浙教版科学中考第一轮复习知识提纲
《物理模块》
主题一:物态变化
一、熔化和凝固
1.物质从固态变为液态的过程叫熔化。
2.物质从液态变为固态的过程叫凝固。
考点2 描绘晶体熔化和凝固过程中的特点,知道熔化和凝固过程伴随吸热与放热
1.晶体熔化过程的特点:
(1)晶体熔化时,要从外界吸收热量。
(2)晶体在一定的温度下开始熔化,在熔化过程中温度保持不变。
2.晶体凝固过程的特点:
(1)晶体凝固时,会放出热量。
(2)晶体在一定的温度下开始凝固,在凝固过程中温度保持不变。
【注意】熔化海波涉及的实验方法:水浴法加热(使受热均匀)
水浴法加热水要适量:
①要求把试管内物质在水面下
②而且试管壁不要接触到烧杯壁或底
晶体熔化图像(以硫代硫酸钠为代表)纵坐标表示温度,横坐标表示时间。
固体分为晶体和非晶体两类。非晶体没有一定的熔化温度;晶体一定的熔化温度。
晶体 非晶体
物质举例 海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属 松香、蜡、玻璃、沥青
熔化过程 吸热、温度保持不变 吸热、温度不断升高
凝固过程 放热、温度保持不变 放热、温度不断降低
熔点和凝固点 有 无
熔化条件 温度达到熔点;继续吸热 持续吸热
凝固条件 温度达到凝固点;继续放热 持续放热
熔化图像
凝固图像
晶体熔化时的温度叫熔点,不同的晶体熔点一般不同。同一晶体的凝固点与熔点数值上相同。
注意①:晶体熔化的条件是温度达到熔点并继续吸热,继续吸热这个条件易漏,易简单地认为只要温度达到熔点就可以熔化。
注意②:当晶体的温度达到熔点时,可能处于固态(刚达到熔点,还没有开始熔化)、也可能处于固液共存状态(熔化过程)、还可能处于液态(刚熔化结束)。
说明:晶体的熔化(凝固)图像中有一个明显的“小平台”,即:吸收(放出)热量而温度保持不变的阶段,“平台”对应的温度即为晶体的熔点(凝固点)。非晶体熔化(凝固)图像上可能会出现一段吸热(放热)但温度变化较慢的阶段,但温度总体趋势还是在不断升高(降低)的,不会出现明显的“小平台”。
晶体在熔点以下是固态,熔点以上是液态,在熔点可以是固态,可以是液态,还可以是固液共存
二、汽化与液化
汽化分为两种方式:蒸发和沸腾。
蒸发:在任何温度下都能进行的汽化现象。蒸发只在液体的表面进行,并且不剧烈。
沸腾:在一定温度下发生的剧烈的汽化现象。
1.影响蒸发快慢的因素:
①液体温度的高低;②液体的表面积的大小;③液体表面上的空气流动快慢;④对于不同的液体还与液体的种类有关。
2.由于液体蒸发时要从周围吸收热量,使周围温度降低,因此液体蒸发有制冷作用。
沸腾是液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象。液体在沸腾时虽然继续吸热,但温度保持不变。
液体沸腾时的温度叫沸点。
两种汽化方式 蒸发 沸腾
定义 只在液体表面发生的汽化现象 在一定温度下,在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象
发生温度 任何温度下 一定温度下(沸点)
发生部位 液体表面 表面和内部同时进行
剧烈程度 缓慢 剧烈
液体温度 液体温度往往会下降 温度保持在沸点不变
共同点 都是汽化现象,都要吸热
注意:液体沸腾的条件中易漏“继续吸热”这一条件。温度达到沸点后,若液体不能继续从外界吸收热量, 也不会沸腾。
1.物质从气态变为液态的过程叫液化。
2.方法:①降低温度; ②压缩体积。
3.好处:体积缩小便于运输。
4.作用:液化放热。
主题二:物质的密度
一、质量的测量
考点1.质量
质量表示物体含有物质的多少,质量是物体本身的一种属性,不随形状、位置、温度和状态的改变而改变。
质量的单位:常用单位是千克(kg),比它小的单位有克(g)和毫克(mg)。
质量的测量:实验室常用托盘天平测量物体质量。
考点2.天平的使用
实验室里常用天平来测量物体的质量。
①调平。
把天平放在水平桌面上;把游码移到横梁标尺左端的零刻度线处;
调节衡量两端的平衡螺母(向指针指向的相反方向,哪端高往哪端移),使指针对准分度盘中央刻度线,这时横梁平衡。
②称量。
把被测物体放在左盘里;
用镊子向右盘里加减砝码(先大后小);
调节游码在横梁标尺上的位置,直到天平恢复平衡。
这时盘里砝码的总质量加上游码指示的质量值,就等于被测物体的质量。
被测物体的质量=砝码的总质量+游码所指示的质量值
③整理。称量完毕,用镊子将砝码逐个放回砝码盒内。
【注意】使用天平时的注意事项:
①使用前,首先要看天平的最小刻度和量程;
②不能用手去摸天平托盘或砝码;
③取放砝码要用镊子;
④潮湿的物品或有腐蚀性的化学药品可放在烧杯里称量,没有腐蚀性的化学药品可在天平两盘各放一张同样的白纸,然后称量。氢氧化钠等有腐蚀性的药品不能放在纸上称量,更不能直接放在托盘上称量。
二、密度
考点3.密度所反映的物质属性
某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度,密度是物质的一种特性。与质量的多少、体积的大小无关,但当温度、状态等发生改变时,物质的密度也将发生改变。同种物质的密度相等,可以根据密度来鉴别物质,并可用于计算物质的质量或体积。
考点4.应用ρ=m/V进行简单的计算
1.密度公式ρ=ρ=m/V(ρ表示密度,m表示质量,V表示体积)。
2.密度的单位有:kg/m3__或g/cm3,1克/厘米3=1000千克/米3。
(1)利用公式ρ=m/V计算某种物质的密度或鉴别物质。
(2)利用公式m=ρV计算体积为V的某种物质的质量。
(3)利用公式V=m/ρ计算质量为m的某种物质的体积。
3.记住下列物质的密度有助于分析问题(在0℃、标准大气压下):
物质 密度(kg/m3) 物质 密度(kg/m3)
铜 8.9×103 水银 13.6×103
铁 7.9×103 水 1.0×103
铝 2.7×103 酒精 0.8×103
冰 0.9×103 空气 1.29
4.应用ρ=m/V进行简单的计算。
【注意】密度是物质的一种特性,与质量的多少、体积的大小无关,同种物质的密度一般相同。
三、密度测量的实验探究
考点5.使用天平、量筒、烧杯等常用工具测定固体与液体的密度
1.原理:ρ=m/V。
2.主要器材:天平、量筒、烧杯等。
3.固体密度的测量步骤:
①用天平称出物体的质量m,
②用量筒(或量杯)测出物体的体积V(形状规则的物体可直接用刻度尺测量后计算出体积;不规则的物体通常用排水法),
③然后运用公式计算出物体的密度ρ。
4.液体密度的测量方法:“差值法”。
①把液体倒入烧杯中测得总质量为M;
②把部分液体倒入量筒测得体积为V;
③测得剩余部分液体和烧杯的总质量为m;
④计算倒出部分液体的质量为M-m;
⑤计算液体的密度:ρ=(M-m)/V
【注意】测量过程中要尽量减小误差,测量液体密度用“差值法”就是为了减小误差。
主题三:光的反射与折射
一、光的直线传播
光在同一种均匀物质中沿直线传播。小孔成像、影子的形成、日食、月食说明光的直线传播。光速:宇宙中最快的速度是真空中的光速;在计算中,真空或空气中光速c=3×108m/s=3×105km/s。
【注意】①小孔成像的性质:倒立的实像,可以成放大、等大、缩小的像。
②像的形状与孔的形状无关。
③像的大小与物距和像距有关。
二、光的反射
考点一、光的反射定律——三线共面,二线分居,两角相等
①光反射时,入射光线MO、反射光线ON、法线OP在同一平面内。
②反射光线ON和入射光线MO分别位于法线OP两侧。
③反射角β(∠NOP)等于入射角α(∠MOP)。
④入射角α增大时,反射角β也同时增大,反之,入射角减小时反射角也同时减小。
⑤如果把入射角减小到与法线重合时,即当入射角为0°时,反射角也为0°,此时,入射光线、反射光线和法线三线重合。
⑥光路具有可逆性:如图中,如果入射光线沿NO射入,那么反射光线一定沿OM射出。实际的应用是你通过镜子看见别人的眼睛时,对方也可通过镜子看见你的眼睛。
【注意】当光射到物体表面上时,有一部分光会被物体表面反射回来的现象叫光的反射。我们能够看到本身不发光的物体,是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
考点二、镜面反射和漫反射
反射分镜面反射和漫反射,平行光线入射到平而光滑反射面上,反射光线还是平行射出,这种反射是镜面反射;
平行光线入射到粗糙的反射面上,反射光线射向四面八方,这种反射是漫反射,镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律。
【注意】①反射定律的应用要注意是同一平面内。
