实验探究篇
实验能力
在义务教育物理课程的学习中,对学生科学探究能力的基本要求有:
科学探究要素
对科学探究能力的基本要求
提出问题
能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题
能书面或口头表述发现的问题
了解发现问题和提出问题在科学探究中的意义
猜想与假设
尝试根据经验和已有知识对问题的可能答案提出猜想
能对探究的方向和可能出现的探究结果进行推测与假设
了解猜想与假设在科学探究中的意义
设计实验与制订计划
经历设计实验与制订计划的过程
明确探究目的和已有条件
尝试考虑影响问题的主要因素,有控制变量的意识
了解设计实验与制订计划在科学探究中的意义
进行实验与收集证据
能通过观察、实验和公共信息资源收集证据
会阅读简单仪器的说明书,能按要求进行操作
会使用简单仪器进行实验,会正确记录实验数据
具有安全操作的意识
了解进行实验与收集证据在科学探究中的意义
分析与论证
经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程
能对收集的信息进行简单归类及比较
能进行简单的因果推理
尝试对探究结果进行描述和解释
了解分析与论证在科学探究中的意义
评估
有评估探究过程和探究结果的意识
能关注探究活动中出现的新问题
有从评估中吸取经验教训的意识
尝试改进探究方案
了解评估在科学探究中的意义
交流与合作
有准确表达自己观点的意识
能表述探究的问题、过程和结果
能听取别人的意见,调整自己的方案
能坚持原则又尊重他人,有团队意识
了解交流与合作在科学探究中的意义
专题一 基本仪器
(一)刻度尺
1.种类:常见的刻度尺有米尺、卷尺、钢板尺、塑料尺等。
2.分度值:刻度尺的分度值有厘米、毫米等几种。
3.用途:测量物体的长度。
4.使用方法:要正确使用刻度尺,应该做到五对。
(1)“选对”是指根据测量需要,选择合适量程和分度值的刻度尺。
(2)“放对’指刻度尺的位置要放正,不能歪斜,如图甲所示。刻度尺较厚时,刻度线应紧靠被测物体;零刻度线磨损的,应以某一刻度线为“零点”,读数时要注意减去“零点”前的数字。如图乙所示。
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(3)“看对”是指读数时,视线要正对刻度尺、与尺面垂直,不要斜视,如图所示。
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(4)“读对”是指在读数时,除准确读出准确值外,还要估读到分度值的下一位数字(估计值)。如“25.38 cm”,其中25.3 cm是准确值,0.08 cm是估计值。
(5)“记对”指除了正确无误地记下所读出的数字外,还要注明单位,只写出数字未标明单位的记录是无意义的,而忘了写单位是初学者最容易犯的错误。
(二)停表(或秒表)
1.构造:大表盘、小表盘、秒针(长针)、分针(短针)、按钮A、按钮B等。
2.原理:(1)一般的停表(秒表)有两根针,长针是秒针,每转一圈是30 s;短针是分针,每转一圈是15 min。(2)图中停表的分度值是0.2 s,即它的精确度是0.2 s。
3.使用方法
(1)“一调”:先进行调节,按下归零按钮,使秒针指在“0”处。
(2)“二按”:按动停表控制按钮开始计时。
(3)“三停”:计时结束时,要按动停表控制按钮,这时停表会停在最后计时处。
(4)“四读”:先观察内圈的分针指的位置,如果超过两个数字之间的半格,意味着此时秒针转动的是第二圈。即此时的秒数是超过30 s的;如果秒针指的位置不足30 s,直接加上30 s就可以。反之,如果分针不足半格,意味着秒针转动的是第一圈,即此时的秒数是不足30 s的。用分针所指的示数加上秒针所指的示数就是所测的时间。如上图所示的时间是1min 7.8 s。
4.注意事项
(l)使用前先上紧发条,但不宜过紧。
(2)按按钮时不要过猛,以免损坏机件。
(3)回表后,如秒针不指零,应记下其数值,实验后从测量值中减去。
(4)防止摔、碰停表,不使用时将其放回盒内,并让其继续走动,放松发条。
(三)温度计
1.种类:实验室用温度计、体温计、寒暑表,分别如图所示的甲、乙、丙。
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2.构造:封闭玻璃管、液体、刻度。
3.原理:利用液体热胀冷缩的性质。
4.用途:测量温度。
5.使用方法——实验室用温度计的使用方法
(l)使用前观察它的量程,认清它的分度值。
(2)温度计的玻璃泡全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。
(3)温度计的玻璃泡浸入被测液体后要稍等一会儿,待温度计的示数稳定后再读数。
(4)读数时玻璃泡要继续留在被测液体中,视线与温度计中液柱的液面相平。
6.注意事项
(1)被测液体的温度不要超过温度计的量程。
(2)体温计使用前要用力向下甩,而实验室用的温度计不能甩。
(四)托盘天平
1.构造:底座和支架、横梁和指针、天平托盘、标尺、砝码、游码以及平衡螺母等。如图所示。
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2.原理:杠杆的平衡条件。
3.用途:测量固体或液体的质量。
4.使用方法
(1)放:把天平放在水平台上,游码放在标尺左端的零刻度线处。
(2)调:调节横梁右端的平衡螺母,使指针指在分度盘的中线处,这时天平平衡。
(3)称:把被测物体放在左盘里,用镊子向右盘里加减砝码(为避免重复夹取砝码,可按从大到小的顺序依次加减砝码),并调节游码在标尺上的位置,直到横梁恢复平衡。
(4)记:右盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值就等于被测物体的质星。把被测物体的质量记录下来,称完后把砝码放回盒内,不许遗漏。
注意:
与任何测量仪器一样,所测物体质量不能超过天平的最大称量值,也不能小于天平的最小称量值。天平属于精密仪器,必须保持清洁、干燥,要注意轻拿轻放。物理天平应先调节底座水平。
(五)量筒
1.量筒的规格
量筒是测量液体体积的仪器。量筒的规格以所
能测量的最大容量(mL)表示,常用的有10 mL、25 mL、50 mL、100 mL、250 mL、500 mL、1000 mL等。实验室常用的量筒量程是250 mL。
2.量筒的选择
实验中应根据所测液体的体积,尽量选用能一次量取的最小规格的量筒,分次量取易引起误差。例如量取70 mL液体,应选用100 mL的量筒。
3.量筒的读数
应把量筒放在水平桌面上,观察刻度时,视线与量筒内液体的凹液面的最低处或凸液面的最高处保持水平,再读出所取液体的体积数。否则,读数会偏高或偏低(如图所示)。
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(六)弹簧测力计
1.构造:钢制弹簧、挂钩、指针及刻度盘等。如图所示。
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2.原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。
3.用途:测量力的大小的仪器。
4.使用方法
使用方法
使用前
①观察量程和分度值,便于读数
②观察指针是否指在零刻度线处,否则要调零或记下零点误差
③轻轻来回拉动挂钩几次,防止弹簧卡壳
使用时
①测力时,所测的力不要超过它的量程,以免损坏
②测量时,要使弹簧的方向跟所测力的方向一致,弹簧不要靠在刻度板上
③读数时,视线要与刻度板面垂直
(七)压强计
1.构造:U形管、有色液体、金属盒、刻度尺、底座、胶皮管,如图所示。
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2.原理:当金属盒上的橡皮膜受压时,U形管两侧液面出现高度差,压强越大,液面的高
度差越大。
3.用途:测量液体压强的仪器。
4.使用方法
(1)调节压强计使U形管两侧液面高度相同。
(2)将金属盒放入液体中,观察U形管两侧液面是否出现高度差。
5.注意事项
(1)使用前若U形管两侧液面不相平,则应将胶皮管从U形管上拔下后再重新插上进行实验。
(2)若实验时U形管两侧液面没有出现高度差,则说明装置漏气,应找出漏气点修复后再重新实验。
(八)验电器
1.构造:金属球、金属杆、金属箔等,如图所示。
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2.作用:检验物体是否带电。
3.原理:同种电荷互相排斥。
4.使用方法:让一个物体与验电器的金属球接触,如果验电器的两片金属箔张开一定角度,则说明物体带电。当一个带正电的物体接触验电器的金属球时,验电器就带上正电荷,从而使两片金属箔张开一定的角度(电子从验电器转移到了物体上)。当一个带负电的物体接触验电器的金属球时,验电器就带上负电荷,从而使两片金属箔张开一定的角度(电子从带电体转移到验电器上)。
(九)电流表
1.种类:如图所示。
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2.构造:表壳、表盘、指针、刻度盘、接线柱等。
3.原理:通电线圈在磁场中受力转动。
4.用途:测量电流的大小。
5.使用方法
(1)将电流表串联在被测电路中。
(2)正、负接线柱的接法要正确,使电流从电流表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(3)被测电流不能超过电流表的量程。
(4)绝不能把电流表直接接在电源的两极上。
(5)读数时要先认淆量程,再认清分度值,然后正确读数。
5.注意事项:电流表是精密的测量仪器,使用时要严格遵照使用方法。
(十)电压表
1.种类:如图所示。
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2.构造:表壳、表盘、指针、刻度盘、接线柱等。
3.原理:通电线圈在磁场中受力转动。
4.用途:测量某段电路两端的电压。
5.使用方法
(l)将电压表并联在被测电路两端。
(2)正、负接线柱接法要正确,使电流从电压表的正接线柱流入,从负接线柱流出。
(3)被测电路两端的电压不能超过电压表的量程。
(4)读数前要先认清电压表的量程和分度值。
注意事项:电压表也是精密的测量仪器,使用时一定要遵照使用方法。
(十一)变阻器
1.变阻器
(1)种类:如图甲、乙所示,分别是滑动变阻器、电阻箱。
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(2)用途:改变电路中的电阻大小。
2.滑动变阻器
(1)构造:电阻线、金属杆、滑片、接线柱、瓷筒等。
(2)原理:通过改变电阻线在电路中的长度来改变连入电路的电阻,进而改变电流。
(3)使用方法:将滑动变阻器串联在电路中。如图所示,若接A、C或B、C接线柱,则使用的电阻线是CP部分,当滑片P向左移动时,连入电路的电阻线变短,电路中的电阻变小,电流变大;若接A、D或B、D接线柱,则滑片P向左移动时,连入屯路的电阻线变长,电路中的电阻变大,电流变小。
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(4)两个常见错误
一是将导线都接到金属杆两端的接线柱上;二是将导线都接到支架两端的接线柱上。前者不能改变接入电路中的电阻,且接入电路中的电阻为零;后者也无法改变接入电路中的电阻,且接入电路中的电阻为滑动变阻器的最大阻值。
3.电阻箱
(1)滑动变阻器不能表示出连入电路的电阻值,但它可以连续改变接入电路中的电阻。为了能够表示出接入电路中的电阻值,人们制造出了电阻箱。
(2)一般情况下电阻箱只有两个接线柱,只要将电阻箱串联在电路中就行了。它有个数不等的旋盘,每个旋盘上都标有0至9的10个数字,旋盘的下方标有标记×1 000、×100、×10、×1等倍率。读数时只要将旋盘指示数值乘以相应倍率再相加即可。这种电阻箱的优点就是可以表示出接入电路中的电阻,但是它改变电阻是不连续的。
(十二)电能表
1.构造:如图所示。
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(l)“220 V”——这个电能表应该在220 V的电路中使用。
(2)“10(20)A”——这个电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A。电能表工作时通过的电流不应超过额定最大电流。
(3)“50 Hz” ——这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用。
(4)“3 000 revs/(kW˙h)”——接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW˙h的电能,电能表上的转盘转过3 000转。
2.用途:测量电流做功的多步。
3.使用方法:将电能表串联在家庭电路的干路上,通电后,铝盘旋转同时计数器计数,读出电流做功的多少。
4.读数方法:电能表计数器上显示着数字,计数器前后两次读数之差就是在这一段时间内消耗电能的多少,单位是kW˙h(度)。注意电能表表盘中最后一位数字是小数。
专题三分组实验
实验一:用刻度尺测量长度、用停表测量时问
【实验目的】
(1)练习正确使用刻度尺测长度和记录测量结果。
(2)练习估测到分度值的下一位。
(3)练习正确使用停表测量时间。
【实验器材】
刻度尺、三角板(两块)、铅笔、作业本、物理课本、硬币、细铜丝(或细铁丝,约30 cm)、停表。
【实验步骤】
(1)用刻度尺测量长度
①观察你使用的刻度尺的量程、分度值、零刻度线是否磨损。
②用刻度尺测量物理课本和作业本的长、宽,每项测量三次,并记录测量结果。
③测细铜丝的直径。把细铜丝在铅笔上紧密排绕若干圈,记下密绕圈数为竹,测量出n圈线圈的宽度为L,则一圈的宽度就是细铜丝的直径,如图所示。将细铜丝绕不同的圈数,测量三次,并记录测量结果。
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④用刻度尺和三角板测出1元硬币的直径。如图所示,在圆周的不同位置处,测量三次,把测量的数据记录下来。
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⑤用测量的数据算出每次测量的平均值。
⑥实验结束后整理实验器材并放回原处。
(2)用停表测量时间
①观察停表的量程和分度值。
②按动停表上的按钮,同时数出脉搏跳动10次,按一下按钮,读出所用的时间,再用停表测出1 min内脉搏跳动的次数,并记录下来。
③再次按一下接钮,使停表指针回零。
【注意事项】
(1)在使用厚刻度尺时,要使刻度尺的刻度紧贴被测物体。
(2)读数时,视线要与尺面垂直,而且要正对刻度线,用零刻度线磨损的刻度尺测量时,测量结果要用末端示数减去始端示数得出。
(3)长度的测量值应估读到分度值的下一位,求平均值的精确度要和测量值的精确度相同。
(4)在测量铜丝的直径时,一定要把铜丝紧密排绕在铅笔上,中间不能留空隙,不能重叠,同时不宜用力拉伸铜丝,以免使铜丝直径发生变化。
(5)使用停表前先上紧发条,但不宜过紧,以免损坏发条;不用时应及时将其放回盒内,并让其继续走动,以放松发条。
实验二:测平均速度
【实验目的】
(1)练习使用刻度尺和停表测平均速度。
(2)加深对平均速度的理解。
【实验器材】
斜面、小车(或小球)、刻度尺、停表、金属片。
【实验原理】
做变速直线运动的物体,如果在时间t内通过的路程为s,那么在这段时间(或这段路程)内的平均速度 。
【实验步骤】
(1)使斜面保持很小的坡度,把小车放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,测出小车通过的路程s1和小车从斜面顶端滑下到撞击金属片的时间t1,如图所示。
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(2)根据测得的s1、t1算出小车通过斜面全程的平均速度 。
(3)将金属片移到s1的中点,测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段路程s2所用的时间t2,算出小车通过上半段路程的平均速度 。
(4)计算出小车通过下半段路程s3所用的时间t3,求出平均速度 。
【注意事项】
(1)斜面坡度不可以过小,否则小车做变速运动不明显;坡度也不可以过大,否则,小车运动太快,时间太短,不便于测量。
(2)测量路程时,不可从斜面顶端量到斜面末端或中点,必须从小车的车头量到车头,或从车尾量到车尾,否则计算有误。
(3)金属片要跟斜面垂直。
(4)准确测定时间是减小实验误差的关键。
实验三:用温度计测量水的温度
【实验目的】
(1)练习使用温度计测量水的温度。
(2)练习估测温度。
【实验器材】
温度计,烧杯,热水,冷水。
【实验原理】
利用水银、酒精、煤油等液体的热胀冷缩来测量温度。
【实验步骤】
(1)观察你所用温度计的量程,认清它的分度值。
(2)在烧杯中倒一些热水,估测热水的温度,用温度计测出它的温度。把这次及以后每次估计值和实测值都及时地记下。
(3)把少许冷水倒入热水中,至把手指伸进去觉得烫酌程度,估计此时水的温度,再用温度计实际测量。
(4)往热水杯中再倒入一些冷水,到把手指伸进去觉得不冷不热的程度,估计水的温度,然后再用温度计实际测量。
(5)把手指伸进冷水中,估计冷水的温度,再用温度计实际测量。
(6)实验结束后整理好实验仪器,并放回原处。
【注意事项】
(1)使用温度计之前,先观察量程,待测的温度不能超出温度计的量程。
(2)看清楚温度计的分度值,以便测量时能迅速读出温度值。
(3)测量液体的温度时,要让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触,不要碰到容器底部或侧壁。
(4)温度计玻璃泡浸入被测液体后稍等一会儿,待示数稳定后再读数,但要快,否则水温会下降。
(5)读数时,温度计要继续留在被测液体中,并且视线与温度计中液柱的表面相平。
(6)温度计是测温仪器,尤其是它的玻璃壳易碎,实验过程中要小心使用,不能用它搅拌液体。
实验四:探究水沸腾时温度变化的特点
【实验目的】
(1)通过实验,认识水沸腾时的温度特点。
(2)进一步练习使用温度计测温度。
(3)进一步学习使用图象分析问题的方法。
【实验器材】
铁架台、石棉网、酒精灯、烧杯、水、温度计、细线、硬纸片、停表。
【实验步骤】
(1)将酒精灯放在铁架台上的铁囤下方,将石棉网放在铁圈上,并调整到适当高度,将温度计悬挂于铁架台的支架上,并调整温度计到适当高度,通过中间有孔的纸板放入水中。如图所示。
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(2)记下水的初温及起始时间,点燃酒精灯,加热烧杯中的水,说出温度计的示数变化。当水温接近90℃时每隔1 min记录一次温度,同时观察现象。在图中作出水沸腾时温度与时间关系的图象。
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【实验结论】
水在沸腾时,大量气泡上升,变大,到水面后破裂,水在达到沸点后继续吸热的沸腾过程中,温度保持不变。
【注意事项】
(1)加热时,应该使用酒精灯的外焰加热。
(2)读温度计示数时,视线要与温度计内液柱上表面相平。
(3)温度计的玻璃泡要全部浸入水中,不能碰到烧杯底或烧杯壁。
(4)烧杯中的水要适量,水太多,加热时间太长,水太少,温度计的玻璃泡不能全部浸入水中。
(5)实验时不要用手碰烧杯,以免烫伤。
实验五:探究光的反射规律
【实验目的】
探究发生光的反射现象时,反射光线、入射光线、法线的位置关系。
【实验器材】
平面镜、可折转的纸板、激光笔、量角器。
【实验步骤】
(1)把一平面镜放在桌面上,再将纸板竖直地立在平面镜上。
(2)利用激光笔发出的一条光线沿纸板斜射到平面镜上,调整纸板两侧在同一平面上,观察反射光线的位置,如图所示。
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(3)向后折转纸板,观察反射光线情况。
(4)让纸板在同一平面上,光线沿纸板一侧入射,在另一侧纸板上得到反射光线,用笔描出入射光线和反射光线的路径。
(5)改变入射光线的方向,重做几次。
(6)用量角器量出入射角和反射角的大小。
【实验结论】
光反射时,反射光线、入射光线与法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
【注意事项】
(1)让光束斜射到平面镜上,适当调节光束照射的角度和位置,使纸板上出现入射光线和反射光线,最好能调节为一个较容易读数的入射角,这样,反射角也容易测量了。
(2)实验时,室内光线稍暗些,以便于观察。
实验六:探究平面镜成像时像与物的关系
【实验目的】
(1)了解平面镜成像时像与物的大小、距离关系。
(2)了解平面镜成的是虚像。
【实验器材】
玻璃板、光屏、白纸、刻度尺、两支相同的蜡烛、火柴。
【实验步骤】
(1)照图那样,在桌面上铺一张大纸,将玻璃板垂直架在纸上,作为平面镜,在纸上记下平面镜的位置。
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(2)在玻璃板的一侧直立一支点燃的蜡烛,透过玻璃板观察蜡烛的像。
(3)将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接观察光屏上有无像。
(4)将相同大小的未点燃的蜡烛放在像的位置,直到看上去它跟前面那支蜡烛的像完全重合,观察像与蜡烛的大小关系。
(5)用刻度尺量出蜡烛和像到玻璃板的距离。
(6)用直线把实验中蜡烛与它的像的位置连起来,看它与平面镜的关系。
【实验结论】
平面镜所成的像是虚像;像与物体的大小相等;像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等;物、像连线与镜面垂直。
【注意事项】
(1)蜡烛应选择较粗的,实验时可将烛焰调整小一些,目的是避免因蜡烛燃烧过快使其长度变化大,影响观察像的大小与物体的大小关系的效果。
(2)选贴有半透膜的玻璃板或茶色玻璃板效果会更好,尽可能选薄一些的玻璃板作为平面镜。
(3)为了使观察到的像更清晰,本实验最好在较暗的环境中进行。
(4)物体移动时,感觉像变化是由于视觉造成的,无论镜面大小如何变化,物体离平面镜的距离如何变化,平面镜总能成一个与物体等大的像。
实验七:探究凸透镜成像规律
【实验目的】
(1)通过探究,知道凸透镜成像时物距、像距的关系及成像的特点。
(2)通过探究,发现凸透镜成像中的物、像变化规律。
【实验器材】
光具座、蜡烛、火柴、凸透镜(焦距已知)、光屏。
【实验步骤】
(1)选用与探究凸透镜成像实验相关的器材,如图所示。
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(2)确认凸透镜的焦距、2倍焦距,以及1倍焦距以内、1倍焦距和2倍焦距之间、丙倍焦距之外。
(3)把蜡烛放在与凸透镜距离大于二倍焦距的地方,即u>2f,沿直线移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的,是放大的还是缩小的。改变物距“,重做这一步,如图所示。
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(4)把蜡烛移向凸透镜,使蜡烛与凸透镜间的距离等于二倍焦距,即u=2f,移动光屏,观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小,如图所示。
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(5)把蜡烛再移近凸透镜,让蜡烛与凸透镜间的距离在一倍焦距与二倍焦距之间,即f/
(6)把蜡烛继续移近凸透镜,让蜡烛在凸透镜的焦点上,即u=f,移动光屏,看是否能够成像。
(7)把蜡烛移到凸透镜的—倍焦距以内,即u从光屏这一侧透过凸透镜用眼睛直接观察烛焰(如图),记录像的倒正、大小。改变物距u,重做这一步。
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【实验结论】(1)
物距u
像的特点
像距v
应用
倒或正
大或小
虚或实
倒立
缩小
实像
照相机
倒立
等大
实像
倒立
放大
实像
投影仪
不能成像
正立
放大
虚像
放大镜
(2)凸透镜成实像时,物距越大,像距越小,像越小。物距大于一倍焦距成实像,小于一倍焦距成虚像。物距大于二倍焦距成缩小的实像,在一倍焦距和二倍焦距之间成放大的实像。
【注意事项】
(1)实验前首先调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在与光具座平行的一条直线上,目的是使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏的中央,便于观察和比较像和物体的关系。
(2)在同一个物距范围内取两组以上的物距探究凸透镜成像的规律是为了排除偶然因素,使实验结论更具有普遍性。
实验八:用天平称固体和液体的质量
【实验目的】
(1)熟悉天平的构造和砝码的使用。
(2)学习正确使用天平的方法。
(3)练习用天平称固体和液体的质量。
【实验器材】
天平和砝码,体积相同的长方体木块、铝块、铁块,小烧杯,水。
【实验原理】
天平是等臂杠杆,如果天平平衡,天平左盘里物体的质量就等于天平右盘里砝码的质量与游码所指示的质量的和。
【实验步骤】
(1)把天平放在平稳的水平桌面上,观察天平底座上的铭牌以及游码标尺上的分度值,并作记录。阅读所用天平的说明书,弄清它的性能和规格。
(2)把游码放在标尺的零刻度线处,调节横梁右端(有的天平是左、右两端)的平衡螺母,当指针指在分度盘的中央刻线处(或左右偏离中央刻线的角度相等)时,表明此时横梁平衡。
(3)称量固体的质量
①将木块轻轻地放在天平的左盘,用镊子向右盘轻轻地加减砝码,再移动游码,直到天平的横梁平衡。
②根据砝码和游码记录木块的质量m1,将砝码放回盒中,游码归零,拿下木块。
③分别将铝块和铁块放入左盘,称出它们的质量m2、m3。
(4)称量液体的质量
①用天平称出空烧杯的质量m杯。
②将烧杯中倒入适量的水,用天平称出烧杯和水的总质量m总,计算出烧杯中水的质量。
③将砝码放回盒中,游码归零,取下烧杯,将水倒回原处。
【注意事项】
(1)实验开始时,天平必须放在水平桌面上。
(2)实验开始时,在调节横梁平衡前,必须把游码放在标尺的零刻度线处。
(3)称量时被测物体放在左盘,砝码放在右盘,称量时加减砝码必须用镊子,并且要轻拿轻放。砝码用完后要放回砝码盒内。各实验小组之间不能互借或互换砝码。
(4)实验时要注意保持天平和砝码的清洁相干燥,不要用手摸天平托盘,也不能把潮湿的东西或化学药品直接放在天平托盘里。
实验九:测量固体和液体的密度
【实验目的】
(1)练习使用量筒测体积,并会正确读数。
(2)进一步练习使用天平测质量。
(3)分析实验中减小误差的实验方案,有评估的意识。
【实验器材】
天平、砝码、量筒、烧杯、水、细线、石块、盐水。
【实验原理】
。
【实验步骤】
1.测量固体(石块)的密度
(1)用天平测出石块的质量m,把测得的数据填入表中。
(2)用量筒和适量的水测出石块的体积。
①将适量的水倒入量筒中,读出水的体积V1,并填入表中。
②用细线拴住石块,放人盛水量筒中,使石块被水浸没,记录石块与水的总体积V2,并填入表中。
③则石块的体积为V=V2-V1,并填入表中。
(3)根据表中记录数据,应用密度公式,计算出石块的密度,并记录在表中。
表1
石块的质量/g
量筒内水面对应的刻度/cm3
放入石块后水面对应的刻度/cm3
石块的体积/cm3
石块的密度
/( )
2.测量液体(盐水)的密度
(1)用天平测出盐水的质量m,把测得的数据填入表中。
①在烧杯中盛盐水,用天平测出它们的质量m1。
②把烧杯中盐水倒入量筒中一部分,再用天平称出烧杯和剩下的盐水的质量m2。
③待测盐水的质量m=m1 -m2。
(2)用量筒测出待测盐水的体积,把测得的数据填入表中。
表2
烧杯与盐水的质量/g
烧杯与所剩盐水的质量/g
量筒中盐水的质量/g
量筒中盐水的体积/cm3
盐水的密度
/(kg˙m-3)
【注意事项】
(1)天平使用前要先将游码拨到零刻度线处,再调平,然后使用。
(2)被测物体放在左盘,砝码放在右盘,不能放反了。
(3)量筒内液体读数时视线要与液体的凹(或凸)液面相平。
(4)为了使所测得的质量准确,固体的质量应在测量体积之前进行,否则固体上将沾有大量的水,使测得的质量偏大,求得的密度偏大。
(5)测液体的质量时,必须先测出烧杯和液体的总质量,再测烧杯和剩余液体的质量,如果先测空烧杯质量,再测烧杯与液体的总质量,将烧杯中液体倒入量筒中时,烧杯壁上会附着一定量的液体,使测得的体积偏小,求得的密度偏大。
实验十:探究影响滑动摩擦力大小的因素
【实验目的】
(1)通过实验,了解影响滑动摩擦力大小的因素有哪些。
(2)进一步练习使用弹簧测力计测力的大小。
(3)通过实验,体会间接测量的方法。
【实验器材】
弹簧测力计、长方体木块、细线、钩码、光滑木板和粗糙木板各一块。
【实验步骤】
(1)如图甲所示,用弹簧测力计水平拉木块在较光滑的木板土匀速滑动,此时弹簧测力计的示数等于木块与木板间的滑动摩擦力,读出弹簧测力计的示数F1,填入表格。
(2)如图乙所示,在桌面上放一较粗糙的木板,用弹簧测力计水平拉木块在较粗糙的木板上匀速滑动,读出弹簧测力计的示数F2,填入表格。并比较F1与F2的大小。
(3)在木块上放一个重物,再在较光滑的木板上匀速拉动木块,如图丙所示,记下弹簧测力计的示数F3,并与F1的大小进行比较。(其余的猜想请同学们设计实验验证)
/
实验序号
实验条件
弹簧测力计的示数F/N
1
2
3
4
【实验结论】
滑动摩擦力的大小既与压力大小有关,又与接触面的粗糙程度有关。压力越大,滑动摩擦力越大,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
【注意事项】
(1)弹簧测力计水平放置并调零。弹簧测力计内弹簧伸长的方向与所测力的方向要在同一直线上。
(2)读数时,视线要与刻度板表面垂直。
(3)用弹簧测力计拉木块在长木板上要做匀速直线运动。
(4)实验中可以固定弹簧测力计不动,拉动长木板。这样即使木板没有匀速运动,对实验也没有影响,实验更容易操作;而且弹簧测力计相对操作者静止,可使读数更准确。
实验十一:探究浮力大小与哪些因素有关
【实验目的】
(1)认识浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
(2)进一步体会控制变量法的思想。
【实验器材】
弹簧测力计、大烧杯、铁块、细线、水、浓盐水。
【实验步骤】
(1)用弹簧测力计测出铁块的重力,如图①所示。
(2)依次将铁块浸入水中不同位置.如图②③④所示。观察比较弹簧测力计的示数变化情况,从而比较浮力的大小。
(3)再将铁块分别浸没在水和浓盐水中,如图③⑤所示,观察比较弹簧测力计的示数变化情况,从而比较铁块在水和浓盐水中受到浮力的大小。
/
【实验分析】
(1)②和③图:液体密度相同,③图中铁块浸入液体中的体积大,根据F浮=G-F,G不变,F变小,F浮变大,故可得出:液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)③和④图:液体密度相同,④图中铁块浸入液体的深度大,根据F浮=G-F,G不变,F不变,F浮不变,故可得出:液体密度相同时,物体浸没后,浮力大小跟物体浸入液体中的深度无关。
(3)③和⑤图:液体的密度不同,铁块在这两种液体中排开液体的体积是相同的,根据
F浮=G-F,G不变,F变小,F浮变大,故可得出:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
【实验结论】
浮力的大小与液体的密度和物体所排开液体的体积有关。
(1)液体的密度一定时,所排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力越大。
(3)物体浸没后浮力的大小跟物体浸入液体中的深度无关。
【注意事项】
(1)将弹簧测力计沿竖直方向轻轻拉动几下并调零。读数时,应手拿弹簧测力计保持静止,待示数稳定后再读数。
(2)在水中和浓盐水中比较浮力大小时应让铁块浸没在液体中。
实验十二:探究杠杆的平衡条件
【实验目的】
通过实验,探究杠杆的平衡条件
【实验器材】
杠杆、支架、钩码、刻度尺、细线。
【实验步骤】
(1)调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆不挂钩码时在水平位置平衡。
(2)如图所示,在杠杆的左右两边分别挂上数目不等的两串钩码,移动钩码悬挂的位置,使杠杆再次平衡。
/
(3)记录并测量此时杠杆的动力(F1)、动力臂(l1)和阻力(F2)、阻力臂(l2)。
(4)再次改变杠杆两端钩码的数量,移动钩码的位置,使杠杆在水平位置重新平衡,记下动力、动力臂、阻力、阻力臂的大小。将测得的数据填入下表。
实验序号
动力F1/N
动力臂h/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2
3
【实验结论】
杠杆平衡时,动力×动力臂=阻力×阻力臂,即F1/l1 =F2/2。
【注意事项】
(1)实验前一定要调节杠杆在水平位置平衡。
(2)每一次实验过程都要使杠杆在水平位置平衡。便于从杠杆上直接读取力臂的大小。
(3)实验过程中,不能再旋动平衡螺母。
(4)实验中应尽量多测几组实验数据,以得出普遍规律,防止结沦的偶然性。
实验十三:连接简单的串联电路和并联电路
【实验目的】
(1)加深对串联电路和并联电路的理解。
(2)学会串联电路和并联电路的连接方法,通过观察和实验总结串联电路和并联电路的特点以及串、并联电路的区别。
【实验器材】
两只小灯泡(2.5 V和3.8 V各1只)、三个开关、两节干电池(或其他电源)、若干条导线。
【实验原理】
串、并联电路的定义及其特点。
【实验步骤】
(1)组成串联电路
①按照图组成串联电路。连接电路前,先要画好电路图。电路的连接要按照一定的顺
序进行,可以从电池的正极开始,依次连接开关S、灯泡L1、灯泡L2,最后连接到电池负极;也可以从电池负极开始,依次连接L2、L1、S,最后连接到电池正极。
/
②经检查电路连接无误后,闭合和断开开关S,观察开关控制两只灯泡的情况。
③把开关S改接到L1和L2之间,闭合和断开开关,观察开关控制两只灯泡的情况。
④把开关S改接到L2和电池负极之间,闭合和断开开关,观察开关控制两只灯泡的情况。
(2)组成并联电路
①按照图组成并联电路。
/
②经检查电路连接无误后,把三个开关全部闭合。
③断开、闭合干路中的开关S,观察它控制电路的情况。
④闭合开关S后.断开、闭合支路中的开关S1,观察它控制电路的情况。
⑤闭合开关S后,断开、闭合支路中的开关S2,观察它控制电路的情况。
【实验结论】
(1)串联电路中,开关控制整个电路,开关的位置对它的作用没有影响。
(2)并联电路中,干路开关控制整个电路,支路开关只控制它所在的支路,各支路互不影响。
【注意事项】
(1)连接电路时,开关必须断开。
(2)连接电路时,不要把导线首先接在电源上,应在检查电路连接无误后再将导线接电源。
(3)连接并联电路时,不要在分支点把几根导线拧在一起,而应以接线柱作为分支点,把几根导线接在同一接线柱上,检查电路无误后再接电源。
(4)实验过程中,如果闭合开关后灯不亮,应立即断开开关,并对电池和电池夹接触处、导线和接线柱之间、灯泡和灯座接触处进行检查,查看是否接触不良,灯丝是否烧断。
实验十四:用电流表测串、并联电路中的电流
【实验目的】
(1)经历用电流表测电流的过程,学会正确使用电流表。
(2)进一步练习串联电路和并联电路的连接。
(3)通过实验,了解串、并联电路的电流规律。
【实验器材】
电源、开关、导线、小灯泡两只(2.5 V和3.8 V各1只)、电流表。
【实验步骤】
(1)探究串联电路电流规律
①将电源、开关、两只灯泡组成串联电路,如图所示。连接电路过程中,开关应处于断开状态。
/
②将电流表串联在电路图的A处,在不超量程的前提下,应首选电流表的“0~0.6 A”量程。
③闭合开关后,将电流表的示数记录在下表中。
④将电流表分别串联在B、C两处,闭合开关后,将电流表的示数也记录在下表中。
⑤换用不同的灯泡,重复实验,将电流表的示数记录在下表中。
实验序号
A处的电流I1/A
B处的电流I2/A
C处的电流I3/A
1
2
3
(2)探究并联电路电流规律
①按图组装好并联电路,连接电路过程中,开关应处于断开状态。
/
②将电流表串联在电路图的A处,在不超量程的前提下,应首选电流表的“0~0.6 A”量程。
③闭合开关后,将电流表的示数记录在下表中。
④将电流表分别串联在B、C两处,闭合开关后,将电流表的示数也记录在下表中。
⑤换用不同的灯泡,重复实验,将电流表的示数,记录在下表中。
实验序号
A处的电流I1/A
B处的电流I2/A
C处的电流I3/A
1
2
3
【实验结论】
(1)串联电路中电流处处相等:。
(2)并联电路中干路的电流等于各支路的电流之和:。
【注意事项】
(1)电流表使用之前要先校零。
(2)连接电路和改变电流表位置时,都应断开开关。
(3)应使电流表串联在电路中,且让电流从“+”接线柱流人,从“-”接线柱流出。
(4)实验中若电流表偏转角度太小时,要把它换到小量程以减小读数误差。
(5)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个首尾顺次连接起来。
(6)实验时要避免两个小灯泡的规格相同。
实验十五:用电压表测串、并联电路中的电压
【实验目的】
(1)经历用电压表测电压的过程,学会正确使用电压表测电压。
(2)通过实验,了解串、并联电路中的电压规律。
【实验器材】
电源、开关、灯泡两只、导线、电压表。
【实验步骤】
(1)用电压表测串联电路电压
①按图组装好串联电路。连接电路过程中,开关应处于断开状态。
/
②将电压表并联在电路中的A、B两端,如图甲所示。在不超量程的前提下,应首选电压表的“0~3 V”量程。
③闭合开关后,将电压表的示数记录在下表中。
④将电压表分别并联在B、C两端和A、C两端,如图乙、丙所示。闭合开关后,将电压表的示数也记录在下表中。
⑤换用不同的灯泡,重复实验,将电压表的示数记录在下表中。
实验序号
AB间的电压U1/V
BC间的电压U2/V
AC间的电压U/V
1
2
3
(2)用电压表测并联电路电压
①按图组装好并联电路。
/
②按电路图分别将电压表接在A、B间与C、D间,如图所示,闭合开关,将电压表的示数记录在下表中。
/
③换用不同的电源,重复实验,将电压表的示数再次记录在下表中。
实验序号
AB间电压U1/V
CD间电压U2/V
1
2
3
【实验结论】
(1)串联电路中总电压等于各部分电路两端电压之和,即U=U1 +U2。
(2)并联电路中各支路两端的电压相等,即U1=U2。
【注意事项】
(1)电压表使用前要先校零。
(2)开关在连接电路过程中要断开。改变电压表位置时,也要断开开关。
(3)在连接电路时,一定要对照电路图,从电源的正极出发,依次经过开关、小灯泡,最后回到电源的负极。
(4)电压表要与被测电路并联,且应让电流从电压表的“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。
(5)在不超过电压表量程的前提下,应尽量选用小量程,以减小实验误差。
实验十六:探究电流与电压、电阻的关系
【实验目的】
(1)通过实验,探究得出电流与电压、电阻的关系。
(2)进一步领会滑动变阻器在电路中的作用。
(3)进一步学习运用控制变量法。
【实验器材】
电池组一个、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻三个(5 Ω、10Ω、20Ω)。
/
【实验步骤】
(1)按如图所示,连接电路,其中R是定值电阻(5Ω),R’是滑动变阻器,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,使R两端的电压成整数倍变化,当R两端的电压分别为2V、4V、6V时,读出每一次电压所对应的电流值,并记录在下表中。
表1 R=5Ω
电压U/V
2
4
6
电流I/A
0.4
0.8
1/2
(2)利用如图所示的电路,换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍变化,当电阻分别为5Ω、10Ω、20Ω时,并调节滑动变阻器的滑片,保持每次定值电阻两端的电压不变(5 V),把对应的不同阻值的电流值记录在下表中。
表2 U=5V
电阻R/Ω
5
10
20
流I/A
1
0.5
0.25
【实验结论】
(1)当电阻一定时,通过导体中的电流与导体两端的电压成正比。
(2)当电压一定时,通过导体中的电流与导体的电阻成反比。
【注意事项】
(1)连接电路时,开关应处于断开状态;要正确选择电压表、电流表的量程;在闭合开关前,应将滑动变阻器连入电路的阻值调节到最大,即滑片应置于最大阻值处。
(2)实验中用到了控制变量法,探究电流与电压的关系时,要保证电阻一定;探究电流与电阻的关系时,要保证电压一定。
(3)在探究电流与电压的关系时进行了多次测量,避免实验的偶然性和特殊性,使实验得到的结论更具有普遍性。在探究电流与电阻的关系时,是通过“换”电阻的方式来改变电阻阻值的。
(4)滑动变阻器在两个探究实验中的作用是不同的。在探究电流与电压的关系实验中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压;而在探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器的作用是保持定值电阻两端的电压不变。
实验十七:测量小灯泡的电功率
【实验目的】
(1)学会用电压表、电流表测小灯泡的额定功率和它的实际功率,加深理解额定功率和实际功率的概念。
(2)进一步熟练掌握电压表、电流表和滑动变阻器等仪器、仪表的使用方法。
【实验器材】
小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、电源、开关、导线若干。
【实验原理】
P=UI
【实验步骤】
(1)根据实验要求,设计电路,画出电路图,如图所示,按照电路图把实验电路连接
好。在闭合开关之前,调节滑动变阻器,使连入电路中的电阻最大。
/
(2)闭合开关S,调节滑动变阻器,使小灯泡在额定电压下发光,观察小灯泡的发光情况,记下电压表和电流表的示数,算出小灯泡的额定功率。
(3)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压约为额定电压的1.2倍,观察此时小灯泡的发光情况,记下电压表和电流表的示数,算出此时小灯泡的实际功率。
(4)调节滑动变阻器,使小灯泡两端的电压低于额定电压,观察这时小灯泡的发光情况与额定电压时有什么不同。记下电压表和电流表的示数,算出此时小灯泡的实际功率。
【注意事项】
(1)连接电路时,电压表的量程要参照小灯泡的额定电压来选择,若小灯泡的额定电压为2.5 V,则应选0~3 V的量程;若小灯泡的额定电压为3.8 V,则应选0~15 V的量程。电流表的量程应根据小灯泡的额定电流来选择,如果小灯泡的额定电流未知,则要选0~3 A的量程,并采用试触的方法判断,一般小灯泡(1.2 V~3.8V)的额定电流都小于0.6 A。滑动变阻器的电阻最好与小灯泡的电阻相当,允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流。
(2)按照电路图连接实物电路时,开关必须是断开的。
(3)闭合开关前要把滑动变阻器的滑片置于最大阻值处,使其接入电路中的电阻最大。
(4)开抬实验前要再检查电路,确认电路无误后,还应进行试触做进一步的核对。
(5)每次读数时,电流表、电压表的示数应是一一对应地记录,读完后应断开开关。
实验十八:探究通电螺线管外部的磁场分布
【实验目的】
利用小磁针及铁屑,探究通电螺线管外部磁场的形状及方向。
【实验器材】
螺线管、小磁针、玻璃板、铁屑、电源、开关、滑动变阻器、导线若干。
【实验步骤】
(1)在有螺线管的玻璃板上均匀撒满铁屑,闭合开关使电流通过螺线管。
(2)轻敲玻璃板,观察铁屑的排列情况,如图所示。
/
(3)在通电螺线管周围放一些小磁针,闭合开关 后观察小磁针北极的指向(黑色为N极),如图甲所示。
(4)改变螺线管中的电流方向,闭合开关后观察小磁针北极的指向(黑色为N极),如图乙所示。
(5)改变螺线管的绕线方向,重复(3)、(4),如图丙、丁所示。
/
【实验结论】
(1)通电螺线管的磁场和条形磁体的磁场相似。
(2)通电螺线管的磁场方向与环绕螺线管的电流方向有关。
【注意事项】
(1)实验中,螺线管周围应尽可能多放一些小磁针,以便于观察磁场的方向。
(2)实验中,注意观察环绕螺线管的电流方向。
(3)为了使实验效果更明显,应增大通电螺线管中的电流。
实验十九:探究什么情况下磁能生电
【实验目的】
通过实验,理解产生感应电流的条件。
【实验器材】
铁架台、蹄形磁铁、导体棒、开关、灵敏电流计、导线若干。
【实验步骤】
如图所示,在磁场中悬挂一根导体棒ab,把它的两端和灵敏电流计连接起来。导体棒跟电流计组成闭合电路,怎样才能使电路中产生电流呢?让我们试试看。
/
(1)保持导体棒不动,闭合开关,观察电流计指针是否偏转。若不动,表明导体棒中没有电流。
