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衡水中学知识点_初中物理


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最新人教版九年级物理复习提纲

八年级上册

第一章 机械运动

八年级下册

第七章 力

第 1 节

长度和时间的测量

第 1 节

第 2 节

运动的描述

第 2 节

弹力

第 3 节

第 4 节

运动的快慢 测量平均速度

第 3 节

重力

第二章 声现象

第八章

运动和力

第 1 节 声音的产生与传播

第 1 节

牛顿第一定律

第 2 节 声音的特性

第 2 节

二力平衡

第 3 节 声的利用

第 4 节 噪声的危害和控制

第 3 节

摩擦力

第三章 物变态化

第九章

压强

第 1 节 温度

第 1 节

压强

第 2 节 熔化和凝固

第 2 节

液体的压强

第 3 节 汽化和液化

第 3 节

大气压强

第 4 节 升华和凝华

第 4 节

流体压强与流速的关系

第四章 光现象

第 1 节

光的直线传播

第十章

浮力

第 2 节

光的反射

第 1 节

浮力

第 3 节

平面镜成像

第 2 节

阿基米德原理

第 4 节

第 5 节

光的折射光的色散

第 3 节

物体的浮沉条件及应用

第五章 透镜及其应用

第十一章

功和机械能

第 1 节 透镜

第 1 节

第 2 节 生活中的透镜

第 2 节

功率

第 3 节 凸透镜成像的规律

第 3 节

动能和势能

第 4 节 眼睛和眼镜

第 5 节 显微镜和望远镜

第 4 节

机械能及其转化

第六章 质量与密度

第十二章

简单机械

第 1 节 质量

第 1 节

杠杆

第 2 节 密度

第 2 节

滑轮

第 3 节 测量物质的密度

第 4 节 密度与社会生活

第 3 节

机械效率

1

九年级全册

第十三章

热和能

第 1 节

第 2 节

分子热运动内能

第十九章

生活用电

第 3 节

第十四章

比热容

内能的利用

第 1 节

第 2 节

第 3 节

家庭电路

家庭电路电流过大的原因安全用电

第 1 节

第 2 节

第 3 节

内能的利用热机

热机效率

第二十章

电与磁

第十五

电流和电路

第 1 节

第 2 节

磁现象 磁场

电生磁

第 1 节

电荷 摩擦起电

第 3 节

电磁铁 电磁继电器

第 2 节

电流和电路

第 4 节

电动机

第 3 节

第 4 节

第 5 节

串联和并联电流的强弱

串、并联电路的电流规律

第 5 节

磁生电

第二十一章 信息的传递

第十六章

电压 电阻

第 1 节

现代顺风耳──电话

第 1 节

电压

第 2 节

电磁波的海洋

第 2 节

串、并联电路电压的规律

第 3 节

广播、电视和移动通信

第 3 节

第 4 节

电阻

变阻器

第 4 节

越来越宽的信息之路

第十七章 欧姆定律

第1节 电阻上的电流跟两端电压的关系第 2节 欧姆定律及其应用

第 3 节 电阻的测量

第十八章 电功率第 1节 电能

第 2 节 电功率

第 3 节 测量小灯泡的电功率第 4节 焦耳定律及其应用

第二十二章 能源与可持续发展第 1节 能源家族

第 2节 核能第 3 节 太阳能

第 4 节 能量的转化和守恒第 5节 能源与可持续发展

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第一章 机械运动

基础知识梳理

一、长度和时间的测量

1、长度的单位:在国际单位制中,(m)、千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μ m)、纳米(nm)。测量长度的常用工具:刻度尺。刻度尺的使用方法:①注意刻度标尺的零刻度线 是否磨损、最小分度值和量程;②测量时刻度尺的刻度线要紧贴被测物体,位置要放正,不 得歪斜,零刻度线应对准所测物体的一端;③读数时视线要正对尺面,④读数时要估读到分度值的下一位⑤记录数据时不但要记录数据,还要注明测量单位

2、国际单位制中,时间的基本单位是(s)、小时(h)、分(min)

3、测量值和真实值之间的差异叫做误差,我们不能消灭误差,但应尽量减小误差。减少误差方法:多次测量求平均值、选用精密测量工具、改进测量方法。误差与错误区别:误差不是错误,错误不该发生能够避免,误差永远存在不能避免。

二、运动的描述

1、运动是宇宙中最普遍的现象,物理学里把物体位置变化叫做机械运动。

2、在研究物体的运动时,选作标准的物体叫做参照物。同一个物体是运动还是静止取决于所选的照物,这就是运动和静止的相对性

三、运动的快慢

1、物体运动的快慢用速度表示。为了比较物体运动的快慢,采用“相同时间比较路程”或“相同程比较时间”的方法比较。我们把物体沿着直线且速度不变的运动,叫做匀速直线运动。计算公式:v=S/t

其中:s——路程——米(m);t——时间——秒(s);v——速度——米/秒(m/s)

国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号为 m/sm·s-1,交通运输中常用千米每小时做速度的单位,符号为 km/hkm·h-11m/s=3.6km/hv=S/t,变形可得:s=vtt=S/v

四、测量平均速度

1、测量平均速度的测量工具为:刻度尺、秒表

2、停表的使用:读数:表中小圆圈的数字单位为min,大圆圈的数字单位为 s。

3、测量原理:平均速度计算公式v=S/t

第二章 声现象

一、声音的产生

1、声音是由物体的振动产生的;(人靠声带振动发声、风声是空气振动发声、弦乐器靠振动发

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声、鼓靠鼓面振动发声,等等);

2、振动停止,发声停止;但声音并没立即消失。(因为原来发出的声音仍可以继续传播);

3、发声体可以是固体、液体和气体;

二、声音的传播

1、声音的传播需要介质;固体、液体和气体都可以传播声音;一般情况下,声音在固体中传得最快,气体中最慢;

2、真空不能传声;

3、声音以波(声波)的形式传播;

注:有声音物体一定在振动,在振动不一定能听见声音;

4、声速:物体在每秒内传播的距离叫声速,单位是 m/s;声速的计算公式是v=S/t;声音在空气中的速度为 340m/s;

三、回声

声音在传播过程中,遇到障碍物被反射回来,再传入人的耳朵里,人耳听到反射回来的声音叫回声

(如:高山的回声,夏天雷声轰鸣不绝,北京的天坛的回音壁)

1、听见回声的条件:原声与回声之间的时间间隔在 0.1s以上(教室里听不见回声,小房间声音变大是因为原声与回声重合);

2、回声的利用:测量距离(车到山,海深,冰川到船的距离);

声音传播路程:S=V*T,距离 L= S /2(注意:请各位同学一定要认真审题再下结论

四、声音的特性

1、音调:声音的高低叫音调。频率越高,音调越高(频率:物体在每秒内振动的次数,表示物体振动的快慢,单位是赫兹)

2、响度:声音的强弱叫响度;物体振幅越大,响度越强;听者距发声者越远,响度越弱;

3、音色:辨别是什么物体发出的声音,靠音色

五、超声波和次声波

1、人耳感受到声音的频率有一个范围:20Hz~20000Hz,高于 20000Hz 叫超声波;低于 20Hz叫次声波;

2、动物的听觉范围和人不同,大象靠次声波交流,地震、火山爆发、台风、海啸都要产生次声波;六、声音的利用

1、超声波的能量大、频率高用来打结石、清洗钟表等精密仪器;

超声波基本沿直线传播用来回声定位(蝙蝠辨向)制作(声纳系统

2、传递信息(交谈,医生查病时的听疹,B 超,敲铁轨听声音等等)

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3、传递能量(飞机场帮边的玻璃被震碎,雪山中不能高声说话)

七、噪声的危害和控制

1、噪声

(1) 从物理角度上讲,物体做无规则振动时发出的声音叫噪声

(2) 从环保角度上讲,凡是妨碍人们正常学习、工作、休息的声音以及对人们要听的声音产生干扰的声音都是噪声

2、乐音:从物理角度上讲,物体做有规则振动发出的声音;

3、常见噪声来源:飞机的轰鸣声、汽车的鸣笛声、鞭炮声、金属之间的摩擦声;

4、噪声等级:表示声音强弱的单位是分贝。符号 dB,超过 90dB会损害健康;0dB指人耳刚好能听见的声音;

5、控制噪声:(1)在声源处减弱(安装消声器);(2)在传播过程中减弱(植树、隔音墙)(3)在人耳处减弱(戴耳塞)

第三章 物态变化

一、温度温度:温度是用来表示物体冷热程度的物理量;

注:热的物体我们说它的温度高,冷的物体我们说它的温度低,若两个物体冷热程度一样,它们的温度也相同;我们凭感觉判断物体的冷热程度一般不可靠;

2、摄氏温度

(1) 温度常用的单位是摄氏度,用符号“℃”表示;

(2) 摄氏温度的规定:把一个大气压下,冰水混合物的温度规定为0℃;把一个标准大气压下沸水的温度规定为 100℃;然后把 0℃和 100℃之间分成 100等份,每一等份代表1℃。

(3) 摄氏温度的读法:如“5℃”读作“5 摄氏度”;“-20℃”读作“零下 20 摄氏度”或“负 20

摄氏度”

二、温度计 1、常用的温度计是利用液体的热胀冷缩的原理制造的; 温度计的使用(测量液体温度)

(1) 使用前要:观察温度计的量程、分度值(每个小刻度表示多少温度),并估测液体温度,不能超过温度计的量程(否则会损坏温度计)

(2)测量时,要将温度计的玻璃泡与被测液体充分接触,不能紧靠容器壁和容器底部;

(3) 读数时,玻璃泡不能离开被测液、要待温度计的示数稳定后读数,且视线要与温度计中液柱的上表面相平。

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三、体温计

体温计:专门用来测量人体温的温度计;

测量范围:35℃~42℃;体温计读数时可以离开人体;

体温计的特殊构成:玻璃泡和直的玻璃管之间有极细的、弯的细管;

物态变化:物质在固、液、气三种状态之间的变化;固态、液态、气态在一定条件下可以相互转化。物质以什么状态存在跟物体的温度有关。

四、熔化和凝固

1、物质从固态变为液态叫熔化;从液态变为固态叫凝固。

2、熔化和凝固是互为可逆过程;物质熔化时要吸热;凝固时要放热;

3、固体可分为晶体和非晶体

晶体:熔化时有固定温度(熔点)的物质(例如冰、海波、各种金属);非晶体:熔化时没有固定温度的物质(例如蜡、松香、玻璃、沥青)

晶体和非晶体的根本区别是:晶体有熔点(熔化时温度不变继续吸热),非晶体没有熔点(熔化时温度升高,继续吸热);熔点:晶体熔化时的温度;

晶体熔化的条件:温度达到熔点;继续吸热;晶体凝固的条件:温度达到凝固点;继续放热;

4、同一晶体的熔点和凝固点相同;

5、晶体的熔化、凝固曲线:

熔化过程:

(1) AB 段,物体吸热,温度升高,物体为固态;

(2) BC 段,物体吸热,物体温度达到熔点(50℃),开始熔化,但温度不变,物体处在固液共存状态;

(3) CD 段,物体吸热,温度升高,物体已经熔化完毕,物体为液态;

凝固过程:

(4) DE 段,物体放热,温度降低,物体为液态;

(5) EF 段,物体放热,物体温度达到凝固点( 50℃),开始凝固,但温度不变,物体处在固液共存状态;

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(6) FG 段,物体放热,温度降低,物体凝固完毕,物体为固态。

注意:物质熔化和凝固所用时间不一定相同,这与具体条件有关;

五、汽化和液化

1、物质从液态变为气态叫汽化;物质从气态变为液态叫液化;

2、汽化和液化是互为可逆的过程,汽化要吸热、液化要放热;

3、汽化可分为沸腾和蒸发;

(1) 沸腾:在一定温度下(沸点),在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象;

○1 沸点:液体沸腾时的温度叫沸点;液体沸腾时温度不变

○2 不同液体的沸点一般不同;

○3 液体的沸点与压强有关,压强越大沸点越高(高压锅煮饭)

○4 液体沸腾的条件:温度达到沸点还要继续吸热;

(2) 蒸发:在任何温度下都能发生,且只在液体表面发生的缓慢的汽化现象; 影响蒸发快慢的因素:

○1 跟液体温度有关:温度越高蒸发越快(夏天洒在房间的水比冬天干的快;在太阳下晒衣服很快就干);

