Ⅰ 物理學經典實驗裝置(高中)
安培(André Marie Ampè 1775~1836年),法國物理學家,1775年1月22日生於里昂一個富商家庭。
在電磁學上的貢獻:
①發現了安培定則
奧斯特發現電流磁效應的實驗,引起了安培注意,使他長期信奉庫侖關於電、磁沒有關系的信條受到極大震動,他全部精力集中研究,兩周後就提出了磁針轉動方向和電流方向的關系及從右手定則的報告,以後這個定則被命名為安培定則。
②發現電流的相互作用規律
他提出了電流方向相同的兩條平行載流導線互相吸引,電流方向相反的兩條平行載流導線互相排斥。對兩個線圈之間的吸引和排斥也作了討論。
③發明了電流計
安培還發現,電流在線圈中流動的時候表現出來的磁性和磁鐵相似,創制出第一個螺線管,在這個基礎上發明了探測和量度電流的電流計。
④提出分子電流假說
他根據磁是由運動的電荷產生的這一觀點來說明地磁的成因和物質的磁性。提出了著名的分子電流假說。安培認為構成磁體的分子內部存在一種環形電流——分子電流。由於分子電流的存在,每個磁分子成為小磁體,兩側相當於兩個磁極。通常情況下磁體分子的分子電流取向是雜亂無章的,它們產生的磁場互相抵消,對外不顯磁性。當外界磁場作用後,分子電流的取向大致相同,分子間相鄰的電流作用抵消,而表面部分未抵消,它們的效果顯示出宏觀磁性。安培的分子電流假說在當時物質結構的知識甚少的情況下無法證實,它帶有相當大的臆測成分;在今天已經了解到物質由分子組成,而分子由原子組成,原子中有繞核運動的電子,安培的分子電流假說有了實在的內容,已成為認識物質磁性的重要依據。
⑤總結了電流元之間的作用規律——安培定律
安培做了關於電流相互作用的四個精巧的實驗,並運用高度的數學技巧總結出電流元之間作用力的定律,描述兩電流元之間的相互作用同兩電流元的大小、間距以及相對取向之間的關系。後來人們把這定律稱為安培定律。
⑥安培第一個把研究動電的理論稱為「電動力學」,1827年安培將他的電磁現象的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中。這是電磁學史上一部重要的經典論著。為了紀念他在電磁學上的傑出貢獻,電流的單位「安培」以他的姓氏命名。
安培將他的研究綜合在《電動力學現象的數學理論》一書中,成為電磁學史上一部重要的經典論著。麥克斯韋稱贊安培的工作是「科學上最光輝的成就之一」,還把安培譽為「電學中的牛頓」。
Ⅱ 高中物理選修3-1的題 是第三頁的實驗題 取一對用絕緣柱支持的導體A和B,使它們彼此接觸.起初它們
1移近導體A,靜電感應出左側金屬箔由於帶負電而張開,右側金屬箔由於帶正電而張開,是由於電子移動到左端所致。2這時把A和B分開,然後移去C,金屬箔張開情況不變,由於所帶電量不變。3.再讓A和B接觸,又會看到金屬箔再次閉合,由於電荷中和為中性狀態。
Ⅲ 高中物理3--1的必備公式以及推倒公式。
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
註:(1)平均速度是矢量; (2)物體速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關內容:質點.位移和路程.參考系.時間與時刻;速度與速率.瞬時速度。
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速直線運動規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運動,向下為自由落體運動,具有對稱性;
(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動、萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
註:(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運與豎直方向的自由落體運動的合成;
(2)運動時間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關;
(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵;(5)做曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f);赫(Hz);周期(T):秒(s);轉速(n);r/s;半徑(r):米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
註:(1)向心力可以由某個具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變.
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
三、力(常見的力、力的合成與分解)
(1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:(1)勁度系數k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向);
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(餘弦定理) F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
註:(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F′{負號表示方向相反,F、F′各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子
注:平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。
Ⅳ 山東高中物理3-1習題
