高中物理知識點小集錦
高中物理實驗:判斷生蛋和熟蛋
除了課堂上的學(xué)習(xí)外,平時的積累與練習(xí)也是學(xué)生提高成績的重要途徑,本文為大家提供了高中物理實驗:判斷生蛋和熟蛋,祝大家閱讀愉快。
實驗儀器:生雞蛋、熟雞蛋、細(xì)繩2根
學(xué)生游戲:不敲碎蛋殼來判別一個蛋的生熟,你該怎么辦呢?
這兒問題的關(guān)鍵就在生蛋和熟蛋的旋轉(zhuǎn)情形不一樣。這一點就可以用來解決我們的問題。把要判別的蛋放到一只平底盤上,用兩只手指使它旋轉(zhuǎn)。這個蛋如果是煮熟的(特別是煮得很“老”的),那么它旋轉(zhuǎn)起來就會比生蛋快得多,而且轉(zhuǎn)得時間久。生蛋呢,卻甚至轉(zhuǎn)動不起來。而煮得“老”的熟蛋,旋轉(zhuǎn)起來快得使你只看到一片白影,它甚至能夠自動在它尖的一端上豎立起來。
這兩個現(xiàn)象的原因是,熟透的蛋已經(jīng)變成一個實心的整體,生蛋卻因為它內(nèi)部液態(tài)的蛋黃、蛋白,不能夠立刻旋轉(zhuǎn)起來,它的慣性作用就阻礙了蛋殼的旋轉(zhuǎn);蛋白和蛋黃在這里是起著“剎車”的作用。
生蛋和熟蛋在旋轉(zhuǎn)停止的時候情形也不一樣。一個旋轉(zhuǎn)著的熟蛋,只要你用手一捏,就會立刻停止下來,但是生蛋雖然在你手碰到的時候停止了,如果你立刻把手放開,它還要繼續(xù)略略轉(zhuǎn)動。這仍然是方才說的那個慣性作用在作怪,蛋殼雖然給阻止了,內(nèi)部的蛋黃、蛋白卻仍舊在繼續(xù)旋轉(zhuǎn);至于熟蛋,它里面的蛋黃、蛋白是跟外面的蛋殼同時停止的。
這類實驗,還可以用另外一種方法來進(jìn)行。把生蛋和熟蛋各用橡皮圈沿它的“子午線”箍緊,各掛在一條同樣的線上。把這兩條線各扭轉(zhuǎn)相同的次數(shù)以后,一同放開,你立刻就會看到生蛋跟熟蛋的分別:熟蛋在轉(zhuǎn)回到它的原來位置以后,就因為慣性作用向反方向扭轉(zhuǎn)過去,然后又退轉(zhuǎn)回來──這樣扭轉(zhuǎn)幾次,每次的轉(zhuǎn)數(shù)逐漸減少。但是生蛋卻只來回扭轉(zhuǎn)三四次,熟蛋沒有停止它就早停下來了:這是因為生蛋的蛋白、蛋黃妨礙了它的旋轉(zhuǎn)運動的緣故。
功與能轉(zhuǎn)化公式:高考物理考試知識點
1.功:W=Fscosα(定義式){W:功(J),F(xiàn):恒力(N),s:位移(m),α:F、s間的夾角}
2.重力做功:Wab=mghab{m:物體的質(zhì)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(nèi)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.汽車以恒定功率啟動、以恒定加速度啟動、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(qiáng)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(zhì)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(jī)械能守恒定律: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(重力做功等于物體重力勢能增量的負(fù)值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量轉(zhuǎn)化多少;
(2)O0≤α<90O做正功;90O<α≤180O做負(fù)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(guān)(見2、3兩式);(5)機(jī)械能守恒成立條件:除重力(彈力)外其它力不做功,只是動能和勢能之間的轉(zhuǎn)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(shù)和形變量有關(guān)。
怎樣上好物理現(xiàn)象課
物理現(xiàn)象十分廣泛,如聲現(xiàn)象、熱現(xiàn)象、光的反射現(xiàn)象、光的折射現(xiàn)象、全反射現(xiàn)象、慣性現(xiàn)象、靜電感應(yīng)現(xiàn)象、磁現(xiàn)象、電磁感應(yīng)現(xiàn)象等等.面對多種多樣、千變?nèi)f化的物理現(xiàn)象,學(xué)生們懷有好奇心和神秘感,覺得一個個物理現(xiàn)象是一個個的謎,總想把它解開.物理學(xué)家正是從這些物理現(xiàn)象入手,去研究、探索這些物理現(xiàn)象的本質(zhì),逐步建立物理概念,發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律去解釋這些物理現(xiàn)象.因此,物理現(xiàn)象的教學(xué)是中學(xué)物理教學(xué)的一個重要環(huán)節(jié).如何搞好物理現(xiàn)象的教學(xué)呢?為此我們教研組進(jìn)行了專題分析與研究,總結(jié)出了物理現(xiàn)象課教學(xué)的一般規(guī)律.具體介紹如下:
一、采取靈活多樣的教學(xué)方法
物理現(xiàn)象多種多樣,有簡單的,有復(fù)雜的,教學(xué)中針對不同的物理現(xiàn)象要采用不同的教學(xué)方法.
1.自學(xué)法
有些物理現(xiàn)象比較簡單,學(xué)生通過自學(xué)是可以掌握的,教師設(shè)計幾個有關(guān)該物理現(xiàn)象的思考題交給學(xué)生,讓學(xué)生帶著問題看書,然后在教師的指導(dǎo)下,分析、討論思考題,得出結(jié)論,從而達(dá)到認(rèn)識和理解該物理現(xiàn)象的目的.
