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文檔簡介

中學物理基礎(chǔ)學問總結(jié)(物理)學是一種自然科學,留意于探討物質(zhì)、能量、空間、時間,尤其是它們各自的性質(zhì)與彼此之間的相互關(guān)系。物理學是關(guān)于大自然規(guī)律的學問;更廣義地說,物理學探究分析大自然所發(fā)生的現(xiàn)象,以了解其規(guī)則。今日要與大家共享的是:(中學)物理相關(guān)基礎(chǔ)學問的總結(jié),詳細內(nèi)容如下,歡迎參考閱讀!

第一講:力學

力學包括靜力學、運動學和動力學。即:力,牛頓運動定律,物體的平衡,直線運動,曲線運動,振動和波,功和能,動量和沖量,等。

一、重要概念和規(guī)律

(一)重要概念

1.力、力矩

力是物體間的相互作用。其效果使物體發(fā)生形變和變更物體的運動狀態(tài)即產(chǎn)生加速度。力不能脫離物體而獨立存在.有力作用時,同時存在受力物體和施力物體但物體間不肯定接觸。力是矢量。力按性質(zhì)可分重力(G=mg)、彈力(胡克定律f=kx)、摩擦力(0f靜fmax、,f=N)、分子力、電磁力等。按效果可分拉力、壓力、支持力,張力、動力、阻力、向心力、回復力等。對于各種力要弄清它的產(chǎn)生緣由、特點、大小、方向、作用點和詳細效果。

力矩是變更物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的緣由。力矩M=FL通常規(guī)定使物體順(逆)時針轉(zhuǎn)動的力矩為負(正)。留意力臂L是指轉(zhuǎn)軸至力的作用線的垂直距離。

2.質(zhì)點、參照物

質(zhì)點指有質(zhì)量而不考慮大小和形態(tài)的物體。平動的物體一般視作質(zhì)點。

參照物指假定不動的物體。一般以地面做參照物。

3.位置、位移(s)、速度(v)、加速度(a)

質(zhì)點的位置可以用規(guī)定的坐標系中的點表示.

位移表示物體位置的變更,是由始位置引向末位置的有向線段。位移是矢量,與路徑無關(guān).而路程是標量,是物體運動軌跡的實際長度,與路徑有關(guān)。

速度表示質(zhì)點運動的快慢和方向,它的方向就是位移變更的方向。其大小稱為速率。在S-t圖象中,某點的速度即為圖線在該點物線的斜率。在勻速四周運動中,用線速度v=s/t和角速度=/t,v是矢量,方向為該點的切線方向,兩者的關(guān)系為v=R。

加速度表示速度變更的快慢,它的方向與速度變更的方向相同,但不肯定限速度方向相同。在v-t圖象中某點的加速度即為圖線在該點切線的斜率。

在勻速圓周運動中,用向心加速度a=v2/R和a=2R描述,其方向始終指向圓心。

4.質(zhì)量(m)、慣性

質(zhì)量表示物體內(nèi)含有物質(zhì)的多少,是一標量且為恒量.慣性指物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì),是物體固有的屬性。慣性由質(zhì)量來量度,物體的質(zhì)量越大,其慣性就越大,就越難變更它的運動狀態(tài)。

6.周期(T)、頻率(f)、振幅(A)

在勻速圓周運動中,周期指物體運動一周的時間,頻率指物體在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的周數(shù)。在簡諧振動中,周期指物體完成一次全振動的時間,頻率指在單位時間內(nèi)完成的全振動防次數(shù).波動的頻率確定于波源振動的頻率,它跟傳播的媒質(zhì)無關(guān)。周期和頻率的關(guān)系;T=1/f。振幅指振動物體離開平衡位置的最大距離。振幅越大,振動能量也越大。

7.相和相差

相是確定作簡諧振動的物理量在任一時刻的運動狀態(tài)的物理量。相差指兩個振動的相位差,即△=2-1當△=0時,稱為同相;當△=時,稱為反相。

8.波長()、波速(v)

波長指兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相同的質(zhì)點間均距離。波速指振動傳播的速度。波長、頻率和波速的關(guān)系為v=f。同一種波當它從一種介質(zhì)進入到另一種介質(zhì)時,波長和波速要發(fā)生變更,但頻率不變。

9.波的干涉和衍射

波的干涉指兩個相干波源(兩個波源頻率相同、相差恒定)發(fā)出的波疊加時能形成干涉圖樣(某些振動加強的區(qū)域和某些振動減弱的區(qū)域相互間隔的區(qū)域)。其條件:兩個相干波源發(fā)出的波疊加。

波的衍射指波繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:障礙物或孔的尺寸跟波長差不多。

10.音調(diào)、響度、音品

這是表征樂音三個特點的物理量,音調(diào)確定于聲源的頻率。響度確定于聲源的振幅。音品確定于泛音的個數(shù)、泛音的頻率和振幅。

11.功(W)

功是表示力作用一段位移(空間積累)效果的物理量。

要深刻理解功的概念:①假如物體在力的方向上發(fā)生了位移,就說這個力對物體做了功。因此,凡談到做功,肯定要明確指出是哪個力對哪個物體做了功。②做功出必需具有兩個必要的因素;力和物體在力的方向上發(fā)生了位移。因此,假如力在物體發(fā)生的那段位移里做了功,則物體在發(fā)生那段位移的過程里始終受到該力的作用,力消逝之時即停止做功之時。③力做功是一個物理過程,做功的多少反映了在這物理過程中能量變更的多少。④功可用公式W=Fscos計算。當090時,力做正功,當=90時,力不做功,當90180時,力做負功(或說成物體克服該力做正功)。⑤功是標量,但功有正負。功的正負僅表示力在使物體移的過程中起了動力作用還是阻力作用。⑥和外力對物體所做的功等于各個外力對物體做功的代數(shù)和。

12.功率(P)

功率是表示做功快慢的物理量。要留意理解:①公式P=W/t是功率的定義式,表示在時間t內(nèi)的平均功率。②公式P=Fvcosa表示即時功率。當發(fā)動機的功率肯定時,牽引力F與速度v成反比,但不能理解為當v趨近于零時F可趨近于無窮大,也不能理解為當F趨近于零時v可趨近于無窮大,這是由于受到機器構(gòu)造上的限制的原因。③要留意區(qū)分額定功率(發(fā)動機在正常工作時的最大輸出功率)和輸出功率間的區(qū)分和取系。當發(fā)動機的輸出功率等于額定功率時,它所牽引以物體達最大速度。最大速度受額定功率的限制。④在SI制中,功率的單位是瓦特;好用單位有千瓦等。要留意其換算關(guān)系。

13.能量(E)、動能(Ek)、勢能(Ep)

我們認為能夠?qū)ν饨缱龉Φ奈矬w具有能量。能量是表示物體狀態(tài)的物理量。能量是標量。動能和勢能總稱為機械能。

動能是由于物體運動而具有的能。用公式Ek=mv2/2計算。要留意:①Ek是相對于某一時刻(或某一狀態(tài))的動能,動能與物體的質(zhì)量和速率有關(guān),而與速度方向無關(guān)。②動能是標量,且恒為正值。③物體的動能具有相對性,對于不同的參照物,由于v不同。因而Ek也不同。通常以地面為參照物。

勢能包括重力勢能和彈性勢能。重力勢能是由于物體被舉高而具有的能。用公式Ep=mgh計算。要留意:①重力勢能是物體和地球組成的系統(tǒng)所共有的。因而重力勢能具有相對性,它的大小確定于參考平面的選擇,通常選擇地面為參考平面。重力勢能的差值不因選擇不同的參考平面而有所不同。②重力對物體做多少正(負)功。物體的重力勢能就削減(增加)多少.重力做功的特點是只跟物體的起點和終點位置有關(guān),而限物體運動的路徑無關(guān)。③重力勢能是標量,但有正負。當物體在參考平面上(下)方時重力勢能為正(負)值。

彈性勢能是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能。任何發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能.彈力對彈簧做多少正(負)功,彈簧的彈性勢能就削減(增加)多少。彈簧的彈性勢能確定于彈簧被壓縮(或拉伸)的長度及彈簧的倔強系數(shù)。

14.沖量(I)、動量(p)

沖量I=Ft,是矢量,其方向確定于力的方向。聽從矢量運算法則平行四邊形定則。表示力在時間上的積累效果。有力作用在物體上即使物體產(chǎn)生加速度,但需經(jīng)過段時間才能變更物體的速度。

