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高中物理:知識(shí)總結(jié)歸納(打印版)

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高中物理:知識(shí)總結(jié)歸納(打印版)

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高中物理
知識(shí)總結(jié)歸納(打印版)
學(xué)好物理要記住:最基本的知識(shí)、方法才是最重要的。
學(xué)好物理重在理解(概念、規(guī)律的確切含義,能用不同的形式進(jìn)行表達(dá),理解其適用條件)
(最基礎(chǔ)的概念,公式,定理,定律最重要);每一題中要弄清楚(對(duì)象、條件、狀態(tài)、過(guò)程)是解題關(guān)健
對(duì)聯(lián): 概念、公式、定理、定律。 (學(xué)習(xí)物理必備基礎(chǔ)知識(shí))
對(duì)象、條件、狀態(tài)、過(guò)程。(解答物理題必須明確的內(nèi)容)
力學(xué)問(wèn)題中的“過(guò)程”、“狀態(tài)”的分析和建立及應(yīng)用物理模型在物理學(xué)習(xí)中是至關(guān)重要的。
說(shuō)明:凡矢量式中用“+”號(hào)都為合成符號(hào),把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算的前提是先規(guī)定正方向。
在學(xué)習(xí)物理概念和規(guī)律時(shí)不能只記結(jié)論,還須弄清其中的道理,知道物理概念和規(guī)律的由來(lái)。
Ⅰ。力的種類:(13個(gè)性質(zhì)力) 這些性質(zhì)力是受力分析不可少的“是受力分析的基礎(chǔ)”
力的種類:(13個(gè)性質(zhì)力) 有18條定律、2條定理
1重力: G = mg (g隨高度、緯度、不同星球上不同)2彈力:F= Kx 3滑動(dòng)摩擦力:F滑= N 4靜摩擦力: O f靜 fm (由運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)和平衡方程去判斷)5浮力: F浮= gV排 6壓力: F= PS = ghs 7萬(wàn)有引力: F引=G 8庫(kù)侖力: F=K(真空中、點(diǎn)電荷)9電場(chǎng)力: F電=q E =q 10安培力:磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力F= BIL (BI) 方向:左手定則11洛侖茲力:磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力f=BqV (BV) 方向:左手定則 12分子力:分子間的引力和斥力同時(shí)存在,都隨距離的增大而減小,隨距離的減小而增大,但斥力變化得快。13核力:只有相鄰的核子之間才有核力,是一種短程強(qiáng)力。5種基本運(yùn)動(dòng)模型1靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)(平衡態(tài)問(wèn)題);
2勻變速直、曲線運(yùn)動(dòng)(以下均為非平衡態(tài)問(wèn)題);
3類平拋運(yùn)動(dòng);
4勻速圓周運(yùn)動(dòng);
5振動(dòng)。 1萬(wàn)有引力定律B2胡克定律B3滑動(dòng)摩擦定律B4牛頓第一定律B5牛頓第二定律B 力學(xué)6牛頓第三定律B7動(dòng)量守恒定律B8機(jī)械能守恒定律B9能的轉(zhuǎn)化守恒定律.10電荷守恒定律 11真空中的庫(kù)侖定律12歐姆定律13電阻定律B 電學(xué)14閉合電路的歐姆定律B15法拉第電磁感應(yīng)定律16楞次定律B17反射定律18折射定律B定理:①動(dòng)量定理B②動(dòng)能定理B做功跟動(dòng)能改變的關(guān)系
受力分析入手(即力的大小、方向、力的性質(zhì)與特征,力的變化及做功情況等)。
再分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程(即運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及形式,動(dòng)量變化及能量變化等)。
最后分析做功過(guò)程及能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程;
然后選擇適當(dāng)?shù)牧W(xué)基本規(guī)律進(jìn)行定性或定量的討論。
強(qiáng)調(diào):用能量的觀點(diǎn)、整體的方法(對(duì)象整體,過(guò)程整體)、等效的方法(如等效重力)等解決
Ⅱ運(yùn)動(dòng)分類:(各種運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)條件及運(yùn)動(dòng)規(guī)律)是高中物理的重點(diǎn)、難點(diǎn)
高考中常出現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)形式的組合 追及(直線和圓)和碰撞、平拋、豎直上拋、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等
①勻速直線運(yùn)動(dòng) F合=0 a=0 V0≠0
②勻變速直線運(yùn)動(dòng):初速為零或初速不為零,
③勻變速直、曲線運(yùn)動(dòng)(決于F合與V0的方向關(guān)系) 但 F合= 恒力
④只受重力作用下的幾種運(yùn)動(dòng):自由落體,豎直下拋,豎直上拋,平拋,斜拋等
⑤圓周運(yùn)動(dòng):豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(最低點(diǎn)和最高點(diǎn));勻速圓周運(yùn)動(dòng)(關(guān)鍵搞清楚是什么力提供作向心力)
⑥簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);單擺運(yùn)動(dòng);
⑦波動(dòng)及共振;
⑧分子熱運(yùn)動(dòng);(與宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)區(qū)別)
⑨類平拋運(yùn)動(dòng);
⑩帶電粒在電場(chǎng)力作用下的運(yùn)動(dòng)情況;帶電粒子在f洛作用下的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
Ⅲ。物理解題的依據(jù):
(1)力或定義的公式 (2) 各物理量的定義、公式
(3)各種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的公式 (4)物理中的定理、定律及數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系或幾何關(guān)系
Ⅳ幾類物理基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn):
①凡是性質(zhì)力要知:施力物體和受力物體;
②對(duì)于位移、速度、加速度、動(dòng)量、動(dòng)能要知參照物;
③狀態(tài)量要搞清那一個(gè)時(shí)刻(或那個(gè)位置)的物理量;
④過(guò)程量要搞清那段時(shí)間或那個(gè)位侈或那個(gè)過(guò)程發(fā)生的;(如沖量、功等)
⑤加速度a的正負(fù)含義:①不表示加減速;② a的正負(fù)只表示與人為規(guī)定正方向比較的結(jié)果。
⑥如何判斷物體作直、曲線運(yùn)動(dòng);
⑦如何判斷加減速運(yùn)動(dòng);
⑧如何判斷超重、失重現(xiàn)象。
⑨如何判斷分子力隨分子距離的變化規(guī)律
⑩根據(jù)電荷的正負(fù)、電場(chǎng)線的順逆(可判斷電勢(shì)的高低)電荷的受力方向;再跟據(jù)移動(dòng)方向其做功情況電勢(shì)能的變化情況
V。知識(shí)分類舉要
1.力的合成與分解、物體的平衡 求F、F2兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的公式:
F=
  合力的方向與F1成角:
tg=
注意:(1) 力的合成和分解都均遵從平行四邊行定則。
(2) 兩個(gè)力的合力范圍: F1-F2 F F1 +F2
(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。
共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件:靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體,所受合外力為零。
F=0 或Fx=0 Fy=0
推論:[1]非平行的三個(gè)力作用于物體而平衡,則這三個(gè)力一定共點(diǎn)。按比例可平移為一個(gè)封閉的矢量三角形
[2]幾個(gè)共點(diǎn)力作用于物體而平衡,其中任意幾個(gè)力的合力與剩余幾個(gè)力(一個(gè)力)的合力一定等值反向
三力平衡:F3=F1 +F2
摩擦力的公式:
(1 ) 滑動(dòng)摩擦力: f= N
說(shuō)明 :a、N為接觸面間的彈力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b、為滑動(dòng)摩擦系數(shù),只與接觸面材料和粗糙程度有關(guān),與接觸面積大小、接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)快慢以及正壓力N無(wú)關(guān).
(2 ) 靜摩擦力: 由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解,與正壓力無(wú)關(guān).
大小范圍: O f靜 fm (fm為最大靜摩擦力與正壓力有關(guān))
說(shuō)明:a 、摩擦力可以與運(yùn)動(dòng)方向相同,也可以與運(yùn)動(dòng)方向相反,還可以與運(yùn)動(dòng)方向成一定夾角。
b、摩擦力可以作正功,也可以作負(fù)功,還可以不作功。
c、摩擦力的方向與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。
d、靜止的物體可以受滑動(dòng)摩擦力的作用,運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力的作用。
力的獨(dú)立作用和運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性
當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí),每個(gè)力各自獨(dú)立地使物體產(chǎn)生一個(gè)加速度,就象其它力不存在一樣,這個(gè)性質(zhì)叫做力的獨(dú)立作用原理。
一個(gè)物體同時(shí)參與兩個(gè)或兩個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)時(shí),其中任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)不因其它運(yùn)動(dòng)的存在而受影響,這叫運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理。物體所做的合運(yùn)動(dòng)等于這些相互獨(dú)立的分運(yùn)動(dòng)的疊加。
根據(jù)力的獨(dú)立作用原理和運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理,可以分解速度和加速度,在各個(gè)方向上建立牛頓第二定律的分量式,常常能解決一些較復(fù)雜的問(wèn)題。
VI.幾種典型的運(yùn)動(dòng)模型:追及和碰撞、平拋、豎直上拋、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等及類似的運(yùn)動(dòng)
2.勻變速直線運(yùn)動(dòng):
兩個(gè)基本公式(規(guī)律): Vt = V0 + a t S = vo t +a t2 及幾個(gè)重要推論: (1) 推論:Vt2 -V02 = 2as (勻加速直線運(yùn)動(dòng):a為正值 勻減速直線運(yùn)動(dòng):a為正值)(2) A B段中間時(shí)刻的即時(shí)速度: Vt/ 2 == (若為勻變速運(yùn)動(dòng))等于這段的平均速度 (3) AB段位移中點(diǎn)的即時(shí)速度: Vs/2 = Vt/ 2 ===== VN Vs/2 = 勻速:Vt/2 =Vs/2 ; 勻加速或勻減速直線運(yùn)動(dòng):Vt/2 探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn):
下圖為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶。選點(diǎn)跡清楚的一條,舍掉開(kāi)始比較密集的點(diǎn)跡,從便于測(cè)量的地方取一個(gè)開(kāi)始點(diǎn)O,然后每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、C、D …。(或相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間
有四個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出)測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離s1、s2、s3 …
利用打下的紙帶可以:
⑴求任一計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的即時(shí)速度v:如(其中記數(shù)周期:T=5×0.02s=0.1s)  
⑵利用上圖中任意相鄰的兩段位移求a:如
⑶利用“逐差法”求a:
⑷利用v-t圖象求a:求出A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的即時(shí)速度,畫(huà)出如圖的v-t圖線,圖線的斜率就是加速度a。
注意: 點(diǎn) a. 打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的點(diǎn)還是人為選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)距離 b. 紙帶的記錄方式,相鄰記數(shù)間的距離還是各點(diǎn)距第一個(gè)記數(shù)點(diǎn)的距離。紙帶上選定的各點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)的米尺上的刻度值,周期 c. 時(shí)間間隔與選計(jì)數(shù)點(diǎn)的方式有關(guān)(50Hz,打點(diǎn)周期0.02s,常以打點(diǎn)的5個(gè)間隔作為一個(gè)記時(shí)單位)即區(qū)分打點(diǎn)周期和記數(shù)周期。d. 注意單位。一般為cm
試通過(guò)計(jì)算推導(dǎo)出的剎車距離的表達(dá)式:說(shuō)明公路旁書(shū)寫(xiě)“嚴(yán)禁超載、超速及酒后駕車”以及“雨天路滑車輛減速行駛”的原理。
解:(1)、設(shè)在反應(yīng)時(shí)間內(nèi),汽車勻速行駛的位移大小為;剎車后汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移大小為,加速度大小為。由牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有:
由以上四式可得出:
①超載(即增大),車的慣性大,由式,在其他物理量不變的情況下剎車距離就會(huì)增長(zhǎng),遇緊急情況不能及時(shí)剎車、停車,危險(xiǎn)性就會(huì)增加;
②同理超速(增大)、酒后駕車(變長(zhǎng))也會(huì)使剎車距離就越長(zhǎng),容易發(fā)生事故;
③雨天道路較滑,動(dòng)摩擦因數(shù)將減小,由<五>式,在其他物理量不變的情況下剎車距離就越長(zhǎng),汽車較難停下來(lái)。
因此為了提醒司機(jī)朋友在公路上行車安全,在公路旁設(shè)置“嚴(yán)禁超載、超速及酒后駕車”以及“雨天路滑車輛減速行駛”的警示牌是非常有必要的。
思維方法篇
1.平均速度的求解及其方法應(yīng)用
① 用定義式: 普遍適用于各種運(yùn)動(dòng);② =只適用于加速度恒定的勻變速直線運(yùn)動(dòng)
2.巧選參考系求解運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題
3.追及和相遇或避免碰撞的問(wèn)題的求解方法:
兩個(gè)關(guān)系和一個(gè)條件:1兩個(gè)關(guān)系:時(shí)間關(guān)系和位移關(guān)系;2一個(gè)條件:兩者速度相等,往往是物體間能否追上,或兩者距離最大、最小的臨界條件,是分析判斷的切入點(diǎn)。
關(guān)鍵:在于掌握兩個(gè)物體的位置坐標(biāo)及相對(duì)速度的特殊關(guān)系。
基本思路:分別對(duì)兩個(gè)物體研究,畫(huà)出運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖,列出方程,找出時(shí)間、速度、位移的關(guān)系。解出結(jié)果,必要時(shí)進(jìn)行討論。
追及條件:追者和被追者v相等是能否追上、兩者間的距離有極值、能否避免碰撞的臨界條件。
討論:
1.勻減速運(yùn)動(dòng)物體追勻速直線運(yùn)動(dòng)物體。
①兩者v相等時(shí),S追②若S追③若位移相等時(shí),V追>V被追則還有一次被追上的機(jī)會(huì),其間速度相等時(shí),兩者距離有一個(gè)極大值
2.初速為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)物體追同向勻速直線運(yùn)動(dòng)物體
①兩者速度相等時(shí)有最大的間距 ②位移相等時(shí)即被追上
3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體:同向轉(zhuǎn)動(dòng):AtA=BtB+n2π;反向轉(zhuǎn)動(dòng):AtA+BtB=2π
4.利用運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性解題
5.逆向思維法解題
6.應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)圖象解題
7.用比例法解題
8.巧用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論解題
①某段時(shí)間內(nèi)的平均速度 = 這段時(shí)間中時(shí)刻的即時(shí)速度
②連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移差為一個(gè)恒量
③位移=平均速度時(shí)間
解題常規(guī)方法:公式法(包括數(shù)學(xué)推導(dǎo))、圖象法、比例法、極值法、逆向轉(zhuǎn)變法
3.豎直上拋運(yùn)動(dòng):(速度和時(shí)間的對(duì)稱)
分過(guò)程:上升過(guò)程勻減速直線運(yùn)動(dòng),下落過(guò)程初速為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng).