一、選擇題:(每小題4分,共40分,請將每小題正確答案的字母填入答卷的表格內)P1、一平行板電容器中存在勻強電場,電場沿豎直方向。兩個比荷(即粒子的電荷量與質量之比)不同的帶正電的粒子a和b,從電容器邊緣的P點(如圖)以相同的水平速度射入兩平行板之間。測得a和b與電容器的撞擊點到入射點之間的水平距離之比為1∶2。若不計重力,則a和b的比荷之比是A.1∶2 B.1∶1C.2∶1 D.4∶12、如圖所示,實線是一簇未標明方向的由點電荷Q產生的電場線,若帶電粒子q(|Q|>>|q|)由a運動到b,電場力做正功。已知在a、b兩點粒子所受電場力分別為Fa、Fb,則下列判斷正確的是A.若Q為正電荷,則q帶正電,Fa>FbB.若Q為正電荷,則q帶正電,Fa<FbC.若Q為負電荷,則q帶正電,Fa>FbD.若Q為負電荷,則q帶正電,Fa<Fb 3、電容器是一種常用的電子元件。對電容器認識正確的是A.電容器的電容表示其儲存電荷能力B.電容器的電容與它所帶的電量成正比C.電容器的電容與它兩極板間的電壓成正比D.電容的常用單位有μF和pF,1 ΜF=103 pFADBC4、勻強電場中的三點A、B、C是一個三角形的三個頂點,AB的長度為1 m,D為AB的中點,如圖所示。已知電場線的方向平行於ΔABC所在平面,A、B、C三點的電勢分別為14 V、6 V和2 V。設場強大小為E,一電量為1×10-6 C的正電荷從D點移到C點電場力所做的功為W,則 A.W=8×10-6 J,E>8 V/m B.W=6×10-6 J,E>6 V/m C.W=8×10-6 J,E≤8 V/m D.W=6×10-6 J,E≤6 V/mE球1球25、兩個質量相同的小球用不可伸長的細線連結,置於場強為E的勻強電場中,小球1和小球2均帶正電,電量分別為q1和q2(q1>q2)。將細線拉直並使之與電場方向平行,如圖所示。若將兩小球同時從靜止狀態釋放,則釋放後細線中的張力T為(不計重力及兩小球間的庫侖力)A. B. C. D. abcd20 V24 V4 V6、a、b、c、d是勻強電場中的四個點,它們正好是一個矩形的四個頂點.電場線與矩形所在平面平行。已知a點的電勢為20 V,b點的電勢為24 V,d點的電勢為4 V,如圖,由此可知c點的電勢為A.4 V B.8 VC.12 V D.24 V7、如圖所示,固定在Q點的正點電荷的電場中有M、N兩點,已知 < 。下列敘述正確的是+QMNA.若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點,則電場力對該電荷做功,電勢能減少 B.若把一正的點電荷從M點沿直線移到N點,則該電荷克服電場力做功,電勢能增加C.若把一負的點電荷從M點沿直線移到N點,則電場力對該電荷做功,電勢能減少D.若把一負的點電荷從M點沿直線移到N點,再從N點沿不同路徑移回到M點,則該電荷克服電場力做的功等於電場力對該電荷所做的動,電勢能不變ABCDEA/B/C/D/ 8、如圖所示的勻強電場E的區域內,由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作為頂點構成一正方體空間,電場方向與面ABCD垂直。下列說法正確的是A.AD兩點間電勢差UAD與A A'兩點間電勢差UAA'B.帶正電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電場力做正功C.帶負電的粒子從A點沿路徑A→D→D'移到D'點,電勢能減小D.帶電的粒子從A點移到C'點,沿對角線A C'與沿路徑A→B→B'→C'電場力做功相同9、一點電荷僅受電場力作用,由A點無初速釋放,先後經過電場中的B點和C點。點電荷在A、B、C三點的電勢能分別用EA、EB、EC表示,則EA、EB和EC間的關系可能是A.EA>EB>EC B.EA<EB<EC C.EA<EC<EB D.EA>EC>EB10、如圖所示,某區域電場線左右對稱分布,M、N為對稱線上兩點。下列說法正確的是A.M點電勢一定高於N點電勢B.M點場強一定大於N點場強C.正電荷在M點的電勢能大於在N點的電勢能D.將電子從M點移動到N點,電場力做正功二.實驗與探究:(11小題5分、12小題15分共20分把答案填在相應的橫線上或按題目要求作答.)11、由絕緣介質隔開的兩個同軸的金屬圓筒構成圓柱形電容器,如圖所示。試根據你學到的有關平行板電容器的知識,推測影響圓柱形電容器電容的因素有 。 12、帶電粒子的比荷 是一個重要的物理量。某中學物理興趣小組設計了一個實驗,探究電場和磁場對電子運動軌跡的影響,以求得電子的比荷,實驗裝置如圖所示。①他們的主要實驗步驟如下: A.首先在兩極板M1M2之間不加任何電場、磁場,開啟陰極射線管電源,發射的電子從兩極板中央通過,在熒幕的正中心處觀察到一個亮點;B.在M1M2兩極板間加合適的電場:加極性如圖所示的電壓,並逐步調節增大,使熒幕上的亮點逐漸向熒幕下方偏移,直到熒幕上恰好看不見亮點為止,記下此時外加電壓為U。請問本步驟目的是什麼?C.保持步驟B中的電壓U不變,對M1M2區域加一個大小、方向合適的磁場B,使熒幕正中心重現亮點,試問外加磁場的方向如何?②根據上述實驗步驟,同學們正確推算處電子的比荷與外加電場、磁場及其他相關量的關系為 。一位同學說,這表明電子的比荷將由外加電壓決定,外加電壓越大則電子的比荷越大,你認為他的說法正確嗎?為什麼? 三.計算與簡答:(每小題10分,共40分。解答時要求寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟) bacdE13、如圖所示,邊長為L的正方形區域abcd內存在著勻強電場。電量為q、動能為Ek的帶電粒子從a點沿ab方向進入電場,不計重力。⑴若粒子從c點離開電場,求電場強度的大小和粒子離開電場時的動能;⑵若粒子離開電場時動能為Ek/,則電場強度為多大? 14、(16分)兩個半徑均為R的圓形平板電極,平行正對放置,相距為d,極板間的電勢差為U,板間電場可以認為是均勻的。一個α粒子從正極板邊緣以某一初速度垂直於電場方向射入兩極板之間,到達負極板時恰好落在極板中心。已知質子電荷為e,質子和中子的質量均視為m,忽略重力和空氣阻力的影響,求:⑴極板間的電場強度E;⑵α粒子在極板間運動的加速度a;⑶α粒子的初速度v0。 4q-qABd15、如圖所示,帶電量分別為4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑絕緣細桿上,相距為d。若桿上套一帶電小環C,帶電體A、B和C均可視為點電荷。求小環C的平衡位置。 16、飛行時間質譜儀可通過測量離子飛行時間得到離子的荷質比q/m,如圖1。帶正電的離子經電壓為U的電場加速後進入長度為L的真空管AB,可測得離子飛越AB所用時間t1。改進以上方法,如圖2,讓離子飛越AB後進入場強為E(方向如圖)的勻強電場區域BC,在電場的作用下離子返回B端,此時,測得離子從A出發後飛行的總時間t2,(不計離子重力)⑴忽略離子源中離子的初速度,①用t1計算荷質比;②用t2計算荷質比。⑵離子源中相同荷質比離子的初速度不盡相同,設兩個荷質比都為q/m的離子在A端的速度分別為v和v/(v≠v/),在改進後的方法中,它們飛行的總時間通常不同,存在時間差Δt,可通過調節電場E使Δt=0。求此時E的大小。LBAUO真空管圖1LBAU真空管圖2CE