動量p=mv,是矢量,其方向確定于速度的方向。聽從矢量運算法則平行四邊形定則。表示物體運動狀態(tài)的物理量。

(二)重要規(guī)律

1.力的獨立作用原理:當物體受到幾個力的作用時,每個力各自獨尊地使物體產(chǎn)生一個加速度,就像其他的力不存在一植物體的實際加速度為這幾個加速度的矢量和。

2.牛頓運動定律:經(jīng)典力學的基本定律。適用于低速運動的宏觀物體。

牛頓第肯定律揭示了慣性和力的物理睬義。

牛頓其次定律(F=ma)揭示了物體的加速度跟它所受的外力及物體本身質(zhì)皮之間的關(guān)系、運用時留意矢量性(a與F的方向始終全都)、同時性(有力F必同時產(chǎn)生a)、相對性(相對于地面參照系)、統(tǒng)一性(單位統(tǒng)一用SI制)。

牛頓第三定律(F=-F)揭示了物體相互作用力間的關(guān)系。留意相互作用力與平衡力的區(qū)分。

3.物體的平衡條件:物體平衡時,即或靜止、或勻速直線運動、或勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)。在共點力作用下物體的平衡條件是F=0.有固定轉(zhuǎn)動軸的物體的平衡條件是M=0。留意:對于共點力平衡.必有M=0。對于固定轉(zhuǎn)動軸平衡,必有F=0。還要留意力的平衡和物體的平衡的區(qū)分。

4.勻變速直線運動規(guī)律:a的大小和方向肯定??梢杂霉胶蛨D象(s-t圖象和v-t圖象)描述。留意:①公式v=(v0+vt)/2只適用于勻變速直線運動.②推斷初速度不為零的句變速直線運動或測定其加速度的公式為△s=aT2,即從任一時刻起先,在連續(xù)相等的各時間間隔T內(nèi)的位移差△s都相等。推斷初速度為零的勻變速直線運動時,方法一;用S1:S2:S3=1:3:5推斷(可作為充分必要條件)。方法二:同時滿意△s=aT2(僅作為必要條件)和△s/s1=2/1。③利用圖象處理問題時,要留意其點、線、斜率、面積等的物理意義。

5.曲線運動的規(guī)律:利用運動的合成和分解方法。平拋運動可視為水平勻速直線運動豎直方向的自由落體的合運動。

勻速圓周運動雖向心加速度的大小不變,但方向時刻在變且恒指向圓心,所以是一種變加速運動。其向心力F=mv2/R或F=m2R,它與速度方向垂直。故只能變更物體的速度方向。向心力不是什么特別的力,任何一種力或幾種力的合力都可供應為向心力。

行星運動的規(guī)律由開普勒三定律揭示,三定律分別指明白行星運動的軌道、行星沿軌道運動時速率的變更以及周期與軌道半徑的關(guān)系(R3/T2=k)。萬有引力定律揭示了行星運動的本質(zhì)緣由,可應用來發(fā)覺天體并計算天體的質(zhì)量和密度。

6.振動和波動的規(guī)律:當物體受到指向平衡位置的回復力作用且阻力足夠小時,物體將作機械振動。振動可分自由振動和受迫振動。當策動力的頻率跟物體的固有頻率相等時,將發(fā)生共振,振幅達最大。簡指振動是一種變加速運動.其特點是所受外力的合力符合F=-kx,加速度符合a=-kx/m。這兩個特點可作為判別一個物體是否作簡諧振動的依據(jù)。簡諾振動的圖象是正弦(或余弦)曲線,它表示振動物體的位移隨時間而變更的狀況。典型的間諧振動有單擺和彈簧振子等。作簡諧振動的系統(tǒng)的能量是守恒的,振幅越大,能量越大。

機械振動在煤質(zhì)中的傳播過程形成機械波。其特點是只傳播振動的能量而媒質(zhì)本身并不遷移.波動遵循疊加原理,能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象。波動的任一質(zhì)點的振動周期(或頻率)和波源的振動周期(或頻率)全都.波動有橫波和縱波之分。波動圖象也是正弦6或余弦)曲線,它表示某一時刻各個質(zhì)點的位移。在判別質(zhì)點振動方向時要留意波動方向。

7.動能定理

動能定理揭示了外力對物體所做的總功與物體動能變更間的關(guān)系。要留意:①動能定理的探討對象是質(zhì)點(或單個物體)。②由動能定理可知:動力做正功使物體的動能增加Z阻力做負功,使物體的動能削減。③W指作用于物體的各個力所做功的代數(shù)和,因此要留意辨別功的正負。④Ek1和Ek2分別為初始狀態(tài)和終了狀態(tài)的動能。因此,Ek2-Ek1僅由初末兩個運動狀態(tài)確定,不涉及運動過程中的詳細細微環(huán)節(jié)。⑤公式W=Ek2-Ek1為標量式,但有正負。W為正(負)表示物體的動能增加(削減)。Ek2-Ek1為正(負)也表示物體的動能增加(削減)。

8.機械能守恒定律

機械能守恒定律揭示了物體在只有重力(或彈力)做功的狀況下,物體總的機械能保持不變及其動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律??杀硎緸镋2=E1,要留意:①該定律所探討的對象是物體系統(tǒng)。所謂機械能守恒,是指系統(tǒng)的總機械能守恒。②機械能守恒的條件:在只有重力(或彈力)做功的狀況下。③El和E2是指物體系統(tǒng)在隨意兩個運動狀態(tài)時的機械能,并不涉及El和E2間相互轉(zhuǎn)化的詳細細微環(huán)節(jié).④動能定理和機械能守恒定律有肯定的關(guān)系:當只有重力做功時,應用動能定理可以得機械能守恒定律。

9.動量定理

動量定理揭示了物體所受的沖量與其動量變更間的關(guān)系。要留意:①動量定理所探討的對象是質(zhì)點(或單個物體、或可視為單個物體的系統(tǒng))。②動量定理具有普適性,即運動軌跡不論是直線還是曲線,作用力不論是恒力還是變力(F為變力在作用時間內(nèi)的平均值),幾個力作用的時間不論是同時還是不同時,都適用。③F指物體所受的合外力。沖量Ft的方向與動量變更m△v的方向相同。

10.動量守恒定律

動量守恒定律揭示了物體在不受外力或所受外力的合力為零時的動量變更規(guī)律。對由兩個物體組成的系統(tǒng),可表達為m1v1+m2v2=m1v1+m2v2要留意:①系統(tǒng)的封閉性。動量守恒定律所探討的對象是物體系統(tǒng),所謂動量守恒是指系統(tǒng)的總動量守恒。②動量守恒的限制性。守恒的條件是F=0。這包含幾種狀況:一是系統(tǒng)根本不受到外力;二是系統(tǒng)所受的合外力為零;三是系統(tǒng)所受的外力遠比內(nèi)力小,且作用時打很短;四是系統(tǒng)在某個方向上所受的合外力為零、③速度的相對性。公式中的速度是相對于同一參照物而言的。④時間的同時性。系統(tǒng)的動量守恒是指在同一段時間里物體相互作用前后而言的。⑤動量的矢量性.假如系統(tǒng)內(nèi)物體作用前后的動量在同始終線上。則可選定正方向后用正、負號表示,將矢量運算化簡為代數(shù)運算M6)N律具有普適性。

11.碰撞規(guī)律

彈性碰撞同時滿意動量守恒和動能守恒,無能量損失。完全非彈性碰撞只滿意動量守恒,動能損失最大。

6.功和能的關(guān)系

功是能的轉(zhuǎn)化的量度。做功的過程總是伴隨著能量的變更,能量的變更需通過做功來實現(xiàn)。功是描述物理過程的物理量,能量是描述物理狀態(tài)的物理量。假如只有重力或彈力做功壩u機械能守恒。假如除重力和彈力做功外,還有其他力做功,則機械能和其他形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化,但總的能量保持不變,這就是能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律。機械能守恒定律是能量守恒定律的一種特別狀況。

二、重要探討方法

1.尋求"守恒量'。物理世界千變?nèi)f化,但有些物理量在肯定條件下遵循守恒的規(guī)律。如力學中,有質(zhì)量守恒、機械能守恒和動量守恒Z電學中有電荷守恒等.由于守恒定律適用范圍廣。處理問題便利,因此,尋求"守恒量'已成為物理探討的一個重要方面。

2.運用等量轉(zhuǎn)化的探討方法。運用這種方法,可進一步揭示相關(guān)物理量之間的聯(lián)系,發(fā)覺新規(guī)律.如:由重力做功使物體動能增加,可以得到機械能守恒定律的表達形式之一。

3.發(fā)散思維。多角度地探討同一物理問題。如力學中,從力的瞬時,時間積累、房間積累效果探討,分別發(fā)覺了牛頓運動定律、動量定理、動能定理,從各個不同的角度揭示了物探規(guī)律;為解決問題供應了多種渠道。

4.選取志向化模型和過程。這是重要的科學抽象志向化的方法,即只探討主要因素而忽視次要因素,使探討問題簡化。如。質(zhì)點、自由落體、單擺和彈簧振子等志向化模型和平衡、勻變速直線運動。勻速四周運動、拋體運動、簡連振動等志向化物理過程。

