物理基本概念和基本规律
机械运动,参考系,质点
用来代替物体的只有质量、没有形状和大小的点,它是一个理想化地模型
2。 位移和路程
位移是描述质点位置改变的物理量,是矢量,是初位置指向末位置的有向线段。路程是标量,是物体实际运动的轨迹长度。
3.匀速直线运动,速度,速率。位移公式s=vt,s-t图,v-t图
匀速直线运动的,s-t图是过原点的一条倾斜直线。斜率为物体速度。匀速直线运动的v-t图是平行于时间横轴的直线。速度是位移与时间的比值,是矢量。速率是路程与时间的比值,是标量。
4。变速直线运动,平均速度,瞬时速度(简称速度)
平均速度是描述物体在一定时间内运动快慢的物理量。大小为位移与时间的比值,粗略反映了物理运动的快慢。瞬时速度是描述物体在某一时刻运动快慢的物理量。与某一时刻相对应,精确的反映了物体运动的快慢。
5.匀变速直线运动:
加速度定义式为a=vt-v0/t 加速度表明速度变化快慢的物理量,是矢量。加速度大,只表示速度变化快,不表示速度变化大,也不表示速度大。上述表达式仅是加速度的定义式,并不是决定式,物体的加速度由物体的质量和物体本身受的合外力共同决定,即牛顿第二定律F=ma.速度公式:vt=v0+at位移公式s=v0t+1/2at2 位移与速度公式: vt2-vo2=2as, v-t图:是过原点的倾斜的直线,直线的斜率是物体的加速度。
6.运动的的合成和分解
合运动与分运动的关系,等时性和独立性。运动的合成:加速度,速度,位移都是矢量,遵守平行四边形定则。(注不要求掌握相对速度)小船渡河时若V船 > V水 船头垂直河岸时,过河时间最小;航向(合速度)垂直河岸时,过河的位移最小。 若 V船 < V水 船头垂直河岸时,过河时间最小;只有当V船 ⊥ V合 时,过河的位移最小。
7、曲线运动中质点的速度沿轨道的切线方向,且必具有加速度。
曲线运动的质点的速度方向沿轨道的切线的方向,曲线运动的速度方向时刻在发生变化,所以曲线运动一定是变速运动,一定具有加速度。
8、平抛运动:
条件是物体水平抛出,只受重力作用。规律是水平方向作匀速直线运动,竖直方向作自由落体运动。水平方向:x=vt,vx=vo ax =0 竖直方向:y=1/2at2, vy=gt ay=g合速度 合位移 ,
平抛运动的研究方法——“先分后合”
9、匀速圆周运动,线速度和角速度,周期,圆周运动的向心加速度a=v2/r。
匀速圆周运动是非匀变速运动,因为速度的方向时刻在发生改变。线速度:v=s/t=2πr/T角速度:ω=φ/t=2π/T周期:T=1/f 线速度与角速度的关系:v=ωr,向心加速度大小为a=v2/r=ω2r=vω意义代表速度方向变化的快慢。向心加速度的方向总是指向圆心,时刻发生变化。注不要求推导向心加速度的公式a=v2/r。做匀速 圆周运动的物体所受到的合力大小一定等于mv2 /r, 合力的方向一定沿半径指向圆心。
做非匀速 圆周运动的物体沿半径方向的合力大小也等于mv2 /r (v为该点的速度)
10、力是物体之间的相互作用,是物体发生形变和物体运动状态变化的原因,力是矢量。力的合成和分解。能进行正确的受力分析,一般按先重力,电场力,磁场力等场力,再弹力,再摩擦力进行。不要求对三个或三个以上物体相连进行受力分析。力的合成和分解仅限于能用直角三角形知识求解的问题。力和运动的合成、分解都遵守平行四边形定则。三力平衡时,任意两力的合力跟第三力等值反向。 三力的大小必满足以下关系:︱F1-F2︱≦ F3 ≦ F1+F2 速度、加速度、动量、电场强度、磁感应强度等矢量必须注意方向,只有大小、方向都相等的两个矢量才相等。所有物理量必须要有单位。同一直线上矢量的运算: 先规定一个正方向, 跟正方向相同的矢量为正,跟正方向相反的矢量为负,求出的矢量为正值,则跟规定的方向相同,求出的矢量为负值,则跟规定的方向相反
11、万有引力定律、重力、重心。
万有引力定律F=Gm1m2/r2在地球表面附近,重力近似等于万有引力。重心不一定在物体上,形状规则和质量分布均匀的物体的重心在物体的几何中心。
12、形变和弹力,胡克定律。
弹力是物体由于发生弹性形变而产生的力。产生的条件是相互接触且发生弹性形变,弹力的方向总是垂直于接触面并指向受力物体。弹簧的弹力F=kx,x指弹簧变化的长度。K为弹簧的倔强的系数。
13、静摩擦,最大静摩擦。滑动摩擦,滑动摩擦定律:
知道静摩擦力大小随外力的变化而变化。滑动摩擦力大小:F=μN, 方向总是平行于接触面。
14、牛顿第一定律。惯性
伽利略斜面实验是牛顿第一定律的实验基础,把可靠的事实和深刻的理论思维结合起来的理想实验是科学研究的一种重要方法。惯性只与物体的质量有关,与物体的受力情况和运动状态无关。质量大则惯性大。
15、牛顿第三定律:
物体的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反作用在同一条直线。能正确区分作用力和反作用力和平衡力。平衡力作用在同一物体上,而作用力和反作用力作用在不同物体上。
16、牛顿第二定律。质量。圆周运动中的向心力。牛顿力学适用范围。牛顿定律的应用。
牛顿第二定律中的F应该是物体受到的合外力。应用牛顿第二定律时要注意同时、同向、同体。适用范围是低速和宏观的物体。注不要求求解加速度不同的连接体问题
物体的运动决定于它所受的合力和初始运动条件:
.