Ⅳ 高中物理實驗室設備配置清單
近年來,我國各級各部門在教育上的投入力度在逐漸地增加,除了在教育改革不斷深入的大背景下逐漸完善的中小學的硬體設施,作為高中物理教學的重要組成部分,高中物理實驗室設備的配置也越來越受到教育部門、學校的重視。
高中物理實驗室設備種類較多,按功能劃分可分為數字化探究實驗室設備、常規實驗室設備。以下就是小編為大家整理的最全的高中物理實驗室設備配置清單——常規實驗室設備部分。
高中物理實驗室設備教師演示類
演示游標卡尺、演示外徑千分尺(演示螺旋測微器)、演示電表、演示電流電壓表、演示電阻表、演示功率表、向心力演示器、超重失重演示器、高中靜力學演示教具、演示測力計、演示斜面小車、演示力矩盤、物體形變演示器、力的合成分解演示器、演示軌道小車、反沖運動演示器、動能勢能演示器、運動合成演示器、高中力學演示板、牛頓第二定律演示儀、波動演示器、單擺運動規律演示器、縱波演示器、振動合成演示器、單擺振動圖像演示器、聲波演示儀、縱橫波演示儀、波動圖像投影演示器、簡諧振動投影演示儀、受迫振動和共振演示器、波的合成演示器、內聚力演示器、氣體定律演示器、液體表面張力演示器、毛細現象演示器、氣體做功內能減少演示器、氣壓微觀解釋演示器、電力線譜演示器、電阻定律演示器、演示線路實驗板、磁感線演示器、直導線磁場演示器、環形電流磁場演示器、通電螺線管磁場演示器、演示原副線圈、左右手定則演示器、楞次定律演示器、直線電流磁感應強度演示器、電磁感應演示器、交流電路特性演示器、洛侖茲力演示器、電磁振盪演示儀、電磁波的發送和接收演示器、立體磁感線演示器、磁感線演示板、自感現象演示器、安培力演示器、電諧振演示器、光的干涉/衍射/偏振演示器、光導纖維應用演示器、光電效應演示器、白光的色散與合成演示器、太陽能電池演示器、氫燃料電池演示器、紫外線作用演示器、紅外線作用演示器、鈉的吸收光譜演示器。
高中物理實驗室設備學生實驗類
碰撞實驗器、平拋運動實驗器、勻速圓周運動實驗器、氣體定律實驗器、油膜實驗器、等勢線描繪實驗器、感測器應用實驗器。
威成亞建設的物理電學實驗室
高中物理實驗室設備其他常規類
直尺、游標卡尺、外徑千分尺(螺旋測微器)、物理天平、托盤天平、靈敏電流計、投影檢流計、旋片式真空泵、兩用氣筒、空盒氣壓計、儀器車、物理支架、方座支架、多功能實驗支架、升降台、高中教學電源、高中學生電源、蓄電池、直流高壓電源、感應圈、條形盒測力計、條形盒測力計、條形盒測力計、圓筒測力計、平板測力計、圓盤測力計、金屬鉤碼(10g×2隻、20g×2隻、50g×10隻、200g×4隻)、圓柱體組、螺旋彈簧組、滾擺、氣墊導軌(2000mm、1200mm)、小型氣源、手搖離心轉台、離心軌道、毛錢管(牛頓管)、碰撞球、軌道小車彈簧振子、音叉(256Hz、512Hz)、共振音叉、發音齒輪、發波水槽、單擺組、干濕球濕度計、投影氣桌、道爾頓板、音叉組、玻棒、膠棒、驗電球、金屬網罩、感應起電機、范氏起電機、枕形導體、球形導體、驗電羽、驗電幡、小燈座、單刀開關、電阻圈、教學電阻箱、簡式電阻箱、可調內阻電池、庫侖扭秤、學生線路實驗板、單刀雙擲開關、雙刀雙擲開關、電阻箱、電池盒、條形磁鐵、蹄形磁鐵(D~CG~LU~80、U085
D-CG-LU-100型)、翼形磁針、菱形小磁針、磁分子模型、原副線圈、電機模型、低氣壓放電管組、低氣壓放電管、陰極射線管(磁效應、示直進、機械效應、靜電偏轉)、教學信號源、學生信號源、三線電子開關、熱陰極射線管、電學元件黑箱、光具盤、凹面鏡、凸面鏡、玻璃磚、光具座、三棱鏡、望遠鏡、半導體激光光源、分光鏡、光譜管組、手持直視分光鏡、酒精噴燈、晶體空間點陣模型、高中物理教學掛圖。
註:文中所列為高中物理實驗室設備標准配置清單,供參考,並可根據實際情況進行修改。
Ⅵ 高中物理選修3-1電學
最佳答案一, 電路
電流的形成:電荷的定向移動形成電流.(任何電荷的定向移動都會形成電流).
電流的方向:從電源正極流向負極.
電源:能提供持續電流(或電壓)的裝置.
電源是把其他形式的能轉化為電能.如干電池是把化學能轉化為電能.發電機則由機械能轉化為電能.
有持續電流的條件:必須有電源和電路閉合.
導體:容易導電的物體叫導體.如:金屬,人體,大地,鹽水溶液等.
絕緣體:不容易導電的物體叫絕緣體.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,純水等.
電路組成:由電源,導線,開關和用電器組成.
路有三種狀態:(1)通路:接通的電路叫通路;(2)開路:斷開的電路叫開路;(3)短路:直接把導線接在電源兩極上的電路叫短路.
電路圖:用符號表示電路連接的圖叫電路圖.
串聯:把元件逐個順序連接起來,叫串聯.(任意處斷開,電流都會消失)
並聯:把元件並列地連接起來,叫並聯.(各個支路是互不影響的)
二, 電流
國際單位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安.
測量電流的儀表是:電流表,它的使用規則是:①電流表要串聯在電路中;②電流要從"+"接線柱入,從"-"接線柱出;③被測電流不要超過電流表的量程;④絕對不允許不經過用電器而把電流表連到電源的兩極上.
實驗室中常用的電流表有兩個量程:①0~0.6安,每小格表示的電流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的電流值是0.1安.
三, 電壓
電壓(U):電壓是使電路中形成電流的原因,電源是提供電壓的裝置.
國際單位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏.
測量電壓的儀表是:電壓表,使用規則:①電壓表要並聯在電路中;②電流要從"+"接線柱入,從"-"接線柱出;③被測電壓不要超過電壓表的量程;
實驗室常用電壓表有兩個量程:①0~3伏,每小格表示的電壓值是0.1伏;
②0~15伏,每小格表示的電壓值是0.5伏.
熟記的電壓值:①1節干電池的電壓1.5伏;②1節鉛蓄電池電壓是2伏;③家庭照明電壓為220伏;④安全電壓是:不高於36伏;⑤工業電壓380伏.
四, 電阻
電阻(R):表示導體對電流的阻礙作用.(導體如果對電流的阻礙作用越大,那麼電阻就越大,而通過導體的電流就越小).
國際單位:歐姆(Ω);常用:兆歐(MΩ),千歐(KΩ);1兆歐=103千歐;
1千歐=103歐.
決定電阻大小的因素:材料,長度,橫截面積和溫度(R與它的U和I無關).
滑動變阻器:
原理:改變電阻線在電路中的長度來改變電阻的.
作用:通過改變接入電路中的電阻來改變電路中的電流和電壓.