(2)换用磁性更强的磁体,保持导体棒不动,闭合开关,观察电流计指针是否偏转。若不动,说明导体棒中没有电流。
(3)保持电路闭合,让导体棒在磁场中上下运动,发现仍没有电流。
(4)保持电路闭合,让导体棒在磁场中左右运动,电流计指针偏转,导体棒中有电流产生。
(5)如果电路是断开的,让导体棒在磁场中左右运动,电流计指针不动,即没有电流。
【实验结论】
实验结果表明,产生电流的条件是:闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动。感应电流的方向与导体运动的方向和磁感线的方向都有关系。
【注意事顼】
(1)导体切割磁感线时,正切、斜切均能产生感应电流。
(2)实验中应该用灵敏电流计,而不用普通电流表,可使实验效果更明显。
(3)若将直导线换成多匝线圈切割磁感线,效果会更明显。
第一篇 基础知识篇
初中物理主要学习物质、运动和相互作用、能量三大主题,在教材中主要体现为声学、光学、力学、热学、电学等板块的内容。这些内容主要达到的要求是:
1.认识物质的形态和变化、物质的属性、物质的结构与物体的尺度,了解新材料及其应用等内容,关注能源利用与环境保护等问题。
2.了解自然界多种多样的运动形式,认识机械运动和力、声和光、电和磁等内容,了解相互作用规律及其在生产、生活中的应用。
3.认识机械能、内能、电磁能、能量的转化和转移、能量守恒等内容,了解新能源的开发与应用,关注能源利用与可持续发展等问题。
4.了解物理学及其相关技术发展的大致历程,知道物理学不仅含有物理知识,而且还含有科学研究的过程与方法、科学态度与科学精神。
5.有初步的实验操作技能,会用简单的实验仪器,能测量一些基本的物理量,具有安全意识,知道简单的数据记录和处理方法,会用简单图表等描述实验结果,会写简单的实验报告。
第一章机械运动
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
长度测量的方法
★★
2
误差与错误的区别
★
3
参照物及运动与静止的相对性
★★
4
速度公式及相关计算
★★
5
平均速度的测量
★
第一讲长度和时间的测量
知识能力解读
知能解读(一)长度单位
在国际单位制中,长度的基本单位是米(m)。常用的单位有千米(km)、分米(dm)、厘米(cm)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)等。长度单位的换算关系是,,,,,。
知能解读(二)正确使用刻度尺
1.使用前要做到“三看”,如图所示。
/
(1)看刻度尺的零刻度线是否磨损。如已磨损应从其他清晰刻度线量起。
(2)看刻度尺的量程(测量范围)。
(3)看刻度尺的分度值。量程和分度值应从实际测量的要求出发兼顾选择。
2.使用时做到“五会”
(1)会“选”。“选”是指刻度尺的选择,不同的刻度尺其精确程度不同,也就是分度值不同。测量对象
不同,所需的精确程度也不同。例如:在安装门窗玻璃时进行的测量,精确程度要求较高,要选用分度值为1mm的刻度尺,而测量教室的长和宽时,选用分度值是1cm且量程较大的卷尺较合适。
(2)会“放”。如图所示,刻度尺要沿着所测的物体,不利用磨损的零刻度线。所谓“沿着”,一是指放正不歪斜;二是指要尽可能地紧靠被测物体。零刻度线磨损的应以其他某一刻度线为零点,读数时要注意减去“零点”前的数字。
/
(3)会“看”。如图所示,读数时,视线要正对刻度线,并且与尺面垂直,不要斜视。
/
(4)会“读”。要注意区分大格及小格的数目,精确的测量需要估读,即在读数时,除准确读出分度值的数字(准确值)外,还要估读到分度值的下一位(估计值)。如25.38cm中,25.3cm是准确值,0.08cm是估计值,它虽然是估读的,并不准确,但它对我们还是有用的,它表示该物体的长度在25.3cm~25.4cm范围内,且更接近于25.4cm。
(5)会“记”。记录时,不但要记录数值,还必须注明测量单位,没有单位的记录是毫无意义的。
注意:(1)记录时要注意:准确值+估计值=测量值,后面标明单位。
(2)使用不同分度值的刻度尺进行测量,所达到的精确程度不同。如图所示,上面的刻度尺能精确到1毫米,可以读为2.81 cm,其中2.8 cm是精确的,0.01 cm是估读的。下面的刻度尺只能精确到1厘米,可以读为2.8 cm,其中2 cm是精确的,0.8 cm是估读的,就没有上面的刻度尺精确。反过来,当我们读出一个2.81 cm的数值时,就知道所用的刻度尺的分度值是1 mm。所以2.81 cm和2.8 cm是不一样的。
/
(3)多次测量取平均值,最后结果保留有效数字的位数要与测量值一致。
知能解读:(三)时间及单位
1.时间:时间是物理学中的一个基本物理量,反映物体运动过程的持续性和顺序性。在描述物体的运动时,需要用到时间和时刻两个概念。时刻是指某一瞬时,时间是指两个时刻之间的间隔。
2.时间的单位:在国际单位制中,时间的基本单位是秒(s)。
知能解读:(四)时间的测量工具
时间的测量工具主要有停表、手表、钟表以及古代用的日暑、沙漏等。
知能解读:(五)停表的使用
停表表盘上有长的秒针和短的分宝,如图所示,秒针转一圈的时间是30s。当秒针转动一圈时,内圈的分针转动一小格。
使用方法:第一次按下时,表针开始转动(启动);第二次按下时,表针停止转动(停止);第三次按下时,表针弹回零点。
知能解读:(六)误差
1.测量值和真实值之间总会有差别,这种差别叫做误差。
2.误差与错误的区别
误差
错误
产生原因
①跟测量工具的精密程度有关;
②跟测量人读取的估计值不同有关
①不遵守测量仪器的使用规则;
②读取、记录结果时粗心
减小或避免
不能避免,只能减小。减小方法:
①用精密的测量工具;
②改进测量方法;
③多次测量求平均值
采用正确的方法就可以避免
解题方法技巧
方法技巧(一)刻度尺的正确使用问题
一要看刻度尺的放置是否符合要求,二要看视线是否正对刻度线,三要看是否估读到分度值的下一位。
方法技巧(二)停表的读数
首先要明确大表盘的指针转一周是多少秒,分度值是多大;小表盘的指针转一周是多少分,分度值是多大。然后再读数。
跨越思维误区
思维误区:度尺测长度求平均值时,没有去掉错误的数据
用刻度尺测长度求平均值时,如果数据中有偏差较大的读数,是错误的,则应去掉错误数据后,将剩余的数据求平均值。
物理思想方法
思想方法:等量代换法
若某一未知量跟可以计算出的量或可以直接测量出的量相等,则可以用计算出的量或直接测量出的量代替这一未知量,这种方法叫做等量代换法。在本讲中,等量代换法主要应用于测量长度的特殊方法中。
中考考点链接
考点链接: (一)中考考点解读
本讲内容中长度和时间的估测及刻度尺的使用、读数是历年中考考查的重点,尤其是刻度尺的使用将是今后考试的方向,一般以填空题、选择题等题型考查。
考点链接: (二)中考典题剖析
1.长度单位的选择
2.刻度尺的读数
第二讲运动及其测量
知识能力解读
知能解读:(一)机械运动
1.机械运动:在物理学里,把物体位置随时间的变化(一个物体相对于另一个物体位置的改变)叫机械运动。
2.判断机械运动的方法:机械运动是宇宙中的普遍现象,一切物体都在运动,绝对静止的物体是不存在的。判断物体是否做机械运动的依据就是看这个物体相对于另一物体有没有位置的变化,如果有,我们就说这个物体相对于另一物体在做机械运动。
机械运动的分类
知能解读:(二)参照物
1.参照物:研究机械运动,判断一个物体是运动的还是静止的,总要选取某一物体作为标准,这个作
为标准的物体叫参照物。
2.参照物的理解
(1)参照物一旦被选定,我们就假定该物体是静止的。
(2)参照物的选择是任意的,既可以选相对地面静止的物体,也可以选相对地面运动的物体。可本着便于研究的原则选取合适的参照物,但不能选研究物体本身作为参照物。如研究地面上物体的运动,通常选取地面或相对于地面静止的物体作为参照物。
(3)判断一个物体是否运动,怎样运动,要看它相对于参照物的位置是否在改变和怎样改变;反之,如果已知物体的运动状态,判断所选的参照物时,就应该看运动的物体相对谁的位置在变化,谁就是运动物体的参照物。
知能解读:(三)运动和静止的相对性
同一物体是运动的还是静止的,取决于所选的参照物。同一个物体,相对于不同的参照物,它的运动情况可能不同。相对于这个物体是静止的,相对于另一个物体可能是运动的,这就是运动和静止的相对性。如坐在行驶汽车中的乘客,以司机为参照物,他是静止的;以地面为参照物,他是运动的。
因为运动和静止是相对的,所以描述物体的运动时必须选定参照物,事先不选定参照物,就无法对物体的运动状态作出判断。
知能解读:(四)速度
1.速度的定义及其物理意义:在物理学中,把路程与时间之比叫做速度。速度是用来描述物体运动快慢的物理量。物体运动得越快,则速度越大;运动得越慢,则速度越小。
2.速度的公式:通常用字母表示速度,用字母表示路程,用字母表示时间,则速度的公式是。
提示:(1)公式中三个物理量必须对应于同一物体;
(2)计算中单位要统一,且单位参与计算过程。
3.速度的单位:在国际单位制中,路程的单位是米(m),时间的单位是秒(s),速度的单位就是米/秒,读作“米每秒”,可用符号“m/s”,或“”表示。在交通运输中常用千米/时(km/ h)作为速度的单位。
注意:速度单位的换算:l m/s=3.6 km/h。在计算时一定要注意统一单位。
知能解读:(五)匀速直线运动
1.匀速直线运动:物体沿着直线且速度不变的运动,叫做匀速直线运动。
2.匀速直线运动的特征:一是运动的路径是直线;二是运动的快慢保持不变,即它的速度是一个恒量,任一时刻的速度(v)都相同。
3.图象:描述匀速直线运动的图象有两种。路程—时间图象和速度—时间图象,如图所示。
/
知能解读:(六)变速直线运动
物体做直线运动时,其速度的大小常常是变化的,即在相等的时间内通过的路程不相等,这种运动叫做变速直线运动。
知能解读:(七)平均速度
我们用平均速度来描述做变速直线运动的物体运动的快慢,它表示的是物体在某一段路程内(或某一段时间内)运动的平均决慢程度。用表示平均速度,用表示路程,用表示时间,则平均速度的公式是。
在实际应用中,一些做曲线运动的物体运动的快慢,也常用平均速度来描述。通常所说的某物体的速度,一般指的就是平均速度。
注意:(1)平均速度只能用来粗略地描述做变速直线运动的物体的平均快慢程度,它不能精确地描述物体在某一时刻或某一位置的运动快慢。
(2)平均速度是指某段路程或某段时间内物体运动的平均快慢,所以求平均速度时一定要指明是哪一段路程或哪一段时间内的平均速度,路程和时间要一一对应。即平均速度等于这段路程与通过这段路程所用的总时间的比值。
(3)平均速度不是速度的算术平均值,全程的平均速度也不是各段路程中平均速度的算术平均值。这一点在计算时千万要注意。
知能解读:(八)测量平均速度
1.实验原理:由公式可知,要测量平均速度,需要测量路程和通过这段路程所用的时间。
2.测量工具:测路程的工具是刻度尺,测时间的工具是停表。
3.测量方法:测量小车通过整个斜面和斜面前一半路程的平均速度时,先把小车放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程,再用停表测出小车从斜面顶端滑到底端所用的时间,用求出小车通过斜面全程的平均速度;再把金属片放至斜面中间处,用同样方法测出路程和时间,用求出小车通过斜面上半段路程的平均速度。
注意:若测下半段路程小车的平均速度时,应先用刻度尺测出下半段的路程,时间则用求得,而不能使小车从斜面中间滑下后用停表测出时间,因为小车从顶端滑下和从中间滑下到达底端时速度是不同的。
解题方法技巧
方法技巧:(一)参照物的判定方法
已知物体的运动状态判断所选择的参照物,如果物体是静止的,它相对于哪个物体的位置没有变化,哪个物体就是参照物;如果物体是运动的,它相对于哪个物体的位置变化了,哪个物体就是参照物。
方法技巧:(二)判断物体运动还是静止的方法
首先明确所选的参照物,然后判断被研究物体相对于参照物的位置是否发生了变化。若发生了位置的变化,物体就是运动的;若没有发生位置的变化,物体就是静止的。
方法技巧:(三)怎样比较物体运动的快慢
比较物体运动快慢的方法通常有两种:一是控制路程相等比较时间,所用时间少的运动得快;二是控制时间相等比较路程,路程长的运动得快。这里运用了控制变量法。
方法技巧:(四)速度单位的换算
方法技巧:比较速度单位不同的物体运动快慢时,要先进行单位换算,将创门的单位统一。速度的两个单位之间的换算关系是1 m/s=3.6 km/h。
方法技巧:(五)平均速度的计算
求平均速度时一定要指明是哪一段路程或哪一段时间内的平均速度,路程和时间要一一对应。即平均速度等于这段路程与通过这段路程所用的总时间的比值。平均速度不是速度的算术平均值,全程的平
均速度也不是各段路程中平均速度的算术平均值。
跨越思维误区
思维误区:对平均速度的概念理解不深刻
平均速度是指某段时间或某段路程内物体运动的平均快慢程度。平均速度不是速度的算术平均值,全程的平均速度也不是各段路程中平均速度的算术平均值。
在计算变速运动的平均速度时,应该用总路程除以总时间,即进行计算。总时间指物体从起点到终点所用的时间,不管中途物体静止或如何运动。
物理思想方法
思想方法:图象法
物理图象不仅可以用来描绘物理规律,同时也可提供解决物理问题的方法,利用图象法分析问题,可以优化解题过程,使复杂问题简单化,可以使物理现象或过程直观化,简捷地找出各物理量之间的关系。
路程—时间图象
所谓路程—时间图象,就是以路程为纵轴、以时间为横轴的坐标系中的图象。当物体做匀速直线运动时,其图象如图所示。在时间轴上任选一时间,在路程轴上可找到对应的路程,就是物体在时间内通过的路程,反之亦然。用于可算出物体运动的速度。
/
2.速度—时间图象
速度—时间图象一般是以速度为纵轴、以时间为横轴的坐标系中的图象。当物体做匀速直线运动时,其图象如图所示,其中表示物体的运动速度,在时间轴上任选一时间,与的乘积,就是物体在内通过的路程。
/
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲内容是中考必考内容之一,主要考查内容有:参照物的选择,运动和静止的相对性,速度的计算。一般以选择题、填空题、计算题等题型进行考查。近年来,考查“测物体运动的平均速度”的实验
题目也常有出现。
(二)中考典题剖析
1.参照物的选择
2.速度及时间的计算
3.平均速度的测量
第七章 力
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
力的作用效果
★★★
2
力的示意图
★★★
3
弹簧测力计的用法
★★
4
重力与质量的关系
★★
5
重力的示意图
★★★
知识能力解读
知能解读:(一)力的概念
1.力是物体对物体的作用,一个物体受到力的作用,一定有另一个物体对它施加这种作用,前者是受力物体,后者是施力物体。如马拉车时,马是施力物体,车是受力物体。
2.对力的三点认识
施力物体与受力物体
一个物体对另一个物体施加拉、推、提、压等作用时,另一个物体就会受到这种作用。施加这种作用的物体叫施力物体,受到这种作用的物体叫受力物体
力不能离开物体而单独存在
一对作用力总是跟两个物体有关(一个施力者,一个受力者),单独一个物体不能产生力的作用,如果离开物体更是不可能有力的作用,即力是物体对一物体的作用
力的产生与是否接触无关
相互接触的物体不一定发生力的作用,没有接触的物体之间也不一定无力的作用(如磁铁吸引小钢球),所以接触与否不能成为判断有无力的作用的依据
知能解读:(二)力的作用是相互的
物体间力的作用是相互的,一个物体对另一个物体施加力的作用的同时,一也一定受到另一个物体对它的力的作用。即甲对一乙有力的作用的同时,乙对甲也有力的作用,受力物体同时也是施力物体,参与力的作用的物体总是“一身兼二职”。一对相互作用力,总是同时产生,同时消失,没有先后之分。相互作用的两个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在不同的物体上,如图所示。
/
知能解读:(三)力的作用效果
//
知能解读:(四)的三要素
力的大小、方向和作用点是表示力的作用效果的重要特征,称为力的三要素。它们都会影响力的作用效果。
知能解读:(五)力的单位
在国际单位制(SI)中,力的单位是“牛顿”,简称“牛”,符号为“N”。拿起两个鸡蛋的力大约是1N,背起一个普通中学生所用的力大约是500N。
知能解读:(六)力的示意图
力的示意图指用一根带箭头的线段来表示力。箭头的方向表示力的方向;线段的起点或终点表示力的作用点。(如图所示)
/
画力的示意图的步骤:
(1)确定受力物体;
(2)在受力物体上画出力的作用点;
(3)确定力的方向后沿力的方向画一条线段;
(4)在线段的末端标箭头,在箭头旁标出所画力的符号,若已知力的大小,还要标明力的大小。
注意:(1)力的作用点一定要画在受力物体上,一般重力要画在物体的重心上,压力要画在被压物体的表面上;当一个物体受多个力作用时,这几个力的作用点都要画在物体的重心上。(2)在画力的示意图时,要正确分析物体的受力情况,若一个力找不出它的施力物体,则该力一定是不存在的。根据要求画出需要画的力,不要“画蛇添足”地画出不存在的力。
拓展:
力的图示
(1)为了形象、直观地表示力,我们可用一条带箭头的线段来表示力的大小、方向和作用点(即力的三要素)。这种表示力的方法叫做力的图示沿力的方向所画的直线叫力的作用线。
(2)画力的图示的步骤:①选定标度(用多少毫米表示多少牛的力):②从作用点沿力的方向画一条线段,根据选定的标度和力的大小按比例确定线段的长度,并在线段上加上刻度;③在线段的末端加箭头表示力的方向。如图所示。
/
力的图示跟力的示意图不同,力的示意图侧重于表示力的方向和作用点,它在力的大小、标度上没有力的图示那么严格。
知能解读:(七)形变的类型
1.物体的形变:物体的形状(或体积)的改变,叫做形变。
2.窜弹性形变:物体受力时会发生形变,不受力时,义恢复到原来的形状,物体的这种性质叫做弹性。物体在弹性范围内发生的形变叫做弹性形变。
3.塑性:物体形变后不能自动恢复到原来的形状,物体的这种性质叫塑性。
知能解读:(八)弹力
1.弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力,叫做弹力,弹加勺方一向跟物体形变恢复的方向相同。
2.弹力的形式:因物体的形变多种多样,所以产生的弹力也有各种不同的形式。我们通常所说的压力、支持力、绳子的拉力等,其实质就是弹力。
知能解读:(九)弹簧测力计
1.弹簧测力计的构造
实验室常用的弹簧测力计的构造如图所示。弹簧测力计主要由弹簧、外壳、吊环、挂钩、刻度等组成。其主体是弹簧,其刻度有两种方法:一种是刻在外壳上,由指针指示刻度;另一种是刻在与弹簧相连的圆柱体上。
/
2.原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越长。
3.使用方法:(1)了解其测量范围(量程),不要测量超过它量程的力。(2)明确分度值,弄清每一大格表示多少牛,每一小格表示多少牛。(3)校零:测力前要使指针对准零刻度线,如果有偏差,要调节到两者对齐为止。(4)测力时,要使测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向一致,弹簧不要靠在刻度盘上。
4.注意事项:所测力的大小不要超过弹簧测力计的量程,还应检查在弹簧测力计未挂物体时指针是否指在零刻度线上,若不指在零刻度线上需进行修正。此外,还应注意勿使弹簧和指针跟外壳摩擦,以免测量误差过大。
注意:
(1)弹簧的伸长量与弹簧的长度不同。弹簧不受任何拉力时的长度叫做弹簧的原长,一般用L0表示,弹簧受到拉力之后的长度是弹簧现在的长度,一般用L表示,则弹簧的伸长量。弹簧的伸长量与所受的拉力F成正比,越长,表明所受拉力F越大。
(2)弹簧测力计在使用之前最好轻轻地来回拉动挂钩几次,以免“卡壳”。
知能解读:(十)重力
1.重力产生的原因:地球上物体的重力是由于地球对一它的吸引而产生的。处于地面附近的物体都受到重力,重力的本质是引力。
注意:重力的施力物体是地球,受力物体是所研究的物体。
2.重力不等于地球引力:地球上的物体随地球的自转而做匀速圆周运动,做匀速圆周运动的物体所需的向心力也来源于地球对物体的引力。向心力与重力同为引力的分力,所以重力不是地球引力,重力的方向在地面上看来始终竖直向下。同一物体在地球上不同地点所受重力也稍有不同,从赤道到两极重力逐渐增大;离地面越高,重力越小。
3.重力的三要素
(1)重力的大小。物体所受重力的大小跟物体的质量成正比,即G=mg,式中的g取9.8N/kg。
(2)重力的方向。重力的方向总是竖直向下。如图所示。应注意“竖直向下”与“垂直向下”是有区别的,“竖直向下”是指垂直于物体所在处水平面向下,“垂直向下”是指垂直于某个平面向下,如图所示。
/
(3)重力的作用点。重力的等效作用点叫做重心,物体的重心与物体的形状、材料、密度是否均匀有关。质量分布均匀、形状规则的物体的重心在它的几何中心上,如图所示。物体的重心可能不在物体上,如一个金属环的重心在环所形成圆的圆心上。把汤匙放在手指上,仔细调节支撑汤匙的支点,使其在手指上平衡,这时就可知道汤匙的重心就在支点所在竖直线上,如图所示。
/
4.重力的应用:人们在一根线下吊一个重物,做成铅垂线用铅垂线可以指示重力的方向——竖直向下的方向,如图所示。
/
5.质量和重力的区别与联系
物理量
区别与联系
质量
重力
区别
概念
物体所含物质的多少
由于地球的吸引而使物体受到的力
符号
M
G
大小和方向
只有大小,没有方向
既有大小,又有方向,且方向总是竖直向下
单位
千克(kg)
牛顿(N)
与地理位置的关系
同一物体在任何位置质量大小均不变
物体的重力随位置的变化而变化
计算公式
G=mg
测量工具
天平、秤
弹簧测力计
联系
重力与质量的关系式:,取9.8N/kg
拓展:
提高稳度的方法
稳度就是物体的稳定程度。稳度越大,物体就越不容易翻倒。提高稳度的方法:一是增大支撑面,二是降低重心。如照相机的三脚架支开一后增大支撑面以提高稳度;各种车辆把底盘做得根重,重心降得很低以提高稳度。
解题方法技巧
方法技巧:(一)力的作用效果
只要物体运动速度的大小或运动方向发生变化,物体的运动状态就一定改变,这是力的作用效果之一。力的另一个作用效果是可以使物体发生形变。
方法技巧:(二)怎样画力的示意图
首先,应弄清力的大小、方向、作用点,然后从力的作用点开始,沿力的方向画一条线段,在线段末端画上箭头,在箭头旁标明该力的字母符号。在同一个图上画几个力的示意图时,力越大线段应越长,大小相同的力线段长度应相等。
方法技巧:(三)物体间力的作用的相互性
一对相互作用力总是作用在两个相互作用的物体上,大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
方法技巧:(四)重力和质量的关系
重力与质量的关系为G=mg,注意物体在月球上受到的重力是在地球上所受重力的六分之一,而物体的质量是不变的。
方法技巧:(五)重力的方向
重力的方向是竖直向下的,竖直向下和垂直向下是不同的。竖直向下是一个特定的方向,是垂直于水平面向下的方向,如图中“1”的方向;垂直向下没有确定的方向,只是垂直于某个平面向下,如图中“2"的方向。
/
方法技巧:(六)关于弹力的问题
解答时注意:(1)弹力是物体发生弹性形变时产生的,其大小跟形变程度成正比,其方向跟使物体发生形变的外力方向相反,其作用点在接触面上;(2)所谓弹性形变是指使物体发生形变的外力撤去后,物体能恢复原来形状的形变。
跨越思维误区
思维误区:(一)弹簧测力计两端各受个力时,误认为弹簧测力计示数为两力之和或两力之差
当一个弹簧测力计受两个力时,若弹簧测力计保持静止,假设作用在挂钩上的力是F1,作用在吊环上的力是F2,此时F1=F2,弹簧测力计的示数为F1。
思维误区:(二)不能充分体会“力的作用是相互的”
物体间发生力的作用时,一个物体对另一个物体施力时,同时受到另一个物体对它的力的作用,即物体间力的作用是相互的。而且这种相互作用力的大小是相等的,方向是相反的。
物理思想方法
思想方法:用控制变量法研究力的作用效果
影响力的作用效果的因素有力的大小、方向和作用点,在探究力的作用效果与某一因素是否有关时就用到了控制变量法。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本章在中考中考查的主要内容有:力的作用效果、力的三要素、力的示意图、弹黄测力计的使用及读数、重力与质量的关系、重力的示意图。主要有选择题、填空题、作图题、实验探究题等题型。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.对力的三要素的认识
2.重力与质量的关系
3.力的示意图的作图
第三章物态变化
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
温度及温度计的使用
★★
2
晶体的熔化规律和条件
★★
3
晶体和非晶体的凝固图象
★★
4
水的沸腾特点
★★★
5
影响蒸发快慢的因素
★★★
6
生活中的液化、升华和凝华现象
★★
第一讲温度熔化和凝固
知识能力解读
知能解读:(一)温度
1.温度:温度是表示物体冷热程度的物理量。
2.热传递:当温度不同的两个物体相互接触时,在它们之间就会发生热传递,热量从高温物体传向低温物体,并持续到二者温度相同为止;当温度相同的两个物体相互接触时,它们之间将不会发生热传递。
知能解读:(二)温度单位
1.摄氏温度()
摄氏温标是瑞典科学家摄尔修斯首先制定的。他把标准大气压下冰水混合物的温度规定为0摄氏度,沸水的温度规定为100摄氏度,分别用0℃和100℃表示,0℃和100℃之间分成100等份,每一等份代表1℃。这一规定标准叫摄氏温标,用这一温标记录的温度叫摄氏温度。
摄氏温度的单位用符号℃表示,读作摄氏度。
2.热力学温度(T)
热力学温标是1848年由英国物理学家开尔文创立的,单位是开尔文,简称开,用K表示。
3.两者关系:热力学温度了和摄氏温度的关系是:T=t+273.15 K。
知能解读:(三)温度计
如图所示的寒暑表(甲图),实验室用温度计(乙图)、体温计(丙图),三者的主要区别如下。
寒暑表
实验室用温度计
体温计
原理
液体的热胀冷缩
液体的热胀冷缩
液休的热胀冷缩
玻璃泡内液体
煤油、酒精等
水银、煤油等
水银
测量范围
-30℃~50℃
-20℃~110℃
35℃~42℃
分度值
1℃
1℃
1℃
构造
玻璃泡上部是均匀细管
玻璃泡上部是均匀细管
玻璃泡上部有一段非常细的小细管
使用方法
放在被测环境中直接读
数,不能甩
不能离开被测物体读数,不能甩
可以离开人体读数,测温前要甩几下
/
知能解读:(四)温度计的使用方法
1.使用前的注意事项
(1)零刻度线的位置:目的是在测量过程中正确辨别零上温度和零下温度,以免造成误读。
(2)温度计的量程:即温度计的测量范围。在使用时要注意不要超过温度计的量程。
(3)温度计的分度值:即温度计标尺上相邻两条刻度线之间表示的温度值,以便测量时能够准确读出温度值。不同温度计的分度值不一定相同。
2.使用过程中的注意事项
(1)测量时应将玻璃泡全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁。
(2)温度计的玻璃泡浸入被测液体后要稍等一会儿,待温度计的示数稳定后再读数。
(3)读数时温度计的玻璃泡要继续留在被测液体中,视线要与温度计中液柱的上表面相平。
(4)测量温度时,液体的体积不能太小,要以能够浸没温度计的玻璃泡为好,要用搅拌棒(不可用温度计代替搅拌棒)将液体搅拌,使液体各处的温度均匀后再测量。
知能解读:(五)物态变化
物质以固态、液态、气态三种形式存在,物质由一种状态变为另一种状态的现象叫做物态变化。发生物态变化时,要伴随一个吸收热量或放出热量的物理过程。
知能解读:(六)熔化
1.定义:物质从固态变为液态的过程叫熔化。
2.晶体与非晶体
(1)晶体:有固定熔化温度的一类物质。如:冰、食盐、海波、明矾和各种金属等。
(2)非晶体:没有固定熔化温度的一类物质。如:松香、玻璃、蜡、沥青等。
(3)晶体与非晶体的区别:晶体有熔点,非晶体没有熔点。
3.熔点:晶体熔化时的温度叫做熔点。
4.熔化规律
晶体熔化规律:晶体熔化过程中要不断吸热,但温度保持在熔点不变。
非晶体熔化规律:非晶体熔化过程中不断吸热,温度不断上升。
5.晶体熔化的条件
晶体熔化的条件有两个:一是温度要达到晶体的熔点;二是晶体要不断吸收热量。
口诀:
晶体熔化有特点,吸收热量温不变。
晶体熔化有条件,吸热还需到熔点。
知能解读:(七)凝固
1.定义:物质从液态变为固态的过程叫做凝固。
2.凝固点:晶体凝固时的温度叫凝固点。
注意:同一种晶体的熔点和凝固点相同。
3.凝固规律
晶体凝固规律:晶体凝固时要不断放热,但温度保持在凝固点不变。
非晶体凝固规律:非晶体凝固时,随着物体不断放热,温度不断下降。
4.晶体凝固的条件
晶体要凝固,首先温度要达到品体的凝固点,其次晶体还要不断放出热量。
知能解读:(八)晶体和非晶体的区别
晶体
非晶体
物质举例
海波、冰、食盐、水晶、明
矾、蔡、各种金属
松香、玻璃、蜡、沥青
熔点和凝固点
有
没有
熔化过程
吸收热量,温度不变
吸收热量,温度升高
凝固过程
放出热量,温度不变
放出热量,温度降低
熔化条件
温度达到熔点,继续吸热
吸收热量
熔化图象
/
/
凝固图象
/
/
知能解读:(九)图象法描述晶体的熔化和凝固过程
晶体的熔化、凝固是一个重点。如图所示,对,,,,,各段的状态、吸放热情况都应能从图象中分析出:
/
段:表示随着时间的延长固态晶体吸热,温度升一高。
段:表示晶体熔化过程,随着时间的延长,固态物质越来越少,液态物质越来越多,熔化过程中物质处于固液共存(混合)状态。此过程吸热,但温度不变,此时对应的温度为该晶体的熔点。点为固态,还未熔化;点为液态,晶体完全熔化。
段:表示液体(固态晶体全部熔化成液态)随时间延长而吸热,温度升高。
段:表示液体放热、降温。
段:表示凝固过程,放出热量,温度保持不变。物质处于固液共存状态。从图象上看,越接近点固态物质越多,液态物质越少。此时的温度叫凝固点,与熔点值相同。点全为液体,还未来得及凝固;点全为固体,液体已完全凝固。
段:表示凝固过程完成后,固态晶体放热、降温。
解题方法技巧
方法技巧:(一)温度计的使用方法
使用前:(1)观察量程;(2)认清分度值。使用时“三要三不能”:(1)玻璃泡要全部浸入液体中,不能接触到容器底或容器壁;(2)要待示数稳定后再读数,不能在示数变化过程中读数;(3)读数时,玻璃泡要留在液体中,视线与液柱上表面相平,不能随意读数。
方法技巧:(二)区分晶体和非晶体的方法
(1)根据有无熔点区分:晶体有熔点,非晶体没有熔点。晶体在熔化过程中吸热、温度不变,只有固、放两种状态,没有介于固、液之间变软的过程。而非晶体在熔化过程中吸热且温度不断升高,有一个硬→较软→软→液的过程。
(2)根据图象形状区分:从图象上分析,晶体熔化时,虽然吸热,但温度保持在熔点不变,表现在图象上是一段平行于时间轴的线段;而非晶体熔化时,温度持续上升,表现在图象上是一段不断上升的曲线。因此,有和时间轴平行线段的图象为晶体的熔化图象。
跨越思维误区
思维误区:对晶体熔化必须同时满足两个条件的理解易出错
晶体熔化的条件:(1)温度要达到熔点;(2)晶体还要继续吸热。它告诉我们,如果晶体的温度达到了熔点,但环境的温度等于或低于晶体的熔点,晶体就不能从环境中吸收热量,晶体就不会熔化。它还告诉我们,如果环境的温度比晶体的熔点高,但晶体的温度没有达到熔点,晶体也不会熔化。
物理思想方法
思想方法:图象法描述晶体与非晶体的熔化和凝固过程
在物理中常采用数学图象方法,把物理现象或物理量之间的天系表示出来。本讲中应用图象分析的物态变化有:
1.熔化图象:它包括晶体熔化图象和非晶体熔化图象。两者的区别:晶体熔化的图象中先有一段温度随时间上升的线段,温度达到熔点后再有一段平行于时间轴的线段,熔化完毕后是一段温度随时间上升的线段;非晶体熔化的图象始终是温度随时间上升的曲线,没有与时间轴平行的线段。
2.凝固图象:晶体的凝固图象中先有一段温度随时间下降的线段,温度达到凝固点后再有一段平行于时间轴的线段,凝固完毕后是一段温度随时间下降的线段;非晶体凝固的图象始终是温度随时间下降的曲线,没有与时间轴平行的线段。
各图象如图所示。
/
/
平行于时间轴的线段对应熔化或凝固过程,线段对应的温度是熔点或凝固点。同一晶体物质的熔点和凝固点相同,晶体物质的温度为熔点时,物质可能是固态、液态或固液共存状态。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲的重点是温度汁的使用及熔化和凝固图象的判别,难点是根据图象分析物理过程及物质的状态。主要以选择题、实验探究题等形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.温度的估测
2.温度计的读数
3.对物质熔化和凝固图象的理解
4.探究晶体熔化的特点
第二讲汽化和液化、升华和凝华
知识能力解读
知能解读:(一)汽化
物质由液态变为气态的过程叫做汽化。汽化时要吸收热量汽化有两种方式:蒸发和沸腾。
知能解读:(二)蒸发和影响蒸发快慢的因素
蒸发的定义:在任何温度下都能发生的汽化现象叫做蒸发。它是液体的汽化方式之一。蒸发只发生在液体的表面,液体分子由于不规则的运动而相互碰撞,有的运动速度减慢,有的运动速度加快,那些处在液面附近的速度较大的分子,能够脱离液面而成为气态分子,因此液体蒸发在任何温度下都能发生。蒸发要吸热,有降温致冷的作用。
2.影响蒸发快慢的主要因素
液体的温度、液体的表面积和液体上方空气的流动速度。
现象
现象分析
微观解释
晾衣服时,放在阳光下比放在背阴处干得快
液体温度越高,蒸发越快
/
晾衣服时,展开比团起来得快
液体表面积越大,蒸发越快
/
晾衣服时,放在通风处比放在无风处干得快
液体表而空气流动越快,蒸发越快
/
知能解读:(三)沸腾和沸点
1.沸腾的定义:在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象叫沸腾。
2.沸腾时的规律:液体沸腾时要不断吸收热量,但温度保持在沸点不变。
3.沸点的定义:各种液体都有确定的沸腾温度,这个温度叫做沸点。不同液体的沸点不同。水在1标准大气压下的沸点是100℃。
拓展:沸点与气压的关系:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低。例如,在高山上,因为气压比较低,水的沸点低于100℃,食物不容易煮熟,这时应利用高压锅。高压锅内水面上的气压较高,所以沸点能超过100℃,食物容易煮熟。
4.沸腾的条件:液体要沸腾首先要达到沸点,其次要不断吸收热量。
口诀:
液体沸腾有特点,吸收热量温不变。
液体沸腾有条件,吸热还需到沸点。
知能解读:(四)蒸发和沸腾的区别
汽化方式
异同点
蒸发
沸腾
不
同
点
发生部位
只在液体表面
在液体表面和内部同时发生
温度条件
任何温度下
只在沸点时
剧烈程度
缓慢
剧烈
影响因素
表面积、空气流速、温度
加热快慢
温度变化
降温致冷
吸收热量,温度不变
共同特点
都属汽化现象、吸热
知能解读:(五)液化
1.定义
物质从气态变为液态的过程叫做液化。
2.液化方法
(1)降低温度:任何气体温度降到足够低的时候,都可以液化。
(2)压缩体积:有的气体在常温下压缩体积也可以液化,如一次性打火机中的丁烷。
注意:“白气”不是水蒸气
“白气”和水蒸气是两个不同的概念,水蒸气是气体,用肉眼无法观察到,而“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠。“白气”的来源有两种情况:一是温度较高的水蒸气遇冷液化形成的;二是空气中的水蒸气遇冷液化形成的。水蒸气液化过程的现象图解如下:
/
知能解读:(六)升华和凝华
物态变化
升华
凝华
定义
物质由固态直接变为气态的过程
物质由气态直接变为固态的过程
吸放热
吸热
放热
举例
碘升华、樟脑球变小、干冰升华
霜、冰花、雾淞的形成
识别方法
物质由固态直接变为气态中间不经液态
物质由气态直接变为固态,中间不经液态
知能解读: (七)人工降雨
利用干冰升华吸热的特点可进行人工降雨。
在人工降雨时,将干冰发射到云层附近,干冰迅速升华并从周围空气中吸收大量的热,使空气温度急剧下降,高空中的水蒸气凝华成小冰晶。当这些小冰品逐渐增大时,就从空中掉下来,小冰晶在下落时熔化,就形成了雨。
注意:干冰不是冰,而是固态的二氧化碳。
知能解读:(八)物态变化总结
物质存在着三种状态,而三种状态之间又存在着六种变化,物态变化现象与人们的生活、生产关系密切,也是近几年中考的热点。可以通过图中的关系图对比加强记忆。
/
除了理清六种物态变化的吸、放热关系之外,还要注意以下六点:
1.一个关系
气压与沸点的关系:气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低。
2.两个致冷作用
(1)蒸发:吸热,有致冷作用。例如夏天室内洒水可以降温。蒸发是在液体表面,在任何温度下都可进行的缓慢汽化现象。蒸发的快慢与液体的温度、液体的表面积、液体上方的空气流动快慢有关,温度高、积大、空气流动快,蒸发也快,反之则慢。
(2)升华:吸热,有致冷作用。例如干冰升华等。升华是物质由固态直接变成气态的过程。(干冰是固态的二氧化碳)
3.两个区别
(1)晶体与非晶体的区别
晶体有一定的熔化温度,即熔点;非晶体没有一定的熔化温度,也没有一定的凝固温度。
(2)蒸发与沸腾的区别
蒸发:在液体表面,在任何温度下都能发生的缓慢的汽化现象。
沸腾:在液体表面和液体内部,在一定的温度下发生的剧烈的汽化现象。
4.两个方法
气体液化的两个力一法:降低温度、压缩体积。
5.两个过程
吸热过程:熔化、汽化、升华;
放热过程:凝固、液化、凝华。
6.三个条件
(1)晶体熔化的条件:达到熔点,继续吸热。
(2)晶体凝固的条件:达到凝固点,继续放热。
(3)液体沸腾的条件:达到沸点,继续吸热。
解题方法技巧
方法技巧:(一)判断物态变化的方法
判断物态变化的关键是先看清过程中物质的始、末状态,然后再根据各物态变化的定义来判断辨别物态变化,要求能够根据现象指出属于何种物态变化,并能指出哪些变化过程吸热,哪些变化过程放热。吸热的物态变化过程有熔化、汽化、升华放热的物态变化过程有凝固、放化、凝华。
方法技巧:(二)液体蒸发快慢的实例判断
影响液体蒸发快慢的因素有液体的温度、液体的表面积和液体上方空气的流动速度,还有液体种类。
方法技巧:(三)判断液体能否沸腾的方法
1.液体沸腾要同时具备两个条件:
(1)达到沸点;(2)继续吸热。
2.不同的液体沸点不同,而且液体的沸点还跟气压有关。
跨越思维误区
思维误区:对自然界中的云、雨、雪、雾、霜等现象的物态变化的判断易错
自然现象
成因
物态变化名称
云
太阳照在地面上,水温升高,含有水蒸气的高温空气快速上升,在上升过程中,空气逐渐冷却,水蒸气液化成小水滴或凝华成小冰晶,便形成云
液化或凝华
雨
云中的小水滴和小冰晶,随着气流的急速升一降而上下运动,它们相遇后越聚越大,达到一定程度后就会下落。在下落过程中,冰晶吸热熔化成水滴,与原来的水滴一起落到地面,这就是雨
熔化
雾
雾是水蒸气在空气中遇冷液化成的小水珠,这些小水珠悬浮在空气中,在地面附近称为雾
液化
露
在天气较热的时候,空气中的水蒸气在早晨遇到温度较低的树叶、花草等,液化成小水珠附着在它们的表面
液化
霜、雪
霜是在地表的水蒸气遇到0℃以下的物体,直接凝华为固体;如果高空的温度在0℃以下,水蒸气直接凝华成小冰晶,便以雪的形式降回地面
凝华
冰雹
云中的小水珠被上升气流带到气温低于0℃的高空,凝结为小冰珠,小冰珠在下落时,其外层受热熔化成水,并彼此结合,使小冰珠越来越大,如果上升气流很强,冰珠就会再次升入高空,在其表面形成一层冰壳,经过多次上下翻腾,能结合成较大的冰珠,当上升气流托不住它时,
冰珠就会落到地面上,形成冰雹
熔化、
凝固、
凝华等
物理思想方法
思想方法:图象法在液体的沸腾中的应用本讲运用图象法解题的要求是:(1)会根据记录数据绘出物态变化时的温度—时间图象:(2)能根据图象确定液体的沸点,确定液体发生沸腾的时刻,确定液体在某段时间内所处的状态。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲重点是判断生活和自然界中的物态变化及吸、放热情况影啊蒸发快慢的因素以及水的沸腾实验等,难点是自然界中云、雾、露、雨、霜、雪、冰雹的形成过程。题型以填空题、选择题和实验探究题为主。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.物态变化的判断
2.探究水沸腾的特点
3.利用物态变化解释现象
第九章压强
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
压力及影响压力作用效果的因素
★★★
2
压强的公式及其应用
★★★
3
液体压强的特点
★★★
4
液体压强的计算
★★
5
生活中的连通器
★★
6
大气压的测量
★★
7
大气压的变化规律及应用
★★
8
流体压强与流速的关系
★★★
第一讲压强
知识能力解读
知能解读:(一)力
1.压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
2.产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力。
3.方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体。例如按图钉(如图),其方向可以与墙面垂直,与天花板垂直,也可以一与水平桌面垂直,无论这个面如何放置,压力的方向总是与接触面垂直。
/
4.作用点:压力的作用点在受压物体的表面上。
5.辨析:重力和压力。
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
力的性质
引力
弹力
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
在物体的重心上
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,物体对地面的压力等于其重力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的;物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力
6.影响压力作用效果的因素:压力和受力面积。受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
知能解读: (二)压强
1.压强的概念:压强是描述压力作用效果的物理量,物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强。它等于物体在单位面积上受到的压力。
2.压强定义式:,式中F表示作用在物体表面上的压力,S表示物体受压力作用的面积,即施压物体和受压物体实际接触的面积,p表示压强。
3.单位:在国际单位制中是帕斯卡,简称帕,符号Pa,l帕=1牛/米2(1Pa=1 N/m2)。物体每平方米的受压面积上受到1N的压力,称为1Pa。因压强的单位较小,所以常用“百帕”(天气形势分析中常用到)“千帕”“兆帕”等单位。
拓展:
密度均匀的柱形固体对水平面的压强
柱形固体包括圆柱体、长方体、正方体等。柱体对水平面的压力,所以柱体对水平面的压强,由此可知,柱形固体对水平面的压强只与柱体的密度和高度有关,与体积和底面积无关。因此利用这一特性可以解决一些施工选材、建筑物高度预测等问题。
知能解读:(三)改变压强的方法
1.减小(或增大)压强的原因:任何物体表面能够承受的压强都有一定的限度,超过这个限度,物体就会被压坏,为了不压坏物体就要减小压强。
2.根据压强定义式得出减小压强有三种方法
(1)当压力F一定时,可以增大受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,可以减小压力F。
(3)在条件允许的情况下,可以同时减小压力F增大受力面积S。
3.增大压强也有三种方法
(1)在压力F一定时,可以减小受力面积S。
(2)当受力面积S一定时,可以增大压力F。
(3)在条件允许的情况下,可以同时增大压力F减小受力面积S。
4.增大或减小压强的应用:在压力不变的情况下,刀、斧等切削工具的刃都磨得很薄;钉子、针、锯齿等的尖端加工得很尖都是减小受力面积增大压强。高楼大厦的地基很宽、坦克和履带式拖拉机、载重汽车装有很多轮子、铁轨下铺上枕木等均是增大受力面积减小压强。
知能解读:(四)压强计
压强计是测量液体内部压强的仪器,其结构如图所示。用手按橡皮膜时,U形管两边液面出现高度差,橡皮膜所受压强大小可通过U形管两侧液面高度差的大小体现。橡皮膜所受压强越大,U形管两侧液面的高度差也就越大。
/
知能解读:(五)液体内部的压强特点
1.液体压强产生的原因:液体内部压强的产生是因为液体受重力且具有流动性。液体由于受到重力作用,所以对容器底部有压强;由于具有流动性,所以对容器侧壁也有压强。
2.液体内部的压强规律
(1)液体内部向各个方向都有压强。
(2)液体的压强随深度的增加而增大。
(3)在同一深度,液体向各个方向的压强相等。
(4)不同液体的压强还跟液体的密度有关。在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
3.液体的内部压强特点在实际中的应用
拦河大坝修建的上窄下宽,深海潜水员穿上厚厚的潜水服等。
知能解读:(六)液体内部压强的公式
1.计算液体压强的普适公式:
(1)液体压强公式的推导:设液体内有一液柱高度
