目录产生原因浮力原理的发现浮力公式公式推算露排比公式四种公式阿基米德原理几点疑问应用计算公式浮力之感质疑篇释疑篇网络语言展开 产生原因浮力原理的发现浮力公式公式推算露排比公式四种公式阿基米德原理几点疑问应用计算公式浮力之感质疑篇释疑篇网络语言展开
概念 浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力
简单解释浮力的方向竖直向上。浮力产生的原因:浸在液体或气体里的物体受到的上、下表面压力差。
浮心定义浮力的作用点称为浮心。浮心显然与所排开液体体积的形心重合
物体的沉浮条件上浮 F浮>G物 ρ物<ρ液
漂浮 F浮=G物 ρ物<ρ液
悬浮(全部浸于水中) F浮=G物 ρ物=ρ液
下沉 F浮<G物 ρ物>ρ液
编辑本段产生原因漂浮于流体(液体或气体)表面或浸没于流体之中的物体,受到各方向流体静压力的向上合力。其大小等于被物体排开流体的重力。在液体内,不同深度处的压强不同。物体上、下面浸没在液体中的深度不同,物体下部受到液体向上的压强较大,压力也较大,可以证明,浮力等于物体所受液体向上、向下的压力之差。例如石块的重力大于其同体积水的重量,则下沉到水底。浮木或船体的重力等于其浸入水中部分所排开的水重,所以浮于水面。气球的重量比它同体积空气的重力小,即浮力大于重力,所以会上升。这种浸在水中或空气中,受到水或空气将物体向上托的力叫“浮力”。例如,从井里提一桶水,在未离开水面之前比离开水面之后要轻些,这是因为桶受到水的浮力。不仅是水,例如酒精、煤油或水银等所有的液体,对浸在它里面的物体都有浮力。所有液体都一样。当然,浸在气体(与液体一样都是流体)中的物体也受到浮力的作用。
浸在液体中的物体,当它所受的浮力大于重力时,物体上浮;当它所受的浮力小于所受的重力时,物体下沉;当它所受的浮力与所受的重力相等时,物体悬浮在液体中,或漂浮在液体表面上。
编辑本段浮力原理的发现公元前245年,赫农王命令阿基米德(Archimedes)鉴定一个皇冠。赫农王给金匠一块金子让他做一顶纯金的皇冠。做好的皇冠尽管与先前的金子一样重,但国王还是怀疑金匠掺假了。他命令阿基米德鉴定皇冠是不是纯金的,但是不允许破坏皇冠。 这似乎是件不可能的事情。在公共浴室内,阿基米德注意到他的胳膊浮到了水面上。这时他脑中闪现出一丝模糊的想法。他把胳膊完全放进水中全身放松,这时胳膊又浮到水面上。
他站了起来,浴盆四周的水位下降;再坐下去时,浴盆中的水位又上升了。
他躺在浴盆中,水位则变得更高了,而他也感觉到自己变轻了。他站起来后,水位下降,他则感觉到自己重了。一定是水对身体产生向上的浮力才使得他感到自己轻了。
他把差不多一样大的石块和木块同时放入浴盆,浸入水中。石块下沉到水里,但是他能感觉到石块变轻了。而且,他必须要向下按着木块才能把它完全浸到水中。这表明浮力与物体的排水量(物体体积)有关,而不与物体重量有关。物体在水中感觉有多重一定与它的密度(物体单位体积的质量)有关。
阿基米德因此找到了解决国王问题的方法,问题关键在于密度。如果皇冠里面含有其他金属,它的密度会不相同,在重量相等的情况下,这个皇冠的体积是不同的。
把皇冠和等重的金子放进水里,结果发现皇冠排出的
水量比金子的大,这表明皇冠是掺假的。
最重要的是,阿基米德发现了浮力原理,即水对物体的浮力等于物体所排出水的重量。
编辑本段浮力公式公式推算假设有一正方体沉于水中,
F浮=ρgh2S-ρgh1S(可适用于完全或稍微浸没在水中)=ρgSΔh =ρ液gV排(通用)=G排液当物体悬浮或漂浮时,F 浮=G物=m物g说明
(1)h2为正方体下表面到水面距离,h1为正方体上表面到水面距离,Δh为正方体之高。
(2)“F浮=ρ液gV排=G排液”最重要。
F浮=ρ液gV排的公式推导:浮力=排开液体所受重力——F浮=G(物体所受重力)排液=m排液g =ρ液gV排所以有F浮+G=0
(3)给出沉浮条件(实心物体,如果是空心物体,则下面公式中的密度表示物体的平均密度,即物体的总质量除以总体积得到的结果)
对于浸没在液体中的物体
1若F浮>G物,即ρ物<ρ液,物体上浮
2若F浮<G物,即ρ物>ρ液,物体下浮
3若F浮=G物,即ρ物=ρ液,物体悬浮
4ρ物>ρ液, 沉底,G物=F浮+F杯底对物的支持力(三力平衡)
露排比公式如果漂浮(这是重要前提!),则:ρ物∶ρ液=V排∶V物。
其中,V物=V排+V露
它的变形公式
1.(ρ液-ρ物)∶ρ液=V露∶V物
2. ρ物∶(ρ液-ρ物)=V排∶V露
证明:∵漂浮
∴F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物,即ρ液V排=ρ物V物,即ρ物∶ρ液=V排∶V物(交叉相乘)
四种公式示重差法(称重法):F浮=G-F拉(空气中重力减去d簧测力计拉力)(用d簧测力计)
公式法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
漂浮法:F浮=G物(又叫平衡法)
压力差法:F浮=F↓-F↑(上下压力差)
特例:当物体和容器底部紧密接触时,即物体下部没有液体。此时物体没有受到液体向上的压力,即F浮=0
阿基米德原理物体浸在液体中排开液体的重力等于物体浸在液体中受到的浮力。即F浮=G液排=ρ液gV排。(V排表示物体排开液体的体积)
编辑本段几点疑问附着在水底的气泡为什么不上浮? 很多时候我们会看到一些气泡附着在水下的物体上不上浮,如果知道有关“粘滞性”的知识的话就不会感到奇怪了。超流体中不会出现有气泡不上浮的现象,但日常所见的水不是超流体,水是有粘滞性的,虽然很小。熬碗糨糊,就会看到更多的气泡不上浮现象的。小气泡不会上浮,是由于水分子与容器壁间具有一种相互吸附的力,这个力十分微小,浮力总是比它要大的!