銘牌:如一個滑動變阻器標有"50Ω2A"表示的意義是:最大阻值是50Ω,允許通過的最大電流是2A.
正確使用:a,應串聯在電路中使用;b,接線要"一上一下";c,通電前應把阻值調至最大的地方.
五, 歐姆定律
歐姆定律:導體中的電流,跟導體兩端的電壓成正比,跟導體的電阻成反比.
公式: 式中單位:I→安(A);U→伏(V);R→歐(Ω).
公式的理解:①公式中的I,U和R必須是在同一段電路中;②I,U和R中已知任意的兩個量就可求另一個量;③計算時單位要統一.
歐姆定律的應用:
①同一電阻的阻值不變,與電流和電壓無關,其電流隨電壓增大而增大.(R=U/I)
②當電壓不變時,電阻越大,則通過的電流就越小.(I=U/R)
③當電流一定時,電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR)
電阻的串聯有以下幾個特點:(指R1,R2串聯,串得越多,電阻越大)
①電流:I=I1=I2(串聯電路中各處的電流相等)
②電壓:U=U1+U2(總電壓等於各處電壓之和)
③ 電阻:R=R1+R2(總電阻等於各電阻之和)如果n個等值電阻串聯,則有R總=nR
④ 分壓作用:=;計算U1,U2,可用:;
⑤ 比例關系:電流:I1:I2=1:1 (Q是熱量)
電阻的並聯有以下幾個特點:(指R1,R2並聯,並得越多,電阻越小)
①電流:I=I1+I2(幹路電流等於各支路電流之和)
②電壓:U=U1=U2(幹路電壓等於各支路電壓)
③電阻:(總電阻的倒數等於各電阻的倒數和)如果n個等值電阻並聯,則有R總=R
⑤比例關系:電壓:U1:U2=1:1 ,(Q是熱量)
六, 電功和電功率
1. 電功(W):電能轉化成其他形式能的多少叫電功,
2.功的國際單位:焦耳.常用:度(千瓦時),1度=1千瓦時=3.6 106焦耳.
3.測量電功的工具:電能表
4.電功公式:W=Pt=UIt(式中單位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒).
利用W=UIt計算時注意:①式中的W.U.I和t是在同一段電路;②計算時單位要統一;③已知任意的三個量都可以求出第四個量.還有公式:=I2Rt
電功率(P):表示電流做功的快慢.國際單位:瓦特(W);常用:千瓦
公式:式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A)
利用計算時單位要統一,①如果W用焦,t用秒,則P的單位是瓦;②如果W用千瓦時,t用小時,則P的單位是千瓦.
10.計算電功率還可用右公式:P=I2R和P=U2/R
11.額定電壓(U0):用電器正常工作的電壓.另有:額定電流
12.額定功率(P0):用電器在額定電壓下的功率.
13.實際電壓(U):實際加在用電器兩端的電壓.另有:實際電流
14.實際功率(P):用電器在實際電壓下的功率.
當U >U0時,則P >P0 ;燈很亮,易燒壞.
當U <U0時,則P <P0 ;燈很暗,
當U = U0時,則P = P0 ;正常發光.
15.同一個電阻,接在不同的電壓下使用,則有;如:當實際電壓是額定電壓的一半時,則實際功率就是額定功率的1/4.例"220V100W"如果接在110伏的電路中,則實際功率是25瓦.)
16.熱功率:導體的熱功率跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻成正比.
17.P熱公式:P=I2Rt ,(式中單位P→瓦(W);I→安(A);R→歐(Ω);t→秒.)
18.當電流通過導體做的功(電功)全部用來產生熱量(電熱),則有:熱功率=電功率,可用電功率公式來計算熱功率.(如電熱器,電阻就是這樣的.)
七,生活用電
家庭電路由:進戶線(火線和零線)→電能表→總開關→保險盒→用電器.
所有家用電器和插座都是並聯的.而用電器要與它的開關串聯接火線.
保險絲:是用電阻率大,熔點低的鉛銻合金製成.它的作用是當電路中有過大的電流時,它升溫達到熔點而熔斷,自動切斷電路,起到保險的作用.
引起電路電流過大的兩個原因:一是電路發生短路;二是用電器總功率過大.
安全用電的原則是:①不接觸低壓帶電體;②不靠近高壓帶電體.
八,電和磁
磁性:物體吸引鐵,鎳,鈷等物質的性質.
磁體:具有磁性的物體叫磁體.它有指向性:指南北.
磁極:磁體上磁性最強的部分叫磁極.
任何磁體都有兩個磁極,一個是北極(N極);另一個是南極(S極)
磁極間的作用:同名磁極互相排斥,異名磁極互相吸引.
磁化:使原來沒有磁性的物體帶上磁性的過程.
磁體周圍存在著磁場,磁極間的相互作用就是通過磁場發生的.
磁場的基本性質:對入其中的磁體產生磁力的作用.
磁場的方向:小磁針靜止時北極所指的方向就是該點的磁場方向.
磁感線:描述磁場的強弱,方向的假想曲線.不存在且不相交,北出南進.
磁場中某點的磁場方向,磁感線方向,小磁針靜止時北極指的方向相同.
10.地磁的北極在地理位置的南極附近;而地磁的南極則在地理的北極附近.但並不重合,它們的交角稱磁偏角,我國學者沈括最早記述這一現象.
11.奧斯特實驗證明:通電導線周圍存在磁場.
12.安培定則:用右手握螺線管,讓四指彎向螺線管中電流方向,
則大拇指所指的那端就是螺線管的北極(N極).
13.通電螺線管的性質:①通過電流越大,磁性越強;②線圈匝數越多,磁性越強;③插入軟鐵芯,磁性大大增強;④通電螺線管的極性可用電流方向來改變.
14.電磁鐵:內部帶有鐵芯的螺線管就構成電磁鐵.
15.電磁鐵的特點:①磁性的有無可由電流的通斷來控制;②磁性的強弱可由改變電流大小和線圈的匝數來調節;③磁極可由電流方向來改變.
16.電磁繼電器:實質上是一個利用電磁鐵來控制的開關.它的作用可實現遠距離操作,利用低電壓,弱電流來控制高電壓,強電流.還可實現自動控制.
17.電話基本原理:振動→強弱變化電流→振動.
