📚 AQA Year 13 Science Quick-Reference Formula & Theorem Handbook | AQA 13 年级科学公式定理速查手册
This compact handbook pulls together the essential formulas, equations and key theorems you must recall for AQA Year 13 Physics, Chemistry and Biology. Use it for last-minute revision, problem-solving drills and building a solid interdisciplinary toolkit for the A-level examinations.
这本速查手册汇集了 AQA 13 年级物理、化学和生物中必须熟记的核心公式、方程式和重要定理,适合考前快速回顾、解题训练,帮助你建立扎实的跨学科应试工具箱。
1. Kinematics and Dynamics | 运动学与动力学
Constant-acceleration SUVAT equations for linear motion.
v = u + at
匀变速直线运动速度‑时间关系:末速度 v 等于初速度 u 加上加速度 a 与时间 t 的乘积。
s = ut + ½at²
位移‑时间关系:位移 s 为初速度乘以时间加上二分之一加速度乘以时间平方。
v² = u² + 2as
速度‑位移关系:末速度平方等于初速度平方加上二倍加速度与位移的乘积。
Newton’s second law for constant mass.
F = ma
牛顿第二定律:物体的合外力 F 等于质量 m 与加速度 a 的乘积。
2. Circular Motion and Gravitation | 圆周运动与万有引力
Centripetal force required to keep an object moving in a circular path.
F = mv²/r = mrω²
圆周运动的向心力公式:向心力 F 可由线速度 v 与半径 r 表示为 mv²/r,也可由角速度 ω 表示为 mrω²。
Newton’s law of universal gravitation.
F = Gm₁m₂/r²
万有引力定律:两质点间的引力 F 与质量乘积 m₁m₂ 成正比,与距离 r 的平方成反比,G 为引力常量。
Gravitational field strength at a distance r from a point mass M.
g = GM/r²
距离点质量 M 为 r 处的引力场强 g 等于引力常量 G 乘以 M 除以 r²。
3. Simple Harmonic Motion | 简谐运动
Defining equation of SHM: acceleration is proportional to negative displacement.
a = –ω²x
简谐运动的定义式:加速度 a 与位移 x 成正比且方向相反,比例常数为角频率 ω 的平方。
Displacement–time solution for SHM (starting from maximum displacement).
x = A cos(ωt)
简谐运动位移‑时间表达式:若 t = 0 时位移最大,则位移 x = A cos(ωt),其中 A 为振幅。
Period of a mass‑spring system.
T = 2π√(m/k)
弹簧振子的周期:T = 2π 乘以根号下质量 m 除以劲度系数 k。
Period of a simple pendulum.
T = 2π√(L/g)
单摆周期:T = 2π 乘以根号下摆长 L 除以重力加速度 g。
4. Electric Fields and Capacitance | 电场与电容
Electric field strength between two parallel plates.
E = V/d
平行板间的匀强电场场强 E 等于两极板间电势差 V 除以板间距 d。
Force on a charge in an electric field.
F = qE
电场对电荷的作用力:F = qE,其中 q 为电荷量,E 为电场强度。
Capacitance definition and charge stored.
C = Q/V
电容定义式:电容 C 等于电容器储存的电荷量 Q 与两极间电压 V 之比。
Time constant for an RC circuit.
τ = RC
RC 电路的时间常数 τ 等于电阻 R 与电容 C 的乘积,决定充放电的快慢。
5. Magnetic Fields and Electromagnetic Induction | 磁场与电磁感应
Magnetic force on a moving charge (Lorentz force for perpendicular field).
F = Bqv
运动电荷在垂直磁场中受到的洛伦兹力:F = Bqv,B 为磁感应强度,q 为电荷,v 为速度。
Magnetic flux through a coil.
Φ = BA cosθ
磁通量 Φ 等于磁感应强度 B、线圈面积 A 以及磁感线与法线夹角 θ 的余弦的乘积。
Faraday’s law of electromagnetic induction (magnitude).
ε = –N ΔΦ/Δt
法拉第电磁感应定律:感应电动势 ε 的大小与线圈匝数 N 以及磁通量变化率 ΔΦ/Δt 成正比,负号表示楞次定律。
Ideal transformer equation.
Vₚ/Vₛ = Nₚ/Nₛ
理想变压器电压比等于原副线圈匝数比:Vₚ/Vₛ = Nₚ/Nₛ。
6. Thermal Physics and Ideal Gases | 热物理学与理想气体
Ideal gas equation linking pressure, volume, amount and temperature.
pV = nRT
理想气体状态方程:压强 p 乘以体积 V 等于物质的量 n、摩尔气体常数 R 与热力学温度 T 的乘积。
Average kinetic energy of a gas molecule (kinetic theory).