5.解析法。通過定量分析用公式表達物理規(guī)律。解析法具有推理嚴密和定量分析的特點

6.圖象法。通過建立坐標系表達物理量之間的變更關(guān)系。如:位移圖象、速度圖象、振動圖象、波動圖象等。圖象法具有直觀形象的特點。

7.隔離法。把探討對象從四周物體中隔離出來便于受力分析和處理問題。被隔離的探討對象可以是一個物體或物體的一部分,也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)。

8.矢量運算法。依據(jù)平行四邊形法則或三角形法則進行。當物體的運動在同始終線上時,可選定一個正方向,將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。選定正方向要以處理問題便利為原則,通??梢?guī)定初速度方向,加速度方向、坐標軸正方向為正方向。

9.運動的分解合成法。將困難運動看作由幾個簡潔運動所組成。它包括位移、速度、加速度、力的分解與合成。合成和分解要視問題的須要和實際效果進行.正交分解法是常用的方法。

三、基本解題思路

歸納起來,力學中有三把金鑰匙,那么.遇到力學問題,原委怎樣選用和運用金鑰匙呢?基本思路是:

1.審清題意,弄清物理過程,明確探討對象,畫好兩圖:物理過程示意圖和探討對象受力分析圖。

2.對涉及要求速度和位移的問題,先從能量觀點入手分析往往會帶來便利。即對各個力所做的功,物體速度的變更狀況作出分析。假如探討對象是一系統(tǒng),且只有重力做功,則應用機械能守恒定律解。假如探討對象是一物體,且還有其他力做功.則應用動能定理解.要留意分清正負功。選定零勢能點。初末狀態(tài)的機械能或動能、統(tǒng)一單位等問題。

3.對涉及要求時間和速度的問題,先從動量和沖量觀點入手分析往往會帶來便利。即對各個力的沖量、物體動量的變更狀況作出分析。假如探討對象是一系統(tǒng),且所受合力F=0,則應用動量守恒定律解。假如探討對象是一物體,且F0,則應用動量定理解。要留意選定正方向、分清動量和沖量的正負。初末狀態(tài)的動量、統(tǒng)一單位等問題。

4.對涉及要求加速度和時間的問題,先從牛頓運動定律入手分析往往會帶來方民即對探討對象分析其運動狀態(tài)和受力狀況后,列出其運動方程,必要時再運用運動學公式解之。要留意分析各運動過程中物體的受力狀況、選定正方向。統(tǒng)一單位等問題。

5.選用上述三把金鑰匙解題是相對的。一切要視詳細問題來定。有時需同時用之,有時可分別用之。這就須要通過解題不斷總結(jié)(閱歷)教訓。才能深刻領(lǐng)悟,敏捷運用。

解答力學問題通??砂慈缦滤悸愤M行:

1.審清題意,弄清物理過程,畫出示意圖。

2.明確探討對象,正確受力分析,畫出受力圖。

3.選取坐標系,規(guī)定正方向。

4.選準物理規(guī)律,列出方程.

5.解出所求物理量的文學表達式,代入統(tǒng)一單位后的數(shù)據(jù)。

6.計算結(jié)果,驗算探討。

四、(復習)建議

通過本講力學的復習,要求明確力學中以牛頓運動定律為核心的學問整體結(jié)構(gòu),深刻理解以力、速度、加速度、質(zhì)量等為主體的重要力學概念,嫻熟駕馭靜力學、運動學和動力學中的重要規(guī)律。要求明確力學中以牛頓運動定律、動能定理和機械能守恒定律、動量定理和動量守恒定律為核心的學問體系,深刻理解功、功率、動能、勢能、機械能、動量、沖量等重要概念,嫻熟駕馭動能定理、機械能守恒定律、動量定理、動量守恒定律等重要規(guī)律,能敏捷地運用三把力學金鑰匙解決力學問題,不斷開拓解題思路,增加解題實力。進一步了解探討力學乃至探討物理學的重要探討方法,能似明晰的思路嫻熟地解決有關(guān)力學問題。接著激發(fā)學習物理的愛好,熏陶良好的學習(包括復習)習慣,培育實力,開發(fā)(智力),并為后續(xù)內(nèi)容的復習打下良好的基礎(chǔ)。

1.制訂復習(支配)

為加強支配性,提高復習效率,應當留意制訂切實可行的復習支配。一般分兩輪進行:第一輪要求一章一節(jié)全面細致的復習,著重抓好基礎(chǔ)。其次輪要求深化學問,綜合提高,敏捷運用。要留意重點內(nèi)容的專題復習,在重解題方法和技巧的敏捷運用,留意解題規(guī)范化和試驗技能的訓練,留意科學的支配時間以提高復習效率。切忌重理論輕實際、重資料輕教材、重結(jié)論輕過程、重解題輕應用的不良傾向.

2.把握學問的深廣度

要切實遵循大綱和教材,不要隨意拓寬加深,留意擺脫題海,避開陷入偏、怪、難的歧途,要把握好學問的深廣度。如下列內(nèi)容不作要求:靜摩擦系數(shù)的概念,物體的一般平衡條件和開普勒三定律等物理規(guī)律,按有效數(shù)字規(guī)則運算,用速度圖象去計算問題,互換振動圖象和波動圖象。對矢量運算僅限于解直角三角形,對力矩平衡問題僅限于有固定轉(zhuǎn)動軸的狀況,對連接體問題僅限于相連物體的加速度大小和方向相同的狀況,對有關(guān)向心力的計算僅限于掏心力是由一條直線上的力合成的狀況,對豎直平面上的圓周運動僅限于計算最高點和最低點的有關(guān)問題.關(guān)于負功的概念,只要求明確它的物理意義。關(guān)于功率的概念,有時由于負功的出現(xiàn)也會遇到功率是負值的狀況,則僅要求知道它的物理意義是阻力在單位時間里所做的功。關(guān)于彈性勢能,只要求定性了解它的產(chǎn)生、與哪些因素有關(guān)、與其它能的轉(zhuǎn)化,而不要求用公式進行計算。不要求用功能關(guān)系解題。關(guān)于碰撞,只探討正碰,不區(qū)分彈性碰撞和非彈性碰撞,且只探討一維的狀況。應用動量定理和動量守恒定律解題只限于一維的狀況。

3.駕馭學問結(jié)構(gòu)

力學所探討的對象是質(zhì)點和有固定轉(zhuǎn)動軸的物體。力學所探討的物理現(xiàn)象是平衡狀態(tài)、勻變速直線運動、拋體運動、勻速圓周運動、振動和波動、反沖運動、碰撞等。力學所探討的方法及其獲得的規(guī)律可分為:從力的角度考慮,有牛頓運動定律,動量定理和動量守恒定律;從能的角度考慮,有動能定理和機械能守恒定律.為此,要特別留意深化對力學概念、規(guī)律和思維方法的理解和應用。

力學從總體上可分運動學和動力學兩大部分,靜力學只是運動學中當速度為零(或角速度為定值)時的特別狀況。運動學所探討的是物體的運動狀態(tài),描述的是運動現(xiàn)象;而動力學所探討的則是變更物體運動狀態(tài)的緣由,即從力和能兩個不同的角度揭示了運動的本質(zhì)(即三把力學金鑰匙)。學習力學的過程就是不斷分析運動現(xiàn)象與揭示運動本質(zhì)的過程。在總復習之時,應當充分意識到這一點,從而更好地將已學過的揭示本質(zhì)的物理規(guī)律去分析和解決已學過的運動現(xiàn)象和尚未遇見的很多問題。

4.要留意深化對物理概念的理解

如,關(guān)于功的概念,在(初中)規(guī)定功W=FS,其中S為物體在力的方向上通過的距離。在中學則將功定義為W=FScos,即功等于力跟物體在力的方向上的位移的乘積。探討了正功和負功的意義以及合外力所做功的計算方法。探討力做功除了力學中涉及的力外,還有電場力、磁場力、洛舍茲力等,復習時,要把它們串起來,比較它們做功的特點。在中學學習能量時,進一步揭示了功的本質(zhì),功是描述物理過程的物理量。做功總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化。關(guān)于功率的概念,探討了平均功率、即時功率、額定功率、輸出功率等概念。關(guān)于能量的概念,從初中的定性探討進展至中學的定量計算動能和重力勢能。通過動能定理、機械能守恒定律,定量地揭示了功和能的關(guān)系;功是能量轉(zhuǎn)化的量度,能量在轉(zhuǎn)化中保持守恒.

