高考物理二輪復習 專題17 力熱光學實驗精品課件 大綱人教

專題十七力熱光學實驗專題十七力熱光學實驗主干知識整合專題十七

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一、力學、熱學、光學實驗中的測量方法待測量測量方法說明長度(1)利用刻度尺毫米刻度尺精度為________，厘米刻度尺精度為________(2)利用游標卡尺①讀數(shù)方法：測量值＝主尺上指示的毫米數(shù)＋精度×游標尺對齊的格數(shù)②精度：10分度的游標卡尺精度為________，20分度的游標卡尺精度為________，50分度游標卡尺精度為________．游標卡尺不估讀1mm1cm0.1mm0.05mm0.02mm專題十七

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待測量測量方法說明長度(3)利用螺旋測微器①讀數(shù)方法：測量值＝主尺上指示的毫米數(shù)(注意半毫米刻線是否漏出)＋精度×轉動圓筒上與主尺中心刻線所對刻度值(注意要估讀)②精度：螺旋測微器精度為________時間(1)利用秒表①秒表精度：秒表精度通常為________．秒表不估讀②秒表讀數(shù)：內盤讀數(shù)(注意是否超過半分鐘)＋外盤讀數(shù)(2)利用打點計時器①t＝______(n表示打點的時間間隔的個數(shù)，T表示打點周期)②打點周期與所接交流電周期相同0.01mm0.1snT專題十七

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待測量測量方法說明時間(3)利用光電計時器光電計時器能自動記錄擋光時間，顯示在讀數(shù)窗口質量利用天平物體質量＝砝碼總質量＋游碼示數(shù)×游碼最小分度力彈簧測力計力的大?。骄取林羔樦甘镜母駭?shù)(注意估讀)專題十七

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待測量測量方法說明速度(1)利用打點紙帶若紙帶做勻變速直線運動，則打某點時的瞬時速度等于對應平均速度(2)利用平拋運動①v0＝x(x表示物體完成的水平位移，y表示豎直位移)②如果幾個物體平拋時下落高度相同，則可用水平位移反映其水平速度大小，如教材中“驗證動量守恒定律”的實驗原理即用到這一思想專題十七

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待測量測量方法說明速度(3)利用光電門①v0＝

(d表示滑塊上擋光片的寬度，Δt表示擋光片擋光時間)②由于擋光片的寬度很小，在這里可用平均速度表示其瞬時速度加速度(1)利用打點紙帶若紙帶做勻變速直線運動，則a＝或a＝

(2)利用光電門若紙帶做勻變速直線運動，則a＝

(v1、v2分別表示通過光電門測得的滑塊在t1、t2兩個時刻的速度，Δt表示對應的時間)專題十七

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待測量測量方法說明重力加速度(1)利用單擺g＝(l表示單擺擺長，T表示單擺周期)(2)利用其他儀器或其他運動形式

①利用打點計時器；②利用光電門；③利用自由落體(滴水法)運動；④利用平拋運動等分子直徑用油膜法估測d＝(V表示油酸體積，S表示油酸單分子油膜面積)折射率利用插針法n＝(θ1表示在真空或空氣中的入射角，θ2表示在介質中的折射角)專題十七

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待測量測量方法說明光的波長利用光的干涉實驗λ＝(d表示雙縫寬度，l表示雙縫到屏的距離，Δx表示相鄰亮紋間距或相鄰暗紋間距)專題十七

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二、實驗數(shù)據(jù)的記錄與處理1．誤差和有效數(shù)字(1)誤差：測量值與真實值的差異叫做誤差．誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩種．①系統(tǒng)誤差的特點是在多次重復同一實驗時，誤差總是同樣地偏大或偏?。谂既徽`差總是有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的機會相同．減小偶然誤差的方法，可以多進行幾次測量，求出幾次測量的數(shù)值的平均值．這個平均值比某一次測得的數(shù)值更接近于真實值．專題十七

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另外，還可以按照相對誤差和絕對誤差來分：相對誤差(即絕對誤差所占真實值的百分比)；絕對誤差＝|測量值－真實值|(即測量值與真實值之差的絕對值)．相對誤差以百分比表示，數(shù)值越小表示計量的精度越高．絕對誤差只反映測量值與真實值的差值，不能反映測量精度．(2)有效數(shù)字：帶有一位不可靠數(shù)字的近似數(shù)字，叫做有效數(shù)字．①凡是用測量儀器直接測量的結果，讀數(shù)一般要求在讀出儀器最小刻度所在位的數(shù)值(可靠數(shù)字)后，再向下估讀一位(不可靠數(shù)字)，這里不受有效數(shù)字位數(shù)的限制．專題十七