○2 跟液体表面积的大小有关,表面积越大,蒸发越快(凉衣服时要把衣服打开凉,为了地下有积水快干,要把积水扫开);

○3 跟液体表面空气流动速度有关,空气流动越快,蒸发越快(凉衣服要凉在通风处,夏天开风扇降温);

(3) 沸腾和蒸发的区别和联系

○1 它们都是汽化现象,都吸收热量;

○2 沸腾只在沸点时才进行;蒸发在任何温度下都能进行;

○3 沸腾在液体内、外同时发生;蒸发只在液体表面进行;

○4 沸腾比蒸发剧烈;

4、液化的两种方式:降低温度(所有气体都能通过这种方式液化);压缩体积(生活中、生产中、工作中的可燃气体都是通过这种方式液化,便于储存和运输)

六、升华和凝华

1、物质从固态直接变为气态叫升华;从气态直接变为固态叫凝华。升华吸热,凝华放热;

2、升华现象:樟脑球变小;冰冻的衣服变干;人工降雨中干冰的物态变化;

3、凝华现象:雾凇、霜的形成;北方冬天窗户玻璃上的冰花(在玻璃的内表面)

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七、云、雨、雪、雾、露、霜、“白气”的形成

1、高空水蒸汽与冷空气相遇液化成小水滴,就形成云;(液化)

2、高空水蒸汽与冷空气相遇液化成大水滴,就形成雨;(液化)

3、高空水蒸汽与冷空气相遇凝华成小冰粒,就形成雪;(凝华)

4、温度高于 0℃时,水蒸汽液化成小水滴附在尘埃上形成雾;(液化)

5、温度高于 0℃时,水蒸汽液化成小水滴成为露;(液化)

6、温度低于 0℃时,水蒸汽凝华成霜;(凝华)

7、 “白气”是水蒸汽遇冷而成的小水滴;(液化)

第四章 光的传播

1、光源:能发光的物体叫做光源。

光源可分为天然光源(水母、太阳),人造光源(灯泡、火把);月亮不是光源

2、光在同种均匀介质中沿直线传播; 光的直线传播的应用:

(1) 小孔成像:像的形状与小孔的形状无关,像是倒立的实像(树阴下的光斑是太阳的像)

(2) 取得直线:激光准直(挖隧道定向);整队集合;射击瞄准;

(3) 限制视线:坐井观天、一叶障目;

(4) 影的形成:影子;日食、月食(要求会作图)

3、光线:常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向;

4、所有的光路都是可逆的,包括直线传播、反射、折射等。

一、光速

1、真空中光速是宇宙中最快的速度;c=3×108m/s;

2、光年:是光在一年中传播的距离,光年是长度单位;

声音在固体中传播得最快,液体中次之,气体中最慢,真空中不传播;

在真空中传播的最快,空气中次之,透明液体、固体中最慢(二者刚好相反)。光速远远大于声速(如先看见闪电再听见雷声;在跑 100m时,声音传播时间不能忽略不计,但光传播时间可忽略不计)。

二、光的反射

1、当光射到物体表面时,被反射回来的现象叫做光的反射

2、我们看见不发光的物体是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。

3、反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一个平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。

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5、光路图(要求会作):

(1) 、确定入(反)射点:入射光线和反射面或反射光线和反射面或入射光线和反射光线的交点即为入射(反射)点

(2)、根据法线和反射面垂直,作出法线。

(3)、根据反射角等于入射角,画出入射光线或反射光线

6、两种反射:镜面反射和漫反射

(1) 镜面反射:平行光射到光滑的反射面上时,反射光仍然被平行的反射出去;

(2) 漫反射:平行光射到粗糙的反射面上,光线各个方向反射出去;

(3) 镜面反射和漫反射的相同点:都是反射现象,都遵守反射定律不同点是:反射面不同(一光滑,一粗糙),一个方向的入射光,镜面反射的反射光只射向一个方向(刺眼);而漫反射射向四面八方;(下雨天向光走走暗处,背光走要走亮处,因为积水发生镜面反射,地面发生漫反射,电影屏幕粗糙、黑板要粗糙是利用漫反射把光射向四处,黑板上“反光”是发生了镜面反射)

三、平面镜成像

1、平面镜成像特点:像是虚像,像和物关于镜面对称轴对称图形)。像和物的大小相等,像和物对应点的连线和镜面垂直,到镜面距离相等;像和物上下相同,左右相反(镜中像的左手是人的右手,物体远离或靠近镜面像的大小不变,像也要随着远离或靠近镜面相同距离)。

2、水中倒影的形成的原因:平静的水面就好像一个平面镜,它可以成像(水中月、镜中花);物离水面多高,像离水面就是多远,与水的深度无关

3、平面镜成虚像的原因:物体射到平面镜上的光经平面镜反射后的反射光线没有会聚而是发散的, 这些光线的反向延长线(画线时用虚线)相交成的像,不能呈现在光屏上,只能通过人眼观察到, 故称为虚像(不是由实际光线会聚而成)

注意:进入眼睛的光并非来自像点,而是反射光。要求能用平面镜成像的规律(像、物关于镜面对称)和平面镜成像的原理(同一物点发出的光线经反射后,反射光的反向延长线交于像点) 作光路图(作出物、像、反射光线和入射光线);

四、凸面镜和凹面镜

1、以球外表面为反射面叫凸面镜,以球内表面为反射面的叫凹面镜

2、凸面镜对光有发散作用,可增大视野(汽车上的观后镜);凹面镜对光有会聚作用(太阳灶,利用光路可逆制作电筒)

五、光的折射

1、光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折。

2、光在同种不均匀的介质中传播时,光的传播方向也会发生偏折。

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3、折射角:折射光线和法线间的夹角。

六、光的折射定律

1、在光的折射中,三线共面,法线居中。

2、在空气中的角度最大,在水中的角度次之,在玻璃中的角度最小。(利用光在不同介质中的速度大小来判断

3、垂直入射时,折射角和入射角都等于0°,光的传播方向不改变

4、折射角随入射角的增大而增大

5、当光射到两介质的分界面时,反射、折射同时发生

七、光的折射现象及其应用

1、生活中与光的折射有关的例子:

(1)水中的鱼的位置看起来比实际位置高一些(鱼实际在看到位置的后下方);

(2)由于光的折射,池水看起来比实际的浅一些;

(3)水中的人看岸上的景物的位置比实际位置高些;

(4)透过厚玻璃看钢笔,笔杆好像错位了;

(5)斜放在水中的筷子好像向上弯折了;(要求会作光路图)

八、光的色散:

1、太阳光通过三棱镜后,依次被分解成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色,这种现象叫色散;

2、白光是由各种色光混合而成的复色光

3、天边的彩虹是光的色散现象

4、色光的三原色是:红、绿、蓝;其它色光可由这三种色光混合而成,白光是三种色光混合而成的;世界上没有黑光

九、看不见的光

1、红外线:红外线位于红光之外,人眼看不见;红外线的主要性能是热作用强(加热);一切物体都能发射红外线,温度越高辐射的红外线越多;电视遥控器用红外线来传递信息。

2、紫外线:在光谱上位于紫光之外,人眼看不见;紫外线的主要特性是化学作用强;(消毒、杀菌)紫外线的生理作用,促进人体合成维生素D 从而吸收钙元素(小孩多晒太阳),荧光作用(验钞)

第五章 透镜及其应用一、透镜:至少有一个面是球面的一部分的透明玻璃元件

1、凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜,如:远视镜片,放大镜等等;

2、凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜,如:近视镜片;二、基本概念:

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1、主光轴:过透镜两个球面球心的直线,用CC’表示;

2、光心:同常位于透镜的几何中心;用“O”表示。

3、焦点:平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点,这点叫焦点;用“F”表示。

4、焦距:焦点到光心的距离。焦距用“f”表示。如下图:

注意:凸透镜和凹透镜都各有两个焦点,凸透镜的焦点是实焦点,凹透镜的焦点是虚焦点; 5、粗略测量凸透镜焦距的方法:使凸透镜正对太阳光(太阳光是平行光,使太阳光平行于凸透镜的主光轴),下面放一张白纸,调节凸透镜到白纸的距离,直到白纸上光斑最小、最亮为止,然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。

三、三条特殊光线(要求会画):

1、过光心的光线经透镜后传播方向不改变,如下图:

2、平行于主光轴的光线,经凸透镜后经过焦点;经凹透镜后向外发散,但其反向延长线必过焦点

(所以凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光有发散作用)如下图:

3、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴;射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴;如下图:

四、透镜应用

照相机

1、照相机的镜头是凸透镜;

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2、物体到透镜的距离(物距)大于二倍焦距,成缩小、倒立的实像;投影仪:

1、投影仪的镜头是凸透镜;

2、物体到透镜的距离(物距)大于一倍焦距,小于二倍焦距,成放大、倒立的实像;注意:照相机、投影仪要使像变大,应该让透镜靠近物体,远离胶卷、屏幕。

放大镜

1、放大镜是凸透镜;

2、物体到透镜的距离(物距)小于一倍焦距,成放大、正立的虚像;注:要让物体更大,应该让放大镜远离物体;

五、探究凸透镜的成像规律: 器材:凸透镜、光屏、蜡烛、光具座(带刻度尺)

注意事项:蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一直线上; 凸透镜成像的规律(要求熟记、并理解):

种类

成像条件物距(u)

成像的性质

像距(v)

应用

5

u﹥2f

缩小、倒立的实像

f﹤v﹤2f

照相机

4

u=2f

等大、倒立的实像

v=2f

3

f﹤u﹤2f

放大、倒立的实像

v﹥2f

投影仪

2

u=f

不成像

---------

----------

1

u﹤f

放大、正立的虚像

V﹥f

放大镜

口诀:一焦分虚实、二焦分大小;虚像同侧正,实像异侧倒;物远实像小,物远虚像大。

注意:1、实像是由实际光线会聚而成,在光屏上可呈现,可用眼睛直接看,所有光线必过像点;

2、虚像不能在光屏上呈现,但能用眼睛看,由光线的反向延长线会聚而成; 注意:凹透镜始终成缩小、正立的虚像;

六、透镜应用

1、眼睛的晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏(胶卷);

2、近视眼看不清远处的物体,远处的物体所成像在视网膜前,需戴凹透镜调节;

3、远视眼看不清近处的物体,近处的物体所成像在视网膜后面,需戴凸透镜调节;

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显微镜和望远镜

4、显微镜由目镜和物镜组成,物镜、目镜都是凸透镜,它们使物体两次放大;

5、望远镜由目镜和物镜组成,物镜使物体成缩小、倒立的实像,目镜相当于放大镜,成放大的像;

第六章 质量与密度

1、质量的定义:物体含有物质的多少

一、质量

2、质量是物体的一种基本属性。它不随物体的形状、温度、状态和位置的改变而改变。

(你知道什么时候物体的质量会发生变化吗?请举例说明)

3、质量的单位:在国际单位制中,质量的单位是千克。其它常用单位还有吨、克、毫克

4、质量的测量:实验室常用托盘天平来测量质量。

5、托盘天平调节:

1、把托盘天平放在水平台上,把游码放在标尺左端零刻线处。

2、调节横梁上的平衡螺母,指针向分度盘左端偏斜,平衡螺母向右调节;指针向分度盘右端偏斜,衡螺母向左调节

注意:要掌握如何通过指针来判断调节平衡螺母的方向和判断是否调平了。

(3) 测量:将被测物体放在左盘里,用镊子向右盘里加减砝码并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。

注意:要掌握什么顺序加砝码,怎么知道调平了?这时能调节平衡螺母吗?调了又会怎么样影响测量的结果呢?

(4) 读数:被测物体的质量等于右盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值。注意:要掌握如果砝码质量变大了或变小了测量值又会怎么变呢?