②入射角是指入射光线与法线的夹角;反射角是指反射光线与法线的夹角。
③反射时,反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角。
④镜面反射和漫反射的共同点是每条光线都遵循光的反射定律,不同点是镜面反射的反射光线朝某一方向,而漫反射的反射光线朝着各个方向。
考点三、平面镜成像
成像特点:物体在平面镜中成的是虚像,像的大小跟物体相等,像到镜面的距离与物体到镜面的距离相等,像与物体的连线关于镜面对称。
成像原理:发光点P把光线射到平面镜上,又经平面镜反射到人的眼中,人眼是根据光的直线传播经验来判断物体位置的,人眼逆着反射光线的方向向镜内看去,觉得光线好像是从两条反射光线反向延长的交点P′处射来的,如图所示。镜面后实际并不存在发光点P′,P′也不是反射光线的交点,而是反射光线反向延长线的交点,所以是虚像。
考点四、探究光的反射定律
①为了保留光的传播路径,可以用笔描出入射光线和反射光线的路径;入射光线、反射光线、法线在同一平面上;在光的反射中,光路是可逆的;
②实验时玻璃板如果不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合;实验中选择两根完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系;平面镜成的是虚像。
【注意】1.可见光可以反射,不可见光同样可以反射。
2.成虚像的判断依据:平面镜里所成的像不能呈现在光屏上,所以是虚像。
3.平面镜所成像的大小与镜面的大小、物体到镜面的距离无关。
三、光的折射
入射光线AO,折射光线OB,法线NN′在同一平面内。折射光线和入射光线分别位于法线两侧。光从空气斜射入水或玻璃表面时,折射光线向法线偏折,折射角β小于入射角α。入射角α增大时,折射角β也增大。如果光从水中斜射入空气中时,折射光线将偏离法线,折射角大于入射角。光的折射也遵循光路可逆,如果入射光线沿BO射入到点O,折射光线一定沿OA折射(如右上图所示)。
【注意】①光必须斜射时,才能发生折射现象。
②解释光现象或作图时要注意:人眼看物体是物体发出或反射的光射入人的眼睛,而不是人眼发出光射到物体上。
③光垂直射到水或玻璃表面时传播方向不改变,即垂直于界面时三线重合两角为0°,这是一种特殊情况。
主题四:透镜与视觉
一、凸透镜成像规律
光心:通常位于透镜的几何中心;通过透镜光心的光线传播方向不变。
焦点:平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点。
焦距:焦点到光心的距离。
【注意】
①实像与虚像的分界点在焦点处。
②放大像与缩小像的分界点在二倍焦点处。
③不论凸透镜成实像还是虚像,物体离焦点越近,成的像越大。
【总结】透镜成像的两个“一定”:
①实像一定都是倒立的,像和物体处在透镜异侧,是由实际光线会聚而成的,可用光屏承接。
②虚像一定都是正立的,像与物体处在透镜同侧,是由折射光线的反向延长线相交而成的,不能用光屏承接,只能用眼睛直接观看。
记忆口诀:一倍焦距分虚实;二倍焦距分大小;物近像远像变大;实像倒来虚像正。
二、人的眼球,近视眼和远视眼
近视眼成因:晶状体向外出,焦距变小,折光能力过强。眼球中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,能在视网膜上成倒立、缩小的实像
成 像:像成在视网膜的前方;看近处物体清晰,看远处物体不清晰。
矫正方法:配戴凹透镜。将光发散,使像后移到视网膜上。
远视眼成因:晶状体拉长,焦距变大,折光能力过弱。
成 像:像成在视网膜的后方;看远处物体清晰,看近处物体不清晰。
矫正方法:配戴凸透镜。会聚光线,使像前移到视网膜上。
色 盲:失去正常人辨别颜色能力的先天性色觉障碍。
不管是近视、远视还是正常的眼,视觉的形成部位不是眼睛,而是在大脑皮层的视觉中枢。
三、实验探究:凸透镜成像规律
1.实验原理
(1)凸透镜成像原理:凸透镜对光有会聚作用,其本质是光的折射。
(2)成像光路图:利用“三条特殊光线”作图。
2.实验器材与装置
(1)光屏的选择:宜选用表面粗糙的白屏,使各种色光均能在光屏上发生漫反射。
(2)实验前需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度,使烛焰的像恰能成在光屏的中央。
3.实验操作
(1)焦距的测量:用平行光垂直于凸透镜照射,光屏在凸透镜的另一-侧移动,当光屏上出现最小、最亮的光斑时,凸透镜光心到光斑的距离就是焦距;
也可以利用物距等于二倍焦距时凸透镜成倒立、等大的实像这一一性质来测量焦距。
(2)物距控制:分别探究u>2f、u=2f、f(3)实像与虚像的判断:可以成在光屏上的是实像,不能成在光屏上的是虚像。
(4)当观察到凸透镜成虚像时,移去光屏,从光屏-侧透过凸透镜观察烛焰所成的像。
(5)光路的可逆性:成清晰实像时,对调蜡烛和光屏的位置,光屏上仍成清晰的实像。
(6)换用半块透镜或用纸遮挡透镜的一部分,光屏上的像会变暗,但仍能成完整的像。
4.实验分析和故障处理
(1)光屏上找不到像的原因:
①烛焰在焦点上或在焦点以内;
②凸透镜焦距过大(凸透镜的焦距不能大于光具座长度的四分之一);
③烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一-直线上。
(2)蜡烛变短时的现象及处理:蜡烛燃烧变短时,光屏上的像将向上移动,此时应将蜡烛向上移动,或将光屏向上移动。
5.数据分析
数据表格设计:焦距、物距、物距与焦距的关系、像的性质(虚实、大小、正倒)、像距、像距与焦距的关系等。
主题五:运动和力
一、力
1.力是物体对物体的作用。物体间力的作用是相互的,常把两个相互作用的力称为作用力和反作用力。
【注意】
1.一个力的产生一定有施力物体和受力物体且它们同时存在,单独一个物体不能产生力的作用。
2.力的作用可发生在相互接触的物体间,也可以发生在不直接接触的物体间。常见的可以产生力的作用却不相互接触的三种情况:地球对物体产生的重力(万有引力)、磁体间的相互作用力、电荷间的相互作用力。
3.两个相互接触的物体不一定相互作用,即不一定有力的作用。
2.力的存在可通过力的作用效果来判断。力的作用效果有两个:
(1)力可以改变物体的运动状态(运动状态包括物体的运动速度和运动方向)。
(2)力可以改变_物体的形状_。例:用力压弹簧,弹簧变形;用力拉弓,弓变形。
3.力的单位是牛顿(N)。力的测量常用弹簧测力计。弹簧测力计的工作原理是在弹性限度内弹簧的伸长与弹簧所受到的拉力成正比。
4.力的三要素指力的大小、方向、作用点,都能影响力的作用效果。
5.力的表示方法:在受力物体上沿着力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向,在箭头边上标上力的大小,线段的起点或终点表示力的作 用点。
二、弹力
物体受力发生形变,不受力自动恢复原来形状的特性叫弹性。
弹力是由于物体发生弹性形变而产生的力。压力、支持力、拉力都是弹力。同一物体在一定范围内,形变越大弹力越大。
三、重力
1.地球与物体间存在吸引力。物体由于地球吸引受到的力叫重力,用字母G表示。重力的施力物体是地球,重力的方向竖直向下。
2.物体受到的重力大小与它的质量成正比。计算公式G=mg,其中g=9.8N/kg(近似计算时,g=10N/kg),g是重力与质量的比值,其科学意义是质量为1kg的物体受到的重力是9.8N。
3.重力的大小与物体的质量、地理位置有关,即质量越大,物体受到的重力越大;在地球上,越靠近赤道,物体受到的重力越小,越靠近两极,物体受到的重力越大。
4.重力方向:竖直向下;应用:重垂线是利用重力的方向总是竖直向下的性质制成的。重垂线常用于检查墙壁是否竖直,桌面是否水平。
5.重力作用点在物体的重心,质地均匀的物体的重心在它的几何中心。
【注意】
1.物体的重心有时会不在物体上,如圆环的重心在圆环的中心。
2.为了方便研究问题,在受力物体上画力的示意图时,常常把力的作用点画在重心上。
3.同一物体同时受到几个力时,常把作用点都画在重心上。
四、牛顿第一定律(又叫惯性定律)
1.阻力对物体运动的影响:让同一小车从同一斜面的同一高度自由滑下(控制变量法),是为了使小车滑到斜面底端时有相同的速度;阻力的大小用小车在木板上滑动的距离的长短来体现(转换法)。
2.牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
3.牛顿第一定律是通过实验事实和科学推理得出的,它不可能用实验来直接验证。