5.要留意揭示物理規(guī)律之間的區(qū)分和內(nèi)在聯(lián)系

從力的角度總結(jié)出了牛頓運動定律、動量定理、動量守恒定律。從能的角度總結(jié)出了動能定理、機械能守恒定律。雖然,從不同的角度所得的規(guī)律不同,但描述的是同一物理現(xiàn)象,揭示的本質(zhì)是全都的。當然,也有著很多不同之處,要留意通過列表等形式從探討對象、探討角度、適用范圍、成立條件、矢量性、解題思路等方面加以比較,以加深對相近學問的理解。

6.要留意加強思維訓練

可先以物理規(guī)律為專題訓練收斂思維,歸納出運用三把力學金鑰匙解題的不同的基本思路。然后,可在解同一道題時,訓練發(fā)散思維,從多角度地考慮問題,防止用某一規(guī)律訓練解題所造成的思維定勢,從而有效地培育敏捷地綜合應用學問的實力.

其次講:電磁學

本講內(nèi)容包括靜電場、穩(wěn)恒電流、磁場、電磁感應、溝通電、電磁振蕩和電磁波。

一、重要概念和規(guī)律

(一)重要概念

1.兩種電荷、電量(q)

自然界只存在兩種電荷。用絲綢摩擦過的玻璃棒上帶的電荷叫做正電荷,用毛皮摩擦過的硬橡膠棒上帶的電荷叫做負電荷。留意:兩種物質(zhì)摩擦后所帶的電荷種類是相對的。電荷的多少叫電量。在SI制中,電量的單位是C(庫)。

2.元電荷、點電荷、檢驗電荷

元電荷是指一個電子所帶的電量e=1.610-19C。點電荷是指不考慮形態(tài)和大小的帶電體。檢驗電荷是指電量很小的點電荷,當它放入電場后不會影響該電場的性質(zhì)。

3.電場、電場強度(E)、電場力(F)

電場是物質(zhì)的一種特別形態(tài),它存在于電荷的四周空間,電荷間的相互作用通過電場發(fā)生。電場的基本特性是它對放入其中的電荷有電場力的作用。電場強度是反映電場的力的性質(zhì)的物理量。

描述電場強度有幾種方法。

其一,用公式法定量描述;定義式為E=F/q,適用于任何電場。真空中的點電荷的場強為E=kq/r2。勻強電場的場強為E=U/d。要留意理解:①場強是電場的一種特性,與檢驗電荷存在與否無關(guān)。②E是矢量。它的方向即電場的方向,規(guī)定場強的方向是正電荷在該點受力的方向。③留意區(qū)分三個公式的物理意義和適用范圍。④幾個電場疊加計算合場強時,要按平行四邊形法則求其矢量和。

其二,用電場線形象描述:電場線的密(疏)程度表示場強的強(弱)。電場線上某點的切線方向表示該點的場強方向。勻強電場中的電場線是方向相同、距離相等的相互平行的直線。要留意:a.電場線是使電場形象化而假想的線.b.電場線起始于正電行而終止于負電荷。c.電場中任何兩條電場線都不相交。電場力是電荷間通過電場相互作用的力。正(負)電荷受力方向與E的方向相同(反)。

4.電勢能(B)、電勢(U)、電勢差(UAB)

電勢能是電荷在電場中具有的勢能。要留意理解:①物理意義;電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這點移到電勢能為零處電場力所做的功。②電勢能是相對的,通常取電荷在無限遠處的電勢能為零,這樣,電勢能就有正負。③電場力對電荷所做的正(負)功總等于電荷電勢能的削減(增加),即WAB=A-B。(A點電勢高于B點)。④電場力移動電荷做功,只跟電荷的始、末位置有關(guān),跟詳細路徑無關(guān)。

電勢是反映電場的能的性質(zhì)的物理量.描述電勢有幾種方法。其一,用公式法定量描述:電場中某點的電勢定義為U=/q。要留意理解:①電勢是電場的一種特性,與檢驗電荷存在與否無關(guān)。②電勢是標量。③在SI制中的單位:1V=1J/C。④電勢是相對的,通常取無限遠處(或大地)的電勢為零,這樣,電勢就有正負。⑤幾個電場疊加計算合電勢時,只需求各個電場在該點產(chǎn)生的電勢的代數(shù)和。其二,用等勢面形象描述:隨意兩個等勢面不能相交。等勢面與電力線垂直。不同等勢面的電勢沿電力線方向漸漸降低。任何相鄰兩等勢面間的電勢差相等,場強大(小)的地方等勢面間的距離小(大)。在同一等勢面上的任何兩點間移動電荷時,電場力不做功。在勻強電場中的等勢面是一族限電力線垂直的平面。

電勢差指電場中兩點間的電勢的差值,有時又叫做電壓。表示為UAB=UA-UB。留意:①電場中兩點間的電勢差值是肯定的。電場中某點的電勢事實上是指該點與無窮遠處間的電勢差。②電勢差有正負,UAB=-UBA。

5.電客(C)

電容器的電容定義為C=Q/U。留意理解:①電容是表征電容器特性的物理量。對于給定的電容器,C肯定。②電容器所帶電量指每個導體(或極板)所帶電量的肯定值。③電容器的電容只眼它的結(jié)構(gòu)(兩個導體的大小、形態(tài)、相對位置)、介質(zhì)性質(zhì)有關(guān),而與它所帶的電量q和電勢差U無關(guān)。④平行板電容器的電容C=S/4kd,表示C與介電常數(shù)成正比,跟正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比。⑤電容器的額定電壓應低于擊穿電壓。

6.電流強度(I)

電流強度是表示電流強弱的物理量。定義為I=q/t,要留意理解:①電流的形成:電荷的定向移動。②導體中存在持續(xù)電流的條件:一是要有可移動的電荷;二是保持導體兩端的電勢差(如電源)。③電流的方向:規(guī)定正電荷的移動方向為電流方向。在外(內(nèi))電路電流從電源的正(負)極流向負(正)極。④導體中自由電子定向移動速率并不快,電流的傳導速率即電場的傳播速率等于光速。

7.電阻(R)、電阻率()、超導體

電阻是表示導體對電流的阻礙作用的物理量,定義為R=U/I,其單位依據(jù)歐姆定律規(guī)定是歐姆,即1歐=1伏/安。電阻是導體的一種特性。電阻率是反映材料導電性好壞的物理量,依據(jù)電阻定律定義為=RS/l,單位是歐姆"m',各種材料的電阻率都隨溫度而變更,金屬的電阻率隨溫度的上升(降低)而增大(減小)。當溫度降低到肯定零度旁邊時某些金屬、合金和化合物的電阻率會突然減小為零,此謂超導現(xiàn)象。處于這種狀態(tài)的導體叫做超導體。超導體的電阻為零。

8.電功(W)電熱(Q)、電功率(P)

電功是描述電路中電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能的物理量??杀硎緸閃=UIt。在純電阻電路中,W=UIt=I2Rt=U2t/R。電功的好用單位1干瓦小時(度)=3.6106焦。電熱指電流通過導體產(chǎn)生的熱量。在純電阻電路里,W=Q,即電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在非純電阻(如含電動機、電解槽等用電器)電路里,wQ;電功率是描述電流做功快慢的物理量,可表示為P=W/t=UI。在純電阻電路中,P=UI=I2R=U2/R。

9.電源、電動勢()、路端電壓(U)

電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。對于給定的電源,電動勢、內(nèi)電阻和允許通過的最大電流肯定。電動勢是表征電源特性的物g量之一。要留意理解:①S是由電源本身所確定的,跟外電路的狀況無關(guān)。②的物理意義;電動勢在數(shù)值上等于路中通過1庫侖電量時電源所供應的電能。③留意區(qū)分電動勢和電壓的概念。電動勢是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量,是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量,是反映電場力做功的特性。路端電壓是外電路兩端的電壓??杀硎緸椋篣=-U(U=Ir)。要明確:①U隨I的變更規(guī)律。當I增大時,U減小;當I=0時,U=。②U隨R的變更規(guī)律:當R增大(減小)時,U隨著增大(減小)當R(斷路)時,U=(據(jù)此原理可用伏特計干脆測)。當R0(短路)時,U0,此時有I=/r,電流很大。

10.磁性、磁體、磁極、磁化

磁性指物體能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)。具有磁性的物體叫磁體。磁體上最強的部分叫磁極,指南(北)的磁極叫南(北)極,用S(N)表示。磁化指使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程。

11.磁場、磁感強度(B)