加热的水中会产生气泡,是因为随着水温的升高,水对空气的溶解能力下降,饱和后多余的空气被析解出来并聚集形成气泡。在此过程中由于容器壁是粗糙的,气泡很容易首先被吸附在容器壁上,如果没有浮力作用这些气泡将会永远被吸附在同一位置上,直到气泡中的空气被再次溶解,显然通常情况下是不会有这么顽强的气泡的。你用透明的杯子盛一杯可乐,杯壁上会有很多气泡吧?放上两天,还有气泡么?因为压力减小而溢出的二氧化碳在敞口杯中是不可能被二次溶解的,它们上哪儿了?水的粘滞性和粗糙的容器壁的吸附力是能让小气泡暂时升不起来,但这并不证明它们没受浮力作用。只要时间足够长,浮力最终是会战胜其它力的效应,最终把气泡推上来的。
失重状态下还有浮力么? 失重状态有两种情况,一是完全失重,二是不完全失重。在地球表面附近,当物体有向下的加速度时,物体即处于失重状态,如果加速度小于自由落体加速度,则处于不完全失重状态,如果加速度等于自由落体加速度,则物体处于完全失重状态。
当液体和浸入在液体内部的物体处于完全失重状态的情况下,物体不受到浮力的作用;而处于不完全失重的状态下,浮力仍存在,但比通常情况下的浮力要减小一些。这是由于当液体不受重力时,其无法流动,且在无重力时流体内压强不再存在,而浮力产生原因为物体受到的上下表面压力差(前提是压强差),所以完全失重时物体将不再受到浮力。
同一物质间是否存在浮力作用? 没有其它物体的时候,只要有密度差,热水和冷水间也是有浮力作用的,否则热循环就是不可能的。热对流的产生就是由于热水密度比较小所以被冷水的浮力推上来了,虽然冷水和热水并不是两种物体。当然,热量除了对流之外还有扩散、辐射等多种传播方式,某些加热器位于上部的“热得快”能加热到底部的水是很正常的,水导热本来就是很快的。即使流体中没有其它物体,只要有密度差、有引力,就有浮力现象。接触当然是必要的,否则浮力不可能隔空传递。
位于容器底部的物体是否仍然受浮力作用? 有人说一个位于容器底面上的物体,并和容器底面密切接触,那它就只能受到向下作用于物体表面的液体压力下,所以这个物体不受浮力作用。
上面这段话并不是完全正确的,它成立需要两个条件:
1物体的侧表面必须是竖直方向的,不能倾斜;
2物体的下表面必须在技术上保证与容器底紧密接触,不能有液体渗入其间。
沉在水底的物体实际上是受到三个力的作用:受的水的浮力,容器对它的支持力,以及自身重力
这时受力情况:F浮+F支=G物
当然如果物体是在水底与容器接触的地方没有空气(真空)时,那么物体就没有受到水的浮力作用。
不同液体间的分层现象 不同液体间的分层现象仍是浮力作用的结果,其根本原因是不同液体的密度不同(见前面的物体的浮沉条件),而不分层的混合液如果并没有相互溶解的话,可能就是它们的密度极其接近,这和水中气泡暂时不上浮的现象是类似的。静置一段时间,或者用离心机加速度强化重力效应,它们是能够被沉淀或分离出层次来的。
液体分层时,计算浮力的V排在哪里? 有的学生对于油漂浮在水面上的现象,认为油根本没有排开水,怎么会受到浮力呢?比如肉汤碗中水面上的一层油,它的V排是多少呢?