全過(guò)程:是初速度為V0加速度為g的勻減速直線運(yùn)動(dòng)。
(1)上升最大高度:H = (2)上升的時(shí)間:t= (3)從拋出到落回原位置的時(shí)間:t =2
(4)上升、下落經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)的加速度相同,而速度等值反向
(5)上升、下落經(jīng)過(guò)同一段位移的時(shí)間相等。
(6)勻變速運(yùn)動(dòng)適用全過(guò)程S = Vo t -g t2 ; Vt = Vo-g t ; Vt2-Vo2 = -2gS (S、Vt的正、負(fù)號(hào)的理解)
4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)
線速度: V===R=2f R 角速度:=
向心加速度: a =2 f2 R=
向心力: F= ma = m2 R= mm4n2 R
追及(相遇)相距最近的問(wèn)題:同向轉(zhuǎn)動(dòng):AtA=BtB+n2π;反向轉(zhuǎn)動(dòng):AtA+BtB=2π
注意:(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心力就是物體所受的合外力,總是指向圓心.
(2)衛(wèi)星繞地球、行星繞太陽(yáng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由萬(wàn)有引力提供。
(3)氫原子核外電子繞原子核作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由原子核對(duì)核外電子的庫(kù)侖力提供。
5.平拋運(yùn)動(dòng):勻速直線運(yùn)動(dòng)和初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)
(1)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):a、只受重力;b、初速度與重力垂直.盡管其速度大小和方向時(shí)刻在改變,但其運(yùn)動(dòng)的加速度卻恒為重力加速度g,因而平拋運(yùn)動(dòng)是一個(gè)勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。在任意相等時(shí)間內(nèi)速度變化相等。
(2)平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法:平拋運(yùn)動(dòng)可分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。
水平方向和豎直方向的兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)既具有獨(dú)立性又具有等時(shí)性.
(3)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:
證明:做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,任意時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)此時(shí)沿拋出方向水平總位移的中點(diǎn)。
證:平拋運(yùn)動(dòng)示意如圖
設(shè)初速度為V0,某時(shí)刻運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),位置坐標(biāo)為(x,y ),所用時(shí)間為t.
此時(shí)速度與水平方向的夾角為,速度的反向延長(zhǎng)線與水平軸的交點(diǎn)為,
位移與水平方向夾角為.以物體的出發(fā)點(diǎn)為原點(diǎn),沿水平和豎直方向建立坐標(biāo)。
依平拋規(guī)律有:
速度: Vx= V0
Vy=gt

位移: Sx= Vot

由①②得: 即 ③
所以: ④
④式說(shuō)明:做平拋運(yùn)動(dòng)的物體,任意時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線一定經(jīng)過(guò)此時(shí)沿拋出方向水總位移的中點(diǎn)。
“在豎直平面內(nèi)的圓周,物體從頂點(diǎn)開(kāi)始無(wú)初速地沿不同弦滑到圓周上所用時(shí)間都相等。”
一質(zhì)點(diǎn)自傾角為的斜面上方定點(diǎn)O沿光滑斜槽OP從靜止開(kāi)始下滑,如圖所示。為了使質(zhì)點(diǎn)在最短時(shí)間內(nèi)從O點(diǎn)到達(dá)斜面,則斜槽與豎直方面的夾角等于多少?
7.牛頓第二定律:F合 = ma (是矢量式) 或者 Fx = m ax Fy = m ay
理解:(1)矢量性 (2)瞬時(shí)性 (3)獨(dú)立性 (4)同體性 (5)同系性 (6)同單位制
●力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系
①物體受合外力為零時(shí),物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
②物體所受合外力不為零時(shí),產(chǎn)生加速度,物體做變速運(yùn)動(dòng).
③若合外力恒定,則加速度大小、方向都保持不變,物體做勻變速運(yùn)動(dòng),勻變速運(yùn)動(dòng)的軌跡可以是直線,也可以是曲線.
④物體所受恒力與速度方向處于同一直線時(shí),物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng).
⑤根據(jù)力與速度同向或反向,可以進(jìn)一步判定物體是做勻加速直線運(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng);
⑥若物體所受恒力與速度方向成角度,物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng).
⑦物體受到一個(gè)大小不變,方向始終與速度方向垂直的外力作用時(shí),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng).此時(shí),外力僅改變速度的方向,不改變速度的大小.
⑧物體受到一個(gè)與位移方向相反的周期性外力作用時(shí),物體做機(jī)械振動(dòng).
表1給出了幾種典型的運(yùn)動(dòng)形式的力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)特征.
綜上所述:判斷一個(gè)物體做什么運(yùn)動(dòng),一看受什么樣的力,二看初速度與合外力方向的關(guān)系.
力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系是基礎(chǔ),在此基礎(chǔ)上,還要從功和能、沖量和動(dòng)量的角度,進(jìn)一步討論運(yùn)動(dòng)規(guī)律.
力學(xué)助計(jì)圖 有a v會(huì)變化
●典型物理模型及方法
◆1.連接體模型:是指運(yùn)動(dòng)中幾個(gè)物體或疊放在一起、或并排擠放在一起、或用細(xì)繩、細(xì)桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問(wèn)題的基本方法是整體法和隔離法。
整體法是指連接體內(nèi)的物體間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),可以把物體組作為整體,對(duì)整體用牛二定律列方程
隔離法是指在需要求連接體內(nèi)各部分間的相互作用(如求相互間的壓力或相互間的摩擦力等)時(shí),把某物體從連接體中隔離出來(lái)進(jìn)行分析的方法。
連接體的圓周運(yùn)動(dòng):兩球有相同的角速度;兩球構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(單個(gè)球機(jī)械能不守恒)
與運(yùn)動(dòng)方向和有無(wú)摩擦(μ相同)無(wú)關(guān),及與兩物體放置的方式都無(wú)關(guān)。平面、斜面、豎直都一樣。只要兩物體保持相對(duì)靜止記住:N= (N為兩物體間相互作用力), 一起加速運(yùn)動(dòng)的物體的分子m1F2和m2F1兩項(xiàng)的規(guī)律并能應(yīng)用
討論:①F1≠0;F2=0 N=
② F1≠0;F2≠0N= (就是上面的情況) F=
F=
F=
F1>F2 m1>m2 N1N5對(duì)6=(m為第6個(gè)以后的質(zhì)量) 第12對(duì)13的作用力 N12對(duì)13=
◆2.水流星模型(豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)——是典型的變速圓周運(yùn)動(dòng))
研究物體通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況,并且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。(圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例)
①火車轉(zhuǎn)彎
②汽車過(guò)拱橋、凹橋3
③飛機(jī)做俯沖運(yùn)動(dòng)時(shí),飛行員對(duì)座位的壓力。
④物體在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(汽車在水平公路轉(zhuǎn)彎,水平轉(zhuǎn)盤(pán)上的物體,繩拴著的物體在光滑水平面上繞繩的一端旋轉(zhuǎn))和物體在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(翻滾過(guò)山車、水流星、雜技節(jié)目中的飛車走壁等)。
⑤萬(wàn)有引力——衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)、庫(kù)侖力——電子繞核旋轉(zhuǎn)、洛侖茲力——帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力——錐擺、(關(guān)健要搞清楚向心力怎樣提供的)
(1)火車轉(zhuǎn)彎:設(shè)火車彎道處內(nèi)外軌高度差為h,內(nèi)外軌間距L,轉(zhuǎn)彎半徑R。由于外軌略高于內(nèi)軌,使得火車所受重力和支持力的合力F合提供向心力。
(是內(nèi)外軌對(duì)火車都無(wú)摩擦力的臨界條件)
①當(dāng)火車行駛速率V等于V0時(shí),F(xiàn)合=F向,內(nèi)外軌道對(duì)輪緣都沒(méi)有側(cè)壓力
②當(dāng)火車行駛V大于V0時(shí),F(xiàn)合③當(dāng)火車行駛速率V小于V0時(shí),F(xiàn)合>F向,內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力,F(xiàn)合-N'=
即當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)行駛速率不等于V0時(shí),其向心力的變化可由內(nèi)外軌道對(duì)輪緣側(cè)壓力自行調(diào)節(jié),但調(diào)節(jié)程度不宜過(guò)大,以免損壞軌道。火車提速靠增大軌道半徑或傾角來(lái)實(shí)現(xiàn)
(2)無(wú)支承的小球,在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)情況:受力:由mg+T=mv2/L知,小球速度越小,繩拉力或環(huán)壓力T越小,但T的最小值只能為零,此時(shí)小球以重力提供作向心力. 結(jié)論:通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)繩子(或軌道)對(duì)小球沒(méi)有力的作用(可理解為恰好通過(guò)或恰好通不過(guò)的條件),此時(shí)只有重力提供作向心力. 注意討論:繩系小球從最高點(diǎn)拋出做圓周還是平拋運(yùn)動(dòng)。能過(guò)最高點(diǎn)條件:V≥V臨(當(dāng)V≥V臨時(shí),繩、軌道對(duì)球分別產(chǎn)生拉力、壓力)不能過(guò)最高點(diǎn)條件:V(3)有支承的小球,在豎直平面作圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)情況:①臨界條件:桿和環(huán)對(duì)小球有支持力的作用 當(dāng)V=0時(shí),N=mg(可理解為小球恰好轉(zhuǎn)過(guò)或恰好轉(zhuǎn)不過(guò)最高點(diǎn))恰好過(guò)最高點(diǎn)時(shí),此時(shí)從高到低過(guò)程 mg2R= 低點(diǎn):T-mg=mv2/R T=5mg ;恰好過(guò)最高點(diǎn)時(shí),此時(shí)最低點(diǎn)速度:V低 = 注意物理圓與幾何圓的最高點(diǎn)、最低點(diǎn)的區(qū)別: (以上規(guī)律適用于物理圓,但最高點(diǎn),最低點(diǎn), g都應(yīng)看成等效的情況)
2.解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般方法
(1)明確研究對(duì)象,必要時(shí)將它從轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中隔離出來(lái)。
(2)找出物體圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面,從中找出圓心和半徑。
(3)分析物體受力情況,千萬(wàn)別臆想出一個(gè)向心力來(lái)。
(4)建立直角坐標(biāo)系(以指向圓心方向?yàn)閤軸正方向)將力正交分解。
(5)
3.離心運(yùn)動(dòng)
在向心力公式Fn=mv2/R中,F(xiàn)n是物體所受合外力所能提供的向心力,mv2/R是物體作圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力。當(dāng)提供的向心力等于所需要的向心力時(shí),物體將作圓周運(yùn)動(dòng);若提供的向心力消失或小于所需要的向心力時(shí),物體將做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),即離心運(yùn)動(dòng)。其中提供的向心力消失時(shí),物體將沿切線飛去,離圓心越來(lái)越遠(yuǎn);提供的向心力小于所需要的向心力時(shí),物體不會(huì)沿切線飛去,但沿切線和圓周之間的某條曲線運(yùn)動(dòng),逐漸遠(yuǎn)離圓心。
◆3斜面模型(搞清物體對(duì)斜面壓力為零的臨界條件)
斜面固定:物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定
=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止 > tg物體靜止于斜面
< tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin一cos)
◆4.輕繩、桿模型
繩只能受拉力,桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及任意方向的力。
如圖:桿對(duì)球的作用力由運(yùn)動(dòng)情況決定只有=arctg()時(shí)才沿桿方向
最高點(diǎn)時(shí)桿對(duì)球的作用力;最低點(diǎn)時(shí)的速度 ,桿的拉力 若小球帶電呢?
假設(shè)單B下擺,最低點(diǎn)的速度VB= mgR=
整體下擺2mgR=mg+
= ; => VB=
所以AB桿對(duì)B做正功,AB桿對(duì)A做負(fù)功
◆ .通過(guò)輕繩連接的物體
①在沿繩連接方向(可直可曲),具有共同的v和a。
特別注意:兩物體不在沿繩連接方向運(yùn)動(dòng)時(shí),先應(yīng)把兩物體的v和a在沿繩方向分解,求出兩物體的v和a的關(guān)系式,
②被拉直瞬間,沿繩方向的速度突然消失,此瞬間過(guò)程存在能量的損失。
討論:若作圓周運(yùn)動(dòng)最高點(diǎn)速度 V0<,運(yùn)動(dòng)情況為先平拋,繩拉直時(shí)沿繩方向的速度消失
即是有能量損失,繩拉緊后沿圓周下落機(jī)械能守恒。而不能夠整個(gè)過(guò)程用機(jī)械能守恒。
求水平初速及最低點(diǎn)時(shí)繩的拉力?
換為繩時(shí):先自由落體,在繩瞬間拉緊(沿繩方向的速度消失)有能量損失(即v1突然消失),再v2下擺機(jī)械能守恒
例:擺球的質(zhì)量為m,從偏離水平方向30°的位置由靜釋放,設(shè)繩子為理想輕繩,求:小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)A時(shí)繩子受到的拉力是多少?