18.電磁感應:閉合電路的一部分導體在磁場中做切割磁感線運動時,導體中就產生電流,這種現象叫電磁感應,產生的電流叫感應電流.應用:發電機
感應電流的條件:①電路必須閉合;②只是電路的一部分導體在磁場中;③這部分導體做切割磁感線運動.
感應電流的方向:跟導體運動方向和磁感線方向有關.
發電機的原理:電磁感應現象.結構:定子和轉子.它將機械能轉化為電能.
磁場對電流的作用:通電導線在磁場中要受到磁力的作用.是由電能轉化為機械能.應用:電動機.
通電導體在磁場中受力方向:跟電流方向和磁感線方向有關.
電動機原理:是利用通電線圈在磁場里受力轉動的原理製成的.
換向器:實現交流電和直流電之間的互換.
交流電:周期性改變電流方向的電流.
直流電:電流方向不改變的電流.
實驗
一.伏安法測電阻
實驗原理:(實驗器材,電路圖如右圖)注意:實驗之前應把滑動變阻器調至阻值最大處
實驗中滑動變阻器的作用是改變被測電阻兩端的電壓.
二.測小燈泡的電功率——實驗原理:P=UI
Ⅶ 高中物理選修3-1實驗都有哪些
電學三大實驗:測小燈泡的伏安特性曲線,測金屬電阻率,測電源電動勢和內阻。
Ⅷ 高中物理選修3-1知識點總結
高中物理選修3-1知識點總結(本人就個人的學習理解程度告訴你)
第一章
電的相關知識
第一節
電的認識
本節主要介紹了電的相關認識,主要的知識點如下:
知識點一
電的本質
電的本質是由於原子的電學構型所導致的,由於原子外部的電子在外高速旋轉,在外界力的作用容易導致它脫離原子核的吸引。致使帶電體的形成。(注意有關物體在摩擦的處理的電荷顯性是正還是負)
知識點二
電的產生
1.摩擦起電:主要是因為摩擦為分子提供了能量用來克服內部分子作用力。
2.感應起電:主要是利用一個帶電體去引起另一個金屬的內部正負電荷偏向不同,這里不在反復。課本上有
3.接觸起電:主要是一個帶電的金屬去接觸另一個金屬,從而產生電荷的轉移。(相同的金屬電荷平分,前提是中和正負電只顯一種電性。等一下!
追問
高中物理選修3-1知識點總結
回答
第二節
庫倫定律
本節主要介紹了電荷之間的力的關系及相關試驗的方法,要好好體會啊。
知識點一
有關電荷之間相互作用的假想
主要介紹了幾個科學家對這一新的領域的猜測,他們都是類比萬有引力的公式來的,但都沒有實驗依據。這類問題由法國學者解決了。他是通過庫倫杠桿來探究的。
知識點二
介紹庫倫定律的相關知識
1.庫倫定律的內容:真空中兩個可看作質點的電荷之間的相互作用力與它們的電荷乘積成正比,與它們的距離平方成反比。
(這里的質點類同我們學的物體可以看作質點一樣)
在實際計算的時候就把空間看作真空環境。
2.關於庫倫定律的推導過程,
庫倫通過觀察發現電荷之間的作用力與電荷之間的電荷乘積有比例關系,同時也發現與距離成反比,
為了解決電荷的計算的問題,庫倫發現相同的金屬體在接觸起電的過程中電荷平均分配。這就為關於數學表達式可以表達。而距離可以通過測量完成,
庫倫就是通過這兩條方向研究得出結論。他的實驗器材是庫倫扭秤,力的計算通過偏轉的角度得出。
公式為F=kQ1*Q2/r*2
第三節
電場的概念
本節主要介紹相關概念
知識點一
場的概念
Ⅸ 高中物理3-1公式及其成立條件
高中物理公式總結
物理定理、定律、公式表
一、質點的運動(1)------直線運動
1)勻變速直線運動
1.平均速度V平=s/t(定義式) 2.有用推論Vt2-Vo2=2as
3.中間時刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中間位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo為正方向,a與Vo同向(加速)a>0;反向則a<0}
8.實驗用推論Δs=aT2 {Δs為連續相鄰相等時間(T)內位移之差}
9.主要物理量及單位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;時間(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度單位換算:1m/s=3.6km/h。
註:
(1)平均速度是矢量;
(2)物體速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是決定式;
(4)其它相關內容:質點、位移和路程、參考系、時間與時刻〔見第一冊P19〕/s--t圖、v--t圖/速度與速率、瞬時速度〔見第一冊P24〕。
2)自由落體運動
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(從Vo位置向下計算) 4.推論Vt2=2gh
注:
(1)自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,遵循勻變速直線運動規律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近較小,在高山處比平地小,方向豎直向下)。
(3)豎直上拋運動
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推論Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(拋出點算起)
5.往返時間t=2Vo/g (從拋出落回原位置的時間)
注:
(1)全過程處理:是勻減速直線運動,以向上為正方向,加速度取負值;
(2)分段處理:向上為勻減速直線運動,向下為自由落體運動,具有對稱性;
(3)上升與下落過程具有對稱性,如在同點速度等值反向等。
二、質點的運動(2)----曲線運動、萬有引力
1)平拋運動
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.豎直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.豎直方向位移:y=gt2/2
5.運動時間t=(2y/g)1/2(通常又表示為(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向與水平夾角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,
位移方向與水平夾角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;豎直方向加速度:ay=g
註:
(1)平拋運動是勻變速曲線運動,加速度為g,通常可看作是水平方向的勻速直線運與豎直方向的自由落體運動的合成;
(2)運動時間由下落高度h(y)決定與水平拋出速度無關;
(3)θ與β的關系為tgβ=2tgα;
(4)在平拋運動中時間t是解題關鍵;(5)做曲線運動的物體必有加速度,當速度方向與所受合力(加速度)方向不在同一直線上時,物體做曲線運動。
2)勻速圓周運動
1.線速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合
5.周期與頻率:T=1/f 6.角速度與線速度的關系:V=ωr
7.角速度與轉速的關系ω=2πn(此處頻率與轉速意義相同)
8.主要物理量及單位:弧長(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);頻率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);轉速(n):r/s;半徑®:米(m);線速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
註:
(1)向心力可以由某個具體力提供,也可以由合力提供,還可以由分力提供,方向始終與速度方向垂直,指向圓心;