磁場是一種特別形態(tài)的物質(zhì),它存在于磁體四周的空間,磁體間的相互作用通過磁場發(fā)生。磁場的基本特性是它對放入其中的電流(或磁極)有磁場力的作用。磁感強度是反映磁場的力的性質(zhì)的物理量。描述磁感強度有幾種方法。其一,用公式定量描述。定義式為B=F/Il。要留意理解:①B是磁場的一種特性,與磁場力F、電流強度I、導線長度l無關(guān)。B不是電流I所產(chǎn)生的磁場。②B是矢量。它的方向即圍場的方向,規(guī)定B的方向是磁針N極在該點受力的方向。③在SI制中,B的單位為(T)特斯拉。其二,用磁感線描述:磁感線的密(疏)程度表示磁場的強弱。磁感線上某點的切線方向表示該點的磁場方向.勻強磁場中的磁感線是方向相同的距離相等的相互平行的直線;直線電流磁場的磁力線是以導線上各點為圓心的在限導線垂直的平面上的同心圓,通電螺線管磁場的磁力線與條形磁鐵相像。要留意:a.磁感線是使磁場形象化而假想的線。b.磁感線是閉合曲線,在磁體外(內(nèi))部,從N(S)極到S(N)極。③磁場中任何兩條磁力線都不相交。

12.磁通量()

為了探討穿過某一個面上的磁場,定義磁通量=BScos要理解:①適用于勻強磁場。②物理意義:穿過磁場中某個面的磁感線條線。③為所探討的平面的法線與B的夾角。④磁通量有正負。⑤在SI制中的單位為韋伯(Wb),⑤由B=/S,常稱磁通密度。

13.電磁感應、感應電動勢()、感應電流(I)

電磁感應是指利用磁場產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。所產(chǎn)生的電動勢叫感應電動勢。所產(chǎn)生的電流叫感應電流。要留意理解;①產(chǎn)生感應電動勢的那部分導體相當于電源。②產(chǎn)生感應電動勢與電路是否閉合無關(guān),而產(chǎn)生感應電流必需閉合電路。③產(chǎn)生感應電流的兩種敘述是等效的,即閉合電路的一部分導體作切割磁力線運動與穿過閉合電路中的磁通量發(fā)生變更等效。

14.自感現(xiàn)象、自感電動勢、自感系數(shù)(L)

自感現(xiàn)象是指由于導體本身的電流發(fā)生變更而產(chǎn)生的電磁感應現(xiàn)象。飾產(chǎn)生的感應電動勢叫自感電動勢。自感系數(shù)簡稱自感或電感,它是反映線圈特性的物理量。線圖越長,單位長度上的匝數(shù)越多,截面積越大,它的自感系數(shù)越大。另外,有鐵心的線圇的自感系數(shù)比沒有鐵心時要大得多。

15.溝通電、表征溝通電的物理量

溝通電是指電流強度和方向都隨時間作周期性變更的電流。溝通電有單相和三相之分。中學所探討的是正弦溝通電.最大值溝通電的最大值是溝通電在一周期內(nèi)所能達到的最大值.有效值溝通電的有效值是依據(jù)電流熱效應規(guī)定的,即假如在相同時間內(nèi)溝通電和直流電通過相同的電阻所產(chǎn)生的熱量相等,則把這直流電的數(shù)值叫做這溝通電的有效值。有效值=最大值/。留意:①該關(guān)系式適用于按正弦現(xiàn)律變更的溝通電。②電氣設(shè)備上所標的額定電壓和額定充流以及電表測量的數(shù)值一般指有效值。③我國的溝通電,照明電路電壓為220伏,動力電路電壓為380伏。周期(T)和頻率(f)都是表征溝通電變更快慢的物理量.其關(guān)系為:T=1/f。我國的溝通電的周期為0.02S,頻率是50Hz,電流方向每秒變更100次。

16.振蕩電流、電磁振蕩

振蕩電流指大小和方向都作周期性變更的電流。通常由自感線圈和電容器組成的振蕩電路(稱LC回路)產(chǎn)生。電磁振蕩是一種物理現(xiàn)象;在振蕩電路里產(chǎn)生振蕩的過程中,電容器極板上的電荷、回路中的電流以及與它們相聯(lián)系的磁場和電場都在作周期性變更。電磁有無阻尼振蕩(等幅振蕩)和阻尼振蕩(減幅振蕩)之分。電磁振蕩的過程可與簡諧振動相類比。

17.電磁場、電磁波

電磁場是指由變更的電場和磁場組成的不行分別的統(tǒng)一的場。電磁場由近及遠地傳播形成電磁波。要留意理解:①沒有靜止的電磁場。②電磁波是橫波,它的傳播方向、電場方民_磁場方向相互會直。③傳播電磁波不須要介質(zhì)。

(二)、重要規(guī)律

1.電荷守恒定律

電荷守恒定律揭示了在電荷的分別和轉(zhuǎn)移的過程沖總量保持不變的規(guī)律。要留意它在中和現(xiàn)象、三種起電(接觸起電、摩擦起電、感應起電)過程、靜電感應現(xiàn)象中的應用。

2.庫侖定律

庫侖定律反映了電荷間相互作用力的規(guī)律??杀硎綟=kQ1Q2/r2,其中靜電力恒星k=9X109Nm2/C2.要留意:①適用于真空中的點電荷。②應用公式時,可把q和F的肯定值代入計算,庫侖力的方向依據(jù)電荷的正負來推斷。

3.處于靜電平衡狀態(tài)的導體的特點

處于靜電平衡狀態(tài)(指導體中沒有電荷定向移動的狀態(tài))的導體的特點有四;其一,內(nèi)部的場強到處為零。其二,表面上任何一點的場強方向跟該點的表面垂直。其三,電行只能分布在導體的外表面上(可用法拉第圓筒試驗驗證)。其四,該導體是一個等勢體,它的表面是一個等勢面。

4.電勢差限電場力做功、跟電場強度的關(guān)系

電場中移動電荷時電場力做的功跟電勢差的關(guān)系為W=qU。要留意:①公式適用于任何電場。②q、U、W三個量都有正、負。為避開錯誤,應用時,均取肯定值,功的正負可從電荷的正負及移動方向加以推斷。③在電場力作用下,正(負)電荷總是從高(低)電勢處移向低(高)電勢處,且電荷的電勢能減小。電勢差跟電場強度的關(guān)系可從以下三方面理解:①大小關(guān)系:①U=Ed(適用于勻強電場,d為沿電場線方向的兩點間距離)。②方向關(guān)系:場強的方向就是電勢降低最快的方向.③單位關(guān)系:1V/m=1N/C。

5.帶電粒子在電場中的運動規(guī)律

帶電粒子在重力、電場力作用下?;蛱幱谄胶鉅顟B(tài)、或加速、或偏轉(zhuǎn)(在勻強電場中作類拋體運動)。其運動規(guī)律同樣遵循力學的三把金鑰匙、只是在受力分析時要多考慮一個電場力而已。

6.電阻定律

電阻定律是一個試驗定律,它揭示了影響導核電阻的因素間的關(guān)系。要留意理解:①當溫度不變時,導線的電阻是由它的長短、粗細、材料確定的。而與加在導體兩端的電壓和通過的電流強度無關(guān)。②電阻還隨著溫度的上升而增大。③該公式適用于粗細勻稱的金屬導體及放度勻稱全都的電解液

7.歐姆定律

部分電路歐姆定律為:I=U/R,要留意:①公式中的I、U、R三個量必需是屬于同一段電路的。②適用范圍;適用于金屬導體和電解質(zhì)的溶液,不適用于氣體?;蚶斫鉃閮H適用于不含電源的某一部分電路。閉合電路歐姆定律可表示為:I=/(R+r),要留意:①適用于包括電源的整個閉合電路。②會從能量的轉(zhuǎn)化觀點理解I=IU+Ir的物理意義,明確電源的總功率(I)、輸出功率(IU)和內(nèi)電路消耗的功率(IU)及其關(guān)系。

8.焦耳定律

焦耳定律是定量反映電流熱效應的規(guī)律。在SI制中表示為Q=I2Rt。要留意;①對任何電路,只要有電阻R存在,由電流熱效應產(chǎn)生的熱量都可用該公式計算。②在純電阻電路中,還可表示為Q=UIt或U2t/R。③在SI制中Q用焦作單位。

9.電路串并聯(lián)和電源串并聯(lián)的特點

電路串并聯(lián)要留意理解電壓安排、電流安排、功率安排的規(guī)律。電源(相同電池)串并聯(lián)要留意適用條件:當用電器額定電壓高于單個電他的電動勢時,應接受串聯(lián)電池組。當用電器的額定電流比單個電地允許通過的最大電流大時,應接受并聯(lián)電池組。必要時接受混聯(lián)電池組。

10.改裝電表的原理

將電流計改裝成優(yōu)特計.需給電流計串聯(lián)一個分壓電阻,該電阻可由R串=(n1)Bg計算,其中n=U/Ug為電壓量程擴大的倍數(shù)。將電流計改裝螨安始計,需給電流計并取一個分流電阻,該電阻可由IgRg=(I-Ig)R并計算,其中n=I/Ig為電流量程擴大的倍數(shù)。

