在高中阶段的物理学习中，力学是基础且重要的部分，它涵盖了物体运动、力的作用以及能量转换等多个方面。掌握力学中的基本公式，不仅有助于理解物理现象，还能为后续的电学、热学等知识打下坚实的基础。以下是一些常见的高中物理力学公式，帮助学生更好地复习和应用。
一、运动学公式
1. 匀变速直线运动的基本公式
- 速度与时间的关系：
$$
v = v_0 + at
$$
其中，$v$ 是末速度，$v_0$ 是初速度，$a$ 是加速度，$t$ 是时间。
- 位移与时间的关系：
$$
s = v_0 t + \frac{1}{2} a t^2
$$
$s$ 表示位移。
- 速度与位移的关系：
$$
v^2 = v_0^2 + 2as
$$
2. 自由落体运动
当物体从静止开始下落时，加速度为重力加速度 $g$（约 $9.8\, \text{m/s}^2$），其公式如下：
- 速度：
$$
v = gt
$$
- 位移：
$$
h = \frac{1}{2} g t^2
$$
二、牛顿运动定律
1. 牛顿第一定律（惯性定律）
物体在不受外力作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 牛顿第二定律
加速度与合外力成正比，与质量成反比，方向与合外力方向相同：
$$
F = ma
$$
其中，$F$ 是合力，$m$ 是质量，$a$ 是加速度。
3. 牛顿第三定律
作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在同一直线上。
三、力与相互作用
1. 重力
$$
G = mg
$$
其中，$G$ 是重力，$m$ 是质量，$g$ 是重力加速度。
2. 弹力（胡克定律）
$$
F = kx
$$
其中，$F$ 是弹力，$k$ 是劲度系数，$x$ 是形变量。
3. 摩擦力
- 静摩擦力：最大值为 $f_{\text{max}} = \mu_s N$
- 动摩擦力：$f_k = \mu_k N$
其中，$\mu$ 是摩擦系数，$N$ 是支持力。
四、功与能
1. 功的定义
$$
W = F s \cos\theta
$$
其中，$\theta$ 是力与位移之间的夹角。
2. 动能定理
合外力所做的功等于物体动能的变化：
$$
W_{\text{合}} = \Delta E_k = \frac{1}{2}mv^2 - \frac{1}{2}mv_0^2
$$
3. 重力势能
$$
E_p = mgh
$$
其中，$h$ 是高度。
4. 机械能守恒
在只有保守力做功的情况下，系统机械能保持不变：
$$
E_k + E_p = \text{常量}
$$
五、动量与冲量
1. 动量
$$
p = mv
$$
其中，$p$ 是动量，$m$ 是质量，$v$ 是速度。
2. 冲量
$$
I = F \Delta t
$$
冲量等于动量的变化量：
$$
I = \Delta p = p' - p
$$
3. 动量守恒定律
系统所受合外力为零时，系统的总动量保持不变：
$$
m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_1' + m_2 v_2'
$$
六、圆周运动
1. 线速度与角速度关系
$$
v = r\omega
$$
其中，$r$ 是半径，$\omega$ 是角速度。
2. 向心加速度
$$
a_c = \frac{v^2}{r} = r\omega^2
$$
3. 向心力
$$
F_c = m a_c = \frac{m v^2}{r}
$$
通过掌握这些力学公式，学生可以更系统地理解物理规律，并在解题过程中灵活运用。建议在学习过程中结合实际例子进行练习，以加深对公式的理解和记忆。同时，注意单位换算和矢量方向的问题，避免因细节疏忽而影响解题正确率。