17、万有引力定律的应用。人造卫星的运动(限于圆轨道):
天体做匀速圆周运动的向心力就是它受到的万有引力。F引=GMm/r2=F向=mv2/r=mrω2=mr4π2/T2,
黄金代换式:GM=gR2,g是星球表面重力加速度,R是星球的半径。
18、宇宙速度。超重与失重:
第一宇宙速度——在地面附近环绕地球做匀速圆周运动的。计算公式:
是最小发射速度(最大运行速度),地球的第一宇宙速度:v1=7.9km/s
第二宇宙速度——脱离地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造行星, v2≥11.2km/s
第三宇宙速度 —脱离太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去 v3≥16.7km/s
当物体的加速度竖直向上时,物体处于超重状态。当物体的加速度竖直向下时,物体处于失重状态。当加速度为竖直向下的g时,物体处于完全失重状态。进入轨道后的航天器处于完全失重状态。
19、共点力作用下物体下物体的平衡:F合=0,不要求解决复杂连接体的平衡问题。
20动量,冲量。动量定理:
1、深刻理解动量的概念(1)定义:物体的质量和速度的乘积叫做动量:p=mv(2)动量是描述物体运动状态的一个状态量,它与时刻相对应。3)动量是矢量,它的方向和速度的方向相同。(4)动量的相对性:由于物体的速度与参考系的选取有关,所以物体的动量也与参考系选取有关,因而动量具有相对性。题中没有特别说明的,一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。(5)动量的变化:.由于动量为矢量,则求解动量的变化时,其运算遵循平行四边形定则。A、若初末动量在同一直线上,则在选定正方向的前提下,可化矢量运算为代数运算。B、若初末动量不在同一直线上,则运算遵循平行四边形定则。(6)动量与动能的关系:,注意动量是矢量,动能是标量,动量改变,动能不一定改变,但动能改变动量是一定要变的。
2、深刻理解冲量的概念(1)定义:力和力的作用时间的乘积叫做冲量:I=Ft(2)冲量是描述力的时间积累效应的物理量,是过程量,它与时间相对应。(3)冲量是矢量,它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)。如果力的方向在作用时间内保持不变,那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化,如绳子拉物体做圆周运动,则绳的拉力在时间t内的冲量,就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量,其方向可以通过动量变化的方向间接得出。(4)高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量,高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。(5)要注意的是:冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功,但一定有冲量。特别是力作用在静止的物体上也有冲量。
3、深刻理解动量定理
(1).动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=Δp
(2)动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因,冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)。
(3)动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系。
(4)现代物理学把力定义为物体动量的变化率:(牛顿第二定律的动量形式)。
(5)动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下,各个矢量必须以同一个规定的方向为正。
21、动量守恒定律:
(1).动量守恒定律:一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。 即:
(2)动量守恒定律成立的条件系统不受外力或者所受外力之和为零;系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则该阶段系统动量守恒。
(3).动量守恒定律的表达形式:除了,即p1+p2=p1/+p2/外,还有:Δp1+Δp2=0,Δp1= -Δp2 ( 注要掌握动量守恒定律的推导过程)
22、功、功率:
功的公式 W=FScosα 只适用于恒力做功,变力做功一般用动能定理计算。功率P=FVcosα。注意汽车的两种启动方式:恒定功率启动(汽车先作加速度减小的加速运动然后作在牵引力等于阻力时作匀速直线运动)和恒定加速度启动(先作匀加速运动,当功率增大到额定功率时,汽车作加速度减小的加速运动,最后在牵引力等于阻力时作匀速直线运动。)。
23、动能。做功与动能的关系:
动能EK=1/2mv2,是标量、状态量。动能定理:作用在物体上的合力所做的功等于物体动能的增量。
W合=△EK=EK2-EK1=1/2mv22-1/2mv12 动能定理的最佳适用范围:动能定理主要用于解决变力做功,曲线运动和多过程的动力学问题,对于末知加速度和末知时间或不需求加速度和时间的动力学问题,一般用动能定理求解为最佳解法。
24、重力势能、重力做功与重力势能改变的关系:
重力势能EP=mgh,h是物体相对零势面的高度,重力势能与零势能面选取有关。重力做功等于物体重力势能变化量的负值,WG=-△EP=mgh1-mgh2重力做功与路径无关,只与初始和终了位置有关。
25弹性势能:
物体由于发生弹性形变而具有的能。弹簧的弹性势能E=1/2kx2,x为弹簧变化的长度。
26机械能守恒定律:(1)条件:机械能守恒定律适用于只有重力和弹簧的弹力做功的情况,应用于光滑斜面、自由落体运动、上抛、下抛、平抛运动、光滑曲面、单摆、竖直平面的圆周运动、弹簧振子等情况。(2)表达式:E初=E末,△EK=-△EP,将系统分为A、B两部分,A部分机械能的增量等于B部分机械能的减少量△EA=△EB
27动量知识和机械能知识的应用(包括碰撞、反冲、火箭)航天技术的发展和宇宙航行
功能关系--------功是能量转化的量度
⑴重力所做的功等于重力势能的减少
⑵电场力所做的功等于电势能的减少
⑶弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少
⑷合外力所做的功等于动能的增加
⑸只有重力和弹簧的弹力做功,机械能守恒
⑹重力和弹簧的弹力做功以外的力所做的功等于机械能的增加
⑺克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少
⑻克服安培力所做的功等于感应电能的增加
应用动能定理和动量定理时要特别注意合外力。应用动量定理、动能定理、动量守恒定律、机械能守恒定律解题时要注意研究对象的受力分析,研究过程的选择;应用动量守恒定律、机械能守恒定律还要注意适用条件的检验。应用动量守恒定律、动量定理要特别注意方向。
碰撞的分类:
28弹簧振子,简谐运动。简谐运动的振幅,周期,频率。简谐运动的位移---时间图像:
简谐振动过程中,F= - kx, 回复力的大小跟位移成正比,方向相反。位移增大,加速度增大,速度减小。位移最大,加速度最大,速度为0。位移为0,加速度为0,速度最大.