为h,液柱的底面积为S,则液柱对水平面的压力,液柱对水平面的压强。
(2)公式中p表示液体内部某处的压强,单位是帕斯卡(Pa),为液体的密度,单位为千克每立方米(kg/ m3),g是常数,g取9. 8 N/kg,h表示液体内某处的深度,单位为米(m)。
(3)从公式看出,静止液体的内部压强跟液体的密度、深度有关,跟液体的质量、体积及容器的形状、底面积大小无关。
2.公式在使用时应注意
(1)凡是液体产生的压强,都可用来计算和讨论。
(2)在液体密度一定时,液体内部的压强与深度成正比;在深度一定时,液体内部的压强与液体密度成正比。
(3)在液体压强公式中h表示深度,而不是高度。h指液面到液体内研究的点的竖直高度。如图所示,甲图中A点的深度为30 cm,乙图中B点的深度为40 cm,丙图中C点的深度为50 cm。
/
(4)用公式求出的压强是液体由于自身重力产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
(5)在盛有液体的容器中,液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律;而容器对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。
拓展:
液体对容器的压强
液体内部存在压强,压强的大小与液体的深度和液体的密度有关,即。由于液体具有流动性,当液体装入容器中时,容器的底和壁就要受到液体的压强。
液体对容器底的压强:在各种不同形状的容器中,如果只装同种液体,只要液柱的竖直高度相等,液体对容器底的压强就相等。它与容器的形状、容积以及底面积的大小无关,也与所盛液体重力的大小无关。如图所示。
/
知能解读(七)连通器
1.定义:上端开口、下端连通的容器叫连通器。如水壶、排水管的U形管、锅炉水位计。
2.连通器的特点:在连通器内注入同一种液体,当液体不流动时,连通器内各容器中的液面总是保持在同一水平面上。
拓展:
理解连通器原理要注意下面两个条件:一是“连通器里只有一种液体”;二是“在液体不流动的情况下”。只有满足这两个条件,各容器中的液面才保持相平。如果连通器里不止有一种液体或者液体还在流动,那么各容器中的液面就不一定保持相平。
3.连通器特点的应用
(1)茶壶嘴与茶壶口相平的设计是连通器的应用。
(2)锅炉水位计也是利用连通器原理,把锅炉内的水位反映到锅炉外的连通管中。
(3)牲口自动喂水器就是利用连通器使饮水部分水而自动升高的。
(4)船闸是建造在拦河坝上让船只通行的通道,它是连通器的应用。
当上游阀门打开时,闸室与上游河道构成连通器;当下游阀门打开时,闸室与下游河道构成连通器。这样使落差较大的河面上能让船只正常安全地行驶。
下面描述的是一艘轮船由上游通过船闸驶往下游的情况。
①如图所示,船在上游(打开上游阀门A,闸室和上游水道构成了一个连通器)。
/
②如图所示,船进入闸室中(闸室水面上升到和上游水面相平后,打开上游闸门,船驶入闸室)。
/
③如图所示,船准备出闸室(打开下游阀门B,闸室和下游水道构成了一个连通器)。
/
④如图所示,船到了下游(闸室水面下降到跟下游水面相平后,打开下游闸门,船驶向下游)
/
解题方法技巧
方法技巧:(一)压强大小的计算方法——公式的应用
公式是压强的定义式,适用于固体、液体、气体各种情况,具有普遍意义,式中F表示压力,不是重力,即使压力的大小等于重力,也不能把公式写成。公式中的S表示受力面积,即两个物体的接触面积。若小物体放在大物体上,则S指小物体的底面积;若大物体放在小物体上,则S指小物体的上表面积。
方法技巧:(二)液体压强的计算方法——公式的应用
对于液体压强的公式,要注意以下几点:①由公式可以看出,液体压强跟液体的密度和液体的深度有关,而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积的大小无关;②该公式只适用于静止的液体,且由计算出的压强是液体由于自身重力及流动性产生的压强,它不包括液体受到的外加压强;③公式中的人是指所研究的点到液面的竖直距离:④对于:夜体产生的压强和压力问题一般解题思路是先根据液体压强的公式求出压强,再根据求出压力。
方法技巧:(三)液体对容器底的压力与液体的重力的关系
液体对容器底的压力是由于液体受到重力引起
的,但压力不一定等于容器中液体的重力。压力的大
小与容器的形状有关,只有竖直放置的柱形容器,放体
对容器底部的压力才等于液体的重力。如图所
示,设容器的底面积为S,液体的密度为,液体的深
度为h,则图中各容器中的液体重力均可表示为,
液体对容器底的压力。对
于甲容器,口大底小,由于,则;乙容器
中,由于,则;丙容器中,由于,
则。可见,只有柱形容器内液体的压强才可根
据求出。
/
跨越思维误区
思维误区:(一)对压强公式中的受力面积“S”理解不透
利用进行计算时,易弄错受力面积S的大小,因为压力只能产生在相互挤压的地方,所以受力面积只是物体间接触部分的面积。如图所示,一个圆台形物体放置在水平地面上时,采用甲、乙两种方式放置时,对地面的压力不变,但图甲中受力面积是S2,图乙中受力面积是S1,而它们都与水平地面的面积大小无关。若求人体站立时的压强,受力面积易弄错为一只脚的面积。
/
思维误区:(二)对液体压强的理解不透
在利用液体压强公式进行判断液体压强大小时,不理解h表示的物理意义。h指液面到液体内部某点的竖直距离,而不是该点到容器底的距离。
物理思想方法
思想方法:(一)控制变量法和转换法在探究压力作用效果跟哪些因素有关中的应用
压力的作用效果不仅跟压力的大小有关,而且还与受力面积的大小有关。探究压力的作用效果跟哪些因素有关时,运用控制变量法,即保持受力面积不变,研究压力的作用效果与压力大小的关系;保持压力大小不变,研究压力的作用效果与受力面积的关系。通过实验得出在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。实验中通过海绵(或沙子)的凹陷程度来判断压力作用效果的大小,运用了转换法。
思想方法:(二)转换法和控制变量法在探究液体压强大小跟哪些因素有关中的应用
在探究液体压强的大小时,由于液体压强的大小不易测量,也不能直接观测到它的大小,我们用“转换法”,通过液体压强计中两侧液面的高度差的大小来比较液体压强的大小,将抽象的东西变成了直观且形象的东西,使问题简单明了。
由于液体内部压强跟液体的深度和液体的密度两万面因素有关,所以在探究液体内部压强的规律时要采用控制变量法,即在探究液体压强与液体深度的关系时,要保持;及体的密度不变,在探究液体压强与液体密度的关系时,要保持液体的深度不变。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲中考命题热点有:(1)增大与减小压强的方法;(2)探究压力的作用效果跟哪些因素有关;(3)压强公式及其计算;(4)液体内部压强的规律及探究过程;(5)液体压强和压力的计算,有时也出现与固体压强的综合计算问题。题型一般为选择题、填空题、计算题和实验探究题。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.增大或减小压强的方法
2.探究压力的作用效果与哪些因素有关
3.压强的计算
4.实验探究液体压强的特点
第二讲大气压强、流体压强与流速的关系
知识能力解读
知能解读:(一)大气压的存在
1.大气压强:包围在地球周围的空气层叫大气层。大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压或气压。
2.大气压强产生的原因:包围地球的空气由于受到重力的作用,而且能够流动,因而空气对浸在它里面的物体产生压强。空气内部向各个方向都有压强,空气中某一点向各个方向的压强大小相等。
3.证明大气压存在的实例:马德堡半球实验、覆杯实验、用皮碗模拟马德堡半球实验、鸡蛋被空气压入瓶中的实验等。人们的许多活动也直接利用了大气压,例如:用塑料吸管吸取饮料、塑料挂衣钩的吸盘能紧贴在光滑的墙面上、医生使用注射器将药液吸入、用活塞式抽水机、离心式水泵抽水。
注意:
在大气中的物体和人体表面都受到大气压强的作用。人们之所以没有感觉到大气对身体的压力,是因为我们身体内部也有压强,体内的压强与体外的压强近似相等,而且人作为高级生物长期生活在大气中,对大气压强的作用早已习惯、适应了。
知能解读:(二)大气压的测量
1.准确测量大气压数值的实验:托里拆利实验。17世纪中期,意大利科学家托里拆利首先测出了大气压强值。
2.托里拆利实验的步骤(如图所示)
/
(1)取一根一端开口,一端封闭的1米长的玻璃管,往里面注满水银。用手指将管口堵住,然后倒插在水银槽中。
(2)将开口一端朝下,浸没在水银中,且将玻璃管竖直放置(管顶要真空)。
(3)用刻度尺测出水银柱的高度,即得所测的大气压的值。在1标准大气压下,水银柱的高度为760mm。
(4)大气压数值的计算:
。
3.托里拆利实验注意事项
(1)玻璃管中要充满水银,不能留有气泡;若有气泡,会使测量结果偏小。
(2)在做实验时要将玻璃管竖直放置。
(3)测量高度时要测水银面到玻璃管中液面的竖直高度。
(4)管内水银柱的高度只随外界大气压强变化而变化,与管的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是压下无关。
(5)如果玻璃管上端破了一个洞,管内的水银不会向上喷出,因为破洞后的玻璃管与水银槽构成了连通器,管内水银将向下落回水银槽,与水银槽中的液面相平。
4.托里拆利实验不用水,而用水银的原因
如果用水做实验,则由得。即大气压相当于约10 m(约三层楼)高水柱产生的压强,则实验时玻璃管的长度必须大于10.3 m,显然用水做托里拆利实验不合适。
知能解读:(三)标准大气压
1954年第十届国际计量大会决议声明,规定标准大气压值为101. 325 kPa。 1标准大气压=,粗略计算中,可取。
知能解读:(四)大气压的变化及测量
1.大气压强变化的规律
具体描述
应用说明
与海拔的关系
海拔越高,气压越小
由于大气压是大气层受到重力作用而产生的,离地面越高,空气
越稀薄
与天气、季节的关系
一般晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高
空气中水蒸气含量越大,气压越低
气体压强与体积的关系
温度不变时的气休,体积越小,压强越大;体积越大,压强越小
打气筒打气和利用压缩制动原理的抽水机
2.气压计:用来测量大气压的仪器。气压计分两类:水银气压计和金属盒气压计。
(1)水银气压计:水银气压计是在托里拆利管旁立一把刻度尺,从玻璃管中读出水银上、下液面差值,就是测定的大气压值,常用“mmHg”作单位。水银气压计应竖直放置。
(2)金属盒气压计(无液气压计)(如图):金属盒气压计(无液气压计)的主要部分是个被抽成真空的金属盒及一个与盒盖中央相连的弹簧片,盒的表面是波纹状的。大气压变化时盒的厚度及弹簧片的弯曲程度也随之变化,固定在弹簧片末端的连杆就通过传动机构带动指针旋转,指示大气压强的值。
/
3.液体的沸点与气压的关系:液体的沸点随气压的增大而升高。高压锅就是依据这个原理制成的,用高压锅煮饭,既能节省燃料,还可以节约时间。
知能解读:(五)流体压强与流速的关系
1.流体:流动的液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系
在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。
3.利用流体压强与流速的关系解释现象
(1)如图所示,对着两张自然下垂的白纸中间迅速向下吹气,这两张纸将相互靠拢。这是为什么呢?原来,当在两张自然下垂的白纸的中间迅速向下吹气时,两张纸中间的气流流速变大,其压强减小,而两张纸外侧的空气流速小压强大,两张纸便被压向了中间。
/
(2)如图所示,把一个乒乓球放在倒置的漏斗中间,向漏斗口吹气,空气沿乒乓球四周高速流出,乒乓球将被空气托起而不下落。因为乒乓球上方气体的流速比下方大,故乒乓球上方的压强小,而下方的压强大。对乒乓球产生一个向上的托力。所以乒乓球不会掉落。
/
4.飞机的升力
飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼(如图)。
/
气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状上下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大。因此在机翼的上下表面产生了向上的压力差,这就是向上的升力。
解题方法技巧
方法技巧:(一)利用流体压强与流的关系解释生活中的现象
(1)确定流速大的地方在哪里。(或分析物体形状,凸出部分的流体流速大)
(2)根据压强大小确定压力大小及压力差的方向。
(3)根据压力差的作用分析产生的各种现象。
方法技巧:(二)大气压的测量
在托里拆利实验中,由于玻璃管内外水银柱高度差所产生的压强等于外界大气压,所以只要外界大气压不变,管内外水银柱的高度差就不变,与玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的多少无关。注意:水银柱的高度不是长度。做托里拆利实验时,将玻璃管倾斜、改变玻璃管的粗细、改变玻璃管浸入水银槽中的深度都不会影响测量结果。
跨越思维误区
误区思维:(一)利用大气压的有关知识分析和解释直关大气压的现象
当在大气压的作用下有明显的外在表现时,则两处的气压一定是不相等的,所以解释有关大气压现象的题目,要仔细考虑其物理过程中是什么原因使某一处的气压减小或增大,然后在气压差的作用下,出现了这种现象。
例如用吸管喝饮料,当用力吸吸管时,吸管内的压强减小,饮料就在外界大气压的作用下被压进吸管,从而喝到饮料,而并非我们平常说的吸进。
思维误区:(二)对被研究物体两侧流体的流速大小认识不清,易判断错误判断流体流速大小的方法:(1)在流量一定时,流体流过的横截面积越小,流速越大;流体流过的横截面积越大,流速越小。(2)物体两侧,流体运动的距离越长,流速越大;运动的距离越短,流速越小。
物理思想方法
思想方法:转换法在托里拆利实验中的应用
托里拆利实验的设计思想:让大气压来支持水银柱,玻璃管内水银柱上方是真空的,看大气压最多能支持多高的水银柱。当水银柱静止时,大气压强与水银柱产生的压强相等。由计算出大气压的值(h为管内水银柱的高度)。托里拆利实验的设计思想就是把不能用公式计算的大气压转换为等值的水银柱压强来计算。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲所学的大气压的存在、变化、应用和流体压强与流速的关系等都是中考考查的内容,常以填空题、选择题等形式出现,对于大气压值的测定多以选择题、填空题、实验探究题的形式进行考查,近年来用流体压强与流速的关系解释日常生活中的现象也成为中考的热点。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.大气压的利用
2.用流体压强与流速的关系解释现象
3.大气压的变化及计算
第二十一章 能源与可持续发展
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
能源的分类
★★★
2
核能的来源与利用
★★
3
太阳能的开发与利用
★★
4
新能源的开发与利用
★★
知识能力解读
(一)能源的分类
分类方法
分类
定义
常见种类
按是否从自然界中直接获取
一次能源
从自然界直接获取的能源
风能、太阳能、地热能、核能、化石能源等
二次能源
通过一次能源转化而来的能源
电能、汽油、酒精等
按能否再生
不可再生能源
消耗后不可能在短期内从自然界得到补充的能源
化石能源、核能等
可再生能源
可以从自然界源源不断地得到的能源
水能、风能、太阳能、生物质能等
从开发的年代上分
常规能源
指当前已被人们广泛利用的能源
煤、石油、天然气、水能等
新能源
指目前尚未被人们广泛利用而正在研究推广应用的能源
太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能、海水温差能等
从能源的来源上分
化石能源
是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的
煤、石油、天然气等
生物质能
由生命物质提供的能量
木材、草类、肉类等
(二)核能
1.
2.核能:质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,一旦使原子核分裂或聚合,就可能释放出惊人的能量,这就是核能,目前获得核能有两条途径:核裂变和核聚变。
3.核裂变
(1)核裂变:把重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应称为核裂变。
(2)核裂变的原理——链式反应:原子核持续裂变,并释放出大量的核能,如图所示。
/``
提示:核电站的核心设备是核反应堆,是可控制的链式反应,原子弹爆炸是不加控制的链式反应。
(3)核电站中的能量转化过程:核电站的发电过程如图所示。其中,核反应堆是核电站的核心部分,它以铀为核燃料,反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能,通过蒸汽轮机带动发电机发电。其能量的转化过程为核能→水和水蒸气的内能→蒸汽轮机的机械能→电能。
/
4.核聚变:将质量很小的原子核在超高温下结合成新的原子核,并释放出能量的过程。如图所示,氢弹是利用核聚变制成的。太阳内部在时刻不停地发生核聚变。核聚变放出的能量比核裂变放出的能量要大。
/
(三)太阳能
1.太阳是氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量,太阳是人类能源的宝库,如化石能源、地球上的风能、生物质能者来源于太阳。
2.太阳能的利用
间接利用太阳能:化石能源(光能→化学能)、生物质能(光能→化学能)。
直接利用太阳能:集热器(有平板型集热器、聚光式集热器)(光能→内能)。太阳能电池(光能→电能)一般应用在人造卫星、宇宙飞船、无人灯塔、海上航标灯等方面。
太阳能来源丰富,不需要运输,无污染,但由于能量比较分散且受季节、气候和昼夜变化的影响很大,给大规模利用太阳能带来一些新的技术课题。
(四)未来的理想能源必须满足的条件
(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)相关的技术必须成熟,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。
(五)材料的物理性质
主要有导热性、导电性、磁性、密度、比热容、弹性、硬度、延展性等。
1.硬度:描述材料的坚硬程度,即阻止其被刮伤、刮破或产生凹陷能力的物理量。在实际生活中常用莫氏硬度来评价材料的硬度。
2.延展性:有延展性的可以锻打成片、拉成丝,无延展性的易破碎、断裂;大部分金属都具有延展性,常见的玻璃、陶盗等材料没有延展性。
3.材料的发展:经历了石器、青铜器、铁器三个阶段。
解题方法技巧
(一)能源分类的方法
(1)按能源产生的方式可分为一次能源和二次能源。
(2)按人类开发早晚和使用情况可分为常规能源和新能源。
①常规能源:如煤、石油、天然气以及水能等人类已经利用多年的能源。
②新能源:如核能、太阳能、潮汐能、地热能等人类最近才开始利用的能源。
(3)按能源消耗后是否在短期内从自然界得到补充的角度可分为可再生能源和不可再生能源。
(二)能源利用的综合计算
以能源为切入点的综合主要涉及以下几个方面:能源的分类、能量的转化、能源问题、环境污染问题等。常结合吸热公式、电能或电功率公式、热值公式及效率公式进行综合考查。
跨越思维误区
对能源的分类容易混淆
从是否可再生的角度,能源分为可再生能源和不可再生能源。化石能源、核能会越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充,所以它们属于不可再生能源;而风能、水能、太阳能、生物质能可以在自然界里源源不断地得到补充,所以它们属于可再生能源。有些同学将可再生能源和不可再生能源相混淆。
物理思想方法
模型法
我们在研究核裂变的链式反应时,由于它是原子核之间的反应,所以人们用肉眼无法观察到,人们经常抽象出一种特定的物理模型,形象地描述其变化过程。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本章主要考点有:日常生活中常见的各种能源,不同形式能量的相互转化,核能的优点和可能带来的问题,不同能源的特点。试题大多紧密联系生活,运用学过的知识分析和解释生活中的一些现象,如能源危机、环境污染、能源开发的原因、节约能源的意义和方法,题型一般为填空题、选择题、综合简答题。
(二)中考典例剖析
1.能源的分类
2.太阳能的利用
3.能量转化的方向
4.能源消耗对环境的影响
第二十章 信息的传递
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
电话的工作原理
★
2
电磁波的产生与传播条件
★★
3
波速、频率、波长之间的关系
★★
4
电磁波的发射和接收过程
★
5
几种通信的优缺点
★★
知识能力解读
(一)信息
通俗地讲,信息是各种事物发出的有意义的消息。消息中包含的内容越多,信息量越大。语言、符号、图像是人类特有的三种信息。
在人类历史上,信息和信息的传播经历了五次巨大的变革:(1)语言的诞生;(2)文字的诞生;(3)印刷术的诞生;(4)电磁波的应用;(5)计算机技术的应用。每一次变革都推动了生产力的巨大发展,促进了人类文明的进步。
(二)电话
1.电话的组成:
话筒、听筒、电源。如图所示。
/
2. 电话的基本原理:话筒中膜片振动产生变化的电流,使听筒中膜片振动。
3.话筒和听筒的组成
(1)话筒的组成:话筒由金属盒、炭粒、振动膜片组成。
(2)听筒的组成:听筒由电磁铁和膜片组成。
4.电话的工作原理
说话引起话筒金属盒内的炭粒忽松忽紧一电路中电阻忽大忽小一电路中电流忽小忽大一听筒内电磁铁的磁性忽弱忽强一膜片受到的磁力忽小忽大一引起膜片振动而发声。
(三)程控电话交换机
程控电话交换机是一种由计算机控制的自动电话交换机,利用其程序存储控制功能,为用户提供丰富的服务项目。用户只要在当地营业厅登记,并在电话机上进行正确操作,就可方便地使用各种新服务项目。程控交换机的速度快、容量大、使用灵活、可靠性高,可以提供多方通话。
(四)模拟信号与数字信号的比较
图示
信号与声音的关系
信号电流的形式
优缺点
应用
模拟信号
/
与声音的变化情况相仿
连续的
信号易丢失、失真
现在常常通过模、数转换,将它转换成数字信号,方便用计算机处理
数字信号
/
用两个数据的组合表示声音的变化
离散的
抗干扰能力强,易加工处理
通信的发展趋势
(五)电磁波的产生
如果在空间某处产生了一个随时间变化的电场,这个电场就会在空间产生磁场,如果这个磁场也是随时间变化的,那么它又会在空间产生新的电场……如图所示,这个变化的电场和磁场不局限于空间某个区域,而是由近及远地传播开去。电磁场的这种传播就形成了电磁波,即导体中电流的迅速变化会在空间激起电磁波。
/
(六)电磁波的传播
电磁波的传播是不需要介质的,在真空中的传播速度等于光速(3×108 m/s)。
(七)电磁波的特征
所有的波都具有波速、波长和频率,电磁波也一样。
1.频率:在1s内出现的波峰数(或波谷数),用符号f表示。波的频率由振源的振动快慢决定,一种确定的波,在不同介质中传播时,波的频率不变。
2.波速:指1s内波传播的距离,用符号c表示,单位m/s。波速由传播的介质决定。
3.波长:指相邻的两个波峰(或波谷)之间的距离,用λ表示,单位m。
4.波速、波长、频率的关系:c=λf。由于电磁波的波速c=3×108 m/s一定,所以波长与频率成反比。
(八)电磁波的波谱及用途
按波长由小到大可分为γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外线、无线电波(频率为数十千赫至数百兆赫的那部分)。如图所示。
/
(九)无线电广播信号的发射和接收
1.无线电广播信号的发射
无线电广播信号的发射由无线电台完成,发射装置主要由话筒、振荡器(载波发生器)、调制器、放大器和发射天线几部分组成,如图所示。
/
这几部分的作用和电磁波的发射过程是:
(1)用振荡器(载波发生器)产生高频振荡电流,从而产生高频电磁波(载波)。
(2)用话筒把声音信号转化为电信号。
(3)用调制器把音频电信号加载到高频电磁波上。
(4)用放大器将信号进一步放大。
(5)用天线把载有音频信号的高频电磁波发射到空中。
用简图可表示为:
2.无线电广播信号的接收
无线电广播信号的接收装置主要由接收天线、调谐器、解调器、放大器和扬声器几部分组成,如图所示。
/
这几部分的作用和电磁波的接收过程是:
(l)用天线接收在空间传播的各种电磁波。
(2)用调谐器从接收到的各种电磁波中选出我们需要接收的某种频率的电磁波,这一过程称为调谐,即平常我们所说的选台。
(3)若把调谐器选出来的频率很高的电信号直接送入扬声器,则不能使扬声器发出声音。要用解调器将音频电信号从高频电磁波中提取出来,放大后送入扬声器里,这一过程称为解调。
(4)扬声器把音频电信号转化成声音。
用简图可表示为:
3.有关概念
(1)振荡器:振荡器可以严生高频电磁波,通过调制器把音频电信号加载到高频电磁波上。
(2)调制器:把声信号加载到高频电磁波上。
(3)调谐器:调谐器能选择某一频率的电磁波,又称选台。
(4)检波器:检波器能从高频电磁波中取出音频信号,又叫解调。
(十)电视信号的发射和接收
1.原理:电视用电磁波传递图像信号和声音信号,声音信号的产生、传播和接收跟无线电广播的工作过程相似。
2.图像信号的工作过程:摄像机把图像信号变成电信号,发射机把电信号加载到频率很高的电磁波上,通过发射天线发射到空中,如图所示。
/
3.接收:电视机的接收天线把高频信号接收下来,通过电视机把图像信号取出并放大,由显像管把它还原成图像,如图所示。
/
4.音频、视频和射频
(1)音频:由声音变成的电信号,它的频率跟声音的频率相同,在几十赫到几千赫之间,叫做音频信号。
(2)视频: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。
(3)射频:音频电流和视频电流在空间激发电磁波的能力都很差,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叫做射频电流。
(十一)移动电话
1.工作原理:由电磁波来传递。移动电话机既是无线电发射台,又是无线电接收台,既能发射电磁波,又能接收电磁波。
2.基地台:用来连接用户的固定无线电台。基地台是一个固定的无线电台,它的作用是转接手持移动电话与其他用户间的通信,它与电话交换机相连,基地台没有电视台、广播电台那么复杂。
(十二)四种通信方式简介
1.微波通信:微波波长在1 mm~10m之间,一条微波线路可同时开通几千、几万路电话。但是微波大致沿直线传播,不能沿地球表面传播,因此需建设大量的中继站。
2.卫星通信:卫星相当于地球周围的中继站,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,实现全球通信。
3.光纤通信:激光频率单一、方向高度集中,它与微波相比,有容易携带信息、能携带更多信息、便于传播等优点。
4.网络通信:网络通信用计算机处理信息。它的优点是可以实现资源共享、数据通信、分布处理。目前主要以“电子邮件”的形式进行通信。
解题方法技巧
(一)模拟通信和数字通信的识别方法
(1)电流传递的信号是模拟信号,使用模拟信号的通信方式是模拟通信。
(2)用不同符号的组合表示的信号是数字信号,使用数字信号的通信方式是数字通信。
(二)电磁波的波速、波长、频率的关系
电磁波的波速(c)、波长(λ)、频率(f)三者的关系是c=λf。不同电磁波在真空中的波速是一定的,即c=3×108m/s,所以波长与频率成反比。
(三)现代通信技术
现在人们主要使用的通信方式有微波通信、卫星通信、光纤通信、网络通信。在学习和生活中要留意这方面的最新科技信息,如4G的投入使用。
跨越思维误区
(一)对电磁波的理解易出错
部分同学对电磁波理解不透,易犯两个错误:一是将各种波(如超声波)都混淆为电磁波;二是误认为各种光及射线不是电磁波。
(二)调谐和音量旋钮的功能混淆
调谐是通过调谐器把选定的某一频率的电台信号从天线接收到的众多信号中挑选出来;音量旋钮相当于一个滑动变阻器,通过调节音量旋钮,改变电路中的电流大小,从而改变声音的大小。
物理思想方法
实验法
在实验基础上,通过分析实验现象或实验数据,直接得出结论的方法,叫做实验法。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本章的主要内容有:电磁波的产生与传播,波长、波速和频率的关系,四种通信方式的特点。
本章知识只要求学生了解或常识性了解,因此不是中考的主要内容,一般以选择题、填空题的方式进行考查。
(二)中考典题剖析
1.对电磁波的认识
2.对电磁波谱的认识
第二章 声现象
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
声音的产生与传播
★★
2
音调、响度、音色
★★★
3
控制噪声的途径
★★
第一讲声音的产生与传播
知识能力解读
知能解读:(一)声音的产生
声音的产生条件:声音是由物体的振动产生的,一切发声的物体都在振动,振动停止,发声也停止。生活中有大量的事实可以说明声音是由物体的振动产生的,例如:人说话、唱歌时,用手摸着喉部,会感到此时喉部在振动;发声的音叉把悬挂的泡沫球弹起,说明发声的音叉在振动(如图所示);敲鼓发出声音时,放在鼓面上的纸屑在跳动,说明鼓发声时,鼓面在振动(如图所示)。
/
发声的物体叫做声源。
知能解读:(二)声音的传播
1.介质:声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做介质,固体、液体、气体都可以作为传播声音的介质,真空不能传声。
2.声音在空气中的传播形式:声音以声波的形式向外传播。
知能解读:(三)声速
1.声速:声速的大小等于声音在每秒内传播的距离,15℃时空气中的声速是340 m/s。
2.声速与介质的关系:声速的大小与介质的种类有关。声音在不同的介质中传播的速度不同,一般情况下,声音的传播在气体中最慢,在液体中较快,在固体中最快。
知能解读:(四)回声
1.回声:声音在传播过程中,遇到障碍物被反射回来,人再次听到的声音叫回声。
2.区别回声与原声的条件:回声到达人的耳朵比原声晚0,1s以上。因此声音必须被距离发声体超过17 m的障碍物反射回来,人才能听见回声。低于0,1s时,反射回来的声音与原声混合在一起,只能使原声加强,人耳就不能区分回声与原声了。
(五)人耳怎样听到声音
1.人耳的基本构造图(如图所示)
/
2.人耳听到声音的途径:外界传来的声波传播到外耳道中,引起鼓膜振动,再经过听小骨及其他组织刺激耳蜗中的听觉神经,听觉神经把这种信号传递给大脑,就产生了听觉。声音传人大脑的顺序是:外耳道→鼓膜→听小骨→耳蜗→听觉神经→大脑。
注意:人对声音的听觉有一定的限制,大多数人能够听到的声音的频率范围是20 Hz到20 000 Hz,如果振动物体的振动频率低于20比或高于20 000 Hz,人耳就觉察不出来。
解题方法技巧
方法技巧:判断产生声音和听到声音的方法
物体的振动是产生声音的原因,发声的物体一定在振动,但振动物体发出的声音不一定会被人耳听到。
人听到声晋必须满足三个条件:(1)振动发声;(2)有介质传播声音;(3)声波能够引起人耳鼓膜振动。
跨越思维误区
思维误区:利用回声测距时声传播的时间易出错
利用回声和速度公式可以测距离,即“回声测距”,如:测定海底的深度、冰山的距离、敌方潜水艇的远近等。测量原理:,其中为从发声到听到回声的时间,为声音在介质中的传播速度,注意在不同介质中是不同的。
物理思想方法
思想方法:(一)转换法
当有些物理现象发生时,人们的感觉器官往往无法直接感知或不易观察到,在物理实验研究中,通常将这些感知不到的现象转换成人们可以感知或容易观察到的现象,这种方法就是“转换法”。如本讲中声音是由物体的振动产生的,但很多物体发声时,我们不能直接观察到物体的振动,我们把物体的振动转换成碎纸片、泡沫、乒乓球的跳动及水花等可见的现象来观察。
思想方法:(二)科学推理法(理想实验法)
理想实验法就是要在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。应用这种科学方法探究和认识物理规律时往往分两步:(1>根据实验目的尽量创造条件,设计并操作实验,为探究或验证某一物理规律而取得可靠的实验事实;(2)在获取可靠实验事实的基础上,通过假想在理想状态下进行实验,并通过科学的推理得出实验结果(或结论)。如在“研究声音的传播”实验中,随着罩内空气的不断抽出,听到的铃声越来越弱,通过科学推理可知,若罩内抽成真空,则不能听到铃声,这里利用的就是科学推理法。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲的重点是声音的产生和传播,难点是利用回声测距离,主要以填空题和选择题等形式进行考查。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.声音的产生及传播
2.与声速有关的分析与计算
第二讲声音的特性
知识能力解读
知能解读:(一)音调
1.音调:物理学中用音调表示声音的高低,音调是乐音的一个特性。音调由发声物体振动的频率决定。频率越高,音调越高;频率越低,音调越低。
2.频率:物体每秒振动的次数叫做频率,频率是用来表示物体振动快慢的物理量。单位是赫兹(Hz)。物体振动越快,频率越高;振动越慢,频率越低。(如图)
/
频率不同,声音的波形不同。频率高,声音的波形密集,频率低,声音的波形稀疏,如图所示。
/
3.声的分类
声
超声波
高于20 000Hz的声叫超声波,如蝙蝠发出的声
声音
人类能听到的声叫声音,频率在20 Hz~20 000Hz
次声波
低于20 Hz的声叫次声波,如大象用以交流的声
知能解读:(二)响度
1.响度:是指人耳感受到的声音强弱。响度跟发声体的振幅有关。振幅越大,响度越大;振幅越小,响度越小。振幅不同,声音的波形不同,如图所示。
/
拓展:物体在振动时偏离原来位置的最大距离叫振幅。
2.响度与距离的关系:同样大小的声音,我们距离发声体近时听到的声音比远时的大,可见响度还跟距离发声体的远近有关系。距离越远,听到的声音越弱。
知能解读:(三)音色
1.音色:音色也叫音质或音品,它反映了每个物体发出的声音的特有品质。不同发声体所发出声音的音色是不同的。“闻其声而知其人”,也就是因为每个人的声音都有各自的特征,即不同人的音色不同,故听到说话声便可分辨出是谁。
2.影响音色的因素:音色是由发声体的材料、结构和振动方式等因素决定的,因此音色的影响因素是发声体本身。
知能解读:(四)音调、响度、音色的对比
概念
决定因素
日常描述
相关说明
音调
人耳觉到声音高低
感发声体振动的的频率,频率的越高,音调越高
①同一音阶中1、2、3、4、5、6、7音调逐个升高
②声音的尖细指音调高,粗沉指音调低
③唱歌时“这一句太高,我唱不上去”,这里的“高”指音调高
①音调高的声音响度不一定大,响度大的声音音调不一
定高
②音色只与发声体本身有关,不受音调、响度的影响
③声音的传播速度与声音的振动频率无关,只取决于传播介质
响度
人耳觉到声音强弱
①发声体的振幅,振幅越大,响度越大
②距离发声体的远近
①“你的声音太低,我听不清”,这里的“低”指响度小
②“震耳欲聋”指响度大
音色
声音的特色
发声体的材料、结构和振动方式等
“闻其声而知其人”指每个人的音色不同
解题方法技巧
方法技巧:(一)区分声音的三个特性的方法
音调、响度、晋色是乐晋的三个特性。音调是指声音的高低,由振动的频率决定,振动频率越高,音调越高。响度是指声音的强弱,与振动的振幅和距发声体的远近有关,振幅越大,距离发声体越近,响度越大。例如日常生活中说“震耳欲聋”是指响度大;声音“尖细”是指音调高。音色是指声音的品质,由发声体的材料、结构及振动方式等决定,是区分不同发声体的主要依据。
在区分乐音的特性时,要知道音调高的响度不一定大,响度大的音调不一定高。在声音的传播过程中,音调、音色一般不变,响度会随着传播距离的改变而发生变化。
方法技巧:(二)利用波形分析声音的特性
音调与频率有关,频率不同时,声波振动的疏密程度不同;响度与振幅有关,振幅不同,声波振动的幅度不同。音调和响度相同的不同乐器所发出声音的波形不同。
跨越思维误区
思维误区:音调和响度易混淆
日常用语里声音的“高”“低”有时指音调,有时指响度,含义不是唯一的。例如,合唱时有人说“那么高的音,我唱不上去”或“那么低的音,我唱不出来”,这里的“高”“低”指的是音调;而“引吭高歌”“低声细语”里的“高”“低”指的是响度。二者是易混淆的。科学用语要求清楚准确,含义唯一,物理中声音的“高”“低”只用来描述音调,而声音的“大”“小”则用来描述响度。
物理思想方法
思想方法:用控制变量法理解声音的特性
控制变量法是物理学研究的重要方法之一。它适用于一个物理量的变化与多个因素的变化有关的问题的讨论。
使用这种方法的一般步骤是:(1)明确研究的问题中有多少个物理量,明确研究对象是哪个物理量;(2)逐一研究这个物理量(研究对象)跟某一物理量的单一关系时,要使其他物理量保持不变;(3)把这些单一关系综合起来。
本讲在研究音调和响度分别与什么因素有关时,用到了控制变量法。例如:若要研究音调的高低与频率的具体关系,必须应用控制变量法。先控制振幅不变,研究音调与频率的关系。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲重点考查声音的三个特性,难点是区分音调和响度,多以填空题和选择题的形式出现。
(二)中考典题剖析
1.音调与响度的区分
2.声音的特性
第三讲声的利用及噪声的危害和控制
知识能力解读
知能解读:(一)声的利用
1.声音可以传递信息
利用这一点可以用超声波制成声呐来判断距离、确定方位,用B超可以诊断病情。蝙蝠利用超声波回声定位,人们利用超声检测技术检测锅炉是否有裂纹;大象用次声波交流,声学仪器接收到地震、台风、核爆炸产生的次声波进行预报等。
2.声波可以传递能量
声波所携带的能量可以产生很大的威力,如海啸、地震、爆炸时产生的次声波可以摧毁坚固的钢板、建筑物等。超声波能够传递能量,可以用来去除污垢、打碎结石等。
知能解读:(二)噪声的危害及控制
1.噪声:从物理学的角度讲,噪声通常是指那些难听的、令人厌烦的声音,它的波形是杂乱无章的。从环保的角度看,凡是影响人们正常学习、工作和休息的声音,即“人们不需要的声音”,都属于噪声。例如,在休息时,即使是美妙的音乐也是噪声。
2.噪声的来源:噪声主要来源于工业噪声(如机器的运转声等)、交通噪声(如机动车辆的鸣笛等)、生活噪声(如人们大喊大叫、家用电器发出的声音等)。
3.噪声的等级和危害:声音有强有弱,人们以分贝(dB)为单位来表示声音强弱的等级。为了保护听力,声音不可超过90 dB,为保证工作和学习声音不可超过70 dB,为保证休息和睡眠,声音不可超过50 dB。噪声轻则影响人的睡眠、休息、学习和毛作,重则使人神经衰弱,甚至引起心脏病和高血压。
4,噪声的控制:防止噪声产生(改变、减少或停止声源的振动);阻断噪声传播(隔声、吸声,如植树造林等);防止噪声进人耳朵(戴护耳器,如耳罩、耳塞、头盔等)。
解题方法技巧
方法技巧:(一)减弱噪声的方法
措施(或方法)
实例
防止噪声产生(在声源处减弱)
改造噪声大的机器或换用噪声小的设备;给机器加橡皮垫来减弱它的振动;给汽车和摩托车安装消声器等
在传播路径上隔离和吸收声波(在传播过程中减弱)
在马路和住宅间设立屏障或植树造林等
防止噪声进入耳朵(在人耳处减弱)
在工作时戴耳塞、耳罩、防噪声头盔等
方法技巧:(二)区分声传递的是信息还是能量的方法
许多同学对声音传递的是信息还是能量区别不开。这里告诉你一个小窍门:凡是声音能引起其他物体变化的例子,说明声音传递的是能量;声音未能引起其他物体的变化,而人们可以根据所听到的声音作出判断的例子,说明声晋传递的是信息。
跨越思维误区
思维误区:控制噪声的方法易出错
在判断减弱噪声的方法时要综合考虑,既能有效减弱噪声,又不会对正常要听的声音起阻碍作用,如上课时要减弱教室外的噪声,让学生戴防噪声耳罩就不合适了。若安装噪声监测装置,它只能检测噪声的强度是多少分贝,但它不能减弱噪声。
物理思想方法
思想方法:类比法
“类比法”是科学研究的一种方法,主要是将有相似方面的两种现象或两个物理量进行类比,例如,将声波与水波类比,将声现象与光现象类比等。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲重点考查噪声的控制方法、回声定位的原理及超声波的利用,多以选择题和填空题形式出现。
考点链接:(二)中考典题剑析
1.控制噪声的方法
2.声的利用
抓住题目训练,提高解题能力(一) 做题时常会碰到似曾相识的题目,这实际上是时同一知识点从各种不同
的角度进行考查,因此,注意寻找、归纳所复习内容中蕴涵的物理规律和方法十分重要。
抓住题目训练,提高解题能力(二) 在对某一概念或规律进行复习时,要注意把得到这一物理概念或规律的方法迁移应用到其他物理概念或规律的形成过程中。在复习做题时,要注重解题思路的分析和方法规律的总结。
抓住题目训练,提高解题能力(三) 在大量的解题训练中,更要重视解题后的反思和总结,不能盲目地陷于题海中。对于习题的训练,要精选精练,尤其要注意解题方法归纳和整理,及时地反思。
抓住题目训练,提高解题能力(四) 分门别类地把做错的原题在错题本上抄一遍,定期归类、整理,及时分析、纠正错误。通过这种方法,不但能够加深对基础知识的理解,还能收到事半功倍的效果。
抓住课堂复习,提高复习质量 把老师讲的课本上的概念和公式画线加以突出;老师在课堂上补充的概念和自己认为重要的知识点记在当堂课相应课本的空白处,复习起来既便利又全面。
复习方法尤为重要 总复习开始前要做到“三找”,找出自己的弱科,找到每一科的弱项,找到每个知识点中的弱点,做到全面了解自己,对自己知识缺陷做到心中有数。复习时间不能平均分配,要有所侧重。
注重复习效率 对于基础好的同学,在做模拟训练题时,不用全做,可选择性地做。如适当关注一些解题能力要求较高的题,对于基础比较薄弱的同学,复习的重点别应该放在背物理公式、概念、规律上,再去做较难一点的题。
一慢一快,慢中求快(一) 一慢一快,指的是审题要慢要细,做题要快。题目本身是解题方法、技巧的信息源,特别是每卷必有的选择题中的题干中有许多解答该题的规定性。
一慢一快,慢中求快(二) 例如:选出完全正确的一项还是错误的一项,选一项还是两项等。这些我们一定要在读题时耐心地把它们读透,明确要求,否则是在做无用功。
一慢一快,慢中求快(三) 考卷大多是容易的,在大家容易的情况下就看谁更细心,而细心最主要的就是审题时要慢要细。当然选择题之外的题目也应如此。
一慢一快,慢中求快(四) 当找到解决问题的思路和方法后,答题时速度应快。做到这一点可从两方面入手:一是书写速度应快(不是不认真);二是书写的内容要简明扼要,不喟啰嗦重复,尽量写出得分点就行了。
伽利略 (1564-1642)伽利略是意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的毙驱者,对现代科学思想的发展作出了重大贡献。
伽利略的主要贡献(一)在1589-1591年间,伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德的“落体运动法则”,确立了正确的“自由落体定律”,即在忽略空气阻力的条件下,质量不同的球在下落时同时落地,下落的速度与质量无关。
伽利略的主要贡献(二)根据伽利略晚年的学生V.维维亚尼的记载,落体实验是在比萨斜塔上公开进行的:
1589年某一天,伽利略将一个重10磅、一个重1磅(约0.45 kg)的铁球同时抛下,几乎同时落地,在场的观看者个个目瞪口呆,在大笑中耸耸肩走了。但在伽利略的著作中并未记录这件事,因而较普遍认为此事不可靠。
伽利略的主要贡献(三) 伽利略对运动基本概念,包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达武。他在做球滚下的实验中得出力和加速度的关系,证明在重力作用下,不论物体质量的大小,所得到的加速度都是相同的。这在力学史上是一个里程碑。
伽利略的主要贡献(四) 有了伽利略的重力和加速度的关系,牛顿后来才能把重力推广到所有的力,这个关系都适用。再加上力和受力作用物体质量的关系,就成为牛顿的第二运动定律。这样,力学中的动力学部分才能建立在科学的基础之上。而在伽利略之前,只有静力学部分有定量的描述。
伽利略的主要贡献(五) 伽利略曾非正式地提出过惯性定律,他称为惯性原理:“一个沿水平方向运动的物体会沿相同方向和速度继续运动,除非受到外力的干扰。”牛顿后来把伽利略的这个惯性原理称为他的第一运动定律。
伽利略的主要贡献(六) 伽利略还提出过合力定律,抛射体运动规律,并确立了伽利略相对原理。伽利略在力学方面的贡献是多方面的,这在他晚年写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》中有详细的描述。
电流的热效应 各种各样的电热器如电饭锅、电热水器、电熨斗、电热毯等都是利用电流的热效应来工作的。
顺手抓住一颗子弹(一) 第一次世界大战期间,一位法国飞行员正在2 000 m高空飞行的时候,发现脸旁边有一个什么小玩意儿正在游动着,于是顺手把它抓了起来。飞行员一看惊呆了,原来是一颗子弹!这是怎么回事呢?