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②間接測量的有效數(shù)字運算不作要求，運算結果一般可用2～3位有效數(shù)字表示．2．儀器讀數(shù)(1)使用刻度尺、彈簧測力計、溫度計、電流表、電壓表等儀器時，凡是最小刻度是10分度的，要求讀到最小刻度后再往下估讀一位(估讀的這位是不可靠數(shù)字，卻是有效數(shù)字的不可缺少的組成部分)；凡是最小刻度不足10分度的，只要求讀到最小刻度所在的這一位，不再往下估讀．例如圖5－17－1甲中用毫米刻度尺測量物體長度為6.50cm，圖乙中電壓表用15V量程時最小刻度為0.5V，只讀到0.1V這一位即可，可讀作5.7V.專題十七

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(2)不需要估讀的儀器①游標卡尺、秒表、電阻箱由于本身構造的原因不需要估讀．②歐姆表因為本身測量值就不準確，因此不需要估讀．例如秒表(又稱停表)讀數(shù)分兩部分：小圈內表示分，每小格表示0.5分鐘；大圈內表示秒，最小刻度為0.1秒．當分針在前0.5分內時，秒針在0～30秒內讀數(shù)；當分針在后0.5分內時，秒針在30～60秒內讀數(shù)．因此圖5－17－2中秒表讀數(shù)應為3分零48.7秒．專題十七

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專題十七

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3．實驗數(shù)據(jù)的處理(1)列表法將實驗中的測量數(shù)據(jù)列成表格，可以簡明地表示出有關物理量之間的關系，便于檢查測量結果和運算是否合理，有助于發(fā)現(xiàn)和分析實驗中存在的問題，而且列表法還是圖象法的基礎．列表時應注意：①表格要直接地反映有關物理量之間的關系，一般把自變量寫在前邊，因變量緊接著寫在后面，便于分析．②表格要清楚地反映測量的次數(shù)、測得的物理量的名稱及單位、計算的物理量的名稱及單位，物理量的單位可寫在標題欄內，一般不在數(shù)值欄內重復出現(xiàn)．③表中所列數(shù)據(jù)要正確反映測量值的有效數(shù)字．專題十七

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(2)解析法解析法即通過實驗所涉及的解析式進行計算得到實驗結果，一般應用于測量性實驗數(shù)據(jù)的處理，并且通過多次測量取平均值來減小偶然誤差．(3)圖象法選取適當?shù)淖宰兞?，通過畫出圖象可以找到或反映物理量之間的變化關系，并便于找出其中的規(guī)律，確定對應量的函數(shù)關系，圖象法經(jīng)常應用于探究性實驗．畫圖象時應注意以下兩點：①根據(jù)測量的要求選定坐標軸，一般以橫軸為自變量，縱軸為因變量，坐標軸要標明所代表的物理量的名稱及單位．專題十七

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②坐標軸標度的選擇要合適，使測量數(shù)據(jù)能在坐標軸上得到準確的反映，為避免圖紙上出現(xiàn)大片空白，坐標原點可以是零，也可以不是零．要點熱點探究專題十七

│要點熱點探究?探究點一測量性實驗測量可分為直接測量和間接測量，高中物理實驗涉及的測量型實驗大多為間接測量實驗，即通過直接測量與待測量相關的物理量，然后通過推導計算來間接得到待測量，而聯(lián)系直接測量量和待測量間的關系即為實驗原理．專題十七│要點熱點探究例1在“利用單擺測重力加速度”的實驗中．(1)某同學用刻度尺測得擺線長為0.985m，用如圖5－17－3甲所示的游標卡尺(標尺上有10個等分刻度)測擺球直徑，用如圖乙所示的秒表記錄單擺振動50次所用的時間．由圖甲讀出擺球直徑為________m，單擺振動50次所用的時間為________s.專題十七│要點熱點探究專題十七

│要點熱點探究(2)若測得擺球直徑為d，擺線長為L，周期為T，請寫出重力加速度的計算式：g＝________.【點撥】本題為教材基本實驗的再現(xiàn)式考查，難度中等偏易，但要注意細節(jié)，如擺長的和單擺周期的計算、秒表讀數(shù)等．專題十七

│要點熱點探究例1

(1)1.02×10－2

100.5

(2)【解析】

(1)秒表的讀數(shù)規(guī)則是中央(小盤刻度1.5分鐘)＋大盤刻度(10s)＋小格數(shù)(5)×精度(0.1)＝100.5s，需要注意的是秒表不估讀．(2)根據(jù)單擺周期公式推導即可．專題十七