其实上面的问题中,由于容器的形状限制,油排开的水根本不能通过溢出碗等方式显现出来,但并不是油没有排开水,只是我们没有看到。有下面两个方法将这个V排显示出来:1将水倒在光滑的水泥地面上,水渍会有一定的面积,此时,在水渍中央轻轻倒上一些油,你会发现在油的挤压下,水渍的分布面积扩大了,这表明油确实排开了水。2取一个两端开口的U形管(连通器),放入一些水,在其中一个管口倒入油,你会发现这个管中的水面会下降一些,而另一个管中的水面相应地上升,这两个管中水面的高度差,再乘以管的截面积,就是油排开的水的体积。
液体能否浮起比其自身重力更大的物体: 有人根据阿基米德原理的表述认为液体不能浮起比其自身重力更大的物体,其实这是一个错误的推论,原因是原理中表述的是“浮力等于物体排开的液体受到的重力”,注意这里的关键是“排开”,通过巧妙设计,我们完全可以做到让“物体排开的液体的体积”大于“液体原来的总体积”(加引号是为了引起注意)。
例如:取一个圆柱形容器,再加工出一个直径比容器的内径稍小一点的圆柱形木块,让两个圆柱体等高,以利于观察。在容器中倒入很少量的水(关键是要使水的质量要远小于圆柱体木块质量),再将圆柱体木块放入容器中,你会发现水在圆柱体的四周上升起来,将木块浮起(效果就是木块比容器口高出一些来)。
编辑本段应用1.如何调节浮力的大小
木头漂浮于水面是因为木材的密度小于水的密度。把树木挖成“空心”就成了独木舟,自身重力变小,可承载较多人,独木舟排开水的体积变大,增大了可利用的浮力牙膏卷成一团,沉于水底,而“空心”的牙膏皮可浮在水面上,说明“空心”可调节浮力与重力的关系。采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上
2.轮船轮船能漂浮在水面的原理:钢铁制造的轮船,由于船体做成空心的,使它排开水的体积增大,受到的浮力增大,这时船受到的浮力等于自身的重力,所以能浮在水面上。它是利用物体漂浮在液面的条件F浮=G来工作的,只要船的重力不变,无论船在海里还是河里,它受到的浮力不变。(只是海水河水密度不同,轮船的吃水线不同)根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,它在海里和河里浸入水中的体积不同轮船的大小通常用它的排水量来表示。所谓排水量就是指轮船在满载时排开水的质量轮船满载时受到的浮力F浮=G排=m排g而轮船是漂浮在液面上的,F浮=G船+G货=m船g+m货g,因此有m排=m船+m货。
3.潜水艇浸没在水中的潜水艇排开水的体积,无论下潜多深,始终不变,所以潜水艇所受的浮力始终不变潜水艇的上浮和下沉是靠压缩空气调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的(改变自身重力:排水充水)。若要下沉,可充水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G在潜水艇浮出海面的过程中,因为排开水的体积减小,所以浮力逐渐减小,当它在海面上行驶时,受到的浮力大小等于潜水艇的重力(漂浮)。
4.气球和飞艇气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体,热气球里充的是被燃烧器加热、体积膨胀、密度变小了的热空气F浮=ρ空气gV,G球=ρ气gV+G壳,当F浮≥G球时,气球或飞艇可升上天空。若要使充氦气或氢气的气球或飞艇降回地面,可以放出球内的一部分气体,使气球积缩小,浮力减小,使浮力小于G球对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会缩小,减小浮力,使浮力小于G球而降回地面。(同理,热空气的向上,冷空气的向下,形成了对流:风)
5.密度计密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的,用密度计测量液体的密度时,它受到的浮力总等于它的重力,由于密度计制作好后它的重力就确定了,所以它在不同液体中漂浮时所受到的浮力都相同,根据可知:待测液体的密度越大,密度计浸入液体中的体积则越小,露出部分的体积就越大;反之待测液体密度越小,密度计浸入液体中的体积则越大,露出部分的体积就越小,所以密度计上的刻度值是“上小下大”。
6 煮汤圆
汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。汤圆刚放入水中时:①∵F浮<G,∴(汤圆)下沉、②∵ρ物>ρ液体,∴(汤圆)下沉;汤圆煮熟时:①∵煮熟后汤圆体积增大,浮力也增大,∴F浮力>G,上浮;②∵ρ物<ρ液,∴上浮。
编辑本段计算公式1 称量法
该法适用于各种浮力探究题计算,常常和d簧 该法在上述浮力公式的推算已经很详细了,我只是说在漂浮与悬浮时F浮=G物
5.附加适用于推算浮力的公式
G物=ρ物gV物
当悬浮与下沉时
V物=V排
编辑本段浮力之感质疑篇压力差的局限性一个底面积为1256平方米,高2米的木质圆锥体,锥尖向下浸没于水下20米处。因为压力等于压强乘以面积,所以它上表面受到向下的压力大于下表面受到向上的压力,根据压力差推论,它会沉没水底。但阿基米德定律认为,它的物重小于它排出的水重,木锥会浮出水面。何况圆锥体是木头做的,而木头会浮出水面,这是自然现象的常识。
1.为什么压力差的推论与自然现象相反呢?