29单摆、在小振幅条件下单摆作简谐运动、单摆的周期公式:
单摆振动的回复力是重力沿切线方向的分力,在平衡位置,振动加速度为0,但是还有向心加速度。周期公式
30振动中的能量转化:
振动中动能和势能相互转化,在平衡位置时,动能最大,势能最小。在最大位移处,动能最小,势能最大。在无阻力的情况下,机械能守恒。
31自由振动和受迫振动。受迫振动的振动频率。共振及其常见应用:
物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。共振——驱动力的频率等于做受迫振动物体的固有频率时,做受迫振动物体的振幅最大的现象。声音的共振叫共鸣。共振筛是共振的应用。
32、振动在介质中传播――波。横波和纵波。横波的图象。波长、频率和波速的关系:
波从一种介质传播到另一种介质时,频率不变,波长和波速相应改变。v=λf.质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波。质点的传播方向与波的传播方向在同一条直线上波叫纵波。声波在真空中不能传播,电磁波在真空中速度最大,等于光速c。声波是纵波,电磁波是横波。波传播的过程是振动形式和振动能量传播的过程,质点并不随波迁移,每一个质点都在各自的平衡位置附近做振幅相同的简谐振动。波形图特别要注意周期性和方向性。
33波的叠加,波的干涉、衍射现象:
两列沿同一直线传播的波,在相遇的区域里,任何一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的位移的矢量和;两列波相遇以后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,继续向前传播.两列频率相同、且振动情况完全
相同的波,在相遇的区域能发生干涉。波峰与波峰(波谷与波谷)相遇处振动加强,△s= ± kλ k=0、1、2、3……波峰与波谷相遇处振动减弱。△s= ±(2k+1)λ/2 k=0、1、2、3……干涉和衍射是波的特征。波能够发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长差不多。
34.声波、超电波及其应用:
人耳能听到的声波频率在20hz——20000hz之间,低于20hz的声波叫次声波,高于20000hz的声波叫超声波,超声波可以用于定向发射、超声波探伤、超声波清洗,医疗诊断等。
35多普勒效应:
由于波源和观察者有相对运动,使观察者发现频率发生变化的现象叫多普勒效应。波源和观察者相互接近,观察者接收到的频率增大;二者远离时,观察者接收到的频率减小。天文学上的红移现象就是天体远离地球使地球上接收的光的频率减小而引起的。
36物质是由大量分子组成的。阿佛加德罗常量。温度是分子无规则运动平均动能的标志。物体分子间的相互作用势能。物体的内能。
分子动理论的主要内容:物质是由大量分子组成,(分子半径r=10-10 m, 分子质量m=10-26kg)分子在永不停息地做无规则热运动,分子间同时存在有相互作用的分子引力和分子斥力。(1)阿佛加德罗常量NA=摩尔质量/分子质量,NA=摩尔体积/分子体积(只适用于固体和液体,不适用于气体)(2)布朗运动既不是固体分子的运动,也不是液体分子的运动,只是液体分子无规则运动的反映。温度越高,固体颗粒越小,布朗运动越激烈。温度是分子无规则运动平均动能的标志。(3)分子间的作用力(引力和斥力)都随分子间的距离增大而减小,斥力减小得更快。都随分子间的距离减小而增大,斥力增加得更快。(同增同减,斥快引慢)分子间的距离等于r0 时,分子势能最小(为负值),距离增大,分子势能增大,距离减小,分子势能也增大。
38改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。两种方式效果相同但本质不同。
39. 热力学第一定律。热力学第二定律。热力学第三定律
(1)热力学第一定律:系统内能的变化等于外界对系统所做的功与从外界吸收的热量之和。 ΔE=W+Q(第一类永动机违反能量守恒定律)(2) 热力学第二定律:热量总是从高温物体传到低温物体,但是不可能自动从低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化。(这是按照热传导的方向性来表述的。)不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化。机械能可以全部转化为内能,内能却不可能全部转化为机械能。(这是按照机械能与内能转化过程的方向性来表述的。)第二类永动机是不可能制成的。(它不违反能量守恒定律而违反热力学第二定律)(3)热力学第三定律:.绝对零度(-273.15°C)不可以达到。