(2)做勻速圓周運動的物體,其向心力等於合力,並且向心力只改變速度的方向,不改變速度的大小,因此物體的動能保持不變,向心力不做功,但動量不斷改變。
3)萬有引力
1.開普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:軌道半徑,T:周期,K:常量(與行星質量無關,取決於中心天體的質量)}
2.萬有引力定律:F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它們的連線上)
3.天體上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天體半徑(m),M:天體質量(kg)}
4.衛星繞行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天體質量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步衛星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半徑}
注:
(1)天體運動所需的向心力由萬有引力提供,F向=F萬;
(2)應用萬有引力定律可估算天體的質量密度等;
(3)地球同步衛星只能運行於赤道上空,運行周期和地球自轉周期相同;
(4)衛星軌道半徑變小時,勢能變小、動能變大、速度變大、周期變小(一同三反);
(5)地球衛星的最大環繞速度和最小發射速度均為7.9km/s。
三、力(常見的力、力的合成與分解)
1)常見的力
1.重力G=mg (方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點在重心,適用於地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢復形變方向,k:勁度系數(N/m),x:形變數(m)}
3.滑動摩擦力F=μFN {與物體相對運動方向相反,μ:摩擦因數,FN:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm (與物體相對運動趨勢方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N•m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N•m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場力F=Eq (E:場強N/C,q:電量C,正電荷受的電場力與場強方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ為B與L的夾角,當L⊥B時:F=BIL,B//L時:F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ (θ為B與V的夾角,當V⊥B時:f=qVB,V//B時:f=0)
注:
(1)勁度系數k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數μ與壓力大小及接觸面積大小無關,由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大於μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關內容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊P8〕;
(5)物理量符號及單位B:磁感強度(T),L:有效長度(m),I:電流強度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(餘弦定理) F1⊥F2時:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
註:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關系是等效替代關系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時要選擇標度,嚴格作圖;
(4)F1與F2的值一定時,F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負號表示力的方向,化簡為代數運算。
四、動力學(運動和力)
1.牛頓第一運動定律(慣性定律):物體具有慣性,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到有外力迫使它改變這種狀態為止
2.牛頓第二運動定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力決定,與合外力方向一致}
3.牛頓第三運動定律:F=-F´{負號表示方向相反,F、F´各自作用在對方,平衡力與作用力反作用力區別,實際應用:反沖運動}
4.共點力的平衡F合=0,推廣 {正交分解法、三力匯交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛頓運動定律的適用條件:適用於解決低速運動問題,適用於宏觀物體,不適用於處理高速問題,不適用於微觀粒子〔見第一冊P67〕
注:平衡狀態是指物體處於靜止或勻速直線狀態,或者是勻速轉動。
五、振動和波(機械振動與機械振動的傳播)
1.簡諧振動F=-kx {F:回復力,k:比例系數,x:位移,負號表示F的方向與x始終反向}
2.單擺周期T=2π(l/g)1/2 {l:擺長(m),g:當地重力加速度值,成立條件:擺角θ<100;l>>r}
3.受迫振動頻率特點:f=f驅動力
4.發生共振條件:f驅動力=f固,A=max,共振的防止和應用〔見第一冊P175〕
5.機械波、橫波、縱波〔見第二冊P2〕
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波傳播過程中,一個周期向前傳播一個波長;波速大小由介質本身所決定}
7.聲波的波速(在空氣中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(聲波是縱波)
8.波發生明顯衍射(波繞過障礙物或孔繼續傳播)條件:障礙物或孔的尺寸比波長小,或者相差不大
9.波的干涉條件:兩列波頻率相同(相差恆定、振幅相近、振動方向相同)
10.多普勒效應:由於波源與觀測者間的相互運動,導致波源發射頻率與接收頻率不同{相互接近,接收頻率增大,反之,減小〔見第二冊P21〕}
註:
(1)物體的固有頻率與振幅、驅動力頻率無關,取決於振動系統本身;
(2)加強區是波峰與波峰或波谷與波谷相遇處,減弱區則是波峰與波谷相遇處;
(3)波只是傳播了振動,介質本身不隨波發生遷移,是傳遞能量的一種方式;
(4)干涉與衍射是波特有的;
(5)振動圖象與波動圖象;
(6)其它相關內容:超聲波及其應用〔見第二冊P22〕/振動中的能量轉化〔見第一冊P173〕。
六、沖量與動量(物體的受力與動量的變化)
1.動量:p=mv {p:動量(kg/s),m:質量(kg),v:速度(m/s),方向與速度方向相同}
3.沖量:I=Ft {I:沖量(N•s),F:恆力(N),t:力的作用時間(s),方向由F決定}
4.動量定理:I=Δp或Ft=mvt–mvo {Δp:動量變化Δp=mvt–mvo,是矢量式}
5.動量守恆定律:p前總=p後總或p=p』´也可以是m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´
6.彈性碰撞:Δp=0;ΔEk=0 {即系統的動量和動能均守恆}
7.非彈性碰撞Δp=0;0<ΔEK<ΔEKm {ΔEK:損失的動能,EKm:損失的最大動能}