4.物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。惯性是物体本身固有的一种属性。一切物体任何时候、任何状态下都有惯性。
【注意】1.牛顿第一定律是指物体在不受外力作用时的状态,而惯性是物体保持原来状态的一种性质,所以牛顿第一定律与惯性是有区别的。一切物体都具有惯性。
2.惯性不是力,不能说惯性力的作用,惯性的大小只与物体的质量有关,与物体的形状、速度、物体是否受力等因素无关。
五、二力平衡
1.物体处于静止或匀速直线运动状态时,称为平衡状态。物体处于平衡状态时,受到的力叫平衡力。
2.二力平衡条件:作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、作用在同一直线上(同物、等大、反向、同线),这两个力就相互平衡。
3.二力平衡条件的应用
①根据受力情况判断物体的运动状态:
当物体不受任何力作用时或受到平衡力作用时,物体总保持静止状态或匀速直线运动状态。当物体受非平衡力作用时,物体的运动状态一定发生改变。
②根据物体的运动状态判断物体的受力情况:
当物体处于平衡状态(静止状态或匀速直线运动状态)时,物体不受力或受到平衡力。当物体处于非平衡状态(加速或减速运动、方向改变)时,物体受到非平衡力的作用。
【注意】
1.在判断物体受平衡力时,要注意运动的方向性,先判断物体在什么方向(水平方向还是竖直方向)处于平衡状态,然后才能判断物体在什么方向受到平 衡力。
2.解题的过程中,常常被忽略的一个条件是一对平衡力中的两个力必须作用在同一个物体上。
3.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
六、摩擦力
1.两个相互接触的物体,当它们发生相对运动或将要发生相对运动时,就产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫摩擦力。摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。摩擦力可分为静摩擦、滑动摩擦、滚动摩擦三种。
2.测量摩擦力的方法:用弹簧测力计拉物体做匀速直线运动,摩擦力的大小与弹簧测力计的读数相等。原理:物体做匀速直线运动时,物体在水平方向的拉力和摩擦力是一对平衡力(二力平衡)。
3.增大有益摩擦的方法:增大压力、增大接触面的粗糙程度。
减小有害摩擦的方法:减小压力、减小接触面的粗糙程度、用滚动摩擦代替滑动摩擦、使两接触面分离(加润滑油、气垫)。
【注意】
1.影响滑动摩擦力大小的因素只有压力的大小和接触面的粗糙程度两个方面,与接触面大小、运动速度无关。
2.摩擦力不一定是阻力,如一般家用小汽车前轮与地面的摩擦力为动力,后轮与地面的摩擦力为阻力;自行车后轮与地面的摩擦力为动力,前轮与地面的摩擦力为阻力。
主题六:压力与压强
一、压力
1.垂直作用在两个物体接触表面的作用力叫压力。压力的方向垂直于受力面且指向受力面;压力的作用点在受力面上。
2.压力的大小:压力并不是重力,压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力作用,则压力F=物体的重力G。
3.固体可以大小不变、方向不变地传递压力。
二、压强
1.研究影响压力作用效果因素的实验得出的结论:压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关。当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。本实验研究问题的对照实验中,采用了控制变量法。
2.物体单位面积受到的压力叫压强。压强是表示压力作用效果的物理量。
3.公式:p=F/S。压强单位:帕斯卡(Pa),1Pa=1N/m2。一张对折的报纸平铺在桌面上时,对桌面的压强约1Pa。1Pa的科学意义:表示物体每平方米的受力面积受到的压力是1N。
4.放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长方体等)对桌面的压强p=ρgh。
5.增大/减小压强的方法:
【注意】
1.使用压强公式计算压强时,关键是找出压力F(一般F=G=mg)和受力面积S。受力面积要注意是指两物体间的实际接触部分。此公式适用于固、液、气体的压强的计算。务必注意面积单位换算:1cm2=10-4m2。
2.一盛有液体的容器放在水平桌面上对桌面的压力和压强问题属于固体的压力和压强问题。解题时,把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G容+G液),后确定压强(一般常用公式p=F/S)。
三、液体压强
1.液体由于受到重力作用,对支持它的容器底部有压强;液体具有流动性,对容器侧壁有压强。
2.液体压强的特点:液体对容器的底部和侧壁会产生压强,液体内部朝各个方向都有压强;液体压强随着深度增加而增大;在同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体的压强还与液体的密度有关,液体密度越大,压强越大。
3.液体压强的公式:p=ρgh。从公式中可以看出:液体的压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡裂桶实验充分说明这一点。
四、大气压强
1.大气对处于其中的物体产生的压强叫大气压强,简称大气压。产生原因:气体受到重力作用,且有流动性,故会向各个方向对处于其中的物体产生压强。
2.著名的证明大气压存在的实验是马德堡半球实验。其他证明大气压存在的现象:吸盘挂衣钩能紧贴在墙上、利用吸管吸饮料等。
3.大气压的测量
伽利略首先用长玻璃管内的水柱测出了大气压的数值约为10m的水柱高,托里拆利改进后利用水银柱准确测出大气压值为760mm水银柱高。常用气压计种类:水银气压计、空盒气压计。
海平面附近的大气压,其数值接近于1.01×105Pa,人们通常把这个大气压称为标准大气压,与水银柱高的换算如下:p=ρgh=13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m=1.01×105Pa。
4.大气压的应用与拓展
(1)大气压的应用实例:活塞式抽水机抽水、离心式水泵抽水、吸管吸饮料、注射器吸药液、滴管吸取液体药品等。
(2)液体的沸点随气压减小而降低,随气压增大而升高。高原上气压低,水的沸点低,烧饭时用高压锅可以提高水的沸点。
(3)大气压随高度的增加而减小;大气压受天气和气候的影响,一般晴天气压比阴雨天高,冬天气压比夏天高。
五、流体压强与流速的关系
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。
流体压强与流速关系的应用:乘客候车要站在安全线外;飞机机翼做成流线型,上表面空气流动的速度比下表面快,因而上表面压强小,下表面压强大,在机翼上下表面就存在着压强差,从而获得向上的升力等。
主题七:浮力
一、浮力定义与产生原因
一切浸入液体(或气体)的物体都受到液体(或气体)对它竖直向上的力,这个力就称作浮力。浮力方向为竖直向上(与重力方向相反),浮力的施力物体是液体(或气体)。
浮力产生的原因:液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力(即向上、向下的压力差即为浮力)。
二、阿基米德原理
浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于该物体_排开液体的重力。
数学表达式:F浮=G排=m排g=ρ液V排g。
阿基米德原理适用于物体在液体和气体中所受的浮力计算。
由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。
【注意】液体对物体的浮力只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
三、物体的浮沉条件
1.假设物体浸没在液体中只受浮力和重力时,如图所示,比较物体所受的浮力F浮与重力G的大小可判断物体的浮沉状况。比较物体密度ρ物与液体密度ρ液也可判断。反之,通过观察物体的浮沉状况,可以判断物体所受的浮力F浮与重力G的大小、物体密度ρ物与液体密度ρ液的大小。
当物体处于如下五种状态时,存在下列关系:
上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
实心体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物V排<V物 ρ液=ρ物V排=V物 ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.漂浮问题“五规律”:
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它的重力。
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同。
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小。
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,其密度就是液体密度的几分之几。
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。
四、浮力的计算
1.浮力计算的一般过程
(1)确定研究对象,认准要研究的物体。
(2)分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)。
(3)选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。
2.计算浮力的主要方法
(1)二次称量法:物体在空气中的重力与物体浸入液体中弹簧测力计拉力的差值等于浮力。计算公式:F浮=G-F拉。
(2)阿基米德公式法:F浮=G排=ρ液V排g。多数浮力计算需用该公式进行计算。
(3)上、下表面压力差法:浸在液体中的物体下表面受到向上的压力减去上表面受到向下的压力即为浮力。公式:F浮=F向上-F向下。如图所示:(注意该方法所涉及题多数有一定难度)
(4)受力分析法:
①如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,物体只受重力和浮力作用且二力平衡,则F浮=G物,如图甲所示。
②如果物体用一绳子向下拉住浮于水中,则F浮=G物+F拉,如图乙所示。
③当物体沉底时,则F浮=G物-F支持,如图丙所示。
五、密度计
工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。
六、轮船,半潜船等漂浮物
要将密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量,单位为吨。
七、潜水艇,潜航器等
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。
八、气球和飞艇
气球和飞艇是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体(氢气、氦气或热空气)。注意利用阿基米德公式F浮 =ρ空气V排g计算气球和飞艇的浮力时,代入的是空气的密度,一般:ρ空气=1.29kg/m3。
九、浮力秤
根据漂浮原理,浮力秤空载时重力=浮力,得出“零刻度线”
在漂浮范围内,增加的物体重力等于增加的浮力,即可得出最大载重量。
若浮力秤是均匀物体,则刻度线是均匀的,与物体的重力成正比。
主题八:简单机械
一、组成杠杆五要素,画图等
①支点:杠杆绕着转动的固定点,用字母O表示。
②动力:使杠杆转动的力,用字母F1表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力,用字母F2表示。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离,用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离,用字母l2表示。
画力臂方法:一找支点、二画线、三连距离、四标签。
二、探究杠杆的平衡条件
研究杠杆的平衡条件:
(1)杠杆平衡是指杠杆处于静止的状态或者匀速转动的状态。
(2)实验前,应调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上两处力臂。(3)结论:杠杆的平衡条件(或杠杆原理)是F1· L1=F2·L2
在研究杠杆的平衡条件时,需要调节杠杆在水平位置平衡,其目的是便于直接从杠杆上读出力臂的大小。探究杠杆的平衡条件的实验,一般需测多组不同的数据,其目的是排除实验的偶然性,增加实验结论的可信度。
三、杠杆分类
名称 结构特征 优、缺点 应用举例
省力杠杆 动力臂大于阻力臂 省力、费距离 撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳
费力杠杆 动力臂小于阻力臂 费力、省距离 起重臂、人的前臂、理发剪刀、钓鱼竿
等臂杠杆 动力臂等于阻力臂 不省力,不费力 天平、定滑轮
四、人体中的杠杆
人体中有很多的杠杆,例如①抬头时,可以在颈部找到杠杆,杠杆的支点在脊柱之顶,支点后的肌肉收缩提供动力,头颅的重量是阻力。这个杠杆几乎是个等臂杠杆②手臂拿物体时,肘关节是支点,肱二头肌肉所用的力是动力,手拿的重物的重力是阻力显然我们的前臂是一种费力力杠杆。虽然费力,但是可以省距离(少移动距离),提高工作效率。③走路时的脚,脚掌前部是支点,人体的重力就是阻力,腿肚肌肉产生的拉力就是动力。这种杠杆可以克服较大的体重。
五、利用杠杆平衡计算
找到杠杆五要素,根据杠杆平衡公式,结合压力压强等知识点解题。
六、杠杆的最小力问题
使杠杆绕着转动的点叫支点,作用在杠杆上使杠杆转动的力叫动力,作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力叫阻力,从支点到动力作用线的垂直距离叫动力臂,从支点到阻力作用线的垂直距离叫阻力臂。做此类题,必须先找准杠杆的动力、阻力、动力臂、阻力臂,以及各力臂的变化,此类题只需找出最长动力臂即可,可根据这个思路进行判断。
七、杠杆的动态平衡问题
先找出杠杆的相关要素——支点、动力、动力臂、阻力、阻力臂,当杠杆水平时,如果动力臂最长,也就是说动力是最小的。因此,根据杠杆的平衡条件可继续分析出,当力的方向改变时,对力臂与力的影响。
八、滑轮分类与辨析,组装滑轮组的绕线法则,判断其省力情况
定滑轮 动滑轮
定滑轮是等臂杠杆,不省力,但可以改变力的方向 动滑轮是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮可以省一半的力。
滑轮组既可省力,又可改变力的作用方向。在解题时要注意以下几点:①绳子的绕法:“奇动偶定”,即绳子为奇数段时,要以动滑轮的挂钩为起点开始绕;绳子为偶数段时,要以定滑轮的挂钩为起点开始绕。如图所示:②拉力F的大小:若不计动滑轮的重力及绳子的磨擦,则有F=G/n(n为承担阻力的绳子段数);若考虑动滑轮的重力(不计磨擦),则有F=(G+G动滑轮)/ n。③绳子自由端移动的距离和速度:S=nh物v=nv物
九、滑轮组特点与计算(竖直)
拉力F的大小:若不计动滑轮的重力及绳子的磨擦,则有F=G/n(n为承担阻力的绳子段数);
若考虑动滑轮的重力(不计磨擦),则有F=(G+G动滑轮)/ n。
绳子自由端移动的距离和速度:S=nh物 v=nv物
W有=Gh W总=Fs
注意拉力F是滑轮的拉力,不一定等于重力,如受到浮力作用时F=G-F浮
十、滑轮组相关计算(水平)
水平放置的滑轮与竖直时有所不同,自由端拉力是滑轮拉力的1/n,而速度与路程是滑轮的n倍,通常是与物体的摩擦力相关。
十一、区分有用功、额外功、总功与机械效率
定义 公式
有用功 提升重物过程中必须要做的功 W有
额外功 利用机械时,人们不得不额外做的功 W额
总功 有用功和额外功之和 W总=W有+W额
机械效率 科学上把有用功跟总功的比值 η=×100%
利用机械做功时,因为总是要做额外功,所以总功大于有用功,机械效率小于1。
十二、斜面的机械效率
测量斜面的机械效率:①光滑斜面:Fl=Gh W额=0 η=100% ②有摩擦的斜面:η=Gh/Fl ③斜面的机械效率与斜面的光滑程度和倾斜程度有关。测量滑轮组的机械效率:多数情况下仅考虑由于动滑轮自重所带来的额外功,而不考虑绳子的重力和摩擦。此时对于用滑轮组提升物体时有:η===。测量杠杆的机械效率:η= =
主题九:机械能、功和功率
一、动能与探究影响动能大小的因素
物体由于运动而具有的能叫动能,影响动能的因素是物体的质量和速度。质量相同时,速度越大的物体具有的动能越大;速度相同时,质量越大的物体具有的动能越大。
探究决定动能大小的因素:
实验题眼突破:
①实验探究对象是小球。
②转换法的应用:物体的动能大小是通过木块移动距离大小来反映的。
③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。
④让不同的小球从斜面的同一高度释放,目的是让小球到达斜面底部的初速度相同。