例如在“噪聲”的教學(xué)中,我們設(shè)計了以下幾個思考題:
(1)噪聲的來源有哪些?
(2)噪聲的等級是怎樣劃分的?零分貝的含義是什么?
。ǎ常p弱噪聲的途徑有哪些?
學(xué)生通過認(rèn)真的自學(xué),一般都能正確回答這些問題.教師在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,對這些問題進(jìn)行歸納、總結(jié),使學(xué)生對“噪聲”現(xiàn)象有了深入的認(rèn)識和理解.這樣做,可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力. 高中物理
。玻菔緦嶒灧
有些物理現(xiàn)象,先用生動具體的實驗直觀演示,讓學(xué)生觀察該物理現(xiàn)象,使學(xué)生獲得感性認(rèn)識;然后要求學(xué)生通過自學(xué)看書來解釋這個物理現(xiàn)象;最后由教師總結(jié)現(xiàn)象,使學(xué)生從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識.
例如在“慣性、慣性現(xiàn)象”的教學(xué)中,先把課本(九年義務(wù)教育三年制初中物理第一冊,人教社版)P105圖9.2所示的實驗演示給學(xué)生看,學(xué)生觀察到:被打飛的棋子飛出去后,上面的棋子仍然留在原處,接著提問:上面的棋子為什么不和被打飛的棋子一起飛出去呢?這是學(xué)生急切想知道的問題.通過看書和分析,大多數(shù)學(xué)生都知道了這是因為上面的棋子具有慣性,要保持原來的運動狀態(tài),所以仍然留在原處.再將課本P105圖9?3所示的實驗演示給學(xué)生看,學(xué)生觀察到:靜止的小車被突然用力一拉,小車上豎放的木塊倒向后方;運動的小車突然停止時,小車上豎放的木塊倒向前方.教師提問:木塊為什么會倒?為什么兩種情況下木塊倒下的方向不同?這也是學(xué)生迫切想知道的問題.通過看書和分析,大多數(shù)學(xué)生都明白了:當(dāng)用力突然拉動靜止的小車時,由于木塊和車面間有摩擦,木塊底部立即隨小車運動;但木塊具有慣性,其上部仍要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài),仍然靜止,所以木塊倒向后方.當(dāng)運動的小車突然停止時,由于木塊和車面間有摩擦,木塊底部立即隨小車停止運動;但木塊的上部要保持原來的運動狀態(tài),仍然繼續(xù)前進(jìn),故木塊倒向前方.最后由教師總結(jié):靜止的物體有慣性→運動的物體有慣性→一切物體在任何情況下都具有慣性.再讓學(xué)生根據(jù)親身體會,談一談慣性現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用.這樣一來,學(xué)生對慣性現(xiàn)象的認(rèn)識和理解就較深刻了.
。常剿鲗嶒灧
有些物理現(xiàn)象,教師設(shè)計一些分組實驗,讓學(xué)生自己動手做實驗,通過實驗探索研究物理現(xiàn)象,觀察物理現(xiàn)象產(chǎn)生的條件,理解物理現(xiàn)象的意義.
例如在“電磁感應(yīng)現(xiàn)象”的教學(xué)中,將學(xué)生分成若干個實驗小組,每組有如下器材:一個檢流計、一個線圈、一個條形磁鐵、一個馬蹄形磁鐵、一個直鐵棒、導(dǎo)線若干,讓學(xué)生根據(jù)課本上的實驗電路圖去研究、探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象.在教師指導(dǎo)下,通過實驗研究和理論分析,大多數(shù)學(xué)生都能將導(dǎo)體切割磁感線的情況和條形磁體穿過閉合線圈的情況統(tǒng)一起來,認(rèn)識到產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的條件是:回路中的磁通量發(fā)生變化.學(xué)生通過自己研究和觀察物理現(xiàn)象,理解得深,掌握得牢.這樣做,不僅使學(xué)生獲取了物理知識,而且使學(xué)生掌握了獲取物理知識的方法.
。矗v述、討論法
有些物理現(xiàn)象,學(xué)生認(rèn)識和理解它十分困難,此時,要發(fā)揮教師主導(dǎo)作用,通過教師精心設(shè)計的演示實驗,詳細(xì)完整地進(jìn)行理論分析,積極組織學(xué)生討論,可使學(xué)生充分認(rèn)識和理解這些物理現(xiàn)象.
例如“靜電感應(yīng)現(xiàn)象”的教學(xué).
第一步,要做好演示實驗.如圖1所示,將A、B兩個不帶電的導(dǎo)體用絕緣支架固定,且相互接觸,然后將帶電體C靠近A但不接觸.學(xué)生發(fā)現(xiàn),A、B導(dǎo)體下面的金屬箔都張開了,這說明A、A導(dǎo)體均帶了電,這種現(xiàn)象就叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象.
第二步,要對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行理論分析:由電場知識可知,帶電體C周圍的'空間存在電場,導(dǎo)體A、B處在電場中.導(dǎo)體A、B中有自由電子,它們在電場中要受到電場力的作用,發(fā)生移動.開始時A端電勢比B端高,故電子在電場力作用下要向A端移動,即A端有多余的負(fù)電荷,則B端有多余的正電荷.達(dá)到一定程度的時候,A、B兩端電勢相等,內(nèi)部場強(qiáng)為零,自由電子不再向A端移動.