◆5.超重失重模型
系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)
向上超重(加速向上或減速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或減速上升)F=m(g-a)
難點(diǎn):一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運(yùn)動(dòng)
1到2到3過(guò)程中 (1、3除外)超重狀態(tài)
繩剪斷后臺(tái)稱示數(shù) 鐵木球的運(yùn)動(dòng)
系統(tǒng)重心向下加速 用同體積的水去補(bǔ)充
斜面對(duì)地面的壓力
地面對(duì)斜面摩擦力
導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運(yùn)動(dòng)?
◆6.碰撞模型:
兩個(gè)相當(dāng)重要典型的物理模型,后面的動(dòng)量守恒中專題講解
◆7.子彈打擊木塊模型:
◆8.人船模型:
一個(gè)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng),在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,
在此方向遵從①動(dòng)量守恒方程:mv=MV;ms=MS ;②位移關(guān)系方程 s+S=d s= M/m=Lm/LM
載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空,氣球質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m.若人沿繩梯滑至地面,則繩梯至少為多長(zhǎng)?
◆9.彈簧振子模型:F=-Kx (X、F、a、v、A、T、f、EK、EP等量的變化規(guī)律)水平型或豎直型
◆10.單擺模型:T=2 (類單擺)利用單擺測(cè)重力加速度
◆12.圖象模形:識(shí)圖方法: 一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、六交點(diǎn)
明確:點(diǎn)、線、面積、斜率、截距、交點(diǎn)的含義
中學(xué)物理中重要的圖象
⑴運(yùn)動(dòng)學(xué)中的s-t圖、v-t圖、振動(dòng)圖象x-t圖以及波動(dòng)圖象y-x圖等。
⑵電學(xué)中的電場(chǎng)線分布圖、磁感線分布圖、等勢(shì)面分布圖、交流電圖象、電磁振蕩i-t圖等。
⑶實(shí)驗(yàn)中的圖象:如驗(yàn)證牛頓第二定律時(shí)要用到a-F圖象、F-1/m圖象;用“伏安法 ”測(cè)電阻時(shí)要畫(huà)I-U圖象;測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻時(shí)要畫(huà)U-I圖;用單擺測(cè)重力加速度時(shí)要畫(huà)的圖等。
⑷在各類習(xí)題中出現(xiàn)的圖象:如力學(xué)中的F-t圖、電磁振蕩中的q-t圖、電學(xué)中的P-R圖、電磁感應(yīng)中的Φ-t圖、E-t圖等。
●模型法常常有下面三種情況
(1)“對(duì)象模型”:即把研究的對(duì)象的本身理想化.
用來(lái)代替由具體物質(zhì)組成的、代表研究對(duì)象的實(shí)體系統(tǒng),稱為對(duì)象模型(也可稱為概念模型),
實(shí)際物體在某種條件下的近似與抽象,如質(zhì)點(diǎn)、光滑平面、理想氣體、理想電表等;
常見(jiàn)的如“力學(xué)”中有質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷、輕繩或桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性體、絕熱物質(zhì)等;
(2)條件模型:把研究對(duì)象所處的外部條件理想化.排除外部條件中干擾研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)變化的次要因素,突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面,從而建立的物理模型稱為條件模型.
(3)過(guò)程模型:把具體過(guò)理過(guò)程純粹化、理想化后抽象出來(lái)的一種物理過(guò)程,稱過(guò)程模型
理想化了的物理現(xiàn)象或過(guò)程,如勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)、豎直上拋運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等。
有些題目所設(shè)物理模型是不清晰的,不宜直接處理,但只要抓住問(wèn)題的主要因素,忽略次要因素,恰當(dāng)?shù)膶?fù)雜的對(duì)象或過(guò)程向隱含的理想化模型轉(zhuǎn)化,就能使問(wèn)題得以解決。
解決物理問(wèn)題的一般方法可歸納為以下幾個(gè)環(huán)節(jié):
原始的物理模型可分為如下兩類:
物理解題方法:如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物理圖像法等.
● 知識(shí)分類舉要
力的瞬時(shí)性(產(chǎn)生a)F=ma、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化牛頓第二定律
1.力的三種效應(yīng):時(shí)間積累效應(yīng)(沖量)I=Ft、動(dòng)量發(fā)生變化動(dòng)量定理
空間積累效應(yīng)(做功)w=Fs動(dòng)能發(fā)生變化動(dòng)能定理
2.動(dòng)量觀點(diǎn):動(dòng)量(狀態(tài)量):p=mv= 沖量(過(guò)程量):I = F t
動(dòng)量定理:內(nèi)容:物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的變化。
公式: F合t = mv’一mv (解題時(shí)受力分析和正方向的規(guī)定是關(guān)鍵)
I=F合t=F1t1+F2t2+---=p=P末-P初=mv末-mv初
動(dòng)量守恒定律:內(nèi)容、守恒條件、不同的表達(dá)式及含義:;;
內(nèi)容:相互作用的物體系統(tǒng),如果不受外力,或它們所受的外力之和為零,它們的總動(dòng)量保持不變。
(研究對(duì)象:相互作用的兩個(gè)物體或多個(gè)物體所組成的系統(tǒng))
守恒條件:①系統(tǒng)不受外力作用。 (理想化條件)
②系統(tǒng)受外力作用,但合外力為零。
③系統(tǒng)受外力作用,合外力也不為零,但合外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力。
④系統(tǒng)在某一個(gè)方向的合外力為零,在這個(gè)方向的動(dòng)量守恒。
⑤全過(guò)程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零,該階段系統(tǒng)動(dòng)量守恒,
即:原來(lái)連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止(受合外力為零),分開(kāi)后整體在某階段受合外力仍為零,可用動(dòng)量守恒。
例:火車在某一恒定牽引力作用下拖著拖車勻速前進(jìn),拖車在脫勾后至停止運(yùn)動(dòng)前的過(guò)程中(受合外力為零)動(dòng)量守恒
“動(dòng)量守恒定律”、“動(dòng)量定理”不僅適用于短時(shí)間的作用,也適用于長(zhǎng)時(shí)間的作用。
不同的表達(dá)式及含義(各種表達(dá)式的中文含義):
P=P′ 或 P1+P2=P1′+P2′ 或 m1V1+m2V2=m1V1′+m2V2′
(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量P等于相互作用后的總動(dòng)量P′)
ΔP=0 (系統(tǒng)總動(dòng)量變化為0)
ΔP=-ΔP' (兩物體動(dòng)量變化大小相等、方向相反)
如果相互作用的系統(tǒng)由兩個(gè)物體構(gòu)成,動(dòng)量守恒的實(shí)際應(yīng)用中的具體表達(dá)式為
m1v1+m2v2=; 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共
原來(lái)以動(dòng)量(P)運(yùn)動(dòng)的物體,若其獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量(-P),是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件。即:P+(-P)=0
注意理解四性:系統(tǒng)性、矢量性、同時(shí)性、相對(duì)性
系統(tǒng)性:研究對(duì)象是某個(gè)系統(tǒng)、研究的是某個(gè)過(guò)程
矢量性:對(duì)一維情況,先選定某一方向?yàn)檎较颍俣确较蚺c正方向相同的速度取正,反之取負(fù),
再把矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。,引入正負(fù)號(hào)轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。不注意正方向的設(shè)定,往往得出錯(cuò)誤結(jié)果。一旦方向搞錯(cuò),問(wèn)題不得其解
相對(duì)性:所有速度必須是相對(duì)同一慣性參照系。
同時(shí)性:v1、v2是相互作用前同一時(shí)刻的速度,v1'、v2'是相互作用后同一時(shí)刻的速度。
解題步驟:選對(duì)象,劃過(guò)程,受力分析.所選對(duì)象和過(guò)程符合什么規(guī)律?用何種形式列方程(先要規(guī)定正方向)求解并討論結(jié)果。
動(dòng)量定理說(shuō)的是物體動(dòng)量的變化量跟總沖量的矢量相等關(guān)系;
動(dòng)量守恒定律說(shuō)的是存在內(nèi)部相互作用的物體系統(tǒng)在作用前后或作用過(guò)程中各物體動(dòng)量的矢量和保持不變的關(guān)系。
◆7.碰撞模型和◆8子彈打擊木塊模型專題:
碰撞特點(diǎn)①動(dòng)量守恒 ②碰后的動(dòng)能不可能比碰前大 ③對(duì)追及碰撞,碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。
◆彈性碰撞: 彈性碰撞應(yīng)同時(shí)滿足: (這個(gè)結(jié)論最好背下來(lái),以后經(jīng)常要用到。)討論:①一動(dòng)一靜且二球質(zhì)量相等時(shí)的彈性正碰:速度交換②大碰小一起向前;質(zhì)量相等,速度交換;小碰大,向后返。③原來(lái)以動(dòng)量(P)運(yùn)動(dòng)的物體,若其獲得等大反向的動(dòng)量時(shí),是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動(dòng)的臨界條件。◆“一動(dòng)一靜”彈性碰撞規(guī)律:即m2v2=0 ;=0 代入(1)、(2)式 解得:v1'=(主動(dòng)球速度下限) v2'=(被碰球速度上限) 討論(1): 當(dāng)m1>m2時(shí),v1'>0,v2'>0 v1′與v1方向一致;當(dāng)m1>>m2時(shí),v1'≈v1,v2'≈2v1 (高射炮打蚊子) 當(dāng)m1=m2時(shí),v1'=0,v2'=v1 即m1與m2交換速度 當(dāng)m10 v2′與v1同向;當(dāng)m1<>m2時(shí),v2'≈2v1 B.初動(dòng)量p1一定,由p2'=m2v2'=,可見(jiàn),當(dāng)m1<碰撞模型
其它的碰撞模型:
證明:完全非彈性碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失最大。
證明:碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失表為:△E=m1υ12+m2υ22―m1u12―m2u22
由動(dòng)量守恒的表達(dá)式中得: u2=(m1υ1+m2υ2-m1u1)
代入上式可將機(jī)械能的損失△E表為u1的函數(shù)為:
△E=-u12-u1+[(m1υ12+m2υ22)-( m1υ1+m2υ2)2]
這是一個(gè)二次項(xiàng)系數(shù)小于零的二次三項(xiàng)式,顯然:當(dāng) u1=u2=時(shí),
即當(dāng)碰撞是完全非彈性碰撞時(shí),系統(tǒng)機(jī)械能的損失達(dá)到最大值
△ Em=m1υ12+m2υ22 -
歷年高考中涉及動(dòng)量守量模型的計(jì)算題都有:(對(duì)照?qǐng)D表)
一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平桌面上.一質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度v0從長(zhǎng)木板的一端開(kāi)始在木板上滑動(dòng),直到離開(kāi)木板.滑塊剛離開(kāi)木板時(shí)速度為V0/3,若把此木板固定在水平面上,其它條件相同,求滑塊離開(kāi)木板時(shí)速度
1996年全國(guó)廣東(24題) 1995年全國(guó)廣東(30題壓軸題)1997年全國(guó)廣東(25題軸題12分) 1998年全國(guó)廣東(25題軸題12分)
試在下述簡(jiǎn)化情況下由牛頓定律導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式:系統(tǒng)是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),相互作用力是恒力,不受其他力,沿直線運(yùn)動(dòng)要求說(shuō)明推導(dǎo)過(guò)程中每步的根據(jù),以及式中各符號(hào)和最后結(jié)果中各項(xiàng)的意義。 質(zhì)量為M的小船以速度V0行駛,船上有兩個(gè)質(zhì)量皆為m的小孩a和b,分別靜止站在船頭和船尾. 現(xiàn)小孩a沿水平方向以速率v(相對(duì)于靜止水面)向前躍入水中,
1999年全國(guó)廣東(20題12分) 2000年全國(guó)廣東(22壓軸題) 2001年廣東河南(17題12分)
2002年廣東(19題) 2003年廣東(19、20題) 2004年廣東(15、17題)
2005年廣東(18題) 2006年廣東(16、18題) 2007年廣東(17題)
2008年廣東( 19題、第20題 )
子彈打木塊模型:物理學(xué)中最為典型的碰撞模型 (一定要掌握)子彈擊穿木塊時(shí),兩者速度不相等;子彈未擊穿木塊時(shí),兩者速度相等.這兩種情況的臨界情況是:當(dāng)子彈從木塊一端到達(dá)另一端,相對(duì)木塊運(yùn)動(dòng)的位移等于木塊長(zhǎng)度時(shí),兩者速度相等.?例題:設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊,并留在木塊中不再射出,子彈鉆入木塊深度為d。求木塊對(duì)子彈的平均阻力的大小和該過(guò)程中木塊前進(jìn)的距離。解析:子彈和木塊最后共同運(yùn)動(dòng),相當(dāng)于完全非彈性碰撞。從動(dòng)量的角度看,子彈射入木塊過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒: 從能量的角度看,該過(guò)程系統(tǒng)損失的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。設(shè)平均阻力大小為f,設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2,如圖所示,顯然有s1-s2=d對(duì)子彈用動(dòng)能定理: …………………………………①對(duì)木塊用動(dòng)能定理:…………………………………………②①、②相減得: ………………③③式意義:fd恰好等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失;根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng)動(dòng)能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加;可見(jiàn),即兩物體由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)而摩擦產(chǎn)生的熱(機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能),等于摩擦力大小與兩物體相對(duì)滑動(dòng)的路程的乘積(由于摩擦力是耗散力,摩擦生熱跟路徑有關(guān),所以這里應(yīng)該用路程,而不是用位移)。 由上式不難求得平均阻力的大小:至于木塊前進(jìn)的距離s2,可以由以上②、③相比得出:從牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式出發(fā),也可以得出同樣的結(jié)論。試試推理。由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運(yùn)動(dòng),位移與平均速度成正比: 一般情況下,所以s2<3.功與能觀點(diǎn):
求功方法 單位:J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev
⊙力學(xué): ①W = Fs cos (適用于恒力功的計(jì)算)①理解正功、零功、負(fù)功②功是能量轉(zhuǎn)化的量度
②W= P·t (p===Fv) 功率:P = (在t時(shí)間內(nèi)力對(duì)物體做功的平均功率) P = Fv
(F為牽引力,不是合外力;V為即時(shí)速度時(shí),P為即時(shí)功率.V為平均速度時(shí),P為平均功率.P一定時(shí),F與V成正比)
動(dòng)能: EK= 重力勢(shì)能Ep = mgh (凡是勢(shì)能與零勢(shì)能面的選擇有關(guān))
③動(dòng)能定理:外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化(增量)
公式: W合= W合=W1+ W2+…+Wn= Ek = Ek2 一Ek1 =
⑴W合為外力所做功的代數(shù)和.(W可以不同的性質(zhì)力做功)
⑵外力既可以有幾個(gè)外力同時(shí)作用,也可以是各外力先后作用或在不同過(guò)程中作用:
⑶既為物體所受合外力的功。
④功是能量轉(zhuǎn)化的量度(最易忽視)主要形式有: 慣穿整個(gè)高中物理的主線
“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一基本概念含義理解。
⑴重力的功------量度------重力勢(shì)能的變化
物體重力勢(shì)能的增量由重力做的功來(lái)量度:WG= -ΔEP,這就是勢(shì)能定理。
與勢(shì)能相關(guān)的力做功特點(diǎn):如重力,彈力,分子力,電場(chǎng)力它們做功與路徑無(wú)關(guān),只與始末位置有關(guān).