11.測量電阻的方法

(1)用伏安法測。應明確:當測量小(大)電阻時應接受安培計外(內(nèi))接法。(2)用歐姆計測。應理解:①這是一種能干脆讀出電阻值的粗略測量方法。②要先調(diào)零再測量。

12.磁極間的作用規(guī)律

磁極間相互作用的磁和同(異)名磁極相斥(吸)。

13.判定磁場方向的法則

用安培定則判定。留意;當判定直線電流的磁場方向時,大拇指表示充流方向,四指表示磁感線的環(huán)繞方向.當判定環(huán)形電流和通電螺線管的磁場方向時,大姆指表示磁感線的方向。四指表示電流方向。

14.磁場對電流的作用規(guī)律

(1)大?。弘娏魉艿拇艌隽νǔ7Q為安培力。其大小F=BIlsin,留意:①適用于勻場磁場中長直通電導線.②為I與B的夾角。磁場對通電線圈有磁力矩作用,其大小M=BIScos。留意:①適用于勻強磁場和輻向磁場②S為線圈(不肯定有規(guī)則)面積。③為B與線圈平面的夾角。磁場對運動電荷的作用力通常稱為洛侖茲力。其大小f=qvBsin。留意:①洛侖茲力是磁場對單個運動電荷的作用力,而安培力是磁場對通電導線上電流的作用力。②為B與v的夾角。在勻強磁場中,若=0,則電荷做勻速直線運動;若=90,則電荷在向心力f=qvB作用下做勻速圓周運動,可以證明,電荷的運動周期跟軌道半徑和運動速率無關(guān)。③f對運動電荷不做功。

(2)方向:由左手定則判既留意:當判定洛侖茲力方向時,四指的指向與正(負)電荷的運動方向相同(反)。

15.電磁感應規(guī)律

(1)感應電動勢的大小:由法拉第電磁感應定律確定。公式一:=△/△t。留意;①該式普遍適用于求平均感應電動勢.②只與穿過電路的磁通量的變更率△/△t有關(guān),而與磁通的產(chǎn)生、磁通的大小及變更方式、電路是否閉合、電路的結(jié)構(gòu)與材料等因素無關(guān)。公式二:=Blvsin。留意:①該式通常用于導體切割磁力線之時。且導線與磁感線相互垂直。②為v與B的夾角。l為導體切割磁感線的有效長度(即l為導體實際長度在垂直于B方向上的投影)。公式三:=L△I/△t。留意:①該公式由法拉第電磁感應定律推出。適用于自感現(xiàn)象。②與電流的變更率△I/△t成正比。

(2)感應電動勢和感應電流的方向:感應電動勢和感應電流的方向是全都的,均由楞次定律和右手定則來判定。方法一:楞次定律。留意:①正確理解楞次定律比右手定則有更深刻的物理本質(zhì)。反映了在電磁感應現(xiàn)象中能的轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。即發(fā)電機的基本原理:機械能轉(zhuǎn)化為電能。②普遍適用。只是當導體和磁場無相對運動時,用楞次定律較便利。③駕馭應用楞次定律的正確步驟;第一步,明確原磁場的方向及穿過閉合電路中的磁通量增減狀況;其次步。依據(jù)格次定律確定感生電流的磁場方向;第三步,利用安培定則確定感應電流的方向。要深刻理解"阻礙'兩字的含義,阻礙不同于相反。方法二:右手定則。留意:①兩種推斷方法結(jié)論全都。當導體和磁場有相對運動時,用右手定則較便利。右手定則可視為楞確定律的特別狀況.②與左手定則的區(qū)分。

15.溝通電的變更規(guī)律

(1)用函數(shù)式表示:感應電動勢的瞬時值為:e=msint,m=2Blv。電流的瞬時值為:i=Imsint,Im=m/R。(2)用函數(shù)圖象表示:是正弦函數(shù)圖象。

16.變壓器的變壓原理和變壓規(guī)律

變壓原理:在原、副線圈中由于電流交變而發(fā)生相互電磁感應使之變壓。應理解;①變壓過程的本質(zhì)是傳遞能量。②變壓過程中穿過原、副線圈的交變磁通量相同,每匝線圈的感生電動勢相等。③適用于溝通電。直流電不能用變壓器變壓。變壓規(guī)律:對于志向變壓器有U1/U2=n1/n2,I1/I2=n2/n1留意:該式僅適用于只有一個副線圈的狀況。當有幾個副線圈時,每個副線日與原線圈均有這種獨立關(guān)系,且變壓器的輸出電流工:應等于各副線圈中的電流之和。③輸入功率等于輸出功率。

17.電磁振蕩的規(guī)律

電磁振蕩的固有周期T、固有頻率f。留意:①適用于無阻尼自由振蕩(不再從外界獲得能量)。@T或f與振幅無關(guān)。

18.麥克斯韋電磁場理論

該理論的要點為;任何變更的電(磁)場都要在四周的空間產(chǎn)生磁(電)場。要理解:勻稱變更的電(磁)場在四周產(chǎn)生穩(wěn)擔的磁(電)場;振蕩電(磁)場在四周空間產(chǎn)生同樣頻率的磁(電)場。

二、重要探討方法

1.用比值定義物理量若比值為恒量,則反映了物質(zhì)的某種性質(zhì)。如:物質(zhì)的密度、導體的電阻R、電場強度E、電勢U、電容C等。

2.類比如:將電場與重力場、電場強度E與重力場強度(即重力加速度g)、電勢能與重力勢能、等勢面與等高線相類比。將電磁振蕩與簡諧振動、電磁波與機械波、電指振與振動的共振相類比。其優(yōu)點是利用已學過的學問去相識有類似特點或規(guī)律的未知抽象學問。

3.運用形象思維如:用電場線和等勢面描述電場的性質(zhì),幫助理解電場強度和電勢等抽象概念,用小磁針和磁感線描述磁場的性質(zhì).用安培定則、左手定則描述相關(guān)物理量間的關(guān)系,供應判定某物理三的方向等。以達到由形象思維上升到抽象思維的境界。

4.運用等效思想如;借助等效電阻、等效電路簡化電路,便于解題。

5.極端分析法如:探討閉合電路兩端點的電壓即路端電壓、用電鍵的閉合和斷開、變阻器滑片移至兩極端、使電路斷路和短路等都是運用了極端分析的思想方法。

6.尋求守恒規(guī)律如:電荷守恒定律。在純電阻電路中,電功等于電熱。法拉第電磁感應定律和楞次定律反映了在電磁感應現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化與守恒規(guī)律。在工C回路中,電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化。這事實上是能是守恒定律的詳細體現(xiàn)。

7.運用圖象法探討如:在I-U坐標息中畫出金屬導體的伏安特性曲線來探討導體的電阻。在U-I坐標系中畫出圖線來探討路端電壓隨電流的變更規(guī)律,并借助它測算和r。用正弦函數(shù)圖象描述正孩溝通電、振蕩電流。

8.試驗檢測如:用驗電器檢測物體上是否帶電、帶何種電、帶多少電,用靜電計檢測導體間的見勢差。用庫侖扭秤探討庫侖定律,用伏特計測電壓,用安培計測電流強度,用歐姆計測電阻等。

9.視察和試驗視察和試驗是揭示物理規(guī)律的基本方法,物理規(guī)律依靠試驗來證明。如:奧斯特試驗發(fā)覺了電流的磁場,羅蘭試驗證明白運動電荷能產(chǎn)生磁場,從而揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。用電子射線管檢驗了運動電荷在磁場中受到洛侖茲力的設(shè)想。法拉第的電磁感應試驗使他的"把磁轉(zhuǎn)變成電'的光輝思想變?yōu)楝F(xiàn)實.赫茲試驗證明白電磁波的存在。還如:用示波器視察波形,用萊頓瓶說明電諧振等。

三、基本解題思路

解答電場和電路問題的基本思路大致與解力學和熱學問題相仿,下面擇其不同之處作些說明:

1.關(guān)于探討對象。電場中的探討對象往往是電場中的某一點或某一個電荷。電路的探討對象住在是某些元件(包括電源、用電器、電表等)或一段電路.

2.關(guān)于受力分析。由于電場的參與,要多考慮一個電場力(庫侖力)。

3.關(guān)于物理過程。電場中主要探討靜電平衡、帶電粒子在電場中的運動(平衡、加速、偏轉(zhuǎn))等.電路主要探討電路變更,如通過電鍵、轉(zhuǎn)換開關(guān)、變阻器變換電路的組成并引起了電路中各個量的變更。為了便于相識電路,常常先要畫出簡化的等效電路。

4.關(guān)于狀態(tài)參量的分析。表征電場的狀態(tài)量主要有場強、電勢、電勢能等,引起電場狀態(tài)量變更的是力、功等。表征電路的狀態(tài)量有電壓、電流等,引起電路狀態(tài)量變更的是電阻等。要抓住關(guān)鍵的物理量,如并聯(lián)電路中的電壓相等、串聯(lián)電路中的電流相等、變更電路中電源的電動勢和內(nèi)阻不變、在全電路中能量守恒等.

