物理競賽中的微積分基礎

2021-03-01 物理學的誘惑

本文主要介紹物理競賽中的微積分基礎,主要包括以下內容。

1.1 前言

1.2 數

1.2.1 什麼是數?

1.2.2 複數

1.2.3 歐拉公式

1.2.4 例:同方向、同頻率兩簡諧振動的合成

1.3 函數

1.3.1 什麼是函數?

1.3.2 五種基本初等函數

1.3.3 複合函數

1.3.4 反函數

1.3.5 隱函數與參數方程

1.4 極限

1.4.1 一個重要極限

1.5 導數

1.5.1 什麼是導數及其物理意義

1.5.2 基本初等函數的導數

1.5.3 隱函數求導

1.5.4 參數方程求導

1.5.5 泰勒展開

第一章  微積分初步(下)

1.6 積分

1.6.1 什麼是積分?

1.6.2 微積分基本定理(牛頓-萊布尼茨公式)

1.6.3 第一類換元積分法(湊微分法)

1.6.4 分部積分法

1.6.5 第二類換元積分法

1.7 微分方程

1.7.1 什麼是微分方程及物理中的實例

1.7.2 如何求解微分方程

1.7.3 可分離變量的微分方程——物質衰變

1.7.4 一階線性常微分方程——雨滴下落

1.7.5 二階線性常微分方程——簡諧振動

1.7.6 二階線性常微分方程——天體運動

1.7.7 二階常係數齊次線性微分方程

1.7.8 二階常係數非齊次線性微分方程

相關焦點

  • 縱觀近幾年競賽,為什麼越來越多的同學開始提前學習微積分
    縱觀近幾年,競賽雖然在思維量上並沒有增加,但計算量卻在增加,微積分在競賽中的應用也變得越來越常規,物競大綱中也明確把微積分列為了必考內容。那物理競賽中微積分需要學到什麼程度,是不是需要專門學習大學的高等數學,微積分用多了會不會弱化物理思想,微積分是不是就是微元法,只用微元法能不能搞定物理競賽。
  • 美國高中物理競賽F=ma
    美國奧林匹克物理競賽分為兩個階段:第一輪F=ma Contest,只測試力學知識;第二輪USAPhO(USA Physics Olympiad,基本上在3月份進行),測試內容更廣泛,美高的中國同學可以參加第二輪的USAPhO。國內的同學們雖然只能參加第一輪,但如果能夠達到入圍USAPhO的分數,也能夠充分體現你的物理能力,增加美國大學對你物理水平的了解。
  • 【零基礎微積分】{43} :一道莫斯科輕工學院的與 e 相關的競賽題.
    這道題雖然是競賽題,實際上考的是基礎知識。只要你認真學習了極限,了解 e 的背景知識,這道題就不難解決。【零基礎微積分】{40} :兩次使用 「構造法」  求數列通項公式!【零基礎微積分】{41} :一道數列競賽題的考研解法【零基礎微積分】{42} :數列的收斂與極限。
  • 全能學霸喻翼航,鋼琴、微積分、物理競賽樣樣在行,高考總分710
    但眾人這次所關心的對象並不是所謂的高考狀元,而是這位來自成都七中的喻翼航同學。很多人會好奇,喻翼航同學到底有什麼過人之處?會吸引眾人的注意力?這一切的原因歸根結底還是因為喻翼航同學的個人優秀。23號晚間,根據新聞媒體的報導,來自成都七中的喻翼航斬獲了710的好成績,其中的語文分為125,數學為141,外語148,理科為296。
  • 高中物理競賽典型例題精講——阻力正比速度下的運動規律
    01-05-01_阻力正比速度下的運動規律本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一個利用牛頓第二定律來求解運動狀態的題目,這個題目雖然應用到了牛頓第二定律,但是並不屬於動力學題目,無論從解題過程還是解題思路上來說,都應該屬於運動學的題目,題目中僅僅利用了牛頓定律得到了外力與加速度之間的關係
  • 物理競賽典型例題精講——半圓盤質心
    02-01-9_半圓盤質心本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一個有關物體質心的問題,該問題描述簡單,可能是能夠見到的物理競賽題中秒速最為簡單的一個題目,一般而言題幹描述越簡單的題目,在解決起來就可能越複雜,這裡也不出所料,同學們看完了本題內容的題目
  • 高中物理競賽典型例題精講——拋物線原點振動頻率
    05-01-28_拋物線原點振動頻率本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一下微積分的方法在簡諧振動求解過程中的應用,這裡所說的微積分的應用過程,並不是通過牛頓第二定律或者是機械能守恆定律方程來求解振動方程的過程,這裡所應用的微積分的基礎知識,
  • 重磅|2019第36屆物理競賽複賽真題解讀!(附參考答案+評析)
    2019年9月21日早上9:00-12:00,歷經三個小時,第36屆全國中學生物理競賽複賽理論考試結束,本次考試共7大題,總分320分。百加整理了本屆試題的原題、參考答案和評析,供各位考生參考。試題總評今年複賽題從往年的8道縮減為7道,與過去3力2電磁1熱1光1近的模式相比,今年第4題兼考力熱,第7題兼考電熱,考察面並沒有變窄。