⑤控制变量法的应用:
a.控制速度一定,探究动能与质量的关系;
b.控制质量一定,探究动能与速度的关系。
⑥如本实验中水平面绝对光滑,本实验将不能达到实验目的,原因是小车将一直匀速直线运动下去。
⑦注意:实验中要保持小球的运动路线与木块的中心在同一条直线上。
⑧实验结论:动能的大小与物体的质量与运动速度有关,质量越大,运动速度越大,动能越大。
【注意】
1.物体具有能,但不一定要做功。
2.动能和重力势能的大小及其影响因素可分别用公式E动=mv2/2和E势=Gh=mgh来帮助理解,但这两个公式不要求计算。
二、重力势能与探究影响重力势能大小的因素
物体由于被举高而具有的能叫重力势能,影响重力势能的因素是物体的质量和高度。质量相同时,高度越大的物体重力势能越大;高度相同时,质量越大的物体重力势能越大。
探究决定重力势能大小的因素:
实验题眼突破:
①实验探究对象是小球。
②转换法的应用:物体的重力势能大小是通过铅球下落陷入沙坑的深度来反映的。
③选择同一小球进行实验的目的是便于控制小球的质量相同。
④让不同的小球从同一高度释放。
⑤控制变量法的应用:
a.控制高度一定,探究重力势能与质量的关系;
b.控制质量一定,探究重力势能与高度的关系。
⑥实验结论:重力势能的大小与物体的质量与高度有关,质量越大,高度越大,重力势能越大。
三、动能和重力势能、弹性势能的相互转化
当物体只受重力和弹力时(不受阻力时),机械能总量不变。即动能减少多少,势能就增加多少;势能减少多少,动能就增加多少。物体受到摩擦力作用,那么在动能和势能相互转化过程中,机械能总量减少。
动能转化为重力势能时,物体的速度不断减小,高度不断增大;重力势能转化为动能时,高度不断减小,速度不断增大。
动能转化为弹性势能时,速度不断减小,弹性形变不断增大;弹性势能转化为动能时,弹性形变不断减小,速度不断增大。
机械能守恒:人造地球卫星绕地球作椭圆轨道运动时,位置不断在远地点和近地点之间变化,几乎没有摩擦,也就没有能量损失。一个物体在动能和势能转化过程中,若不考虑因摩擦等因素引起的能量损失,则机械能守恒。
【注意】
1.如果没有摩擦阻力,动能和势能在相互转化的过程中,机械能总量守恒。
2.如果存在摩擦阻力,动能和势能在相互转化的过程中,机械能的总量会减少。减少的机械能转化为摩擦产生的内能。
四、功的概念及做功的两个条件(做功和不做功)
力学中的功:如果物体受到了力的作用,并且在这个力的方向上通过了一段距离,我们就说这个力对物体做了功。
功的两个因素:
一是作用在物体上的力
二是物体在力的方向上通过一段距离。
不做功的三种情况:
①劳而无功。
②不劳无功。
③力的方向和物体运动方向垂直。
五、功和功的计算
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。功的单位:焦耳。做功的实质就是能量转化的过程,因此可以用功来度量能量转化的多少。
计算功时注意:
①明确什么力做的功;
②力的方向与距离方向要一致;
③距离的单位一定为“米”。
物体能够做功是因为物体具有能量,做功的过程实际上就是能量的转化。
【计算公式】
W=Fs………定义式
=Gh………克服重力做功
=fs………克服摩擦力做功
=Pt………已知功率和做功时间求功
将2个鸡蛋举高1m约做1J的功。
计算功的大小时,一要注意是哪个力在做功,二要注意是在力的方向上的距离。若力的方向与距离的方向一致可直接代入计算;若移动的距离与力的方向不一致,可先通过计算求出在力的方向上的距离再代入计算。如求在斜面上滚动的物体重力所做的功,则需要先算出斜面的高度,再把重力和高度代入公式进行计算。
六、功率和功率的计算
比较做功的快慢有三种方法:
(1) 若做功相同,比较做功的时间,所用时间越少,做功越快,所用时间越多,做功越慢。
(2)若做功时间相同,比较做功的多少,做功越多,做功越快;做功越少,做功越慢。
(3)若做功的多少和所用时间都不相同的情况下,通过计算做功的多少与做功所用的时间的比值进行比较。
在物理学中,用功率来表示做功的快慢。功率越大,表明物体做功越快;功率越小,表明物体做功越慢。根据功率的定义,可以得出功率的计算公式为P=W/t
【计算公式】
P=W/t………定义式
=Fs/t
=Fv………可用于解释汽车爬坡时为什么要用低挡位
=Gh/t………可计算人爬高的功率
功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是W。
常用单位:kW、马力(hp)等。
单位换算:1kW=103W
1hp=735W(目前,空调、发动机等仍用马力作单位)
主题十:电流、电压、电阻
一、电荷
1.带电体具有吸引轻小物体的性质,用摩擦的方法使物体带电的现象称为摩擦起电。摩擦起电的实质并不是创造了电,而是一个物体上的电子转移到另一个物体上,得到电子的那个物体带负电,另一个失去电子的物体就带等量的正电。
2.用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷是正电荷,其电子转移的方向是从玻璃棒转移到丝绸。用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷是负电荷,其电子转移的方向是从毛皮转移到橡胶棒。
同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。带电体排斥带同种电荷的物体,带电体吸引带异种电荷的物体和轻小物体。
3.验电器可用来检测物体是否带电。根据两箔片张开角度的大小,可估计物体带电量的大小。验电器的工作原理是同种电荷相互排斥。
【知识拓展】
若两个轻小带电体相互排斥,则一定带同种电荷;若两个轻小物体相互吸引,有可能是两者带异种电荷,也可能一个物体带电,另一个物体不带电。
二、电路
1.电路
把电源、用电器和开关用导线连接起来组成的电流路径叫做电路。电源用来提供持续电流,把其他形式的能转化成电能。用电器消耗电能,把电能转化成其他形式的能(电灯、风扇等)。开关的作用是控制电路的通断。
2.电路的工作状态
通路是开关闭合时,电路中就会有电流的电路;开路又称断路,是开关断开,或电路中某一部分断开时,电路中不再有电流的电路;不经过用电器,而直接用导线将电源两极连接起来,叫做电源短路。
【知识拓展】得到持续电流的条件:①必须有电源;②电路必须是通路。
3.元件符号与电路图
用元件符号代替实物表示电路的图称为电路图。
常用的电路符号如下:
画电路图时要注意:电路图整体呈矩形;导线要横平竖直;元件不能画在拐角处。
串联和并联的电路图:
串联电路特点:电流只有一条路径;各用电器互相影响;开关控制整个电路。
并联电路特点:电流有多条路径;各用电器互不影响,一条支路开路时,其他支路仍可为通路;干路中的开关控制整个电路;支路中的开关控制所在支路的用电器。
三、导体与绝缘体
1.容易导电的物质叫做导体,如:金属、人体、大地、石墨(碳)、盐类的水溶液等;导体能导电是因为导体内有大量的自由电荷,金属导体是靠自由移动的电子导电的。
2.不容易导电的物质叫做绝缘体,如:橡胶、玻璃、塑料、陶瓷、油、干燥的空气等。
3.导体和绝缘体在一定条件下可以相互转换。如干木头是绝缘体而湿木头是导体,烧红的玻璃会导电。
4.常见的半导体材料是硅和锗。
四、电流
1.电流的形成
电荷的定向移动形成电流,正电荷和负电荷的定向移动都可以形成电流。科学上规定,正电荷定向运动的方向为电流方向(负电荷的定向移动与电流方向相反,尤其注意电子是负电荷,电子运动的方向与我们规定的电流方向恰好相反)。电路中,电流是从电源正极流出,经用电器和导线回到电源负极。
2.电流强度
电流是指单位时间内通过导线某一截面的电荷的多少,用字母I表示。它的单位是安培(国际单位),简称安,符号为A,还有毫安(mA)和微安(μA)。
1A=103mA 1mA=103μA
3.电流的测量
(1)电流表的结构:三个接线柱、两个量程(0~3A,最小刻度是0.1A;0~0.6A,最小刻度是0.02A),两个量程读数呈5倍关系。
(2)电流表的使用
看清量程、最小刻度,指针是否指在零刻度线上,正负接线柱;电流表必须和被测用电器串联,电流表内阻很小,在电路中相当于一根导线;电流从电流表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出(接反指针会反向偏转,损坏电流表);选择合适的量程(如不知道量程,先选较大的量程,用试触法确定)。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。
五、串、并联电路中电流的特点
1.串联电路中电流处处相等。
2.并联电路中干路电流等于各支路电流之和。