顺手抓住一颗子弹(二) 原来,子弹并不是始终以800 m/s- 900 m/s的初速度飞行的,由于空气阻力,子弹的飞行速度逐渐慢了,在它被抓住之前的速度则只有40 m/s。这颗子弹相对于该飞行员来说,它的速度很小,飞行员顺手把它抓住也就可以理解了。
伽利略的个人名言(一) 追求科学,需要有特殊的勇敢,思考是人类最大的快乐。生命犹如铁砧,愈被敲打,愈能发出火花。你无法教别人任何东西,你只能帮助别人发现一些东西。
细利略的个人名言(二) 科学不是一个人的事业。
世界是一本以数学语言写成的书。
一切推理都必须从观察与实验中得来。
物理学的美学准则 简单、对称、统一就是物理学之美,从某种意义上讲,它们是评价物理学理论的最高标准。三者并不是孤立的:对称则统一,统一则简单。它们构成了物理学的美学准则。
第五章透镜及其应用
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
透镜对光的作用
★★
2
凸透镜的成像特点
★★★
3
生活中透镜的工作原理
★★★
4
近视眼和远视眼的成因及矫正
★★
5
显微镜及望远镜的工作原理
★
第一讲透镜凸透镜成像规律
知识能力解读
知能解读:(一)透镜及与透镜相关的概念
1.透镜:透镜是利用光的折射来工作的光学元件它是由透明物质(如玻璃、塑料、水晶等)制成的,表面是球面的一部分。按其厚薄的形状可分为两类:中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜,如图甲所示;中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜,如图乙所示。
/
2.主光轴:通过两个球面球心的直线叫主光轴,每个透镜都有一条主光轴,如图所示。
/
3.光心:主光轴上有个特殊的点,通过它的光线传播方向不改变,这个点叫做透镜的光心,如图所示,用字母“O”表示,可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
4.焦点:凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这一点叫凸透镜的焦点,如图甲所示。凹透镜能使跟主光轴平行的光线通过
凹透镜后变得发散,且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫凹透镜的虚焦点,如图乙所示。透镜两侧各有一个焦点,且对称,用字母“F”表示。
/
5.焦距:焦点到透镜光心的距离叫焦距,如图甲所示,透镜两侧焦距相等,用字母“f’’表示。
知能解读:(二)透镜对光的作用
1.凸透镜的会聚作用:一束平行于凸透镜主光轴的光线,经凸透镜后会聚于焦点,如图所示。可见凸透镜对光有会聚作用,因此凸透镜又叫会聚透镜。由于光路可逆,若把光源放在焦点上,光源射向凸透镜的光,经凸透镜折射后将变为平行于主光轴的光,因此利用凸透镜可产生平行光,如图所示。
/
2.凹透镜的发散作用:一束平行于凹透镜主光轴的光,经凹透镜折射后发散射出,这些发散光线的反向延长线交于凹透镜另一侧的焦点,如图所示。可见凹透镜对光有发散作用,所以凹透镜又叫发散透镜。由于光路可逆,从凹透镜一侧射向另一侧焦点的光经凹透镜折射后平行于主光轴射出,如图所示。
/
注意:会聚作用是指经透镜折射后的光线相对于入射光线更“靠拢”主光轴,发散作用是指经透镜折射后的光线相对于入射光线更“远离”主光轴,不能将会聚理解成会聚于一点。
方法:透镜中的三条特殊光线可简记为:平行过焦点,过焦点平行,过光心不变。
知能解读:(三)凸透镜成像的规律
物距u和焦距f
的关系
像的性质
像距v和焦距f的关系
像与物同侧或异侧
正立
或倒立
缩小
或放大
实像
或虚像
倒立
缩小
实像
异侧
倒立
等大
实像
异侧
倒立
放大
实像
异侧
不成像
正立
放大
虚像
—
同侧
点拨:
(1)实验前首先调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上,目的是使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏中央,便于观察和比较像和物的关系。(2)凸透镜所成的实像必倒立,且物与像分居透镜的两侧,可以是放大的、等大的或缩小的;成虚像必正立,且物与像位于透镜的同侧,一定是放大的。(3)透镜一部分被遮档,这部分不透光,其余仍透光,仍能成完整的像,只不过像变暗些。透镜破裂后去掉一部分,就相当于遮档了一部分,像大小、位置不变,只是变暗些。
知能解读:(四)实像和虚像
1.实像:物体上某点发出的光,经过面镜反射、透镜折射后的实际光线如果是会聚的,其会聚点就是该点的实像点。镜前的物体可以看成是由许多点组成的,对应于物体上每一个物点都有一个像点,这些像点就组成物体的实像。实像可以在光屏上呈现出来,如照相机底片上所成的像就是实像。
2.虚像:物体上某点发出的光,经面镜反射或透镜折射后的实际光线如果是发散的,则它们不可能会聚,它们的反向延长线的交点就是虚像点。对应于物体上每一个物点都有一个虚像点,这些虚像点就组成物体的虚像。虚像不能呈现在光屏上,但可以用眼睛直接观察到,如平面镜成的像就是虚像。
解题方法技巧
方法技巧(一)判断透镜类型的方法
首先要知道凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用,然后对“会聚”与“发散”要有进一步的理解,最后结合具体问题解答。
1.凸透镜对光的会聚作用可通过以下三点加深理解
(1)凸透镜对任何光线都有会聚作用。
(2)会聚作用常常是指经透镜折射后的光线相对于入射光线更“靠拢”主光轴一些,不能将会聚作用理解成经透镜折射后的光线会聚于焦点,只有跟主光轴平行的光线经凸透镜后,才能会聚在凸透镜的焦点上。
(3)在判断光线是否被透镜会聚了时,可用延长入射光线的方法来判断。若入射光线的延长线在折射光线的外面,如图所示,则透镜把光线会聚,所用的透镜就是凸透镜。
/
2.在理解凹透镜对光的发散作用时,应注意以下三点
(1)凹透镜对任何光线都有发散作用。
(2)发散作用常常是指经透镜折射后的光线相对于入射光线更“远离”主光轴一些,不能将发散作用理解成经透镜折射后的光线不能会聚于一点。
(3)在判断光线是否被透镜发散了时,可用延长入射光线的方法,若入射光线的延长线在折射光线的里面,如图所示,则光线被透镜发散,该透镜就是凹透镜。
/
方法技巧:(二)根据透镜的三条特殊光线作图
三条特殊光线
跟主光轴平行的光线,经凸透镜折射后过焦点
/
跟主光轴平行的光线,经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过凹透镜的虚焦点
/
通过焦点的光线,经凸透镜折射后平行于主光轴
射出
/
正对着凹透镜焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出
/
通过光心的光线,经透镜后传播方向不变
/
方法技巧:(三)口诀法巧记凸透镜成像规律
口诀:“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;成实像,物近像远像变大;成虚像,物近像近像变小”。我
们可以结合下图加深理解。
/
由此我们可以得出以下两个性质:
(1)焦点分界:是成放大实像与缩小实像的分界点,是成实像与虚像的分界点。
(2)动态特性:物体沿主光轴移动时,物距(物体到凸透镜的距离)减小(增大),像距(像到凸透镜的距离)增大(减小),且像变大(小)。
跨越思维误区
思维误区:(一)判断凸透镜和凹透镜时,对会聚作用和发散作用区分不清
判断透镜“会聚”“发散”作用的简单方法是将原光线延长。若通过透镜后的光线相对于原光线的延长线向主光轴偏折,即会聚;向外偏折,即发散。
思维误区:(二)将两种放大的像混淆
在探究凸透镜成像的规律时,我们发现凸透镜成放大的像有两种:第一种是成放大的实像,第二种是成放大的虚像。对这两种成像情况要注意区分,不要混淆,放大的实像是倒立的,且物距要满足;放大的虚像是正立的,且物距要满足。
物理思想方法
思想方法:量凸透镜焦距的4种方法
(1)太阳光(或平行光)聚焦法:把凸透镜正对太阳光,或将一束平行光沿主光轴射到凸透镜上,在凸透镜的另一侧放一张白纸,调节凸透镜到白纸之间的距离,使白纸上出现最小最亮的光斑。这个光斑就是焦点。用直尺测出凸透镜中心到焦点的距离,即为焦距。
(2)二倍焦距法:在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,点燃蜡烛,并使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,调节烛焰到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离,直到光屏上的像与烛焰等大。此时光屏到凸透镜中心的距离即为二倍焦距。
(3)焦点不成像法:透过凸透镜观察物体,当观察到正立放大的物体时,调节物体到凸透镜的距离,当物体从看得见到刚好看不见时,测出物体到凸透镜的距离即为焦距。
(4)焦点入射法:在凸透镜的一侧放一光屏,另一侧用一个发光的小灯泡,沿主光轴移动小灯泡,直到光屏上得到一个与凸透镜直径相等的圆形光斑,测出小灯泡到凸透镜的距离即为焦距。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲的重点是透镜对光的作用、凸透镜成像规律及其应用,难点是利用透镜的三条特殊光线作图和凸透镜成像规律的应用。多以填空题、选择题、探究题和作图题等形式呈现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.凸透镜成像规律的理解
2.实验探究凸透镜成像规律
第二讲生活中的透镜
知识能力解读
知能解读:(一)生活中的透镜比较
照相机
投影仪或幻灯机
放大镜
原理
/
/
/
成像性质
倒立、缩小的实像
倒立、放大的实像(实际像的正、倒与透明胶片的方位有关)
正立、放大的虚像
调节
物近像远像变大(要想胶片上成的像大一些,则镜头要离人近一些,即镜头往前伸)
物近像远像变大(要想屏幕上成的像大一些,则镜头要离透明胶片近一些,即镜头往下调节)
物远像远像变大(要想看到的像大一些,则放大镜要离物体远一些)
知能解读:(二)显微镜和望远镜比较
显微镜
望远镜
主要
构造
两个凸透镜组合
/
开普勒望远镜是由两组凸透镜组成的
/
目镜
靠近眼睛的一组透镜,成正立、放大的虚像,其作用相当于一个普通的放大镜
靠近眼睛的叫目镜,它的作用相当于一个放大镜,把物镜所成的像放大
物镜
靠近被观察物体的一组透镜,成倒立、放大的实像,其作用相当于一个投影仪镜头
靠近被观测物体的叫物镜,它的作用是使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,相当于一架照相机
两个凸透镜间的距离
显微镜的物镜要成放大的实像,物体处于物镜的1倍焦距与2倍焦距之间,则像距将大于2倍焦距。像在目镜中需要成放大的虚像,则实像应处在目镜的焦距之内。由此可知,两个透镜间的距离大约为
用开普勒望远镜观察较远的物体.物镜使远处的物体所成的像在物镜的焦点附近。这一实像又要在目镜中成放大的虚像,实像就必须落在目镜的焦点以内。因此,望远镜的物镜与目镜的距离应不大于两凸透镜的焦距之和。实际望远镜物镜的焦点和目镜的焦点重合在一起
调节
物镜成倒立的实像,目镜成正立的虚像。因
此,眼睛看到的像相对于原物是倒立的。当从显微镜中观察到物体偏上时,应向上移动载玻片,才能使被观察的物体处于视野的中央
物镜成倒立的实像,目镜成正立的虚像。所以,眼睛看到的像相对于原物是倒立的。当从望远镜中看到物体偏下时,应将物镜镜头上移,才能使被观察的物体处于视野的中心
知能解读:(三)眼睛
1.眼睛的组成如图听示,人的眼睛由晶状体、睫状体、角膜、视网膜等结构组成。眼睛相当于一架照相机,其中晶状体和角膜相当于一个凸透镜,视网膜相当于照相机的胶片。
/
2.眼睛的工作原理
正常眼睛无论是眺望远景,还是观看近处的物体,像都能成在视网膜上,原因就是晶状体本身具有弹性,它周围的肌肉可以根据视物的远近,调节它表面的弯曲程度,改变眼睛的焦距,从而使物体的像总能成在视网膜上。
当看远处的物体时,睫状体舒张,使晶状体变薄,对光的折射能力变弱,焦距变大,使像成在视网膜上,如图甲所示;当看近处的物体时,睫状体收缩,使晶状体变厚,对光的折射能力变强,焦距变小,使像成在视网膜上,如图乙所示。
/
3.远点和近点
依靠眼睛的调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫做远点和近点。正常的眼睛的远点在无限远,近点在大约10 cm处。明视距离:正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离叫明视距离。正常眼睛的明视距离大约为25 cm。
知能解读:(四)视力的娇正
1.近视眼及其矫正
看远处的物体很吃力,只有把物体拿到离眼睛较近处才能看清楚,这种眼睛叫“近视眼”,其特点是“怕
远不怕近”。
近视眼的远点为有限距离,近点也比正常眼近。所以,患近视眼的人习惯紧贴在书上看字。由于眼球在前后方向上太长,视网膜距晶状体过远,或者晶状体比正常眼凸一些,变得太厚,折射光的能力太强,从无限远处射来的平行光线不能会聚在视网膜上,而会聚点在视网膜前(图乙)。矫正近视眼,可配戴用凹透镜制成的近视眼镜(图丙),使入射的平行光线经凹透镜发散后再射入眼睛,会聚点就能移到视网膜上。
/
2.远视眼及其矫正
看近处的物体很吃力,只有把物体拿到离眼睛较远处才能看清楚,这种眼睛叫“远视眼”其特点是“怕近不怕远”。
远视眼的近点变远。由于眼球前后方向上过短,视网膜距晶状体过近,或者晶状体比正常眼扁些,晶状体太薄,折光能力太弱,平行光的会聚点在视网膜后(图乙),所以,来自近处一点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑。同时,近点远移,因而看近处时不清晰。矫正远视眼,可配戴用凸透镜制成的远视眼镜(图丙),使入射的光经凸透镜会聚后再射入眼睛,会聚点就能移到视网膜上。
/
知能解读:(五)探索宇宙
1.宇宙的组成
宇宙是由物质组成的。我们的宇宙中拥有上千亿个星系,银河系只是其中的一个。太阳是银河系中几千亿颗恒星中的一员,它周围有水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等行星绕它运行。地球在距离太阳比较近的第三条轨道上。
2.光年
光年是我们衡量宇宙的长度单位。光年就是光在一年内通过的距离(注意光年不是时间单位),主要用来作星体之间的距离单位。1光年。
解题方法技巧
方法技巧:(一)照相机、投影仪、放大镜的原理的判断
照相机的原理是时,成倒立缩小的实像,;投影仪的原理是时,成倒立放大的实像;放大镜的原理是时,成正立放大的虚像。
方法技巧:(二)显微镜和望远镜的原理的判断
显微镜和望远镜的物镜、目镜均是凸透镜。显微镜的物镜原理和投影仪的原理相同,即物体在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成一个倒立放大的实像,这个像成在目镜的一倍焦距以内;目镜相当于一个放大镜,成正立放大的虚像(相对于物镜成的像),经过两次放大,也就能看清微小物体了。望远镜的物镜原理和照相机原理相同,即远处的物体经物镜成一个倒立缩小的实像,实像成在目镜的一倍焦距以内,目镜原理和放大镜原理相同,成正立放大的虚像(相对于物镜成的像)。
方法技巧:(三)矫正视力的方法
眼镜一般分为近视眼镜和远视眼镜两种。近视眼镜的镜片是一个凹透镜,由于近视眼是晶状体将物体的像成在视网膜前方,因此利用凹透镜对光的发散作用,使来自远处物体的光发散后将像成在视网膜上;远视眼是晶状体将物体的像成在视网膜后,因此远视眼镜的镜片是一个凸透镜,利用凸透镜对光的会聚作用,使来自近处物体的光会聚后将像成在视网膜上。
跨越思维误区
思维误区:(一)照相机、投影仪和放大镜的使用易出错
照相机、投影仪、放大镜(幻灯机与投影仪类似)都是利用凸透镜成像原理工作的,物体到透镜的距离(物距)改变,则像到透镜的距离(像距)也随之改变,同时像的大小也发生变化,成像大小调节方法有非常重要的应用,其中照相机、投影仪成的是实像,它们的调节方法可概括为“物近像远像变大,物远像近像变小”;放大镜成的是虚像,其调节方法可概括为“物近像近像变小,物远像远像变大”。
方法技巧:(二)对近现眼的判断及矫正易混淆
在解答此类题目时,可通过“近前远后,近凹远凸”来记住这一知识点。即近视眼的特点是像成在视网膜的前方,远视眼的特点是像成在视网膜的后方;近视眼用凹透镜制成的眼镜矫正,远视眼用凸透镜制成的眼镜矫正。
物理思想方法
思想方法:类比法
类比法就是由两个或两类对象之间在某些方面的相似或相同,而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑思维论证方法。如用水波类比研究电磁波,用电荷的作用类比研究磁极的作用,用水波类比认识抽象的声波,用眼睛类比照相机的构造等。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考少点解读
本讲重点有照相机、投影仪、放大镜的原理及使用方法,近视眼与远视眼的成因及矫正方法;难点是生活中各种透镜的调节。多以填空题、选择题和实验探究题为主。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.凸透镜成像规律的探究及应用
2.近视眼和远视眼的成因与矫正
第八章运动和力
知识网络构建
序号
考点
考频
1
牛顿第一定律
★★★
2
利用惯性解释生活中的现象
★★★
3
二力平衡的条件
★★★
4
影响滑动摩擦力大小的因素
★★★
5
增大和减小摩擦的方法
★★
知识能力解读
知能解读:(一)牛顿第一定律
1.亚里士多德的错误观点:力是维持物体运动的原因。
2.伽利略通过实验认为:力是改变物体运动状态的原因。
3.牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
点拨:(1)“没有受到力的作用”包含两层意思:一是该物体确实没有受到任何外力的作用,这是一种理想情况,买际上,不受任何外力作用的物体是不存在的;二是该物体所受合力为零,它的作用效果可以等效为不受任何外力作用时的效果。
(2)“总保持静止状态或匀速直线运动状态”是指物体没有受到力的作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动状态;如果原来的运动状态不清楚,这两种情况都有可能。
(3)牛顿第一定律也叫惯性定律,它不是买验定律,而是在大量的实验和研究的基础上,通过进一步的推理概括出来的,但由此推出的结论,经过实践检验是正确的。
(4)它阐述了力和运动的关系,物体能够保持原来的运动状态不变,前提是没有受到力的作用,即物体的运动不需要力来维持。
知能解读:(二)惯性
惯性
一切物体都有保持原来运动状态不变的性质,我们把这种性质叫做惯性
对惯性的正确认识
惯性是物体本身的固有属胜,一切物体都具有惯性
惯性与物休所处的运动状态无关,对任何物体,无论是运动还是静止,无论是运动状态改变还是不变,物体都具有惯性。不能认为:运动的物体具有惯性,静止的物体不具有惯性,或物体运动的速度大,惯性就大
惯性大小只与物体的质量有关。物体的质量越大,其运动状态越难以改变,我们就说它的惯性越大;物体的质量越小,其运动状态越容易改变,我们就说它的惯性越小。物理学中用质量来量度物体惯性的大小
惯性不是力。力是物体对物体的作用,发生力的作用时,必然要涉及两个相互作用的物体,单独一个物体不会产生力的作用;每个物体都具有惯性,不需要两个物体的相互作用,惯性只有大小没有方向,因此不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性”一般只能说“具有惯性”
惯性的利用
利用惯性给我们带来的方便与好处,如拍打衣服除尘、体育比赛中的各种投掷项目和跳远项目等
惯性的危害
由于惯性而给我们带来的不便与危害,如大多数的交通事故、绊倒等
解释惯性现
象四环节
(1)确定研究对象
(2)被研究的物体或同一物体的被研究部分原来处于运动还是静止状态
(3)另一个物体或物体的另一部分受到了力的作用改变了原来的运动状态
(4)被研究的物体或同一物体被研究的部分由于惯性还保持原来的状态,出现了怎样的现象
口诀:
惯性的理解
一切物,有惯性,有大小,质量定。
知能解读:(三)力的合成
1.合力:一个力如果它的作用效果跟几个力共同作用时的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。求几个力的合力,叫力的合成。
2.同一直线上二力的合成:同一直线上同方向
二力的合力,大小等于二力大小之和,方向与这两个力方向相同,即;同一直线上相反方向的二力的合力,大小等于二力大小之差的绝对值,方向和较大的力的方向相同,即。
3.二力的合力的大小:在同一直线上方向相同的两个力的合力最大,同一直线上方向相反的两个力的合力最小,互成角度的两个力的合力大小居于两者之间。
知能解读:(四)平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动的状态叫平衡状态,物体受到的合力为零时处于平衡状态。如悬挂着的电灯、放在桌面上的书、在平直公路上做匀速直线运动的汽车、在空中匀速直线下降的降落伞都处于平衡状态。
知能解读:(五)平衡力
若物体在几个力的作用下保持平衡状态,我们就把这几个力称为平衡力,即这几个力的合力为零,它们的作用效果相互抵消。
悬挂着的电灯能保持静止,是因为电灯受到的重力和灯绳对它的拉力是一对平衡力,如图所示;在平直公路上做匀速直线运动的汽车,受到向前的牵引力和地面、空气对它的向后的阻力,这时牵引力和阻力是一对平衡力,如图所示。
//
知能解读:(六)二力平衡
1.定义:物体在受到两个力作用时,如果保持静止状态或匀速直线运动状态,我们就说这两个力彼此平衡。
2.二力平衡的条件
二力平衡
条件
/
同体
两个力作用在同一物体上
等大
两个力大小相等
反向
两个力方向相反
共线
两个力作用在同一条直线上
知能解读:(七)平衡力与相互作用力的区别
相互作用的两个力
相互平衡的两个力
相同点
大小
相等
方向
相反,且在同一条直线上
不同点
作用对象
分别作用在两个物体上
同时作用在一个体上
作用时间
同时产生,同时消失
没有时一间关系
力的作用效果
作用力和反作用
力分别作用在不
同的物体上,一般
产生不同的作用
效果
两个力共同作用
在一个物体上,使
物体保持平衡
知能解读:(八)力和运动的关系
1.物体在不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,即原来运动的物体在不受力时,总保持匀速直线运动状态;原来静止的物体在不受力时,总保持静止状态。
2.物体在平衡力作用下总保持匀速直线运动状态或静止状态,力不是维持物体运动的原因。
3.物体如果受到力的作用,且受到的力不平衡,物体的运动状态就会发生改变。
4.如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态,那么,它可能不受外力作用,也可能受平衡力的作用。
知能解读:(九)摩摔力
1.对摩擦力的认识
定义
两个相互接触的物体,当它们做相对运动或有相对运动的趋势时,在接触面上会产生一种阻碍物体发生相对运动的力,这种力称为摩擦力
产生条件
①两物体相互接触;②接触面粗糙;③两物体相互挤压,发生形变;④两物体发生相对运动或有相对运动趋势。四个条件缺一不可
作用效果
阻碍物体间的相对运动或相对运动趋势
方向
与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反
作用点
作用在整个接触面上,但为了研究方便可把摩擦力的作用等效到一个点上,可以把这个
等效点取在接触面上,也可以取在物体的重心上
注意:摩擦力不都是阻力:不能把摩擦力只看成是阻力,有时可以是动力。例如,放在卡车上的货物,随卡车一起加速运动时,货物受到的静摩擦力是阻碍它和卡车发生相对运动的,是使货物能够随卡车一起运动的动力。
2.滑动摩擦力
(1)滑动摩擦力:两个互相接触的物体,当它们相对滑动时,在接触面上会产生一种阻碍相对运动的力,这种力叫做滑动摩擦力。
(2)滑动摩擦力的方向:与物体相对运动方向相反。
(3)滑动摩擦力的测量:
a.测量工具:弹簧测力计。
b.原理:二力平衡。
c.方法:用弹簧测力计水平拉物体做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,即为滑动摩擦力的大小。
(4)决定滑动摩擦力大小的因素:滑动摩擦力的大小与接触物体相互间的压力成正比,在物体表面粗糙程度不变的情况下,压力越大,滑动摩擦力也越大:滑动摩擦力的大小还与接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
3.增大、减小摩擦的方法
(1)增大有益摩擦的方法:
①增大接触面的压力。如骑自行车时握闸的力越大,自行车闸皮与车圈的摩擦越大,自行车就越容易停下来。
②使接触面粗糙些。如汽车、自行车的轮胎上制有凹凸不平的花纹是为了增大接触面的粗糙程度,从而增大轮胎与地面的摩擦。
③除上述两种增大有益摩擦的方法外,还可采用变滚动为滑动的方法来增大有益摩擦。
(2)减小有害摩擦的方法:
①减小接触面的压力。
②减小接触面的粗糙程度。
③变滑动为滚动。如机器上的滚珠轴承。
④使两个相互接触的表面隔开。如给门轴上加润滑油。
解题方法技巧
方法技巧:(一)关于牛顿第一定律的问题
牛顿第一定律揭示的是物体不受外力的作用时所遵循的运动规律,它是在实验的基础上经科学推理而得出的。静止的物体在不受外力时保持静止,运动的物体在不受外力时做匀速直线运动,即物体的运动不需要力来维持。这些在解题时都应予以注意。
方法技巧:(二)惯性及惯性的应用问题
在回答有关惯性现象的问题时,应注意以下几点:
(1)确定研究对象。
(2)此物体原来处于什么运动状态。
(3)此物体由于受到外力作用,将改变原来的运动状态;若不受外力作用,则将保持原来的运动状态。
如解释“为什么拍打几下衣服,衣服上的灰尘就掉下来了”,首先确定研究对象(灰尘),指出它的状态(处于静止状态),再说明发生的变化(拍打使衣服突然运动起来),强调由于惯性,研究对象(灰尘)仍保持原运动状态(静止)不变。
方法技巧:(三)怎样判断平衡力
判断一对力是不是平衡力,有两种方法:一种是根据二力平衡条件判断,只要两个力“同体、等大、反向、共线”,那么这两个力就是一对平衡力;另一种是根据物体的运动状态是否改变判断,如果物体在某一方向上受到一对力而运动状态保持不变,那么这一对力就是平衡力,反之,就不是平衡力。
方法技巧:(四)摩擦力
物体之间发生相对运动或有相对运动趋势,就可能产生摩擦力;摩擦力的方向跟物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。
方法技巧:(五)增大和减小摩擦的方法
1.增大摩擦的方法:(1)使接触面变粗糙;(2)增大压力;(3)变滚动为滑动。
2.减小摩擦的方法:(1)使接触面变光滑;(2)减小压力;(3)变滑动为滚动;(4)使接触面分离。
方法技巧:(六)影响滑动摩摔力大小因素的探究性问题
影响滑动摩擦力大小的因素有多个,所以在设计实验和分析实验数据时应采用控制变量法。同时,注意影响滑动摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和压力的大小,与接触面积的大小无关。
跨越思维误区
思维误区:(一)对力和运动的关系理解不正确,误认为物体的运动需要力维持
力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因,不受任何外力时,物体将会由于惯性而保持原来的运动状态不变。物体的运动状态不变时可能不受任何外力,也可能受到平衡力的作用。当物体的运动状态改变时,一定是受到了非平衡力的作用。
思维误区:(二)对惯性的理解存在误区
惯性是物体总想保持原来的运动状态不变的一种性质,一切物体在任何情况下都有惯性,其大小只跟物体的质量有关,跟其他任何因素都无关。同一物体受力时与不受力时,运动快时与运动慢时,运动时与静止时,惯性都一样,不因运动状态的变化而变化。
思维误区:(三)关于平衡力的判断容易出错,不能正确认识二力平衡的条件及其与相互作用力的区别,导致平衡力与相互作用力混淆
区分平衡力和相互作用力要注意以下几点:
(1)平衡力作用在同一个物体上,相互作用力作用在两个物体上;(2)一对平衡力不一定同时产生、同时消失,但一对相互作用力一定同时产生、同时消失;(3)一对相互作用力性质一定相同,比如都是弹力或都是摩擦力,而一对平衡力性质未必相同。
思维误区: (四)由于对摩擦力没有全面认识,在摩擦力的作用效果、方向等方面容易出错
解题时要注意:(1)不能把摩擦力方向理解为必
定与运动方向相反,实际上,摩擦力有时阻碍物体的
运动,有时有利于物体的运动,但无论哪种情况,必与物体相对运动(或相对运动趋势)的方向相反。例如人走路时,地面给鞋底的摩擦力方向是与人蹬地的方向相反的。(2)摩擦力并不都是有害的。例如在黑板上写字、自行车刹车、紧固机器零件等都需要利用摩擦力。
物理思想方法
思想方法:(一)等效法
等效法在本章中用于定义合力的概念。一个物体受到两个力的共同作用时,为了使研究简化,往往用一个力等效地代替这两个力,这个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那两个力的合力。
思想方法:(二)理想实验法
理想实验法就是研究物理规律时,以大量可靠的事实和物理现象为基础,以真实的实验和客观事实为原型,通过合理地推测或推理得出一般客观规律的方法。用此方法得出的规律不能用实验直接验证,如在研究声音在真空中的传播和得出牛顿第一定律时都运用了这种方法。
思想方法:(三)控制变量法
本章在研究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时,采用了控制变量法,如要研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系,必须控制压力大小不变。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本章内容贴近生活实际,是中考的必考内容之一,考查的内容有:对牛顿第一定律的理解、惯性的利用与防止、影响滑动摩擦力大小因素的探究、二力平衡的条件等。常以选择题、填空题、简答题、实验探究题以及与现实社会密切相关的创新题等形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.力和运动的关系
2.探究摩擦力的大小
第六章质量与密度
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
估测常见物体的质量
★★
2
天平的使用
★★★
3
密度的公式
★★★
4
会运用量筒测体积
★★★
5
测量固体和液体的密度
★★★
6
密度与温度的关系
★★
7
会鉴别物质
★★
知识能力解读
知能解读:(一)质量
1.概念:物体所含物质的多少“月质量,通常用字母“m”表示。
2.质量是物体的一种属性:任何物体都有质量,当物体的形状、物态、位置改变时,物体的质量不会改变,即质量是物体的一种属性。
知能解读:(二)质量的单位及其换算
1.质量单位:国际上通用的质量单位是千克,符号kg。它等于保存在巴黎国际计量局内的国际千克原器(见图)的质量。1 dm3的纯水在4℃时的质量为1 kg。
/
2.质量单位的换算:常用的还有t、g、mg,它们之间的换算关系是:1 t=1 000 kg、l kg=1 000 g、l g=1 000 mg。
知能解读:(三)质量的测量
1.测量工具:测量质量的工具有天平、杆秤、案秤、台秤、电子秤等。实验室里常用的是托盘天平。
2.托盘天平的构造及使用
构造
/
测量范围
感量
天平能测出的最小质量,它决定该天平的精确度。如一架天平铭牌上标有“感量:0.2g,则这架天平能精确到0.2g
称量
即该天平能够称量的最大质量
放
将天平放在水平台上
移
使用前将游码移至标尺左端的零刻度线处
调
调节横梁上的平衡螺母,使指针指在分度盘的中央刻度线处,这时横梁平
衡。调节平衡螺母的方法可归结为“左偏右调,右偏左调”,也就是当指针
向右偏时,应将横梁上的平衡螺母向左调,即平衡螺母调节的方向与指针
偏转的方向相反
称
称量时,把被测物体放在左盘,估计一下被测物体的质量后,用镊子按“先大后小”的顺序向右盘中依次试加砝码,如果添加最小的砝码后,右边下沉,而取出这个最小的砝码后,左边下沉,这时应取出最小的砝码,再调节游码在标尺上的位置,直到天平指针指在分度盘的中央刻度线处。特别注意:被测物体和砝码的位置是“左物右码”
读
右盘里砝码的总质量加上标尺上游码的示数值就是被测物体的质量。游码
的示数值以游码的左侧对齐格数为准。在使用天平时,若不小心按“左码
右物”的方式放置,那么被测物体的质量应等于砝码质量之和减去游码在标尺上的示数值
收
测量完毕,将砝码放回盒内,游码归零(游码拨回标尺的零刻度线处)。方
法:天平的使用可用以下口诀记忆:测质量,用天平,先放平,再调平,游码左移零,螺母来调平,左物右码要记清,先大后小镊取码,平衡质量加游码
拓展:
质量的特殊称量法
①累积法:微小物体的称量用累积法,即取n个小物体称出其质量M,则每个小物体质量。
②质量差法:测量液体质量时,需增加盛液体的容器,一般先测容器的质量,再侧液体和容器的总质量,最后用总质量减去容器质量得到液体的质量。
③异常天平称量法:a.等臂但托盘不等重的天平称量法:物体放左盘,右盘加砝码,天平平衡;物体放右盘,左盘加砝码,天平平衡。则物体质量。
b.不等臂天平的称量法:用上述方法把物体分别显于左、右盘时称得质量分别为、,则物体质量,这种方法叫“置换法”。
知能解读:(四)密度
某种物质组成的物体的质量与它的体积之比叫做这种物质的密度。密度在数值上等于物体单位体积的质量。密度是表示物质特性的物理量,物质的特性就是指物质本身具有的而又能相互区别的一种性质。
点拨:“密度是物质的特性”这句话的含义有三种:
①每种物质都有它确定的密度,对于同种物质来说,密度是不变的,、币它的质量与体积成正比,例如对于铝制品来说,不论它体积多大、质量多少,单位体积的铝的质量都是不变的。
②不同的物质,其密度一般不同,平时习惯上讲“水比油重”就是指水的密度大于油的密度,在相同体积的情况下,水的质量大于油的质量。
③密度与该物质组成的物体的质量、体积、形状、运动状态等无关。但注意密度与温度是密切相关的。由于一般物体都有热胀冷缩的性质,由公式可知,当温度升高时,体的质量不变,其体积变大(特殊情况除外),则其密度相应减小。反之,温度下降时其密度增大。
知能解读:(五)密度的公式及单位
1.公式:用表示物质的密度,用m表示物体的质量,V表示物体的体积,则密度的公式可表示为。
2.单位:密度的国际单位制单位是千克每立方
米(kg/m3 ),表示1 m3体积的物体的质量是多少,常用单位还有g/cm3、kg/dm3等,它们的换算关系是:
1 g/cm3=1kg/dm3=1000kg/m3。
点拨:对于公式,要以下四个方面理解:
①同种物质,在一定物态下密度是定值,它不随质量大小或体积大小的改变而改变。实际上,当质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也随着增大几倍,而单位体积的质量不改变。不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。
②同种物质组成的物体,体积大的质量也大,物体的质量跟它的体积成正比,即当一定时,。
③不同种物质组成的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比,即当V一定时,。
④不同种物质组成的物体,在质量相同的情况下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比,即当m一定时,。
知能解读:(六)量筒的使用
量筒是用来测量液体体积的工具,如图所示。量筒的壁上刻有刻度,相邻两条刻度线之间的距离为分度值,表示量筒的精确程度。通常情况下,还标有100 mL、 200 mL或500 mL,等字样,这些字样均表示量筒的量程。
/
在使用量筒测液体体积时,视线要与液体(如水、酒精、煤油等)凹面的底部或液体(如水银)凸面的顶部在同一水平线上,如图所示。
/
知能解读:(七)密度的测量
1.原理:由密度公式可知,要测量某种物质的密度,需要测量由这种物质构成的物体的质量和体积。
2.测量工具:测量质量的工具是天平。测量物体的体积,若是形状规则的固体,可用刻度尺分别测出长、宽、高等,再由体积公式算出它的体积;若是形状不规则的固体或液体,可用量筒或量杯来测量。
我们常用以下五种方法对物质的密度进行测定。
物体特征
测量方法
液体
液体的体积可以直接用量筒(或量杯)测出,其质量就要通过“质量差法”来测定,即先称出容器和液体的总质量,将一部分液体倒入量筒中,再称出容器与剩余液体的总质量,两者之差就是倒入量筒内液体的质量,再根据求得密度
形状规则
的固体
质量可用天平测量;体积可直接用刻度尺测长、宽、高等,并利用体积公式算出,如正方体体积V=a3,圆柱体体积,长方体体积V=abc,根据求得密度
形状不规
则的固体
(不溶于水)
质量可用天平测量
体积可用“排水法”间接地测出
/
具
体
步
骤
①先在量筒中倒入适量水,读出体积V1(水的多少以刚好淹没固体为宜。水过多,放入固体后液面会超过量程;水过
少,不能淹没固体)
②再将固体用细线拴住慢慢放入量筒内水中,并使其全部淹没,此时读出水与固体的总体积V2
③由,可得出固体体积
根据求得密度
漂浮的
固体
质量可用天平测量
体积可用“坠沉法”测出
/
具
体
步
骤
①将待测物体和能沉入水中的重物用细线拴在一起,先用手提待测物体上端的细线,只将能沉入
水中的物体浸没在量筒水中,读出体积V1
②然后将拴好的两个物体一起浸入水中,读出体积V2
③被测固体体积
体积也可用“针压法”测出
用一细长针刺入被测物体并用力将其压入量筒的水中使其被淹没,测固体的体积
根据求得密度
较大固体
质量可用天平测量
体积可用“溢水法”测出
把水装满大烧杯,以水刚好溢出为准,此时把较大固体浸没在烧杯的水中,且同时用另一容器承接从烧杯中溢出的水,再用
量筒测溢出水的体积V,则V就是较大固体的体积
根据求得密度
知能解读:(八)密度的应用
1.利用密度可以鉴别物质
由公式知,只要测出物体的质量和体积,就可利用这个公式求出这种物质的密度,然后查密度表就可知道这个物体是由什么物质制成的。如通过测定密度,工艺师可以很快地判定一件金制工艺品是不是纯金的。地质勘探人员根据矿石的色泽、硬度、密度和其他有关特性判断矿石的品种。通过测定密度还可以判定物体是空心的还是实心的。
2.密度的特殊用途,是根据需要选取不同密度的物质作产品的原材料铅可用作网坠,铸铁用作落地扇的底座、塔式起重机的压铁等,都因为它们的密度大。铝合金用来制造飞机,玻璃钢用来制造汽车的外壳;泡沫塑料用来制作救生器件,氢气、氦气是气球的专用充气材料等,都因为它们的密度比较小。
3.水的反常膨胀
一般来说,同种物质都遵从热胀冷缩规律,即温度升高时体积变大,密度变小;温度降低时体积变小,密度变大。
水在4℃时密度最大。温度高于4℃时,随着温度的升高,水的密度越来越小;温度低于4℃时,随着温度的降低,水的密度一也越来越小。水凝固成冰时,体积变大,密度变小,人们把水的这种特性叫做水的反常膨胀。
解题方法技巧
方法技巧:(一)对质量概念的理解及应用
解答时牢记质量是物体的一种属性,不随物体物态、形状、空间位置、温度的变化而变化。
方法技巧:(二)天平的使用
天平在使用过程中的错误类型包括:(1)操作类错误:①用手拿砝码和移动游码;②游码没有归零直接测量;③错把物体放在右盘,砝码放在左盘;④测量过程中移动平衡螺母。(2)读数类错误:①标尺的分度值读错;②游码的示数错读成右侧的刻度值。
方法技巧:(三)密度公式及变形公式、的应用
密度的公式是,可得出质量计算式和体积计算式。只要知道其中两个物理量,就可以代入相应的计算式进行计算。审题时注意什么量是不变的,什么量是变化的。
方法技巧:(四)密度在生产和生活中的应用
密度的公式可变形为和,利用这两个变形式可解决生活中的有关问题。
方法技巧:(五)有关密度的图象问题
在解答关于物质的质量与体积关系图象的题目时,一是要明确图象的横坐标及纵坐标表示的物理意义;二是运用“控制变量”的思想来分析,即在体积相同时,比较质量,质量大的密度大;三是选取某点对应的坐标(一个是质量值,另一个是体积值),运用密度公式计算物质的密度。
方法技巧:(六)侧量固体密度
测量时,一是要对天平进行正确读数;二是读取量筒中固体体积时要以水面凹形底部为准,前后两次读数之差就是固体体积;三是牢记测固体密度最合理的实验步骤的顺序。
方法技巧:(七)侧量液体密度
测量液体的质量时,是用液体和容器的总质量减去容器和剩余液体的总质量,就是倒入量筒中液体的质量。天平的使用问题和测量步骤问题的解答与测固体密度的要求相同。
跨越思维误区
思维误区:测量物质的密度常见错误
在测量物质密度的过程中,不能正确读数,如读取质量时,忘记加游码所对刻度值;读取体积时,没有以水面凹形底部为准;没有从减小误差的角度来设计实验步骤等。