  • 物理競賽典型例題精講——勻質球殼引力
    02-07-6_球殼引力本期高中物理競賽試題,我們共同來研究勻質球殼對球殼外和球殼內一質點的萬有引力,其中對於球殼外的一個質點的萬有引力由萬有引力定律能夠直接得出,本期的題目的解題方法主要是給大家一個思路,方便日後在分析問題中使用,其解題步驟中
  • 第44屆國際物理競賽(IPHO)金牌得主王思真談競賽
    競賽路上執著前行   高二比賽之後,王思真同學就認識了學而思的蔡子星老師,並一直跟隨蔡老師學習。因為有了之前的競賽基礎和能力,又與大學有了一定的籤約,可以說已經沒有什麼後顧之憂,可以放開手做自己想做的事情了。但如果衝擊國際競賽的,之前的知識積累遠遠不夠,還要學習一些大學的課程,因為國際比賽考綱包括大學內容。
  • 高中物理競賽典型例題精講——波動方程參數計算
    05-02-01_波動方程參數計算本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一個新的振動類型的題目的解題方法和思路,本期題目開始,我們將注意力主要集中到簡諧振動的振動波上,即研究機械波在介質中傳播特性的題目,此類題目所引用的物理學知識點相對較少,在解題方法上
  • 物理競賽典型例題精講——雨滴下落速度
    04-01-10_雨滴下落速度本期高中物理競賽試題,我們繼續研究一下變質量物體的動量守恆定律的相關知識,並深入探討變質量質點的運動速度與位移隨時間的變化關係,具體結合題目的場景,討論一下雨滴下落的實際過程中,雨滴的運動規律。
  • 微積分是數學的基礎,極限是微積分的核心,如何掌握「極限」?
    無論是非數學專業理工科的高等數學,還是數學專業的數學分析,微積分都是其最基礎、最重要的內容。在微積分的基礎上,繼續發展出:常微分方程論、偏微分方程論、微分幾何、實變函數論、複變函數論、解析數論等分支學科。微積分的地位,由此可見一斑,想躲是躲不過去的。
  • 高中物理競賽典型例題精講——均勻帶電半球面電場強度
    06-02-04_均勻帶電半球面電場強度本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一下高度對稱帶電體的電場強度的計算方法和思路,通常最基本的計算電場強度的方法應該是應用高斯電場定律,通過高斯電場定律,我們已經了解,一個閉合曲面表面的電通量等於該閉合曲面內所包含的電荷的總量與真空電容率的比值
  • ...物理競賽金牌學校 青島中學學子在全國中學生物理競賽(山東賽區...
    記者了解到,經過兩天激烈角逐,青島中學參賽同學在這次競賽中喜獲佳績,其中溫章、紀乃文、尚子衍(交換生)、王敬華(交換生)四名同學獲山東賽區一等獎。青島中學被評為全省物理競賽金牌學校。以物理學科為例,分為物理I、II、III、IV四個等級,張立彬向記者介紹:「物理I主要滿足參加合格性學業水平考試學生的需求;物理II是完成高中物理必修和選修的內容,滿足等級考試的難度要求;熱愛基礎學科,計劃參加強基計劃、綜合評價招生等特殊類型招生考試的同學可以選擇物理III;物理IV主要滿足計劃參加物理競賽、強基計劃、綜合評價招生等特殊類型招生考試和大學先修課考試的要求。」
  • 高中物理競賽典型例題精講——小車豎直圓周運動摩擦力做功
    04-04-11_小車豎直圓周運動摩擦力做功本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一下變力做功問題的微分解題思路,其實在競賽題目中,很少使用功元的方式求解做功多少的,本期題目還是屬於並不多見的內容之一,究其原因主要是該方法必定要與微積分的計算過程相聯繫
  • 物理競賽典型例題精講——液體中倒立半球壓力
    02-05-3_液體中倒立半球壓力本期高中物理競賽試題,我們共同來研究液體壓強和壓力的相關題目,並通過最近幾期的液體壓強和壓力的內容,總結並分析該類型題目的解題思路和方法,了解該類題目的考察重點難點,並總結規律,此類題目因為考察內容單一,方法比較固定,其難點也在於合理的受力分析過程
  • 物理競賽典型例題精講——衛星探測區域
    02-07-10_衛星掃描面積本期高中物理競賽試題,我們共同來探究衛星在圍繞行星運行時,對行星表面的觀測區域的大小的問題,考慮到一般行星都是球形的,因此一顆衛星在運行過程中是不可能覆蓋全球的,但是能夠覆蓋哪些區域呢?
  • 高中物理競賽典型例題精講——異種電荷分布兩半球面場強
    06-02-05_異種電荷分布兩半球面場強本期高中物理競賽試題,我們將在上一期內容的基礎上,繼續探討規則對稱均勻帶電體的電場強度計算問題,同時在上一期內容的基礎上,進一步探討對稱性原理在求解電場強度中的應用方法和過程,同時通過最近兩期關於電場強度的計算題目的求解思路中,體會到微積分原理也就是微元法在實際應用中的應用使用方法
  • 全國高中物理競賽大綱
    全國高中物理競賽大綱   一、  力學   a) 運動學   參照系  質點運動的位移和路程、速度、加速度  相對速度   向量和標量  向量的合成和分解   勻速及勻變速直線運動及其圖像  運動的合成  拋體運動  圓周運動