六、电压
电压是形成电流的原因,电压使电路中的自由电荷定向移动形成了电流。电源是提供电压的装置。电压用字母U表示。它的单位是伏特,简称伏,符号为V。
理解电流、电压概念时,可类比于水流、水压。
常见电压值:一节普通干电池电压:1.5V;一只蓄电池电压:2V;我国家庭照明电路电压:220V; 一般情况下,对人体的安全电压: 36V。
【知识拓展】关于电压和电流的正确描述:“××两端的电压”,“通过××的电流”。
电压的测量:测量电压用电压表,其电路符号:。实验室用的电压表有三个接线柱、两个量程:0~3V和0~15V。
使用时注意:①电压表要并联在电路中;②电流从电压表的“+”接线柱流入,“-”接线柱流出;③被测电压不得超过电压表的最大量程(试触法选量程)。
【知识拓展】电压表的内阻很大,接在电路中可看作是开路(此路不通电流),电压表可直接并联在电源两端测电源电压。
七、利用电流表、电压表判断电路故障
1.电流表示数正常而电压表无示数
“电流表示数正常”表明主电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表,则故障原因可能是①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路。
2.电压表有示数而电流表无示数
“电压表有示数”表明电路中有电流通过,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表,则故障原因可能是①电流表短路;②和电压表并联的用电器开路,此时电流表所在电路中串联了大电阻(电压表内阻)使电流太小,电流表无明显示数。
3.电流表和电压表均无示数
“两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时被短路外,最大的可能是主电路断路导致无电流。
八、电阻
1.电阻表示导体对电流的阻碍作用。电阻用字母R表示。它的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω,电路符号是:。
2.影响导体电阻大小的因素的实验探究
实验原理:在电压不变的情况下,通过电流的变化来研究导体电阻的变化(也可以用串联在电路中小灯泡亮度的变化来研究导体电阻的变化)。
实验方法:控制变量法。注意描述“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相同条件”。
实验结论:导体的电阻是导体本身的一种性质,导体的电阻大小与导体的长度、横截面积(粗细)、材料以及温度有关。
【知识拓展】
1.导体的电阻是导体本身的一种性质。导体的电阻大小由导体本身的材料、长度、横截面积决定,与是否接入电路、有无外加电压及通过电流大小等外界因素均无关。
2.导体的导电能力与导体的材料有关。记住常见材料导电能力强弱:“银铜金铝铁”。架设一条输电线路,一般选铜或铝作为导线材料,铜的导电能力更强但密度较大,价格稍高,适合城市及家庭线路;铝的导电能力稍次,但密度小,价格较低,适合户外远距离输电线路。
九、变阻器
变阻器是通过改变接入电路中的电阻丝的有效长度来改变电阻大小从而改变电路电流的装置。
滑动变阻器(变阻器)电路符号:或。
滑动变阻器构造包括瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱等,结构示意图:。
滑动变阻器的使用:串联在电路中,“一上一下”连接,接入电路前应将电阻调到最大。
铭牌“20Ω 1A”中“20Ω”字样表示滑动变阻器的最大阻值为20Ω(或变阻范围为0~20Ω);“1A”字样表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1A。
电位器、电阻箱和插拔式电阻都是常用的变阻器。
主题十一:欧姆定律
一、欧姆定律
1.探究电流与电压、电阻的关系
控制变量法设计对照实验:
①保持电阻不变,改变电压研究电流随电压的变化关系;
②保持电压不变,改变电阻研究电流随电阻的变化关系。
实验结论:
①在电阻一定的情况下,导体中的电流与加在导体两端的电压成正比;
②在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
2.欧姆定律的内容:导体中的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。数学表达式:I=U/R
【注意】
1.欧姆定律适用于纯电阻电路。所谓纯电阻电路指用电器工作时,消耗的电能完全转化为内能的电路,含电动机的电路不能直接用欧姆定律计算。
2.I、U、R对应同一导体或同一段电路,不同时刻、不同导体或不同段电路三者不能混用。
3.同一导体(即R一定时),则I与U成正比;同一电源(即U一定时),则I与R成反比,不能说成是R与I成反比。
4.导体的电阻由导体本身的长度、横截面积、材料、温度等因素决定。电阻值可通过欧姆定律变形公式R=U/I计算,R与U和I的比值有关,但R与外加电压U和通过电流I等因素无关,即使电阻两端没有外加电压,内部没有电流通过,电阻依然存在。
二、伏安法测电阻
1.用电压表和电流表分别测出电路中某一导体两端的电压和通过的电流,就可以根据欧姆定律算出这个导体的电阻,这种用电压表和电流表测电阻的方法叫伏安法。
伏安法测电阻原理:I=U/R。电路图如下:
2.实验步骤
①连接实物电路。连接实物时先断开开关;滑动变阻器“一上一下”连接,并将其调到最大阻值处。连接电流表和电压表时注意“+”进“-”出及选择正确的量程。
②检查电路无误后,闭合开关S,三次改变滑动变阻器的阻值,分别读出电流表和电压表的示数,填入表格。
③算出三次Rx的值,求出平均值。
④整理器材。
三、串、并联电路的特点
串联电路 并联电路
电路
电流 I=I1=I2 I=I1+I2
电压 U=U1+U2 U=U1=U2
电阻 R=R1+R2 1/R=1/R1+1/R2或R=
分压或分流 = =
四、欧姆电路动态分析
串联电路中电压与电阻成正比,即=(分压原理),因此串联电路中,电阻越大电压就越大,当其中一个电阻增大时,它两端的电压也会变大,又因为电路总电压不变,所以其他用电器的电压就会变小。并联电路中,电流与电阻成反比,即=(分流原理),因此串联电路中,电阻越大电流就越小。
步 骤:(1)判断用电器的串并联方式(电路较复杂时,电压表=断路;电流表=短路);
(2)弄清电表的测量对象;
(3)认清滑动变阻器滑片的移动或开关开、闭对电路阻值的影响;
(4)利用欧姆定律及其变形公式,结合串联或并联电路的特点进行分析。
【总结】
常规分析方法:局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→局部电流、电压变化(先分析定值电阻的电流、电压的变化,再分析局部电阻变化的那部分电路的变化情况)
简便分析方法:“串反并同”或“大电阻大电压”即测量对象与变阻器串联时,变化与变阻器相同,反之相反。
五、欧姆定律故障分析
串联电路单故障判断方法
并联电路单故障判断方法
注 意:①在复杂电路故障判断时,先列出故障原因,再把电表变化现象列出,寻找合适选项。
②并联电路基本上不考短路故障,只会涉及电压表(测电源)与干路电流;因此重点需要放在串联电路故障分析上,增加总结环节。
总结:常见的电路故障及原因
故障 原因
闭合开关后,灯泡忽明忽暗,两表指针来回摆动 电路某处接触不良
闭合开关前灯泡发光,闭合开关后灯泡不亮了两表也无示数 开关与电源并联导致所有东西都被短路
闭合开关后灯泡不亮电流表几乎无示数电压表所呈示数几乎为电源电压 灯泡断路故电压表串联到了电路中或电流表与电压表位置互换
闭合开关后无论怎样移动滑动变阻器的滑片灯泡亮度与两表示数均无改变 变阻器没有按照一上一下的方法来接
闭合开关后,无论怎样移动滑片灯泡都不亮 电路某一处断路或灯泡被导线或电流表短路
主题十二:家庭电路
一、家庭电路的组成
1.家庭电路的组成部分:进户线(火线、零线)、电能表、闸刀开关、保险丝、用电器、插座、灯座、开关。
2.家庭电路的连接:各种用电器是并联接入电路的,插座与灯座是并联的,控制各用电器工作的开关与电器是串联的。
3.家庭电路各部分的作用
(1)进户线是为用户提供家庭电压的线路,分为火线和零线。火线和零线之间电压为220V。
(2)电能表的作用是测量电路消耗的电能。
(3)闸刀开关可以控制整个电路的通断,以便检测电路、更换设备。安装时注意静触点在上、动触点在下,以防断开后的动触点在重力作用下自动合上。