2.圆锥体锥尖向下或向上,根据压力差计算的结果,它们受到的浮力是不相同的。但它们排出的水都一样重,根据阿基米德定律,它们受到的浮力应相等。为什么压力差和阿基米德定律得出的结论不一样?
3.物体受到的浮力大小与物体在水中的形状、形态有关吗?
4.压力差能不能解释各种形状(包括不规则)物体在水中受到的浮力大小及其产生的原因。
5.如果压力差的适用只局限在个别、少数形状的物体。那么这个片面的推论能说明产生浮力的真正原因吗?
物体是怎样浮上来的沉没在水底的物体,当它的重量小于排出的液重时,物体就会浮上来。物体浮上来,自然是因为受到了浮力,但浮力是怎样作用于物体而使它上浮的呢?压力差认为:物体四侧受到的压力平衡而相互抵消,只有底面受到向上的压力,上浮的动能理应由此获得。但我们要注意,这个向上的压力是由水的压强产生,而在同一水面,水向各个方向产生的压强相等。向上的压力如同支持力一样只对物体起支撑作用。并不能对物体作功而促使物体上浮。既然物体底面的压力不能产生物体上浮的动能,那浮力是怎样作用于物体而让它上浮的呢?
释疑篇一、无论是浮在液体表面还是沉没在液中,一切浸在液里的物体都受到液体对它产生的向上的托力,我们把这个向上的托力就叫着浮力。
液体为什么能产生浮力呢
二、我们知道水能浮起皮球、树木、救生圈、橡皮艇等许多物体,但当水凝结成冰后,却对这些物体失去了浮力。为什么同一种物质,当它从液体变成固体时就没有了浮力?
1.这是因为浮力是液体的一种特殊性质。
2.浮力的产生是由液体自身的特性决定的。
①流动性:液体总是由高处流向低处,或压强大的一方向压强小的一方流动。
如果没有流动性,物体就不会浮起或沉下,也不会有海洋暖流
②压强的特殊性:液体在同一水平面上,它向各个方向产生的压强相等。
由于这个性质,液体成了一个相互联系的整体。当它任何一点压强的改变,都能引起相邻液压的改变
3.压强是产生浮力的主要原因。
(讨论:如果液体之间没有压强,还会不会产生浮力。)
三、物体是怎样浮上来的 ?
把一个吸满水的塑胶瓶,瓶口向上。然后挤出压瓶壁的两端,水就会从瓶口向上喷射而出。在这个过程中,手指和瓶子都未向上移动位置,但为什么水却往上运动了呢?这是因为我们挤压瓶壁时,瓶中水的压强小于周围瓶壁、瓶底的压强,这些压强下面大、上面小,而水会向压强小的一方流动。所以,当我们用手指挤压时,在瓶壁、瓶底合力的作用下,水就会向上运动。
水中的木块向上运动的原理与之相似。只不过前者是液体装在固体里,后者是固体浸在液体里。但它们都有一个共同点:运动物体的压强小于周围的压强,而且压强从下到上逐渐减小。物体运动是合力作用的结果。
浸没在水中的木块之所以会浮上来,就是因为自身的压强小于同部位水的压强,这样就出现了压强差。木块便受到四周水的挤压,在底面和四周水压的共同作用下,木块就会向压强小的一方流动而浮出水面。
①物体上浮是在底面、四周侧面水压共同作用下的结果。
②浮力是由合力形成的,并不单单是物体底面向上的压力。
四、浮力产生的原因
液体具有流动性,在重力的作用,便向容器壁、容器底流动而产生压力。由于力的作用是相互的,容器底和容器壁也对液体产生一个反作用力,作用力反作用力在液体之间相互作用,就产生了压强。它们大小相等、方向相反,并与深度成正比,同一水平面上,液体向各个方向产生的压强相同。在没有任何外力的情况下,液体保持静止状态。因为液体具有压强,它们之间才会相互支持,相互联系而形成一个有机的整体。液体中任何一点液压的改变,都会形成压强差,从而引起相邻液压的改变。液体就会打破平衡状态产生流动。
1.液体和液体之间相互产生浮力,压强是产生浮力的原因。
2.浮力和它受到的压力大小相等、方向相反,液体保持平衡状态。
3.浮力的性质、大小并不会因外来物体浸入而改变。
五、浮力定律压力差和阿基米德定律在解释浮力产生的原因和大小时,都必须要有物体浸在液体里。
液体没有任何外来物体浸入时,它还会不会有浮力?如果有,我们又应该怎样去解释产生浮力的原因和大小呢?
其实,浮力是液体的一种属性,由液体自身的特点形成的,它不会因外来物体的浸入而增大或减小、存在或消亡。物体在液中的沉浮是物体在浮力作用下反应出的一种自然现象。而我们该如何透过这些现象,去探寻浮力的本质呢?