½m⟨c²⟩ = (3/2)kT
气体分子平均平动动能:½ m⟨c²⟩ = (3/2) kT,k 为玻尔兹曼常数。
First law of thermodynamics (internal energy change).
ΔU = Q – W
热力学第一定律:系统内能的增量 ΔU 等于吸收的热量 Q 减去系统对外做的功 W。
7. Chemical Equilibrium and Reaction Rates | 化学平衡与反应速率
Equilibrium constant Kc for a general reaction aA + bB ⇌ cC + dD.
Kc = [C]ᶜ[D]ᵈ / [A]ᵃ[B]ᵇ
化学平衡常数 Kc 表达式:等于生成物浓度幂次方的乘积除以反应物浓度幂次方的乘积,各浓度以 mol dm⁻³ 表示。
Rate equation and order of reaction.
Rate = k[A]ᵐ[B]ⁿ
速率方程:反应速率等于速率常数 k 乘以反应物浓度的幂次乘积,指数 m 和 n 为反应级数。
Arrhenius equation (logarithmic form useful for plotting).
ln k = ln A – Ea/(RT)
阿伦尼乌斯方程对数形式:ln k = ln A – Ea/(RT),可用于求活化能 Ea,R 为气体常数,T 为温度。
8. Acids, Bases and pH | 酸碱与 pH
Definition of pH.
pH = –log₁₀[H⁺]
pH 的定义:pH 等于氢离子浓度(mol dm⁻³)的负常用对数。
Ionic product of water at 298 K.
Kw = [H⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴ mol² dm⁻⁶
水的离子积常数 Kw:在 298 K 时,[H⁺] 与 [OH⁻] 的乘积为 1.0 × 10⁻¹⁴ mol² dm⁻⁶。
Acid dissociation constant for a weak acid HA ⇌ H⁺ + A⁻.
Ka = [H⁺][A⁻] / [HA]
弱酸的酸解离常数 Ka:等于生成物离子浓度乘积除以未解离酸的浓度。
pH of a buffer solution (Henderson‑Hasselbalch form).
pH = pKa + log₁₀([A⁻]/[HA])
缓冲溶液 pH 计算:pH = pKa + log₁₀(共轭碱浓度 / 弱酸浓度)。
9. Organic Reaction Mechanisms | 有机反应机理
Nucleophilic substitution (SN2) rate equation depends on both substrate and nucleophile.
Rate = k[R–LG][Nu⁻]
双分子亲核取代 (SN2) 速率方程:速率取决于底物和亲核试剂的浓度,一步完成,构型翻转。
Nucleophilic substitution (SN1) rate depends only on substrate concentration.
Rate = k[R–LG]
单分子亲核取代 (SN1) 速率方程:速率仅与底物浓度有关,经碳正离子中间体,外消旋化。
Electrophilic addition of HBr to an alkene follows Markovnikov’s rule.
CH₃–CH=CH₂ + HBr → CH₃–CHBr–CH₃
烯烃的亲电加成遵循马氏规则:氢加在含氢较多的碳上,生成较稳定的碳正离子中间体,主要产物为 2‑溴丙烷。
Elimination mechanism (E2) favoured by strong base and heat.
CH₃CHBrCH₃ + KOH (ethanolic) → CH₃CH=CH₂ + KBr + H₂O
消除反应 (E2):强碱、加热、醇溶液条件下,卤代烷脱去卤化氢生成烯烃,2‑溴丙烷消除得丙烯。
10. Population Genetics and Evolution | 种群遗传与进化
Hardy‑Weinberg principle for allele frequencies in a stable population.
p + q = 1
哈代‑温伯格平衡中,等位基因频率 p(显性)与 q(隐性)之和为 1。
Genotype frequency equation under Hardy‑Weinberg equilibrium.
p² + 2pq + q² = 1
基因型频率关系:显性纯合 p²、杂合 2pq 与隐性纯合 q² 之和等于 1,用于检验进化是否发生。
Calculation of allele frequency from observed recessive phenotype.
q = √(recessive phenotype frequency)
从隐性表型频率推算 q:q 等于隐性表型频率的平方根,适用于完全显性的情况。
Respiratory quotient (RQ) linking cell respiration to substrate used.
RQ = CO₂ produced / O₂ consumed
呼吸商 RQ = 产生 CO₂ 体积 / 消耗 O₂ 体积,用于判断呼吸底物:葡萄糖 RQ ≈ 1.0,脂质 RQ ≈ 0.7。
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