(4)熔断器(内装保险丝)的保险原理是当电路中电流过大时,保险丝会自动熔断,起到保险作用。保险丝一般由__熔点较低__的铅锑合金制成。保险丝要串联接入电路,一般串联接在火线上。保险丝选用原则:保险丝的额定电流等于或稍大于电路中正常工作的电流。
(5)插座的作用是连接家用电器,给可移动家用电器供电。插座可分为固定插座和可移动插座、二孔式插座、三孔式插座。三孔式插座的接线原则是“左零右火上接地”。
(6)用电器(电灯)、开关:
白炽灯是利用电流的热效应进行工作的。小功率的灯泡灯丝细而长,里面抽成真空;大功率的灯泡灯丝粗而短,里面要充入氮气、氩气等惰性气体,目的是平衡大气压对玻璃壳的压力,并阻止灯丝升华。灯泡长期使用会变暗的原因是灯丝升华变细电阻变大,实际功率变小,升华后的金属钨凝华在玻璃内壁上降低了灯泡的透明度。
螺丝口灯泡的螺旋接灯头的螺旋套,进而接零线;灯泡尾部的锡块接灯头的弹簧片,再通过开关接火线,可防止维修时触电。
【知识拓展】
1.家庭电路中所用的保险丝不能用较粗的保险丝或铁丝、铜丝、铝丝等代替。因为铜丝电阻小,产生的热量少,且铜的熔点高,在电流过大时,不易熔断。
2.保险丝的选材料原则与电热丝的选材料原则不能相混,保险丝要求熔点较低,而电热丝要求熔点较高,两者都要求电阻率较大。
3.家庭电路烧断保险丝的原因:①发生短路引起电流过大;②用电器功率过大而使电流过大;③选择了额定电流过小的保险丝。
二、安全用电
1.触电是指通过人体的电流达到一定值时对人体造成的伤害事故,其危险性与电流的大小、通电时间的长短等因素有关。
2.安全电压一般指36V以下的电压。生产动力电路的电压380V,我国家庭电路的电压220V,都超出了安全电压。
3.触电形式有低压触电和高压触电两类。低压触电指动力电路和家庭电路引起的触电,低压触电的条件是构成闭合电路即形成通路。高压触电包括高压电弧触电和跨步电压触电两类。
4.安全用电原则:不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
主题十三:电与磁
一、磁现象
1.磁铁:磁性是磁体具有吸引铁、钴、镍等物质的性质(吸铁性)。具有磁性的物质称为磁体,永磁体分为天然磁体和人造磁体。
2.磁极:磁体上磁性最强的部位叫磁极(磁体两端最强中间最弱)。能自由转动的磁体,静止时指南的磁极叫南极(S),指北的磁极叫北极(N)。磁极间的相互作用规律为:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
【知识拓展】
最早的指南针叫司南。其勺柄是磁铁的S极,指向地理南方。
一个永磁体分成多部分后,每一部分仍存在两个磁极。
磁化指使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。磁铁之所以可以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间形成异名磁极后相互吸引的结果。
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。所以制造永磁体使用钢,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
物体是否具有磁性的判断方法:①根据磁体的吸铁性判断;②根据磁体的指向性判断;③根据磁体相互作用规律判断;④根据磁极的磁性最强判断。
二、磁场
1.磁场:磁场是磁体周围存在着的看不见、摸不着的特殊物质。可利用转换法根据磁场所产生的作用来认识磁场。磁场对放入其中的磁体会产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。在磁场中某点,小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。
2.磁感线:磁感线是用来描述磁场强弱、方向的一种科学模型。任何一点的曲线方向都跟__放在该点的小磁针北极所指的方向一致。磁感线的方向:磁体周围的磁感线总是从磁体的北极出来,回到磁体的南极。
【知识拓展】磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线,不是客观存在的。但磁场是客观存在的。用磁感线描述磁场的方法叫模型法。磁感线是封闭的曲线。磁感线立体的分布在磁体周围,而不是平面的,磁感线不相交,磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
三、地磁场
地球是一个大磁体,地球产生的磁场叫地磁场,地磁场分布于地球周围的空间里。小磁针总是指南北是因为受到地磁场的作用。地磁场的北极在地理的南极附近,地磁场的南极在地理的北极附近。首先由我国宋代的沈括发现磁偏角(磁场方向与经线的夹角)。
四、电流的磁场
1.奥斯特实验:小磁针在通电导线的周围发生偏转,称为电流的磁效应。该现象说明:通电导线的周围存在磁场,且产生的磁场方向与电流方向有关。
2.通电螺线管的磁场:通电螺线管周围的磁场和条形磁体的磁场很相似。其两端的极性跟电流方向有关,电流方向与磁极间的关系可由右手螺旋定则(或安培定则)来判断。
五、电磁铁
电磁铁是带有铁芯的通电螺线管。电磁铁是由线圈和铁芯两部分组成的。
电磁铁通电时有磁性,断电时磁性消失;当线圈匝数一定时,通过电磁铁的电流越大,电磁铁的磁性越强;当电流一定时,电磁铁线圈的匝数越多,磁性越强。电磁铁磁性的有无,可由开关来控制;电磁铁磁性的强弱,可由电流大小和线圈匝数来控制;电磁铁的极性位置,可由电流方向来控制。
六、电磁继电器
1.电磁继电器:利用电磁铁来控制工作电路的一种自动开关。应用:用低电压和弱电流电路的通断,来控制高电压和强电流电路的通断,进行远距离操作和自动控制。电磁继电器的主要部件是电磁铁、衔铁、弹簧和动触点。
2.电磁继电器工作原理如图所示,是一个利用电磁继电器来控制电动机的电路。其中电源E1、电磁铁线圈、开关S1组成控制电路;而电源E2、电动机M、开关S2和触点开关S组成工作电路。当闭合S1时,电磁铁线圈中有电流通过,电磁铁有磁性,将衔铁吸下,触点开关接通,电动机便转动起来;当断开S1时,电磁铁线圈中失去电流,电磁铁失去磁性,弹簧使衔铁上升,触点开关断开,电动机停止运转。
七、磁场对电流的作用(电动机)
1.磁场对电流的作用:通电导线在磁场中会受到力的作用,力的方向与磁场方向及电流方向有关。通电线圈在磁场中,当线圈平面与磁感线不垂直时,磁场力会使线圈转动;当线圈平面与磁感线垂直时,线圈也会受到磁场力的作用,但不会转动,这一位置叫做平衡位置。
2.直流电动机
电动机是利用通电线圈能在磁场中转动的原理制成的。
直流电动机模型主要由磁体(定子)、线圈(转子)、换向器和电刷四部分组成,其中,最简单的换向器是两个彼此绝缘的金属半环,它的作用是当通电线圈由于惯性转过平衡位置时,立即改变线圈中的电流方向,以实现线圈的持续转动。
直流电动机的转速可由电流大小来控制;转动方向可由电流方向和磁极的位置来控制。
八、电磁感应与发电机
1.电磁感应
英国物理学家法拉第在1831年发现了电磁感应现象。闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫做电磁 感应。
电磁感应中产生的电流叫感应电流。感应电流的产生条件:电路必须是闭合电路,必须有一部分导体做切割磁感线运动。感应电流的方向跟磁场方向和导体的运动方向有关。
2.发电机
发电机是根据电磁感应原理制成的。
交流发电机主要由定子(磁体)、转子(线圈)、铜环和电刷。
3.直流电与交流电
方向不变的电流叫直流电。大小和方向都发生周期性变化的电流叫交流电。
交流电的周期指电流发生一个周期性变化所用的时间,其单位就是时间的单位秒(s)。
交流电的频率指电流每秒发生周期性变化的次数。其单位是赫兹,符号是Hz。频率和周期的数值互为倒数。
主题十四:电能的利用
一、电功
1.电流通过某段电路所做的功叫电功。电流做功的过程,实际就是电能转化为其他形式能量(消耗电能)的过程;电流做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,就消耗了多少电能。电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
2.电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积。计算公式:W=UIt=Pt(适用于所有电路)。
电功的单位:国际单位是焦耳(J),常用单位:千瓦时(kW·h),俗称“度”。
1度=1千瓦时=1kW·h=3.6×106J
对于纯电阻电路可推导出:W=I2Rt=U2t/R
①串联电路中常用公式:W=I2Rt W1∶W2=R1∶R2
②并联电路中常用公式:W=U2t/R W1∶W2=R2∶R1