第三步,設(shè)計討論題讓學(xué)生進(jìn)行討論,加深對靜電感應(yīng)現(xiàn)象的理解.針對上面的實驗可設(shè)計如下的討論題:
。ǎ保⿲(dǎo)體B接地會出現(xiàn)什么情況?將A接地呢?
。ǎ玻┯檬置幌翨會出現(xiàn)什么情況?摸一下A呢?
。ǎ常⿲、B分開會出現(xiàn)什么情況?
(4)A、B不分開,將C拿開,會出現(xiàn)什么情況?
。ǎ担⿲、B分開,再拿走C,會出現(xiàn)什么情況?
引導(dǎo)學(xué)生對上述問題分析、討論,有利于理解靜電感應(yīng)現(xiàn)象.
第四步,由教師歸納總結(jié)靜電感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的條件、本質(zhì)及其物理意義.
第五步,指導(dǎo)學(xué)生運用靜電現(xiàn)象去分析、解釋有關(guān)的物理問題.這種教學(xué)方法,對比較抽象的物理現(xiàn)象,從實驗和理論上進(jìn)行全面、綜合的分析與研究,便于學(xué)生充分認(rèn)識和理解這些物理現(xiàn)象.
以上四種方法是針對不同的物理現(xiàn)象,總結(jié)出來的教學(xué)方法.在教學(xué)中,應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實際情況,結(jié)合教材的特點,靈活地采用各種教學(xué)方法.
二、物理現(xiàn)象課教學(xué)中應(yīng)注意的問題
在物理現(xiàn)象課的教學(xué)過程中,要注意以下幾個問題:
。保⒁馕锢憩F(xiàn)象產(chǎn)生的條件
各種物理現(xiàn)象都是在一定條件下產(chǎn)生的,因此在教學(xué)中應(yīng)充分了解和認(rèn)識各種物理現(xiàn)象產(chǎn)生的條件.有些物理現(xiàn)象是隨著條件的變化而變化的,更應(yīng)引起注意.
如蒸發(fā)現(xiàn)象是在常溫下進(jìn)行的,如果溫度升高到一定的程度,達(dá)到沸點,液體就沸騰了,變成了沸騰現(xiàn)象.
。玻プ∥锢憩F(xiàn)象的本質(zhì)
物理現(xiàn)象千變?nèi)f化,錯綜復(fù)雜.物理現(xiàn)象和過程之間存在著各種聯(lián)系,在這種聯(lián)系中,有的是本質(zhì)的、必然的聯(lián)系;有的是非本質(zhì)的偶然的聯(lián)系;也有的實際上是完全無關(guān)的.因此,在教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生從形形色色的聯(lián)系中,排除各種非本質(zhì)的聯(lián)系,把現(xiàn)象的本質(zhì)顯露出來,透過表面現(xiàn)象,抓住它的本質(zhì).
如,燒開水的水壺冒出的“白氣”,冬天人呼出的“白氣”,有人認(rèn)為這是汽化現(xiàn)象,其實是錯誤的.這個現(xiàn)象的本質(zhì)是:沸水的蒸氣和人呼出的水蒸氣遇到較冷的空氣液化成小水滴,形成霧狀物,人眼看來就是“白氣”.
又如,磁現(xiàn)象的電本質(zhì):磁鐵的磁場和電流的磁場一樣,都是由運動電荷產(chǎn)生的.
。常斫馕锢憩F(xiàn)象的意義
各種物理現(xiàn)象都有各自的物理意義.在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生充分理解各種物理現(xiàn)象所揭示的物理問題,弄清其物理意義.
如,失重現(xiàn)象和超重現(xiàn)象,并不是物體的重力發(fā)生了變化,而是因為物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,使物體間的作用力發(fā)生了變化,從而產(chǎn)生超重和失重的物理現(xiàn)象.
。矗⒁馕锢憩F(xiàn)象間的聯(lián)系與區(qū)別
有些物理現(xiàn)象之間存在著相互的聯(lián)系,同時又有區(qū)別.在教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生分析和認(rèn)識這些物理現(xiàn)象間的聯(lián)系與區(qū)別.
如:蒸發(fā)和沸騰這兩種現(xiàn)象都是汽化現(xiàn)象,都要吸熱.蒸發(fā)可在任何溫度下進(jìn)行,而沸騰只能在一定的溫度下發(fā)生;蒸發(fā)只能在液面上發(fā)生汽化,而沸騰是液體內(nèi)部和表面同時發(fā)生汽化;蒸發(fā)過程緩慢,而沸騰過程劇烈.
5.注重物理現(xiàn)象的應(yīng)用
在教學(xué)中,要引導(dǎo)學(xué)生運用各種物理現(xiàn)象來解釋我們生活和生產(chǎn)中所遇到的實際問題.
如慣性現(xiàn)象在日常生活中有廣泛的應(yīng)用:投出去的籃球能繼續(xù)飛行;射出的子彈能繼續(xù)飛行;各種交通工具高速運動時,遇到緊急情況,不易停下來,容易發(fā)生交通事故等.
又如,各種熱現(xiàn)象在日常生活中有廣泛的應(yīng)用:夏天扇扇子感到?jīng)鏊;冬天要穿棉衣;夏天要穿襯衣等等.
只有運用物理規(guī)律去解釋各種物理現(xiàn)象,才能加深對物理現(xiàn)象的理解.