│要點熱點探究【點評】本題涉及的實驗是考綱要求的19個基本實驗之一，屬于間接測量性實驗，考查考生對基本實驗的理解和應用能力，屬于最基本的實驗能力要求．現(xiàn)在高考試題純粹考查教材實驗的試題較少，大多是以教材基本實驗為基礎通過適度延伸和拓展來命制的，這就要求考生必須深刻理解每一個基本實驗，領悟其中滲透的實驗思想、方法、理論，并能遷移應用到相關實驗中．專題十七

│要點熱點探究

用螺旋測微器測量某金屬絲直徑的結果如圖5－17－4所示．該金屬絲的直徑是________mm.變式題專題十七

│要點熱點探究例1變式題1.705(1.704～1.706均可)【解析】螺旋測微器的讀數(shù)＝固定尺的讀數(shù)＋可動尺的讀數(shù)×0.01，即1.5mm＋20.5×0.01mm＝1.705mm.專題十七

│要點熱點探究?探究點二驗證性實驗驗證性實驗的實驗目的是驗證已經(jīng)學過的物理定理、定律，而被驗證的定理、定律本身也就構成了驗證性實驗的實驗原理．解決這類問題的關鍵是根據(jù)題目已給實驗條件、實驗過程、實驗情景領會好命題意圖，找出實驗中應測定的物理量，明確在誤差允許的范圍內通過怎樣的定量關系的成立即能達到驗證目的．專題十七

│要點熱點探究例2如圖5－17－5所示，把A、B兩個小球用等長細線懸掛起來，一小球自然下垂，拉起另一個小球，放下時它們將相碰，請你利用該實驗方法驗證動量守恒定律．(1)寫出該實驗必須測量的物理量(并設定表示相應物理量的字母)：_____________；(2)用你所設定的字母寫出驗證動量守恒定律表達式：_____.(3)請你寫出一條減小實驗誤差的建議：________________.專題十七

│要點熱點探究【點撥】(1)在教材中“驗證碰撞中動量守恒實驗”中是直接測出碰撞前后的速度的嗎？怎樣處理的？(2)本題中按照題給實驗條件能直接得到小球碰撞前后的速度嗎？如何解決這一問題？例2

(1)A球的質量m1，B球的質量m2，釋放A球前細線與豎直方向的夾角α，碰撞后A、B兩球擺到最高點時細線與豎直方向的夾角β、γ(3)①適當增大細線的長度；②適當增大小球的密度；③適當增大釋放小球A拉起的角度；④確保兩球發(fā)生對心碰撞(寫出一點即可，其他建議合理均可)專題十七

│要點熱點探究【解析】動量守恒定律的表達式為mAv0＝mAvA＋mBvB，圖中所給儀器不能測出速度，只能直接測出角度，利用mgL(1－cosθ)＝mv2，即：v＝求得速度．對實驗本誤差的分析可從來源上考慮．[實驗理論提煉：實驗誤差的分析可以從多個方面考慮，既可從系統(tǒng)誤差與偶然誤差的角度考慮，也可以從相對誤差考慮(如增大小球的密度就是為了減小空氣阻力引起的相對誤差)]．專題十七

│要點熱點探究【點評】對于驗證性實驗的設計和理解，首先要從實驗原理(即要驗證的定理、定律)出發(fā)，根據(jù)實驗條件理解實驗步驟，明確需要測量的物理量(一般分為直接測量和間接測量兩種形式)．例如本題需要從能量轉化角度間接表示小球碰撞前后的速度，進而表示碰撞前后的動量以驗證動量守恒定理．由此可見，實驗理論的拓展和理解是形成正確解題思路的前提和保障．專題十七

│要點熱點探究變式題

[2010·全國卷Ⅰ]圖5－17－6是利用激光器測轉速的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉動，盤邊緣側面上有一小段涂有很薄的反光材料．當盤轉到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號轉變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來(如圖17－7所示)．專題十七

│要點熱點探究(1)若圖5－17－7中示波器顯示屏橫向的每大格(5小格)對應的時間為5.00×10－2s，則圓盤的轉速為______________轉/s.(保留3位有效數(shù)字)(2)若測得圓盤直徑為10.20cm，則可求得圓盤側面反光涂層的長度為__________cm.(保留3位有效數(shù)字)專題十七

│要點熱點探究例2變式題(1)4.55(2)1.46【解析】(1)從圖中可知，圓盤轉一圈的時間在橫坐標上顯示為22格，由題意知圖中橫坐標上每格表示1.00×10－2s，所以圓盤轉動的周期是0.22s，則轉速為4.55轉/s；(2)反光引起的電流圖象在圖中橫坐標上每次為一格，說明反光涂層的長度占圓盤周長的22分之一，為