解答磁場和電磁場問題的基本思路大致與前面的相仿,下面擇其不同之處作些說明:

1.關(guān)于探討對象。四場中的探討對象往往是小磁針、帶電粒子、通電直導線、通電線圈、閉合回路等。還有如:變壓器、電磁波、振蕩電流等。

2.關(guān)于受力分析。由于磁場的參與,要多考慮一個磁場力(安培力、洛侖茲力)。

3.關(guān)于物理過程。磁場中主要探討:通電導體受力平衡和帶電粒子受到洛侖茲力而作勻速圓周運動,電磁感應現(xiàn)象,溝通電和振蕩電流的正弦變更過程,電磁波的放射、傳播和接收過程等.一些問題的物理過程往往是在三維空間進行,為此,要擅長發(fā)揮空間想象力,選擇恰當?shù)钠矫嬉晥D(如以通電導線的橫截面作為受力面)將立體圖形轉(zhuǎn)化為平面圖形,畫出簡明的物理過程示意圖。

4.關(guān)于狀態(tài)參量的分析。要抓住關(guān)鍵的物理量,如:磁場中運動物體的力(由此涉及加速度、沖量等)和骼(由此涉及功、動能、勢能),電磁感應中的磁通量變更率,溝通電中的最大值(或有效值)和周期(或頻率)、傳播電磁波的頻率和波長、振蕩電流的周期〔或頻率)等。

5.留意方向的分析與推斷。尤其是B的方向、安培力和洛侖茲力的方向、通電線因所受磁力矩后的轉(zhuǎn)動方向、感應電動勢和感應電流的方向等。

四、復習建議

1.通過對電磁學的復習,要求明確以電場和電路為主線的學問體系,深刻理解電場力、電場強度、電勢能、電勢、電勢差和電壓、電容、電動勢、電流強度、電阻、電功、電功率等重要概念,嫻熟駕馭庫侖定律、電場力做功的規(guī)律、串并聯(lián)電路和串并聯(lián)電池的特點、歐姆定律、焦耳定律等重要規(guī)律。熟識電流計、伏特計、安培計、歐姆計的測量原理和測量技能。要明確以電和進相互轉(zhuǎn)變?yōu)橹骶€的學問體系,深刻理解磁感應強度、磁通量、電磁感應、感應電動勢、感應電流。自感系數(shù)、表征溝通電的物理量(最大值和有效值、周期和頻率)、電磁振蕩、振蕩電流、電磁場、電磁波等重要概念.嫻熟駕馭磁極間的作用、磁場對電流的作用、法拉第電磁感應定律、幾個有關(guān)判定方向的定則(安培定則、右手定則、左手定則)、溝通電的變更、變壓器、電磁振蕩、麥克斯韋電磁場理論等重要規(guī)律。

2.把握學問的深廣度

應用庫侖定律求解的題目難度不超過固定在一條直線上的三個電荷的相互作用。電場疊加問題不要求計算不在一條直線上的電場強度的疊加。對電勢能不要求探討正電荷或負電荷形成的電場中正負電荷的電勢能的正負問題。帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)只限于帶電粒子進入電場時速度的方向垂直于場強的方向狀況.對平行板電容器不要求記住其電容公式并作定量計算。對直流電路計算不要求解含有反電動勢的電路和有關(guān)電橋的問題。計算安培力時只要求駕馭I與B垂直的狀況.計算洛舍茲力時只要求駕馭v跟B垂直的狀況,計算導體切割磁力線產(chǎn)生感應電動勢時只要求駕馭l垂直于B、v的簡潔狀況,不要求用自感系數(shù)計算自感電動勢。

3.要進一步明確電磁學學問的整體結(jié)構(gòu)

對于電場,從力和能兩個角度探討分別得到了表征電場性質(zhì)的兩個物理量:電場強度和電勢。對于電路,從探討穩(wěn)恒電流得到了以電源、電路、電表為體系的有關(guān)概念和規(guī)律。從電的系列看,由靜電(電場)至動電,而學過的動電有:穩(wěn)恒電流、溝通電、振蕩電流等.電流有三大效應:熱效應、磁效應、(化學)效應,本講涉及電流的磁效應.電轉(zhuǎn)變?yōu)榇诺脑敿毿问捷^多,但究其本質(zhì)是磁場起源于運動電荷。從磁的系列看,由磁轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷脑敿毿问揭埠芏?,但究其本質(zhì)是穿過閉合電路的磁通量發(fā)生變更。

4.要擅長把握探討問題的思想方法

探討力學、熱學、電學的思想方法和解題思路有很多是相類似的,只是詳細的探討對象、物理過程、狀態(tài)參量有所不同而巳。

5.要擅長從能量的觀點去揭示物理現(xiàn)象的本質(zhì)

如;電場中電勢能和重力勢能、粒子動能之間的轉(zhuǎn)換,電路中電能、化學能、內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換、磁現(xiàn)象的電本質(zhì)是運動電行產(chǎn)生磁場,電磁感應現(xiàn)象的本質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒,麥克斯韋電磁場理論的本質(zhì)依據(jù)是能量的轉(zhuǎn)化和守恒,電磁波傳播的本質(zhì)是傳播能量,電磁振蕩的本質(zhì)是電場能和磁場能的相互轉(zhuǎn)化和守恒等等,因此,在解題時須留意敏捷運用。

第三講:光學

光學包括兩大部分內(nèi)容:幾何光學和物理光學.幾何光學(又稱光線光學)是以光的直線傳播性質(zhì)為基礎(chǔ),探討光在煤質(zhì)中的傳播規(guī)律及其應用的(學科);物理光學是探討光的本性、光和物質(zhì)的相互作用規(guī)律的學科.

一、重要概念和規(guī)律

(一)、幾何光學基本概念和規(guī)律

1、基本概念

光源發(fā)光的物體.分兩大類:點光源和擴展光源.點光源是一種志向模型,擴展光源可看成多數(shù)點光源的集合.光線表示光傳播方向的幾何線.光束通過肯定面積的一束光線.它是溫過肯定截面光線的集合.光速光傳播的速度。光在真空中速度最大。恒為C=3108m/s。丹麥天文學家羅默第一次利用天體間的大距離測出了光速。法國人裴索第一次在地面上用旋轉(zhuǎn)齒輪法測出了光這。實像光源發(fā)出的光線經(jīng)光學器件后,由實際光線形成的.虛像光源發(fā)出的光線經(jīng)光學器件后,由發(fā)實際光線的延長線形成的。本影光直線傳播時,物體后完全照耀不到光的暗區(qū).半影光直線傳播時,物體后有部分光可以照耀到的半明半暗區(qū)域.

2.基本規(guī)律

(1)光的直線傳播規(guī)律先在同一種勻稱介質(zhì)中沿直線傳播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直線傳播的例證。

(2)光的獨立傳播規(guī)律光在傳播時雖屢屢相交,但互不擾亂,保持各自的規(guī)律接著傳播。

(3)光的反射定律反射線、人射線、法線共面;反射線與人射線分布于法線兩側(cè);反射角等于入射角。

(4)光的折射定律折射線、人射線、法織共面,折射線和入射線分居法線兩側(cè);對確定的兩種介質(zhì),入射

角(i)的正弦和折射角(r)的正弦之比是一個常數(shù).介質(zhì)的折射串n=sini/sinr=c/v。全反射條件①光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);②入射角大于臨界角A,sinA=1/n。

(5)光路可逆原理光線逆著反射線或折射線方向入射,將沿著原來的入射線方向反射或折射.

3.常用光學器件及其光學特性

(1)平面鏡點光源發(fā)出的同心發(fā)散光束,經(jīng)平面鏡反射后,得到的也是同心發(fā)散光束.能在鏡后形成等大的、正立的虛出,像與物對鏡面對稱。

(2)球面鏡凹面鏡有會聚光的作用,凸面鏡有發(fā)散光的作用.

(3)棱鏡光密煤質(zhì)的棱鏡放在光疏煤質(zhì)的環(huán)境中,入射到棱鏡側(cè)面的光經(jīng)棱鏡后向底面偏折。隔著棱鏡看到物體的像向項角偏移。棱鏡的色散作用復色光通過三棱鏡被分解成單色光的現(xiàn)象。

(4)透鏡在光疏介質(zhì)的環(huán)境中放置有光密介質(zhì)的透鏡時,凸透鏡對光線有會聚作用,凹透鏡對光線有發(fā)散作用.透鏡成像作圖利用三條特別光線。成像規(guī)律1/u+1/v=1/f。線放大率m=像長/物長=|v|/u。說明①成像公式的符號法則凸透鏡焦距f取正,凹透鏡焦距f取負;實像像距v取正,虛像像距v取負。②線放大率與焦距和物距有關(guān).