8.完全非彈性碰撞Δp=0;ΔEK=ΔEKm {碰後連在一起成一整體}
9.物體m1以v1初速度與靜止的物體m2發生彈性正碰:
v1´=(m1-m2)v1/(m1+m2) v2´=2m1v1/(m1+m2)
10.由9得的推論-----等質量彈性正碰時二者交換速度(動能守恆、動量守恆)
11.子彈m水平速度vo射入靜止置於水平光滑地面的長木塊M,並嵌入其中一起運動時的機械能損失
E損=mvo2/2-(M+m)vt2/2=fs相對 {vt:共同速度,f:阻力,s相對子彈相對長木塊的位移}
註:
(1)正碰又叫對心碰撞,速度方向在它們「中心」的連線上;
(2)以上表達式除動能外均為矢量運算,在一維情況下可取正方向化為代數運算;
(3)系統動量守恆的條件:合外力為零或系統不受外力,則系統動量守恆(碰撞問題、爆炸問題、反沖問題等);
(4)碰撞過程(時間極短,發生碰撞的物體構成的系統)視為動量守恆,原子核衰變時動量守恆;
(5)爆炸過程視為動量守恆,這時化學能轉化為動能,動能增加;(6)其它相關內容:反沖運動、火箭、航天技術的發展和宇宙航行〔見第一冊P128〕。
七、功和能(功是能量轉化的量度)
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F:恆力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab {m:物體的質量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a與b高度差(hab=ha-hb)}
3.電場力做功:Wab=qUab {q:電量(C),Uab:a與b之間電勢差(V)即Uab=φa-φb}
4.電功:W=UIt(普適式) {U:電壓(V),I:電流(A),t:通電時間(s)}
5.功率:P=W/t(定義式) {P:功率[瓦(W)],W:t時間內所做的功(J),t:做功所用時間(s)}
6.汽車牽引力的功率:P=Fv;P平=Fv平 {P:瞬時功率,P平:平均功率}
7.汽車以恆定功率啟動、以恆定加速度啟動、汽車最大行駛速度(vmax=P額/f)
8.電功率:P=UI(普適式) {U:電路電壓(V),I:電路電流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt {Q:電熱(J),I:電流強度(A),R:電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
10.純電阻電路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.動能:Ek=mv2/2 {Ek:動能(J),m:物體質量(kg),v:物體瞬時速度(m/s)}
12.重力勢能:EP=mgh {EP :重力勢能(J),g:重力加速度,h:豎直高度(m)(從零勢能面起)}
13.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)(從零勢能面起)}
14.動能定理(對物體做正功,物體的動能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力對物體做的總功,ΔEK:動能變化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.機械能守恆定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功與重力勢能的變化(重力做功等於物體重力勢能增量的負值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉化多少;
(2)O0≤α<90O 做正功;90O<α≤180O做負功;α=90o不做功(力的方向與位移(速度)方向垂直時該力不做功);
(3)重力(彈力、電場力、分子力)做正功,則重力(彈性、電、分子)勢能減少
(4)重力做功和電場力做功均與路徑無關(見2、3兩式);(5)機械能守恆成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉化;(6)能的其它單位換算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)彈簧彈性勢能E=kx2/2,與勁度系數和形變數有關。
八、分子動理論、能量守恆定律
1.阿伏加德羅常數NA=6.02×1023/mol;分子直徑數量級10-10米
2.油膜法測分子直徑d=V/s {V:單分子油膜的體積(m3),S:油膜表面積(m)2}
3.分子動理論內容:物質是由大量分子組成的;大量分子做無規則的熱運動;分子間存在相互作用力。
4.分子間的引力和斥力(1)r<r0,f引<f斥,F分子力表現為斥力
(2)r=r0,f引=f斥,F分子力=0,E分子勢能=Emin(最小值)
(3)r>r0,f引>f斥,F分子力表現為引力
(4)r>10r0,f引=f斥≈0,F分子力≈0,E分子勢能≈0
5.熱力學第一定律W+Q=ΔU{(做功和熱傳遞,這兩種改變物體內能的方式,在效果上是等效的),
W:外界對物體做的正功(J),Q:物體吸收的熱量(J),ΔU:增加的內能(J),涉及到第一類永動機不可造出〔見第二冊P40〕}
6.熱力學第二定律
克氏表述:不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引起其它變化(熱傳導的方向性);
開氏表述:不可能從單一熱源吸收熱量並把它全部用來做功,而不引起其它變化(機械能與內能轉化的方向性){涉及到第二類永動機不可造出〔見第二冊P44〕}
7.熱力學第三定律:熱力學零度不可達到{宇宙溫度下限:-273.15攝氏度(熱力學零度)}
注:
(1)布朗粒子不是分子,布朗顆粒越小,布朗運動越明顯,溫度越高越劇烈;
(2)溫度是分子平均動能的標志;
3)分子間的引力和斥力同時存在,隨分子間距離的增大而減小,但斥力減小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子勢能減小,在r0處F引=F斥且分子勢能最小;
(5)氣體膨脹,外界對氣體做負功W<0;溫度升高,內能增大ΔU>0;吸收熱量,Q>0
(6)物體的內能是指物體所有的分子動能和分子勢能的總和,對於理想氣體分子間作用力為零,分子勢能為零;
(7)r0為分子處於平衡狀態時,分子間的距離;
(8)其它相關內容:能的轉化和定恆定律〔見第二冊P41〕/能源的開發與利用、環保〔見第二冊P47〕/物體的內能、分子的動能、分子勢能〔見第二冊P47〕。
九、氣體的性質
1.氣體的狀態參量:
溫度:宏觀上,物體的冷熱程度;微觀上,物體內部分子無規則運動的劇烈程度的標志,
熱力學溫度與攝氏溫度關系:T=t+273 {T:熱力學溫度(K),t:攝氏溫度(℃)}
體積V:氣體分子所能占據的空間,單位換算:1m3=103L=106mL
壓強p:單位面積上,大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產生持續、均勻的壓力,標准大氣壓:1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)
2.氣體分子運動的特點:分子間空隙大;除了碰撞的瞬間外,相互作用力微弱;分子運動速率很大
3.理想氣體的狀態方程:p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恆量,T為熱力學溫度(K)}
注:
(1)理想氣體的內能與理想氣體的體積無關,與溫度和物質的量有關;
(2)公式3成立條件均為一定質量的理想氣體,使用公式時要注意溫度的單位,t為攝氏溫度(℃),而T為熱力學溫度(K)。