除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能; 這就是機(jī)械能定理。
只有重力做功時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。
⑵電場(chǎng)力的功-----量度------電勢(shì)能的變化
⑶分子力的功-----量度------分子勢(shì)能的變化
⑷合外力的功------量度-------動(dòng)能的變化;這就是動(dòng)能定理。
⑸摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱)
⑹一對(duì)互為作用力反作用力的摩擦力做的總功,用來(lái)量度該過(guò)程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能,
也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。f d=Q(d為這兩個(gè)物體間相對(duì)移動(dòng)的路程)。
⊙熱學(xué): ΔE=Q+W(熱力學(xué)第一定律)
⊙電學(xué): WAB=qUAB=F電dE=qEdE 動(dòng)能(導(dǎo)致電勢(shì)能改變)
W=QU=UIt=I2Rt=U2t/R Q=I2Rt
E=I(R+r)=u外+u內(nèi)=u外+Ir P電源t =uIt+E其它 P電源=IE=I U +I2Rt
⊙磁學(xué):安培力功W=F安d=BILd 內(nèi)能(發(fā)熱)
⊙光學(xué):?jiǎn)蝹€(gè)光子能量E=hγ 一束光能量E總=Nhγ(N為光子數(shù)目)
光電效應(yīng)=hγ-W0 躍遷規(guī)律:hγ=E末-E初 輻射或吸收光子
⊙原子:質(zhì)能方程:E=mc2 ΔE=Δmc2 注意單位的轉(zhuǎn)換換算
機(jī)械能守恒定律:機(jī)械能=動(dòng)能+重力勢(shì)能+彈性勢(shì)能(條件:系統(tǒng)只有內(nèi)部的重力或彈力做功).
守恒條件:(功角度)只有重力和彈簧的彈力做功;(能轉(zhuǎn)化角度)只發(fā)生動(dòng)能與勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。
“只有重力做功” ≠“只受重力作用”。
在某過(guò)程中物體可以受其它力的作用,只要這些力不做功,或所做功的代數(shù)和為零,就可以認(rèn)為是“只有重力做功”。
列式形式: E1=E2(先要確定零勢(shì)面) P減(或增)=E增(或減) EA減(或增)=EB增(或減)
mgh1 + 或者 Ep減 = Ek增
除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能;滑動(dòng)摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱)
4.功能關(guān)系:功是能量轉(zhuǎn)化的量度。有兩層含義:
(1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程, (2)做功的多少?zèng)Q定了能轉(zhuǎn)化的數(shù)量,即:功是能量轉(zhuǎn)化的量度
強(qiáng)調(diào):功是一種過(guò)程量,它和一段位移(一段時(shí)間)相對(duì)應(yīng);而能是一種狀態(tài)量,它與一個(gè)時(shí)刻相對(duì)應(yīng)。兩者的單位是相同的(都是J),但不能說(shuō)功就是能,也不能說(shuō)“功變成了能”。
做功的過(guò)程是物體能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生了變化,功是能量轉(zhuǎn)化的量度.
(1)動(dòng)能定理 合外力對(duì)物體做的總功=物體動(dòng)能的增量.即
(2)與勢(shì)能相關(guān)力做功導(dǎo)致與之相關(guān)的勢(shì)能變化 重力 重力對(duì)物體所做的功=物體重力勢(shì)能增量的負(fù)值.即WG=EP1—EP2= —ΔEP重力做正功,重力勢(shì)能減少;重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加.
彈簧彈力 彈力對(duì)物體所做的功=物體彈性勢(shì)能增量的負(fù)值.即W彈力=EP1—EP2= —ΔEP彈力做正功,彈性勢(shì)能減少;彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加.
分子力 分子力對(duì)分子所做的功=分子勢(shì)能增量的負(fù)值
電場(chǎng)力 電場(chǎng)力對(duì)電荷所做的功=電荷電勢(shì)能增量的負(fù)值電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減少;電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增加。注意:電荷的正負(fù)及移動(dòng)方向
(3)機(jī)械能變化原因 除重力(彈簧彈力)以外的的其它力對(duì)物體所做的功=物體機(jī)械能的增量即WF=E2—E1=ΔE當(dāng)除重力(或彈簧彈力)以外的力對(duì)物體所做的功為零時(shí),即機(jī)械能守恒
(4)機(jī)械能守恒定律 在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內(nèi),動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變.即 EK2+EP2 = EK1+EP1, 或 ΔEK = —ΔEP
(5)靜摩擦力做功的特點(diǎn) (1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;(2)在靜摩擦力做功的過(guò)程中,只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移,而沒(méi)有機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,靜摩擦力只起著傳遞機(jī)械能的作用;(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)靜摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做功的和總是等于零.
(6)滑動(dòng)摩擦力做功特點(diǎn)“摩擦所產(chǎn)生的熱” (1)滑動(dòng)摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;=滑動(dòng)摩擦力跟物體間相對(duì)路程的乘積,即一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的功(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對(duì)滑動(dòng)摩擦力對(duì)系統(tǒng)所做功的和總表現(xiàn)為負(fù)功,其大小為:W= —fS相對(duì)=Q 對(duì)系統(tǒng)做功的過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,(S相對(duì)為相互摩擦的物體間的相對(duì)位移;若相對(duì)運(yùn)動(dòng)有往復(fù)性,則S相對(duì)為相對(duì)運(yùn)動(dòng)的路程)
(7)一對(duì)作用力與反作用力做功的特點(diǎn) (1)作用力做正功時(shí),反作用力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;作用力做負(fù)功、不做功時(shí),反作用力亦同樣如此.(2)一對(duì)作用力與反作用力對(duì)系統(tǒng)所做功的總和可以是正功,也可以是負(fù)功,還可以零.
(8)熱學(xué)外界對(duì)氣體做功 外界對(duì)氣體所做的功W與氣體從外界所吸收的熱量Q的和=氣體內(nèi)能的變化W+Q=△U (熱力學(xué)第一定律,能的轉(zhuǎn)化守恒定律)
(9)電場(chǎng)力做功 W=qu=qEd=F電SE (與路徑無(wú)關(guān))
(10)電流做功 (1)在純電阻電路中(電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率)(2) 在電解槽電路中,電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率+轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的的功率 (3) 在電動(dòng)機(jī)電路中,電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率與輸出的機(jī)械功率之和 P電源t =uIt= +E其它;W=IUt
(11)安培力做功 安培力所做的功對(duì)應(yīng)著電能與其它形式的能的相互轉(zhuǎn)化,即W安=△E電,安培力做正功,對(duì)應(yīng)著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如電動(dòng)機(jī)模型);克服安培力做功,對(duì)應(yīng)著其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能(如發(fā)電機(jī)模型);且安培力作功的絕對(duì)值,等于電能轉(zhuǎn)化的量值, W=F安d=BILd 內(nèi)能(發(fā)熱)
(12)洛侖茲力永不做功 洛侖茲力只改變速度的方向,不改變速度的大小。
(13)光學(xué) 光子的能量: E光子=hγ;一束光能量E光=N×hγ(N指光子數(shù)目)在光電效應(yīng)中,光子的能量hγ=W+
(14)原子物理 原子輻射光子的能量hγ=E初—E末,原子吸收光子的能量hγ= E末—E初愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程:E=mc2
(15)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 對(duì)于所有參與相互作用的物體所組成的系統(tǒng),其中每一個(gè)物體的能量數(shù)值及形式都可能發(fā)生變化,但系統(tǒng)內(nèi)所有物體的各種形式能量的總合保持不變
功和能的關(guān)系貫穿整個(gè)物理學(xué)。現(xiàn)歸類整理如下:常見(jiàn)力做功與對(duì)應(yīng)能的關(guān)系
常見(jiàn)的幾種力做功 能量關(guān)系 數(shù)量關(guān)系式
力的種類 做功的正負(fù) 對(duì)應(yīng)的能量 變化情況
①重力mg + 重力勢(shì)能EP 減小 mgh=–ΔEP
– 增加
②彈簧的彈力kx + 彈性勢(shì)能E彈性 減小 W彈=–ΔE彈性
– 增加
③分子力F分子 + 分子勢(shì)能E分子 減小 W分子力=–ΔE分子
– 增加
④電場(chǎng)力Eq + 電勢(shì)能E電勢(shì) 減小 qU =–ΔE電勢(shì)
– 增加
⑤滑動(dòng)摩擦力f – 內(nèi)能Q 增加 fs相對(duì)= Q
⑥感應(yīng)電流的安培力F安培 – 電能E電 增加 W安培力=ΔE電
⑦合力F合 + 動(dòng)能Ek 增加 W合=ΔEk
– 減小
⑧重力以外的力F + 機(jī)械能E機(jī)械 增加 WF=ΔE機(jī)械
– 減小
汽車的啟動(dòng)問(wèn)題: 具體變化過(guò)程可用如下示意圖表示.關(guān)鍵是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是否達(dá)到額定功率,
(1)若額定功率下起動(dòng),則一定是變加速運(yùn)動(dòng),因?yàn)闋恳﹄S速度的增大而減小.求解時(shí)不能用勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)解.
(2)特別注意勻加速起動(dòng)時(shí),牽引力恒定.當(dāng)功率隨速度增至預(yù)定功率時(shí)的速度(勻加速結(jié)束時(shí)的速度),并不是車行的最大速度.此后,車仍要在額定功率下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)(這階段類同于額定功率起動(dòng))直至a=0時(shí)速度達(dá)到最大.