(5)平行透亮板光線經(jīng)平行透亮板時發(fā)生平行移動(側(cè)移).側(cè)移的大小與入射角、透亮板厚度、折射率有關(guān)。

4.簡潔光學儀器的成像原理和眼睛

(1)放大鏡是凸透鏡成像在。u

(2)照相機是凸透鏡成像在u2f時的應用.得到的是倒立縮小施實像。

(3)幻燈機是凸透鏡成像在f

(4)顯微鏡由短焦距的凸透鏡作物鏡,長焦距的透鏡作目鏡所組成。物體位于物鏡焦點外很靠近焦點處,經(jīng)物鏡成實像于目鏡焦點內(nèi)很靠近焦點處。再經(jīng)物鏡在同側(cè)形成一放大虛像(通常位于明視距離處)。

(5)望遠鏡由長焦距的凸透鏡作物鏡,轅焦距的〕透鏡作目鏡所組成。極遠處至物鏡的光可看成平行光,經(jīng)物鏡成中間像(倒立、縮小、實像)于物鏡焦點外很靠近焦點處,恰位于目鏡焦點內(nèi),再經(jīng)目鏡成虛像于極遠處(或明視距離處)。

(6)眼睛等效于一變焦距照相機,正常人明視距約25厘米。明視距離小子25厘米的近視眼患者需配戴凹透鏡做鏡片的眼鏡;明視距離大于25厘米的遠視25者需配戴凸透鏡做鏡片的眼鏡。

(二)物理光學人類對光本性的相識進展過程

(1)微粒說(牛頓)基本觀點認為光像一群彈性小球的微粒。試驗基礎(chǔ)光的直線傳播、光的反射現(xiàn)象。困難問題無法說明兩種媒質(zhì)界面同時發(fā)生的反射、折射現(xiàn)象以及光的獨立傳播規(guī)律等。

(2)波動說(惠更斯)基本觀點認為光是某種振動激起的波(機械波)。試驗基礎(chǔ)光的干涉和衍射現(xiàn)象。

①個的干涉現(xiàn)象楊氏雙縫干涉試驗

條件兩束光頻率相同、相差恒定。裝置(略)?,F(xiàn)象出現(xiàn)中心明條,兩邊等距分布的明暗相間條紋。說明屏上某處到雙孔(雙縫)的路程差是波長的整數(shù)倍(半個波長的偶數(shù)倍)時,兩波同相疊加,振動加強,產(chǎn)生明條;兩波反相疊加,振動相消,產(chǎn)生暗條。應用檢查平面、測量厚度、增加光學鏡頭透射光強度(增透膜).

②光的衍射現(xiàn)象單縫衍射(或圓孔衍射)

條件縫寬(或孔徑)可與波長相比擬。裝置(略)。現(xiàn)象出現(xiàn)中心最亮最寬的明條,兩邊不等距發(fā)表的明暗條紋(或明暗鄉(xiāng)間的圓環(huán))。困難問題難以說明光的直進、找尋不到傳播介質(zhì)。

(3)電磁說(麥克斯韋)基本觀點認為光是一種電磁波。試驗基礎(chǔ)赫茲試驗(證明電磁波具有跟光同樣的性質(zhì)和波速)。各種電磁波的產(chǎn)朝氣理無線電波自由電子的運動;紅外線、可見光、紫外線原子外層電子受激發(fā);x射線原子內(nèi)層電子受激發(fā);射線原子核受激發(fā)??梢姽獾墓庾V放射光譜連續(xù)光譜、明線光譜;汲取光譜(特征光譜。困難問題無法說明光電效應現(xiàn)象。

(4)光子說(愛因斯坦)基本觀點認為光由一份一份不連續(xù)的光子組成每份光子的能量E=h。試驗基礎(chǔ)光電效應現(xiàn)象。裝置(略)?,F(xiàn)象①入射光照到光電子放射幾乎是瞬時的;②入射光頻率必需大于光陰極金屬的極限頻率。;

③當v。時,光電流強度與入射光強度成正比;④光電子的最大初動能與入射光強無關(guān),只隨著人射光燈中的增大而增大。說明①光子能量可以被電子全部汲取.不需能量積累過程;②表面電子克服金屬原子核引力逸出至少需做功(逸出功)h。;③入射光強。單位時間內(nèi)入射光子多,產(chǎn)生光電子多;④入射光子能量只與其頻率有關(guān),入射至金屬表,除用于逸出功外。其余轉(zhuǎn)化為光電子初動能。困難問題無法說明光的波動性。

(5)光的波粒二象性基本觀點認為光是一種具有電磁本性的物質(zhì),既有波動性。又有粒子性。大量光子的運動規(guī)律顯示波動性,個別光子的行為顯示粒子性。試驗基礎(chǔ)微弱光線的干涉,X射線衍射.

二、重要探討方法

1.作圖鋒幾何光學離不開光路圖。利用作圖法可以直觀地反映光線的傳播,便利地確定像的位置、大小、倒正、虛實以及成像區(qū)域或視察范圍等.把它與公式法結(jié)合起來,可以相互補充、相互驗證。

2.光路追蹤法用作圖法探討光的傳播和成像問題時,抓住物點上發(fā)出的某條光線為探討對象。不斷追蹤下去的方法.尤其適合于探討組合光具成多重保的狀況。

3.光路可逆法在幾何光學中,一全部的光路都是可逆的,利用光路可逆原理在作圖和計算上往在都會帶來便利。

第四講:現(xiàn)代物理

原子物理包括兩大部分內(nèi)容;原子結(jié)構(gòu)和原子核結(jié)構(gòu)。前者探討原子核外電子的分布及躍遷規(guī)律,后者探討核的組成及其變更規(guī)律。

一、重要概念和規(guī)律

1.原子核式結(jié)構(gòu)學說(1909年。盧瑟福)

試驗基礎(chǔ)粒子散射試驗用放射源發(fā)出的粒子穿過金箔,發(fā)覺絕大多數(shù)粒子按原方向前進,少數(shù)粒子發(fā)生較大的偏轉(zhuǎn)。極少數(shù)發(fā)失大角度偏轉(zhuǎn)。個別被彈回.基本內(nèi)容在原子中心有一個帶正電的核(半徑約10-15~10-14m),集中了幾乎全部原子質(zhì)量、帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)(原子半徑約10-10m)。困難問題按經(jīng)典理論,電子繞核旋轉(zhuǎn)將輻射電磁波,能量會漸漸減小,電子運行的軌道半徑不斷變小,大量原子發(fā)出的光譜應當是連續(xù)光譜。

2.玻爾理論(1913年。玻爾)試驗基礎(chǔ)氫光譜規(guī)律的探討?;緝?nèi)容(三點假設(shè))(1)原子只能處于一系列不連續(xù)的、穩(wěn)定的能量狀態(tài)(定態(tài)),其總能量En(包括動能和電勢能)與基態(tài)總能量量的關(guān)系為En=E1/n2(n=1、2、3)。(2)原子在兩個定態(tài)之間躍遷時,將輻射(或汲取)肯定頻率時間子;光子的能量為h=E初-E終。(3)電子繞核運行的可能軌道是不連續(xù)的。各可能軌道的半徑rn=n2r1基態(tài)軌道半徑r1。(n=1、2、3)。困難問題無法說明困難原子的光譜.

3.放射現(xiàn)象(1896年.貝克勒爾)

三種射線

(1)射線氦原子核流。vc/10。貫穿本事很小。電離作用很強。

(2)射線高速電子流。vc。貫穿本事強,電離作用弱。

(3)射線波長很短的電磁波。v=c。貫穿本事很強,電離作用很弱。

衰變規(guī)律遵循電量、質(zhì)量(和能量)守恒。

衰變、衰變、衰變(衰變是伴隨著衰變或衰變同時發(fā)生的)。

半衰期放射性元素的原子讀有半數(shù)發(fā)生衰變所須要的時間。由核內(nèi)部本身因素確定.跟原子所處的物理狀態(tài)或化學狀態(tài)無關(guān).

4.原子核的組成

試驗基礎(chǔ)

(1)質(zhì)子發(fā)覺(1919年,盧瑟福)147N+24He817O+11H

(2)中子發(fā)覺(1932年,查德威克)49Be+He612C+01n

基本內(nèi)容原子核由質(zhì)子和中子(統(tǒng)稱核子)組成.原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和.原子核的電荷數(shù)等于質(zhì)子數(shù)。各核子間依

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