41、气体的状态和状态参量。热力学温度
气体的状态参量为三个:分别为压强、体积、温度。当气体的三个状态参量确定后,气体的状态就唯一确定了。热力学温度与摄氏温度的关系:T=t+273.15
42气体的体积,温度,压强之间的关系
气体的状态参量的关系:PV/T=NR(N指气体的摩尔数,R为常量,T为热力学温度)
43:.气体分子运动的特点,气体压强的微观意义
气体分子运动的特点——分子间的距离较大,分子间的相互作用力很微弱;分子间的碰撞十分频繁;分子沿各个方向运动的机会均等;分子的速率按一定规律分布(“中间多,两头少”)。 气体压强的微观意义——大量的气体分子频繁地碰撞容器器壁而产生的。单位体积内的分子数越大,气体的平均速率越大,气体的压强越大
44、两种电荷。电荷守恒
电荷:自然界存在正负两种电荷,电荷的多少叫电荷量.电荷守恒:电荷只能分离或转移,而不能被创
造或被消灭 。元电荷——电子(质子)所带的电量(e=1.60×10-19C)为所有电量中的最小值,叫做元电荷
点电荷是一种理想化的模型,若带电体之间的距离比它们自身的尺寸大的多,以致带电体的形状和大小对它
们的相互作用力的影响可以忽略不计,这样的带电体就可以看成点电荷。
45、真空中库仑定律、电荷量:
(1)表达式: ,静电力常量k = 9.0×109N·m2/C2;(2)适用条件:真空中的两点电荷;(3)方向:作用在两点电荷的连线上,同性相斥,异性相吸
46、电场、电场强度、电场线。点电荷的场强、匀强电场。电场强度的叠加:
用比值定义的物理量如电场强度 E=F/q、电势差U=W/q、电容C=Q/U 、电阻R=U/I、磁感应强度B=Fm/IL等都跟等式右边的物理量无关.第一个用电场线描述电场的科学家是——法拉第。电场线并不存在,是人为画出的。电场线不闭合,磁感应线是闭合的曲线。沿电场线方向电势逐渐降低,电场线的密疏表示电场强度的大小。点电荷的场强公式:E=KQ/r2, Q是场源电荷的电荷量。电场强度的叠加遵循平行四边形定则。
47电势能。电势差、电势、等势面:
电荷在电场中两点间移动时,电场力所做的功与它的电量的比值。叫做这两点之间的电势差,也叫电压。定义式:UAB=WAB/q UAB只取决于AB两点在电场中位置,与被移动的电荷q无关,与零电势的选取无关。电场中某点跟标准位置(零电势点)间的电势差,就叫做该点的电势。即UA=UAO,电势有相对性,必须选定零电势点才能确定电场中某点的电势的值。理论上选取U∞=0,实际运用中选取大地电势为零。
电势能ε=qφ,φ为电势,由于电势为相对量,因此电势能也为相对量。电势能变化的数值等于电场力对电场力对电荷做功的数值。两者关系:εAB=- WAB等势面是电场中电势相等的点集合成的曲面。性质:(1)不同的等势面不会相交。(2)同一等势面上的任意两点的电势差为零。(3)电场强度方向垂直等势面指向电势降低的方向。
48匀强电场中的电势差与电场强度的关系:
E=U/d,d表示两点沿电场方向的距离,U表示两点之间的电势差。
49静电屏蔽
50带电粒子在匀强电场中运动:
加速:初速为零,qU=1/2mv2 初速 不为零,qU=1/2mv12- 1/2mv02
偏转:(垂直射入匀强电场)类平抛运动. a=uq/md,x=v0t , y=1/2at2=ql2U/2mv02d
偏转角:tgθ=vy/v0=at/v0=qlU/mv02d
51示波管、示波器及其应用:
示波器是可以用来观察电信号随时间变化情况的一种电子仪器。其核心部分是示波管。它由电子枪,偏转电极和荧光屏组成。加在偏转电极YY`上的电压是所要研究的信号电压。如果信号的电压周期性的,且周期与扫描电压XX`相同,在荧光屏上显现出信号电压随时间变化的图线。
52、电容器的电容、平行板电容器的电容、常用的电容器:
电容器的电容表示电容器容纳电荷本领大小的物理量。它的定义式为:C=Q/U平行板电容器的电容大小:C=εS/4πkd
电容器跟电源连接时,U不变,d 减小,C增大,Q增大,E增大.
电容器充电后跟电源断开,Q不变, d 减小,C增大,U减小, E不变.