高考物理力學(xué)常見(jiàn)幾類計(jì)算題的分析
高考題物理計(jì)算的常見(jiàn)幾種類型 題型常見(jiàn)特點(diǎn) 考查的主要內(nèi)容 解題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用 (1)一般研究單個(gè)物體的階段性運(yùn)動(dòng)。(2)力大小可確定,一般僅涉及力、速度、加速度、位移、時(shí)間計(jì)算,通常不涉及功、能量、動(dòng)量計(jì)算問(wèn)題。 (1)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的階段性分析與受力分析(2)運(yùn)用牛頓第二定律求a(3)選擇最合適的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求位移、速度和時(shí)間。(4)特殊的階段性運(yùn)動(dòng)或二物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短的比較常引入速度圖象幫助解答。 (1)學(xué)會(huì)畫(huà)運(yùn)動(dòng)情境草,并對(duì)物體進(jìn)行受力分析,以確定合外力的方向。(2)加速度a計(jì)算后,應(yīng)根據(jù)物體加減速運(yùn)動(dòng)確定運(yùn)動(dòng)學(xué)公式如何表示(即正負(fù)號(hào)如何添加)(3)不同階段的物理量要加角標(biāo)予以區(qū)分。
力學(xué)二大定理與二大定律的應(yīng)用 二大定理應(yīng)用:(1)一般研究單個(gè)物體運(yùn)動(dòng):若出現(xiàn)二個(gè)物體時(shí)隔離受力分析,分別列式判定。(2)題目出現(xiàn)“功”、“動(dòng)能”、“動(dòng)能增加(減少)”等字眼,常涉及到功、力、初末速度、時(shí)間和長(zhǎng)度量計(jì)算。 (1)功、沖量的正負(fù)判定及其表達(dá)式寫(xiě)法。(2)動(dòng)能定理、動(dòng)量定理表達(dá)式的建立。(3)牛頓第二定律表達(dá)式、運(yùn)動(dòng)學(xué)速度公式與單一動(dòng)量定理表達(dá)是完全等價(jià)的;牛頓第二定律表達(dá)式、運(yùn)動(dòng)學(xué)位移公式與單一動(dòng)能定理表達(dá)是完全等價(jià)的;二個(gè)物體動(dòng)能表達(dá)式與系統(tǒng)能量守恒式往往也是等價(jià)的。應(yīng)用時(shí)要避免重復(fù)列式。(4)曲線運(yùn)動(dòng)一般考慮到動(dòng)能定理應(yīng)用,圓周運(yùn)動(dòng)一般還要引入向心力公式應(yīng)用;勻變速直線運(yùn)動(dòng)往往考查到二個(gè)定理的應(yīng)用。 (1)未特別說(shuō)明時(shí),動(dòng)能中速度均是相對(duì)地而言的,動(dòng)能不能用分量表示。(2)功中的位移應(yīng)是對(duì)地位移;功的正負(fù)要依據(jù)力與位移方向間夾角判定,重力和電場(chǎng)力做功正負(fù)有時(shí)也可根據(jù)特征直接判定。(3)選用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解答往往比較繁瑣。(4)運(yùn)用動(dòng)量定理時(shí)要注意選取正方向,并依據(jù)規(guī)定的正方向來(lái)確定某力沖量,物體初末動(dòng)量的正負(fù)。
二大定律應(yīng)用:(1)一般涉及二個(gè)物體運(yùn)動(dòng)(2)題目常出現(xiàn)“光滑水平面”(或含“二物體間相互作用力等大反向”提示)、“碰撞”、“動(dòng)量”、“動(dòng)量變化量”、“速度”等字眼,給定二物體質(zhì)量,并涉及共同速度、最大伸長(zhǎng)(壓縮量)最大高度、臨界量、相對(duì)移動(dòng)距離、作用次數(shù)等問(wèn)題。 (1)系統(tǒng)某一方向動(dòng)量守恒時(shí)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律。(2)涉及長(zhǎng)度量、能量、相對(duì)距離計(jì)算時(shí)常運(yùn)用能量守恒定律(含機(jī)械能守恒定律)解題。(3)等質(zhì)量二物體的彈性碰撞,二物體會(huì)交換速度。(4)最值問(wèn)題中常涉及二物體的共同速度問(wèn)。 (1)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律時(shí)要注意選擇某一運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颉#?)系統(tǒng)合外力為零時(shí),能量守恒式要力爭(zhēng)抓住原來(lái)總能量與后來(lái)總能量相等的特點(diǎn)列式;當(dāng)合外力不為零時(shí),常根據(jù)做多少功轉(zhuǎn)化多少能特征列式計(jì)算。(3)多次作用問(wèn)題逐次分析、列式找規(guī)律的意識(shí)。
萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用(一般出在選擇題中) (1)涉及天體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,題目常出現(xiàn)“衛(wèi)星”、“行星”、“地球”、“表面”等字眼。(2)涉及衛(wèi)星的環(huán)繞速度、周期、加速度、質(zhì)量、離地高度等計(jì)算(3)星體表面環(huán)繞速度也稱第一宇宙速度。 (1)物體行星表面處所受萬(wàn)有引力近似等于物體重力,地面處重力往往遠(yuǎn)大于向心力(2)空中環(huán)繞時(shí)萬(wàn)有引力提供向心力。(3)物體所受的重力與緯度和高度有關(guān),涉及火箭豎直上升(下降)時(shí)要注意在范圍運(yùn)動(dòng)對(duì)重力及加速度的影響,而小范圍的豎直上拋運(yùn)動(dòng)則不用考慮這種影響。(4)當(dāng)涉及轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)、二顆衛(wèi)星最近(最遠(yuǎn)距離)、覆蓋面大小問(wèn)題時(shí),要注意幾何上角度聯(lián)系、衛(wèi)星到行星中心距離與行星半徑的關(guān)系。 (1)注意萬(wàn)有引力定律表達(dá)式中的兩天體間距離r距與向心力公式中物體環(huán)繞半徑r的區(qū)別與聯(lián)系。(2)雙子星之間距離與轉(zhuǎn)動(dòng)半徑往往不等,列式計(jì)算時(shí)要特別小心。(3)向心力公式中的物體環(huán)繞半徑r是所在處的軌跡曲率半徑,當(dāng)軌跡為橢圓時(shí),曲率半徑不一定等于長(zhǎng)半軸或短半軸。(4)地面處重力或萬(wàn)有引力遠(yuǎn)大于向心力,而空中繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)重力或萬(wàn)有引力等于向心力。
●電學(xué)部分一:靜電場(chǎng):
靜電場(chǎng):概念、規(guī)律特別多,注意理解及各規(guī)律的適用條件;電荷守恒定律,庫(kù)侖定律
1.電荷守恒定律:元電荷
2.庫(kù)侖定律: 條件:真空中、點(diǎn)電荷;靜電力常量k=9×109Nm2/C2
三個(gè)自由點(diǎn)電荷的平衡問(wèn)題:“三點(diǎn)共線,兩同夾異,兩大夾小”
中間電荷量較小且靠近兩邊中電量較小的;
常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布熟記,特別是孤立正、負(fù)電荷,等量同種、異種電荷連線上及中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)分布,電場(chǎng)線的特點(diǎn)及作用.
3.力的特性(E):只要有電荷存在周圍就存在電場(chǎng) ,電場(chǎng)中某位置場(chǎng)強(qiáng):
(定義式)(真空點(diǎn)電荷)(勻強(qiáng)電場(chǎng)E、d共線)疊加式E=E1+ E2+……(矢量合成)
4.兩點(diǎn)間的電勢(shì)差:U、UAB:(有無(wú)下標(biāo)的區(qū)別)
靜電力做功U是(電能其它形式的能) 電動(dòng)勢(shì)E是(其它形式的能電能)
=-UBA=-(UB-UA) 與零勢(shì)點(diǎn)選取無(wú)關(guān))
電場(chǎng)力功W=qu=qEd=F電SE (與路徑無(wú)關(guān))
5.某點(diǎn)電勢(shì)描述電場(chǎng)能的特性:(相對(duì)零勢(shì)點(diǎn)而言)
理解電場(chǎng)線概念、特點(diǎn);常見(jiàn)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布要求熟記,
特別是等量同種、異種電荷連線上及中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)特點(diǎn)和規(guī)律
6.等勢(shì)面(線)的特點(diǎn),處于靜電平衡導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體,其表面是個(gè)等勢(shì)面,導(dǎo)體外表面附近的電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面(距導(dǎo)體遠(yuǎn)近不同的等勢(shì)面的特點(diǎn) ),導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零,導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷,凈電荷只分布于導(dǎo)體外表面;表面曲率大的地方等勢(shì)面越密,E越大,稱為尖端放電。應(yīng)用:靜電感應(yīng),靜電屏蔽
7.電場(chǎng)概念題思路:電場(chǎng)力的方向電場(chǎng)力做功電勢(shì)能的變化(這些問(wèn)題是電學(xué)基礎(chǔ))
8.電容器的兩種情況分析
①始終與電源相連U不變;
當(dāng)d↑C↓Q=CU↓E=U/d↓ ; 僅變s時(shí),E不變。
②充電后斷電源q不變:
當(dāng)d↑c(diǎn)↓u=q/c↑E=u/d=不變;僅變d時(shí),E不變;
9帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)qU=mv2;側(cè)移y=,偏角tgф=
⑴ 加速 ① ⑵偏轉(zhuǎn)(類平拋)平行E方向:加速度: ② 再加磁場(chǎng)不偏轉(zhuǎn)時(shí):水平:L1=vot ③豎直: ④豎直側(cè)移: v0、U偏來(lái)表示;U偏、U加來(lái)表示;U偏和B來(lái)表示豎直速度:Vy =at=tg= (θ為速度方向與水平方向夾角)⑶若再進(jìn)入無(wú)場(chǎng)區(qū):做勻速直線運(yùn)動(dòng)。水平:L2=vot2 ⑤豎直:= (簡(jiǎn)捷) ⑥總豎直位移: ③圓周運(yùn)動(dòng) ④在周期性變化電場(chǎng)作用下的運(yùn)動(dòng)結(jié)論:①不論帶電粒子的m、q如何,在同一電場(chǎng)中由靜止加速后,再進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng),它們飛出時(shí)的側(cè)移和偏轉(zhuǎn)角是相同的(即它們的運(yùn)動(dòng)軌跡相同)②出場(chǎng)速度的反向延長(zhǎng)線跟入射速度相交于O點(diǎn),粒子好象從中心點(diǎn)射出一樣 (即) 證: (的含義 )
湯姆生用來(lái)測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖9-10所示,真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后,穿過(guò)A'中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P'間的區(qū)域.當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí),電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處,形成了一個(gè)亮點(diǎn);加上偏轉(zhuǎn)電壓U后,亮點(diǎn)偏離到O'點(diǎn),(O'與O點(diǎn)的豎直間距為d,水平間距可忽略不計(jì).此時(shí),在P和P'間的區(qū)域,再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí),亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1,極板間距為b,極板右端到熒光屏的距離為L(zhǎng)2.
(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大小.
(2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式.
恒定電流:
I=(定義)= I=nesv(微觀) I==I =;R=(定義)電阻定律:R=(決定)
部分電路歐姆定律: U=IR 閉合電路歐姆定律:I =
路端電壓: U = -I r= IR 輸出功率: = Iε-Ir =
電源熱功率: 電源效率: = =
電功: W=QU=UIt=I2Rt=U2t/R 電功率P==W/t =UI=U2/R=I2R 電熱:Q=I2Rt
對(duì)于純電阻電路: W=IUt= P=IU =
對(duì)于非純電阻電路: W=IUt P=IU
E=I(R+r)=u外+u內(nèi)=u外+Ir P電源=uIt= +E其它 P電源=IE=I U +I2Rt
單位:J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev
電路中串并聯(lián)的特點(diǎn)和規(guī)律應(yīng)相當(dāng)熟悉
1、聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)(見(jiàn)下表):
串聯(lián)電路 并聯(lián)電路
兩個(gè)基本特點(diǎn) 電壓 U=U1+U2+U3+…… U=U1=U2=U3=……
電流 I=I1=I2=I3=…… I=I1+I2+I3+……
三個(gè)重要性質(zhì) 電阻 R=R1+R2+R3+……
電壓 U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3=……=I IR=I1R1=I2R2=I3R3=……=U
功率 P/R=P1/R1=P2/R2=P3/R3=……=I2 PR=P1R1=P2R2=P3R3=……=U2
2、記住結(jié)論:
①并聯(lián)電路的總電阻小于任何一條支路的電阻;
②當(dāng)電路中的任何一個(gè)電阻的阻值增大時(shí),電路的總電阻增大,反之則減小。
3、電路簡(jiǎn)化原則和方法
①原則:a、無(wú)電流的支路除去;b、電勢(shì)相等的各點(diǎn)合并;c、理想導(dǎo)線可任意長(zhǎng)短;d、理想電流表電阻為零,理想電壓表電阻為無(wú)窮大;e、電壓穩(wěn)定時(shí)電容器可認(rèn)為斷路
②方法:
a、電流分支法:先將各節(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)上,判定各支路元件的電流方向(若無(wú)電流可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定),按電流流向,自左向右將各元件,結(jié)點(diǎn),分支逐一畫(huà)出,加工整理即可;
b、等勢(shì)點(diǎn)排列法:標(biāo)出節(jié)點(diǎn)字母,判斷出各結(jié)點(diǎn)電勢(shì)的高低(電路無(wú)電壓時(shí)可先假設(shè)在總電路兩端加上電壓),將各節(jié)點(diǎn)按電勢(shì)高低自左向右排列,再將各節(jié)點(diǎn)間的支路畫(huà)出,然后加工整理即可。注意以上兩種方法應(yīng)結(jié)合使用。
4、滑動(dòng)變阻器的幾種連接方式
a、限流連接:如圖,變阻器與負(fù)載元件串聯(lián),電路中總電壓為U,此時(shí)負(fù)載Rx的電壓調(diào)節(jié)范圍紅為,其中Rp起分壓作用,一般稱為限流電阻,滑線變阻器的連接稱為限流連接。
b 、分壓連接:如圖,變阻器一部分與負(fù)載并聯(lián),當(dāng)滑片滑動(dòng)時(shí),兩部分電阻絲的長(zhǎng)度發(fā)生變化,對(duì)應(yīng)電阻也發(fā)生變化,根據(jù)串聯(lián)電阻的分壓原理,其中UAP= ,當(dāng)滑片P自A端向B端滑動(dòng)時(shí),負(fù)載上的電壓范圍為0~U,顯然比限流時(shí)調(diào)節(jié)范圍大,R起分壓作用,滑動(dòng)變阻器稱為分壓器,此連接方式為分壓連接。
一般說(shuō)來(lái),當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值范圍比用電器的電阻小得多時(shí),做分壓器使用好;反之做限流器使用好。