6、会估计生活中物体的质量(阅读117 页)

二、密度

1.密度的定义:单位体积的某种物质的质量,叫做这种物质的密度。

2、定义式: m

V

因为密度是物质的一种特性,某种物质的密度跟由这种物质构成的物体的质量和体积均无关,所以上述公式是定义密度的公式,是测量密度大小的公式,而不是决定密度大小的公式。

3.密度的单位:在国际单位制中,密度的单位是千克/米 3。其它常用单位还有克/厘米 3。1克/厘米3=1000 千克/米 3。4.物质密度和外界条件的关系

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物体通常有热胀冷缩的性质,即温度升高时,体积变大;温度降低时,体积变小。而质量与温度无关,所以,温度升高时,物质的密度通常变小,温度降低时,密度变大。

注意:水在 04℃时反常膨胀,即温度升高,体积变小,密度变大;温度下降,体积变大, 密度变小)

三、质量和体积的关系图像利用 m—V 图像,可以求物质的密度;

四、密度的测量

1.测固体的密度

(1) 测比水的密度大的固体物质的密度

①用天平称出固体的质量 m1

②利用量筒测量适量水的体积 V1

③将物体全部浸没在水中测得体积为 V2

(2) 测比水的密度小的固体物质的密度。

①用天平称出固体的质量。

②利用排水法测固体体积时,有两种方法。一是用细而长的针或细铁丝将物体压没于水中,通过排开水的体积,测出固体的体积。二是在固体下面系上一个密度比水大的物块,比如铁块。利用铁块使固体浸没于水中。铁块和固体排开水的总体积再减去铁块的体积就等于固体的体积。固体的质量、体积测出后,利用密度公式求出固体的密度。

2.测液体的密度

(1)①用天平测量装有适量液体的容器的质量 m1

②将部分液体倒入量筒中测量体积V

③用天平测量剩余液体和容器的质量 m2

(2)液体体积无法测量时,在这种情况下,往往需要借助于水,水的密度是已知的,在体积相等时,两种物质的质量之比等于它们的密度之比。我们可以利用这个原理进行测量。测量方法如下:

a. 用天平测出空瓶的质量 m;

b. 将空瓶内装满水,用天平称出它们的总质量m1

c. 将瓶中水倒出,装满待测液体,用天平称出它们的总质量m2

五、密度的应用

利用密度知识可以鉴别物质,可以求物体的质量、体积。利用天平可以间接地测量长度、面积、体积。利用刻度尺,量筒可以间接地测量质量。

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第七章 力

一、力

1. 力的作用效果:(1)力可以改变物体的运动状态。 (2)力可以使物体发生形变。

注:物体运动状态的改变指物体的运动方向或速度大小的改变或二者同时改变,或者物体由静止到运动或由运动到静止。形变是指形状发生改变。

2. 力的概念

(1) 力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而存在。一切物体都受力的作用。

(2)有的力必须是物体之间相互接触才能产生,比如物体间的推、拉、提、压等力,但有的力物体不接触也能产生,比如重力、磁极间、电荷间的相互作用力等。

(3) 力的单位:牛顿,简称:牛,符号是 N。

(4)力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。都会影响力的作用效果。3.力的示意图

(1)用力的示意图可以把力的三要素表示出来。(2)作力的示意图的要领:

①确定受力物体、力的作用点和力的方向;

②从力的作用点沿力的方向画力的作用线,用箭头表示力的方向;

③力的作用点可用线段的起点,也可用线段的终点来表示;

④表示力的方向的箭头,必须画在线段的末端。

4.物体间力的作用是相互的,比如甲、乙两个物体间产生了力的作用,那么甲对乙施加一个力的同时,乙也 对甲施加了一个力。

由此我们认识到:①力总是成对出现的;②相互作用的两个物体互为施力物体和受力物体。

二、弹力

1.弹性和塑性:(1)在受力时会发生形变,不受力时,又恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性;(2)在受力时会发生形变,不受力时,形变不能自动地恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做塑性。2.弹力

(1)弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力。压力、支持力、拉力等的实质都是弹力。(2)弹力的大小、方向和产生的条件:

①弹力的大小:与物体的材料、形变程度等因素有关。

②弹力的方向:跟形变的方向相反,与物体恢复形变的方向一致。

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③弹力产生的条件:物体相互接触,发生弹性形变。

3.弹簧测力计

(1) 测力计:测量力的大小的工具叫做测力计。

(2)弹簧测力计的原理:弹簧所受拉力越大弹簧的伸长就越长;在弹性限度内,弹簧的伸长与所受到的拉力成正比。

(3) 弹簧测力计的使用:

①测量前,先观察弹簧测力计的指针是否指在零刻度线的位置,如果不是,则需校零;所测的力不能大于弹簧测力计的测量限度,以免损坏测力计。

②观察弹簧测力计的分度值和测量范围,估计被测力的大小,被测力不能超过测力计的量程。

③测量时,拉力的方向应沿着弹簧的轴线方向,且与被测力的方向在同一直线。

④读数时,视线应与指针对应的刻度线垂直。

三、重力

1. 重力的定义:由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力。地球上的所有物体都受到重力的作用。

2. 重力的大小

(1) 重力也叫重量。

(2) 重力与质量的关系:物体所受的重力跟它的质量成正比。

公式:G=mg,式中,G是重力,单位牛顿(N);m 是质量,单位千克(kg)。g=9.8N/kg。

(3) 重力随物体位置的改变而改变,同一物体在靠近地球两极处重力最大,靠近赤道处重力最小。3.重力的方向

(1) 重力的方向:竖直向下。

(2)应用:重垂线,检验墙壁是否竖直。 4.重心:

(1) 重力的作用点叫重心。

(2) 规则物体的重心在物体的几何中心上。有的物体的重心在物体上,也有的物体的重心在物体以外。

5.万有引力:宇宙间任何两个物体,大到天体,小到灰尘之间,都存在互相吸引的力,这就是万有引力。

第八章 运动和力

一、牛顿第一定律

1. 牛顿第一定律

(1) 内容:一切物体在没有受到外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。

(2) 牛顿第一定律不可能简单的从实验中得出,它是通过实验为基础、通过分析和科学推理得到的。

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(3) 力是改变物体运动状态的原因,惯性是维持物体运动的原因。

(4)探究牛顿第一定律中,每次都要让小车从同一斜面上同一高度滑下,其目的是使小车滑至水平面上的初速度相等。

(5) 牛顿第一定律的意义:

①揭示运动和力的关系。

②证实了力的作用效果:力是改变物体运动状态的原因。

③认识到惯性也是物体的一种特性。

2. 惯性

(1)惯性:一切物体保持原有运动状态不变的性质叫做惯性。(2)对“惯性”的理解需注意的地方:

①“一切物体”包括受力或不受力、运动或静止的所有固体、液体气体。

②惯性是物体本身所固有的一种属性,不是一种力,所以说“物体受到惯性”或“物体受到惯性力”等,都是错误的。

③要把“牛顿第一定律”和物体的“惯性”区别开来,

前者揭示了物体不受外力时遵循的运动规律,后者表明的是物体的属性。

④惯性有有利的一面,也有有害的一面,我们有时要利用惯性,有时要防止惯性带来的危害,但并不是“产生”惯性或“消灭”惯性。

⑤同一个物体不论是静止还是运动、运动快还是运动慢,不论受力还是不受力,都具有惯性,而且惯性大小是不变的。惯性只与物体的质量有关,质量大的物体惯性大,而与物体的运动状态无关。

(3)在解释一些常见的惯性现象时,可以按以下来分析作答:

①确定研究对象。 ②弄清研究对象原来处于什么样的运动状态。

③发生了什么样的情况变化。 ④由于惯性研究对象保持原来的运动状态于是出现了什么现象。

二、二力平衡

1. 力的平衡

(1)平衡状态:物体受到两个力(或多个力)作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说物体于平衡状态。

(2) 平衡力:使物体处于平衡状态的两个力(或多个力)叫做平衡力。

(3) 二力平衡的条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,并且作用在同一直线上,这两个力就彼此平衡。二力平衡的条件可以简单记为:同物、等大、反向、共线。物体受到两个力的作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,则这两个力平衡。

2. 一对平衡力和一对相互作用力的比较

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平衡力(二力平衡)

相互作用力

相同点

两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上

不同点

作用在同一个物体上

没有时间关系

作用在不同物体上

同时产生,同时消失

3. 二力平衡的应用

(1) 己知一个力的大小和方向,可确定另一个力的大小和方向。

(2)根据物体的受力情况,判断物体是否处于平衡状态或寻求物体平衡的方法、措施。 4.力和运动的关系

不受外力 静止状态

受平衡力的作用 运动状态不变

(合力为零) 匀速直线运动

受力情况 运动状态

速度大小改变

受非平衡力的作用 运动状态改变

(合力不为零) 运动方向改变(拐弯)

三、摩擦力

1.摩擦力 两个相互接触的物体,当它们将要发生或已经发生相对运动时在接触面产生一种阻碍相对运动的力。

2. 摩擦力产生的条件

(1)两物接触并挤压。(2)接触面粗糙。(3)将要发生或已经发生相对运动。 3.摩擦力的分类

(1) 静摩擦力:将要发生相对运动时产生的摩擦力叫静摩擦力。

(2) 滑动摩擦力:相对运动属于滑动,则产生的摩擦力叫滑动摩擦力。 (3)滚动摩擦力:相对运动属于滚动,则产生的摩擦力叫滚动摩擦力。 4.静摩擦力

(1)大小:0﹤f≦Fmax(最大静摩擦力)(2)方向:与相对运动趋势方向相反。5.滑动摩擦力

(1)决定因素:物体间的压力大小、接触面的粗糙程度。(2)方向:与相对运动方向相反。

(3) 探究方法:控制变量法。

(4) 在测量滑动摩擦力的实验中,用弹簧测力计沿水平匀速直线拉动木块。根据二力平衡知识,可知弹簧测力

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计对木块的拉力大小与木块受到的滑动摩擦力大小相等。

6.增大与减小摩擦的方法

(1) 增大摩擦的主要方法:①增大压力;②增大接触面的粗糙程度;③变滚动为滑动。

(2)减小摩擦的主要方法:①减少压力;②减小接触面的粗糙程度;③用滚动代替滑动;④使接触面分离(加 润滑油、用气垫的方法)。

第九章 压强

一、压强

1.压强: (1)压力:

①产生原因:由于物体相互接触挤压而产生的力。

②压力是垂直作用在物体表面上的力。

③方向:垂直于接触面。

④压力与重力的关系:力的产生原因不一定是由于重力引起的,所以压力大小不一定等于重力。只有当物 体放置于水平地面上时压力才等于重力。

(2)压强是表示压力作用效果的一个物理量,它的大小与压力大小和受力面积有关。(3)压强的定义:物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。

(4)公式:p=F/S。式中 p 表示压强,单位是帕斯卡;F 表示压力,单位是牛顿;S 表示受力面积,单位是平方米。

(5) 国际单位:帕斯卡,简称帕,符号是Pa。1Pa=lN/m2,其物理意义是:lm2 的面积上受到的压力是 1N。2.增大和减小压强的方法

(1) 增大压强的方法:①增大压力:②减小受力面积。

(2) 减小压强的方法:①减小压力:②增大受力面积。

二、液体的压强

1. 液体压强产生的原因:由于重力的作用,并且液体具有流动性,因此发发生挤压而产生的。

2. 液体压强的特点

(1) 液体向各个方向都有压强。

(2)同种液体中在同一深度处液体向各个方向的压强相等。(3)同种液体中,深度越深,液体压强越大。

(4)在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。

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3. 液体压强的大小

(1)液体压强与液体密度和液体深度有关。(2)公式:p=ρgh。式中,

p 表示液体压强,单位帕斯卡(Pa);ρ表示液体密度,单位是千克每立方米(kg/m3);h 表示液体深度,单位是米(m)。

3.连通器——液体压强的实际应用

(1) 原理:连通器里的液体在不流动时,各容器中的液面高度总是相同的。

(2) 应用:水壶、锅炉水位计、水塔、船闹、下水道的弯管。世界上最大的人造连通器是三峡船闸。

三、大气压强

1. 大气压产生的原因:由于重力的作用,并且空气具有流动性,因此发生挤压而产生的。

2. 马德堡半球实验证明了大气压强是存在的,并且大气压强很大。

3. 大气压的测量——托里拆利实验

(1)实验方法:在长约 1m、一端封闭的玻璃管里灌满水银,用于指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。放开于指,管内水银面下降到一定高度时就不再下降,这时测出管内外水银面高度差约为76cm。

(2)计算大气压的数值:p0=p 水银=ρ水银 gh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.013×105Pa。所以,标准大气压的数值为:P0=1.013Xl05Pa=760mmHg。

(3) 以下操作对实验没有影响 ①玻璃管是否倾斜;②玻璃管的粗细;