高中物理實驗力的合成和分解
1、共點力的合成與分解
實驗儀器:力的合成分解演示器(J2152)、鉤碼(一盒)、平行四邊形演示器
教師操作:把演示器按事先選定的分力夾角和分力大小,調(diào)整位置和選配鉤碼個數(shù);把匯力環(huán)上部連接的測力計由引力器拉引來調(diào)節(jié)角度,并還要調(diào)節(jié)拉引力距離,使匯力環(huán)懸空,目測與坐標(biāo)盤同心;改變分力夾角,重做上邊實驗。
實驗結(jié)論:此時測力計的讀數(shù)就是合力的大小;分力夾角越小合力越大,分力夾角趨于180度時合力趨近零。
力的合成分解演示器:
教師操作:用平行四邊形演示器O點孔套在坐標(biāo)盤中心桿上,調(diào)整平行四邊形重合實驗所形成四邊形,用緊固螺帽壓緊,學(xué)生可直觀的在演示器上看出矢量作圖。
2、驗證力的平行四邊形定則(學(xué)生實驗)
實驗儀器:方木板、白紙、橡皮筋、細(xì)繩套2根、平板測力計2只、刻度尺、量角器、鉛筆、圖釘3-5個
實驗?zāi)康模候炞C互成角度的兩個共點力合成的平行四邊形定則。
實驗原理:一個力F的作用效果與兩個共點力F1和F2的共點作用效果都是把橡皮筋拉伸到某點,所以F為F1和F2的合力。做出F的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則做出F1和F2的合力F?的圖示,比較F?和F是否大小相等,方向相同。
學(xué)生操作:
(1)白紙用圖釘固定在方木板上;橡皮筋一端用圖釘固定在白紙上,另一端拴上兩根細(xì)繩套。
(2)用兩只測力計沿不同方向拉細(xì)繩套,記下橡皮筋伸長到的位置O,兩只測力計的方向及讀數(shù)F1、F2,做出兩個力的圖示,以兩個力為臨邊做平行四邊形,對角線即為理論上的合力F?,量出它的大小。
(3)只用一只測力計鉤住細(xì)繩套,將橡皮筋拉到O,記下測力計方向及讀數(shù)F,做出它的圖示。
(3)比較F?與F的大小與方向。
(4)改變兩個力F1、F2的大小和夾角,重復(fù)實驗兩次。
實驗結(jié)論:在誤差允許范圍內(nèi),證明了平行四邊形定則成立。
注意事項:
(1)同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是:將兩只彈簧測力計鉤好后對拉,若兩只彈簧測力計在拉的過程中讀數(shù)相同,則可選,若不同,應(yīng)另換,直到相同為止;使用時彈簧測力計與板面平行。
(2)在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮筋形變不超過彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差。
(3)畫力的圖示時,應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度,盡量使圖畫得大一些,但也不要太大而畫出紙外;要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作圖。
(4)在同一次實驗中,橡皮筋拉長后的節(jié)點O位置一定要相同。
(5)由作圖法得到的F和實驗測量得到的F?不可能完全符合,但在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為是F和F?符合即可。
誤差分析:
(1)本實驗誤差的主要來源——彈簧秤本身的誤差、讀數(shù)誤差、作圖誤差。
(2)減小誤差的方法——讀數(shù)時眼睛一定要正視,要按有效數(shù)字正確讀數(shù)和記錄,兩個力的對邊一定要平行;兩個分力F1、F2間夾角θ越大,用平行四邊形作圖得出的合力F?的誤差ΔF也越大,所以實驗中不要把θ取得太大。
3、研究有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件
實驗儀器:力矩盤(J2124型)、方座支架(J1102型)、鉤碼(J2106M)、杠桿(J2119型)、測力計(J2104型)、三角板、直別針若干
實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗研究有固定轉(zhuǎn)動軸的物體在外力作用下平衡的條件,進(jìn)一步明確力矩的概念 高中政治。
教師操作:
(1)將力矩盤和一橫桿安裝在支架上,使盤可繞水平軸自由靈活地轉(zhuǎn)動,調(diào)節(jié)盤面使其在豎直平面內(nèi)。在盤面上貼一張白紙。
(2)取四根直別針,將四根細(xì)線固定在盤面上,固定的位置可任意選定,但相互間距離不可取得太小。
(3)在三根細(xì)繩的末端掛上不同質(zhì)量的鉤碼,第四根細(xì)繩掛上測力計,測力計的另一端掛在橫桿上,使它對盤的拉力斜向上方。持力矩盤靜止后,在白紙上標(biāo)出各懸線的懸點(即直別針的位置)和懸線的方向,即作用在力矩盤上各力的作用點和方向。標(biāo)出力矩盤軸心的位置。
(4)取下白紙,量出各力的力臂L的長度,將各力的大小F與對應(yīng)的力臂值記在下面表格內(nèi)(填寫時應(yīng)注明力矩M的正、負(fù)號,順時針方向的力矩為負(fù),反時針方向的力矩為正)。
(5)改變各力的作用點和大小,重復(fù)以上的實驗。
注意事項:
(1)實驗時不應(yīng)使力矩盤向后仰,否則懸線要與盤的下邊沿發(fā)生摩擦,增大實驗誤差。為使力矩盤能靈活轉(zhuǎn)動,必要時可在軸上加少許潤滑油。
(2)測力計的拉力不能向下,否則將會由于測力計本身所受的重力而產(chǎn)生誤差。測力計如果處于水平,彈簧和秤殼之間的摩擦也會影響結(jié)果。