物理思想方法
思想方法:等量替代法
无量筒测液体密度或粉状固体的密度
原理:
转换方法:
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本章是中考的重点内容,主要考查学生对质量、密度概念的理解,天平的使用,密度的测量及计算。常以选择题、填空题、计算题、实验探究题等形式呈现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.质量的测量
2.密度的理解
3.测量物质的密度
第十一章功和机械能
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
做功的判断及功的计算
★★★
2
功率大小的计算
★★★
3
影响动能和势能大小的因素
★★★
4
机械能之间的相互转化
★★★
知识能力解读
第一讲功和功率
知识能力解读
知能解读:(一)功的概念
1.功:物理学中规定,如果一个力作用在物体上,物体在力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。功是一个过程量。
2.力学里的做功必须同时具备两个因素: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移动的距离。
知能解读:(二)三种不做功的情况
三种情况
原因
实例
图示
不劳无功
没有力作用在物体上,但物体移动了距离(有距离无力)
足球离开脚后
在水平面上滚
动了10 m,在这10m的过程中,人对足球没有做功
/
不动无功
有力作用在物体上,物体静止,没有移动距离(有力无距离)
两名同学没有搬起石头,所以人对石头没有做功
/
劳而无功
物体受到了力的作用,一也通过了一段距离,但二者方向垂直(力与距离方向垂直)
包受到拉力F(拉力方向竖直向上),包在水
平方向上移动一段距离s,在拉力方向上没有移动距离,拉力F不做功
/
手提包水平移动一段距离
知能解读:(三)功的计算公式和单位
1.功的计算公式:功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。如果用W表示功,用F表示力,用s表示物体在力的作用方向上通过的距离,则有W=Fs。
计算功的时候,最容易发生的错误是距离、没有选对。确定、时,必须同时考虑物体实际运动情况及力的作用方向,分析物体在力的作用方向上究竟运动了多大距离。
注意:
在利用公式W=Fs计算时,要注意公式中的“F”和“s”的“三同”性。
(1)同体性:公式中的“F”和“s”必须对应于同一物体。
(2)同时性:在计算做功多少时,一定要明确s是不是力F始终作用下运动的距离,也可以说公式W=Fs中的F是物体沿着力F方向上移动过程中始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。
(3)同向性:公式W = Fs中的F是作用在物体上的力,s是物体在力的作用下“在力的方向上 移动的多距离”。
例如,从高为h的桌面水平扔出一个物体,物体沿曲线运动(如图所示)。重力的方向竖直向下,物体在竖直方向移动的距离为h,所以重力做功为Gh。
/
2.功的单位:功的单位由力、距离的单位共同决定。在国际单位制中,力的单位是“牛”,距离的单位是“米”,功的单位是“牛米”。称为“焦耳”(简称焦),用字母“J”表示,。
知能解读:(四)一些力做功的大小
将两只鸡蛋举高1 m,做功约1J;将一袋10kg的大米从地面扛到肩上,做功约150 J;体重为60 kg的某学生从一楼走到二楼,做功约1 800 J;将一瓶500 mL的矿泉水从地上拿起,做功约5J。
知能解读:(五)功率的概念及公式
物理意义
表示物体做功快慢的物理量
定义
功与做功所用时间之比叫做功率。功率在数值上等于单位时间内所做的功
公式
单位及换算
国际单位制中单位:瓦(W)
常用单位:千瓦(kW) 兆瓦(MW)
换算关系:1 Kw=103 W
1 MW=106 W
说明
①运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的,不能张冠李戴
②由于W=Fs,所以,这也是计算功率的一个公式。F的单位:N,v的单位:m/s,P的单位:W
解题方法技巧
方法技巧:(一)功的计算方法——W=Fs的应用
(1)要明确是哪个力对哪个物体做功,或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功。
(2)公式中的F是作用在物体上的力,公式中的、是物体在力的作用下“在力的方向上移动的距离”,即注意F和s的同体性和同向性,否则在计算功时容易出错。
(3)W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中(同时性),始终作用在物体上的力,其大小和方向是不变的。
(4)W=Fs的变形公式、可求力和物体在力的作用下移动的距离。
方法技巧:(二)功率大小的判断方法
功率的大小由做功的多少和时间共同决定:①相同时间内做功多的功率大;②做相同的功,所用时间少的功率大。
方法技巧:(三)功率公式的应用
当物体在力F的作用下,以速度v沿力F的方向做匀速直线运动时,力F做功的功率P=Fv。提醒:F表示物体受到的牵引力,v表示物体的瞬时速度,P表示物体的瞬时功率。
P=Fv表示的物理意义:
(1)当物体的功率一定时,它受到的牵引力越大,速度越小;
(2)当物体的牵引力一定时,功率与速度成正比;
(3)当物体的速度一定时,牵引力越大,它的功率越大。
例如:驾驶功率一定的机车,有一定经验的司机在上坡时总要减速行驶,原因就是根据P=Fv可知,当功率P一定时,减小车速v,可以增大牵引力F,这样就更容易上坡。
跨越思维误区
思维误区:(一)对功的概念的理解不透
对功的概念的理解,王要表现在对做功的两个必要因素易忽略,认为只要物体运动了距离就一定有力对物体做了功,或只要有力就一定做功。理解做功的两个必要因素,除了要知道功是由“力”和“距离”决定的之外,还必须理解力是作用在物体上的力,距离是物体沿力的万向上通过的距离。
思维误区:(二)对功率是反映物体做功快慢的物理量理解不透
功率是反映物体做功快慢的物理量,它由功和做功的这段时问来决定,功的多少不能反映功率的大小,因为还要考虑时间这一因素。
物理思想方法
思想方法:用类比法建立功率的概念
速度与功率这两个物理量在定义方法、定义式等方面相似,都采用比值定义物理量的方法,我们将功率的各方面知识相应地与速度进行类比,便于掌握一些物理量的定义方法。
比较运动的快慢
比较做功的快慢
比较方法
(1)通过相同的路程比较运动时间
(2)运动时间相同比较路程
(3)单位时间内通过的路程
(1)完成相同的功比较所用的时间
(2)在相同的时间内比较做功的多少
(3)单位时间内完成的功
引入物理概念
速度
物理意义:描述物体运动的快慢
概念:运动路程与所用时间的比值叫速度
公式:
功率
物理意义:描述物体做功的快慢
概念:做功与完成这些功所用的时间之比叫做功率
公式:
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
中考的重点是做功的两个必要因素,功和功率的计算;难点是利用W=Fs和P=Fv计算有关综合性问题,题型主要有选择题、填空题和计算题。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.力是否做功的判断
2.功率大小的判断
3.功和功率的综合计算
第二讲机械能及其转化
知识能力解读
知能解读:(一)能量
1.能量:物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量。能量简称能,是一个状态量。
注意:一个物体具有能量,说明这个物体具有做功的本领,并不表明这个物体正在做功或已经做了功。
2.能最的单位:能量的单位与功的单位一致,单位是焦耳。
知能解读:(二)动能
1.动能:物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。
2.影响动能大小的因素:动能的大小与物体的质量和速度有关。物体的质量越大,速度越大,具有的动能就越大。判断一个物体是否具有动能,关键看此物体是否运动,若物体是运动的,则它必定具有动能,如航行的帆船、急流的河水、运动的钢球都具有动能。
知能解读:(三)重力势能
定义
物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
判断物体是否具有重力势能的方法
看此物体相对某一个平面有没有一定的高度。若有,则物体具有重力势能
实例
被举高的重锤、吊在天花板上的吊灯、山上的石块
决定因素
物体的质量和所处的高度。物体质量越大,高度越高,重力势能越大
比较大小的方法
首先要确定这两个因素中哪一个是不变的,然后根据另一个因素的变化情况来判断比较
说明:物体所处的高度具有相对性,所以物体重力势能的大小也具有相对性。例如:放在桌面上的铁块,相对于地面来说有一定的高度,所以铁块具有一定的重力势能;若相对于桌面来说其高度为零,则铁块的重力势能为零。在不特别指明的情况下,一般以地面为参考平面。
知能解读:(四)弹性势能
定义
物体由于发生弹性形变而具有的能
判断物体是否具有弹性势能的方法
看此物体是否发生了弹性形变。物体有弹性而无形变或有形变而
无弹性时都没有弹性势能
实例
拉伸的弹簧、被拉弯的弓、压弯的树枝
决定因素
弹性形变的大小
比较大小的方法
同一物体形变量越大,弹性势能越大,不同物体还要看弹性的大小
知能解读:(五)机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体既有动能,又有势能,动能和势能的和就是它的机械能。动能和势能可以相互转化。机械能也可以转化为其他形式的能量。
知能解读:(六)动能和势能的相互转化实例
现象
现象分析
能量转化
从斜坡上滚下的小球
小球从斜坡上滚下的过程中,速度越来越大,高度越来越小,故重力势能减少,动能增加
重力势能转化为动能
自行车上坡前加紧蹬儿下
自行车上坡前加紧蹬几下,其目的是增大自行车的动能,这样转化成的重力势能就大,上坡就越容易
动能转化为重力势能
一些钟表和玩具发条拧得越紧,走的时间越长
发条拧得越紧,弹性势能越大,那么钟表走动过程中转化成的动能就越大,维持时间越长
弹性势能转化为动能
皮球自由落地到弹起
皮球在下落过程中,高度减小,速度增大,故重力势能减少,动能增加;在接触地面发生弹性形变的过程中,动能减少,弹性势能增加;在恢复形变的过程中,弹性势能减少,动能增加;在离开地面上升的过程中,动能减少,重力势能增加
下落时,重力势能转化为动能,发生弹性形变时,动能转化为弹性势能;恢复形变时,弹性势能转化为动能;上升时,动能转化为重力势能
知能解读:(七)机械能守恒定律
动能和势能是可以相互转化的。如果没有摩擦和其他阻力,只有重力和弹力做功,则在动能和势能的转化过程中,物体总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。
知能解读:(八)水能的利用
在地球上,海水涨落,江河日夜奔流。海水涨落和江河奔流时都具有大量的机械能。
1.很久以前,我们的祖先就制造了木制的水轮,利用流水冲击水轮转动带动水磨来碾谷子、磨面。流水的动能通过带动水轮转化为水轮的动能。由于物体的动能大小取决于物体的质量和速度,所以水轮应安装在水的流量大、流速大的地方。
2.海水潮汐也具有巨大的能量。人们在潮汐发电方面的研究已经取得了成功,利用海水涨潮和退潮时海水的动能带动水轮机工作。
知能解读:(九)风能的利用
人类很早就利用风来驱动帆船航行,利用风来推动风车做功。
风车安装在高铁架上端的水平轴上,轴可以随风转动,它的尾翼能使风车迎着风吹来的方向。风车转动,可带动发电机或其他机器工作。
注意:(1)水能和风能是自然界中天然的机械能源。
(2)利用水能和风能时,通常将水能和风能通过发电机转化为电能。
解题方法技巧
方法技巧:(一)动能、势能的大小变化及判断方法
判断一个物体的动能、势能(重力势能和弹性势能)的变化情况,关键在于理解影响它们大小的因素。动能(重力势能)的大小不仅与物体的速度大小(所处高度)有关,而且还与物体的质量大小有关。判断一个物体的动能(重力势能)是否发生变化或发生了怎样的变化,首先要确定速度(所处高度)或质量这两个因素中哪一个因素是不变的,然后再根据另一个因素的变化情况来判断物体动能(重力势能)的变化情况。
方法技巧:(二)动能与势能的转化及判断方法
正确分析动能和势能的相互转化,可分以下几个步骤进行:(1)明确研究对象和所要研究的过程;(2)物体在起始位置所具有的动能、势能;(3)在运动过程中,物体的位置、形状、速度是否发生变化,物体的重力势能、弹性势能、动能是否变化;(4)得出结论:减小的一种形式能必定转化为另一种形式能。
方法技巧:(三)能守恒定律的应用
在没有(或可忽略)摩擦力或其他阻力,只有重力和弹力做功的情况下,在动能和势能的转化过程中,物体的机械能保持不变。
跨越思维误区
思维误区:物体匀速运边时扭越能的变化
在分析机械能的变化时,受思维定式的影响,认为下降时一定是重力势能转化为动能,上升时一定是动能转化为重力势能,水平运动时机械能不变,而忽略了其中的某个影响因素而出错。
物理思想方法
思想方法:控制变量法研究影响动能大小的因素“控制变量法”是研究物理问题最常用的一种方法。影响动能大小的因素不止一个,要研究与其中一个因素的关系,应该保证其他因素不变。要研究动能的大小与质量的关系,应保证小球在水平面上具有相同的速度。把质量不同的小球放在斜面的同一高度可以使小球在到达水平面时具有相同的速度。“控制变量法”便于研究物体动能的大小与物体质量的关系。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲内容在中考中主要考查动能和势能的变化、机械能的转化和守恒、实验探究影响动能和重力势能大小的因素。常以选择题、填空题、实验探究题的形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.动能和势能的大小判断
2.探究动能的大小与哪些因素有关
第十七章 欧姆定律
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
电流与电压、电阻的关系
★★★
2
运用欧姆定律公式及其变形式进行计算
★★★
3
伏安法测电阻
★★★
4
特殊方法测电阻
★★
5
运用串、并联电路的特点进行计算
★★★
第一讲 电流与电压、电阻的关系 欧姆定律
知识能力解读
(一)电流跟电压、电阻的关系
1.研究方法:控制变量法。即在研究电流与电压的关系时,应控制电阻一定;在研究电流与电阻的关系时,应控制电压一定。
2.实验电路图:如图所示。
/
3.电流跟电压的关系:在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。对这一关系的理解应注意:导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一导体而言的。电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,不能说成电压跟电流成正比,因为电流和电压之间存在着因果关系,电压是原因,电流是结果,因果关系不能颠倒。
4.电流跟电阻的关系:在电压不变的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比。对这一关系的理解应注意:导体中的电流和导体的电阻也是针对同一导体而言的,同样也不能说成导体的电阻跟通过它的电流成反比,因为电阻是导体本身的一种性质,它不随导体中电流的变化而变化。
5.实验注意事项
(1)连接电路时开关要断开;(2)滑动变阻器要“一上一下”选择接线柱接人电路;(3)滑动变阻器的滑片移到接人电路的阻值最大的那一端;(4)电流表、电压表的量程选择要合适;(5)电流表、电压表的正、负接线柱不要接反;(6)用滑动变阻器来改变导体两端的电压时,应尽量使定值电阻两端的电压成整数倍变化(如:0.6 V、1.2 V、1.8 V、2.4 V)。
6.实验中滑动变阻器的作用
(1)保护电路;(2)在探究电流与电雁的关系时,通过调节滑动变阻器的滑片来改变电阻两端的电压;(3)在探究电流与电阻的关系时,通过调节滑动变阻器的滑片来保证电阻两端的电压不变。
(二)欧姆定律
知识点
内容
欧姆定律的内容
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
表达式及单位
。其中U为电压,单位:V;I为电流,单位:A;R为电阻,单位:Ω
适用范围
不包括电源,是电源外部的一部分或全部电路
同一性
公式中的U、I、R必须是同一导体或同一段电路对应的物理量,不同导体间的电流、电压、电阻不存在公式中的关系
同时性
公式中的三个量必须是同一时刻的物理量
公式的变形
是由欧姆定律公式变形得到的,它表示某段导体的电阻在数
值上等于这段导体两端的电压与通过它的电流的比值。由于导体
电阻是导体本身的一种性质,不随其两端的电压和通过它的电流的
变化而变化,所以,“R与U成正比,R与I成反比”是不成立的
(三)电阻的串、并联
1.串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。即。
(1)把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,其总电阻一定比任何—个导体的电阻都大。
(2)由可推出,n个阻值均为R0的电阻串联,其总电阻为R=nR0。
(3)根据欧姆定律和串联电路的特点,可以推导出,这说明:串联电路中,电压的分配与电阻成正比。
推导过程:如图所示,由串联电路中电流的规律知。根据欧姆定律公式得,所以。
/
2.并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和。即。
(1)把n个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,其总电阻比每一个导体电阻都小。
(2)由可推出。
(3)由可推出,n个阻值均为R0的电阻并联,其总电阻为。
(4)根据欧姆定律和并联电路的电压特点,可推导出,这说明:并联电路中电流的分配与电阻成反比。
推导过程:如图所示,R1与R2并联。由并联电路中电压的规律可知U1 =U2。根据欧姆定律公式变形得,有,所以。
/
(四)串、并联电路的特点
串联电路
并联电路
电路图
/
/
电流
电压
电阻
(若n个相同的电阻R串联,则)
,(若n个相同的电阻R并联 ,则)
比例分配
解题方法技巧
(一)探究电流与电压、电阻关系的方法
探究电流与电压、电阻的关系时要用到控制变量法,具体做法如下。
(1)保持电阻不变,研究电流跟电压的关系:按图连接电路,其中R是定值电阻,R'是滑动变阻器,闭合开关S后,调节滑动变阻器的滑片,使R两端的电压成整数倍变化,如2V、4V、6V等,根据电压表和电流表的示数,读出每次加在R两端的电压值和通过R的电流值,并记录在设计好的表格中,分析归纳后得出结论。
/
(2)保持电压不变,研究电流跟电阻的关系:仍利周原来的电路,换用不同的定值电阻,使电阻成整数倍变化,如5Ω、10Ω、15Ω等,调节滑动变阻器的滑片,保持每次定值电阻两端的电压不变,把对应于不同阻值的电流表示数记录在设计好的表格里,分析归纳后得出结论。
(二)串联电路动态分析的四个步骤
(1)根据滑动变阻器滑片移动的情况,判断电路中电阻的变化。
(2)根据电阻变化及欧姆定律公式判断电路中电流的变化。
(3)根据U固=IR固判断固定部分(即阻值不变部分)电压的变化。
(4)根据U滑=U-U固判断滑动变阻器两端电压的变化。
(三)并联电路动态分析的三个步骤
(1)明确并联电路各支路两端电压都等于电源电压,故滑动变阻器移动时各支路两端电压并没变。
(2)分析支路电流。支路电阻不变的,支路电流不变;支路电阻变大的,支路电流变小;支路电阻变小的,支路电流变大。
(3)分析干路电流。根据并联电路干路电流等于各支路电流之和,分析干路电流的变化。
跨越思维误区
理解欧姆定律时,对其导出式的理解出错
是电阻的数学表达式,它表示导体的电阻可由求出,但R与它两端的电压U和通过它的电流I无关,因为电阻是导体本身的一种性质,它的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与其他因素无关。
物理思想方法
(一)控制变量法
研究电流跟电压、电阻关系的实验分两步:第一步保持电阻不变,通过改变电压,观察电流的变化;第二步保持电压不变,通过改变电阻,观察电流的变化,从而得出了它们之间的关系。这种研究方法称为控制变量法。
(二)图象法
在探究电流跟电压、电阻的关系的实验的数据处理时,就应用了图象法:利用实验得到的数据进行描点,分别画出了电阻不变时电流随电压的变化图象和电压不变时电流随电阻(或电阻的倒数)的变化图象从而分析图象得出电流跟电压、电阻的关系。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是探究电流与电压、电阻之间的关系及欧姆定律的应用,难点是运用欧姆定律公式进行计算。中考题型多为填空题、选择题和探究题,计算题多与后面的电功率的计算结合在一起,作为压轴题目出现。
(二)中考典题剖析
1.动态电路中电表的示数变化
2.探究电流与电压、电阻的关系
3.运用欧姆定律公式进行计算
第二讲 伏安法测电阻 欧姆定律的实际应用
知识能力解读
(一)伏安法测量导体电阻
1.用伏安法测量电阻的原理:根据欧姆定律公的变形式,测得待测电阻两端的电压和通过它的电流,就可以求出它的电阻值,这种测量电阻的方法叫伏安法。
2.实验器材:电源、电流表、电压表、导线、开关、滑动变阻器、待测电阻Rx。
3.电路图:如图所示。
/
4.实验步骤
(1)按电路图连接好电路,滑动变阻器的滑片滑到最大阻值处;
(2)检查电路无误后,闭合开关,移动滑片,改变待测电阻Rx两端的电压和通过它的电流;
(3)记录三组电流值和相应的电压值,利用求出三个电阻值;
(4)求出三个电阻值的平均值就是待测电阻Rx的阻值。
(二)测量小灯泡的电阻
1.原理:。
2.实验电路图及数据记录表:如图所示,记录实验数据的表格如下。
/
实验序号
U/V
I/A
R/Ω
1
2
3
3.实验器材:电压表、电流表、电源、开关、滑动变阻器、小灯泡和导线。
4.注意事项
(1)在选取器材时,电流表的量程要大于电路中的最大电流;滑动变阻器的最大电阻应略大于或接近小灯泡的电阻,以使效果明显。
(2)连接电路时要断开开关,先把串联部分连接好,再把电压表并联在小灯泡两端,电流表和电压表要用试触法选择合适的量程。
(3)进行实验时,在闭合开关前,要把滑动变阻器调到最大阻值处,使电路中的电流最小,目的是保证电路中的灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表等仪器的安全。
说明:
比较几次实验测得的电阻,会发现,灯泡变暗时,电阻变小,这不是测量的误差,这是因为随着灯泡两端电压的减小,灯泡的温度随之降低,温度越低,钨丝的电阻越小。
(三)缺少一只电表测电阻的方法
方法
器材
实验电路图
测量的物理量
被测电阻的表达式
无电压表的情况
安开法
电源,开关S1、S2,电流表,电阻R0,待测电阻Rx,导线
/
①只闭合S1,测出通过R0的电流I0
②只闭合S2,测出通过R的电流Ix
安阻法
电源,开关,滑动变阻器,电流表两只,电阻R0,待测电阻Rx导线
/
①通过Rx的电流Ix
②通过R0的电流I0
安滑法
电源,开关,滑动变阻器(最大阻值为R0),电流表,待测电阻Rx风,导线
/
①滑动变阻器阻值为零时,电流表示数I1
②滑动变阻器阻值最大时,电流表示数I2
无电流表的情况
伏开法
电源,开关S1、S2,电压表,电阻R0,待测电阻Rx导线,导线
/
①S1闭合,S2断开时,电压表示数U0
②S1、S2均闭合时,电压表示数U
伏阻法
电源,开关,电压表两只,电阻R0,待测电阻Rx,导线
/
①Rx如两端电压Ux
②R0两端电压U0
伏滑法
电源,开关,滑动变阻器(最大阻值为R0),电压表,待测电阻Rx导线
/
①滑动变阻器阻值为零时,电压表示数U1
②滑动变阻器阻值最大时,电压表示数U2
解题方法技巧
(一)单表测电阻R的方法
伏安法测电阻的原理是欧姆定律。在实验中,如果电流表或电压表损坏,可以利用电流表和已知定值电阻串联(相当于电压表)或电压表和已知定值电阻并联(相当于电流表)进行间接测量,即无论用哪种特殊方法测未知电阻,都要测出或算出未知电阻两端的电压Ux,测出或算出通过未知电阻的电流Ix,利用,求出的值。
(二)堂里电路故障分析方法
在本实验中,常见的电路故障有电流表无示数、电压表无示数、电流表无示数但电压表有示数且接近电源电压等。在发现电路存在故障时要立即断开开关,并分析查找故障原因。具体分析如下:
(1)电流表无示数,故障原因可能是电流表被短路,或从电流表两接线柱到电源两极间的电路中某处断路。
(2)电压表无示数,故障原因可能是电压表被短路,或电压表两接线柱到电源两极间的电路中某处断路。
(3)电流表无示数但电压表有示数且接近电源电压,可以肯定电压表两接线柱到电源两极间的电路为通路,故障原因是与电压表并联部分的电路断路,或电压表串联在电路中了。
跨越思维误区
判断电路故障易出错
在对电路故障进行分析时,有些同学往往感到无从下手,究其原因主要有三方面:一是没有明确电路故障都有哪些情况;二是没有掌握对此类题目的分析方法;三是不知道电路出现断路和短路后将会产生哪些现象。
物理思想方法
等效替代法
在伏安法测电阻的实验中,若缺少一只电流表或缺少一只电压表,可用定值电阻R来代替,这种方法叫等效替代法。如前面所讲的“伏阻法”和“安阻法”测电阻以及求串、并联电路的总电阻(等效电阻)都利用了等效替代法。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是伏安法测电阻,欧姆定律的应用和电流表、电压表、滑动变阻器的使用;难点是测电阻的其他方法。中考多以选择题、填空题和实验探究题为主。
(二)中考典题剖析
1.实验电路的选择
2.测量电阻的实验探究
3.欧姆定律在实际中的应用
第十三章 内能
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
分子动理论的内容
★★★
2
内能和改变内能的两种方式
★★★
3
探究物质的吸热能力及比热容
★★★
4
热量及其计算
★★★
第一讲 分子热运动 内能
知识能力解读
知能解读:(一)物质的组成
1.物质:物质是由分子、原子组成的,分子是保持物质化学性质的最小粒子,分子由原子构成。由单个原子组成的是单原子分子,绝大多数分子是多原子分子。原子又是由原子核和绕核运动的带负电的电子组成的,其中原子核包括质子和中子两种粒子,后来科学家发现质子和中子都是由称为夸克的更小的粒子组成的。随着人类对微观世界的探索的不断深入,科学工作者相继发现了几百种粒子,它们是比原子核更深一个层次的物质存在形式。人类对微观世界的探索还在继续,这种探索是永无止境的。
2.分子非常小,人们通常以10-10 m为单位量度分子。
3.物体:物体是指具有一定形状,占据一定空间,有体积和质量的实物。如桌子、铝锅、铁钉、塑料尺等是物体,而构成物体的材料如木材、铝、铁、塑料等是物质。在辨析物体和物质时不可将二者混为一谈。
知能解读:(二)分子热运动
1.分子动理论
内容
扩展
实例
常见的物质是由大量的分子、原子构成的
分子间存在着空隙
①食盐能溶于水中
②酒精与水混合总体积变小
③气体极易被压缩
物质内的分子在不停地做热
运动
温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散现象就是由分子的无规则运动引起的
①墙内开花墙外香
②把硫酸铜水溶液注入水底,过一段时间全部水都变蓝
③把铅块与金块紧压在一起,5年后它们相互渗入约1mm
分子之间存在引力和斥力
引力和斥力同时存在,不过有时以引力为主,有时以斥力为主
①固体和液体很难被压缩,固体不易被拉断
②把丙个铅块的底部削干净,紧压一下,两个铅块就会连在一块,下面再吊一个重物,两铅块也不分开
2.分子的热运动
一切物质的分子都在不停地做无规则的运动,这种无规则运动叫做分子的热运动。分子的运动用肉眼是看不见的,扩散现象是分子热运动的宏观表现。
知能解读:(三)对扩散现象的认识和理解
1.不同的物质在相互接触时,彼此进入对方的现象,叫做扩散。
2.扩散现象只能发生在不同的物质之间,同种物质之间是不能发生扩散现象的。
3.不同物质只有相互接触时,才能发生扩散现象,没有相互接触的物质是不会发生扩散现象的。
4.气体、液体和固体之间都可以发生扩散现象,而且不同状态的物质之间也可以发生扩散现象。
5.扩散的快慢与物体的温度有关。温度越高,扩散进行得越快,反之越慢。
6.扩散现象表明:一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;分子之间存在着间隙。
知能解读:(四)固、液、气三态物质的宏观特性和微观特性
物态
微观特性
宏观特性
分子间距离
分子间作用力
有无固定形状
有无固定体积
有无流动性
固态
很小
很大
有固定形状
有固定体积
无流动性
液态
较大
较大
无固定形状
有固定体积
有流动性
气态
很大
很小
无固定形状
无固定体积
有流动性
知能解读:(五)分子动能
分子由于热运动所具有的动能叫做分子动能。物体温度越高,大量分子的热运动越剧烈,则分子的平均动能越大。
知能解读:(六)分子势能
分子间存在着引力和斥力,因此由分子间的相对位置决定的势能叫做分子势能。
知能解读:(七)内能
1.内能的概念及影响因素:构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。物体内能的大小跟它的质量有关,质量越大,即分子数量越多,它的内能就越大。内能还跟物体的温度和物体的状态(固态、液态或气态)有关。
2.一切物体都具有内能。
知能解读:(八)内能的改变
改变内能的方式有两种:做功和热传递。两者的对比如下
热传递
做功
实质
内能的转移
内能与其他形式的能之间的相互转化
条件及结果
不同的物体或物体的不同部分之间存在温度差,最后物体之间温度相同
外界对物体做功,物体的内能增加
物体对外界做功,物体的内能减少
方式
热传导、对流、热辐射
压缩体积、摩擦生热、锻打物体、拧弯物体等
气体膨胀等
实例
生活中的烧、烤、烙、炒等;生产中的“淬火”等
打气筒打气、钻木取火等
开水瓶中的水蒸气将瓶塞推开,水蒸气的内能减少
联系
热传递和做功对改变物体的内能是等效的。某物体的内能发生改变,可能是通过热传递改变的,也可能是通过做功改变的,若不知道具体过程,则无法确定具体的方式
知能解读:(九)热量
1.热量的概念:热量是指在热传递过程中传递能量的多少。它是为了描述热传递过程中物体吸收或放出能量的多少而引入的物理量。
2.热量与内能的关系:物体吸收热量时内能增加,放出热量时内能减少,因此热量是物体内能变化的量度。热量的单位和内能的单位一样,也是焦耳。
注意:因为热量是伴随着热传递发生的,所以热量是一个与热传递过程对应的过程量,而不是对某一状态而言的状态量。因此我们不能说某物体“含有”或“具有”多少热量,只能说某物体在热传递过程中吸收或放出多少热量。
解题方法技巧
方法技巧:(一)利用分子动理论解释现象
判断是不是分子运动的方法:一是要将分子与宏观物体区分开,分子很小,用肉眼根本观察不到;二是注意分析题目中的主体是不是运动的分子;三是明确分子的运动是不受任何外力影响而进行的,而宏观物体的运动是受外力影响的结果。
方法技巧:(二)正确理解温度、内能、热量之间的区别和联系
温度
热量
内能
定义不同
宏观上:表示物体的冷热程度
微观上:反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度
在热传递过程中,传递内能的多少
构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和
量的性质
状态量
过程量
状态量
表述
用“降低”或“升高”等表述
用“放出”或“吸收”等表述
用“有”“具有”“改变”“增加”“减小”等表述
单位
摄氏度(℃)
焦耳(J)
焦耳(J)
关系
热传递可以改变物体的内能,使内能增加或减少,但温度不一定改变(如晶体的熔化、凝固过程),即物体吸热,内能会增加,物体放热,内能会减少,但物体的温度不一定发生改变
方法技巧:(三)区分两种改变物体内能的方法
做功改变物体的内能的实质是能量的转化,即内能的变化是由于内能与机械能之间的相互转化引起的,对物体做功时机械能转化为内能,则物体内能增加,物体对外做功时内能转化为机械能,则物体内能减少;而热传递改变物体的内能的实质是能量的转移,即内能从一个物体转移到另一个物体,或者从同一个物体的高温部分转移到低温部分,无其他能量参与,能量的种类没有变化。
跨越思维误区
思维误区:(一)对内能和温度的关系理解不透
一切物体都具有内能,一个物体温度越高,内能越大,我们易误认为“0℃”的物体没有内能。
思维误区:(二)对温度、热量和内能的理解
温度、热量和内能是热学中的三个基本物理量,在日常生活中都用“热”来表示,但三者的实质又有不同,很容易混淆。温度描述了物体的冷热程度;热量描述了物体内能的变化量;内能表示了物体内所有分子所具有分子动能和分子势能总和。
物理思想方法
思想方法:(一)分析推理法和模型法认识和想象微观世界
我们用肉眼无法观察微观世界的分子及分子运动,可通过观察扩散实验,分析宏观现象,通过推理认识微观世界的分子在不停地做无规则运动。运用乒乓球、弹簧和橡皮筋建立的物理模型,可帮助我们认识分子之间既有斥力,又有引力,引力和斥力是同时存在的。
思想方法:(二)等效替代法在改变物体内能上的应用
等效替代法是科学研究常用的一种方法,物体的内能可以通过做功和热传递两种方式来改变,由于两种方式在改变物体内能上产生的效果相同,所以我们说做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,要改变一个物体的内能,有时这两种方式是可以相互替代的。
中考考点链接
考点连接:(一)中考考点解读
本讲知识的特点是名词多、术语多,有扩散、分子热运动、分子动能、分子势能、内能、做功、热传递等,要求我们在学习时,能够分清它们的准确含义。纵观近几年全国各地的中考物理试题,本讲内容主要考查分子动理论的内容和内能概念,内能与温度的关系及做功和热传递的方式改变物体的内能,考题与日常生活现象联系紧密,一般采用填空题、选择题、问答题等题型,难度不会太大。
考点连接:(二)中考典题剖析
1.扩散现象的理解
2.利用分子动理论解释现象
3.改变物体内能的方式的判断
第二讲 比热容
知识能力解读
知能解读:(一)比热容
1.比热容的定义
一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。用符号c表示。
2.比热容的单位
在国际单位制中,比热容的单位是,读作“焦每千克摄氏度”。
3.正确理解比热容应注意的两个方面
(1)比热容是物质本身的一种性质,每种物质都有自己的比热容;(2)比热容的大小只决定于物质本身,与物体质量的大小、温度改变的多少、物体吸收或放出热量的多少无关,但是同种物质在不同物态时的比热容一般不同,例如冰和水的比热容就不同。
4.水的比热容及物理意义
水的比热容是,其物理意义是:1 kg的水温度升高(或降低)l℃吸收(或放出)的热量是4.2×103 J。
5.水的比热容大的应用
水的比热容大在日常生活和生产中具有重要意义,主要表现在两个方面:一方面是冷却或取暖。由于水的比热容较大,在一般情况下,一定质量的水升高(或降低)一定的温度而吸收(或放出)的热量比相同质量的其他物质升高(或降低)相同的温度吸收(或放出)的热量多,所以我们利用水作冷却剂成取暖。作冷却剂时,让水吸收更多的热量;用来取暖时,让水放出更多的热量。另一方面,由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)较多的热量而自身的温度却改变不多,这一点有利于调节气候。夏天,太阳照在海面上,海水在温度升高过程中吸收大量的热量,所以住在海边的人们并不觉得特别热;冬天,气温降低了,海水由于温度降低而放出大量的热量,使沿海气温不致降得太低,所以住在海边的人们又不觉得特别冷。
知能解读:(二)热量的计算
物体在热传递过程中吸收或放出热量的多少与物体的质量、比热容及温度变化的多少有关,可以用公式来表示。用Q表示吸收或放出的热量,c表示物质的比热容,m表示物体的质量,t0表示物体的初温,t表示物体的末温,则物体吸收的热量为,物体放出的热量为。
注意:(1)吸、放热公式只适用于物体温度升高或降低时,物体吸收或放出热量的计算,不适用于有物态变化的过程。
(2)吸收或放出的热量与c、m、三个因素有关,必须全面分析。
(3)注意题目中的条件,尤其是“升高到”和“升高了”(或“升高”)的区别。
知能解读:(三)热平衡方程
热平衡方程的公式是。公式的实质表明了在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体的多少,反映了在这种转移中能量守恒的关系。根据热平衡方程就可以计算出某种物质的比热容、质量、初温或末温。
解题方法技巧
方法技巧:(一)热量的计算应注意的问题
(1)正确理解公式中各量的物理意义。
(2)注意物体吸收或放出热量的多少与物质的比热容、质量和温度的变化量三个因素都有关系,而与物体的温度没有关系。
(3)同一公式中的各物理量的单位必须要统一。
(4)公式只适用于无状态变化时升温(或降温)过程中吸收(或放出)的热量。
(5)注意温度“升高了”“升高到”“降低了”“降低到”等不同的说法,要正确辨别。
(6)正确理解公式的意义,应注意:表示物质的比热容可以用吸收(或放出)的热量与质量、变化的温度的乘积的比值表示,同种物质在同种物态下这个比值是一定的,不同物质的比值不同。
(7)涉及比热容的问答说明题的表述,通常借助公式来说理更严密。
方法技巧:(二)公式法与比例法的综合运用
运用公式法解热量的计算题时,注意首先要判断是吸热过程还是放热过程,并找出所求物理量,然后再列出相应的公式,代入已知物理量的数值,最后进行数学计算并求出结果,例如用铝壶烧水时,应求铝壶、水两个物体吸收热量的总和。由此可见,在解答物理习题时,要认真仔细地审题,考虑问题应从实际出发,做到全面周密。
本讲知识运用比例法解题时,一般遵循以下步骤:(1)列出各物体吸(放)热的方程式,涉及求比热容之比、质量之比、温度差之比的还要进行公式变形;(2)针对所求量之比列出比例式;(3)代入已知数据,计算得出结果;(4)对题目中的要求加以分析。
跨越思维误区
思维误区:(一)不能正确理解比热容是物质的一种属性
比热容是物质的一种属性,每种物质都有确定的比热容,其大小与物质的质量多少、温度高低、运动状态等无关,只与物质的种类及物态有关。例如:一杯水、静止的水、流动的水、热水、冷水的比热容都相同,而水结冰后比热容则改变。
思维误区:(二)不能正确分析吸收热量的多少
物体吸收或放出的热量与物体的质量、物质的种类及温度的改变有关,分析热量的变化时应兼顾三者注意温度的改变不是初温,也不是末温,而是两者的差比较不同物质的吸热能力时,通过相同加热器加热时问的长短表示物质吸收热量的多少。若加热时间相同,则表示物质吸收的热量相等。
物理思想方法
思想方法:控制变量法和转换法在探究物质的吸热能力中的应用
在探究不同物质的吸热情况实验中,应用控制变量法。实验中,应控制水和食用油(或其他物质)的质量、初温相同,通过升高相同的温度比较加热时间,或加热相同的时间比较升高温度的大小。在探究不同物质的吸热情况实验中,将不同物质的吸热能力的比较转换成升高温度的大小进行比较。将吸收热量的多少转换成相同的电加热器加热时间的长短(或温度计示数的高低),都运用转换法。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲重点考查对比热容概念的理解,利用比热容的意义分析出物体吸收或放出热量的计算公式,并用公式进行简单的热量计算,突出考查水的比热容大这一物质性质,考题与日常生活现象联系紧密。以填空题、选择题、实验题、探究题、问答题和计算题等形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.比热容大小的判断
2.实验探究物质的吸热能力
3.水比热容大的理解
第十九章 电与磁
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
磁极间的相互作用规律
★★
2
磁体周围磁感线的分布及磁场方向
★★★
3
通电螺线管的磁场及安培定则
★★★
4
影响电磁铁磁性强弱的因素
★★★
5
电磁继电器的应用
★★
6
电动机的工作原理
★★★
7
产生感应电流的条件
★★★
8
发电机的工作原理
★★★
第一讲 磁现象和磁场
(一)磁性与磁体
1.磁性:磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质。
2.磁体:具有磁性的物体,也称磁铁。
3.磁极:磁体上磁性最强的部分。条形磁体的磁极在它的两端。