5、含電容器的電路:分析此問(wèn)題的關(guān)鍵是找出穩(wěn)定后,電容器兩端的電壓。
6、電路故障分析:電路不正常工作,就是發(fā)生故障,要求掌握斷路、短路造成的故障分析。
電路動(dòng)態(tài)變化分析(高考的熱點(diǎn))各燈、表的變化情況
1程序法:局部變化R總I總先討論電路中不變部分(如:r)最后討論變化部分
局部變化再討論其它
2直觀法:
①任一個(gè)R增必引起通過(guò)該電阻的電流減小,其兩端電壓UR增加.(本身電流、電壓)
②任一個(gè)R增必引起與之并聯(lián)支路電流I并增加; 與之串聯(lián)支路電壓U串減小(稱串反并同法)
當(dāng)R=r時(shí),電源輸出功率最大為Pmax=E2/4r而效率只有50%,
路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系
(1)路端電壓:外電路的電勢(shì)降落,也就是外電路兩端的電壓,通常叫做路端電壓。
(2)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系
當(dāng)外電阻增大時(shí),電流減小,路端電壓增大;當(dāng)外電阻減小時(shí),電流增大,路端電壓減小。
定性分析:R↑→I(=)↓→Ir↓→U(=E-Ir)↑
R↓→I(=)↑→Ir↑→U(=E-Ir)↓
特例:
外電路斷路:R↑→I↓→Ir↓→U=E。
外電路短路:R↓→I(=)↑→Ir(=E)↑→U=0。
圖象描述:路端電壓U與電流I的關(guān)系圖象是一條向下傾斜的直線。U—I圖象如圖所示。
直線與縱軸的交點(diǎn)表示電源的電動(dòng)勢(shì)E,直線的斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。
路端電壓隨電流的變化圖線中注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開(kāi)始
閉合電路中的功率
(1)閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE=qU外+qU內(nèi)
在某段時(shí)間內(nèi),電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。
電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為在電源內(nèi)部移送1C電量時(shí),電源提供的電能。
(2)閉合電路中的功率:EI=U外I+U內(nèi)I EI=I2R+I(xiàn)2r
說(shuō)明電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上,轉(zhuǎn)化為其他形式的能,另一部分消耗在內(nèi)阻上,轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(3)電源提供的電功率:又稱之為電源的總功率。P=EI=
R↑→P↓,R→∞時(shí),P=0。 R↓→P↑,R→0時(shí),Pm=。
(4)外電路消耗的電功率:又稱之為電源的輸出功率。P=U外I
定性分析:I= U外=E-Ir=
從這兩個(gè)式子可知,R很大或R很小時(shí),電源的輸出功率均不是最大。
定量分析:P外=U外I==EQ \F(E2,)(當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率為最大,P外max=)
圖象表述:
從P-R圖象中可知,當(dāng)電源的輸出功率小于最大輸出功率時(shí),對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻R1、R2時(shí)電源的輸出功率相等。可以證明,R1、R2和r必須滿足:r=。
(5)內(nèi)電路消耗的電功率:是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。
P內(nèi)=U內(nèi)I= R↑→P內(nèi)↓,R↓→P內(nèi)↑。
(6)電源的效率:電源的輸出功率與總功率的比值。η==
當(dāng)外電阻R越大時(shí),電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí),η=50%。
電學(xué)實(shí)驗(yàn)專題
測(cè)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻
(1)直接法:外電路斷開(kāi)時(shí),用電壓表測(cè)得的電壓U為電動(dòng)勢(shì)E ;U=E
(2)通用方法:AV法測(cè)要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法;
①單一組數(shù)據(jù)計(jì)算,誤差較大
②應(yīng)該測(cè)出多組(u,I)值,最后算出平均值
③作圖法處理數(shù)據(jù),(u,I)值列表,在u--I圖中描點(diǎn),最后由u--I圖線求出較精確的E和r。
(3)特殊方法 (一)即計(jì)算法:畫(huà)出各種電路圖
(一個(gè)電流表和兩個(gè)定值電阻)
(一個(gè)電流表及一個(gè)電壓表和一個(gè)滑動(dòng)變阻器)
(一個(gè)電壓表和兩個(gè)定值電阻)
(二)測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)ε和內(nèi)阻r有甲、乙兩種接法,如圖
甲法中:所測(cè)得ε和r都比真實(shí)值小,ε/r測(cè)=ε測(cè)/r真;
乙法中:ε測(cè)=ε真,且r測(cè)= r+rA。
(三)電源電動(dòng)勢(shì)ε也可用兩阻值不同的電壓表A、B測(cè)定,單獨(dú)使用A表時(shí),讀數(shù)是UA,單獨(dú)使用B表時(shí),讀數(shù)是UB,用A、B兩表測(cè)量時(shí),讀數(shù)是U,則ε=UAUB/(UA-U)。
電阻的測(cè)量
AV法測(cè):要考慮表本身的電阻,有內(nèi)外接法;多組(u,I)值,列表由u--I圖線求。怎樣用作圖法處理數(shù)據(jù)
歐姆表測(cè):測(cè)量原理
兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得 Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測(cè)電阻Rx后通過(guò)電表的電流為 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對(duì)應(yīng),因此可指示被測(cè)電阻大小
使用方法:機(jī)械調(diào)零、選擇量程(大到小)、歐姆調(diào)零、測(cè)量讀數(shù)時(shí)注意擋位(即倍率)、撥off擋。
注意:測(cè)量電阻時(shí),要與原電路斷開(kāi),選擇量程使指針在中央附近,每次換擋要重新短接歐姆調(diào)零。
電橋法測(cè):
半偏法測(cè)表電阻: 斷s2,調(diào)R1使表滿偏; 閉s2,調(diào)R2使表半偏.則R表=R2;
一、測(cè)量電路( 內(nèi)、外接法 ) 記憶決調(diào) “內(nèi)”字里面有一個(gè)“大”字
類型 電路圖 R測(cè)與R真比較 條件 計(jì)算比較法己知Rv、RA及Rx大致值時(shí)
內(nèi)   R測(cè)==RX+RA > RX 適于測(cè)大電阻 Rx >
外   R測(cè)=當(dāng)Rv、RA及Rx末知時(shí),采用實(shí)驗(yàn)判斷法:左端為定端,M、N端為動(dòng)端。
動(dòng)端分別與M接時(shí)(I1;u1) ,動(dòng)端與N接時(shí)(I2;u2)
若I有較大變化(即)說(shuō)明v有較大電流通過(guò),采用內(nèi)接法
若u有較大變化(即)說(shuō)明A有較強(qiáng)的分壓作用,采用內(nèi)接法
測(cè)量電路( 內(nèi)、外接法 )選擇方法有(三)
①Rx與 Rv、RA粗略比較
② 計(jì)算比較法 Rx 與 比較
③當(dāng)Rv、RA及Rx末知時(shí),采用實(shí)驗(yàn)判斷法:
二、供電電路( 限流式、調(diào)壓式 )
電路圖 電壓變化范圍 電流變化范圍 優(yōu)勢(shì) 選擇方法
限流  ~E ~ 電路簡(jiǎn)單附加功耗小 Rx比較小、R滑 比較大,R滑全>n倍的Rx通電前調(diào)到最大
調(diào)壓 0~E  0~ 電壓變化范圍大要求電壓從0開(kāi)始變化 Rx比較大、R滑 比較小R滑全>Rx/2通電前調(diào)到最小
以“供電電路”來(lái)控制“測(cè)量電路”:采用以小控大的原則
電路由測(cè)量電路和供電電路兩部分組成,其組合以減小誤差,調(diào)整處理數(shù)據(jù)兩方便
R滑唯一:比較R滑與Rx 控制電路 Rx三、選實(shí)驗(yàn)試材(儀表)和電路,
按題設(shè)實(shí)驗(yàn)要求組裝電路,畫(huà)出電路圖,能把實(shí)物接成實(shí)驗(yàn)電路,精心按排操作步驟,過(guò)程中需要測(cè) 物理量,結(jié)果表達(dá)式中各符號(hào)的含義.
(1)選量程的原則:測(cè)u I,指針超過(guò)1/2, 測(cè)電阻刻度應(yīng)在中心附近.
(2)方法: 先畫(huà)電路圖,各元件的連接方式(先串再并的連線順序)
明確表的量程,畫(huà)線連接各元件,鉛筆先畫(huà),查實(shí)無(wú)誤后,用鋼筆填,
先畫(huà)主電路,正極開(kāi)始按順序以單線連接方式將主電路元件依次串聯(lián),后把并聯(lián)無(wú)件并上.
(3)注意事項(xiàng):表的量程選對(duì),正負(fù)極不能接錯(cuò);導(dǎo)線應(yīng)接在接線柱上,且不能分叉;不能用鉛筆畫(huà)
用伏安法測(cè)小電珠的伏安特性曲線:測(cè)量電路用外接法,供電電路用調(diào)壓供電。
(4)實(shí)物圖連線技術(shù)
無(wú)論是分壓接法還是限流接法都應(yīng)該先把伏安法部分接好;即:先接好主電路(供電電路).
對(duì)限流電路,只需用筆畫(huà)線當(dāng)作導(dǎo)線,從電源正極開(kāi)始,把電源、電鍵、滑動(dòng)變阻器、伏安法四部分依次串聯(lián)起來(lái)即可(注意電表的正負(fù)接線柱和量程,滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)到阻值最大處)。
對(duì)分壓電路,應(yīng)該先把電源、電鍵和滑動(dòng)變阻器的全部電阻絲三部分用導(dǎo)線連接起來(lái),然后在滑動(dòng)變阻器電阻絲兩端之中任選一個(gè)接頭,比較該接頭和滑動(dòng)觸頭兩點(diǎn)的電勢(shì)高低,根據(jù)伏安法部分電表正負(fù)接線柱的情況,將伏安法部分接入該兩點(diǎn)間。
實(shí)物連線的總思路 分壓(滑動(dòng)變阻器的下兩個(gè)接線柱一定連在電源和電鍵的兩端)
畫(huà)出電路圖→連滑動(dòng)變阻器→
限流(一般連上一接線柱和下一接線柱)
(兩種情況合上電鍵前都要注意滑片的正確位
電表的正負(fù)接線柱
→連接總回路: 總開(kāi)關(guān)一定接在干路中
導(dǎo)線不能交叉
微安表改裝成各種表:關(guān)健在于原理
首先要知:微安表的內(nèi)阻、滿偏電流、滿偏電壓。
采用半偏法先測(cè)出表的內(nèi)阻;最后要對(duì)改裝表進(jìn)行較對(duì)。
(1)改為V表:串聯(lián)電阻分壓原理
(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))
(2)改為A表:并聯(lián)電阻分流原理
(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))
(3)改為歐姆表的原理
兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏,得 Ig=E/(r+Rg+Ro)
接入被測(cè)電阻Rx后通過(guò)電表的電流為 Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
由于Ix與Rx對(duì)應(yīng),因此可指示被測(cè)電阻大小
磁場(chǎng) 基本特性,來(lái)源,
方向(小磁針靜止時(shí)極的指向,磁感線的切線方向,外部(NS)內(nèi)部(SN)組成閉合曲線
要熟悉五種典型磁場(chǎng)的磁感線空間分布(正確分析解答問(wèn)題的關(guān)健)
腦中要有各種磁源產(chǎn)生的磁感線的立體空間分布觀念;會(huì)從不同的角度看、畫(huà)、識(shí) 各種磁感線分布圖
能夠?qū)⒋鸥芯€分布的立體、空間圖轉(zhuǎn)化成不同方向的平面圖(正視、符視、側(cè)視、剖視圖)
磁場(chǎng)安培右手定則:電產(chǎn)生磁 安培分子電流假說(shuō),磁產(chǎn)生的實(shí)質(zhì)(磁現(xiàn)象電本質(zhì))奧斯特和羅蘭實(shí)驗(yàn)
安培左手定則(與力有關(guān)) 磁通量概念一定要指明“是哪一個(gè)面積的、方向如何”且是雙向標(biāo)量
F安=B I L f洛=q B v 建立電流的微觀圖景(物理模型)
從安培力F=ILBsinθ和I=neSv推出f=qvBsinθ。
典型的比值定義
(E= E=k) (B= B=k ) (u=) ( R= R=) (C= C=)
磁感強(qiáng)度B:由這些公式寫(xiě)出B單位,單位公式
①B= ; ②B= ; ③E=BLv B= ;④B=k(直導(dǎo)體);⑤B=NI(螺線管)
⑥qBv = m R = B = ; ⑦
電學(xué)中的三個(gè)力:F電=q E =q F安=B I L f洛= q B v
注意:F安=B I L ①、B⊥I時(shí);②、B || I時(shí);③、B與I成夾角時(shí)
f洛= q B v
①、B⊥v時(shí),f洛最大,f洛= q B v
(f B v三者方向兩兩垂直且力f方向時(shí)刻與速度v垂直)導(dǎo)致粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
②、B || v時(shí),f洛=0 做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
③、B與v成夾角時(shí),(帶電粒子沿一般方向射入磁場(chǎng)),
可把v分解為(垂直B分量v⊥,此方向勻速圓周運(yùn)動(dòng);平行B分量v|| ,此方向勻速直線運(yùn)動(dòng)。)
合運(yùn)動(dòng)為等距螺旋線運(yùn)動(dòng)。安培力的沖量:BILΔt=mΔv
帶電粒子在洛侖茲力作用下的圓周(或部分圓周)運(yùn)動(dòng)帶電粒子在磁場(chǎng)中圓周運(yùn)動(dòng)(關(guān)健是畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡圖,畫(huà)圖應(yīng)規(guī)范),找圓心和確定半徑規(guī)律: (不能直接用) 找圓心:①(圓心的確定)因f洛一定指向圓心,f洛⊥v任意兩個(gè)f洛方向的指向交點(diǎn)為圓心;②任意一弦的中垂線一定過(guò)圓心; ③兩速度方向夾角的角平分線一定過(guò)圓心。求半徑(兩個(gè)方面): ①物理規(guī)律 ②由軌跡圖得出與半徑R有關(guān)的幾何關(guān)系方程 ( 解題時(shí)應(yīng)突出這兩條方程 ) 幾何關(guān)系:速度的偏向角=偏轉(zhuǎn)圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角(回旋角)=2倍的弦切角相對(duì)的弦切角相等,相鄰弦切角互補(bǔ) 由軌跡畫(huà)及幾何關(guān)系式列出:關(guān)于半徑的幾何關(guān)系式去求。3、求粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí)間:偏向角(圓心角、回旋角)=2倍的弦切角,即=2 ×T t =×T4、圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)的對(duì)稱規(guī)律:特別注意在文字中隱含著的臨界條件a、從同一邊界射入的粒子,又從同一邊界射出時(shí),速度與邊界的夾角相等。b、在圓形磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi),沿徑向射入的粒子,一定沿徑向射出。注意:均勻輻射狀的勻強(qiáng)磁場(chǎng),圓形磁場(chǎng),及周期性變化的磁場(chǎng)。
專題:帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)
一、復(fù)合場(chǎng)的分類:1、復(fù)合場(chǎng):2、疊加場(chǎng):
二、帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)電運(yùn)動(dòng)的基本分析
三、電場(chǎng)力和洛倫茲力的比較
1.在電場(chǎng)中的電荷,不管其運(yùn)動(dòng)與否,均受到電場(chǎng)力的作用;
而磁場(chǎng)僅僅對(duì)運(yùn)動(dòng)著的、且速度與磁場(chǎng)方向不平行的電荷有洛倫茲力的作用.