③无论用电器串联或并联,计算在一段时间内所做的总功都可用公式:W=W1+W2 。
3.电功或电能测量
电能表是测量电功或电能的仪表。
电能表上“220V”“5(10)A”“3000r/kW·h”分别表示:该电能表应该接在220V的电路上使用;额定电流为5A,在短时间内使用时电流可允许大一些,但不能超过10A;用电器每消耗1kW·h的电能,电能表的转盘转过3000转。
读数注意最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。电能表前后两次读数之差,就是这段时间内电路消耗的电能。
二、电功率
1.电功率是电流在单位时间内做的功。电功率是表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率(而不是其额定功率)。
2.电功率计算公式:P=W/t=UI=I2R=U2/R。
电功率的国际单位: 瓦特(W),常用单位:千瓦(kW)。
①串联电路中常用公式:P=I2R P1∶P2=R1∶R2
②并联电路中常用公式:P=U2/R P1∶P2=R2∶R1
③无论用电器串联或并联,计算总功率可用公式:P=P1+P2 。
3.额定功率和实际功率
额定电压是用电器正常工作时的电压,额定功率是用电器在额定电压下消耗的电功率。
P额=U额I额=U/R R= U/P额
某灯泡上所标“PZ220V-25”字样表示:普通照明,额定电压220V,额定功率25W的灯泡。
三、伏安法测量小灯泡的额定功率
测量原理:测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,利用公式P=UI可计算出小灯泡的功率。电路原理图如图所示。
选择和连接实物时需注意:连接电路时断开开关,先把除电压表以外的其他器材按串联方式进行首尾连接,滑动变阻器“一上一下”接入电路后调到最大值,最后在小灯泡两端并联电压表。电压表和电流表连接时均需注意“+”“-”接线柱以及量程。
多次测量观察小灯泡在不同功率时的亮度变化。计算额定功率时要选取额定电压那一组数据进行计算。伏安法测功率不需要计算三次实验的平均功率,这一点与伏安法测电阻不同。
四、电热器
1.电流的热效应的探究实验
该实验可探究电流通过导体产生的热量的影响因素。实验原理是根据煤油在玻璃管里上升的高度来判断电流通过电阻丝通电产生热量的多少。实验采用煤油的原因是煤油比热容小且绝缘。
2.焦耳定律
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
计算公式:Q=I2Rt(适用于所有电路),对于纯电阻电路可推导出:Q =UIt= U2t/R=W=Pt。
3.电热器
利用电流的热效应制成的发热设备。电热器的主要组成部分是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的合金制成。
五、电动机(非纯电阻电路)的计算
所谓纯电阻电路指的是工作时将电能全部转化为内能的电路。电动机属于典型的非纯电阻电路,电动机工作时将电能主要转化为机械能,少量转化为内能。
电动机的耗电功率即为总功,计算公式:P总=UI。
发热功率指电动机在工作时将电能转化为内能的功率,计算公式:P热=I2R(此处的R指电动机的纯电阻)。电动机的机械功率不能直接求得,只能通过前两者相减:P有=P总-P热=UI-I2R。
主题十五:内能
一、分子的热运动与内能
分子运动论观点认为:物质是由大量微观粒子(包括分子、原子和离子)构成的。这些微观粒子都在不停地做无规则运动即热运动。微观粒子之间有间隔,微观粒子之间存在着相互作用力(包括引力和斥力)。
分子热运动的快慢宏观上表现为温度的高低,温度越高热运动越快。物体具有内能就是因为物体内部大量的微观粒子做无规则运动。温度越高,微观粒子运动越快,物体的内能越大。
【知识拓展】
1.理论上,温度达到-273.13℃(即绝对温度0K)时,分子才会停止运动,但实际上这个温度是不存在的。所以说,分子都在做无规则运动。特别注意“0℃时分子的无规则运动停止”或“0℃时物体的内能为零”这样的说法是错误的。
2.同一物体,温度越高内能越大。不同物体的内能多少无法比较。
3.物体吸收热量,内能一定增加,但温度不一定升高,如冰块吸热熔化过程中,内能增加,但温度不变。
二、内能的改变
1.改变物体内能的途径有做功和热传递。
摩擦生热、压缩气体等都是对物体做功,可以增加物体的内能;高温气体(如水蒸气)将瓶塞冲出,是物体(气体)对外做功,物体的内能减少。
对物体加热可以增加物体内能,对物体冷却可以减少物体内能。这是通过热传递改变物体的内能。
【知识拓展】
1.热传递的形式有传导、对流和辐射三种形式,固体的热传递以传导为主,对流通常发生在液体和气体中,真空中通过辐射进行热传递。
2.物体的热传导能力与物体的导电能力类似,导电能力越强,一般导热能力也越强。
2.热传递的量度
热传递是物体间的能量转移,发生转移的能量称为热量,用Q表示。
热量的计算公式:Q=cmΔt。
公式中的c是物质的比热容,简称比热,单位是J/(kg·℃)。水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。公式中的Δt指物体热传递前后的温差。
【知识拓展】
内能和热量是完全不同的概念。内能指一个物体内部所有分子运动的动能和势能总和。热量是指热传递或能量转化过程中,转移或转化的能量多少。可以类比说明:一个水库中的总水量可看作是“内能”,而“热量”可看作是水库水坝放出来的水量。
三、热值与热机
1.热值
1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量称为热值。热值是评价一种燃料品质的重要指标。热值可用q来表示,单位是J/kg(如果是气体燃料时,单位一般用J/m3)。热值计算时可用:Q=mq(气体燃料计算时用:Q=Vq)。
2.汽油机的工作过程
汽油机是重要的内燃机之一。所有内燃机的能量转化方式都是将内能转化为机械能。汽油机的主要结构有汽缸、活塞、连杆、曲轴、火花塞等。
汽油机工作过程一个周期分为四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中吸气冲程吸入的是经化油器而来的汽油和空气的混合气体;压缩冲程时活塞对混合气体做功,混合气体内能增大温度升高;做功冲程时火花塞点火,汽油燃烧放热,推动活塞向外运动,该冲程将内能转化为机械能;排气冲程将燃烧后的废气排出汽油机。
【知识拓展】
1.燃料的“完全燃烧”指燃料中的碳元素全部变成二氧化碳,氢元素全部变为水。燃料的热值不需要记忆。
2.汽油机一个工作周期,曲轴转两圈,做功一次。
3.从图中识别汽油机工作过程的四个冲程,要注意观察的细节是:活塞的上下运动情况、进气门和出气门的打开和关闭情况、火花塞是否点燃等。
吸气 压缩 做功 排气
主题十六:核能、能量守恒定律
一、核能的利用
核能指原子核在转变过程中所释放出的能量。又称为原子能等。核反应包括重核裂变和轻核聚变两种类型。
重核裂变指原子量较大的原子核裂变成若干个较小原子核,同时释放巨大能量的过程。核裂变通过链式反应进行,其原理是通过中子轰击原子核,裂变后产生更多的中子,再由这些中子去撞击更多的原子核进行裂变的过程。目前核裂变的主要原料是铀元素和钚元素。较低浓度核裂变原料可用于核电原料,原子弹则需较高浓度的核裂变原料。目前的核电站都是采用可控条件下的重核裂变方式进行的,其能量转化过程为核能→内能→机械能→电能。
轻核聚变是指若干个原子量较小的原子核在极高温度下合成为一个稍大一点的原子核,同时释放出大量能量的过程。核聚变的条件是极高温度,所以又称为热核反应,氢弹通常需要原子弹来引爆就是这个道理。由于人类还不能对核聚变的进程进行控制,所以目前为止,轻核聚变的民用化还在研究过程中。
核反应具有放射性,主要放出α、β、γ等多种射线,高强度的放射线对生物具有极大的伤害,低强度的射线可以应用在医学、科研、生产实践中。
二、能量的转化与守恒
能量可以相互转化或转移。能量的转化过程会改变能量的形式,如可燃物燃烧可将化学能转化为内能,生物通过呼吸作用将化学能转化为内能,光伏发电能将光能直接转化为电能。能量的转移过程能量的形式不变,如热量可能从高温物体通过热传递转移到低温物体。
能量的转化和守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体上,在转移和转化过程中,能的总量保持不变。能量的转化和转移都是具有方向性的,不能反过来转化。
从能量的转化和守恒定律可知,“永动机”是不能实现的,同时提高能量利用效率和节能对人类具有重要意义。