③在不离开水银槽面的前提下玻璃管口距水银面的位置。

(4)若实验中玻璃管内不慎漏有少量空气,液体高度减小,则测量值要比真实值偏小。(5)这个实验利用了等效替换的思想和方法。

3. 影响大气压的因素:高度、天气等。在海拔 3000m 以内,大约每升高 10m,大气压减小 100Pa。

4. 气压计——测定大气压的仪器。种类:水银气压计、金属盒气压计(又叫做无液气压计)。

5. 大气压的应用:抽水机等。一切抽吸液体的过程都是由于大气压强的作用。

四、流体压强与流速的关系

1. 在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。

2. 飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。

第十章 浮力

一、浮力

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1. 当物体浸在液体或气体中时会受到一个竖直向上的托力,这个力就是浮力。

2. 浮力产生的原因:上、下表面受到液体对其的压力差,这就是浮力产生的原因。

3. 称重法测量浮力:浮力=物体重力-物体在液体中的弹簧秤读数,即 F 浮=G-F′

4. 决定浮力大小的因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。

与浸没在液体中的深度无关。

二、阿基米德原理

1.阿基米德原理:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于它排开的液体受的重力。公式:F 浮=G排。

(1) 根据阿基米德原理可得出计算浮力大小的数学表达式;F 浮=G排=m 液g=ρ液 gV 排。

(2)阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。2.正确理解阿基米德原理

⑴阿基米德原理阐明了浮力的三要素:浮力作用点在浸在液体(或气体)的物体上,其方向是竖直向上,其

大小等于物体所排开的液体(或气体)受到的重力,即 F 浮=G 排液。

⑵“浸在”既包括物体全部体积都没入液体里,也包括物体的一部分体积在液体里面而另一部分体积露出液面 的情况;“浸没”指全部体积都在液体里,阿基米德原理对浸没和部分体积浸在液体中都适用。

⑶“排开液体的体积”V 排和物体的体积 V 物,它们在数值上不一定相等。

当物体浸没在液体里时,V 排=V 物 ,此时,物体在这种液体中受到浮力最大。如果物体只有一部分体积浸在液体里,则V 排<V 物 ,这时 V 物=V 排+V 露。

⑷根据阿基米德原理公式 F 浮=ρ液gV 排-。即 F 浮的大小只跟ρ液、V 排有关,而与物体自身的重力、体积、密度、形状无关。浸没在液体里的物体受到的浮力不随物体在液体中的深度的变化而改变。

⑸阿基米德原理也适用于气体:F 浮=ρ气gV 排,浸在大气里的物体,V 排=V 物。例如:热气球受到大气的浮力

会上升。

1. 浸在液体中物体的浮沉条件

三、物体的浮沉条件及应用

(1)物体上浮、下沉是运动过程,此时物体受非平衡力作用。下沉的结果是沉到液体底部,上浮的结果是浮出液面,最后漂浮在液面。

(2)漂浮与悬浮的共同点都是浮力等于重力。但漂浮是物体在液面的平衡状态,物体的一部分浸入液体中。悬浮是物体浸没在液体内部的平衡状态,整个物体浸没在液体中。

F 浮与 G 物的关系

ρ液与ρ物的关系

漂浮

F 浮=G 物

ρ液﹥ρ物

上浮

F 浮﹥G 物

ρ液﹥ρ物

悬浮

F 浮=G 物

ρ液=ρ物

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下沉

F 浮﹤G 物

ρ液﹤ρ物

2. 应用(1)轮船

①原理:把密度大于水的钢铁制成空心的轮船,使它排开水的体积增大,从而来增大它所受的浮力,故轮船能漂浮在水面上。

②排水量:轮船满载时排开的水的质量。m 排=m 船+m 满载时的货物

(2) 潜水艇

原理:潜水艇体积一定,靠水舱充水或排水来改变自身重力,使重力小于、大于或等于浮力来实现上浮、下潜或悬浮的。

(3) 气球和气艇

原理:气球和飞艇体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气), 通过改变气囊里的气体质量来改变自身体积,从而改变所受浮力大小。

3. 浮力大小的计算方法:①称量法:F 浮=G-F 拉; ②压力差法:F 浮=F 向上-F 向下;

③阿基米德原理法:F 浮=G 排=m 排g=ρ液gV 排; ④平衡法:F 浮=G 物(悬浮或漂浮)

第十一章 功和机械能

一、功

1、功

(1) 力学中的功:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。

(2) 功的两个因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。

(3)不做功的三种情况:①有力无距离;②有距离无力;③有力有距离,但是力垂直距离。2、功的计算

(1) 计算公式:物理学中,功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即:W=Fs。

(2)符号的意义及单位:W 表示功,单位是焦耳(J),1J=1N·m;F表示力,单位是牛顿(N);s 表示距离,单位是米(m)。

(3) 计算时应注意的事项:

①分清是哪个力对物体做功,即明确公式中的 F。

②公式中的“s”是在力 F的方向上通过的距离,必须与“F”对应。

③F、s的单位分别是 N、m,得出的功的单位才是 J。

二、功率

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1、功率的概念:功率是表示物体做功快慢的物理量。

2、功率

(1)定义:功与做功所用的时间叫做功率,用符号“P”表示。 单位是瓦特(W)常用单位还有 kW。1kW=103W。

(2) 公式:P=W/t。式中 P 表示功率,单位是瓦特;W 表示功,单位是焦耳;t 表示时间,单位是秒。

三、动能和势能

1、能量(1)物体能够对外做功,表示这个物体具有能量,简称能。(2)单位:焦耳(J)

2、动能

(1) 定义:物体由于运动而具有的能,叫做功能。

(2)影响动能大小的因素:①物体的质量;②物体运动的速度。物体的质量越大,运动速度越大,物体具有的动能就越大。

3、重力势能

(1) 定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。

(2)影响重力势能大小的因素:①物体的质量;②物体被举高的高度。物体的质量越大,被举得越高,具有的重力势能就越大。

4、弹性势能

(1) 定义:物体由于发生弹性形变而具有的能,叫做弹性势能。

(2) 影响弹性势能大小的因素:物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大,具有的弹性势能就越

大。

四、机械能及其转化

1、机械能(1)定义:动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。(2)单位:J。

2、动能和势能的转化

(1) 在一定的条件下,动能和势能可以互相转化。

(2) 如果只有动能和势能香菇转化,尽管动能、势能的大小会变化,但是机械能的总和不变,或者说机械能

是守恒的。

(3)在分析动能和势能转化的实例时,首先要明确研究对象是在哪一个过程中,再分析物体质量、运动速度、 高度、弹性形变程度的变化情况,从而确定能的变化和转化情况。

3、水能和风能的利用

(1)从能量的角度来看,自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。让水流冲击水轮转动,用来汲水、磨粉;船靠风力鼓起帆来推动航行。到19 世纪,人类开始利用水能发电。

(2) 修筑拦河坝来提高上游的水位,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能发出的电就越

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多。风能也可以用来发电,风吹动风车可以带动发电机发电。

4. 人造地球卫星

(1) 人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行,所以存在动能和势能。

(2) 卫星在大气层外运行,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,因此机械能守恒。

(3)当卫星从远地点向近地点运动时,它的势能减小、动能增大;当卫星从近地点向远地点运动时,它的势能增大、动能减小。

第十二章 简单机械

一、杠杆

1. 杠杆

(1)杠杆:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。(2)杠杆的五要素:

①支点:杠杆绕着转动的固定点(O);

②动力:使杠杆转动的力(F1);③阻力:阻碍杠杆转动的力(F2);

④动力臂:从支点到动力作用线的距离(l1);⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(l2)。

2. 杠杆的平衡条件

(1)杠杆的平衡:当有两个力或几个力作用在杠杆上时,杠杆能保持静止或匀速转动,则我们说杠杆平衡。(2)杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即:F1l1=F2l2

(3)在探究杠杆的平衡条件实验中,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响,此时杠杆自重的力臂为 0;给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小;实验中要多次试验的目 的是获取多组实验数据归纳出物理规律。

3. 杠杆的应用

(1)省力杠杆:动力臂大于阻力臂的杠杆,省力但费距离。(2)费力杠杆:动力臂小于阻力臂的杠杆,费力但省距离。

(3)等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,既不省力也不费力。

二、滑轮

1. 定滑轮

(1)实质:是一个等臂杠杆。支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。(2)特点:不能省力,但可以改变动力的方向。

2. 动滑轮

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(1) 实质:是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径。

(2)特点:能省一半的力,但不能改变动力的方向,且多费一倍的距离。3.滑轮组

(1)连接:两种方式,绳子可以先从定滑轮绕起,也可以先从动滑轮绕起。(2)作用:既可以省力又可以改变动力的方向,但是费距离。

(3)省力情况:由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数:“动奇定偶”。

F

G G

拉力 n ,绳子自由端移动的距离 s=nh,其中 n 是绳子的段数,h 是物体移动的高度。

4.轮轴和斜面

(1) 轮轴:实质是可以连续旋转的杠杆,是一种省力机械。轮和轴的中心是支点,作用在轴上的力是阻力 F2, 作用在轮上的力是动力 F1,轴半径 r,轮半径 R,则有 F1R=F2r,因为 R>r,所以 F1<F2

(2)斜面:是一种省力机械。斜面的坡度越小,省力越多。

三、机械效率

1、有用功——W 有用:使用机械时,对人们有用的功叫有用功。

也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时,W 有用=Gh。

2、额外功——W 额外

(1)使用机械时,对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。(2)额外功的主要来源:

①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。

3、总功——W 总:

(1) 人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,它等于有用功和额外功的总和。即:W 总= W 有用+ W 额外。

(2)若人对机械的动力为 F,则:W 总=F·s 4、机械效率——η

(1)定义:有用功与总功的比值叫机械效率。(2)公式:η= W 有用/ W 总。

(3) 机械效率总是小于 1。

(4)提高机械效率的方法:①改进结构,使它更合理、更轻巧;②经常保养,使机械处于良好的状态。(3)功率与机械效率的区别:

①二者是两个不同的概念:功率表示物体做功的快慢;机械效率表示机械做功的效率。

②它们之间的物理意义不同,也没有直接的联系,功率大的机械效率不一定大,机械效率高的机械,功率也

不一定大。

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第十三章 热和能

第一节 分子热运动

1、扩散现象:

定义:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。

扩散现象说明:①一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;②分子之间有间隙。

固体、液体、气体都可以发生扩散现象,只是扩散的快慢不同,气体间扩散速度最快,固体间扩散速度最慢。汽化、升华等物态变化过程也属于扩散现象。

扩散速度与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散越快。 由于分子的运动跟温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。

2、分子间的作用力:

分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的。

当分子间距离等于 r0(r0=10-10m)时,分子间引力和斥力相等,合力为 0,对外不显力;

当分子间距离减小,小于 r0 时,分子间引力和斥力都增大,但斥力增大得更快,斥力大于引力,分子间作用力表现为斥力;

当分子间距离增大,大于 r0 时,分子间引力和斥力都减小,但斥力减小得更快,引力大于斥力,分子间作用力表现为引力;

当分子间距离继续增大,分子间作用力继续减小,当分子间距离大于 10 r0 时,分子间作用力就变得十分微弱,可以忽略了。

第二节 内能

1、内能:

定义:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。 任何物体在任何情况下都有内能。

内能的单位为焦耳(J)。内能具有不可测量性。

2、影响物体内能大小的因素:

①温度:在物体的质量、材料、状态相同时,物体的温度升高,内能增大,温度降低,内能减小;反之,物体的内能增大,温度却不一定升高(例如晶体在熔化的过程中要不断吸热,内能增大,而温度却保持不变),内能减小,温度也不一定降低(例如晶体在凝固的过程中要不断放热,内能减小,而温度却保持不变)。

②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大。

③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同。

④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。

3、改变物体内能的方法:做功和热传递。

①做功:

做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加(将机械能转化为内能)。 物体对外做功物体内能会减少(将内能转化为机械能)。

26

做功改变内能的实质:内能和其他形式的能(主要是机械能)的相互转化的过程。 如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。

②热传递:

定义:热传递是热量从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程。

热量:在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量。热量的单位是焦耳。(热量是变化量,只能说“吸收热量”或“放出热量”,不能说“含”、“有”热量。“传递温度”的说法也是错的。)

热传递过程中,高温物体放出热量,温度降低,内能减少;低温物体吸收热量,温度升高,内能增加; 注意:

在热传递过程中,是内能在物体间的转移,能的形式并未发生改变;

在热传递过程中,若不计能量损失,则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量;

因为在热传递过程中传递的是能量而不是温度,所以在热传递过程中,高温物体降低的温度不一 定等于低温物体升高的温度;

热传递的条件:存在温度差。如果没有温度差,就不会发生热传递。 做功和热传递改变物体内能上是等效的。

第三节 比热容

1、比热容:

定义:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃时吸收(或放出)的热量。 比热容用符号 c表示,它的单位是焦每千克摄氏度,符号是 J/(kg·℃)

比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。

物理意义:水的比热容 c 水=4.2×103J/(kg·℃),物理意义为:1kg 的水温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量为 4.2×103J。

比热容是物质的一种特性,比热容的大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大。 比较比热容的方法:

①质量相同,升高温度相同,比较吸收热量多少(加热时间):吸收热量多,比热容大。

②质量相同,吸收热量(加热时间)相同,比较升高温度:温度升高慢,比热容大。

2、热量的计算公式:

①温度升高时用:Q

cmtt0) c= Q

mtt0)

t0=t- Q

m= Q

ctt0)

tQ

cm

+ t0

②温度降低时用:Q

cmt0-t) c= Q

mt0-t

cm

m= Q

ct0-t

t0= Q + t

cm

③只给出温度变化量时用:Qcmt cQ

m△t

tt0-Q

cm

mQ

c△t

tQ

c m

Q——热量——焦耳(J);c——比热容——焦耳每千克摄氏度(J/(kg·℃));m——质量——千克(kg);t

27

——末温——摄氏度(℃);t0——初温——摄氏度(℃)

审题时注意“升高(降低)到 10℃”还是“升高(降低)(了)10℃”,前者的“10℃”是末温(t),后面的 “10℃”是温度的变化量(△t)。

由公式 Qcmt 可知:物体吸收或放出热量的多少是由物体的比热容、质量和温度变化量这三个因素决定

的。

第十四章:内能的利用

第一节:内能的利用

内能的利用方式

利用内能来加热:实质是热传递。

利用内能来做功:实质是内能转化为机械能。

第二节:热机

1、 热机:

定义:热机是利用内能来做功,把内能转化为机械能的机器。

热机的种类:蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气发动机等

2、 内燃机:

内燃机活塞在汽缸内往复运动时,从气缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环,每个工作循环曲轴转2 周,活

塞上下往复 2 次,做功 1次。

在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功,而其它三个冲程(吸气冲程、压缩冲程和排气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。

压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。

①汽油机工作过程:

28

②柴油机工作过程:

3、汽油机和柴油机的比较:

①汽油机的气缸顶部是火花塞; 柴油机的气缸顶部是喷油嘴。

②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物; 柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。

③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式; 柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。

④柴油机比汽油及效率高,比较经济,但笨重。

⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。

4、热值

29

燃料燃烧,使燃料的化学能转化为内能。

定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。用符号 q表示。

单位:固体燃料的热值的单位是焦耳每千克(J/kg)、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米(J/m3)。

热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。 公式:、

Qqm m= Qq

q= Q

m

Q——放出的热量——焦耳(J);q——热值——焦耳每千克(J/kg);m——燃料质量——千克(kg)。

QqV V= Qq

q= Q

V

Q——放出的热量——焦耳(J);q——热值——焦耳每立方米(J/m3);V——燃料体积——立方米(m3)。物理意义:酒精的热值是 3.0×107J/kg,它表示:1kg 酒精完全燃烧放出的热量是 3.0×107J。

煤气的热值是 3.9×107J/m3,它表示:1m3 煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

第三节:热机效率

影响燃料有效利用的因素:一是燃料很难完全燃烧,二是燃料燃烧放出的热量散失很多,只有一小部分被有效利用。

有效利用燃料的一些方法:把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛(提高燃烧的完全程度);以较强的气流,将煤粉在炉膛里吹起来燃烧(减少烟气带走的热量)。

热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 热机的效率是热机性能的一个重要标志,与热机的功率无关。

Q有用

公式: η Q =

Q

Q 有 用

η

Q 有用= Q 总η

由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1。热机能量损失的主要途径:废气内内、散热损失、机器损失。

提高热机效率的途径:① 使燃料充分燃烧,尽量减小各种热量损失;② 机件间保持良好的润滑,减小摩擦。

③在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多,设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。 常见热机的效率:蒸汽机 6%~15%、汽油机 20%~30%、柴油机 30%~45%

内燃机的效率比蒸汽机高,柴油机的效率比汽油机高。

第十五章 电流与电路

第一节 电荷 摩擦起电

1、电荷:

带电体:物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说是物体带了电(荷)。这样的物体叫做带电体。

自然界只有两种电荷——被丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷(+);被毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷(-)。

电荷间的相互作用:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

带电体既能吸引不带电的轻小物体,又能吸引带异种电荷的带电体。

电荷:电荷的多少叫做电荷量,简称电荷,符号是 Q。电荷的单位是库仑(C)。

30

2、检验物体带电的方法:

①使用验电器。

验电器的构造:金属球、金属杆、金属箔。验电器的原理:同种电荷相互排斥。

从验电器张角的大小,可以判断所带电荷的多少。但验电器不能检验带电体带的是正电荷还是负电荷。

②利用电荷间的相互作用。

③利用带电体能吸引轻小物体的性质。

3、使物体带电的方法:

(1)摩擦起电:

定义:用摩擦的方法使物体带电。背景:

宇宙是由物质组成的,物质是由分子组成的,分子是由原子组成的,原子是由位于中心的原子核和核外的电子组成的,原子核的质量比电子的大得多,几乎集中了原子的全部质量,原子核带正电,电子带负电,电子在原子核的吸引下,绕核高速运动。原子核又是由质子和中子组成的,其中质子带正电,中子不带电。

在各种带电微粒中,电子电荷量的大小是最小的,人们把最小电荷叫做元电荷,通常用符号 e 表示。任何带电体所带电荷都是e 的整数倍。6.25×1018 个电子所带电荷等于 1C。

在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外所有电子总共带的负电荷在数量上相等,整个原子呈中性,也就是原子对外不显带电的性质。

原因:由于不同物质原子核束缚电子的本领不同。两个物体相互摩擦时,原子核束缚电子的本领弱的物体, 要失去电子,因缺少电子而带正电,原子核束缚电子的本领强的物体,要得到电子,因为有了多余电子而带等量的负电。

注意:①在摩擦起电的过程中只能转移带负电荷的电子;

②摩擦起电的两个物体将带上等量异种电荷;

③由同种物质组成的两物体摩擦不会起电;

④摩擦起电并不是创造电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,使正负电荷分开,但电荷总量

守恒。

能量转化:机械能-→电能

(2)接触带电:物体和带电体接触带了电。(接触带电后的两个物体将带上同种电荷)

(3)感应带电:由于带电体的作用,使带电体附近的物体带电。

4、中和:放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象。

如果物体所带正、负电量不等,也会发生中和现象。这时,带电量多的物体先用部分电荷和带电量少的物体中和,剩余的电荷可使两物体带同种电荷。

中和不是意味着等量正负电荷被消灭,实际上电荷总量保持不变,只是等量的正负电荷使物体整体显不出电性。

5、导体和绝缘体:

容易导电的物体叫做导体;不容易导电的物体叫做绝缘体。

常见的导体:金属、石墨、人体、大地、湿润的物体、含杂质的水、酸碱盐的水溶液等。

31

常见的绝缘体:橡胶、玻璃、塑料、油、陶瓷、纯水、空气等。

导体容易导电的原因:导体中有大量的自由电荷(既可能是正电荷也可能是负电荷),它们可以脱离原子核的束缚,而在导体内部自由移动。

绝缘体不容易导电的原因:在绝缘体中电荷几乎都被束缚在原子范围内,不能自由移动。(绝缘体中有电荷, 只是电荷不能自由移动)

金属导体容易导电靠的是自由电子;酸碱盐的水溶液容易导电靠的是正负离子。

导体和绝缘体之间并没有绝对的界限,在一定条件下可相互转化。一定条件下,绝缘体也可变为导体。 绝缘体不能导电但能带电。

第二节 电流和电路

1、电流

电流的形成:电荷在导体中定向移动形成电流。

电流的方向:把正电荷移动的方向规定为电流的方向。电流的方向与负电荷、电子的移动方向相反。

在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极;在电源内部,电流的方向是从电源的负极流向正极。

3、 电路的构成:电源、开关、用电器、导线。电源:能够提供电能的装置,叫做电源。

干电池、蓄电池供电时,化学能转化为电能;发电机发电时,机械能转化为电能。

持续电流形成的条件:① 必须有电源; ② 电路必须闭合(通路)。(只有两个条件都满足时,才能有持续电流。)

开关:控制电路的通断。

用电器:消耗电能,将电能转化为其他形式能的装置。 导线——传导电流,输送电能。

4、电路的三种状态:

通路——接通的电路叫通路,此时电路中有电流通过,电路是闭合的。 开路(断路)——断开的电路叫断路,此时电路不闭合,电路中无电流。

短路——不经过用电器而直接用导线把电源正、负极连在一起,电路中会有很大的电流,可能把电源烧坏,或使导线的绝缘皮燃烧引起火灾,这是绝对不允许的。用电器两端直接用导线连接起来的情况也属于短路(此时 电流将直接通过导线而不会通过用电器,用电器不会工作)。

5、电路图:

常用电路元件的符号:

符号

意义

符号

意义

交叉不相连的导线

电铃

交叉相连接的导线

○M

电动机

(负极) (正极)

电池

○A

电流表

电池组

○V

电压表

开关

电阻

×

小灯泡

滑动变阻器

第三节 串联和并联

32

1、 串联电路:

把电路元件逐个顺次连接起了就组成了串联电路。 特点:①电流只有一条路径;

②各用电器之间互相影响,一个用电器因开路停止工作,其它用电器也不能工作;

③只需一个开关就能控制整个电路。

2、 并联电路:

把电路元件并列地连接起来就组成了并联电路。

电流在分支前和合并后所经过的路径叫做干路;分流后到合并前所经过的路径叫做支路。 特点:①电流两条或两条以上的路径,有干路、支路之分;

②各用电器之间互不影响,当某一支路为开路时,其它支路仍可为通路;

③干路开关能控制整个电路,各支路开关控制所在各支路的用电器。

第四节 电流的强弱

1、 电流:

电流是表示电流强弱的物理量,用符号 I 表示。电流的单位为安培,简称安,符号 A。比安培小的单位还有毫安(mA)和微安(μA),1A=103 mA 1mA=103μA 1A=106μA

电流等于 1s 内通过导体横截面的电荷量。

公式:I Q t

t = Q 有 用

I

Q = I t

其中 I 表示电流,单位为安培(A);Q 表示电荷,单位为库伦(C);t 表示通电的时间,单位为秒(s)。

2、 电流表:

测量电流的仪表叫电流表。符号为○A ,其内阻很小,可看做零,电流表相当于导线。电流表的示数:

量程

使用接线柱*

表盘上刻度位置

大格代表值

小格代表值

0~0.6A

“-”和“0.6”

下一行

0.2A

0.02A

0~3A

“-”和“3”

上一行

1A

0.1A

在 0~3A 量程读出的示数是指针指向相同位置时,在 0~0.6A 量程上读出的示数的 5倍。

*部分电流表的三个接线柱分别是“+”、“0.6”和“3”。这时“0.6”和“3”是负接线柱,电流要从“+”流入,再从“0.6”或“3”流出。

正确使用电流表的规则:

①电流表必须和被测的用电器串联。

如果电流表与用电器并联,不但测不出流经此用电器的电流,如果电路中没有别的用电器还会因为电流表直接连到电源的两极上使电流过大而烧坏电流表。

②“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电流表,从“-”接线柱流出来。否则电流表的指针会反向偏转。

③被测电流不能超过电流表量程。若不能预先估计待测电流的大小时,应选用最大量程进行试触。

若被测电流超过电流表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电流表烧坏。在试触过程中若指针偏转超过最大值则应断开开关检查;如果指针偏转幅度太小(小于 0.6A),会影响读数的准确性,应选用小量

33

程档。

④绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。否则将烧坏电流表。

使用电表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零。

串联电路中各处的电流相等。

第五节 串、并联电路的电流规律

并联电路的干路总电流等于各支路电流之和。

第十六章 电压 电阻

第一节 电压

1、 电压:

电压使电路中自由电荷定向移动形成电流,电源是提供电压的装置。

电压的符号是 U,单位为伏特(伏,V)。比伏特大的有千伏(kV),比伏特小的有毫伏(mV),1 kV=103V,1 V

=103mV,1 kV=106 mV

要在一段电路中产生电流,它的两端就要有电压。

2、 电压表:

测量电路两端电压的仪表叫电压表,符号为○V ,其内阻很大,接入电路上相当于开路。电压表的示数:

量程

使用接线柱*

表盘上刻度位置

大格代表值

小格代表值

0~3V

“-”和“3”

下一行

1V

0.1V

0~15V

“-”和“15”

上一行

5V

0.5V

在 0~15V 量程读出的示数是指针指向相同位置时,在 0~3V 量程上读出的示数的 5倍。

*部分电流表的三个接线柱是“+”、“3”和“15”。这时“3”和“15”是负接线柱,电流要从“+流入,再从“3”和“15”流出。

正确使用电压表的规则:

1 电压表必须和被测的用电器并联。

如果与被测用电器串联,会因为电压表内阻很大,此段电路开路而无法测此用电器两段的电压。如果被测用电器在支路上,这时电压表测的是其他支路两端的电压;如果被测用电器在干路上,则整个电路便成开路了,这时电压表测的是电源电压。

②“+”“-”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电压表,从“-”接线柱流出来。否则电压表的指针会反向偏转。

③被测电压不能超过电压表量程。若不能预先估计待测电压的大小时,应选用最大量程进行试触。

若被测电压超过电压表的量程将使指针转出刻度范围把指针打弯或把电压表烧坏。若指针偏转超过最大值则应断开开关检查;如果指针偏转幅度太小(小于 3V),会影响读数的准确性,应选用小量程档。

④电压表的两个接线柱可以直接连到电源的两极上,此时测得的是电源的电压值。 使用电表前,如果指针不指零,可调整中央调零螺旋使指针调零。

34

常见的电压:家庭电路电压——220V 对人体安全的电压——不高于 36V

一节干电池的电压——1.5V 每节铅蓄电池电压——2V 3、电池组电压特点:

①串联电池组的电压等于每节电池电压之和;

②并联电池组的电压跟每节电池的电压相等。

第二节 串、并联电路电压的规律

串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。

并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等于电源电压值。

第三节 电阻

1、 电阻:

导体对电流的阻碍作用叫电阻。符号是 R,单位是欧姆,简称为欧,符号是Ω,比欧姆大的单位还有兆欧(MΩ)和千欧(kΩ)。1MΩ=103kΩ,1 kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω

常见导体的电阻率从小到大排列,分别是:银、铜、铝、钨、铁、锰铜合金、镍铬合金等。

在电子技术中,要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻,在电路图中用表示。

2、电阻大小的影响因素:

导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料(电阻率ρ)、长度(L)和横截面积(S),还与温度有关。与导体是否连入电路、是否通电,及它的电流、电压等因素无关。

而且:①导体材料不同,在长度和横截面积相同时,电阻也一般不同;

②在材料和横截面积相同时,导体越长,电阻越大;

③在材料和长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大;

④导体的电阻与导体的温度有关。对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。只有极少数导体电阻随温度的升高而减小。(例如玻璃)

2、由电阻公式 R=ρL

S

可知:

①将粗细均匀的导体均匀拉长 n倍,则电阻变为原来的 n2 倍;

②将粗细均匀的导体折成等长的 n 段并在一起使用,则电阻变为原来的 1 倍。

n2

第四节 变阻器

1、 滑动变阻器:

电路符号: 变阻器应与被控制的用电器串联。

原理:通过改变接入电路中电阻线的长度改变电阻,从而改变电路中的电流和电压,有时还起到保护电路的作用。

铭牌:例如某滑动变阻器标有“50Ω 1A”的字样,表明该滑动变阻器的最大阻值为 50

Ω,允许通过的最大电流为 1A。

使用滑动变阻器的注意事项(见右图):

①接线时必须遵循“一上一下”的原则。

②如果选择“全上”( 如图中的 A、B 两个接线柱),则滑动变阻器的阻值接近于 0,相当于接入一段导线;

35

③如果选择“全下”(如图中的C、D 两个接线柱),则滑动变阻器的阻值将是最大值且不能改变,相当于接入一段定值电阻。

上述②③两种错误的接法都会使滑动变阻器失去作用。

④当所选择的下方接线柱(电阻丝两端的接线柱)在哪一边,滑动变阻器接入电路的有效电阻就在哪一边。

(例如:A 和 B 相当于同一个接线柱。即选用 AC、BC或 AD、BD 是等效的。选用 C 接线柱时,滑片 P向左移动,滑动变阻器的电阻值将减小;选用 D 接线柱时,滑片 P 向左移动,滑动变阻器的电阻值将增大。)

(滑片距离下侧已经接线的接线柱越远,连入电路中的电阻越大)

2、 电阻箱:

电阻箱是一种能够表示连入电路的阻值的变阻器。

电阻箱的读数方法:各旋盘对应的指示点(Δ)的示数乘面板上标记的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。

3、 滑动变阻器与电阻箱的比较:

相同点:滑动变阻器和电阻箱都能起到改变电阻,从而改变电路中的电流和电压的作用。不同点:①滑动变阻器有 4 种接法,电阻箱只有 1种接法;

②电阻箱能直接读出连入电路的阻值,而滑动变阻器不能读数;

③滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻,而电阻箱不能连续改变连入电路的电阻。

第十七章 欧姆定律

第一节电阻上的电流跟两端电压的关系

当电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比。 当电压一定时,导体的电流跟导体的电阻成反比。

第二节 欧姆定律及其应用

1、欧姆定律

内容:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。(德国物理学家欧姆)

公式: I = U

R

R=U

I

U=IR

U——电压——伏特(V);R——电阻——欧姆(Ω);I——电流——安培(A)

使用欧姆定律时需注意:R=U

I

不能被理解为导体的电阻跟这段导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成

反比。因为电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度,其大小跟导体的电流和电压无关。人们只能是利用这一公式来测量计算导体的电阻而已。

2、电阻的串联和并联电路规律的比较

串联电路

并联电路

电流特点

串联电路中各处电流相等

I I1 I 2 I n

并联电路的干路总电流等于各支路电流之和

I I1 I 2 I n

电压特点

串联电路两端的总电压等于各部分电路两

端电压之和U U1 U 2 Un

并联电路中,各支路两端的电压相等,且都等

于电源电压U U1 U 2 Un

电阻特点

串联电路的总电阻,等于各串联电阻之和

并联电阻中总电阻的倒数,等于各并联电路的

36

R R1 R2 Rn

1 1 1 1

倒数之和 R R1 R2 Rn

若只有两个电阻 R1 和 R2 并联,则总电阻 R 总

R1R2

= ;

R1+R2

若有 n 个相同的电阻 R0 并联, 则总电阻为

R R0

n

把几个电阻并联起来相当于增加了导体的横截面

积,所以并联总电阻比每一个并联分电阻都小。

若有 n 个相同的电阻 R0 串联,则总电阻为

R nR0 ;

把几个导体串联起来相当于增大了导体的

长度,所以总电阻比任何一个串联分电阻

都大。

分配特点

串联电路中, 电压的分配与电阻成正比

U1 =R1

U2 R2

并联电路中,电流的分配与电阻成反比

I1 = R2 I2 R1

电路作用

分压

分流

*电路(串联、并联)中某个电阻阻值增大,则总电阻随着增大;某个电阻阻值减小,则总电阻随着减小。

第三节 电阻的测量

伏安法测量小灯泡的电阻

【实验原理】R=U

I

【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器。

【实验电路】

【实验步骤】

①按电路图连接实物。

②检查无误后闭合开关,使小灯泡发光,记录电压表和电流表的示数,代入公式 R=U

I

算出小灯泡的电阻。

③移动滑动变阻器滑片 P的位置,多测几组电压和电流值,根据 R=U

I

,计算出每次的电阻值,并求出电阻的平

均值。

【实验表格】

次数

电压 U/V

电流 I/A

电阻 R/Ω

平均值 R/Ω

1

2

3

【注意事项】

①接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;

②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;

37

③滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路。

第十八章 电功率

第一节 电能

1、电功:

定义:电流所做的功叫电功。电功的符号是 W

单位:焦耳(焦,J)。电功的常用单位是度,即千瓦时(kW·h)。1kW·h=3.6×106J电流做功的过程,实际上就是电能转化为其他形式能的过程。

公式:①W=UIt U=W

It

W=I2Rt I2=W

Rt

I=W

U t

I = W

Rt

t =W

U I

R=W

I2 t

t =W

I2R

W=U2

R

t U2= WR

t

U = WR

t

R =U2 t

W

t =WR

U2

W=UQ U=WQ

W=Pt P=W

t

Q =W

U

t=W

P

公式中的物理量:

W——电能——焦耳(J) U——电压——伏特(V) I——电流——安培(A)

t——时间——秒(s) R——电阻——欧姆(Ω) Q——电荷量——库伦(C) P——功率——瓦特(W)

3、 电能表:

测量电功的仪表是电能表(也叫电度表)。下图是一种电能表的表盘。

表盘上的数字表示已经消耗的电能,单位是千瓦时,计数器的最后一位是小数,即 1234.5 kW·h。用电能表月底的读数减去月初的读数,就表示这个月所消耗的电能。

“220 V”表示这个电能表的额定电压是 220V,应该在 220V 的电路中使用。“10(20 A)”表示这个电能表的标定电流为 10A,额定最大电流为 20 A。 “50 Hz”表示这个电能表在 50 Hz 的交流电中使用;

“600 revs/kW·h”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗 1 千瓦时的电能,电能表上的表盘转过 600转。根据转盘转数计算电能或根据电能计算转盘转数时,可以列比例式:

消耗电耗

1kW h

电表转数

600revs/kW h

4、 串并联电路电功特点:

1在串联电路和并联电路中,电流所做的总功等于各用电器电功之和;

2 串联电路中,各用电器的电功与其电阻成正比,即W1

W2

3 并联电路中,各用电器的电功与其电阻成反比,即W1

W2

=R1

R2

=R2

R1

;

(各支路通电时间相同)。

1、 电功率:

第二节 电功率

38

定义:电流在 1 秒内所做的功叫电功率。意义:表示消耗电能的快慢。

符号:P

单位:瓦特(瓦,W),常用单位为千瓦(kW),1kW=103W

电功率的定义式:P=W

t

W=Pt t=WP

第一种单位:P——电功率——瓦特(W);W——电功——焦耳(J);

t——通电时间——秒(s)。

第二种单位:P——电功率——千瓦(kW);W——电功——千瓦时(kW·h);

t——通电时间——小时(h)。

电功率的计算式:P=UI U=P

I

P= I2R I2= P

R

I=P

U

R

R= P

I2

P=U2

R

U2= PR U =

R =U2

P

P——电功率——瓦特(W);U——电压——伏特(V); I——电流——安培(A); R——电阻——欧姆(Ω)。

2、串并联电路电功率特点:

在串联电路和并联电路中,总功率等于各用电器电功率之和;

串联电路中,各用电器的电功率与其电阻成正比,即P1

P2

并联电路中,各用电器的电功率与其电阻成反比,即P1

P2

=R1;

R2

=R2

R1

3、用电器的额定功率和实际功率

额定电压:用电器正常工作时的电压叫额定电压。 额定功率:用电器在额定电压下的功率叫额定功率。额定电流:用电器在正常工作时的电流叫额定电流。用电器实际工作时的三种情况:

①U 实<U 额 P 实<P 额——用电器不能正常工作。(如果是灯泡,则表现为灯光发暗,灯丝发红);

②U 实>U 额 P 实>P 额——用电器不能正常工作,有可能烧坏。(如果是灯泡,则表现为灯光极亮、刺眼、发白或迅速烧断灯丝);