2.電場(chǎng)力的大小F=Eq,與電荷的運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān);
而洛倫茲力的大小f=Bqvsinα,與電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向均有關(guān).
3.電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)的方向或相同、或相反;
而洛倫茲力的方向始終既和磁場(chǎng)垂直,又和速度方向垂直.
4.電場(chǎng)力既可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度大小,也可以改變電荷運(yùn)動(dòng)的方向,
而洛倫茲力只能改變電荷運(yùn)動(dòng)的速度方向.不能改變速度大小
5.電場(chǎng)力可以對(duì)電荷做功,能改變電荷的動(dòng)能;
而洛倫茲力不能對(duì)電荷做功,不能改變電荷的動(dòng)能.
6.勻強(qiáng)電場(chǎng)中在電場(chǎng)力的作用下,運(yùn)動(dòng)電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為拋物線;
勻強(qiáng)磁場(chǎng)中在洛倫茲力的作用下,垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的電荷的偏轉(zhuǎn)軌跡為圓弧.
四、對(duì)于重力的考慮 重力考慮與否分三種情況.
五、復(fù)合場(chǎng)中的特殊物理模型
1.粒子速度選擇器
如圖所示,粒子經(jīng)加速電場(chǎng)后得到一定的速度v0,進(jìn)入正交的電場(chǎng)和磁場(chǎng),受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力方向相反,若使粒子沿直線從右邊孔中出去,則有qv0B=qE,v0=E/B,若v= v0=E/B,粒子做直線運(yùn)動(dòng),與粒子電量、電性、質(zhì)量無(wú)關(guān)
若v<E/B,電場(chǎng)力大,粒子向電場(chǎng)力方向偏,電場(chǎng)力做正功,動(dòng)能增加.
若v>E/B,洛倫茲力大,粒子向磁場(chǎng)力方向偏,電場(chǎng)力做負(fù)功,動(dòng)能減少.
2.磁流體發(fā)電機(jī)
如圖所示,由燃燒室O燃燒電離成的正、負(fù)離子(等離子體)以高速。噴入偏轉(zhuǎn)磁場(chǎng)B中.在洛倫茲力作用下,正、負(fù)離子分別向上、下極板偏轉(zhuǎn)、積累,從而在板間形成一個(gè)向下的電場(chǎng).兩板間形成一定的電勢(shì)差.當(dāng)qvB=qU/d時(shí)電勢(shì)差穩(wěn)定U=dvB,這就相當(dāng)于一個(gè)可以對(duì)外供電的電源.
3.電磁流量計(jì).
電磁流量計(jì)原理可解釋為:如圖所示,一圓形導(dǎo)管直徑為d,用非磁性材料制成,其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng).導(dǎo)電液體中的自由電荷(正負(fù)離子)在洛倫茲力作用下縱向偏轉(zhuǎn),a,b間出現(xiàn)電勢(shì)差.當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí),a、b間的電勢(shì)差就保持穩(wěn)定.
由Bqv=Eq=Uq/d,可得v=U/Bd.流量Q=Sv=πUd/4B
4.質(zhì)譜儀:如圖所示:組成:離子源O,加速場(chǎng)U,速度選擇器(E,B),偏轉(zhuǎn)場(chǎng)B2,膠片.
原理:加速場(chǎng)中qU= mv2
選擇器中: Bqv=Eq
偏轉(zhuǎn)場(chǎng)中:d=2r,qvB2=mv2/r
比荷:
質(zhì)量
作用:主要用于測(cè)量粒子的質(zhì)量、比荷、研究同位素.
5.回旋加速器
如圖所示:組成:兩個(gè)D形盒,大型電磁鐵,高頻振蕩交變電壓,兩縫間可形成電壓U
作用:電場(chǎng)用來(lái)對(duì)粒子(質(zhì)子、氛核,a粒子等)加速,磁場(chǎng)用來(lái)使粒子回旋從而能反復(fù)加速.高能粒子是研究微觀物理的重要手段.
要求:粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的周期等于交變電源的變化周期.
關(guān)于回旋加速器的幾個(gè)問(wèn)題:
(1)回旋加速器中的D形盒,它的作用是靜電屏蔽,使帶電粒子在圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中只處在磁場(chǎng)中而不受電場(chǎng)的干擾,以保證粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)‘
(2)回旋加速器中所加交變電壓的頻率f,與帶電粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的頻率相等:
(3)回旋加速器最后使粒子得到的能量,可由公式來(lái)計(jì)算,
在粒子電量,、質(zhì)量m和磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定的情況下,回旋加速器的半徑R越大,粒子的能量就越大.
電磁感應(yīng):.
1.法拉第電磁感應(yīng)定律:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小跟穿過(guò)這一電路的磁通量變化率成正比,這就是法拉第電磁感應(yīng)定律。
內(nèi)容:電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小,跟穿過(guò)這一電路的磁通量的變化率成正比。
發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的這部分電路就相當(dāng)于電源,在電源的內(nèi)部電流的方向是從低電勢(shì)流向高電勢(shì)。(即:由負(fù)到正)
2.[感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小計(jì)算公式]
1) E=BLV (垂直平動(dòng)切割)
2) …= (普適公式) ε∝(法拉第電磁感應(yīng)定律)
3) E= nBSωsin(ωt+Φ);Em=nBSω (線圈轉(zhuǎn)動(dòng)切割)
4)E=BL2ω/2 (直導(dǎo)體繞一端轉(zhuǎn)動(dòng)切割)
5)*自感E自=nΔΦ/Δt==L ( 自感 )
3.楞次定律:感應(yīng)電流具有這樣的方向,即感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量變化,這就是楞次定律。
內(nèi)容:感應(yīng)電流具有這樣的方向,就是感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
B感和I感的方向判定:楞次定律(右手) 深刻理解“阻礙”兩字的含義(I感的B是阻礙產(chǎn)生I感的原因)
B原方向 ;B原 變化(原方向是增還是減);I感方向 才能阻礙變化;再由I感方向確定B感方向。
楞次定律的多種表述
①?gòu)拇磐孔兓慕嵌龋焊袘?yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。
②從導(dǎo)體和磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng):導(dǎo)體和磁體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
③從感應(yīng)電流的磁場(chǎng)和原磁場(chǎng):感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙原磁場(chǎng)的變化。(增反、減同)
④楞次定律的特例──右手定則
在應(yīng)用中常見(jiàn)兩種情況:一是磁場(chǎng)不變,導(dǎo)體回路相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng);二是導(dǎo)體回路不動(dòng),磁場(chǎng)發(fā)生變化。
磁通量的變化與相對(duì)運(yùn)動(dòng)具有等效性:磁通量增加相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場(chǎng)接近,磁通量減少相當(dāng)于導(dǎo)體回路與磁場(chǎng)遠(yuǎn)離。因此,
從導(dǎo)體回路和磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng);
從穿過(guò)導(dǎo)體回路的磁通量變化的角度來(lái)看,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總要阻礙磁通量的變化。
能量守恒表述:I感效果總要反抗產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)態(tài)分析,就是分析導(dǎo)體的受力和運(yùn)動(dòng)情況之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。
一般可歸納為:
導(dǎo)體組成的閉合電路中磁通量發(fā)生變化導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流導(dǎo)體受安培力作用
導(dǎo)體所受合力隨之變化導(dǎo)體的加速度變化其速度隨之變化感應(yīng)電流也隨之變化
周而復(fù)始地循環(huán),最后加速度小致零(速度將達(dá)到最大)導(dǎo)體將以此最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)
“阻礙”和“變化”的含義
感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化,而不是阻礙引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)。因此,不能認(rèn)為感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向和引起感應(yīng)電流的磁場(chǎng)方向相反。
磁通量變化 感應(yīng)電流
4.電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合
方法:從運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系著手,運(yùn)用牛頓第二定律
(1)基本思路:受力分析→運(yùn)動(dòng)分析→變化趨向→確定運(yùn)動(dòng)過(guò)程和最終的穩(wěn)定狀態(tài)→由牛頓第二列方程求解.
(2)注意安培力的特點(diǎn):
(3)純力學(xué)問(wèn)題中只有重力、彈力、摩擦力,電磁感應(yīng)中多一個(gè)安培力,安培力隨速度變化,部分彈力及相應(yīng)的摩擦力也隨之而變,導(dǎo)致物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,在分析問(wèn)題時(shí)要注意上述聯(lián)系.
5.電磁感應(yīng)與動(dòng)量、能量的綜合
方法:
(2)從受力角度著手,運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
變化過(guò)程是:導(dǎo)線受力做切割磁力線運(yùn)動(dòng),從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),繼而產(chǎn)生感應(yīng)電流,這樣就出現(xiàn)與外力方向相反的安培力作用,于是導(dǎo)線做加速度越來(lái)越小的變加速直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度v變,電動(dòng)勢(shì)BLv也變,安培力BIL亦變,當(dāng)安培力與外力大小相等時(shí),加速度為零,此時(shí)物體就達(dá)到最大速度.
(2)從動(dòng)量角度著手,運(yùn)用動(dòng)量定理或動(dòng)量守恒定律
①應(yīng)用動(dòng)量定理可以由動(dòng)量變化來(lái)求解變力的沖量,如在導(dǎo)體棒做非勻變速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中,應(yīng)用動(dòng)量定理可以解決牛頓運(yùn)動(dòng)定律不易解答的問(wèn)題.
②在相互平行的水平軌道間的雙棒做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),由于這兩根導(dǎo)體棒所受的安培力等大反向,合外力為零,若不受其他外力,兩導(dǎo)體棒的總動(dòng)量守恒.解決此類問(wèn)題往往要應(yīng)用動(dòng)量守恒定律.
(3)從能量轉(zhuǎn)化和守恒著手,運(yùn)用動(dòng)能定律或能量守恒定律
①基本思路:受力分析→弄清哪些力做功,正功還是負(fù)功→明確有哪些形式的能量參與轉(zhuǎn)化,哪增哪減→由動(dòng)能定理或能量守恒定律列方程求解.
②能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn):其它能(如:機(jī)械能)電能內(nèi)能(焦耳熱)
6.電磁感應(yīng)與電路綜合
方法:在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路相當(dāng)于電源.解決電磁感應(yīng)與電路綜合問(wèn)題的基本思路是:
(1)明確哪部分相當(dāng)于電源,由法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向.
(2)畫(huà)出等效電路圖.
(3)運(yùn)用閉合電路歐姆定律.串并聯(lián)電路的性質(zhì)求解未知物理量.
功能關(guān)系:電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是不同形式能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。因此從功和能的觀點(diǎn)入手,
分析清楚電磁感應(yīng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系,往往是解決電磁感應(yīng)問(wèn)題的關(guān)健,也是處理此類題目的捷徑之一。
棒平動(dòng)切割B時(shí)達(dá)到的最大速度問(wèn)題;及電路中產(chǎn)生的熱量Q;通過(guò)導(dǎo)體棒的電量問(wèn)題① (為導(dǎo)體棒在勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的合外力)。求最大速度問(wèn)題,盡管達(dá)最大速度前運(yùn)動(dòng)為變速運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流(電動(dòng)勢(shì))都在變化,但達(dá)最大速度之后,感應(yīng)電流及安培力均恒定,計(jì)算熱量運(yùn)用能量觀點(diǎn)處理,運(yùn)算過(guò)程得以簡(jiǎn)捷。②Q=WF -Wf- (WF 為外力所做的功; Wf-為克服外界阻力做的功);③流過(guò)電路的感應(yīng)電量. 【例】長(zhǎng)L1寬L2的矩形線圈電阻為R,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)邊緣,線圈與磁感線垂直。將線圈以向右的速度v勻速拉出磁場(chǎng),求:拉力F大小;拉力的功率P;拉力做的功W;線圈中產(chǎn)生的電熱Q;⑤通過(guò)線圈某一截面的電荷量q。解析:特別要注意電熱Q和電荷q的區(qū)別,其中 q與速度無(wú)關(guān)!
交變電流 電磁場(chǎng) 
交變電流(1)中性面線圈平面與磁感線垂直的位置,或瞬時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零的位置。
中性面的特點(diǎn):a.線圈處于中性面位置時(shí),穿過(guò)線圈的磁通量Φ最大,但=0;
產(chǎn)生:矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞與磁場(chǎng)垂直的軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
變化規(guī)律e=NBSωsinωt=Emsinωt;i=Imsinωt;(中性面位置開(kāi)始計(jì)時(shí)),最大值Em=NBSω
四值:①瞬時(shí)值②最大值③有效值電流的熱效應(yīng)規(guī)定的;對(duì)于正弦式交流U==0.707Um ④平均值
不對(duì)稱方波: 不對(duì)稱的正弦波
求某段時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量Q=IΔt=εΔt/R=ΔΦ/R
我國(guó)用的交變電流,周期是0.02s,頻率是50Hz,電流方向每秒改變100次。
瞬時(shí)表達(dá)式:e=e=220sin100πt=311sin100πt=311sin314t
線圈作用是“通直流,阻交流;通低頻,阻高頻”.
電容的作用是“通交流、隔直流;通高頻、阻低頻”.