53、电流、欧姆定律。电阻和电阻定律。电阻率与温度的关系。
电流表示单位时间内通过某一横截面电量。I=q/t,产生条件为导体两端有电压。微观表达式为I=nsvq,n为单位体积内的自由电荷数。s为横截面积,v为电荷的定向移动速度,q为自由电荷的带电量。应用部分电路欧姆定律I=U/R时,I、R、U三个量必须是同一段电路的,部分电路欧姆定律I=U/R不适用含有电源、电动机的电路。电阻定律的表达式为:R=ρl/s,各种材料的电阻率都随温度而变化:金属的电阻率随温度的升高而增大,电阻温度计(铂)就是根据这一特性制成,有些合金如锰铜和康铜的电阻率几乎不随温度而变化,常用来制作标准电阻
54、半导体及其应用、超导及其应用:
半导体的电阻随温度的升高而减小,例如热敏电阻,光敏电阻。超导现象:当温度降低到绝对零度附近时,电阻突然减小为零的现象。当超导体中有电流通过时,由于不产生热量,电流可以维持很长时间不消失。
55、电阻的串联和并联。串联电路的分压作用。并联电路的分流作用
两电阻串联的分压关系 U1=U R1/(R1+R2) U2= U R2/(R1+R2) R=R1+R2
两电阻并联的分流关系 I1=I R2/ (R1+R2) I2= I R1/(R1+R2) R=R1R2/(R1+R2)
56电功和电功率、串联、并联电路的功率分配
电功W=UIt、电功率P=UI适用于任何电路;电热Q=I2Rt、热功率P=I2R只适用于纯电阻电路。对纯电阻电路有W=Q、对非纯电阻电路有W>Q。电动机的电功率等于机械功率加上热功率。
57电源的电动势和内电阻、闭合电路的欧姆定律、路端电压:
电源的电动势是电源的特性。表明把化学能转化为电能本领大小的物理量。闭合电路的欧姆定律的表达式:E=U外+Ir,电源的电动势等于外电路断开时的路端电压,路端电压随外电阻的增大而增大(U=E-Er/R+r)。短路时路端电压为零。电源的电动势等于U—I图线跟纵轴的交点的值,内电阻等于U—I图线的斜率的绝对值。
58电流、电压和电阻的测量,电流表和电压表和多用电表的使用,伏安法测电阻。
用伏安法测量电阻时,
安培表内接时 R测=U/I=Rx+RA 大电阻(RX>>RA)用内接法; 安培表外接时,R测=U/I=RX RV /( RX+RV) 小电阻 ( RX <电压表的改装——串联一个大电阻
(U- Ug ) / Ug = R1 / Rg
∴ R1 = Rg(U- Ug ) / Ug = (n-1) Rg
安培表的改装——并联一个小电阻
(I – Ig ) R2 = Ig Rg
∴ R2 = Rg Ig / (I – Ig )
= Rg / (n-1)
用欧姆表测电阻时,必须先选择量程,进行调零,测量时待测电阻要跟电源断开,读数要乘以倍率,指针应在中央1/3刻度附近。若指针偏转太大,应换用较小量程,重新进行调零,若指针偏转太小,应换用较大量程,重新调零后进行测量。测量结束,要拔出表笔,并将选择开关置于OFF或交流500V档。欧姆表的黑表笔跟表内电池的正极相连。所以电流从黑表笔流出,从红表笔流进。
二极管的单向导电作用——二极管正极的电势高于负极电势时导通,此时电阻很小;反之,二极管截止,电阻很大。
59、晶体二极管的导电特性是单向导电性。
当二极管正极电势高于负极时,二极管导通,当二极管负极电势高于正极(反向电压)时,二极管截止。对理想二极管可认为:导通时二极管电阻为零,截止时二极管电阻无穷大。
60、带电粒子在匀强磁场中的运动、回旋加速器
带电粒子在匀强磁场中只受洛仑兹力作用时,做匀速圆周运动。圆周运动的半径跟动量成正比,圆周运动的周期跟半径、速度无关。洛仑兹力不做功。粒子经回旋加速器加速后的最大速度由粒子的荷质比、磁感应强度、D型盒半径决定,与回旋次数无关
61带电粒子在复合场中的运动、
电粒子在复合场中的运动类型:
a匀速运动或静止状态:当带电粒子所受的合外力为零时;最为熟悉的是以垂直电磁场的方向射入的带电粒子,它将在电磁场中作匀速直线运动,那么,初速度v0的大小必为E/B,这就是速度选择器,关于这一模型,我们必须清楚,它只能选择速度,而不能选择带电的多少和带电的正负
b匀速圆周运动:当带电物体所受的合力充当向心力时。特别是电场是匀强电场时在三个场力作用下作匀速圆周运动就一定有mg=Eq 注意在适当的时候需要通过计算来判断
62、电磁感应的基本概念问题
电磁感应的基本概念问题: 感应电流 产生条件
方向的判断方法 右手定则
楞次定律
感应电动势 ε=n△φ/△t ε= BLV
电磁感应与力学的综合
(1)方法:从运动合力的关系入手,运用牛顿第二定律
(2) 关键:通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,速度、加速度,取最大值或最小值的条件
I= E/(R+r) F=BIL
(3)思路:确定电源(E、r、) 感应电流 运动导体所受的安培力
F=ma v与a的方向关系
合外力 a的变化情况 运动状态的分析 确定运动过程和最终的稳定状态
磁感应与电路综合
方法:在电磁感应现象中,切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路相当于电源。解决电磁感应与电路综合问题的基本思路是;