4.磁体的指向性:在水平面内可以自由转动的磁体,静止后总是一个磁极指南,另一个磁极指北,指南的磁极叫南极(S极),指北的磁极叫北极(N极)。
5.磁极间的相互作用规律
同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
(二)磁化和去磁
1.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。最容易磁化的物质是铁磁性物质,如软铁、硅钢等。
注意:
不是所有的物质都会被磁化。例如,磁体不能吸引铜、铝、玻璃等,说明这些物质不能被磁化,不具有磁性。
2.去磁
使原来有磁性的物体失去磁性的过程叫做去磁。
(三)软磁体和硬磁体
软磁体:铁棒被磁化后,磁性很容易消失,称为软磁体。
硬磁体:钢棒被磁化后,磁性能够长期保持,称为硬磁体或永磁体。目前人们使用的永磁体大部分是用钢在强磁场中磁化得到的。
(四)磁性材料
铁、钴、镍等物质,或含有铁、钴、镍的合金,这些材料统称为磁性材料。
1.磁体吸引磁性材料,不需要直接接触,甚至隔着某些物体,磁体仍能吸引磁性材料,如磁体隔着玻璃、纸片也能吸引小铁钉。
2.磁性材科的应用:磁性材料已经在现代生活和科学技术中具有广泛的应用。如指南针、磁带、计算机、磁卡、磁盘和磁浮列车等。
(五)磁场和磁感线
1.磁场
磁场是一种存在于磁体或电流周围的看不见、摸不着的特殊物质。磁极间的相互作用和磁化现象、磁体与电流间的作用、电流与电流间的作用都是通过磁场发生的。
(1)磁场的基本性质:磁场对放人其中的磁体产生力的作用。我们常用小磁针是否受到磁力的作用来检验小磁针所在的空间是否存在着磁场。
(2)磁场的方向:磁场不但有强弱,而且有方向。在磁场中的某一点,可自由转动的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
磁场是存在于磁体周围的一种真实存在的物质,但我们看不见、摸不着。为了研究问题的方便,人们把铁屑或小磁针在磁场中的排列情况用一些带箭头的曲线画出来,可以直观、形象地描述磁场,并且任何一点的曲线方向都跟放在该点的小磁针静止时北极所指的方向一致,这样的曲线叫做磁感线。
几种常见的磁体周围的磁感线分布如图所示。
/
/
理解磁感线时应注意以下几点。
(1)磁感线是人们为了直观、形象地描述磁场的方向和分布情况而引入的带方向的曲线,它并不是客观存在于磁场中的真实曲线。
(2)磁感线是有方向的,曲线上任何一点的切线方向就是该点的磁场方向。
(3)磁感线分布的疏密程度可以表示磁场的强弱。磁体两极处的磁感线最密,表示其两极处的磁场最强。
(4)磁感线是一些闭合的曲线。磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来,回到磁体的南极;在磁体的内部,磁感线都是从磁体的南极指向北极。
(5)磁体周围磁感线的分布是立体的,而不是平面的。我们在画图时,因受纸面的限制,而只画了一个平面内的磁感线分布情况。
(6)任何两条磁感线绝对不会相交,因为磁场中任何一点只有一个确定的磁场方向。如果某一点有两条磁感线相交,那么该点就有了两个磁场方向,这是不可能的。
(六)地磁场和磁偏角
1.地磁场
地球是一个既复杂又巨大的磁体,在地球周围的空间里存在着磁场,叫做地磁场。地磁北极在地,理南极附近,地磁南极在地理北极附近,地磁场的磁感线从地磁北极出发到地磁南极(如图),能自由转动的小磁针静止时指南北方向,就是因为受到地磁场的作用。
/
注意:地理北极附近上空的地磁场方向竖直抬向下,地理南极附近上空的地磁场方向竖直指向上。磁偏角指南针给人“指南”的印象,实际上磁针所指的方向与地理上的南北方向还有一定的角度,这个角度叫做磁偏角。地球上各处磁偏角的大小常有一定的规律,我们要精确测定方向,就需要考虑磁偏角所造成的误差。
世界上最早准确记述磁偏角的是我国宋代学者沈括,比西方早了400多年。
解题方法技巧
(一)判断物体有无磁性
判断物体是否具有磁性的四种方法:
1.根据磁体的吸铁性判断:将被测物体靠近铁、钻、镍等物质,若能够吸引这类物质,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性。
2.根据磁体的指向性判断:把被测物体用细线吊起,若静止时总是指南北方向,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性。
3.根据磁极的磁性最强判断:如有A、B两个外表完全相同的钢棒,已知一个有磁性,一个没有磁性,区分它们的方法是:将A的一端从B的左端向右滑动,若在滑动过程中发现吸引力的大小不变,则说明A有磁性,若发现吸引力先变小再变大,则说明B有磁性(如图所示)。
/
4.根据磁极间的相互作用规律判断:将被测物体的一端分别靠近静止小磁针的两极,若发现有一端发生排斥现象,说明该物体具有磁性,否则便没有磁性。
(二)磁体周围的磁感线分布
磁体周围昀磁感线都是从N极出发回到S极,磁场中的小磁针静止时N极的指向跟该点磁感线方向一致。即磁场中某点的磁场方向、磁感线方向、可自
由转动的小磁针在该点静止时N极的指向是一致的。
(三)地磁场
地磁南极在地理北极附近,地磁北极在地理南极附近,说明磁感线是从地球南极附近发出,回到地球北极附近,其方向由南指向北。
(一)判断物体有无磁性时易出错
磁体具有磁性,能够吸引铁、钻、镍等物质,而两个磁体的异名磁极靠近时也相互吸引。因此在判断物体有无磁性时,不能根据两个物体相互吸引来断定哪个物体具有磁性。只有当两个物体靠近时发生排斥现象,才可以断定两个物体均有磁性,且相互靠近端为同名磁极。
(二)对磁感线概念的认识
不理解磁感线的概念,往往误认为磁感线是真实存在的曲线,或磁感线就是铁屑排列而成的,或磁感线只分布在磁体外部。
要明确磁感线实际上并不存在,是为了描述磁场而假想引入的,磁感线是假想的物理模型。
物理思想方法
(一)转换法
磁场是看不见、摸不着的物质,可以通过它对其他物体的作用来认识,即进行“转换”,这是一种科学的思维方法,应在学习过程中逐步渗透。运用物理学中常用的研究方法——转换法来感知磁场的存在及其方向性。
(二)理想模型法
磁感线实际上并不存在,是为了描述磁场而假想引入的。磁感线是假想的物理模型,用磁感线描述磁场的这种方法叫“理想模型法”。磁感线上某一点的切线方向代表该点的磁场方向,磁感线密的地方表示磁场强,磁感线疏的地方表示磁场弱。利用这种方法的还有光线的引入。
中考考点链接
(一)中考考点解读
磁极间的相互作用,磁场的基本性质,磁场、磁感线作图等相关内容是本讲在中考中的重点,常以选择题、填空题、作图题的形式呈现。
(二)中考典题剖析
1.磁体磁极的判断
2.利用磁感线的方向判断磁场
3.磁性材料的应用
第二讲 电与磁
知识能力解读
(一)电流的磁场
1.奥斯特实验
1820年,丹麦物理学家奥斯特用实验证实通电导体周围存在磁场。
实验探究
现象
分析
/
导线通入电流,小磁针发生偏转
小磁针发生偏转,说明小磁针受到磁场的作用。(因为磁体间力的作用是通过磁场来完成的)
/
导线中无电流通过时,小磁针不发生偏转
小磁针不发生偏转,说明小磁针没有受到磁场的作用,没有电流也就没有磁场
/
改变导线中通入电流的方向,小磁针的偏转方向相反
小磁针的偏转方向相反,说明磁场的方向发生改变,磁场的方向与电流的方向有关
奥斯特实验表明:通电导线和磁体一样,周围存在磁场,即电流的磁场,且电流的磁场方向跟电流的方向有关。
2.通电螺线管
(1)通电螺线管外部的磁场和条形磁体的磁场十分相似。通电螺线管的两端相当于条形磁体的两个磁极,它们的极性可以由实验中小磁针的指向来确定。
(2)通电螺线管的极性跟电流方向的关系可以用安培定则(右手螺旋定则)来判定。
(3)安培定则的具体内容为:用右手握住螺线管,让四指指向螺线管中电流的方向,则拇指所指的那端就是螺线管的N极,如图所示。
/
注意:①运用安培定则不仅可以判断通电螺线管的N、S极,也可以反过来判断通电螺线管中的电流方向。具体做法是:用右手握住螺线管,拇指指向通电螺线管的N极,则四指弯曲的方向就是电流的方向。
②安培定则的应用一般有以下几种:一是由螺线管中的电流方向判断通电螺线管的N、S极;
二是已知通电螺线管的N、S极判断螺线管中电流的方向;三是根据通电螺线管的N、S极以及电源的正、负极,画出螺线管的绕线方向。
(二)电磁铁
1.电磁铁的构造:把螺线管紧密地套在一个铁芯上,就构成了一个电磁铁。
2.电磁铁的工作原理:利用电流的磁效应和通电螺线管中插入铁芯后磁性大大增强。
注意:电磁铁的铁芯要用软铁棒,如果用钢棒,线圈失去磁性后,钢棒由于是硬磁性材料将保留磁性,这是不允许的。
3.电磁铁的特点
(1)电磁铁通电时有磁性,断电时无磁性。
(2)匝数一定时,通入的电流越大,电磁铁的磁性越强。
(3)在电流一定时,外形相同的螺线管,线圈的匝数越多,电磁铁的磁性越强。
4.电磁铁的应用:电磁起重机、电铃、电磁继电器、全自动洗衣机中的进水徘水阀门、卫生间里感应式冲水器的阀门等。
(三)电磁继电器
1.电磁继电器的主要部件:电磁铁、衔铁、弹簧、触点(分动触点和静触点)。
2.电磁继电器构成的电路由两部分组成,如图所示。
/
(1)低压控制电路:它是由电磁继电器中的电磁铁、低压电源、衔铁和开关组成的。
(2)高压工作电路:它是由电磁继电器中的触点、用电器(如电动机)和高压电源组成的。
3.电磁继电器的工作原理:电磁铁通电时,把衔铁吸下来,将工作电路的触点接通,工作电路闭合;电磁铁断电时,失去磁性,弹簧把衔铁拉起来,切断工作电路。
4.电磁继电器的几种主要应用
(1)通过低压控制电路(或弱电流)的通断间接地控制高压工作电路(或强电流)的通断。
(2)可实现远距离控制。
(3)与其他元件配合使用,实现温度或光等自动控制。
(四)扬声器
扬声器是把电信号转换成声信号的一种装置。图甲是扬声器的外形结构图,图乙是扬声器的构造示意图,它主要由固定的永久磁体、线圈和锥形纸盆构成。当线圈中通有图中所示的电流时,线圈受到永久磁体的吸引向左运动;当线圈中通有相反方向的电流时,线圈受到永久磁体的排斥向右运动。由于通过线圈的电流是交变电流,所以它的方向不晰变化,线圈就不断地来回运动,带动纸盆来回振动,于是扬声器就发出了声音。
/ /
甲 乙
(五)磁场对通电导线的作用
1.通电导线在磁场中要受到力的作用,所受力的方向跟电流方向和磁场方向有关。当电流方向或磁场方向其中之一变得与原来的方向相反时,通电导线受力的方向也变得与原来的方向相反;当电流方向和磁场方向同时变得与原来的方向相反时,通电导线受力的方向不变。
2.通电导线和通电线圈在磁场里受到力的作用而发生运动,电能转化为机械能。
(六)磁场对通电线圈的作用
把一个线圈放在磁场里,接通电源,让电流通过线圈,线圈将在磁场里发生转动。
如图甲所示,通电线圈的ab边和cd边在磁场里受到力的作用,而ab边和cd边中的电流方向相反,所以受到力的方向相反且不在一条直线上,在这两个力的作用下线圈就转动起来。
如图乙所示,通电线圈的ab边和cd边受的力大小相等、方向相反、在同一条直线上,此时通电线圈因受平衡力而不转动,线圈此时所处的位置称为平衡位置。
/
拓展:(1)用左手定则判断通电导体在磁场里受力的运动方向。
左手定则内容:伸出左手,让大拇指跟其余四指垂直并在同一平面内,然后放入磁场中,让手心对准N极(或磁感线垂直穿入手心),四指指向导体中的电流方向,则大拇指所指的方向就是通电导体在磁场里受力运动的方向。如图所示。
/
(2)通电导体的受力方向与磁场方向和电流方向的关系。
通电导体在磁场中的受力方向垂直于磁场方向和电流方向。
(七)直流电动机
1.构造:电动机主要由定子和转子组成。能够转动的部分叫转子,固定不动的部分叫定子。
2.原理:通电线圈在磁场中受力而转动。
3.工作过程:如图所示。
/
4.换向器的作用:每当线圈转过平衡位置时,换向器能自动改变线圈中的电流方向,使线圈持续转动。
5.改变电动机转向的方法:改变线圈中的电流方向或改变磁场的方向。
6.改变电动机转速的方法:改变电流的大小或改变磁场的强弱。
(八)电动机的优点及应用
1.优点:(1)构造简单、控制方便、体积小、效率高、功率可大可小;(2)价格便宜、无污染。
2.生活中的电动机
(1)电动机把电能转化为机械能。
(2)电风扇、洗衣机等家用电器多使用交流电动机。
(3)电动玩具、录音机等小型电器多使用直流电动机。
(九)电磁感应
1.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运动时,导体中就产生电流,这种由于导体在磁场中运动而产生电流的现象叫做电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。如图所示。
/
2.产生感应电流必须满足两个条件:(1)闭合电路的一部分导体;(2)做切割磁感线运动。
3.导体中感应电流的方向跟导体运动方向和磁场方向有关。当这两个方向中的任何一个与原来方向相反时,感应电流的方向改变;若两个方向都反向时,则感应电流的方向不变。
4.在电磁感应现象中机械能转化为电能。
(十)发电机
1.发电机的工作原理。发电机是利用电磁感应原理制成的,它是把机械能转化为电能的装置。
2.发电机可分为直流发电机和交流发电机。交流发电机主要由转子和定子两部分组成,另外还有铜环、电刷等。实际用的发电机是线圈不动,磁极旋转的旋转磁极式发电机。不管是直流发电机还是交流发电机,线圈中产生的都是交流电。
3.交流发电机的工作过程(如图所示)
/
当线圈平面与磁感线垂直时,ab边和cd边运动方向和磁感线方向平行,不做切割磁感线运动,线圈中不能产生感应电流
/
当线圈平面与磁感线平行时,ab边向下运动,cd边向上运动,都做切割磁感线运动,线圈中就会产生感应电流,外部电流方向是从K→A灵敏电流表→B→L
/
当线圈平面再次与磁感线垂直时,ab边和cd边运动方向与磁感线平行,不做切割磁感线
运动,线圈中不能产生感应电流
/
当线圈平面再次与磁感线平行时,ab边向上
运动,cd边向下运动,都做切割磁感绒运动,
线圈中就会产生感应电流,外部电流方向是
从L→B→灵敏电流表→A→K
4.交流电。周期性地改变方向的电流叫做交流电。我国供生产和生活用的是交流电,周期为0.02 s,频率是50 Hz,电流方向每秒钟改变100次。
(十一)动圈式话筒
1.构造:细漆包线绕成的线圈和环形的永磁体(如图所示)。
/
2.原理:动圈式话筒是利用电磁感应原理制成的。
3.作用:将声信号转换成电信号的装置。
4.工作过程:当对着话筒说话或唱歌时,产生的声音使膜片振动,与膜片相连的线圈也跟着一起振动。线圈在磁场中的这种运动,能产生随着声音的变化而变化的电流,经放大后,通过扬声器还原成声音。
解题方法技巧
(一)有关奥斯特实验的问题
解答时应注意:(1)通电导体周围存在磁场;(2)磁场方向跟电流方向有关,当电流方向改变时,磁场方向也随之改变。
(二)安培定则的运用
安培定则的运用是中考常考内容,常以填空题、选择题、作图题方式考查。解答时要注意四点:(1)弯曲四指的指向跟通电螺线管中的电流方向一致;(2)大拇指所指的那端是通电螺线管的N极;(3)通电螺线管外部的磁感线分布情况跟条形磁体外部的磁感线分布情况相似;(4)要用右手。
其具体运用可分为三类。
1.判定通电螺线管两端的极性。
可先在线圈中标明电流方向,让四指指向电流方向,则大拇指所指的那端就是通电螺线管的N极。
2.判定通电螺线管磁感线的方向。
先用安培定则判断通电螺线管两端的极性,再根据其周围磁感线跟条形磁体相似进行作图。
3.判定通电螺线管中的电流方向或电源的正、负极。
先根据磁极间的相互作用规律判定通电螺线管的N、S极,再用安培定则判定通电螺线管中的电流方向,最后根据电流方向判定电源的正、负极。
(三)电磁铁及其应用
中考主要考查两个方面的问题,一是影响电磁铁磁性强弱的因素,二是电磁铁的应用。
1.影响电磁铁磁性强弱的因素
解答这类问题时应从电流大小、线圈匝数等因素入手。
2.电磁继电器
电磁铁磁性的有无可以由通、断电来控制。利用这一点可制成电磁继电器。当电磁继电器所在的控制电路接通时,电磁铁产生磁性吸引衔铁,使工作电路接通或断开。使用电磁继电器可实现用低电压、弱电流控制高电压、强电流,进行自动控制及远距离控制等。解答时应从其原理或实际应用等方面考虑。
(四)磁场对电流的作用
1.影响通电导体在磁场中的受力方向的有关因素
通电导体在磁场中受力的方向跟电流方向和磁场方向都有关系,当这两个方向中的任何一个与原来方向相反时,都会改变通电导体的受力方向;当电流方向和磁场方向同时反向时,通电导体的受力方向不变。
2.关于电动机的问题
解答时应从电动机的原理或换向器的作用方面考虑,另外还要注意线圈的转动方向跟电流方向和磁场方向有关。工作时将电能转化为机械能。
(五)关于电磁感应的问题
1.产生感应电流的条件
要产生感应电流,必须同时满足两个条件:一是导体必须是闭合电路的一部分,二是导体必须做切割磁感线运动(包括两种情况:磁极不动导体运动或导体不动磁极运动)。
2.影响感应电流方向的因素
感应电流方向跟磁场方向和导体运动方向有关,这两个方向任何一个与原来方向相反,感应电流的方向都会与原来方向相反。若两个方向同时与原来方向相反,则感应电流的方向不变。
跨越思维误区
(一)在安培定则的运用中,电流方向、四指所指的方向、螺线管的N极、大拇指所指的方向的结合存在困难
利用安培定则判断通电螺线管的N、S极时,容易出错的地方:一是左右手混淆;二是四指指向和大拇指指向混淆;三是由电流的方向和其N、S极不会判断螺线管上导线的绕法;四是由螺线管的N、S极及其导线绕法不会判断电流的方向。
要培养立体感,把平面图和实物结合起来考虑。
要注意四指所指的方向就是电流方向,大拇指所指的方向为螺线管的N极。
(二)对产生感应电流的条件理解不透彻,误认为只要导体在磁场中运动就会产生感应电流,或只有导体运动才会切割磁感线
正确理解产生感应电流的条件:
(1)必须是闭合电路的一部分导体;
(2)导体必须切割磁感线;
(3)电路必须是闭合的,如果电路不闭合,即使是一部分导体正在做切割磁感线运动,也不会产生感应电流。
(三)将电磁感应和磁场对电流的作用的实验装置图混淆,或将发电机和电动机的模型图混淆
电磁感应和磁场对电流的作用的实验装置图很相似,都是闭合电路的一段导体在磁场中,区别是:电磁感应现象的实验装置中没有电源,电流是由于导体做切割磁感线运动而产生的,导体靠外力作用而运动,能量由机械能转化为电能;磁场对电流的作用的实验装置中有电源,电流是由电源提供的,导体由于受到磁场力的作用而运动,能量由电能转化为机械能。
物理思想方法
转换法和控制变量法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果来间接研究物理问题的方法,叫转换法。比如电磁铁磁性的强弱可以通过吸引大头针的多少来判断,吸引的大头针越多,磁性越强。此外,电磁铁的磁性强弱与铁芯、线圈匝数的多少、电流的大小均有关系,故在探究过程中应采用控制变量法。
中考考点连接
(一)中考考点解读
通电螺线管及电磁铁是本讲在中考中的重点,另外电动机、电磁感应及发电机在近几年的中考中也屡有出现。一般以选择题、填空题、作图题等方式呈现。
(二)中考典题剖析
1.安培定则的应用
2.电与磁的综合题
3.探究产生感应电流的条件
第十二章简单机械
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
杠杆的五要素
★★
2
杠杆的平衡条件及应用
★★★
3
杠杆的分类
★★★
4
定滑轮和动滑轮的实质和作用
★★
5
滑轮组的特点和组装
★★
6
轮轴和斜面的工作原理
★
7
机械效率及其计算
★★★
8
测滑轮组机械效率的方法
★★★
第一讲简单机械
知识能力解读
知能解读:(一)杠杆
在力的作用下,能够绕固定点转动的硬棒(可以是弯曲的)就是杠杆,这个固定点叫支点。
知能解读:(二)杠杆的五要素
杠杆的五要素指支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂(如图)。
/
1.杠杆可以绕其转动的点O叫做支点;
2.使杠杆转动的力F1叫做动力;
3.阻碍杠杆转动的力F2叫做阻力;
4.从支点O到动力F1作用线的距离l1叫做动力臂;
5.从支点O到阻力F2作用线的距离l2叫做阻力臂。
知能解读:(三)力臂
从支点到力的作用线的距离叫力臂。分为动力臂和阻力臂。
注意:不要把从动力作用点到支点的距离作为动力臂,或把从阻力作用点到支点的距离作为阻力臂。
知能解读:(四)杠杆力臂的画法—一找点、二画线、三作垂线段
1.首先在杠杆的示意图上,确定支点O。
2.画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线延长。
3.从支点O向力的作用线引垂线,画出垂足,则从支点到垂足的距离就是力臂,力臂用虚线(或实线)表示并用大括号标明,在旁边标上字母或,分别表示动力臂或阻力臂。
注意:力臂有时在杠杆上,有时不在杠杆上。如果力的作用线恰好通过支点,则力臂为零。若杠杆的作用点不变,但动力或阻力的方向改变,则动力臂或阻力臂一般改变。
知能解读:(五)杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡:杠杆静止或匀速转动都叫做杠杆平衡,注意:我们在实验室探究杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的,但在实际生产和生活中,这样的平衡不多,在许多情况下,杠杆倾斜静止这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止,都可以理解成平衡状态。
2.杠杆平衡条件的表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即。
3.公式表示为:,即
4.利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:
(1)确定杠杆支点的位置;(2)分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图;(3)确定每个力的力臂;(4)根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
知能解读:(六)杠杆的分类
杠杆类型
省力杠杆
费力杠杆
等臂杠杆
示意图
/
/
/
力臂的大小关系
动力和阻力的大小关系
动力与阻力作用点移动距离的大小关系
动力作用点移动的距离大于阻力作用点移动的距离
动力作用点移动的距离小于阻力作用点移动的距离
动力作用点移动的距离等于阻力作用点移动的距离
特点
省力但费距离
费力但省距离
既不省力也不省距离
应用
汽车的刹车板、瓶起子、钉撬、羊角锤、铡刀等
缝纫机的脚踏板、钓鱼竿等
天平
知能解读:(七)滑轮
滑轮是一个周边有槽并可以绕轴转动的轮子,滑轮通常分为动滑轮和定滑轮两种。
1.定滑轮:定滑轮的轴固定不动,使用定滑轮不省力,但是能改变力的方向。定滑轮实质是个等臂杠杆,动力作用点移动的距离等于重物移动的距离(如图)。
/
2.动滑轮:滑轮的轴和重物一起移动的滑轮。
动力作用在绳上,阻力作用在轴上时,动滑轮实质是个动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆,此时使用动滑轮能省一半力,但不能改变力的方向,动力作用点移动的距离是重物移动距离的2倍(如图)。
/
(八)滑轮组
1.滑轮组:动滑轮和定滑轮组合在一起叫“滑轮组”,如图所示。
/
2.滑轮组的特点:因为动滑轮能够省力,定滑轮能改变力的方向,若将几个动滑轮和定滑轮搭配组成滑轮组,既可以改变力的大小,又能改变力的方向。滑轮组用、段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的,即。
3.推导公式:,。
注意:(1)关于滑轮组有两个重要关系:若滑轮组用n段绳子吊着物体,拉力为F,物重为G,动滑轮的重力为G动,动力作用点移动的距离为s,重物上升的高度为h,则有:,。
(2)绳子段数n确定的方法:先要分清哪些是定滑轮,哪些是动滑轮,再在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线,将滑轮组的绕线“割断”,那么“割断”的线有几段吊着动滑轮和重物,重物就由几段绳子共同承担。
(3)组装滑轮组的方法:组装滑轮组时,要会确定绳头固定端,一般情况下,若n为奇数,固足端位于动滑轮的框架上,若n为偶数,固定端位于定滑轮的框架上,可用“奇动偶定”四个字帮助记忆。穿绕绳子时,从固定端出发,由里向外,逐个绕过滑轮,每个滑轮上只能穿绕一次绳子,不能交又、重复,最后检查一下是否像一根绳子一样通顺。
知能解读:(九)定滑轮、动滑轮、滑轮组的对比(不计动滑轮重和摩擦)
定滑轮
动滑轮
滑轮组
图形特点(设提升的物重为G,上升的高度为h )
/
/
/
力臂的关系
——
动力和阻力的大小关系
(n为承担物重的绳子段数)
动力的方向
改变
不改变
可能改变,也可能不改变
绳端移动的距离
实质
等臂杠杆
省力杠杆
——
注意:
在确定承担重物的绳子段数n时,首先分清哪个是定滑轮,哪个是动滑轮;其次在定滑轮和动滑轮之间画一条虚线,将它们隔离出来,数一数绕在动滑轮上绳子的段数即为承担物重的绳子段数n,则拉力。
知能解读:(十)轮轴
1.轮轴:由轮和轴组成的,能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。
2.轮轴的实质:轮轴相当于一
个杠杆,轮和轴的中心O是支点,作用在轮上的力是动力F1,作用在轴上的力是阻力F2,轮半径OA就是杠杆的动力臂l1,轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2(如图)。
/
3.轮轴的特点:因为轮半径大于轴半径,即杠杆的动力臂大于阻力臂,所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2。使用轮轴可省力,可以改变动力的方同,但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物所通过的距离,即费距离。
4.生活和生产中常见的轮轴:螺丝刀、汽车方向盘、辘护、石磨、自行车把等。
知能解读:(十一)斜面
斜面是简单机械的一种,可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时,力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小,则可达到很高的效率。
用F表示力,L表示斜面长,h表示斜面高,物重为G。不计阻力时,则有FL=Gh。斜面倾角越小,斜面越长,则越省力,但越费距离。
日常生活中常见的斜面,如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。
解题方法技巧
方法技巧:(一)怎样画力臂
首先确定杠杆的支点,再确定力的作用线,然后使用直角三角板画出从支点到力的作用线的垂线,垂足要落在力的作用线上,指明哪条线段是力臂,并用字母、标注(如图)
/
方法技巧:(二)怎样利用杠杆的平衡条件判断动力的大小变化
解答时一定要以杠杆平衡条件为依据,先明确题目中两个力和它们力臂的大小,再看力和力臂如何变化,由此得出结论。
方法技巧:(三)关于杠杆分类问题
判断省力、费力杠杆的方法:根据杠杆平衡条件,要判断一杠杆是否省力,关键在于判断动力臂和阻力臂的长短关系,所以首先应找准支点,并明确动力和阻力,然后过支点作动力臂和阻力臂,最后再根据动力臂和阻力臂的长短关系判断是省力杠杆还是费力杠杆。动力臂比阻力臂长的杠杆省力,动力臂比阻力臂短的杠杆费力。
方法技巧:(四)怎样判断滑轮和滑轮组的省力情况
首先要弄清楚是定滑轮、动滑轮还是滑轮组,然后根据它们省力情况的判断方法进行判断。判断时注意:①拉力作用在绳上时,使用动滑轮才能省一半力;②明确题目中是否要求忽略滑轮重及摩擦;③当使用滑轮或滑轮组沿水平面匀速拉动物体时,绳子承担的不再是物重,而是物体受到的摩擦力。
方法技巧:(五)滑轮组作图
要根据省力要求算出绳子段数。的计算方法
有两种:(1)已知物重G和拉力F时,用计算;
(2)已知物体通过距离h和拉力作用点通过距离s时,用计算。一般情况下,如果段数是偶数,绳子的固定端在定滑轮上,如果段数是奇数,绳子的固定端在动滑轮上,然后从绳子的固定端开始由里到外让绳子逐次绕过每个滑轮。同时还要注意题目中是否要求改变力的方向,如果是,那么绳子的最后一段要跨过最上面的定滑轮,若定滑轮个数不能满足此要求,
则应再加一个定滑轮。
跨越思维误区
思维误区:不能正确地确定力臂和杠杆的最小动力
力臂是从支点到力的作用线的距离,即点到线的距离。
力臂的画法可以用下面简单的顺口溜记住:一定点(支点),二画线(力的作用线),从点(支点)向线(力的作用线)引垂线,力臂长同此线段(支点到垂足)。
要使力最小,必须使力臂最长。力的作用点确定时,支点到力的作用点的线段长即最大力臂;力的作用点没有确定时,应寻找杠杆上离支点最远的那一点,则这一点到支点的距离即最大力臂。
物理思想方法
思想方法:理想模型法
所谓理想模型法就是把要研究的问题,在抓住要点的基础上进行简化、抽象,建立理想化的模型,帮助解决问题。如本章中学习的杠杆、滑轮都是从生活实际的现象中抽象出的物理模型。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲考查的重点是杠杆的平衡条件、杠杆的分类及力臂作图。滑轮及滑轮组省力情况的判断。一般以选择题、填空题、作图题、实验探究题等形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.探究杠杆的平衡条件
2.力及力臂的作图
3.滑轮组的应用
第二讲机械效率
知识能力解读
知能解读:(一)有用功、额外功和总功
1.有用功:在物理学中,把完成某项任务时有实用价值的功,叫做有用功,用W有表示。
2.额外功:把其他无实用价值而又不得不做的功,叫做额外功,用W额表示。
3.总功:有用功与额外功之和是总功,用W总表示,W总=W有+W额。
注意:
①有用功是为了达到目的人们必须做的对人们有用的功,如要想提水上楼,水重乘以提升高度就是有用功,公式为。
②额外功的产生主要有两种原因:a.提升物体时,克服机械自重、容器重等所做的功,如用滑轮组提一桶水时,克服动滑轮重和桶重所做的功都是额外功,;b.克服机械的摩擦所做的功是额外功,如使用滑轮组时,克服轮与轴之间的摩擦以及绳与轮之间的摩擦所做的功都是额外功。
③总功是人们在达到一定目的的过程中,实际做的功,一般指动力F做的功。公式为。
知能解读:(二)机械效率
1.机械效率:有用功跟总功的比值叫做机械效率。
2.机械效率的计算公式:如果用表示机械效率(常用百分数来表示),那么。
注意:机械效率是有用功与总功之比,它只有大小,没有单位。由于有用功总小于总功,所以机械效率总小于1,通常用百分数表示。
3.机械效率的意义
(1)机械效率是标志机械做功性能好坏的物理量,机械效率越高,这个机械的性能越好。
(2)机械效率的高低并不决定使用机械是省力还是费力,效率高只说明有用功在总功中所占的比例大;省力还是费力是指做一定的有用功时,所用动力的大小比阻力小还是大。机械效率高不一定省力。
知能解读:(三)影响机械效率高低的因素
1.影响杠杆机械效率的因素:杠杆自身的重力、杠杆与物体之间的摩擦力,物体的重力。杠杆自身的重力越小、杠杆与物体之间的摩擦力越小、物重越大,机械效率越高。
2.影响滑轮组机械效率的因素:动滑轮的重力、绳的重力、滑轮与绳间的摩擦力、滑轮与轴间的摩擦力、物体的重力。动滑轮和绳的重力越小、滑轮与绳间的摩擦力越小、滑轮与轴间的摩擦力越小、物重越大,机械效率越高。
3.影响斜面机械效率的因素:斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度。斜面的倾斜程度越大、斜面越光滑,机械效率越高。
解题方法技巧
方法技巧:(一)常见的三种简单机械的机械效率的求法
简单机械
有用功
总功
额外功
机械效率
图示
杠杆
/
滑轮组
(或动滑轮)
(不计绳重、摩擦)
(不计绳重、摩擦)
(为承担重物的绳 子段数)
(不计绳重、摩擦)
/
斜面
(为摩擦力)
/
1.杠杆机械效率的求法
2.滑轮组机械效率的求法
3.斜面机械效率的求法
方法技巧:(二)滑轮组水平拉动物体时的机械效率的计算方法
如图所示,若用滑轮组拉着重为G的物体沿水平方向做匀速直线运动,则此时克服物体与水平面间的摩擦力f做的功为有用功,则,总功,此时的机械效率。
/
跨越思维误区
思维误区:丕理解功、功率和机械效率的概念,误认为功率越大的机械,做功就越多,机械效率就越高,或机械效率越高的机械做功就越多
物理思想方法
思想方法:控制变量法在研究滑轮组机械效率中的应用
利用控制变量法研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关,在这个问题中可能影响机械效率的因素有:①物体的质量;②物体上升的距离;③不同的滑轮组;④动、定滑轮的质量等。在研究中可保持重物质量、动滑轮的质量不变,改变提升高度来研究滑轮组机械效率与提升高度的关系;可保持提升高度、动滑轮的质量相同,改变重物质量来研究滑轮组机械效率与提升重物质量的关系。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
中考的重点是机械效率的计算,探究影响机械效率的因素,分析生活中有关事例,分清有用功、额外功和总功。难点是利用机械效率公式计算有关综合性问题。出题类型多以选择题、填空题、实验题、计算题等形式出现。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.机械效率大小的判断
2.实验探究影响机械效率的因素
3.机械效率的综合计算
第十五章 电流和电路
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
电荷间的相互作用
★★
2
原子内部的结构
★
3
导体和绝缘体
★
4
电路图的画法
★★★
5
串、并联电路的特点
★★★
6
电流表的使用
★★★
7
串、并联电路中电流的特点
★★★
第一讲 电荷、电流和电路
知识能力解读
(一)摩擦起电的定义和条件
1.摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电。
2.摩擦起电的条件:一是相互摩擦的物体由不同种物质构成;二是这两个物体要与外界绝缘。
(二)两种电荷
1.正电荷:用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷。常用符号“+”来表示。质子和正离子所带的电荷为正电荷。
2.负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷。常用符号“-”来表示。电子和负离子所带的电荷为负电荷。
3.电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,如图所示。
/
(三)电荷量
1.物体所带电荷的多少,称为电荷量。符号:Q,单位:库仑,单位符号:C。
2.元电荷:把e=1.6×10-19 C的电荷量叫做元电荷。1C的电荷量等于6.25×1018个电子的电荷量。
(四)电中和
放在一起的等量异种电荷完全抵消的现象叫电中和现象。
注意:发生电中和后电荷并没有消失,实质是电子从带负电的物体转移到了带正电的物体上。
(五)验电器
项目
内容
备注
作用
右图所示的仪器为验电
器,它的作用是检验物体
是否带电
/
构造
金属球、金属杆、金属箔
工作原理
同种电荷互相排斥
/
使用方法
把检验物体和验电器的金属球相接触,如果金属箔张开,说明物体带电,并且金属箔张开的角度越大,说明检验物体所带的电荷越多
检验物体所带电的电性
在已知金属箔所带电的电性时,可以检验出另一个带电体所带的电性。如:已知验电器带少量正电,当和另一个带电体相接触时,如果金属箔张角更大,说明检验物体带正电;如果金属箔张角变小、闭合
或先闭合后张开,说明检验物体带负电
(六)原子结构
1.原子结构的主要内容
(1)原子是由原子核和核外电子组成的。如图所示。
/
原子结构示意图
(2)原子核带正电,几乎集中了原子的全部质量,所带的电荷量是元电荷的整数倍。
(3)核外电子带负电,每个电子的电荷量都为e=l.6×10-19 C。
(4)整个原子通常呈中性,原子的正电荷数与核外电子的负电荷数相等。
(5)原子核对核外电子有束缚作用。
口诀:原子结构有一比,形状好似太阳系。
质量集中在核上,电子绕核永不息。
2.原子的核式结构模型
1911年,卢瑟福在成功地进行了α粒子的散射实验后,提出了原子核式结构模型。原子结构与太阳系结构十分相似。
(七)摩擦起电的原因
由于不同物体的原子核对核外电子的束缚本领不同,当两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,它的一些电子就会转移到另一个物体上。失去电子的物体因缺少电子而带正电荷,得到电子的物体因有了多余的电子而带等量的负电荷。由此可见,摩擦起电并不是创造了电荷,而是电子从—个物体转移到另—个物体上。在摩擦起电过程中,电荷的总量保持不变,即电荷是守恒的。
拓展:
同种物质摩擦不起电,原因是同种物质的原子核束缚电子的本领相同,摩擦时不会发生电子的转移。
(八)带电体的性质
带电体有吸引轻小物体的性质。
(九)接触带电
让不带电的物体接触带电体,不带电的物体就会带上与带电体相同的电荷,接触带电实际上就是电荷的转移。
(十)静电感应和感应起电
一带电的物体与一不带电的导体互相靠近时,由于电荷间的相互作用,会使导体内部的电荷重新分布;导体内的异种电荷会被吸引到带电体附近,同种电荷则被排斥到远离带电体的导体的另一端,这种现象叫静电感应(如图所示)。
/
利用静电感应的方法使物体带电叫做感应起电。感应起电是电子在导体内部的转移形成的。
(十一)电流及其方向规定
1.电流:电荷的定向移动形成电流。形成电流的电荷可以是正电荷,也可以是负电荷。在金属导体申能自由移动的电荷是带负电的电子,而在各种酸、碱、盐的水溶液中能自由移动的电荷是正、负离子。
2.电流方向:物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。在电源对外供电时,电源外部的电流方向是从电源正极出发,经过用电器流回电源负极。
(十二)导体与绝缘体
1.导体与绝缘体的比较
导体
绝缘体
导电能力
容易导电的物体
不容易导电的物体
原因
有大量的自由电荷
电荷几乎都被束缚在原子的范围内
常见材料
金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等
玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等
用途
输电线等
电器外壳等
2.金属靠自由电子(带负电)导电,酸、碱、盐的水溶液靠正、负离子导电。
注意:导体与绝缘体没有绝对的界限。当条件发生改变时,导体可以变为绝缘体,绝缘体也可以变为导体。例如:通常情况下玻璃属于绝缘体,但当把玻璃加热至炽热状态时,玻璃就变为导体。
(十三)二极管
1.二极管是由半导体材料做成的电路元件,如图所示。
/
2.特性:对于灯泡来说,电流在灯丝中无论沿什么方向流动,都能发光。但是对半导体二极管来说,电流只能从它的一端流向另一端,不能反向流动,即具有单向导电性。
发光二极管中的电流正向流动时.就会发光,如果接反了,就不会发光。生活中利用发光二极管的例子很多,如指示灯。
(十四)电路及其组成
1.电路:把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流的路径。
2.电路的组成:电路是由电源、用电器、开关和导线四部分组成的,如图所示。
/
项目
组成
作用
举例
电源
提供电能的装置,把其他形式的能转化为电能
干电池、蓄电池、发电机
用电器
将电能转化为其他形式的能
电灯、电炉、电视机、电铃、电冰箱
开关
用来接通或断开电路,从而控制用电器
拉线开关、拨动开关、闸刀开关
导线
连接电路元件组成电流的路径
铜导线、铝导线
(十五)通路、断路和短路
1.通路:正常接通的电路。通路时电路中有电流,用电器能工作。如图甲所示。
2.断路:断开的电路,即电路中有一处或多处断开。断路时,电路中无电流流过,用电器不能工作。如图乙所示。
3.短路:用导线将电源的两极直接连在一起的电路。特别要注意:由于短路时电流很大,会烧坏电源,并有一定的危险(发生火灾),所以短路是绝对不允许的。如图丙所示。
/
4.短路种类及危害:短路有两种情况,一是电源正负极之间没有用电器,而用导线直接把正负极连接起来,这种情况下,发生短路的电路中电流会很大,很可能烧坏电源,这是绝对不允许的;二是部分电路的短路,如果有特殊需要,在电路设计中是允许的,此时被短路的用电器不工作。
(十六)电路元件符号和电路图
1.常用的电路元件及符号如下表所示。
电路
元件
符号
/
另外常用的符号还有:
电铃(门铃):/或/
电视机:/
电风扇:/
空调:/
插座:/
插头:/
2.用规定的符号来表示电路连接情况的图叫电路图。
画电路图要注意以下几点:
(l)电路元件要用统一规定的符号,不能自造符号。
(2)电路图要画成长方形,导线要横平竖直,元件符号的位置要合理,符号不要画在电路拐角处。
(3)最好从电源的正极开始,沿着电流的方向依次画起,且在电路图中导线无长短之分。如图所示的电路及它的电路图。