變壓器兩個(gè)基本公式:① ②P入=P出,輸入功率由輸出功率決定,
遠(yuǎn)距離輸電:一定要畫(huà)出遠(yuǎn)距離輸電的示意圖來(lái),
包括發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)變壓器、輸電線等效電阻和負(fù)載電阻。并按照規(guī)范在圖中標(biāo)出相應(yīng)的物理量符號(hào)。一般設(shè)兩個(gè)變壓器的初、次級(jí)線圈的匝數(shù)分別為、n1、n1/ n2、n2/,相應(yīng)的電壓、電流、功率也應(yīng)該采用相應(yīng)的符號(hào)來(lái)表示。
功率之間的關(guān)系是:P1=P1/,P2=P2/,P1/=Pr=P2。
電壓之間的關(guān)系是:。
電流之間的關(guān)系是:.求輸電線上的電流往往是這類問(wèn)題的突破口。
輸電線上的功率損失和電壓損失也是需要特別注意的。
分析和計(jì)算時(shí)都必須用,而不能用。
特別重要的是要會(huì)分析輸電線上的功率損失,
解決變壓器問(wèn)題的常用方法(解題思路)
①電壓思路.變壓器原、副線圈的電壓之比為U1/U2=n1/n2;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)U1/n1=U2/n2=U3/n3=……
②功率思路.理想變壓器的輸入、輸出功率為P入=P出,即P1=P2;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)P1=P2+P3+……
③電流思路.由I=P/U知,對(duì)只有一個(gè)副繞組的變壓器有I1/I2=n2/n1;當(dāng)變壓器有多個(gè)副繞組時(shí)n1I1=n2I2+n3I3+……
④(變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題)制約思路.
(1)電壓制約:當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定時(shí),輸出電壓U2由輸入電壓決定,即U2=n2U1/n1,可簡(jiǎn)述為“原制約副”.
(2)電流制約:當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比(n1/n2)一定,且輸入電壓U1確定時(shí),原線圈中的電流I1由副線圈中的輸出電流I2決定,即I1=n2I2/n1,可簡(jiǎn)述為“副制約原”.
(3)負(fù)載制約:①變壓器副線圈中的功率P2由用戶負(fù)載決定,P2=P負(fù)1+P負(fù)2+…;
②變壓器副線圈中的電流I2由用戶負(fù)載及電壓U2確定,I2=P2/U2;
③總功率P總=P線+P2.
動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題的思路程序可表示為:
U1P1
⑤原理思路.變壓器原線圈中磁通量發(fā)生變化,鐵芯中ΔΦ/Δt相等;當(dāng)遇到“”型變壓器時(shí)有
ΔΦ1/Δt=ΔΦ2/Δt+ΔΦ3/Δt,適用于交流電或電壓(電流)變化的直流電,但不適用于恒定電流
光學(xué):美國(guó)邁克耳遜用旋轉(zhuǎn)棱鏡法較準(zhǔn)確的測(cè)出了光速,
反射定律(物像關(guān)于鏡面對(duì)稱);由偏折程度直接判斷各色光的n
折射定律
光學(xué)中的一個(gè)現(xiàn)象一串結(jié)論
色散現(xiàn)象 n v λ(波動(dòng)性) 衍射 C臨 干涉間距 γ (粒子性) E光子 光電效應(yīng)
紅黃紫 小大 大小 大 (明顯)小 (不明顯) 容易難 小大 大小 小 (不明顯)大 (明顯) 小大 難易
結(jié)論:(1)折射率n、;(2)全反射的臨界角C;(3)同一介質(zhì)中的傳播速率v;(4)在平行玻璃塊的側(cè)移△x(5)光的頻率γ,頻率大,粒子性明顯.;(6)光子的能量E=hγ則光子的能量越大。越容易產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 (7)在真空中光的波長(zhǎng)λ,波長(zhǎng)大波動(dòng)性顯著;(8)在相同的情況下,雙縫干涉條紋間距x越來(lái)越窄 (9)在相同的情況下,衍射現(xiàn)象越來(lái)越不明顯
全反射的條件:光密到光疏;入射角等于或大于臨界角
全反射現(xiàn)象:讓一束光沿半圓形玻璃磚的半徑射到直邊上,可以看到一部分光線從玻璃直邊上折射到空氣中,一部分光線反射回玻璃磚內(nèi).逐漸增大光的入射角,將會(huì)看到折射光線遠(yuǎn)離法線,且越來(lái)越弱.反射光越來(lái)越強(qiáng),當(dāng)入射角增大到某一角度C臨時(shí),折射角達(dá)到900,即是折射光線完全消失,只剩下反射回玻璃中的光線.這種現(xiàn)象叫全反射現(xiàn)象.折射角變?yōu)?00時(shí)的入射角叫臨界角
應(yīng)用:光纖通信(玻璃sio2) 內(nèi)窺鏡 海市蜃樓 沙膜蜃景 炎熱夏天柏油路面上的蜃景
水中或玻璃中的氣泡看起來(lái)很亮.
理解:同種材料對(duì)不同色光折射率不同;同一色光在不同介質(zhì)中折射率不同。
幾個(gè)結(jié)論:1緊靠點(diǎn)光源向?qū)γ鎵ζ綊伒奈矬w,在對(duì)面墻上的影子的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。
2、兩相互正交的平面鏡構(gòu)成反射器,任何方向射入某一鏡面的光線經(jīng)兩次反射后一定與原入射方向平行反向。
3、光線由真空射入折射率為n的介質(zhì)時(shí),如果入射角θ滿足tgθ=n,則反射光線和折射光線一定垂直。
4、由水面上看水下光源時(shí),視深;若由水面下看水上物體時(shí),視高。
5、光線以入射角i斜射入一塊兩面平行的折射率為n、厚度為h的玻璃磚后,出射光線仍與入射光線平行,但存在側(cè)移量△ 兩反射光間距
雙縫干涉: 條件f相同,相位差恒定(即是兩光的振動(dòng)步調(diào)完全一致) 當(dāng)其反相時(shí)又如何
亮條紋位置: ΔS=nλ; 暗條紋位置: (n=0,1,2,3,、、、);
條紋間距 :
(ΔS :路程差(光程差);d兩條狹縫間的距離;L:擋板與屏間的距離) 測(cè)出n條亮條紋間的距離a
薄膜干涉:由膜的前后兩表面反射的兩列光疊加,實(shí)例:肥皂膜、空氣膜、油膜、牛頓環(huán)、光器件增透膜
(厚度是綠光在薄膜中波長(zhǎng)的1/4,即增透膜厚度d=λ/4)
衍射:現(xiàn)象,條件 單縫 圓孔 柏松亮斑(來(lái)歷) 任何物體都能使光發(fā)生衍射致使輪廓模糊
三種圓環(huán)區(qū)別:?jiǎn)慰籽苌?泊松亮斑) 中間明而亮,周圍對(duì)稱排列亮度減弱,條紋寬變窄的條紋
空氣膜干涉環(huán) 間隔間距等亮度的干涉條紋
牛頓環(huán) 內(nèi)疏外密的干涉條紋
干涉、衍射、多普勒效應(yīng)(太陽(yáng)光譜紅移宇宙在膨脹)、偏振都是波的特有現(xiàn)象,證明光具有波動(dòng)性;衍射表明了光的直線傳播只有一種近似規(guī)律;說(shuō)明任何物理規(guī)律都受一定的條件限制的.
光的電磁說(shuō)⑴麥克斯韋根據(jù)電磁波與光在真空中的傳播速度相同,提出光在本質(zhì)上是一種電磁波——這就是光的電磁說(shuō),赫茲用實(shí)驗(yàn)證明了光的電磁說(shuō)的正確性。
⑵電磁波譜。波長(zhǎng)從大到小排列順序?yàn)椋簾o(wú)線電波、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線。各種電磁波中,除可見(jiàn)光以外,相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。
無(wú)線電波 紅外線 可見(jiàn)光 紫外線 X射線 射線
組成頻率波 波長(zhǎng):大小 波動(dòng)性:明顯不明顯 頻率:小大 粒子性:不明顯明顯
產(chǎn)生機(jī)理 在振蕩電路中,自由電子作周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生 原子的外層電子受到激發(fā)產(chǎn)生的 原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的 原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的
⑶紅外線、紫外線、X射線的主要性質(zhì)及其應(yīng)用舉例。
種 類 產(chǎn) 生 主要性質(zhì) 應(yīng)用舉例
紅外線 一切物體都能發(fā)出 熱效應(yīng) 遙感、遙控、加熱
紫外線 一切高溫物體能發(fā)出 化學(xué)效應(yīng) 熒光、殺菌、合成VD2
X射線 陰極射線射到固體表面 穿透能力強(qiáng) 人體透視、金屬探傷
⑷實(shí)驗(yàn)證明:物體輻射出的電磁波中輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)λm和物體溫度T之間滿足關(guān)系λm T = b(b為常數(shù))。可見(jiàn)高溫物體輻射出的電磁波頻率較高。在宇宙學(xué)中,可根據(jù)接收恒星發(fā)出的光的頻率,分析其表面溫度。
光五種學(xué)說(shuō):原始微粒說(shuō)(牛頓),波動(dòng)學(xué)說(shuō)(惠更斯),電磁學(xué)說(shuō)(麥克斯韋),
光子說(shuō)(愛(ài)因斯坦),波粒兩相性學(xué)說(shuō)(德布羅意波)概率波
各種電磁波產(chǎn)生的機(jī)理,特性和應(yīng)用,光的偏振現(xiàn)象說(shuō)明光波是橫波,也證明光的波動(dòng)性.
激光的產(chǎn)生特點(diǎn)應(yīng)用(單色性,方向性好,亮度高,相干性好)
光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)象,所得出的規(guī)律(四)愛(ài)因斯坦提出光子學(xué)說(shuō)的背景
愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程:mVm2/2=hf-W0一個(gè)光子的能量E=hf (決定了能否發(fā)生光電效應(yīng))
光電效應(yīng)規(guī)律:實(shí)驗(yàn)裝置、現(xiàn)象、總結(jié)出四個(gè)規(guī)律
①任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率,入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率,才能產(chǎn)生光電效應(yīng);低于這個(gè)極限頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。
②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān),只隨入射光頻率的增大而增大。
③入射光照到金屬上時(shí),光子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的,一般不超過(guò)10-9s
④當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí),光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。
康普頓效應(yīng)(石墨中的電子對(duì)x射線的散射現(xiàn)象)這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都證明光具粒子性 光波粒二象性:
情況體現(xiàn)波動(dòng)性(大量光子,轉(zhuǎn)播時(shí),λ大),
粒子性 光波是概率波(物質(zhì)波) 任何運(yùn)動(dòng)物體都有λ與之對(duì)應(yīng)(這種波稱為德布羅意波)
《原子、原子核》知識(shí)歸類
整個(gè)知識(shí)體系,可歸結(jié)為:兩模型(原子的核式結(jié)構(gòu)模型、波爾原子模型);六子(電子、質(zhì)子、中子、正電子、粒子、光子);四變(衰變、人工轉(zhuǎn)變、裂變、聚變);兩方程(核反應(yīng)方程、質(zhì)能方程)。
4條守恒定律(電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒、能量守恒、動(dòng)量守恒)貫串全章。
1.湯姆生模型(棗糕模型) 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,使人們認(rèn)識(shí)到原子有復(fù)雜結(jié)構(gòu)。從而打開(kāi)原子的大門(mén).
2.盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型(行星式模型)盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置,現(xiàn)象,從而總結(jié)出核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)
α粒子散射實(shí)驗(yàn)是用α粒子轟擊金箔,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:結(jié)果是絕大多數(shù)α粒子穿過(guò)金箔后基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn).這說(shuō)明原子的正電荷和質(zhì)量一定集中在一個(gè)很小的核上。
盧瑟福由α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出:在原子的中心有一個(gè)很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里,帶負(fù)電的電子在核外空間運(yùn)動(dòng)。
由α粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還可以估算出原子核大小的數(shù)量級(jí)是10-15m。
而核式結(jié)構(gòu)又與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾:①原子是否穩(wěn)定,②其發(fā)出的光譜是否連續(xù)
3.玻爾模型(引入量子理論,量子化就是不連續(xù)性,整數(shù)n叫量子數(shù))玻爾補(bǔ)充三條假設(shè)
⑴定態(tài)--原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)(稱為定態(tài)),電子雖然繞核運(yùn)轉(zhuǎn),但不會(huì)向外輻射能量。
(本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的)
⑵躍遷--原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài),要輻射(或吸收)一定頻率的光子(其能量由兩定態(tài)的能量差決定)(本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出) () 輻射(吸收)光子的能量為hf=E初-E末
氫原子躍遷的光譜線問(wèn)題[一群氫原子可能輻射的光譜線條數(shù)為]。
[ (大量)處于n激發(fā)態(tài)原子躍遷到基態(tài)時(shí)的所有輻射方式]
⑶能量和軌道量子化----定態(tài)不連續(xù),能量和軌道也不連續(xù);(即原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道分布也是不連續(xù)的)
(針對(duì)原子核式模型提出,是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充)
氫原子的激發(fā)態(tài)和基態(tài)的能量(最小)與核外電子軌道半徑間的關(guān)系是:
【說(shuō)明】氫原子躍遷
① 軌道量子化rn=n2r1(n=1,2.3…) r1=0.53×10-10m
能量量子化: E1=-13.6eV

En ,Ep,r,n Ek,v
吸收光子時(shí) 增大 減小
放出光子時(shí) 減小 增大
③氫原子躍遷時(shí)應(yīng)明確:
一個(gè)氫原子 直接躍遷 向高能級(jí)躍遷,吸收光子 一般光子 某一頻率光子
一群氫原子 各種可能躍遷 向低能級(jí)躍遷 放出光子 可見(jiàn)光子 一系列頻率光子
④氫原子吸收光子時(shí)——要么全部吸收光子能量,要么不吸收光子
1光子能量大于電子躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)處(電離)需要的能量時(shí),該光子可被吸收。
(即:光子和原于作用而使原子電離)
2光子能量小于電子躍遷到無(wú)窮遠(yuǎn)處(電離)需要的能量時(shí),則只有能量等于兩個(gè)能級(jí)差的光子才能被吸收。
(受躍遷條件限:只適用于光于和原于作用使原于在各定態(tài)之間躍遷的情況)。
⑤氫原子吸收外來(lái)電子能量時(shí)——可以部分吸收外來(lái)碰撞電子的能量(實(shí)物粒子作用而使原子激發(fā))。
因此,能量大于某兩個(gè)能級(jí)差的電子均可被氫原子吸收

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