＝1.46cm.專題十七

│要點熱點探究【高考命題者說】本題以激光和示波器測定轉速為載體，考查勻速圓周運動的相關知識，要求考生具備之別圖象、讀取數(shù)據(jù)的能力．(1)示波器上兩電信號之間的時間間隔即為圓盤運動的周期．由圖可知，兩電信號對應部分的時間間隔占據(jù)示波器顯示屏橫向22小格．由題意，每小格對應的時間為1.00×10－2s，所以圓盤運動的周期T＝0.220s，圓盤的轉速f＝＝4.55轉/s.(2)由圖可知，反光涂層的信號占據(jù)示波器橫向1格，表明圓盤側面反光涂層的長度是圓盤周長的＝1.46cm.專題十七

│要點熱點探究本題抽樣統(tǒng)計難度為0.248，對物理得分在20分以上的考生有較好的區(qū)分．(引自教育部考試中心2011《高考理科試題分析》第349頁)專題十七

│要點熱點探究?探究點三探究性實驗探究性實驗注重考查考生的科學探究能力，注重考查知識的形成過程．探究性實驗要求學生將自己掌握的物理知識和實驗技能創(chuàng)造性地應用到新的實驗情境中，由題給條件自行選定實驗原理，確定實驗方案，選擇合適的器材去研究物理現(xiàn)象，通過實驗得到的數(shù)據(jù)信息分析各物理量中的內在聯(lián)系，找出其中所包含的物理規(guī)律．在高考復習過程中我們必須關注這類實驗試題．專題十七

│要點熱點探究例3“探究動能定理”的實驗裝置如圖5－17－8所示，當小車在兩條橡皮筋作用下彈出時，橡皮筋對小車做的功記為W0.當用4條、6條、8條……完全相同的橡皮筋并在一起進行第2次、第3次、第4次……實驗時，橡皮筋對小車做的功記為2W0、3W0、4W0……，每次實驗中由靜止彈出的小車獲得的最大速度均可由打點計時器所打的紙帶測出．專題十七

│要點熱點探究專題十七

│要點熱點探究(1)關于該實驗，下列說法正確的是A．打點計時器可以用直流電源供電，電壓為4～6VB．實驗中使用的若干根橡皮筋的原長可以不相等C．每次實驗中應使小車從同一位置由靜止彈出D．利用每次測出的小車最大速度vm和橡皮筋做的功W，依次作出……的圖象，得出合力做功與物體速度變化的關系．專題十七

│要點熱點探究(2)圖5－17－9給出了某次在正確操作情況下打出的紙帶，從中截取了測量物體最大速度所用的一段紙帶，測得O點到A、B、C、D、E各點的距離分別為OA＝5.65cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.40cm，OE＝11.91cm.已知相鄰兩點時間間隔為0.02s，則小車獲得的最大速度vm＝________m/s.專題十七

│要點熱點探究【點撥】注意從整個實驗的敘述中理解實驗原理，要善于應用探究實驗的思想、方法(如本專題前面關于實驗數(shù)據(jù)的處理方法之圖象法)理解和處理該類實驗問題．例3(1)CD(2)0.78【解析】由打點計時器的工作原理可知，電源應為4～6V交流電，A錯誤；為了使彈簧的作用距離相等，每次必須在同一位置彈出，并且橡皮條的長度應相等，B錯誤、C正確；作出W2－vm、W3－vm……的圖象，找出符合規(guī)律的圖線知W－v為一直線．[實驗理論提煉：圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是探究性實驗必不可少的工作，通過圖象可以很好地反應相關物理量的函數(shù)關系，達到探究目的．通常是采用通過調整坐標軸表示的物理量的方法盡可能使畫出的圖線為直線，從而直觀反映物理量間的定量關系]．專題十七

│要點熱點探究【點評】本實驗為新課標教材中的基本實驗，在此作為大綱版的探究實驗可以很好地體現(xiàn)新課標的精神，當然關于探究實驗在大綱版教材中也已有所涉及，如“探究彈力和彈簧伸長的關系”實驗就用到了與本題同樣的實驗數(shù)據(jù)處理方法——圖象法．另外，在本題的分析中，要準確理解命題者的設計意圖，例如對B選項的判定，如果每根橡皮筋的原長不相等，就沒有的彈力做功的準確計量方法，所以選項B說法錯誤．專題十七