1.压强与深度的关系
人潜入水里,会感到发闷,是因为受到了水的压强。而水的压强又与深度成正比,所以人要潜入到更深的水里,必须要穿潜水服,而我们到达深海则需要乘坐特制的潜水艇。
2.浮力与压强(深度)的关系
我们常常说的船只搁浅是怎么回事呢?为什么枯水季节有些河道不能通航?浅水港为何不能停靠万吨轮船?其实,所有问题都在告诉我们一个事实,物体受到浮力的大小与液体的深度有关。
当船运载货物时,它的载重量越大,吃水就越深;载重量越小,吃水就越浅。而载重量大需要的浮力也会大,载重量小,需要的浮力也小。因此看来,浮力的大小与船只在水中的深度成正比,又正为水的压强也与它的深度成正比。所以,我们仔细研究会发现,船只产生的最大压强与它同深度的水压是一样的,载重量大的船吃水深就是因为它压强大的缘故。
既然浮力会随着液体的深度增加,为什么我们做实验时,d簧称的读数并不会随物体在液中位置的深浅而变化呢?
其实,d簧称称量的物体在液中不但要受到浮力,还同时受到液体对它施加的压力。物体在液中的位置加深时,它受到的浮力增大,而它受到的压力也在同等的增大;当物体在液中的位置变浅,它受到的浮力减小,但它受到的压力也会同等的减小。正是因为浮力和压力同等的增加或减小,d簧称的读数才不会随物体在液中位置的深浅而变化。
3.浮力与密度的关系
水和植物油都属于液体,但它们的浮力是否相同呢?让我们先把植物油渗进水中,看看会发生什么现象。很快,我们会发现植物油全部浮在水面上,并不与水相溶共存,这是什么原因产生的呢?原来,植物油的密度比水小,产生的压强各不相同,质量重的水便会下沉,质量轻的油便会上升。轮船从淡水河驶入海里,船身会浮起来一些,就是因为海水的密度比淡水大,它的浮力也相应增大的缘故。
总结以上规律,得出如下结论:
浮力的大小与液体的压强(深度)成正比,与它的成正比,与它受到的压力相等,方向相反。在没有任何外力的作用下,液体保持静止状态。
六、物体沉浮的条件浸没在液体中的物体,当它受到的浮力大于所受的重力时,物体上浮;当它受到的浮力小于所受的重力时,物体下沉;当它受到的浮力等于所受的浮力等于所受的重力时,物体悬浮在液体中。
即 F浮=G物时 物体悬浮或漂浮,当F浮>G物,物体上浮,直至漂浮
练习题:::::::::
第十二章 浮力练习题(一)
(90分钟,100分)
一、(填空题 每空1分,共34分)
1浮力产生的原因是_________________,物体所受浮力的大小等于______________。
2从古至今在船只制造中都用增大船只“空心”的办法,这样做的目的是增大______,增大_____,从而提高_________。
3放在水中的木块正在上浮,在它露出水面之前受到的浮力______。它在水中下沉时受到的浮力__________。露出水面以后受到的浮力______。(填“变大”,“变小”或不变)
4质量为54千克的铝块放入水中,在从水面下沉时,它受到的浮力为____牛顿,当它沉到水底静止不动时,所受的浮力为
5浮力的大小由_________和_________来决定,与物体的密度__关,与物体的体积__关,与物体浸在液体中的深度__关。
6物体的沉浮条件是:______在液体里的物体,如果_________时物体上浮,如果当_________时物体下沉,如果__________时物体停在液体中的任何位置。
7密度为04×10千克/米,体积为05分米的木块浸没在水中时受到的浮力是_____牛顿,浮在水面上受到的浮力是______牛顿。(g=10牛/千克)实现上升或下潜的。
9金属块重10牛顿,挂在d簧秤上,当它全部放在水中时,d簧秤的读数为8牛顿,如图12—1所示,此时金属块受到的第六章 电压 电阻知识点汇编
一、 电压
1、 电压是形成电流的原因(电压是使自由电荷发生定向移动的原因),电源是提供电压的装置;
2、 形成电流的条件:一是要有电流;二是电路是通路(或闭合回路);
3、 电压的单位:在国际单位是伏特(V),简称伏,常用单位还有千伏(kV);毫伏(mV);微伏(μV);
1kV=103V; 1V=103mV=106μV;
4、 常见电压:一节干电池的电压是15V;一节蓄电池的电压是2V;对人的安全电压是不高于36V;家庭照明电压是220V;
5、 电压表的连接
(1) 电压表要并联在被测电路两端;
(2) 电流必须从电压表的正极流入,负极流出(电压表的正极线柱靠近电池的正极;负极线柱靠近电池的负极);
(3) 被测电压不能超过电压表的量程(0~3V;0~15V),各量程的分度值依次是01V,05V;电压表的读数等于指针偏转的格数乘以分度值;
注意:使用电压表前要先看清电压表的量程,和指针是否指在零刻度;读数时,要看清量程,认清各量程的分度值。串联电池组的电压等于各节电池电压之和,并联电池组的电压与各节电池的电压相等;电磁的正极的聚集正电荷,负极聚集负电荷。
6、 串、并联电路的电压规律:串联电路的总电压等于各部分电压之和;并联电路各支路的电压相等,等于总电压(电源电压)。
7、 电阻:表示导体对电流的阻碍作用大小的物理量,电阻越大对电流的阻碍越大;电阻用R表示;其单位是欧姆(Ω)在电路图中用符号 “ ” 表示;
(1) 半导体:导电能力介于金属和非金属之间的导体;对光、热较敏感)
(2) 超导现象:某些物质在很低的温度时,电阻完全消失,这种现象叫超导现象;
8、 变阻器:阻值可以改变的电阻器;常见的变阻器是滑动变阻器和电阻箱;
(1) 滑动变阻器的原理:通常靠改变电阻线在电路中的长度来改变电阻;特点:不能准确表示接入电路的电阻值,但可连续改变连入的电阻。
(2) 符号: 结构示意图
(3) 作用:改变电流,调节电压和保护用电器;
(4) 电阻箱:是一种能表示出阻值的德变阻器,读数的方法是:各盘对应的小三角指示点的示数乘以面板上标记的倍数,然后相加。
第七章 欧姆定律
一、欧姆定律:导体中的电流强度,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比
(1)电流 I=U/R
(2)电压 U=IR
(3)电阻 R=U/I(但R的大小与U、I无关!