(3)有的力矩盤上畫有一組同心圓,須注意只有受力方向與懸點所在的圓周相切時,圓半徑才等于力臂的大小。一般情況下,力臂只能通過從轉(zhuǎn)軸到力的作用線的垂直距離來測量。
4、共點力作用下物體的平衡
實驗儀器:方木板、白紙、圖釘、橡皮條、測力計3個(J2104型)、細(xì)線、直尺和三角板、小鐵環(huán)(直徑為5毫米的螺母即可)
實驗?zāi)康模和ㄟ^實驗掌握利用力的平行四邊形定則解決共點力的平衡條件等問題的方法,從而加深對共點力的平衡條件的認(rèn)識。
教師操作:
(1)將方木板平放在桌上,用圖釘將白紙釘在板上。三條細(xì)線將三個測力計的掛鉤系在小鐵環(huán)上。
(2)將小鐵環(huán)放在方木板上,固定一個測力計,沿兩個不同的方向拉另外兩個測力計。平衡后,讀出測力計上拉力的大小F1、F2、F3,并在紙上按一定的標(biāo)度,用有向線段畫出三個力F1、F2、F3。把這三個有向線段廷長,其延長線交于一點,說明這三個力是共點力。
(3)去掉測力計和小鐵環(huán)。沿力的作用線方向移動三個有向線段,使其始端交于一點O,按平行四邊形定則求出F1和F2的合力F12。比較F12和F3,在實驗誤差范圍內(nèi)它們的大小相等、方向相反,是一對平衡力,即它們的合力為零。由此可以得出F1、F2、F3的合力為零是物體平衡的條件,如果有更多的測力計,可以用細(xì)線將幾個測力計與小鐵環(huán)相連,照步驟2、3那樣,畫出這些作用在小鐵環(huán)上的力F1、F2、F3、F4……,它們?nèi)允枪颤c力,其合力仍為零,從而得出多個共點力作用下物體的平衡條件也是合力等于零。
注意事項:
(1)實驗中所說的共點力是在同一平面內(nèi)的,所以實驗時應(yīng)使各個力都與木板平行,且與木板的距離相等。
(2)實驗中方木板應(yīng)處于水平位置,避免重力的影響,否則實驗的誤差會增大。
為大家整理的高中物理實驗力的合成和分解就到這里,同學(xué)們一定要認(rèn)真閱讀,希望對大家的學(xué)習(xí)和生活有所幫助。
高一物理教案 摩擦力
目標(biāo):
1. 知道滑動摩擦產(chǎn)生的條件,會正確判斷滑動摩擦力的方向。
2. 會用公式F=μFN計算滑動摩擦力的大小,知道影響動摩擦因數(shù)的大小因素。
3. 知道靜摩擦力的產(chǎn)生條件,能判斷靜摩擦力的有無以及大小和方向。
4. 理解最大靜摩擦力。能根據(jù)二力平衡條件確定靜摩擦力的大小。
學(xué)習(xí)重點:1.滑動摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律,并會用F摩=μFN解決具體問題。
2.靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律,正確理解最大靜摩擦力的概念。
學(xué)習(xí)難點:
1.正壓力FN的確定。
2.靜摩擦力的有無、大小的判定。
主要內(nèi)容:
一、摩擦力
一個物體在另一個物體上滑動時,或者在另一個物體上有滑動的趨勢時我們會感到它們之間有相互阻礙的作用,這就是摩擦,這種情況下產(chǎn)生力我們就稱為摩擦力。固體、液體、氣體的接觸面上都會有摩擦作用。
二、滑動摩擦力
1. 產(chǎn)生:一個物體在另一個物體表面上相對于另一個物體發(fā)生相對滑動時,另一個物體阻礙它相對滑動的力稱為滑動摩擦力。
2. 產(chǎn)生條件:相互接觸、相互擠壓、相對運動、表面粗糙。
①兩個物體直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生。
摩擦力與彈力一樣屬接觸作用力,但兩個物體直接接觸并不擠壓就不會出現(xiàn)摩擦力。擠壓的效果是有壓力產(chǎn)生。壓力就是一個物體對另一個物體表面的垂直作用力,也叫正壓力,壓力屬彈力,可依上一節(jié)有關(guān)彈力的判斷有無壓力產(chǎn)生。
、诮佑|面粗糙。當(dāng)一個物體沿另一物體表面滑動時,接觸面粗糙,各凹凸不平的部分互相嚙合,形成阻礙相對運動的力,即為摩擦力。凡題中寫明“接觸面光滑”、“光滑小球”等,統(tǒng)統(tǒng)不考慮摩擦力(“光滑”是一個理想化模型)。
、劢佑|面上發(fā)生相對運動。
特別注意:“相對運動”與“物體運動”不是同一概念,“相對運動”是指受力物體相對于施力物體(以施力物體為參照物)的位置發(fā)生了改變;而“物體的運動”一般指物體相對地面的位置發(fā)生了改變。
3.方向:總與接觸面相切,且與相對運動方向相反。
這里的“相對”是指相互接觸發(fā)生摩擦的物體,而不是相對別的物體。滑動摩擦力的方向跟物體的相對運動的方向相反,但并非一定與物體的運動方向相反。
4.大。号c壓力成正比 F=μFN
① 壓力FN與重力G是兩種不同性質(zhì)的力,它們在大小上可以相等,也可以不等,也可以毫無關(guān)系,用力將物塊壓在豎直墻上且讓物塊沿墻面下滑,物塊與墻面間的壓力就與物塊重力無關(guān),不要一提到壓力,就聯(lián)想到放在水平地面上的物體,認(rèn)為物體對支承面的壓力的大小一定等于物體的重力。
、讦淌潜壤(shù),稱為動摩擦因數(shù),沒有單位,只有大小,數(shù)值與相互接觸的______、接觸面的______程度有關(guān)。在通常情況下,μ<1。
③計算公式表明:滑動摩擦力F的大小只由μ和FN共同決定,跟物體的運動情況、接觸面的大小等無關(guān)。
5.滑動摩擦力的作用點:在兩個物體的接觸面上的受力物體上。
問題:1. 相對運動和運動有什么區(qū)別?請舉例說明。
2.壓力FN的值一定等于物體的重力嗎?請舉例說明。
3.滑動摩擦力的大小與物體間的接觸面積有關(guān)嗎?