明确那部分相当于电源,由法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小和方向
画出等效电路图
运用闭合电路欧姆定律,串并联电路的性质求解未知物理量
电磁感应中的能量问题
(1)方法: 对一根金属棒——动能定理
对回路——能量转化和守恒
(2)基本思路:受力分析 弄清哪些力做功,正功还是负功 明确有哪些形式的能量参与转化,哪些形式的能量增哪些减 由动能定理或能量守恒列方程求解
安培力做负功 电流做功
(3)能量转化的观点:其它能(如机械能) 电能 内能(焦耳热)
电磁感应中的动量问题
(1)应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量,如在导体棒作非匀变速运动的问题中,应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问题
(2)在相互平行的水平轨道间的双棒做切割磁感线运动时,由于这两根导体棒所受的安培力等大反向,合外力为零,若不受其他外力,两导体棒的总动量守恒,借此类问题往往要应用动量守恒定律 例如:导体棒中的双棒问题:
◇“双棒”向相反的方向做匀速运动——相当于两个电池正向串联
◇“双棒”同向运动,但一棒加速另一棒减速——相当于两个电池反向串联。
◇“双棒”中两杆都做同方向上的加速运动
◇“双棒”在不等宽度导轨上同向运动。
电磁感应中的一个重要结论——安培力的冲量公式F△t = BIL△t = BLq = BL△φ/R
67、自感现象、日光灯
自感现象:由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象。自感线圈中的电流不能突变。
日光灯——镇流器跟灯管串联,启动器跟灯管并联,电路图如右图。
镇流器的作用——启动时,产生高电压,帮助点燃;
正常工作时的感抗限制电流,保护灯管。
注意:灯管两端的电压与镇流器的电压之和不等于电源电压。
启动器的作用——自动开关。可用普通开关或短绝缘导线代替。
变电流的三值
线圈在匀强磁场中匀速转动时产生正弦交流电,从中性面开始计时,表达式为e=NbωSsinωt
(1)最大值:Emax=NBSw,最大值Emax(Um、Im)与线圈等形状,以及转轴的位置无关,但转轴应与磁感线垂直
(2) 有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来定义的。即在同一时间内,跟某一交流电一样能使同一电阻产生相等热量的直流的数值,叫该交流电的有效值。正弦交流电的有效值和最大值之间的关系是
E=Em/√2;U= Um/√2;I= Im/√2,各种交流电设备上的标准值及交流电表上的测量值都是指有效值
(3) 平均值:ε=n△φ/△t
(4)最大值、有效值和平均值的应用
求电功、电功率以及确定保险丝的熔断电流等物理量是,要用有效值计算,正弦交变电流的有效值为I= Im/√2,其他交流电流的有效值只能根据有效值的定义来计算
求一段时间内通过导体横截面的电量时要用平均值来计算q=It,而I=ε/R,
C、 在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值
69、电阻、电感和电容对交变电流的作用
电感对交流电的阻碍作用叫感抗, X L=2πf L, 交流电的频率越大、自感系数越大,感抗越大。电感是“通直流,阻交流,通低频、阻高频”。
电容对交流电的阻碍作用叫容抗, X C=1 / 2πf C, 交流电的频率越大、电容越大,容抗越小。电容是“通交流,阻直流,通高频、阻低频”。
70、理想变压器的原理、电压比和电流比
原副线圈两端:输入功率等于输出功率、电压比等于匝数比、n1I1=n2I2+n3I3+…
71、电能的输送
减小输电线路上的功率(电压)损失的基本方法是用变压器提高输电电压:输电功率一定的情况下,电压提高n倍,输电电流减小到1/n,输电线路上的电压损失减小到1/n,输电线路上的功率损失减小到1/n2
72、电磁场、电磁波、电磁波的周期、频率、波长和波速
麦克斯威建立了电磁场理论,预言了电磁波的存在,赫兹用实验证实了电磁波的存在。
麦克斯韦电磁场理论的两大支柱:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。
电磁波的传播速度v与频率f、波长λ的关系是 v=λf,电磁波由一种媒质
进入另一种媒质时频率不变, 传播速度和波长会发生变化。
73、无线电波的发射和接收、电视、雷达
电磁波的发射——开放电路、调制
电磁波的接收——调谐、检波
74、本影和半影、平面镜成像
注意:1、日食和月食 绿色通道P356
2、平面镜的角放大作用:光源不动,平面镜转过α角,反射光线转过2 α角。
75、光学中的一个现象一串结论
色散现象
结论:1、折射率n——红光最小,紫光最大。由n=sini/sinr,在入射角i相同的情况下,折射角r越大,则折射率n越小
2.全反射的临界角C——红光最大,紫光最小。由sinC=1/n可知,折射率n越大,则全反射的临界角C越小
3.同一介质中的传播速率——红光最大,紫光最小。由n=c/v(c为光速)折射率n越大,则光传播的速率越小