(4)用的是控制变量法研究电压、电流、和电阻关系的(调节滑动变阻器的电阻)
在该实验中若R增大了,为保持R两端电压不变要增大滑动变阻器的电阻;
二、串联电路的特点:
1、电阻特点:串联电路的总电阻等于各部分电阻之和
(1) R串 =R1+R2
(2)n个电阻串联R串 =R1+R2+R3+…+Rn
(3)n个相同电阻R串联:R串 =nR
(4) R串 大于每一个部分电阻,原因是串联后相当于增加了导体的长度。
2、电流特点:串联电路各点的电流处处相等:I=I1=I2=I3;
3、串联电路的电压特点:串联电路的总电压等于各部分电路电压之和;U=U1+U2;
二、并联电路的特点:
1、电阻特点:并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和; = + ;
(1)若n个相同电阻并联,总电阻等于各分电阻的n分之一;R并=
(2)并联相当于增大横截面积,总电阻小于每个分电阻;
2、电流特点:并联电路的总电流等于各支路电流之和;I总=I1+I2;
3、电压特点:并联电路个支路电压相等,等于总电压;U总=U1=U2;
三、伏安法测量小灯泡的电阻:R=U/I表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过它的电流的比值.该式是用比值来定义导体的电阻的,是电阻的定义式,不是决定式,为我们提供了一种测量电阻的方法,叫伏安法测电阻.
1、实验目的 用电压表、电流表测导体电阻
2、实验原理 欧姆定律 I=U/R变形R=U/I
3、实验器材 学生电源、电压表、电流表、滑动变
阻器、待测电阻、单刀开关各一个,导线若干
4、实验电路图:
实验步骤:(1)断开开关,连接电路
( 2)接入电路的滑动变阻器调到最大
( 3)闭合开关,调节R,读取并记录几组电流表、电压表数据(U≤U额)
(4)计算导体阻值
四、安全用电的原则: 不接触低压带电体,不靠近高压带电体
1、安全电压是不高于36V;
2、触电方式:(1)单线触电;(2)双线触电;(3)高压电弧触电;(4)跨步电压触电
第八章:电功率
一、电能
1、电能可能同其它形式的能量转化而来,也可以转化为其它形式的能量。
2、电能用W表示,常用单位是千瓦时(KWh),在物理学中能量的通用单位是焦耳(J),简称焦。1KWh = 36 106J。
3、电能表是测量一段时间内消耗的电能多少的仪器。A、“220V”是指这个电能表应该在220V的电路中使用;B、“10(20)A”指这个电能表的额定电流为10安,在短时间内最大电流不超过20安;C、“50Hz”指这个电能表在50赫兹的交流电路中使用;D、“600revs/KWh”指这个电能表的每消耗一千瓦时的电能,转盘转过600转。
4、电能转化为其他形式能的过程是做功的过程,有多少电能发生了转化,就说电流做了多少功。实质上,电功就是电能,也用W表示,通用单位也是焦耳,常用单位是千瓦时。
二、电功率
1、电功率是表示消耗电能的快慢的物理量,用P表示,单位是瓦特,简称瓦,符号是W。常用单位有千瓦(KW)。1KW = 103W 1马力 = 735瓦。电功率的定义也可以理解为:用电器在1秒内消耗的电能。
2、电功率与电能、时间的关系: P = W / t 在使用时,单位要统一,单位有两种可用:(1)、电功率用瓦(W),电能用焦耳(J),时间用秒(S);(2)、电功率用千瓦(KW),电能用千瓦时(KWh,度),时间用小时(h)。
3、1千瓦时是功率为1KW的用电器使用1h所消耗的电能。
4、电功率与电压、电流的关系公式: P = I U 单位:电功率用瓦(W),电流用安(A),电压用伏(V)。
5、用电器在额定电压下工作时的电功率(或者说用电器正常工作时的电功率),叫做额定功率。
三、测量小灯泡的电功率
1、测量小灯泡电功率的电路图与测电阻的电路图一样。
2、进行测量时,一般要分别测量小灯泡过暗、正常发光、过亮时三次的电功率,但不能用求平均值的方法计算电功率,只能用小灯泡正常发光时的电功率。
四、电和热