③U 实=U 额 P 实=P 额——用电器正常工作。

电灯泡上的“PZ220 25”表示额定电压是 220V,额定功率是 25W。

灯泡的亮度是由其所消耗的实际电功率决定的,与额定电压和额定功率无关。 额定电压相同,额定功率不同的灯泡,灯丝越粗,功率越大。

项目

串联电路

并联电路

将这两个灯泡串联,额定功率大的,实际功率小;将这两个灯泡并联,额定功率大的,实际功率大。 串并联电路 P 实与 R 大小的关系

39

P 实与R 的关系

P I 2 R

I I1 I 2 I n

串联电路中电阻越大的用电器消耗的电功率越大

U 2

PR

U U1 U 2 Un

并联电路中电阻越小的用电器消耗的电功率越大

灯泡发光亮度

PUI

I I1 I2 In

实际电压大的 P 实越大,因此实际电压大的灯泡较亮

PUI

U U1 U 2 Un

通过电流大的 P 实越大,因此通过电流大的灯泡较亮

P I 2 R

I I1 I2 In

电阻大的 P 实越大,因此电阻大的灯泡较亮

U 2

PR

U U1 U 2 Un

电阻小的 P 实越大,因此电阻小的灯泡较亮

串接上滑动变阻器的小灯泡,变阻器阻值增 大时分压也大,小灯泡实际电压减小,小灯

泡发光较暗

并接上滑动变阻器的电灯,由于并联电路中各部分互不干扰,所以通过小灯泡所在支路

的电流不变,小灯泡发光情况不变

伏安法测小灯泡的功率

第三节 测量小灯泡的电功率

【实验原理】 P UI

【实验器材】电源、开关、导线、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。

【实验电路图】

【实验步骤】

①按电路图连接实物。

②检查无误后,闭合开关。移动滑片,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式 P=UI 计算出小灯泡的额定功率。

③调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的 1.2 倍,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式 P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

④调节滑动变阻断器,使小灯泡两端的电压小于额定电压,观察小灯泡的亮度,并记下电压表和电流表的示数,代入公式 P=UI计算出小灯泡此时的实际功率。

【实验表格】

次数

电压U/V

电流 I/A

电功率 P/W

发光情况

1

2

40

3

【注意事项】

①接通电源前应将开关处于断开状态,将滑动变阻器的阻值调到最大;

②连好电路后要通过试触的方法选择电压表和电流表的量程;

③滑动变阻器的作用:改变电阻两端的电压和通过的电流;保护电路;

④不需要计算电功率的平均值。

第四节 焦耳定律及其应用

电流通过导体时电能转化成热(电能转化为内能),这个现象叫做电流的热效应。

焦耳定律:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。(英 国物理学家焦耳)

定义式:Q=I2Rt I2=Q

=

Rt

I = Q

Rt

R=Q

I2 t

t =Q

I2R

=

导出式:①Q=UIt U Q

I=Q tQ

Q=U2

R

It

t U2= QR

t

U t UI

U = QR

t

U2 t

R

=

Q

t =QR

U2

Q=Pt P=Q

t

t=Q

P

Q——热量——焦耳(J); I——电流——安培(A); R——电阻——欧姆(Ω); t——通电时间——秒(s);P——电功率——瓦特(W); U——电压——伏特(V)。

有关焦耳定律的注意事项:对于纯电阻电路,电流做功消耗的电能全部转化为内能(QW),这时以下公式

均成立 Q=Uit Q=U2

R

时只能用 QI2Rt

t Q=Pt对于非纯电阻电路,电能除了转化为内能,还要转化为其他形式的能量。求Q

利用电热的例子:热水器、电饭锅、电熨斗、电热孵化器等。

防止电热的例子:电视机外壳的散热窗;计算机内的散热风扇、电动机外壳的散热片等。 串并联电路电功特点:

在串联电路和并联电路中,电流产生的总热量等于部分电热之和;

串联电路中,各部分电路的热量与其电阻成正比,即Q1

Q2

并联电路中,各部分电路的热量与其电阻成反比,即Q1

Q2

=R1

R2

=R2

R1

;

(各支路通电时间都相同)。

第十九章:生活用电

第一节:家庭电路:

家庭电路的组成:家庭电路由进户线、电能表、闸刀开关、保险丝、开关、电灯、插座、导线等组成。

41

家庭电路中各部分电路及作用:

1、进户线:进户线有两条,一条是端线,也叫火线,一条是零线。火线与零线之间的电压是 220V。火线与地面间的电压为 220V。正常情况下,零线之间和地线之间的电压为 0V。

2、电能表:电能表安装在家庭电路的干路上,这样才能测出全部家用电器消耗的电能。

3、闸刀开关:闸刀开关安装在家庭电路的干路上,控制整个电路的通断。

4、保险丝:

电路符号:

材料:保险丝是由电阻率大、熔点低的铅锑合金制成的。(原因:保险丝电阻较大,使得电能转化为热的功率比较大,保险丝温度易升高,达到熔点后就自动熔断。)

保险丝规格:保险丝越粗,额定电流越大。

选择:保险丝的额定电流等于或稍大于家庭电路的最大工作电流。 连接:保险丝应串联在家庭电路的干路上,且一般只接在火线上。

注意事项:不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替标准的保险丝。因为铜丝的电阻小,产生的热量少,铜的熔点高,不易熔断。

电能表、闸刀开关和保险丝是按照顺序依次连接在家庭电路干路上的。

5、插座

种类:常见的插座有二孔插座(下图左)和三孔插座(下图右)。

安装:把三脚插头插在三孔插座里,在把用电部分连入电路的 同时,也

把用电器的金属外壳与大地连接起来,防止了外壳带电引起的触电 事 故 。

(万一用电器的外壳和电源火线之间的绝缘损坏,使外壳带电,电 流 就 会

流入大地,不致对人造成伤害。) 接 地

E

N 接火线

6、用电器(电灯)和开关:

家庭电路中各用电器是并联的。

开关和用电器串联,开关必须串联在火线中。 与灯泡的灯座螺丝口相接的必须是零线。

7、测电笔:用试电笔可以辨别火线和零线。使用时笔尖接触被测的导线,手

必须接触笔尾的金属体。用试电笔测火线时氖管会发光;测零线时不会发光。

42

8、家庭电路中触电的原因:一是站在地上的人触到火线(单线触电),二是站在绝缘体上的人同时接触到火线和 零线(双线触电)。

9、触电急救常识:发现有人触电,不能直接去拉触电人,应首先切断电源或用绝缘棒使触电人脱离电源。发生火灾时,要首先切断电源,决不能带电泼水救火。为了安全用电,要做到不接触低压带电体,不靠近高压带电体。第二节:家庭电路中电流过大的原因

家庭电路中电流过大的原因:① 发生短路; ② 接入电路中的总功率过大。

这两个原因都可以使保险丝熔断。此外,如果保险丝太细(额定电流过小),也容易烧坏。电路计算

当遇到带有电路的题时,首先要识别电路,画出等效电路图(如果能够直接分析,就没有必要浪费时间画出 等效电路图)。识别电路、电路分析包括以下内容:

认清用电器(电阻)的连接关系:是串联还是并联(目前我们很少研究混联电路);认清电路是“通路”、“断路”还是“断路”;

认清各个开关分别控制哪个用电器或哪部分电路;

认清滑动变阻器的滑片P 移动时将如何改变接入电路中电阻的大小,从而改变电路电流的。(有时,滑动变阻器相当于一端导线或定值电阻,但与滑动变阻器连接的电表会让我们“闹心”,这时最好画等效电路图进行分析)认清电流表、电压表测量的是哪个用电器或哪部分电路的电流、电压。

可以把电表两端沿着导线(或跨过开关、电流表)移动,以方便分析。 定性分析的策略

电路定性分析的特点是:没有定量计算,只有定性分析,在电源电压和定值电阻不变的情况下,经过移动滑 动变阻器的滑片或开关的连通或断开从而改变了电路的结构,使电路的总电阻、总电流、分电压、分电流及分功率等物理量发生了变化。

定性分析的思维顺序:

“先看总电阻”(用串、并联特点)

当滑动变阻器的滑片向左(右)滑动或开关断开(闭合)时,由串、并联特点可以推出如下结论:当电路(串、并)中的任何一个电阻变大(小)时,电路的总电阻将变大(小);串联电路中,越串,总电阻越大;并联电路中,越并,总电阻越小。

“再看总电流”(用欧姆定律,电源电压不变)

“串联看分电压”先用欧姆定律看定值电阻的电压,再用串联特点看另一电阻的分电压。 “并联看分电流”先用欧姆定律看定值电阻的电流,再用串联特点看另一电阻的分电流。“最后看功率”(用功率公式)

实在难以分析的时候,可以根据题意假设一些用电器(一段电路)的电阻、电流以及它们两端的电压。 解计算题时,要注意第二、三部分中公式和规律的运用。

解计算题时,设未知数的技巧是,选电路图中固定不变的量做未知数,选所求的物理量做未知数。

第三节 安全用电

I U

电压越高越危险:由欧姆定律 R 可知,人体的电阻 R 一定,加在人体身上的电压越大,通过人体的电流就越大。电流大到一定程度,人就会发生危险。所以电压越高越危险。

43

高压触电的两种方式:高压电弧触电、跨步电压触电。

安全用电的原则:不接触低压(小于 1000V)带电体,不靠近高压(大于 1000V)带电体。

人们把正常接通的电路,即用电器能够工作的电路叫做通路。电路的两种主要故障是短路和断路。 雷电的路径往往经过地面上凸起的部分。

避雷针

第二十章:电与磁

第一节 磁现象 磁场

1、 磁现象:

磁性:物体能够吸引钢铁、钴、镍一类物质(吸铁性)的性质叫磁性。 磁体:具有磁性的物体,叫做磁体。磁体具有吸铁性和指向性。

磁体的分类:①形状:条形磁体、蹄形磁体、针形磁体;②来源:天然磁体(磁铁矿石)、人造磁体;③保持磁性的时间长短:硬磁体(永磁体)、软磁体。

磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极。磁极在磁体的两端。磁体两端的磁性最强,中间的磁性最弱。

磁体的指向性:可以在水平面内自由转动的条形磁体或磁针,静止后总是一个磁极指南(叫南极,用 S 表示),另一个磁极指北(叫北极,用 N 表示)。

无论磁体被摔碎成几块,每一块都有两个磁极。

磁极间的相互作用:同名磁极互相排斥,异名磁极互相吸引。(若两个物体互相吸引,则有两种可能:①一个物体有磁性,另一个物体无磁性,但含有钢铁、钴、镍一类物质;②两个物体都有磁性,且异名磁极相对。)

磁化:一些物体在磁体或电流的作用下会获得磁性,这种现象叫做磁化。

钢和软铁都能被磁化:软铁被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁性材料;钢被磁化后,磁性能长期保持, 称为硬磁性材料。所以钢是制造永磁体的好材料。

2、磁场:

磁场:磁体周围的空间存在着磁场。

磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁体产生磁力的作用。磁体间的相互作用就是通过磁场而发生的。 磁场的方向:把小磁针静止时北极所指的方向定为那点磁场的方向。

磁场中的不同位置,一般说磁场方向不同。

磁感线:在磁场中画一些有方向的曲线,任何一点的曲线方向都跟放在该店的磁针北极所指的方向一致。这样的曲线叫做磁感线。

对磁感线的认识:

①磁感线是在磁场中的一些假想曲线,本身并不存在,作图时用虚线表示;

②在磁体外部,磁感线都是从磁体的 N 极出发,回到 S 极。在磁体内部正好相反。

③磁感线的疏密可以反应磁场的强弱,磁性越强的地方,磁感线越密,磁性越弱的地方,磁感线越稀;

④磁感线在空间内不可能相交。典型的磁感线:

44

3、地磁场:

地磁场:地球本身是一个巨大的磁体,在地球周围的空间存在着磁场,叫做地磁场。 地磁场的北极在地理南极附近;地磁场的南极在地理北极附近。

小磁针能够指南北是因为受到了地磁场的作用。

地理的两极和地磁的两极并不重合,磁针所指的南北方向与地理的南北极方向稍有偏离(地磁偏角),世界上最早记述这一现象的人是我国宋代的学者沈括。(《梦溪笔谈》)

第二节 电生磁

1、奥斯特实验:

最早发现电流磁效应的科学家是丹麦物理学家奥斯特。 奥斯特实验:

对比甲图、乙图,可以说明:通电导线的周围有磁场;

对比甲图、丙图,可以说明:磁场的方向跟电流的方向有关。

2、 通电螺线管的磁场:

通电螺线管外部的磁场方向和条形磁体的磁场一样。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个极,通电螺线管两端的极性跟螺线管中电流的方向有关。