4.在平行玻璃块的侧移——红光最小,紫光最大。斜射到平行玻璃块的光线在入射角I相同的条件下,折射率n越小,折射角r就越大,则平行玻璃砖产生的侧移越大
5.光的频率——红光最小,紫光最大。光的颜色由光的频率决定,不同的频率,人眼感到的颜色不同,其中红光的频率最小,紫光的频率最大
6.光子的能量——红光最小,紫光最大。由E=h·γ(γ为光的频率)可知,光的频率γ越大,则光子的能量越大。越容易产生光电效应现象
7.在真空中光的波长——红光最大,紫光最小。由C=λ·f(f为光的频率)可知,光的频率f越大,其波长越小
8.在相同的情况下,双缝干涉条纹间距越来越窄——红光最宽,紫光最窄。由△x=L/d·λ(d为两缝之间的距离,L为缝与屏之间的距离),可知波长越短,则干涉条纹间距越窄
9.在相同的情况下,衍射现象越来越不明显——红光最明显,紫光最不明显。因衍射现象明显的条件是障碍物或孔的尺寸比波长短或相差不多
76、干涉与衍射
光(波)的干涉条件——两列频率相同、振动情况完全相同的光(波)。
干涉加强的条件:两列光波到该点的距离之差为半波长的偶数倍,
干涉减弱的条件:两列光波到该点的距离之差为半波长的奇数倍。
干涉现象的应用:a.检测各种镜面的平整度(精度可达10-6 cm,b.在照相机、摄象机等镜面上镀一层增透膜,以增加透过的光线,增透膜的厚度等于光在薄膜中波长的1/4。)
光能够发生明显衍射的条件是,障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长差不多。
电效应的实验规律:Ek=hγ+W W 为金属的逸出功,W=hν0
⑴ 对每一种金属,都有某一极限频率。入射光频率必须大于极限频率才能产生光电效应
⑵ 光电子的最大初动能只随入射光频率的增大而增大,跟入射光的强度无关
⑶ 单位时间内发射出的光电子数与入射光的强度成正比
⑷ 光电效应的产生是瞬时的。
88、光谱和光谱分析
光谱分析:每种原子都有自己的特征谱线,根据不同的特征谱线来确定物体的化学组成。
89、红外线、紫外线、X射线、γ射线以及它们的应用。光的电磁本性、电磁波谱
电磁波的产生机理:无线电波是LC振荡电路产生的;红外线、可见光、紫外线是原子的外层电子受激发产生的;X射线是原子的内层电子受激发产生的;γ射线是原子核受激发产生的。
红外线最显著的作用是热作用,紫外线的主要作用是化学作用,X射线的穿透本领很大,γ射线的的穿透本领更大(几厘米的铅板)。红外线的应用:遥控遥感、加热物体等。紫外线的应用:杀菌、消毒、防伪(验钞)等。X射线的应用:透视、探伤等。γ射线的应用:探伤、医疗等。
90、光的波粒二象性
光的干涉和衍射证明了光具有波动性,光的偏振说明光是横波。光的电磁说(光是一种电磁波)进一步完善了波动说,光电效应证明了光具有粒子性。因此说光具有波粒二象性。一切微观粒子都有波粒二象性。大量光子的行为表现为波动性,个别光子的行为表现为粒子性,波长越长,波动性越明显,频率越高,粒子性越明显。
91、物质波
一切运动着的物体,小到电子、质子,大到行星、太阳,都有一种波跟它对应,这种波叫做物质波。(德布罗意波) 德布罗意公式—— λ= h/p=h/mv
激光的特点和应用
⑴ 激光是一种人工产生的相干光,容易产生干涉现象;
⑵ 激光的平行度非常好,可以用来进行精确的测距(激光雷达)
⑶ 激光的亮度高,可以利用激光束来切割各种物质,焊接金属以及在硬质材料上打孔.医学上可以用激光作“光刀”来切开皮肤、切除肿瘤等。
93、α粒子散射实验、原子的核式结构
α粒子散射实验的实验结果:绝大多数直线穿过, 只有少数发生很大偏转,极少数甚至被弹回
卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型学说。原子核是由质子和中子组成。质子和中子通称为核子。质子数等于核电荷数,核子数等于质量数。
94、玻尔假设的主要内容
⑴原子的能量是不连续的(量子化的),虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量
⑵原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,电子的可能轨道的分布也是不连续的
⑶电子从一个轨道跃迁到另一轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子. hv=Em –En
95、天然放射现象、半衰期
天然放射性现象表明了原子核内部是有复杂的结构,并且是能够发生转变的。
半衰期——放射性元素的原子核有半数发生衰变上所需的时间,叫做这种元素的半衰期。放射性元素的半衰期跟原子所处的物理状态或化学状态无关,只由原子核内部因素有关。
放射性同位素的主要应用:利用它的射线; 做为示踪原子。
放射线的性质:
带电量
质量数
符号
电离性
穿透性
实 质
来 源
α射线
+2e
4
(p )
很强
很小
(一张普通纸)
高速的氦核流
v≈0.1c
两个中子和两个质子结合成团从原子核中放出
β射线
-e
0
弱
很强
(几毫米铝板)
高速的电子流v≈c
原子核中的中子转换成质子时从原子核中放出
γ射线
0
0
γ
很小
更强
(几厘米铅板)
波长极短的电磁波
原子核受激发产生的
97、衰变、人工转变、裂变、聚变