1、电流通过导体时电能要转化成热,这个现象叫电流的热效应。
2、根据电功率公式和欧姆定律,可以得到: P = I2 R 这个公式表示:在电流相同的条件下,电能转化成热时的功率跟导体的电阻成正比。
3、当发电厂电功率一定,送电电压与送电电流成反比,输电时电压越高,电流就越小。此时因为输电线路上有电阻,根据P = I2 R 可知,电流越小时,在电线上消耗的电能就会越少。所以电厂在输电时提高送电电压,减少电能在输电线路上的损失。
4、电流的热效应对人们有有利的一面(如电炉、电热水器、电热毯等),也有不利的一面(如电视机、电脑、电动机在工作时产生的热量)。我们要利用有利电热,减少或防止不利电热(如电视机的散热窗,电脑中的散热风扇,电动机的外壳铁片等)。
五、电功率和安全用电
根据公式 I = P / U 可知,家庭电路电压一定时,电功率越大,电流I也就越大。所以在家庭电路中:A、不要同时使用很多大功率用电器;B、不要在同一插座上接入太多的大功率用电器;C、不要用铜丝、铁丝代替保险丝,而且保险丝应该在可用范围内尽量使用细一些的。
第九章:电与磁
一、磁现象:
1、磁性:磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的性质(吸铁性)
2、磁体: 定义:具有磁性的物质
分类:永磁体分为 天然磁体、人造磁体
3、磁极:定义:磁体上磁性最强的部分叫磁极。(磁体两端最强中间最弱)
种类:水平面自由转动的磁体,指南的磁极叫南极(S),指北的磁极叫北极(N)
作用规律:同名磁极相互排斥,异名磁极相互吸引。
说明:最早的指南针叫司南 。一个永磁体分成多部分后,每一部分仍存在两个磁极。
4、磁化: ① 定义:使原来没有磁性的物体获得磁性的过程。
磁铁之所以吸引铁钉是因为铁钉被磁化后,铁钉与磁铁的接触部分间形成 异名磁极,异名磁极相互吸引的结果。
②钢和软铁的磁化:软铁被磁化后,磁性容易消失,称为软磁材料。钢被磁化后,磁性能长期保持,称为硬磁性材料。所以制造永磁体使用钢 ,制造电磁铁的铁芯使用软铁。
5、物体是否具有磁性的判断方法:①根据磁体的吸铁性判断。②根据磁体的指向性判断。③根据磁体相互作用规律判断。④根据磁极的磁性最强判断。、
练习:☆磁性材料在现代生活中已经得到广泛应用,音像磁带、计算机软盘上的磁性材料就具有硬磁性。( 填“软”和“硬”)
☆ 磁悬浮列车底部装有用超导体线圈饶制的电磁体,利用磁体之间的相互作用,使列车悬浮在轨道的上方以提高运行速度,这种相互作用是指:同名磁极的相互排斥作用。
☆放在条形磁铁南极附近的一根铁棒被磁化后,靠近磁铁南极的一端是磁北极。
☆用磁铁的N极在钢针上沿同一方向摩擦几次
钢针被磁化如图那么钢针的右端被磁化成 S极。
二、磁场:
1、定义:磁体周围存在着的物质,它是一种看不见、摸不着的特殊物质。
磁场看不见、摸不着我们可以根据它所产生的作用来认识它。这里使用的是转换法。通过电流的效应认识电流也运用了这种方法。
2、基本性质:磁场对放入其中的磁体产生力的作用。磁极间的相互作用是通过磁场而发生的。
3、方向规定:在磁场中的某一点,小磁针北极静止时所指的方向(小磁针北极所受磁力的方向)就是该点磁场的方向。
4、磁感应线:
①定义:在磁场中画一些有方向的曲线。任何一点的曲线方向都跟放在该点的磁针北极所指的方向一致。
②方向:磁体周围的磁感线都是从磁体的北极出来,回到磁体的南极。
③典型磁感线:
④说明:A、磁感线是为了直观、形象地描述磁场而引入的带方向的曲线,不是客观存在的。但磁场客观存在。
B、用磁感线描述磁场的方法叫建立理想模型法。C、磁感线是封闭的曲线。
D、磁感线立体的分布在磁体周围,而不是平面的。E、磁感线不相交。F、磁感线的疏密程度表示磁场的强弱。
5、磁极受力:在磁场中的某点,北极所受磁力的方向跟该点的磁场方向一致,南极所受磁力的方向跟该点的磁场方向相反。
6、分类:Ι、地磁场:
① 定义:在地球周围的空间里存在的磁场,磁针指南北是因为受到地磁场的作用。
② 磁极:地磁场的北极在地理的南极附近,地磁场的南极在地理的北极附近。
