$
K = \frac{1}{2} I \omega^2
$$
二、热学部分
1. 热力学定律
- 热力学第一定律：
$$
\Delta U = Q - W
$$
- 热力学第二定律（克劳修斯表述）：热量不能自发地从低温物体传向高温物体。
2. 理想气体状态方程
$$
PV = nRT
$$
3. 热传导与热辐射
- 热传导公式（傅里叶定律）：
$$
Q = -kA \frac{dT}{dx}
$$
- 斯特藩-玻尔兹曼定律：
$$
P = \sigma A T^4
$$
三、电磁学部分
1. 电场与电势
- 库仑定律：
$$
F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}
$$
- 电场强度：
$$
E = \frac{F}{q}
$$
- 电势差：
$$
V = \frac{W}{q}
$$
2. 电容器与电容
- 电容定义式：
$$
C = \frac{Q}{V}
$$
- 平行板电容器电容：
$$
C = \varepsilon_0 \frac{A}{d}
$$
3. 电流与电阻
- 欧姆定律：
$$
I = \frac{V}{R}
$$
- 电阻定律：
$$
R = \rho \frac{L}{A}
$$
4. 磁场与安培定律
- 安培环路定理：
$$
\oint B \cdot dl = \mu_0 I_{\text{enc}}
$$
- 洛伦兹力：
$$
F = q(v \times B)
$$
5. 法拉第电磁感应定律
$$
\mathcal{E} = -\frac{d\Phi_B}{dt}
$$
四、光学部分
1. 光的反射与折射
- 反射定律：入射角等于反射角。
- 折射定律（斯涅尔定律）：
$$
n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2
$$
2. 光的干涉与衍射
- 杨氏双缝干涉条纹间距：
$$
\Delta y = \frac{\lambda L}{d}
$$
- 光栅方程：
$$
d \sin\theta = m\lambda
$$
3. 光的偏振
- 马吕斯定律：
$$
I = I_0 \cos^2\theta
$$
五、现代物理部分
1. 相对论基础
- 狭义相对论时间膨胀：
$$
t = \frac{t_0}{\sqrt{1 - \frac{v^2}{c^2}}}
$$
- 质能方程：
$$
E = mc^2
$$
2. 量子力学基础
- 德布罗意关系：
$$
\lambda = \frac{h}{p}
$$
- 薛定谔方程（一维）：
$$
-\frac{\hbar^2}{2m} \frac{d^2 \psi}{dx^2} + V(x)\psi = E\psi
$$
结语
大学物理公式繁多，但它们是理解自然界运行规律的重要工具。通过熟练掌握这些公式，并结合实际问题进行分析和计算，可以大大提升对物理现象的理解能力和解题技巧。希望本文能为你的学习提供一定的帮助，也欢迎你在学习过程中不断积累和总结，形成自己的“物理公式手册”。