/
(4)要注意所画符号和实物的对应性,如:符号中开关的状态应注意与实物一致。
解题方法技巧
(一)检验物体带电性质的两种方法
利用带电体的性质、电荷间的相互作用规律或验电器都能确定物体的带电性质。如判断泡沫塑料球是否带电及带何种电荷可用下列两种方法检验:
方法一:将带正电荷的玻璃棒和带负电荷的橡胶棒用尼龙细线悬挂起来,然后将泡沫塑料球分别去靠近两棒,如果都相互吸引,则泡沫塑料球不带电;如果一次相互吸引,另一次相互排斥,则泡沫塑料球带电,且与玻璃棒相吸引时,带负电。
(二)电流方向的判断
电荷的定向移动形成电流。定向移动的可以是电子,也可以是正、负离子,而电流方向规定为正电荷定向移动的方向,与电子的定向移动方向相反,这一点在解题时要特别注意。
(三)电路图和实物图的转化方法
1.根据电路图连接实物图
根据电路图连接实物元件的一种比较适用的方法是:数标对应法。这种方法是从电源的正极开始,依次把每个电路元件符号的两端用数字标出,再把对应的实物元件两端的接线柱上标出相同的数字,最后把对应的两个相邻的数一一对应地连接起来,就完成了实物图的连接,如图甲是电路图,如图乙是它的实物图。
/
2.根据实物连接图画电路图
根据实物图画出电路图的一种比较适用的方法是:电流路径法。这种方法是根据电流通过的路径,按照从电源正极开始沿着电流流向连接起来,组成电流路径图;再根据电流路径图画出完整且规范的电路图。如图丙中,电流路径图是:”+”极→L2→S→L1→“-”极,图丁是它的电路图。
(四)正确认识短路及电路故障
1.电源短路
用导线直接将电源两极连起来。如图所示,当S1闭合时,发生这样的情况,电路中会有很
大的电流,电源可能会被烧坏,是绝对不允许的。
/
2.局部短路
用一根导线将某用电器的两端
连接起来,这时没有电流通过该用电器,如图中,当S1断开,S、S2闭合时,L1被短路,这时没有电流经过L1。
3.常见的几种电路故障
连接状态
产生原因
结果
断路
开关未闭合、电线断裂、接头松脱等
电路中用电器不能工作
短路
电源短路—一导线不经过用电器直接跟电源两极连接起来
轻则引起电路故障,
重则将烧毁电源,甚
至引起火灾
局部短路一当电路
中有多个用电器时,
把其中部分用电器两
端直接用导线连接
起来
被短路的部分用电器不能工作
跨越思维误区
物体相互吸引时,对带电性质的判断易出错
由于电荷间的相互作用规律中有“异种电荷相互吸引”,所以一提到“相互吸引”,很多同学就认为两者一定带异种电荷,而忽略了带电体也可以吸引不带电的轻小物体。因此在分析问题时,一定要注意全面分析,多角度思考。
物理思想方法
作图法
实际电路是极为复杂的,不便于研究及设计。我们用电路图来表示它,化繁为简,直观明了,这种处理问题的方法叫作图法。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是电荷间相互作用的规律,原子的内部结构、导体和绝缘体及电流方向的判断;难点是电路图的画法。常以填空题、选择题和作图题等形式出现。
(二)中考典题剖析
1.电荷的综合考查
2.导体和绝缘体的判断
第二讲 串联和并联
知识能力解读
(一)串联电路
用电器依次相连,然后接到电路中,我们说这些用电器是串联的。如图所示,L1和L2组成串联电路。
/
(二)并联电路
把用电器的两端分别连在一起,然后接到电路中,我们说这些用电器是并联的。如图所示,L1和L2组成并联电路。
/
拓展:在某些电路中,既有串联也有并联的电路叫混联电路。如图所示的电路就是混联电路。
/
(三)串联电路和并联电路的比较
串联电路
并联电路
连接特点
用电器逐个顺次连接,只有一条电流的路径,无分支
各用电器并列地连接在电路的两个点之间,有干路与支路之分
工作特点
任意一个用电器不工作,其他用电器均不能工作
某一支路断路时,其他支路上的用电器仍能工作
开关控制特点
电路中任意位置的一只开关,即可控制整个电路的工作
干路开关控制整个电路的所有用电器,支路上的开关只能控制所在支路上的用电器
连接方法和技巧
逐个顺次,一一连接
“先串后并法”或“先并后串法”
口诀:
头头连,尾尾连,并列两点为并联。
电路独立能工作,互不影响是特点。
解题方法技巧
(一)串、并联电路的识别方法
串联电路和并联电路的识别是学习电学的基础,既是电学部分的重点,又是一个难点。识别电路,要根据电路的基本特点判断,不能只从电路的形状判断,对于较复杂的电路,要根据电路的特征、开关的控制作用、用电器的工作状态等画出等效(或简化)电路图。下面介绍识别电路常用的四种方法。
1.定义法:若电路中各元件是逐个顺次首尾相连的,此电路就是串联电路。若各元件(用电器)“首首相接,尾尾相接”并列地连在电路中(“首”即为电流流入用电器的那一端,“尾”即为电流流出用电器的那一端),此电路就是并联电路。
2.电流法:电流法是识别串、并联电路最常用的方法。所谓“电流法”就是在识别电路时,让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极,如果途中不分流,电流始终沿一条路径,这些用电器的连接方式就是串联;如果电流在某处分为几条支路,电流在电路中有分有合,则这些用电器之间的连接方式就是并联。
注意:
若支路上不止一个用电器,或分成几条支路后,电流又经过用电器回到电源负极,这个电路中有串联也有并联,该电路常常被称为混联电路。如图所示电路,均为混联电路。
/
3.拆除法:拆除法是识别较难电路的一种重要方法,它的原理就是串联电路中各用电器互相影响,并联电路中各用电器互不影响。在串联电路中,拆除任何一个用电器,其他用电器中就没有电流;在并联电路中,拆除任何一个用电器,其他支路上的用电器中仍有电流通过。所谓“拆除法”,就是基于这两个特点,逐个拆除电路中的用电器,根据电路中其他用电
器中有无电流通过来识别电路的方法。这种方法思路简单,易学易懂。
4.节点法:所谓“节点法”就是在识别不规范电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器、电压表等,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。
如图所示的电路,由“节点法”知:A、B、C其实是同一点,这点接在电源的负极上,D、E、F其实也是同一点,这点接在电源的正极上,也就是灯L1、L2、L3连接在公共点A、F之间,这三盏灯是并联的,简化后的电路图如右图所示。
/
(二)判断电路的连接是否正确的方法
判断电路连接是否正确,可以从以下几个方面分析:
(1)看电路的基本组成部分是否齐全,电源、用电器、导线和开关四个部分缺一不可;
(2)仪表接法是否符合其使用规则和要求;
(3)电路是否有短路现象,是否会烧坏仪表、用电器或电源;
(4)电路是否有断路现象,是否会造成仪表或用电器不起作用;
(5)电路的连接是否符合题意要求,各元件能否起到预期的作用。
(三)由电路图连接实物图的方法
根据电路图连接实物图的一般方法:①按照电路图把元件一一地放在对应的位置。②把所有的开关都断开。③按照一定的顺序连接各电路元件,一般从电源的正极开始,按照电流经过路径顺序逐个连接,最后接到电源的负极,也可以从电源的负极开始,以相反的顺序连接,最后回到电源的正极。注意一般导线不要交叉。
跨越思维误区
对电路中各元件的连接方式辨别不清
串联电路和并联电路是两种最基本的电路,要正确地识别电路,就要抓住串联电路和并联电路的基本特征,再对照出现的现象,从而得出结论。
物理思想方法
等效法
所谓等效法,即从事物间的等同效果出发,通过联想把陌生的、困难的、复杂的、用常规手段不易解决的问题转化为一个熟悉的、简单的方法。
等效法是一种研究问题的常用方法,例如:研究力的合成;做功和热传递对物体内能的改变;串、并联电路中的等效电阻、等效电路等。
识别串、并联电路是学习电学的基础,在有些较复杂的电路中又接入一些电表,会使电路变得复杂难辨,这时我们可以采用“等效法”,画出“等效”电路图,会使原来难分辨的电路显得简洁。画等效电路图的关键是要学会判断电流的路径。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是串联和并联,难点是实物图的连接和电路图的设计。通常以填空题、选择题等题型考查电路的识别,以作图题和实验题考查按要求画电路图、连接实物图及两种图之间的相互转化。
(二)中考典题剖析
1.电路连接方式的判断
2.应用电路的设计
第三讲 电流的测量及串、并联电路的电流规律
知识能力解读
(一)电流
1.电流:表示电流强弱的物理量,用字母I表示。
2.电流的单位:安培,简称安,符号是A。
(1)如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1C(库仑),那么导体中的电流就是IA,即1 A=1 C/s。
(2)电流的常用单位还有毫安(mA)、微安(μA)。1 A=1 000 mA,1 mA=1 000 μA.
(二)电流的三大效应
1.电流的热效应:电流通过导体时,电能转化成热,这种现象叫电流的热效应。例如:电流通过灯泡内的钨丝,钨丝会发热,温度高达2 500℃,呈白炽状态而发光。
2.电流的磁效应:电流通过导体时,导体周围产生磁场的现象叫做电流的磁效应。例如:电流通过螺线管时周围出现的磁场与条形磁铁周围的磁场分布相似。
3.电流的化学效应:电流通过酸、碱、盐的水溶液时会发生化学反应的现象叫做电流的化学效应。例如:电解、电镀就是利用了电流的化学效应。
通过导体的电流越大,各种效应就越明显,因此我们可以利用电流效应的程度来判断电流的大小。
(三)电流表
1.电流表:用来测量电流大小的仪表叫做电流表。电流表在电路中的符号为/。常用的电流
表是磁电式电流表(亦称磁电式表头),如图所示。由于测量的需要不同,电流表分为安培表、毫安表和微安表。
/
2.电流表的特点:其内阻很小,可视为0,接入电路时不影响电路电流的大小。
3.电流表的量程:常用电流表有两个量程:0~0.6 A与0~3 A。若使用0~0.6 A量程,读数时看表盘下一行数字,其每一大格代表0.2 A,每一小格代表0.02 A。若使用0~3 A量程,读数时看表盘上一行数字,其每一大格代表1A,每一小格代表0.1 A。
4.电流表的使用规则
使用规则
电路图
违反使用规则造成的后果
电流表必须和被测的用电器串联
/
如果电流表跟被测电路并联会造成短路,轻则会使被测电路中的用电器不工作,重则会烧坏电流表或
电源
电流必须从电流表“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出
/
如果电流表的“+”“-”接线柱接反,电流表的指针会反向偏转,不仅测不出电流,指针还会被打弯
被测电流不能超过电流表的量程
/
如果被测电流超过电流表的量程,则指针偏转的角度过大,指针会被打弯,还可能
烧坏电流表
绝对不允许把电流表直接连到电源的两极上
/
电流表可以看成一根导线,若把电流表直接连到电源的两极上,会造成短路,烧坏电流表,并可能损坏电源
5.电流表量程的选择原则
在被测电流不超过其最大测量值的前提下,尽可能选择小量程,这样可使电流表指针偏转角度尽可能大些,便于精确读数,从而能减小测量的误差。在不能预先估计被测电流大小的情况下,要先接入大量程,将电路中的开关迅速闭合再断开,看指针偏转情况。如果指针偏角太小,应换用小量程;如果指针偏转迅速超过最大值,应换大量程的电流表。
6.电流表的读数方法
(1)看清选用的是哪个量程。如选“-”“0.6”两个接线柱时,表示指针偏到最右端刻度线时电流是0.6 A,而不是3A。
(2)根据所使用的量程,看清每一大格表示的电流值,确定分度值。如果使用0~0.6 A量程,则分度值为0.02 A;如果使用0~3 A量程,则分度值为0.1 A。
(3)接通电路,当指针稳定后再读数,则电流=分度值×小格数。
口诀:一看接线柱,确定量程数。
二看每小格,明确分度值。
三看指针处,正视仔细读。
(四)串、并联电路中电流的特点
1.串联电路电流的特点:在串联电路中各处的电流都相等。表达式为:。
2.并联电路电流的特点:在并联电路中,干路中的电流等于各支路电流之和。表达式为:。
解题方法技巧
(一)电流表的读数方法
电流表的读数,应该看清三点:一是看清选用哪个量程,从而知道满偏所表示的电流值;二是看清每一大格分成几个小格,以及它们各表示的电流值;三是看清指针停在哪个格上。
(二)串、并联电路中电流的计算
首先分析电路的连接方式,然后根据串、并联电路中电流的特点进行有关计算:串联电路中各处电流相等,并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和。
跨越思维误区
电流表的接法不正确
有些题目往往给定电路连接,要求用电流表测定通过某个用电器的电流,但在进行电流表连接时,常常不好判断或者出错。
物理思想方法
类比法
类比水流理解串、并联电路的电流特点
示意图
特点
串联
/
B处的水是由A处流过来的,管中的水不可能消失,也不可能无缘无故地增加,所以相同时间通过A处的水量与通过B处的水量相同
/
经过电路中的电荷不可能消失,也不可能无缘无故地增加,所以单位时间内经过各处的电荷量相等,即串联电路中电流处处相等
并联
/
B、C两处的水是从A处分流出来的,所以相同时间内通过A处的水量等于通过B、C两
处的水量之和
/
与水流相似,B、C两处的电荷是由A处流来的,所以相同时间内通过A处的电荷量与通过B、C两处的电荷量的总量相同,即干路中电流等于各支路电流之和
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是电流表的使用及串、并联电路电流的特点,难点是电路分析。中考常以选择题、填空题和探究题等形式出题。
(二)中考典题剖析
1.电路的综合分析
2.串、并联电路电流的特点
3.实验探究并联电路电流的特点
第十八章 电功和电功率
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
电能表的读数及电能的计算
★★★
2
电功的公式
★★
3
电功率公式及其计算
★★★
4
额定功率和实际功率的区别
★★★
5
电功率的测量方法
★★★
6
焦耳定律的实验探究及热量的计算
★★★
第一讲 电能和电热
知识能力解读
(一)电能与电功
1.电能:能量的一种形式。当电流通过各种电器设备时,电能可转化为其他形式的能。
2.电流做功:电流通过用电器做功是将电能转化为其他形式的能。如电流通过电动机做功,电能转化为机械能;电流通过电炉做功,电能转化为内能;电流通过电灯做功,电能转化为内能和光能。因此,电流做功的过程实际就是电能转化为其他形式能量的过程。电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能量。
3.电功的大小:电流在某段电路上所做的功(消耗的电能),跟这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间都有关,都成正比。其计算公式是W=UIt,该公式对任何电路都适用。
4.电能与电功的单位:在国际单位制中,电能与电功的单位都是焦,符号是J。 。电功在生活中的常用单位是“度”,也叫“ ”,1度= 。
5.电能表:测量用电器在一段时间内消耗的电能的仪表。如图所示,电能表上前后两次的示数之差,就是用电器在这段时间内消耗的电能。
/
电能表上有几个重要的参数应该注意:
“220V”表示这个电能表应该在电压为220 V的电路中使用;
“10(20)A”表示这个电能表的标定电流为10 A,额定最大电流为20 A;
“50 Hz”表示这个电能表在频率为50 Hz的交流电路中使用;
“600 revs/(kW˙h)”表示接在这个电能表上的用电器,每消耗1 kW˙h的电能,电能表上的转盘转过600转。
(二)电功的导出式
由电功公式 和欧姆定律公式 ,可推导出公式 和。
注意: 适用于任何电路,而和只适用于纯电阻电路。
(三)电热
1.电流的热效应:电流通过导体时电能转化成内能,这种现象叫做电流的热效应。
2.焦耳定律
(1)焦耳定律的内容:电流通过导体产生的热量(简称为“电热”)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。
(2)焦耳定律公式: ,其中I、R、t均用国际单位制中的单位,Q的单位是J。对于一切电路求电热都适用。
(3)焦耳定律的推导公式: , ,只适用于纯电阻电路。
3.电热的利用和防止
(1)电热器
电热器是利用电流的热效应来工作的加热设备。电热器的主要部件是发热体,发热体是由电阻率大、熔点高的材料制成的,发热体的形状根据它的功能、用途的需要可做成线状、簪状、片状等。
(2)电热的利用电暖气片、电烙铁、电热毯、电饭锅等,都是利用电流的热效应来工作的。这些电热器具有清洁卫生、没有环境污染、热效率高等优点,有的还可以方便地控制和调节温度。如图所示。
/
(3)电热危害的防止
用电器中电流过大时,可能烧坏用电器,可能加速绝缘材料老化,还可能将用电器或导线绝缘部分烧坏甚至引起火灾。
为了防止用电器使用时温度过高,人们采取了许多措施。例如,电视机后盖的散热窗;电动机利用翼状散热片增加散热面积;计算机机箱中安有小风扇把热空气驱走;电冰箱放置时背面要与墙壁保持一定距离等。
(四)纯电阻电路和非纯电阻电路
1.纯电阻电路:电流通过用电器以发热为目的。例如:电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等。在纯电阻电路中,电能全部转化为内能,电功等于电热,即 。
2.非纯电阻电路:电流通过用电器以转化为内能以外形式的能为目的,发热不是其目的,而是不可避免的能量损失。例如:电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。在非纯电阻电路中,电路消耗的电能( )可分为两部分:大部分转化为其他形式的能,一小部分不可避免地转化为电热( )。在这里,电功W不再等于电热Q,应该是。
解题方法技巧
(一)怎样解答有关电能表的问题
解答有关电能表的问题时注意三点:一是用电能表所示的后一次示数减去前一次示数(表盘上的最后一位数字是小数,不能把它当成整数来读),就是用电器在这段时间内消耗的电能;二是弄清每消耗1 kW˙h的电能,电能表转盘转多少转;三是用标定的电压乘以额定最大电流就是电能表允许接入的用电器的最大功率。
(二)关于电能(电功)的计算
公式 适用于计算任何电路消耗的电能,使用时需注意式中各物理量必须是同一段电路上的和同一段时间内的。并注意欧姆定律、串并联电路特点的综合应用。如把欧姆定律公式 和其变形式 代入电功的计算公式,可得到电功的两个推导公式和,但要注意这两个公式只适用于纯电阻电路。
(三)关于电热的问题
1.焦耳定律的探究实验题
解答这类问题时应明确:①这个实验探究的是电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系。②实验中采用的方法是控制变量法,即先控制两容器中液体质量相等,当探究电流产生的热量跟电流的关系时,控制两容器中电热丝阻值相等,通电时间相等,通过两电热丝的电流不相等;当探究电流产生的热量跟电阻的关系时,控制电流和通电时间都相等,两容器中电热丝的阻值不相等。③实验中通过观察U形管液面的变化判定产生热量的多少,采用了转换法。
2.焦耳定律公式 的应用
利用欧姆定律可将焦耳定律公式变换为: 或 。
必须注意:欧姆定律只对纯电阻电路才成立,故和只适用于家用电炉、电烙铁、电灯等可以看成纯电阻电路的用电器。
在焦耳定律的运用中,对以上三个不同形式的公式,应该针对具体问题的条件选择使用。例如,当几个电阻串联,因为流经各电阻的电流都相等,若通电时间也相等,根据公式可知,电阻产生的热量与电阻R成正比;当几个电阻并联时,各电阻两端的电压都相等,若通电时间也相等,根据可知,电阻产生的热量与电阻R成反比。
跨越思维误区
电热公式的应用易出错
我们有时候误以为电流通过导体产生热量的过
程中,电能会全部转化为内能而错用公式。实际上电流通过用电器时,消耗的电能不一定全部转化为内能,即电流做的功不一定全部用来产生热量。导出公式只适用于电能全部转化为内能的电路(纯电阻电路),公式适用于任何电路。
物理思想方法
控制变量法
焦耳定律的公式为,要研究电热Q与电阻R的关系,就要保持电流I和通电时间£都相同;要研究电热Q与电流I的关系,就要控制电阻R和通电时间t都相同。这种研究问题的方法叫控制变量法。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲在中考中的难点是探究焦耳定律,重点是电能表、焦耳定律及其在生产和生活中的实际应用。题目类型多以选择题、填空题、探究性实验题、综合性计算题等形式呈现。
(二)中考典题剖析
1.电能表的读数与电费的计算
2.电能的计算
第二讲 电功率
知识能力解读
(一)电功率
1.电功率的定义:电功率是描述电流做功快慢的物理量,电功率等于电功与时间之比。
2.电功率的计算公式
(1)定义式(根据定义得到的公式): 。
(2)常用公式: 。
(3)推导公式:(只适用于纯电阻电路)。
3.电功率的单位:国际单位制单位是W,常用单位是kW。1W=1V˙A,1 kW=1000 W。
4.“千瓦时”的来历:1 kW˙h表示电功率是1 kW的用电器用电1h所消耗的电能,即。
它与‘‘J”的换算关系: 。
(二)额定电压和额定功率
1.额定电压:用电器正常工作时的电压,或用电器上标明的电压(如图所示),常用 来表示。用电器两端电压低于额定电压时,用电器不能正常工作;高于额定电压时,用电器易被烧坏。
/
2.额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率,用 来表示。用电器上所标出的功率一般为额定功率。
(三)实际电压和实际功率
1.实际电压:用电器实际工作时的电压,常用 来表示。
2.实际功率:用电器实际消耗的电功率,常用 来表示。
说明:每个用电器的额定电压值和额定功率值只有一个,而实际电压和实际功率可以有无数个。额定电压和额定功率与实际电压和实际功率的关系如下表。
电压关系
电功率关系
用电器工作情况
用电器正常工作
用电器不能正常工作
易损坏用电器
(四)串、并联电路中的电功率分析
1.电路中(不论是串联电路还是并联电路)所有用电器的总功率都等于各用电器的电功率之和,即。
2.对于同一用电器而言,它在不同电压下的电功率之比,等于它相应的电压的二次方之比,即 。
3.由公式 得可知,额定电压相同,额定功率不同的用电器,额定功率越大,它本身的电阻就越小;额定功率越小,它本身的电阻就越大。
4.额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡并联在同一电路中,额定功率小的灯泡的实际功率小,其亮度较小;额定电压相同、额定功率不同的两个灯泡串联在同一电路中,额定功率小的灯泡的实际功率大,其亮度较大。
(五)伏安法测小灯泡的电功率
1.实验原理:P=UI。
2.实验器材:电源、开关、导线若干、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器。
3.实验电路图:如图所示。
/
4.实验步骤
(1)按照电路图连接好电路,便小灯泡在额定电压下发光,测出小灯泡的电功率,并记录在表格中。
(2)使小灯泡两端的电压为额定电压的1.2倍,观察小灯泡的发光情况,测出小灯泡的电功率,并记录在表格中。
(3)使小灯泡两端的电压低于额定电压,观察小灯泡的发光隋况,测出小灯泡的电功率,并记录在表格中。
5.实验记录表格
序号
电压U/V
电流I/A
电功率P/W
亮度
1
2
3
6.实验注意事项
(1)选择的器材规格要合适,例如滑动变阻器允许通过的最大电流要大于小灯泡的额定电流。
(2)连接电路时开关应断开,滑动变阻器的滑片要滑到连入电路最大阻值处。
(3)使小灯泡两端的电压高于额定电压时,要注意观察电压表的示数变化,以免电压过高,烧坏小灯泡。
注意:本实验的3次测量与电阻的3次测量不同。测电阻的3次测量是为了求平均值减小误差,而本实验测电功率的3次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较灯泡的亮度,故在本实验中不能取平均值。
(六)利用电能表和停表测家用电器的电功率
1.实验原理:。
2.实验方法:要测量某家用电器的电功率,可将其他用电器关掉,只让该用电器在电路中单独工作,观察电能表的转盘转过的圈数N,同时用停表测出所用的时间t(s),若电能表表盘上标有3 000 r/(kW˙h),
则该家用电器的电功率大小为 。
解题方法技巧
(一)求电流和电阻
额定电压和额定功率的隐含条件:用电器上所标的额定电压和额定功率隐含着用电器正常工作时的电流和用电器的电阻,可以用下面的公式进行计算。
正常工作时的电流,用电器的电阻 。
(二)求实际电流和实际功率的方法
已知用电器的额定电压、额定功率,可以计算出
它在实际电压下的实际电流和实际功率,其计算方法
是:先算出电阻并认为其不变,,然后再分别计算: ,或。
(三)电功率的测量
1.伏安法测小灯泡的电功率
2.利用电能表和停表测家用电器的电功率
家用电器消耗的电能可用电能表测量,每只电能表上标有电路每消耗1 kW˙h电能,电能表上的转盘转过的转数n。如一只电能表上标有3 000 r/(kW˙h),表示每消耗1 kW˙h的电能,电能表的转盘转3 000转。
还有一种电子式电能表,其表盘上“n imp/(kW˙h)”的含义是每消耗1 kW˙h的电能,指示灯闪烁n次。
若测得某用电器工作时间t(s)内指示灯闪烁了N次,
则该用电器的电功率为 。
跨越思维误区
实际功率和额定功率区分不清
误以为用电器的实际功率就是额定功率,其实用电器的实际功率会随它两端电压的变化而变化。处理这类问题时,一定要根据实际电压进行分析、计算。
物理思想方法
分析归纳法
分析归纳法是指对物理现象或物理数据进行分析,然后得出结论的方法。这种方法在物理上应用非常广泛。运用这种方法的步骤是:得到有用的实验现象或实验数据,对于这些物理现象或实验数据的变化规律以及相互关系进行分析,找出其中的规律。
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(一)中考考点解读
电功率的计算与测量是中考考查的重点内容,在每年各地的中考题中均有出现,近年来常与热学、力学等知识综合命题。常以选择题、填空题、实验探究题、计算题等形式呈现。
(二)中考典题剖析
1.动态电路中各物理量的判断
2.两挡用电器电功率的判断
3.测小灯泡的电功率
第三讲 生活用电
知识能力解读
(一)家庭电路的组成
1.家庭电路的组成
主要组成部分有进户线、电能表、总开关、保险装置、用电器、导线等。如图所示。
/
2.家庭电路各部分的作用及连接方法
(1)进户线:一根叫火线,另一根叫零线,火线和零线之间有220 V电压,它们构成家庭电路的电源(火线和大地间有220 V电压,零线和大地间没有电压)。
(2)电能表:其作用是测量用户在一定时间内消耗的电能,装在干路上。电能表的铭牌标有电压值U和电流值I,电路中可使用的用电器的总功率P≤UI。
(3)总开关:其作用是控制整个家庭电路的通断,装在干路上。安装闸刀开关时,上端为静触头,接输入导线,切不可倒装。
(4)保险丝:a.保险丝是用铅锑合金制作的,电阻比较大,熔点比较低;b.当电路中的电流过大时能自动熔断而切断电路,起保险作用;c保险丝应串联在电路中,绝对不允许用铁丝、铜丝代替保险丝;d.保险丝的选择原则是保险丝的额定电流等于或稍大于电路中最大正常工作电流。
说明:
在实际生活中有些地区已经用空气开关取代了保险丝,其作用是相似的。当电路中电流过大时,空气开关能自动断开(俗称“跳闸”),以保护电路。
(5)插座:给可移动的家用电器供电,插座应并联在电路中,插座可分为两孔插座和三孔插座。三孔插座中一个孔应接地(见图18-3-2)。
/
(6)开关:可以控制所在电路的通断,开关应和被控制的用电器串联。
(7)用电器:直接利用电能工作的器件,各个用电器应并联接入电路。
(二)试电笔
用来辨别火线和零线的工具。构造:由笔尖金属体、大电阻、氖管、弹簧和笔尾金属体等组成。如图所示。
/
2.使用时,用手接触笔尾金属体,如图所示。将笔尖接触被测电路,若碰到的是火线,则氖管发光;若碰到的是零线,则氖管就不会发光。
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(三)避雷针
避雷针是针状金属物,装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板相连,以保持与大地的良好接触。当带电云层接近时,大地中的异种电荷被吸引至避雷针的尖端,并由于尖端放电而释放到空气中,与云层中的电荷中和,达到避雷的目的。
高压输电线最上面的两条导线也是用来防雷的。
(四)家庭电路中电流过大的原因
1.发生短路,即火线和零线直接连接。例如,电线绝缘皮刮破、老化,连接线路时不小心等情况造成火线、零线直接连接;连接用电器时发生短路等。
2.用电器的总功率过大。例如,居民楼里电炉子、电暖气、微波炉等大功率的用电器插在一个插座上让它们同时工作,导致电流过大烧毁保险丝或造成跳闸等。
(五)家庭电路的安装
为用电安全,家庭电路的安装要遵循以下几项原则:
1.开关应先接在火线上再与用电器串联;大功率用电器的保险盒应接在火线上,不能接在零线上。
2.火线不能直接接入灯座,必须先经过保险丝、开关后才能接入。
3.螺口灯座的螺旋套只允许接在零线上,绝不允许接在火线上,因为正常情况下,零线是接地的,对地没有电压,所以在装卸灯泡时,人们不慎碰到灯泡的螺旋也不会发生触电事故。
4.三孔插座的接线方法:左零右火上接地。(如图)
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口诀:
火线零线并排走,零线直接进灯口。
火线接上熔断器,通过开关进灯头。
(六)过载
过载是指电路中同时工作的用电器过多,导致线路总电流超过额定值的现象。过载容易引起导线、开关、插座等过热,会加速绝缘材料老化或烧坏保险丝,甚至引发事故。
(七)触电
低压触电:通常所讲的“触电”是指一定大小的电流通过人体所引起的伤害事故。触电一般分为单线触电和双线触电,如图所示。单线触电是人体直接触摸电源、火线或漏电的用电器等,使人体与大地形成回路。双线触电是人体的两部分(如两只手)分别接触到火线相零线,使人与电网形成回路。
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注意:
(1)人体只接触零线不会触电,如图甲所示。
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(2)在家庭电路中,人体触电一定直接或间接接触到火线,但人.体接触火线不一定会触电。如图乙所示,人体虽然接触火线,但干燥凳子将人体与大地隔断,即人体与火线没有形成闭合回路,故没有电流经过人体,所以人体并未触电。
2.高压触电:最常见的是高压电弧触电和跨步电压触电。如图所示。
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(1)高压电弧触电:当人体靠近高压带电体到一定距离时,高压带电体和人体间发生放电现象,电流通过人体,造成高压电弧触电。
(2)跨步电压触电:高压输电线落在地上,地面上与电线断头距离不同的各点存在电压,当人走近断头时,两脚位于离断头远近不同的位置上,因而两脚之间有了电压,这时电流通过人体,造成跨步电压触电。
3.触电急救:当发现有人触电时,千万不要用手去拉触电的人,而是要立即切断电源。如果找不到电源开关,可用一根较长的绝缘棒把电线挑开再救人,防止自身发生触电事故。必要时对触电者进行急救,同时尽快通知医务人员抢救。
如果出现电火灾时,绝不能带电泼水灭火,而应先切断电源再灭火。
(八)安全用电常识
安装和使用用电器时,必须注意防止发生触电或引起火灾。
1.当人体中通过的电流超过30 mA时,便会使人感到剧痛甚至神经麻痹、呼吸困难,有生命危险。达到100 mA,在很短的时间内就会造成窒息、心跳停止。经验证明:一般隋况下,只有不高于36 V的电压才是安全的。
2.安全用电原则
(1)不接触低压带电体,不靠近高压带电体。
(2)更换灯泡、搬动电器前应断开电源开关。
(3)不弄湿用电器,不损坏绝缘层。
(4)保险装置、插座、导线、家用电器等达到使用寿命应及时更换。
(九)怎样分清地线、火线和零线
低压供电线路由两根电线(火线和零线)与家庭电路相连。火线和零线之间有220 V电压,火线与大地之间也有220 V电压。在三孔插座中有一根电线将家用电器外壳与大地相连,这根线称为地线,虽然在正常情况下地线和零线之间没有电压,但绝不能将地线和零线接通,否则容易造成触电事故。
用试电笔接触火线时,试电笔的氖管发光,接触零线和地线时,正常情况下氖管不发光。如果发光了,前者说明零线断路,后者说明有的用电器的外壳带了电。
解题方法技巧
(一)安全用电常识
详见本讲“知识能力解读”中的“知能解读(八)安全用电常识”。
(二)保险丝、开关、螺口灯座、三孔插座等的安全用电问题
选用保险丝的规格应等于或稍大于电路中最大的工作电流,不能用其他金属丝替代;开关应接在火线上;螺口灯座的顶部应与火线相连;三孔插座的连接应遵循“左零右火上接地”的原则。这些在解题时都应注意。
(三)家庭电路的故障问题
家庭电路的故障一般有以下三种类型:①保险丝熔断或火线断开。用电器不工作,用试电笔测试各处氖管都不发光。保险丝烧断的原因是电路总功率过大或发生了短路。②零线断了。用电器不工作,用试电笔测试,凡与火线相连处氖管都发光。③某用电器不工作,可能该用电器损坏或接触不良,但不影响其他用电器。
跨越思维误区
家庭电路各部分安装顺序易出错
家庭电路中,各元件的排列顺序是:进户线→电能表→闸刀开关→熔断器→电灯和插座。安装闸刀开关时,要竖直安装且让静触头在上面;熔断器串联在火线所在的干路上;开关一定要安装在火线与灯泡之间与灯泡串联,螺口灯泡尾部中心金属块接在与火线连接的开关上,螺旋接在零线上;插座要与用电器并联,接线原则是左孔接零线,右孔接火线,中间孔接地线(两孔插座没有接地线插孔)。
物理思想方法
比较法
比较法是通过观察、分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。
在家庭电路中,往往通过比较实际功率和总功率、实际电流与总电流的大小关系来确定电路中可以接入的家用电器。
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(一)中考考点解读
本讲知识在中考中考查的重点有家庭电路的安装及电路中各部分的作用,以及安全用电的知识,其中家庭电路故障的分析是近几年中考的热点,常以选择题、填空题的形式出现。
(二)中考典题剖析
1.家庭电路的认识
2.安全用电的判断
3.电路故障的判断
第十六章电压电阻
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
电压表的使用
★★★
2
串联电路、并联电路电压的特点
★★★
3
电阻及影响电阻大小的因素
★★
4
半导体和超导体的特点
★
5
滑动变阻器的使用
★★
第一讲电压及串、并联电路电压的规律
知识能力解读
(一)电压
1.电压:使电路中自由电荷发生定向移动形成电流的原因,符号是U。
2.电压的单位:在SI制(国际单位制)中,电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。电压的常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)。1 kV=103 V,l V=103 mV。
3.电源的作用:给电路提供电压。电源内部不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,使其两极间产生电压。因此电源是提供电压的装置,不同的电源提供的电压一般不同。电源两端的电压可用电压表来测量。
(二)电路与水路的类比
水路
电路
示意图
/
/
组成及作用
水泵(保持一定水压)
水管(传送水)
水轮机(利用水能的设备)
阀门(控制水流的大小、通断)
电源(保持一定电压)
导线(传输电流)
灯泡(用电器)
开关(控制电流的通断)
要点
水泵水压水流
电源电压电流
(三)需记住的几种常见电压值
名称
电压值
一节干电池
1.5伏
一节铅蓄电池
2伏
人体的安全电压
不高于36伏
我国照明电路的电压
220伏
(四)电压表
1.电压表:用来测量电路两端电压的仪表叫做电压表,如图所示。电压表所能测量的电压范围叫做电压表的量程。
/
2.电压表的特点:其内阻很大,接入电路后相当于开路。
3.电压表的量程:实验室常用电压表有两个量程:0~3 V与0~15 V。使用0~3 V量程,读数时看表盘下一行数字,其每一大格代表1V,每一小格代表0.1V;使用0~15 V量程,读数时看表盘上一行数字,其每一大格代表5V,每一小格代表0.5 V。
4.电压表的使用规则
(1)电压表要与被测用电器并联,如图所示。
/
(2)“+”“-”接线柱的接法要正确。使电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出。
(3)被测电压不要超过电压表的量程。
5.注意事项
(1)某电路有电流通过,则该电路两端一定有电压。如灯泡有电流通过时,灯丝两端一定有电压。某电路两端有电压,电路中不一定有电流通过,还要看电路是不是通路。
(2)电压表一定跟被测电路的用电器并联。错接成串联,电路就相当于开路了,用电器不能工作,但此时电压表有示数,且示数等于电源电压(不超电压表量程的情况下)。
(3)电压表在量程允许的情况下,可以直接连接在电源两极测电源电压(但电流表绝对不允许这样接)。
(五)串、并联电路中电压的特点
1.串联电路电压的特点:串联电路两端的总电压等于各串联部分两端电压之和,表达式:
2.并联电路电压的特点:并联电路各支路两端电压都相等,表达式:。
(六)电池组及其特点
1.串联电池组
取几节相同的电池,首尾依次相连组成的电池组,叫串联电池组,串联电池组的总电压等于各节电池两端电压之和。
2.并联电池组
取几节相同的电池,正极与正极、负极与负极分别连在一起组成的电池组叫并联电池组。并联电池组的电压等于一节电池两端的电压。
解题方法技巧
(一)电压表的读数方法
(1)明确所使用电压表的量程。
(2)认清所使用量程的分度值。
(3)由指针的位置,读出电压表的示数,必要时,要进行估读。比较表盘可看出:若选用不同量程,当指针位置相同时,读数正好为5倍关系。
(二)电压表的使用方法
(1)电压表要并联在电路中;(2)“+”“-”接线柱的接法要正确,即电流“+”进“-”出;(3)被测电压不要超过电压表的量程。
(三)串、并联电路电压的计算
首先对电路进行分析,判断出电压表的测量范围,然后再根据串、并联电路电压的规律进行计算,串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和(即);并联电路各支路两端的电压相等(即)。
(四)运用“去表法”分析电路
在电路中同时出现多个电流表和电压表,导致电路变得较为复杂,为了弄清电路中用电器或电阻的连接形式,找出电流和电压的规律,可以先用“去表法”处理电路。在用“去表法”时,把电流表看成导线,把电压表看成断开的开关。
跨越思维误区
(一)判断电压表测哪部分电路两端的电压易出错
在使用电压表时,电压表要并联接入电路,电压表与哪一段电路并联,就测哪一段电路两端的电压。对于给定的电路或电路图,电压表测的是哪个元件的电压,同学们易辨别不清,导致出错。
(二)关于电压表的使用易出错
由于对电压表的使用规则掌握不熟练,把电压表连入电路时往往会出现“+”“-”接线柱接反,量程选择不正确等错误。
物理思想方法
假设法
所谓假设法,即根据题意合理地假设一些简单的物理条件、物理状态、物理过程等,然后运用物理规律进行分析、讨论和计算的思维方法。如判断电路中电表,我们可以首先假设是电流表或电压表,然后看这种假设是否符合题意,运用假设法和拆除法判断电表的类别时,关键是把握住电流表和电压表是测量仪表,它们接入电路后对电路的结构并不影响,电流表的内阻很小,可以忽略不计,在电路中可用一根导线取而代之,而电压表的内阻很大,可以认为没有电流通过它,在电路中可以看做断路点。
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(一)中考考点解读
本讲的重点是电压表的使用及串、并联电路电压的规律;难点是分析电压表测的是哪部分电路两端的电压。常以选择题和实验探究题为主。
(二)中考典题剖析
1.电压表的使用
2.实验探究串联电路的电压特点
3.电路故障的判断
第二讲电阻变阻器
知识能力解读
(一)电阻
1.电阻的定义:在物理学中用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,用R表示。
2.电阻大小的决定因素:电阻是导体本身的一种性质,不同导体的电阻一般不同,它只取决于导体的材料、长度、横截面积和温度,在导体材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大。在导体材料、长度相同时,导体的横截面积越大,电阻越小。导体的电阻跟导体两端的电压、通过导体的电流无关,也跟导体是否通电无关。