3、安培定则:用右手握螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则大拇指所指的那端就是螺线管的N 极。

第三节 电磁铁电磁继电器

1、 电磁铁:

定义:插有铁芯的通电螺线管。

特点:①电磁铁的磁性有无可由通断电控制,通电有磁性,断电无磁性;

②电磁铁磁极极性可由电流方向控制;

③影响电磁铁磁性强弱的因素:电流大小、线圈匝数、:电磁铁的电流越大,它的磁性越强;电流一定时,外形相同的电磁铁,线圈匝数越多,它的磁性越强。

2、 电磁继电器:

电磁继电器是利用低电压、弱电流电路的通断,来间接地控制高电压、强电流电路的装置。 电磁继电器是利用电磁铁来控制工作电路的一种开关。

电磁继电器的结构:电磁继电器由电磁铁、衔铁、弹簧、动触点和静触点组成,其工作电路由低压控制电路和高压工作电路组成。

45

3、 扬声器:

扬声器是将电信号转化成声信号的装置,它由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。

扬声器的工作原理:线圈通过如图下所示电流时,受到磁体吸引而向左运动;当线圈通过方向相反的电流时,受到磁体排斥而向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流,它的方向不断变化,线圈就不断地来回振动,带动纸盆也来回振动,于是扬声器就发出了声音。

第四节 电动机

1、 磁场对通电导线的作用:

通电导体在磁场里受到力的作用。力的方向跟磁感线方向垂直,跟电流方向垂直;

通电导体在磁场里受力的方向,跟电流方向和磁感线方向有关。(当电流方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时,力的方向也随之改变;当电流方向和磁感线方向两者同时都发生改变时,力的方向不变。)当通电导线与磁感线垂直时,磁场对通电导线的力最大;当通电导线与磁感线平行时,磁场对通电导线没有力的作用。

2、 电动机:

电动机是根据通电线圈在磁场中因受力而发生转动的原理制成的,是将电能转化为机械能的装置。 电动机是由转子和定子两部分组成的。

换向器的作用是每当线圈刚转过平衡位置时,能自动改变线圈中电流的方向,使线圈连续转动。 改变电动机转动方向的方法:改变电流方向(交换电压接线)或改变磁感线方向(对调磁极)。提高电动机转速的方法:增加线圈匝数、增加磁体磁性、增大电流。

第五节 磁生电

1、 电磁感应现象:

英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。

内容:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,导体中就产生电流,这种现象叫做电磁感应, 产生的电流叫做感应电流。

导体中感应电流的方向,跟导体的运动方向和磁感线方向有关。(当导体运动方向或磁感线方向两者中的一个发生改变时,感应电流的方向也随之改变;当导体运动方向和磁感线方向两者同时都发生改变时,力的方向不变。)

2、发电机:

46

发电机是根据电磁感应现象制成的,是将机械能转化为电能的装置。 发电机是由定子和转子两部分组成的。

从电池得到的电流的方向不变,通常叫做直流电。(DC)

电流方向周期性变化的电流叫做交变电流,简称交流电。(AC)

在交变电流中,电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率,频率的单位是赫兹,简称赫,符号为Hz。

我国供生产和生活用的交流电,电压是 220V,频率是 50Hz,周期是 0.02s,即 1s内有 50 个周期,交流电的方向每周期改变2 次,所以 50Hz的交流电电流方向 1s 内改变 100 次。

第二十一章 信息的传递

第一节:现代顺风耳——电话

1、电话——1876 年美国发明家贝尔发明了第一部电话

(1)基本结构:主要由话筒和听筒组成。

(2) 工作原理:话筒把声信号变成变化的电流,电流沿着导线把信息传到远方,在另一端,电流使听筒的膜片振动,携带信息的电流又变成了声音。(话筒把声信号转化为电信号;听筒把电信号转化为声信号)

2、电话交换机

为了提高线路的利用率,人们发明了电话交换机。

3、模拟通信和数字通信

模拟信号:声音转换成信号电流时,信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样,“模仿”着声信号的“一举一动”,这种电流传递的信号叫做模拟信号,使用模拟信号的通信方式叫做模拟通信。

数字信号:用不同符号的不同组合表示的信号叫做数学信号,使用数学信号的通信方式叫做数字通信。 模拟信号容易失真;数字信号抗干扰能力强,便于加工处理,可以加密。

在电话与交换机之间一般传递模拟信号,在交换机之间传递数字信号。

第二节:电磁波的海洋

电磁波的产生——导线中电流的迅速变化会在周围空间激起电磁波。 电磁波可以在真空中传播,不需要任何介质。

电磁波在真空中的波速为c,大小和光速一样, c=3×108m/s =3×105km/s

电磁波波速、波长λ和频率 f 的关系:

(1) 波长:电流每振荡一次电磁波向前传播的距离叫做波长,用λ表示,单位是 m。波长表示相邻两个波峰之间的距离,或相邻两个波谷之间的距离。

(2) 频率:一秒内电流振荡的次数交频率,用 f 表示,单位是赫兹(Hz),比赫兹(Hz)大的还有千赫

(kHz)、兆赫(MHz)。1 MHz=103kHz 1 kHz=103Hz 1 MHz=106Hz

(3)波速:一秒内电磁波传播的距离,用c 表示,单位是 m/s。

(4) 波长、频率和波速的关系 c=λf λ c f = c

=

f λ

(5)电磁波的波长λ与频率 f成反比。

电磁波中用于广播、电视和移动电话的是频率为数百千赫至数百兆赫的那一部分,叫做无线电波(无线电技 术中使用的电磁波)。

无线电波特点:无线电波的波长从几毫米道几千米,通常根据波长或频率把无线电波分成几个波段,包括: 长波、中波、短波、微波等,各个波段的无线电波有各自的传播方式和用途,如下表所示。

波段

波长

频率

传播方式

主要用途

47

长波

30000m~3000m

10 kHz~100 kHz

地波

超远程无线电通

信和导航

中波

3000m~200m

100 kHz~1500 kHz

地波和天波

调幅(AM)、无线电广播、电报

中短波

200m~50m

1500 kHz~6000 kHz

短波

50m~10m

6 MHz~30 MHz

天波

微波

米 波

(VHF)

10m~1m

30 MHz~300 MHz

近似直线传播

调频(FM)、无线电广播、电视、

导航

分 米 波

(UHF)

10dm~1dm

300 MHz~3000 MHz

直线传播

移动通信、电视、雷达、导航

厘米波

10cm~1cm

3000 MHz~30000 MHz

毫米波

10mm~1mm

30000 MHz~300000 MHz

电磁波是传递信息的载体。

第三节:广播、电视和移动通信

无线电通信系统由发射装置和接收装置两大部分组成。

1、无线电广播信号的发射和接受:

无线电广播信号的发射由广播电台完成,信号的接受由收音机完成。

2、电视信号的发射与接收:

电视用电磁波传送图像信号和声音信号。电视信号的发射由电视台完成,接收由电视机完成。

3、移动电话:

移动电话由空间的电磁波来传递信息。

移动电话机既是无线发射台又是无线电接收台。

移动电话的体积很小,发射功率不大,它的天线也很简单,灵敏度不高,因此,它和其他用户的通话要靠较大的固定无线电台转移,这种固定的电台叫基地台。

4、音频、视频、射频和频道:

由声音变成的电信号,它的频率跟声音相同,在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号。 由图像变成的电信号,它的频率在几赫到几兆赫之间,叫做视频信号。

音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力很差,需要把它们加载到具有更好的发射能力的电流上,才能发射到天空中,这种电流的频率更高,这种更高频率的电流教做射频电流。

不同的电视台使用不同的射频范围进行广播,以免互相干扰;这一个个不同的频率范围就叫做频道。

第四节:越来越宽的信息之路

信息理论表明,作为载体的无线电波,频率越高,在相同时间内传输的信息就越多。

1、微波通信

微波的波长在 10m~1mm 之间,频率在 30 MHz~ 3×105MHz 之间。

微波的性质更接近光波,大致沿直线传播,不能沿地球绕射,因此,必须每隔 50km 左右就建设一个微波中继站。

2、卫星通信

通信卫星相当于微波通信的中继站。

通信卫星大多是相对地球“静止”的同步卫星,在地球的周围均匀地配置 3 颗同步通信卫星,就覆盖了几乎全部地球表面,可以实现全球通信。

3、光纤通信

48

光纤通信是光从光导纤维的一端射入,在内壁上多次反射,从另一端射出,这样就把它携带的信息传到了远

方。

光导纤维是很细很细的玻璃丝,由内芯和外套两部分组成。

光纤通信传送的不是普通的光,而是一种频率单一、方向高度集中的激光,激光最早是在1960 年由美国科

学家梅曼发现的。

光纤通信的保密性强,不受外界条件的干扰,传播距离远,容量大。

4、网络通信

目前使用最频繁的网络通信形式是电子邮件。 例如:

电子邮件地址 xiaolin @ server.com.cn

世界上最大的计算机网络,叫做因特网。

计算机之间的联结,除了使用金属线外,还使用光缆、通信卫星等各种通信手段。 宽带网是指频率较高,能传输更多信息的网络。o

第二十二章 能源与可持续发展

化石能源:煤、石油、天然气。

第一节 能源家族

生物质能:由生命物质提供的能量称为生物质能,如:食物、柴薪等。所有生命物质中都含有生物质能。一次能源:可以从自然界直接获取的能源为一次能源。如煤、石油、天然气、风能、水能、潮汐能、太阳能、

地热能、核能、柴薪等。

二次能源:无法从自然界直接获取,必须通过一次能源的消耗才能得到的能源称为二次能源。如电能。

不可再生能源:凡是越用越少,不能在短期内从自然界得到补充的能源,都属于不可再生能源。如煤、石油、天然气、核能。

可再生能源:可以从自然界中源源不断地得到的能源,属于可再生能源。如水能、风能、太阳能、食物、柴薪、地热能、沼气、潮汐能等。

按使用开发的时间长短来分类,能源还可以分成常规能源和新能源。如化石能源、水能、风能等数常规能源,核能、太阳能、潮汐能、地热能属新能源。

第二节:核能

1、 裂变:用中子轰击较重的原子核,使其裂变为较轻原子核的一种核反应。核反应堆中的链式反应是可控的,原子弹的链式反应是不可控的。

核电站利用核能发电,目前核电站中进行的都是核裂变反应。

2、 聚变:使较轻原子核结合成为较重的原子核的一种核反应。,也被成为热核反应。氢弹爆炸的聚变反应是不可控的。

核能的优点和可能带来的问题:

①核能的优点:核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源。利用核能发电不仅可以节省大量的煤、石油等能,而且用料省,运输方便。核电站运行时不会产生二氧化碳、二氧化硫和粉尘等对大气和环境污染的物质,

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核电是一种比较清洁的能源。

②利用核能可能带来的问题:如果出现核泄漏会造成严重的放射性环境污染。

第三节 太阳能

在太阳的内部,氢原子核在超高温度条件下发生聚变,释放出巨大的核能。 大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射除去。

绿色植物的光合作用将太阳能转化为生物体的化学能。

我们今天使用的煤、石油、天然气等化石燃料,实际上是来自上亿年前地球所接收的太阳能。太阳能的利用:①利用集热器加热物质(热传递,太阳能转化为内能);

② 用太阳能电池把太阳能转化为电能(太阳能转化为电能)。太阳能具有取之不尽、用之不竭,清洁无污染等优点。

第四节 能量的转化和守恒

1、能源革命:

人类历史上不断进行着能量转化技术的进步,就是所谓的能源革命。能源革命导致了人类文明的跃进。 第一次能源革命:钻木取火;

第二次能源革命:蒸汽机的发明; 第三次能源革命:核能

能量的转化和转移具有方向性。

3、 能量守恒定律:

能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个 物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。

第五节 能源与可持续发展

煤和石油燃烧时生成的主要污染物是粉尘和有害气体。

未来的理想能源必须满足以下四个条件:① 必须足够丰富,可以保证长期使用;② 必须足够便宜,可以保证多数人用得起;③ 相关技术必须成熟,可以保证大规模使用;④必须足够安全、清洁,可以保证不会严重影响环境。

解决能源紧张的途径:由于人类的生存和发展使得能源的消耗量持续增长,因此人类必须不断地开发和利用新能源,同时增强节能意识,不断提高能源的利用率,这是目前解决能源紧张的重要途径。

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