4.滑動摩擦力的大小跟物體間相對運動的速度有關(guān)嗎?
三、靜摩擦力
1. 產(chǎn)生:兩個物體滿足產(chǎn)生摩擦力的條件,有相對運動趨勢時,物體間所產(chǎn)生的阻礙相對運動趨勢的力叫靜摩擦力。
2. 產(chǎn)生條件:
、賰晌矬w直接接觸、相互擠壓有彈力產(chǎn)生;
、诮佑|面粗糙;
③兩物體保持相對靜止但有相對運動趨勢。
所謂“相對運動趨勢”,就是說假設(shè)沒有靜摩擦力的存在,物體間就會發(fā)生相對運動。比如物體靜止在斜面上就是由于有靜摩擦力存在;如果接觸面光滑.沒有靜摩擦力,則由于重力的作用,物體會沿斜面下滑。
跟滑動摩擦力條件的區(qū)別是:
3. 大。簝晌矬w間實際發(fā)生的靜摩擦力F在零和最大靜摩擦力Fmax之間
實際大小可根據(jù)二力平衡條件判斷。
4. 方向:總跟接觸面相切,與相對運動趨勢相反
、偎^“相對運動趨勢的方向”,是指假設(shè)接觸面光滑時,物體將要發(fā)生的相對運動的方向。比如物體靜止在粗糙斜面上,假沒沒有摩擦,物體將沿斜面下滑,即物體靜止時相對(斜面)運動趨勢的方向是沿斜面向下,則物體所受靜摩擦力的方向沿斜面向上,與物體相對運動趨勢的方向相反。
②判斷靜摩擦力的方向可用假設(shè)法。其操作程序是:
A.選研究對象----受靜摩擦力作用的物體;
B.選參照物體----與研究對象直接接觸且施加靜摩擦力的物體;
C.假設(shè)接觸面光滑,找出研究對象相對參照物體的運動方向即相對運動趨勢的方向
D.確定靜摩擦力的方向一一與相對運動趨勢的方向相反
、垤o摩擦力的方向與物體相對運動趨勢的方向相反,但并非一定與物體的運動方向相反。
5.靜摩擦力的作用點:在兩物體的接觸面受力物體上。
【例一】下述關(guān)于靜摩擦力的說法正確的是:( )
A. 靜摩擦力的方向總是與物體運動方向相反;
B.靜摩擦力的大小與物體的正壓力成正比;
C.靜摩擦力只能在物體靜止時產(chǎn)生;
D.靜摩擦力的方向與接觸物體相對運動的趨勢相反.
D
【例二】用水平推力F把重為G的黑板擦緊壓在豎直的墻面上靜止不動,不計手指與黑板擦之間的摩擦力,當(dāng)把推力增加到2F時,黑板擦所受的摩擦力大小是原來的幾倍?
摩擦力沒變,一直等于重力.
四、滑動摩擦力和靜摩擦力的比較
滑動摩擦力 靜摩擦力 符號及單位
產(chǎn)生原因 表面粗糙有擠壓作用的物體間發(fā)生相對運動時 表面粗糙有擠壓作用的物體間具有相對運動趨勢時 摩擦力用f表示
單位:牛頓
簡稱:牛
符號:N
大小 f=μN 始終與外力沿著接觸面的分量相等
方向 與相對運動方向相反 與相對運動趨勢相反
問題:1. 摩擦力一定是阻力嗎?
2.靜摩擦力的大小與正壓力成正比嗎?
3.最大靜摩擦力等于滑動摩擦力嗎?
訓(xùn)練:
1.下列關(guān)于摩擦力的說法中錯誤的是( )
A.兩個相對靜止物體間一定有靜摩擦力作用.B.受靜摩擦力作用的物體一定是靜止的.
C.靜摩擦力對物體總是阻力. D.有摩擦力一定有彈力
2.下列說法中不正確的是( )
A.物體越重,使它滑動時的摩擦力越大,所以摩擦力與物重成正比.
B. 由μ=f/N可知,動摩擦因數(shù)與滑動摩擦力成正比,與正壓力成反比.
C.摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反.
D.摩擦力總是對物體的運動起阻礙作用.
3.如圖所示,一個重G=200N的物體,在粗糙水平面上向左運動,物體和水平面間的摩擦因數(shù)μ=0.1,同時物體還受到大小為10N、方向向右的水平力F作用,則水平面對物體的摩擦力的大小和方向是( )
A.大小是10N,方向向左.B.大小是10N,方向向右.
C.大小是20N,方向向左.D.大小是20N,方向向右.
4.粗糙的水平面上疊放著A和B兩個物體,A和B間的接觸面也是粗糙的,如果用水平力F拉B,而B仍保持靜止,則此時( )
A.B和地面間的靜摩擦力等于F,B和A間的靜摩擦力也等于F.
B.B和地面間的靜摩擦力等于F,B和A間的靜摩擦力等于零.
C.B和地面間的靜摩擦力等于零,B和A間的靜摩擦力也等于零.
D.B和地面間的靜摩擦力等于零,B和A間的靜摩擦力等于F.