3.电阻的单位:在国际单位制中,电阻的单位是欧姆,符号是Ω。如果导体两端的电压是1V,通过的电流是1 A,这段导体的电阻就是1Ω。电阻的常用单位还有千欧( kΩ)、兆欧(MΩ)。1 kΩ=103Ω,1 MΩ=106Ω。
4.电阻在电路图中的符号:/。
拓展:
电阻定律:
(1)内容:对于一定材料制成的横截面均匀的导体,在温度保持不变时,导体的电阻R跟导体的长度l成正比,跟导体的横截面积S成反比。
(2)公式:。
(3)单位:在国际单位制中,l、S、R的单位分别是米、米2和欧。代表电阻率,它的单位是欧·米。电阻率和导体的材料有关,并随温度的变化而变化。金属和合金的电阻随温度的升高而增大,半导体的电阻随温度的升高而城小。
(二)滑动变阻器
1.结构:由绝缘管,线圈(绕在绝缘管上,表面涂有绝缘层的电阻丝),金属杆,滑片(套在金属杆上)等构成,如图所示。
/
2.原理:通过改变连人电路中电阻线的长度来改变电阻,从而改变电流。
3.符号和结构示意图:如图所示。
/
4.接线方法:分别接金属杆上一个接线柱(C或D)和电阻线上一个接线柱(A或B),即有A与C、A与D、B与C、B与D四种接法。
5.作用:改变电流、调节电压和保护用电器。
6.注意事项:(1)使用滑动变阻器一定要“一上一下”连接接线柱,不要同时接金属杆上两接线柱C与D,这样其电阻丝未接入电路,起不到变阻的作用,且会形成短路,造成烧坏电表和电源的危险;也不应直接接电阻丝两端的接线柱,这样相当于在电路中接入一个阻值很大的定值电阻,起不到变阻、调压的作用。
(2)分清滑动变阻器是哪一段电阻丝接入电路,当滑片P向左(或向右)移动时,其电阻怎么变化;闭合关前,要使滑片P处在连入电路的电阻值最大的位置。(3)使用时,通过滑动变阻器的电流不要超过变阻器标示的允许值。
7.铭牌上标有的“20Ω,1A”的含义:“20Ω”指滑动变阻器的最大阻值为20Ω,“1 A”表示允许通过的最大电流是1A。
8.应用:家用电器的音量调节、可调亮度的台灯、可调温度的电热毯等。
(三)电阻箱
电阻箱是能表示出阻值的变阻器。使用时,把两个接线柱接入电路,调节各个旋盘就能得到
所需的阻值。各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标出的倍数,然后加在一起,就是接入电路的阻值。
(四)滑动变阻器、电阻箱的比较
种类
原理
实物
符号
接线方法
改变电阻值
相同点
滑动变阻器
常用变阻器是通过改变接入电路中的电阻线的长度来改变电阻的
/
/
①接入电路时不能只将金属杆C、D或电阻线A、B接入电路
②按照要求接入A、D或A、C或B、C或B、D
能连续改变电阻,但无法读出接入电路的电阻值
(1)变阻原理相同:通过改变接入电路的电阻丝的长度实现改变电阻
(2)作用相同:通
过改变电阻实现改变电流,调节电压和保护用电器
(3)都有规定的最大阻值和允许通过的最大电流
(4)使用前应将电阻值调到最大,才能接通电路开关
电阻箱
/
/
①将A、B接入电路
②读数时将各旋盘对应的指示点的示数乘
以面板上标出的倍数,然后加在一起
不能连续改变连入的电阻,但能读出电阻值
(五)半导体
1.定义:导电能力介于导体和绝缘体之间的材料。
2.半导体的特性如下表所示。
特性名称
特性内容
用途
应用实例
热敏特性
半导体材料受热后,电阻随温度升高而迅速减小
热敏电阻
热敏温度计
光敏特性
半导体材料受到光照时,电阻大大减小
光敏电阻
光电计数器
压敏特性
半导体材料受压时会改变电阻值
压敏元件称
重计
掺杂特性
掺入极微量的杂质可使其导电性能发生较大改变
晶体管
发光二极管
(六)超导体
1.定义:某些物质在温度降到很低时电阻会变成零的现象叫超导现象。能发生超导现象的物体叫超导体。
2.超导体的应用举例
(1)输电导线利用超导体,可以大大降低输电过程中的电能损耗。
(2)用超导材料来制造电子元件,不用考虑散热问题,元件尺寸大大缩小,进一步实现电子设备的微型化。
(3)利用超导体可制造出磁浮列车,它的速度可达几百千米每小时。
解题方法技巧
(一)改变电阻大小的方法
导体的电阻是导体本身的一种性质,与它是否接入电路、是否有电流通过、两端是否加有电压都无关,只与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。
(二)判断滑动变阻器阻值的变化
滑动变阻器的接法
接入的电阻
丝部分
电阻的变化情况
使用的接线柱
图示
四种有效接法
A、C
/
AP
向右移动滑片P,电阻将变大
A、D
/
AP
向右移动滑片P,电阻将变大
B、C
/
PB
向右移动滑片P,电阻将变小
B、D
/
PB
向右移动滑片P,电阻将变小
两种无效接法
C、D
/
R=0
左右移动滑片P,电阻不变
A、B
/
R=定值(即最大值)
左右移动滑片P,电阻不变
跨越思维误区
对“影响电阻大小的因素”理解不透而出错
导体电阻的大小取决于导体的材料、长度、横截面积以及温度。因为一个导体连入电路之前,它的长度、横截面积和组成材料是确定的,所以当温度确定时,它的电阻就确定了。也就是说导体的这种阻碍作用总是存在的,不会因为导体两端没有加电压,或者导体中没有电流通过,这种阻碍作用就不存在,只是此时导体没有起到阻碍电流的作用而已。因此一个导体的电阻,不会因为是否加电压或是否有电流通过而改变,即导体的电阻是导体本身的一种性质。
物理思想方法
控制变量法
影响电阻大小的因素有多个:导体的长度、横截面积、材料、温度等。当探究电阻与其中的一个影响因素的关系时,应采用控制变量法。(1)探究电阻与导体的长度是否有关时,应控制导体的材料、粗细相同,比较不同长度的导体的电阻是否相同。(2)探究电阻与导体的粗细是否有关时,应控制导体的材料、长度相同,比较不同粗细的导体的电阻是否相同。(3)探究电阻与导体的材料是否有关时,应控制导体的粗细、长度相同,比较不同材料的导体的电阻是否相同。
中考考点链接
(一)中考考点解读
本讲的重点是影响导体电阻大小的因素、滑动变阻器的原理与使用;难点是电阻是导体本身的一种性质、控制变量法在实验中的应用和滑动变阻器的接线方法。中考主要考查电阻的决定因素和滑动变阻器的使用及连接,出题形式一般为填空题、选择题和实验探究题。
(二)中考典题剖析
1.实验探究决定电阻大小的因素
2.滑动变阻器的接法
第十四章 内能的利用
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
内燃机的四个冲程
★★
2
热值的公式及热量的计算
★★★
3
影响热机效率的因素
★★★
4
能量的转化和守恒
★★
知识能力解读
(一)内能的利用
1.利用内能来加热物体,如用热水袋取暖,用燃料燃烧放出的热来做饭。
2.利用内能来做功。如汽油机、柴油机等利用燃料燃烧释放的内能转化为机械能。
(二)热机
热机的种类很多,如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等,所有热机在工作时能量转化的过程是相同的,即燃料燃烧使化学能转化为内能,然后通过做功,把内能转化为机械能。因此,热机就是利用内能来做功的机器,或者说热机就是把内能转化为机械能的机器。
内燃机是最常见的热机,其燃料——汽油或柴油是在它的汽缸内燃烧的。在汽缸内燃烧汽油的称为汽油机,燃烧柴油的称为柴油机。燃料在汽缸里面燃烧时生成高温、高压的燃气,用来推动活塞做功。
(三)汽油机和柴油机
1.汽油机的工作过程
冲程名称
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
示意图
/
/
/
/
进气门开闭情况
打开
关闭
关闭
关闭
排气门开闭情况
关闭
关闭
关闭
打开
活塞运动方向
向下
向上
向下
向上
冲程的作用
吸入汽油和空气的混合物
压缩汽油和空气混合物,使其压强增大,温度升高
在压缩冲程末,火花塞放电点燃燃料,产生高温高压燃气。高温高压燃气推动活塞做功,通过连杆带动曲轴转动
排出废气
能的转化
无能量转化
压缩汽油和空气的混合物,机械能转化成内能
燃料燃烧,化学能转化成燃气的内能;燃气推动活塞做功,内能转化成机械能
无能量转化
联系
①每个工作循环中,活塞往复运动两次,曲轴和飞轮转动两周,完成—个做功冲程
②在—个工作循环中,只有做功冲程燃气对外做功,其他3个辅助冲程,依靠飞轮的惯性完成,不但不做功,还要消耗机械能
2.汽油机与柴油机的比较
内燃机
项目
汽油机(如图)
柴油机(如图)
构造
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸气冲程
汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物
柴油机在吸气冲程中只吸入空气
压缩比
压缩冲程末,气体体积被压缩为吸进体积(汽缸体积)的
压缩冲程末,气体体积被压缩为吸进体积的
点火方式
压缩冲程末,火花塞产生电火花点燃燃料,称为点燃式
压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出柴油,遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式
做功冲程
做功冲程中燃气压强可达到30~50个大气压,温度达2 000℃~2 500℃,高温高压气体推动活塞做功
做功冲程中燃气压强可达50~100个大气压,温度达1 700℃~2 000℃,高温高压气体推动活塞做功
效率
效率低,20%~30%
效率较高,30%~45%
应用
机体轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等
机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等
/ /
(四)燃料的热值
1.燃料燃烧获得内能
燃料燃烧过程中,燃料的化学能转化为内能。
2.热值的概念
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。热值用来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。由于燃料的成分不同,相同质量(比如1kg)的不同种类的燃料在完全燃烧时放出的热量不同,这种不同就用热值来区别。所以,热值反应燃料的燃烧特性。热值大,反映1kg的这种燃料完全燃烧时放出的热量多,或者说化学能转化成的内能多。
综上所述,热值和密度、比热容等物理量一样,是燃料本身的一种性质,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、体积、放热多少、燃烧时间长短、燃料是否完全燃烧都无关。
3.热值的单位:J/kg,读作焦每千克。某些气体燃料热值的单位用J/m3。
4.公式:由热值的定义得,则。对于某些气体来说,,则。
5.热值表示的物理意义:,它表示1 kg的焦炭完全燃烧放出的热量是;,它表示1 m3的煤气完全燃烧放出的热量是。
(五)效率
1.热效率:,其中指有效
利用的热量,E指总能量。如果是炉子,则E为燃料
完全燃烧放出的热量(E=Q总=qm);如果是太阳能热
水器,则E为太阳光照射到热水器上的总能量;如果
是电热器,则E为电流做功放出的热量(E=W=UIt)。
2.热机的效率:,其中指用来做有用功的能量,指燃料完全燃烧释放的能量。
(六)能量转化与守恒
能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,宅只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
注意: (l)能量转化和守恒定律是自然界中普遍定律之一。
(2)通过做功可以使能量转化,做功越多能量转化越多;通过热传递可以使能量转移。转化和转移是不一样的:能量转化过程中,能量的形式发生变化;能量转移过程中,能量的形式不变。
(七)永动机
1.定义:不需要动力就能源源不断地对外做功的机器,人们把这种机器叫做永动机。
2.永动机研制失败的原因:它违背了能量守恒定律。
解题方法技巧
(一)判断四个冲程的方法
判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向,具体情况如下表所示。
冲程
进气门
排气门
活塞运动方向
吸气冲程
打开
关闭
向下运动
压缩冲程
关闭
关闭
向上运动
做功冲程
关闭
关闭
向下运动
排气冲程
关闭
打开
向上运动
(二)如何确定能量的转化和转移
“转化”是指能量由一种形式变为另一种形式;而“转移”只是能量由一个物体传递到另一个物体,能量的形式不变。要判断某一过程中发生了怎样的能量转化或转移,首先要明确这一过程中能量的形式有没有改变,然后分析消耗了什么能量,获得了什么能量或者能量从哪一个物体转移到了哪一个物体。
跨越思维误区
(一)对热值概念的理解不透
热值等于单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量。其大小取决于燃料的种类,是燃料本身的一种性质。
(二)不能正确理解能量守恒定律及能量的转移与转化
能量守恒定律是自然界中的普遍定律之一。发生能量转移时,能的形式不变;发生能量转化时,能的形式一定变化。
物理思想方法
比较归纳法
柴油机和汽油机虽都属于内燃机,但它们在构造和工作过程中有明显的区别,所以在学习这部分内容时,要用比较归纳法加以区别。汽油机在汽缸顶部有火花塞,而柴油机没有,但有喷油嘴,并且汽油机上的火花塞与柴油机上的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末。在吸气冲程中,汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物,而柴油机吸入的只有空气。在压缩冲程中,柴油机的温度更高,压强更大,因此导致它们的点火方式不同。
中考考点链接
(一)中考考点解读
(一)中考考点解读
本章围绕汽油机、柴油机的构造和工作原理,考查内燃机工作过程中的冲程识别,各冲程的特点和能量转化情况。能量守恒定律的内容及生活现象中能量的转化和转移,特别是有关能量转化的判断在各地中考题中经常出现,通常的题型有填空题、选择题、计算题等。
(二)中考典题剖析
1.内燃机冲程的能量转化
2.热量的综合计算
第十章浮力
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
浮力产生的原因
★★
2
决定浮力大小的因素
★★
3
阿基米德原理
★★★
4
物体的浮沉条件
★★★
5
生活中的浮沉现象
★★
知识能力解读
知能解读:浮力的概念
1.浮力:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。
2.浮力的施力物体与受力物体:浮力的施力物体是液体(或气体),受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
3.浮力的方向:浮力的方同是竖直向上的。如图中的所示。
/
知能解读:(二)浮力产生的原因
浮力是由于周围液体对物体上、下表面存在压力差而产生的。如图所示,浸没在液体中的立方体,左右两侧面、前后两侧面所受液体的压力大小相等,方向相反,彼此平衡。而上、下两表面处在液体中不同深度,所受到的液体的压强不同,因受力面积相等,所以压力不相等。下表面所受的竖直向上的压力大于上表面所受的竖直向下的压力,因而产生了浮力,所以浮力的方向总是竖直向上的,即。
例如:浸在水中的蜡块,受到的浮力就是水对一蜡块上、下表面的压力差;轮船船底受到水向上的压力产生了浮力;埋在水底的桥墩由于下表面没有受到水的压力,故不受浮力。
/
知能解读:(三)阿基米德原理
1.原理内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:
式中表示液体的密度,是被物体排开液体的体积,g取9.8 N/kg。
3.阿基米德原理的五点透析
(1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态:一是物体的全部体积都浸入液体里,即物体浸没在液体里;二是物体的一部分体积浸入液体里,另一部分露在液面以上。
(2)是指被物体排开的液体所受的重力,表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
(3)表示被物体排开液体的体积,当物体浸没在液体里时,;当物体只有一部分浸入液体里时,则。
(4)由可以看出,浮力的大小跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
(5)阿基米德原理也适用于气体,但公式中应改为。
知能解读:(四)实心物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
/
/
/
/
/
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用
可以停留在液体的任何深度处
是“上浮”过程的最终状态
是“下沉”过程的最
处于静态,受平衡力作用
知能解读:(五)漂浮和悬浮
1.漂浮:漂浮是指物体有一部分体积浸在液体里,另一部分体积露出液面。例如一般树木、冰块都属于在水中可以漂浮的物体,这种物体一也叫做“浮体”。浮体可以静止在液面上,也可以在液面上水平运动。
2.悬浮:悬浮是指物体在液体中既不沉底,又不露出液面,即悬浮的物体全部浸在液体里。
悬浮或静止的漂浮都是平衡状态,悬浮的物体可
在液体中的任何位置停留,悬浮在液体中的物体受到
的浮力一定等于物体的重力,或,又,所以悬浮条件是。
知能解读:(六)浮力的利用
1.轮船:轮船是用密度大于水的钢铁制成的,把它做成空心的,当它的平均密度小于水的密度时,它就会漂浮在水面上轮船的大小通常用排水量来表示,排水量就是轮船按设计的要求装满货物—满载时排开水的质量。
当轮船由河中驶入海中时,由变形得可知,海水密度大,因此减小,即轮船上浮一些;反之,由海中驶入河中,轮船将下沉一些。但不管哪种情况,轮船的重力、浮力、排水量均不变。(如图所示)
/
2.潜水艇:潜水艇下潜和上浮时是靠改变它自身的重力来实现的。如图所示,潜水艇的侧面有水舱,当它下潜时,使水舱充水,于是自身重力增大,潜水艇就逐渐下沉。当水舱中充入适量的水时,潜水艇可以在水中任何位置停留,此时潜水艇所受的重力等于浮力,当潜水艇需要上浮时,可以将水排出,当潜水艇所受的重力减小到小于浮力时便会上浮,上浮到最终漂浮在水面上。
/
3.热气球:热气球是根据热空气密度比冷空气密度小,相同体积热空气比冷空气轻而产生浮力的原理制成的,如图所示。
/
4.飞艇:飞艇是热气球中的一种,如图所示,贮氢气或氦气于长椭圆形或梭形的气囊中。因为这些气体的密度比空气的密度小,所以能借空气的浮力上升。
/
5.密度计:密度计是测 ,如图所示,它是一支密封的玻璃管,下端装有铅粒,上端有刻度。把它放在待测液体中时,它保持竖直状态浮在液面上,液面所对的刻度值就是待测液体的密度值。密度计原理是物体漂浮在液面上的条件,即(不变),增大时减小,密度计在液面以上的体积增大。刻度线越靠下越密,密度值越大。
/
解题方法技巧
方法技巧:(一)浮力的计算方法
1.称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数G,再把物体浸入放体中,记下弹簧测力计的示数F,则。
2.平衡法:即物体悬浮或漂浮时,物体处于平衡
状态,由二力平衡条件知,。注意:悬浮时,物体浸没在液体中,;漂浮时,物体的一部分浸在液体中,。
3.公式法:利用阿基米德原理,而,得,普遍适用于计算任何形状的物体受到的浮力。
4.压力差法:即用浮力产生的原因求浮力的方法,浮力就是物体上、下表面受到的液体的压力差,公式为:。
方法技巧:(二)判断物体浮沉的方法
判断物体浮沉通常有两种方法:(1)比较物体所受浮力和重力的大小关系,如果浮力大于重力,则物体上浮,反之则下沉,刚好相等则悬浮(或漂浮);(2)比较物体的密度和液体密度的大小关系,如果物体的密度小于液体的密度,则物体上浮,反之则下沉,刚好相等则悬浮。
跨越思维误区
思维误:(一)对浮力的认识不全面
受生活经验的影响,没有全面认识浮力,造成一些错误认识,对浮力产生的原因不能正确理解,认为只要浸在液体里的物体就会受到向上的浮力,而事实上,上下同粗的物体的下表面如果和容器接触密合,则这个物体就不受浮力的作用。
思维误区:(二)不能正确理解阿基米德原理,误认为浮力的大小与浸入液体的深度有关
由公式可知,浮力的大小只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体的密度、形状、质量、重力、浸没后所处深度、运动状态等因素无关。
物理思想方法
思想方法:(一)控制变量法在探究响浮力大小的因素中的应用
探究浮力的大小跟哪些因素有关时,用“控制变量法”的思想去分析和设计,即:在研究浮力大小与液体密度的关系时,应控制物体排开液体的体积不变;在研究浮力大小与排开液体体积的关系时,应控制液体的密度不变。具体采用“称重法”来进行探究,既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力,同时,还能准确地测出浮力的大小。
思想方法:(二)用等效替代法测物体的重力
等效替代法在物理量的测量中经常用到,对一些不便直接测量的量,可利用其与其他可直接测量的物理量间的等量关系,通过测量其他物理量来间接测量该物理量。如:漂浮在水面上的物体,其受到的重力等于浮力,即物体的质量等于它排开的水的质量,而只要测出创非开的水的体积,便可由公式求出排开的水的质量,从而得到物体的重力。
中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本章知识的重点是理解阿基米德原理和用弹簧测力计探究浮力的大小,正确理解物体的浮沉条件,知道浮力使物体上浮、下沉、悬浮或漂浮的原理;难点是应用阿基米德原理和物体的浮沉条件解答有关浮力的问题。出题形式有选择题、实验探究题和计算题。
(二)中考典题剖析
1.探究浮力大小的决定因素
2.浮力的应用
3.浮力的综合计算
第四章 光现象
知识网络构建
高频考点透析
序号
考点
考频
1
光沿直线传播的条件
★★
2
光的反射定律
★★★
3
平面镜成像的特点
★★★
4
光的折射规律
★★★
5
光的色散现象
★
6
红外线和紫外线的应用
★
第一讲光的直线传播、反射和平面镜成像
知识能力解读
知能解读:(一)光源
概念
能够发光的物体叫光源
分类
按形成原因分
自然光源
如太阳、萤火虫、水母等
人造光源
如:火把、油灯、蜡烛、电灯等
按光束形状分
点光源
如:电灯、蜡烛等
平行光源
如:激光笔、太阳等
说明
光源指的是自身能发光的物体,不包括反射光明情况。如月亮靠反射太阳的光、自行车的尾灯、公路上的交通标志牌及放电影时的银幕是靠反射射向它们的光,它们本身不能发光,因此不是光源
知能解读:(二)光的直线传播
1.光沿直线传播的条件:光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
2.光沿直线传播的现象:在有雾的天气组,可以看到从汽车灯射出的光束是直的;穿过森林的光束是直的;在电影院中可以看到放映机射向银幕的光束是直的。由现实生活中的这些现象,我们可以知道光
是沿自线传播的。
拓展:光沿直线传播是有条件的,如果介质不均匀,光线会发生弯曲。例如地球周围的大气层就是不均匀的,离地面越高,空气越稀薄,从大气层外射到地面的光线就会发生弯曲。早晨,当太阳还在地平线以下时,我们就看见了它,就是不均匀的大气层使光线变弯曲的缘故,如图所示。因此应该说,光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
/
由于光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,所以经常用一条带箭头的直线来表示光的传播径迹和方向,箭头的方向表示光的传播方向这样的直线叫做光线,如图所示。应注意的是,光线不是实际存在的线,而是在研究光的行进过程中对细窄光束的抽象。它是人们研究光现象的一种方法,即建立物理模型的方法。
/
知能解读: (三)影的形成
1.影的形成原因:光在一传播过程中,遇到不透明的物体,在物体后面光不能到达的区域城所形的跟物体相似的黑暗区域称为“影”。它是由光的直线传播而产生的,手影游戏是很好的例证。如图所示。
/
2.实例:自然界中的一些自然现象,如日食和月食的产生都可以用光的直线传播规律来解释。如图所示为日食形成的原因。
当地球转到月球的影子里时,处在Ⅰ区和Ⅲ区的地球上的人可以看到日偏食;处在Ⅱ区的地球上的人可以看到日全食;处在Ⅳ区的地球上的人可以看到日环食。
/
知能解读:(四)小孔成像
小孔成像原理:光沿直线传播。
小孔成像的实验:暗室里在光源和光屏之间放一个带小孔的屏,调节小孔的大小,使孔足够小,在光屏上得到光源倒立的实像,如图所示。
/
知能解读: (五)光速
光速与介质种类的关系:光在不同的介质中传播速度不同。光可以在真空中传播,真空中的光速是宇宙中最快的速度,在物理学中用字母c表示,其值为。光在空气中的速度十分接近在真空中的速度,也可以视为,光在水中的速度约为真空中的,在玻璃中的速度约为真空中的。
点拨:①由于光的速度比声的速度快得多,因此打雷下雨时,虽然雷声和闪电是同时发生的,但是我们总是先看到闪电,后听到雷声。②光年是光在一年里传播的距离,是天文学中的距离单位。
知能解读:(六)光的反射
1.光的反射现象:光射到物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回去,这种现象叫做光的反射。所有物体的表面都会发生光的反射现象。我们能够看见不发光的物体,是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。
/
2.实例:看见不发光的物体、倒影等。
3.基本概念
一点
光的入射点,用一字母“O”表示
两角
入射角
入射光线与法线的夹角,如图中的∠i
反射角
反射光线与法线的夹角,如图中的∠r
三线
入射光线
射到反射面的光线,如图中的AO
法线
经过入射点O并垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,如上图中的ON
反射光线
入射光线射到反射面上后被反射面反射
的光线,如图中的OB
注意:入射光线与反射光线有方向,用字母表示时,应沿光的传播方向叙述字母,如AO、OB等。
4.光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内;反射光线、入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。
方法:光的反射定律描述了“三线”“两角”的关系,可缩记为:“三线共面,法线居中(三线位置关系),两角相等(两角量值关系)”。
5.光路可逆:在光的反射现象中,光路是可逆的。如图甲所示,AO为入射光线,OB为反射光线,如果光线从BO的方向入射,则反射光线一定从OA的方向反射出去,如图乙所示,即在光的反射现象中,光路可逆。
/
知能解读:(七)镜面反射和漫反射
1.镜面反射:平行光线入射到光滑反射面上将沿同一方向平行地反射出去,像这种反射称为镜面反射。在镜面反射中,反射光线向着同一方向,其他方向上没有反射光线。(如图甲所示)
/
2.漫反射:平行光线入射到凹凸不平的反射面上将沿各个方向反射出去,像这种反射称为漫反射。漫反射中,即使入射光线平行反射光线也将沿各个方向反射出去。(如图乙所示)
注意:无论是镜面反射还是漫反射,每一条光线都遵循光的反射定律。
知能解读:(八)平而镜成像
1.平面镜成像的原理:平面镜所成的像是物体发出(或反射出)的光线射到镜面上发生反射,由反射光线的反向延长线在镜后相交而形成的。如图所示。光源S在镜后的像S'并不是实际光线会聚而形成的,而是由反射光线的反向延长线相交而形成的,所以S'是S的虚像。如果把光屏放在S'处,是接收不到这个像的,所以虚像只能用眼睛看到,而不能成在光屏上。
2.平面镜成像的特点:平面镜成像的特点是“对称、虚像”,可以解释为:“大小相等,线面垂直,距离相等,左右相反,像为虚像”。
(1)大小相等:像和物体的大小相等。(与物体到平面镜的距离无关,与平面镜的大小无关)
(2)线面垂直:像和物体的对应点连线跟镜面垂直。
(3)距离相等:像和物体到镜面的距离相等。
(4)左右相反:像和物体的左右是相反的。
(5)像为虚像:物体在镜中所成的像是正立的虚像。只能用眼睛观察到,不能用光屏去承接,且在镜后用障碍物遮挡不住虚像。
3.平面镜的应用:(1)利用平面镜可以改变光的传播方向,起到控制光路的作用,如制作潜望镜,在挖井、掘山洞时,用平面镜把太阳光反射到作业区照明;
(2)利用平而镜成像,如制作各种镜子,商场和家庭装饰时利用平面镜成像增强宽敞明亮的空间效果;(3)利用平而镜反射光可以使微小的形变放大,以便观测。
/
知能解读:(九)三种面镜的比较
平面镜
凸面镜
凹面镜
反射面
平面
凸面
凹面
示意图
/
/
/
对平行光的反射特点
(1)既不会聚也不发散
(2)光路可逆
(3)遵循光的反射定律
/
(1)有发散作用
(2)F为虚焦点
(3)光路可逆
(4)遵循光的反射定律
/
(1)有会聚作用
(2)F为实焦点
(3)光路可逆
(4)遵循光的反射定律
/
应用
式衣镜
汽车观后镜
太阳灶
解题方法技巧
方法技巧:(一)根据反射定律作图的方法
(1)根据入射光线作反射光线:先作法线确定入射角,再依据入射角的大小作出反射角和反射光线。
(2)根据反射光线作入射光线:先作法线确定反射角,再依据反射角的大小作出入射角和入射光线。
(3)根据反射光线和入射光线确定平面镜的位置:先作入射光线与反射光线夹角的角平分线,并以此为法线,再过角的顶点作法线的垂线,即为平面镜的位置。
警示:作图时,法线用虚线,光线的箭头标在表示光线线段的中间。
方法技巧:(二)利用平面镜成像的特点作图的方法
方法:平面镜成像的特点简记为:对称、虚像。利用对称法可以方便地解决四种类型的平面镜作图题:
(1)确定虚像的位置;(2)确定观察范围或光照范围;(3)确定光路;(4)确定发光点的位置。
具体方法:先借助数学中轴对称图形的画法,画出物体上各对应点的虚像,然后根据平面镜成像的特点用虚线连接虚像。
跨越思维误区
思维误区:误认为像的大小与物体距平面镜的远近有关;误认为要更清楚地看清像,应照亮像由平面镜成像特点知像与物体的大小相等。我们观察物体时,从物体两端(上下或左右)射出的光线在眼球内交叉而成的角叫视角(如图)。物体离人越近视角越大,人感到物体越大;反之,人感到物体越小。同样的道理,我们在镜中看到自己离镜子越远像“越小”,也是受视角的影响。其实,像与自己的大小是相等的,即像的大小是不变的。若要更清楚地看清像,即增加通过平面镜反射后进入眼睛的光线,则应增加物体的亮度,从而有更强的入射光线通过反射进入眼睛。
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物理思想方法
思想方法:(一)理想模型法
为了更形象、简单地描述和研究光现象及规律,物理学采用建立理想模型的方法,用光线来表示光的传播路线,而实际上光线并不存在,只是在研究光的行进过程中对细窄光束的抽象,是物理学家建立的物理模型。
思想方法:(二)对称法作图
作图法就是根据题目所给的条件,灵活运用有关物理概念和规律,通过作图求解未知量的方法。因此必须注意作图的规范性,掌握光线、光线的反向延长线、实像、虚像等画法的规定,逐步学会这种研究问题的方法。利用对称法作图就是根据平面镜成像的对称性完成光路。利用对称法可以方便地解决四种类型的平面镜作图题:(1)确定虚像的位置;(2)确定观察范围或光照范围;(3)确定光路;(4)确定发光点的位置。在作图过程中,我们可以发现,对称法作图的核心是平面镜成像的特点。
本讲涉及光的反射和平面镜成像综合作图,有光的反射中“二角”和“三线”的关系及作图、平面镜成像原理及作图。
反射光路图
已知入射光线
画反射光线
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已知反射光线
画入射光线
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已知入射光线和反
射光线画平面镜
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平面镜成像
成像特点图
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成像原理图
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中考考点链接
考点链接:(一)中考考点解读
本讲的重点是光的直线传播、光的反射定律及平面镜成像的特点,难点是利用光的反射定律和平面镜成像的特点进行作图。题型主要有填空题、选择题、作图题和探究题等。
考点链接:(二)中考典题剖析
1.光现象的辨别
2.光的反射定律的实验探究
3.平面镜成像特点的理解
4.平面镜成像特点的实验探究
第二讲光的折射和光的色散
知识能力解读
知能解读:(一)光的折射
1.光的折射现象:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般会发生偏折,这种现象叫做光的折射。
点拨:①折射的产生是光从一种透明物质斜射入另一种透明物质里时,在分界面处发生的。②因为光是在两种物质里传播的,所以传播的速度各不相同。③发生折射时,同时也一定发生反射。如图所示。
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2.光的折射规律:光发生折射时,折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。(1)当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。如图甲所示。(2)当入射角增大时,折射角也增大;当入射角减小时,折射角也减小。(3)当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。如图乙所示。
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点拨:①折射角是折射光线与法线的夹角;法线既是界面的垂线,又是在作图时画入射角和折射角时的参照标准。
②光的折射中,光路是可逆的。如图甲、丙所示。
③折射角随入射角的增大而增大,但不成正例,叙述时应先说折射角后说入射角。
3.生活中的折射现象:斜插入水中的筷子看起来在水面处向上弯折;往脸盆中倒水,看到盆底深度变浅;潜入水中的人看岸边的人变高;从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”等。
知能解读:(二)光的色散
光的色散现象:一束太阳光通过三棱镜,被分解成七种色光的现象叫光的色散,这七种色光从上至下依次排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫(如图所示)。同理,被分解后的色光一也可以混合在一起成为白光(如图所示)。
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2.由光的色散现象得出的两个结论:第一,白光不是单色的,而是由各种单色光组成的复色光;第二,不同的一单色光通过三棱镜时偏折的程度是不同的,红光的偏折程度最小,紫光的偏折程度最大。
知能解读:(三)色光的混合
1.色光的三原色:红、绿、蓝三种色光是光的三原色。
2.色光的混合:红、绿、蓝三色光中,任何一种色光都不能由另外两种光合成。但红、绿、蓝三色光却能够合成出自然界绝大多数色光来,只要适当调配它们之间的比例即可。色光的合成在科学技术中普遍应用,彩色电视机就是一例。
注意:不能简单地认为色光的混合是光的色散的逆过程。例如:红光和绿光能混合成黄光,但黄光仍为单色光,它通过三棱镜时并不能分散成红光和绿光。
拓展:物体的颜色
在光照到物体上时,一部分光被物体反射,一部分光被物体吸收,不同物体,对不同颜色的光反射、吸收和透过的情况不同,因此呈现不同的色彩。
物体的颜色由它所反射或透射的光的颜色决定。(1)透明体的颜色是由它透过的色光决定的(如图甲所示)。(2)有颜色的不透明体的颜色由该不透明体反射的色光决定,如图乙所示。(3)如果在屏上贴一张黑纸,不论什么颜色的光照射到的地方均为黑的,这表明黑色物体吸收各种颜色的光。如果在屏上贴一张白纸,在白纸上能看到各种色光,表明白色物体反射各种色光,即红光照射到白纸上呈红色,黄光照射到白纸上呈黄色等。
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知能解读:(四)看不见的光
1.光谱:太阳光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种不同颜色的光,这七种色光按顺序排列起来就是太阳的可见光潜。
2.红外线:在光谱的红光以外,有一种看不见的光,叫做红外线。一切物体都在不停地辐射红外线,物体的温度越高,辐射的红外线越多。利用这一特点,红外线主要有以下作用:
(1)诊断病情:人生病时,局部皮肤温度异常,能辐射与健康人不同量的红外线,如果用对红外线敏感的胶片给病人的皮肤拍照,并与健康人的“热谱图”对比,有助于诊断病情。
(2)制成红外线夜视仪:夜间人体的温度比野外草木、岩石的温度高,人辐射的红外线比它们强得多,人们根据这一原理制成了红外线夜视仪,可用在步枪的瞄准器上。
另外,红外线还可以用来进行遥控。如电视机、空调的遥控器就是通过发射红外线脉冲进行遥控的。
红外线的主要特征是热作用强。因此可用来加热食品,如家用红外线烤箱。
3.紫外线:在光谱的紫光以外,也有一种看不见的光,叫做紫外线。紫外线的主要特性是化学作用强。
适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D,促进身体对钙的吸收。紫外线能杀死微生物。在医院、饭店里,常用紫外线灯来灭菌。紫外线能使荧光物质发光,用来制成验钞机。
过量的紫外线照射对人体十分有害,轻则使皮肤粗糙,重则引起皮肤癌。太阳光是天然紫外线的重要来源。阳光中的紫外线大部分被大气层上部的臭氧层吸收,不能到达地面,否则,地球上的生物将无法生存。因此要增强环保意识,保护臭氧层不被破坏。
解题方法技巧
方法技巧:(一)对光的折射现象的判断与解释
光的折射现象:光的折射会形成许多光学现象,如水底看起来比实际的浅,斜插入水中的筷子变弯曲,鱼缸中的鱼看起来变大等。要解释这些现象,首先要知道看见的并非实际物体,而是物体发出或反射的光经折射后成的虚像。
以池水看起来“变浅”为例,其原因我们可以作如下分析:我们能够看见物体是由于有光射入我们的眼睛,假设从水池底的一点A射出的两条光线经折射后射入人眼(如图甲所示),眼睛根据光沿直线传播的经验(人的感觉总认为光沿直线传播),逆着折射光线看上去,就会觉得光好像是从水中的A'点射入我们眼睛的,因此我们会觉得A'比A高了,即看起来池底升高,池水“变浅”了。有经验的渔民都知道,在叉鱼时,只有瞄准鱼的下方,才能把鱼叉到。
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若从水中去观察岸上的物体,则正好出现相反的现象,P点的位置将会升高,如图乙所示。例如跳水运动员在水下观察10m跳台,就会感到其高度超过10 m。
因此我们可以得出结论:从岸上看水里和从水里看岸上相同,看到的都是物体升高了的虚像。
方法技巧:(二)利用光的折射规律作图的方法
(1)先过入射点作出法线,再根据光的折射规律作出折射光线。
(2)在光的折射现象中有“空气中的角总是大于其他介质中的角”,即不论空气中的角是入射角还是折射角,总要比其他介质中的角要大一些(垂直入射除外)。也就是说,在空气与其他介质的界面上发生的折射现象,如果折射角所在介质为空气,则折射角大于入射角;如果入射角所在介质为空气,则折射角小于入射角。
跨越思维误区
思维误区:没有正确把握折射规律中“两角”的关系,造成根据折射光路图判断光线时错误
发生折射时折射角跟入射角的关系分两种情况:
(1)光从空气斜射入其他介质中时,折射角小于入射角;(2)光从其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。即“斜射时,总是空气中的角大。”
物理思想方法
思想方法:理想模型法及作图法
本讲在学习光的折射时用到这两种方法。利用
光线和光的折射规律作图时要注意:
(1)法线要垂直于界面,且用虚线画;
(2)光线用实线,且要画上箭头表示光的传播方向;
(3)光从空气斜射入其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,而光从其他介质斜射入空气中时,折射光线向远离法线的方向偏折;
(4)当入射角增大时,折射角也随着增大;
(5)在光的折射现象中光路是可逆的;
(6)当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。
中考考点链接
考点链接:(一) 中考考点解读
本讲重点是光的折射和红外线、紫外线的应用,难点是利用光的折射规律作图和用所学知识解释生活中的光学现象,中考主要以填空题、选择题和作图题等形式出现。
考点链接:(二) 中考典题剖析
1.利用光的折射规律作图
2.生活中的折射现象