十、電場
1.兩種電荷、電荷守恆定律、元電荷:(e=1.60×10-19C);帶電體電荷量等於元電荷的整數倍
2.庫侖定律:F=kQ1Q2/r2(在真空中){F:點電荷間的作用力(N),k:靜電力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:兩點電荷的電量(C),r:兩點電荷間的距離(m),方向在它們的連線上,作用力與反作用力,同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引}
3.電場強度:E=F/q(定義式、計算式){E:電場強度(N/C),是矢量(電場的疊加原理),q:檢驗電荷的電量(C)}
4.真空點(源)電荷形成的電場E=kQ/r2 {r:源電荷到該位置的距離(m),Q:源電荷的電量}
5.勻強電場的場強E=UAB/d {UAB:AB兩點間的電壓(V),d:AB兩點在場強方向的距離(m)}
6.電場力:F=qE {F:電場力(N),q:受到電場力的電荷的電量(C),E:電場強度(N/C)}
7.電勢與電勢差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.電場力做功:WAB=qUAB=Eqd{WAB:帶電體由A到B時電場力所做的功(J),q:帶電量(C),UAB:電場中A、B兩點間的電勢差(V)(電場力做功與路徑無關),E:勻強電場強度,d:兩點沿場強方向的距離(m)}
9.電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
10.電勢能的變化ΔEAB=EB-EA {帶電體在電場中從A位置到B位置時電勢能的差值}
11.電場力做功與電勢能變化ΔEAB=-WAB=-qUAB (電勢能的增量等於電場力做功的負值)
12.電容C=Q/U(定義式,計算式) {C:電容(F),Q:電量(C),U:電壓(兩極板電勢差)(V)}
13.平行板電容器的電容C=εS/4πkd(S:兩極板正對面積,d:兩極板間的垂直距離,ω:介電常數)
常見電容器〔見第二冊P111〕
14.帶電粒子在電場中的加速(Vo=0):W=ΔEK或qU=mVt2/2,Vt=(2qU/m)1/2
15.帶電粒子沿垂直電場方向以速度Vo進入勻強電場時的偏轉(不考慮重力作用的情況下)
類平 垂直電場方向:勻速直線運動L=Vot(在帶等量異種電荷的平行極板中:E=U/d)
拋運動 平行電場方向:初速度為零的勻加速直線運動d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:
(1)兩個完全相同的帶電金屬小球接觸時,電量分配規律:原帶異種電荷的先中和後平分,原帶同種電荷的總量平分;
(2)電場線從正電荷出發終止於負電荷,電場線不相交,切線方向為場強方向,電場線密處場強大,順著電場線電勢越來越低,電場線與等勢線垂直;
(3)常見電場的電場線分布要求熟記〔見圖[第二冊P98];
(4)電場強度(矢量)與電勢(標量)均由電場本身決定,而電場力與電勢能還與帶電體帶的電量多少和電荷正負有關;
(5)處於靜電平衡導體是個等勢體,表面是個等勢面,導體外表面附近的電場線垂直於導體表面,導體內部合場強為零,導體內部沒有凈電荷,凈電荷只分布於導體外表面;
(6)電容單位換算:1F=106μF=1012PF;
(7)電子伏(eV)是能量的單位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相關內容:靜電屏蔽〔見第二冊P101〕/示波管、示波器及其應用〔見第二冊P114〕等勢面〔見第二冊P105〕。
十一、恆定電流
1.電流強度:I=q/t{I:電流強度(A),q:在時間t內通過導體橫載面的電量(C),t:時間(s)}
2.歐姆定律:I=U/R {I:導體電流強度(A),U:導體兩端電壓(V),R:導體阻值(Ω)}
3.電阻、電阻定律:R=ρL/S{ρ:電阻率(Ω•m),L:導體的長度(m),S:導體橫截面積(m2)}
4.閉合電路歐姆定律:I=E/(r+R)或E=Ir+IR也可以是E=U內+U外
{I:電路中的總電流(A),E:電源電動勢(V),R:外電路電阻(Ω),r:電源內阻(Ω)}
5.電功與電功率:W=UIt,P=UI{W:電功(J),U:電壓(V),I:電流(A),t:時間(s),P:電功率(W)}
6.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:電熱(J),I:通過導體的電流(A),R:導體的電阻值(Ω),t:通電時間(s)}
7.純電阻電路中:由於I=U/R,W=Q,因此W=Q=UIt=I2Rt=U2t/R
8.電源總動率、電源輸出功率、電源效率:P總=IE,P出=IU,η=P出/P總{I:電路總電流(A),E:電源電動勢(V),U:路端電壓(V),η:電源效率}
9.電路的串/並聯 串聯電路(P、U與R成正比) 並聯電路(P、I與R成反比)
電阻關系(串同並反) R串=R1+R2+R3+ 1/R並=1/R1+1/R2+1/R3+
電流關系 I總=I1=I2=I3 I並=I1+I2+I3+
電壓關系 U總=U1+U2+U3+ U總=U1=U2=U3
功率分配 P總=P1+P2+P3+ P總=P1+P2+P3+
Ⅹ 物理選修3-1裡面比較著名的物理學家以及他們的實驗都有什麼
高中物理學史必修部分:一、力學:1、1638年,義大利物理學家伽利略在《兩種新科學的對話》中用科學推理論證重物體和輕物體下落一樣快;並在比薩斜塔做了兩個不同質量的小球下落的實驗,證明了他的觀點是正確的,推翻了古希臘學者亞里士多德的觀點(即:質量大的小球下落快是錯誤的);2、1654年,德國的馬德堡市做了一個轟動一時的實驗——馬德堡半球實驗;3、1687年,英國科學家牛頓在《自然哲學的數學原理》著作中提出了三條運動定律(即牛頓三大運動定律)。4、17世紀,伽利略通過構思的理想實驗指出:在水平面上運動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一直運動下去;得出結論:力是改變物體運動的原因,推翻了亞里士多德的觀點:力是維持物體運動的原因。同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出:如果沒有其它原因,運動物體將繼續以同速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。5、20世紀初建立的量子力學和愛因斯坦提出的狹義相對論表明經典力學不適用於微觀粒子和高速運動物體。6、1638年,伽利略在《兩種新科學的對話》一書中,運用觀察-假設-數學推理的方法,詳細研究了拋體運動。7、人們根據日常的觀察和經驗,提出「地心說」,古希臘科學家托勒密是代表;而波蘭天文學家哥白尼提出了「日心說」,大膽反駁地心說。8、17世紀,德國天文學家開普勒提出開普勒三大定律;9、牛頓於1687年正式發表萬有引力定律;1798年英國物理學家卡文迪許利用扭秤實驗裝置比較准確地測出了引力常量;10、1846年,英國劍橋大學學生亞當斯和法國天文學家勒維烈應用萬有引力定律,計算並觀測到海王星,1930年,美國天文學家湯苞用同樣的計算方法發現冥王星。9、我國宋朝發明的火箭是現代火箭的鼻祖,與現代火箭原理相同;俄國科學家齊奧爾科夫斯基被稱為近代火箭之父,他首先提出了多級火箭和慣性導航的概念。10、1957年10月,蘇聯發射第一顆人造地球衛星;1961年4月,世界第一艘載人宇宙飛船「東方1號」帶著尤里加加林第一次踏入太空。二、相對論:13、物理學晴朗天空上的兩朵烏雲:①邁克遜-莫雷實驗——相對論(高速運動世界),②熱輻射實驗——量子論(微觀世界);14、19世紀和20世紀之交,物理學的三大發現:X射線的發現,電子的發現,放射性的發現。1