答案:1.ABC 2.ABCD 3.D 4.B
閱讀材料: 從經(jīng)典力學(xué)到相對論的發(fā)展
在以牛頓運動定律為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)中,空間間隔(長度)S、時間t和質(zhì)量m這三個量都與物體的運動速度無關(guān)。一根尺靜止時這樣長,當(dāng)它運動時還是這樣長;一只鐘不論處于靜止?fàn)顟B(tài)還是處于運動狀態(tài),其快慢保持不變;一個物體靜止時的質(zhì)量與它運動時的質(zhì)量一樣。這就是經(jīng)典力學(xué)的絕對時空觀。到了十九世紀(jì)末,面對高速運動的微觀粒子發(fā)生的現(xiàn)象,經(jīng)典力學(xué)遇到了困難。在新事物面前,愛因斯坦打破了傳統(tǒng)的絕對時空觀,于1905年發(fā)表了題為《論運動物體的電動力學(xué)》的,提出了狹義相對性原理和光速不變原理,創(chuàng)建了狹義相對論。狹義相對論指出:長度、時間和質(zhì)量都是隨運動速度變化的。長度、時間和質(zhì)量隨速度變化的關(guān)系可用下列方程來表示: ,(通稱“尺縮效應(yīng)”)、 (通稱“鐘慢效應(yīng)”)、 (通稱“質(zhì)—速關(guān)系”)
上列各式里的v是物體運動的速度,C是真空中的光速,l0和l分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中沿速度v的方向測得的物體長度;t0和t分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的時間; m0和 m分別為在相對靜止和運動系統(tǒng)中測得的物體質(zhì)量。
但是,當(dāng)宏觀物體的運動速度遠(yuǎn)小于光速時(v<
繼狹義相對論之后,1915年愛因斯坦又建立了廣義相對論,指出空間——時間不可能離開物質(zhì)而獨立存在,空間的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物體的分布,使人類對于時間、空間和引力現(xiàn)象的認(rèn)識大大深化了!蔼M義相對論”和“廣義相對論”統(tǒng)稱為相對論。
高中物理學(xué)法:高中物理怎樣學(xué)三
(一)三個基本。基本概念要清楚,基本規(guī)律要熟悉,基本方法要熟練。關(guān)于基本概念,舉一個例子。比如說速率。它有兩個意思:一是表示速度的大小;二是表示路程與時間的比值(如在勻速圓周運動中),而速度是位移與時間的比值(指在勻速直線運動中)。關(guān)于基本規(guī)律,比如說平均速度的計算公式有兩個經(jīng)常用到V=s/t、V=(vo+vt)/2。前者是定義式,適用于任何情況,后者是導(dǎo)出式,只適用于做勻變速直線運動的情況。再說一下基本方法,比如說研究中學(xué)問題是常采用的整體法和隔離法,就是一個典型的相輔形成的方法。最后再談一個問題,屬于三個基本之外的問題。就是我們在學(xué)習(xí)物理的過程中,總結(jié)出一些簡練易記實用的推論或論斷,對幫助解題和學(xué)好物理是非常有用的。如,沿著電場線的方向電勢降低;同一根繩上張力相等;加速度為零時速度最大;洛侖茲力不做功等等。
(二)獨立做題。要獨立地(指不依賴他人),保質(zhì)保量地做一些題。題目要有一定的數(shù)量,不能太少,更要有一定的質(zhì)量,就是說要有一定的難度。任何人學(xué)習(xí)數(shù)理化不經(jīng)過這一關(guān)是學(xué)不好的。獨立解題,可能有時慢一些,有時要走彎路,有時甚至解不出來,但這些都是正常的,是任何一個初學(xué)者走向成功的必由之路。
以上就是“高中物理學(xué)法:高中物理怎樣學(xué)三”的所有內(nèi)容,希望對大家有所幫助!
由動量定理求解平均沖力類例析
一、估算類
例1:據(jù)報道,1980年一架英國戰(zhàn)斗機(jī)在威爾士上空與一只禿鷹相撞,飛機(jī)墜毀。小小的飛鳥撞壞龐大、堅實的飛機(jī),真難以。試通過估算,說明鳥類對飛機(jī)飛行的威脅,設(shè)飛鳥的質(zhì)量m=1kg,飛機(jī)的飛行速度為V=800m/s,若兩者相撞,試估算鳥對飛機(jī)的撞擊力。
分析與解:首先合理建立模型,鳥與飛機(jī)相撞時,鳥的動量發(fā)生變化,由動量定理可知,鳥與飛機(jī)間必有沖力作用,高中生物。因鳥飛行的速度遠(yuǎn)小于飛機(jī)的速度,可認(rèn)為鳥的初速為零,因鳥的質(zhì)量相對飛機(jī)的質(zhì)量要小得多,所以兩者相撞后飛機(jī)的速度基本不變,鳥與飛機(jī)一起以飛機(jī)的初速運動。而鳥與飛機(jī)接觸的時間可理解為:鳥與飛機(jī)相撞時其長度改變所需的時間,對于鳥的長度可近似取為L=0.2m,t=L/V。
設(shè)鳥對飛機(jī)的撞擊力為F,以鳥為研究對象,由動量定理有:Ft=mV,
所以: 。
由上可見,鳥對飛機(jī)飛行具有很大的威脅,故在大型飛機(jī)場通常要設(shè)有驅(qū)趕飛鳥的設(shè)置。
二、變質(zhì)量類
例2:一場雨的降雨量為2小時內(nèi)7.2cm積水高。設(shè)雨滴落地時的速度相當(dāng)于它從61.25m高處自由下落時獲得的速度,取g=10m/s2,求雨落地時對每平方米地面產(chǎn)生的平均壓力為多大?