│要點熱點探究?探究點四實驗的創(chuàng)新與設計在保證正確性、安全性、準確性、可操作性的原則下，實驗的設計一般依據(jù)以下步驟進行：專題十七

│要點熱點探究例4[2011·重慶卷]某同學設計了如圖5－17－10所示的裝置，利用米尺、秒表、輕繩、輕滑輪、軌道、滑塊、托盤和砝碼等器材來測定滑塊和軌道間的動摩擦因數(shù)μ.滑塊和托盤上分別放有若干砝碼，滑塊質量為M，滑塊上砝碼總質量為m′，托盤和盤中砝碼的總質量為m.實驗中，滑塊在水平軌道上從A到B做初速度為零的勻加速直線運動，重力加速度g取10m/s2.專題十七

│要點熱點探究(1)為測量滑塊的加速度a，必須測出它在A、B間運動的________與________，計算a的運動學公式是________；(2)根據(jù)牛頓運動定律得到a與m的關系為：他想通過多次改變m，測出相應的a值，并利用上式來計算μ.若要求a是m的一次函數(shù)，必須使上式中的_______________保持不變，實驗中應將從托盤中取出的砝碼置于_______________；(3)實驗得到a與m的關系如圖5－17－11所示，由此可知μ＝___________(取兩位有效數(shù)字)．專題十七

│要點熱點探究專題十七

│要點熱點探究【點撥】第(1)問為對勻變速直線運動規(guī)律的考查，相對較簡單；在第(2)問中，為保證a是m的一次函數(shù)，需要m前邊的表達式為一定值，這在實驗中如何操作呢？第(3)問注意證a－m圖象的合理應用．例4

(1)位移s時間t

a＝(2)m′＋m滑塊上(3)0.23(0.21～0.25)

【解析】

(1)由s＝at2知，要測量滑塊的加速度a只需測量滑塊的位移s和滑行時間t，此時a＝(2)若要求a是m的一次函數(shù)，只需保持不變，即不變，故實驗時應將從托盤中取出的砝碼置于滑塊上．專題十七

│要點熱點探究(3)由圖象可知，圖象過(69.0×10－3,0.43)和(64.0×10－3,0.23)兩點，將之代入a＝－μg，解得：μ＝0.23.【點評】實驗創(chuàng)新的目的是使實驗更具安全性、合理性、精確性．通常，實驗創(chuàng)新的途徑主要表現(xiàn)在實驗原理的創(chuàng)新、實驗儀器的選用及其組裝方式的創(chuàng)新等幾個方面．本題的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在實驗原理上：為保證a是m的一次函數(shù)，只需要將托盤中的砝碼取出置于滑塊上即可，這樣就避免了因多次稱量質量引起的誤差，同時也保證了實驗數(shù)據(jù)處理時a－m圖象是一條直線．專題十七

│教師備用習題教師備用習題利用如圖1所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度．一斜面上安裝有兩個光電門，其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處，光電門甲的位置可移動．當一帶有遮光片的滑塊自斜面上滑下時，與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進行多次測量，每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑，并用米尺測量甲、乙之間的距離s，記下相應的t值；所得數(shù)據(jù)如下表所示．專題十七

│教師備用習題s/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4/(m·s－1)1.711.621.551.451.341.22專題十七

│教師備用習題完成下列填空和作圖：(1)若滑塊所受摩擦力為一常量，滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度v1、測量值s和t四個物理量之間所滿足的關系式是________；(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù)，在圖2給出的坐標紙上畫出－t圖線；(3)由所畫出的－t圖線，得出滑塊加速度的大小為a＝________m/s2(保留2位有效數(shù)字)．專題十七

│教師備用習題專題十七

│教師備用習題專題十七

│教師備用習題【解析】(1)在勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于這段時間內的平均速度，故中間時刻瞬時速度為由v1＝(或將加速度為a的勻加速運動看成反方向的加速度為－a的勻減速運動，則s＝－at2＋v1t)(2)由表中所給數(shù)據(jù)描點連線，注意描點時應使盡量多的點在直線上或分居在直線兩側，其圖線如圖所示．專題十七

│教師備用習題(3)由圖線的斜率k＝－a，又圖線過(0.20,1.81)(0.80,1.20)兩點，k＝＝－1.0，故a＝2.0m/s2.【備選理由】本題為新課標全國卷實驗考題，是大綱版實驗命題的導向．通過本題主要強化學生兩個方面的技能：其一，強化對光電門在實驗中的作用的理解；其二，增強用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的技巧和意識．9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2022/10/162022/10/16Sunday,October16,202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/20221:57:55AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday,October16,202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。16十月20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。。。十月222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財富。。2022/10/162022/10/1616October202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday,October16,202210、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/20221:57:55AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2022/10/162022/10/162022/10/16S