衰变有α衰变、β衰变两种并伴随α射线、β射线放出γ射线。γ射线是由于α衰变、β衰变后产生的新核处于激发态,在向基态跃迁时放出γ射线
人工转变:卢瑟福发现质子 查德威克发现中子
裂变—一个重核分裂成两个中等质量的核的反应。原子弹、目前的原子能发电站都是裂变的应用。
聚变---轻核结合成质量较大的核叫聚变。(热核反应)氢弹及太阳内部都是发生的聚变。
核反应堆是核电站的核心设施,核反应堆的组成——铀棒(核燃料)、控制棒(镉棒,控制反应速度)、减速剂(石墨、重水,使中子的速度减慢,便于铀俘获)、冷却水(或液态钠,使反应释放的热量输出发电)、水泥防护层(避免反射线对人体伤害和对环境污染)。
98、质能方程
在ΔE=Δmc2中,若Δm用千克做单位,则ΔE用焦耳做单位,若Δm用原子质量u做单位,直接乘以931.5后,ΔE用Mev做单位。
99、单位制
中学物理中涉及到的国际单位制的基本单位和其他物理量的单位:小时、分、摄氏度(℃)、标准大气压、毫米汞柱、升、电子伏特(eV)
100、重要的物理现象或史实跟相应的科学家
单摆的等时性 伽利略
单摆的周期公式 惠更斯
电流的磁效应 奥斯特
电磁感应定律 法拉第
首先用电场线描述电场 法拉第
电子电量的测定 密立根
分子电流假说 安培
预言了电磁波的存在 麦克斯韦
建立了电磁场理论 麦克斯韦
用实验证实了电磁波的存在 赫兹
光的微粒说 牛顿
光的波动说 惠更斯
光的电磁说 麦克斯韦
光的干涉现象 杨氏
电子的发现 汤姆生
中子的发现 查德威克
质子的发现 卢瑟福
人工放射性同位素发现 小居里夫妇
(粒子散射实验 卢瑟福
圆满解释氢光谱 玻尔
原子的核式结构模型 卢瑟福
天然放射性的发现 贝克勒耳
光电效应规律光子说 爱因斯坦
质能方程 爱因斯坦
相对论 爱因斯坦
实验难点分析:
(一)打点计时器
计算方法:, V0=2V1–V2
1、纸带分析 加速:a与V一致
有关方向判断:运动方向:n→0 加速度方向
减速:a与V相反
注意事项:①T的确定(区别记数点周期和打点周期)
②交流电频率f↑→测量值↓
打点不清晰:振针位置稍高、未达到共振、电压低、复写纸上油墨少等
2、常见故障分析
打出短线:振针位置低。
(二) 测电池的电动势和内阻实验中,由于电表内阻引起的误差。
可用两种研究方法对这个问题进行分析,第一从图像分析,第二从等效电源分析,现对图3中(甲)、(乙)两电路图作以下讨论。
(1)图像分析过程示意如下:
图1甲电路————— 读数有误差△I=——U–I图像为图2甲
图1乙电路—————读数有误差△U=IRA——U–I图像为图2乙
(2)利用等效电源分析过程示意如下:
图1甲电路———————— 读数对其等效电源无误差
图1乙电路 读数对其等效电源无误差
最后说明伏特表一般内阻远大于电源内阻,利用图1甲测出的值误差较小,安培表内阻与电源内阻接近,利用图1乙测量的值误差大,故我们常采用图1甲作为测电源电动势和内阻的实验原理图。
(三)电流表改装为伏特表实验中的误差分析:
1.半偏流法测得的电流表内阻偏大,偏小?
由于K2合上,总电阻略变小,导致总电流I略大于Ig,所以当电流计中电流为Ig时流过R2的电流略大于I g,由半联电路特点可知,rg测=R22.据半偏流法测得的电流表内阻而改装成的电压表与标准电压表相比,测量值偏大、偏小?
改装时需与电流计串联的电阻Rx=,由于rg偏小→Rx偏大→IG偏小→改装的伏特表读数偏小。
3.满刻度百分误差计算:
以测量电表的内阻为例:
纵向:伏安法及变式
1°电流表、电压表各一只,可以测量它们的内阻
2°两只同种电表,若知道一只的内阻,就可以测另一只的内阻
3°两只同种电表内阻都未知,则需要一只电阻箱才能测定电表的内阻
横向:除伏安法外,还常用替代法、半偏法和闭合电路欧姆定律(计算法)
1°替代法
2°半偏法
3°闭合电路欧姆定律(计算法)
3.电学实验的器材选择和电路设计?
(1)电路结构?
完整的实验电路包括三个部分:①测量电路,②控制电路(变阻器、开关),③电源.
(2)思路?(见上图)
(3)方法?
①电表选择:为了减小电表读数引起的偶然误差,选择电表时应先估算待测电流或电压的最大值,同时要考虑电表间、电表与电源间的配置是否合理,测量时各电表的最大偏转量都应接近量程.?
②分压、限流电路选择?
在下列情况下应选择分压电路?
1°实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。?
2°限流不能保证安全,即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流.常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况.?
3°限流能保证安全,但变阻器调节过程中,电表读数变化不明显,不满足实验测量多组数据的要求.常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况.?
在限流、分压两种电路都满足实验要求时,由于限流电路结构简单,损耗的电功率小,应优先选用.?
③滑动变阻器的粗调和微调.?
在限流电路中,对测量电路而言,全电阻较大的变阻器起粗调作用,全电阻较小的变阻器起微调作用;在分压电路中,变阻器的粗、微调作用正好与限流电路相反.?