分析與解:因題中的已知條件為總降雨量的多少,而需要求解的是雨在落地時對地的平均沖力。故可以把所降總雨量分成若干個小部分,設(shè)每一小部分雨滴的質(zhì)量為△m,每部分對應(yīng)的時間為△t,對各小段應(yīng)用動量定理求得雨滴在該段所受的合外力。當(dāng)雨滴的落地速度相當(dāng)于由61.25m高處自由下落時的獲得的速度時( ),因雨滴的線度很小,故雨滴與地面相撞的時間極短,此時雨滴的重力相對于沖力而言,可以忽略不計。雨滴對地面的沖力即可認(rèn)為為雨滴所受的合外力。
設(shè)雨滴對每地面的平均沖力為F,由動量定理:△mV=F△t,對所有部分求和得:
即:MV=Ft,M為地面所降雨的總質(zhì)量:M=ρSh,
所以雨落地時對每平方米地面產(chǎn)生的平均壓力為:
例3:如圖所示,由高壓水槍豎直向上噴出的水柱,將一質(zhì)量為M的小鐵盒開口向下倒頂在空中。已知水以恒定速度V0從橫截面積為S的水槍中持續(xù)不變噴出,向上運動并沖擊鐵盒后,以不變的速率豎直返回,求穩(wěn)定狀態(tài)下鐵盒距水槍口的高度h。
分析:鐵盒能處于平衡,是因為鐵盒受水對鐵盒的沖力作用?扇r間t內(nèi)到達(dá)鐵盒的水為研究對象,設(shè)其質(zhì)量為m,由動量定理求得水柱對鐵盒的沖力。再由水在向上運動時是以重力加速度g作勻減速運動,求出鐵盒距水槍的高度。
解:設(shè)在時間t內(nèi)到達(dá)鐵盒的水的質(zhì)量為m,速度為V,以這部分水為研究對象,設(shè)水柱對鐵盒的沖力為F,因水柱與鐵盒的作用時間極短,所以此過程中可忽略水柱的重力。
由動量定理有:Ft=m×2V,
在時間t內(nèi)從水槍中噴出的水的質(zhì)量為:m′= ρSV0t,因水槍連續(xù)噴水,所以時間t內(nèi)到達(dá)鐵盒水的質(zhì)量
為:m = m′ = ρSV0t,
由于水槍噴出的水柱在豎直方向以重力加速度作勻減速運動,故:
當(dāng)鐵盒倒頂在空中時,由平衡條件有:F=Mg,
綜合以上各式得:
三、綜合型
例4:火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推力F等于火箭在單位時間內(nèi)噴出的推進(jìn)劑質(zhì)量M與推進(jìn)劑速度V的乘積,即F=MV。質(zhì)子火箭發(fā)動機(jī)噴出的推進(jìn)劑是質(zhì)子,這種發(fā)動機(jī)用于在外層空間中產(chǎn)生的微小推力來糾正衛(wèi)星的軌道或姿態(tài)。設(shè)一臺質(zhì)子發(fā)動機(jī)噴出的質(zhì)子流的電流I=1.0A,用于加速質(zhì)子的電壓U=5.0×104V,質(zhì)子質(zhì)量m=1.6×10-27kg,求該發(fā)動機(jī)的推力(取2位有效數(shù)字)。
分析與解:因題中已給出發(fā)動機(jī)的推力:F=MV。故只需求出質(zhì)子流的速度及質(zhì)子流的總質(zhì)量即可求出相應(yīng)的推力。質(zhì)子是通過電場的加速而獲得一定的速度,其速度的大小可由動能定理求得。再由電流的定義可求出質(zhì)子的電量,并得出質(zhì)子的個數(shù)及總質(zhì)量M。
設(shè)質(zhì)子流的速度為V,因質(zhì)子是通過加速電場加速,
由 ,有:。
設(shè)單位時間內(nèi)噴出質(zhì)子的總質(zhì)量為M,則M=nm,
由電流的定義: ,Q=ne,
又因為:F=MV,
綜合以上各式得:
例5:根據(jù)量子理論,光子的能量E與動量p之間的關(guān)系式為E=pc,其中c表示光速,由于光子有動量,照到物體表面的光子被物體吸收或反射時都會對物體產(chǎn)生壓強(qiáng),這就是"光壓",用I表示。
(1)一臺二氧化碳?xì)怏w激光器發(fā)生的激光,功率為P0,射出的光束的橫截面積為S,當(dāng)它垂直照射到一物體表面并被物體全部反射時,激光對物體表面的壓力F=2pN,其中p表示光子的動量,N表示單位時間內(nèi)激光器射出的光子數(shù),試用P0和S表示該束。
。2)有人設(shè)想在宇宙探測中用光為動力推動探測器加速,探測器上安裝有面積極大、反射率極高的薄膜,并讓它正對太陽,已知太陽光照射薄膜時每平方米面積上的輻射功率為1350W,探測器和薄膜的總質(zhì)量為m=100kg,薄膜面積為4×104m2,求此時探測器的加速度大小。
分析:由光壓的定義可知: ,而F=2pN,故只需求出F與功率P0的關(guān)系,即可求得光壓I。
解:(1)在單位時間內(nèi),功率為P0的激光器的總能量為:P0=NE=Npc,所以:
由題意可知:激光對物體表面的壓力F=2pN,
故激光對物體產(chǎn)生的光壓: 。
。2)由上一問可知:
所以探測器受到的光的總壓力為:F=IS膜,對探測器利用牛頓第二定律:F=ma,
故此時探測器的加速度為: 。
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