③ 磁偏角:首先由我国宋代的沈括发现。
Ⅱ、电流的磁场:
① 奥斯特实验:通电导线的周围存在磁场,称为电流的磁效应。该现象在1820年被丹麦的物理学家奥斯特发现。该现象说明:通电导线的周围存在磁场,且磁场与电流的方向有关。
② 通电螺线管的磁场:通电螺线管的磁场和条形磁铁的磁场一样。其两端的极性跟电流方向有关,电流方向与磁极间的关系可由安培定则来判断。
练习:
1、标出N、S极。
2、标出电流方向或电源的正负极。
3、绕导线:
③应用:电磁铁
A、定义:内部插入铁芯的通电螺线管。
B、工作原理:电流的磁效应,通电螺线管插入铁芯后磁场大大增强。
C、优点:磁性有无由通断电来控制,磁极由电流方向来控制,磁性强弱由电流大小、线圈匝数、线圈形状来控制。
D、应用:电磁继电器、电话
电磁继电器:实质由电磁铁控制的开关。应用:用低电压弱电流控制高电压强电流,进行远距离 *** 作和自动控制。
电话:组成:话筒、听筒。基本工作原理:振动、变化的电流、振动。
三、电磁感应:
1、学史:该现象 年被 国物理学家 发现。
2、定义: 这种现象叫做电磁感应现象
3、感应电流:
① 定义:
② 产生的条件: 、部分导体、 。
③导体中感应电流的方向,跟 和 有关三者的关系可用 定则判定。
4、应用——交流发电机
① 构造:
② 工作原理: 。工作过程中, 能转化为 。
③ 工作过程:交流发电机和直流发电机在内电路线圈中产生的都是交流电。交流发电机通过 向外电路输出交流电。直流发电机通过 向外输出直流电。
④ 交流发电机主要由 和 两部分组成。 不动 旋转的发电机叫做旋转磁极式发电机。
5、交流电和直流电:
① 交流电:
定义:
我国家庭电路使用的是 电。电压是 周期是 频率是 电流方向1s改变 次。
② 直流电:
定义:
四、磁场对电流的作用:
1、通电导体在磁场里 。
通电导体在磁场里受力的方向,跟 和 有关。三者关系可用 定则判断。
2、应用——直流电动机
① 定义:
② 构造:
③ 工作原理:
④ 工作过程:A平衡位置:特点:
受力特点:
线圈开始处于该位置时通电后不动。
换向器作用:
⑤ 优点:
五、电能的优越性
1、 优点:
2、 输送
电流通过导线要发热,从焦耳定律知道:减小输电电流是减小电能损失的有效方法,为了不减小输送功率只能提高输电电压。
计算输电线损失功率用公式:计算输电线发热:
第十章 信息的传递
一、现代顺风耳——电话
1、1876年由美国科学家贝尔发明了电话。最简单的电话由话筒和听筒组成。话筒将声信号转变为音频电信号,听筒将音频电信号转变为声信号。通话双方的话筒和听筒是互相串联的,自己的话筒和听筒是互相独立的。
2、为了节约电话线路的使用效率,人们发明了电话交换机,1891年出现了自动电话交换机,它通过电磁继电器进行接线。
3、电话按信号输方式来分,可分为有线电话和无线电话;按信号类型来分,可分为模拟电话和数字电话。信号电流的频率、振幅变化的情况跟声音的频率、振幅变化的情况完全一样,这种信号叫模拟信号,这种通信叫模拟通信。用不同符号的不同组合表示的信号叫数字信号,这种通信叫数字通信。
4、模拟信号在传输过程中会丢失信息,而且抗干扰能力不强,保密性也很差,信号衰减厉害。数字信号在传输过种中,抗干扰能力强,保密性好。
二、电磁波的海洋
1、导线中的电流迅速变化会在空间激起电磁波。电磁波在空气、水、某些固体,甚至真空中都能传播。光波也是电磁波的一种。
2、电磁波的速度和光速一样,都是3 108 m / s,电磁波的速度,等于波长 和频率f的乘积: c = f 单位分别是 m / s(米每秒)、m(米)、Hz(赫兹);频率的常用单位还有千赫(kHz)和兆赫(MHz)。
3、用于广播、电视和移动电话的电磁波是数百千赫至数百兆赫的那一部分,叫做无线电波。
三、广播 电视和移动通信
1、无线电广播的发射由广播电台完成;发射部分主要由话筒、载波发生器、调制器、放大器和发射天线组成。接收部分主要由接收天线、调谐器、解调器和扬声器组成。
2、电视信号的传输与无线电广播基本相同,只是发射部分多了摄像机,接收部分多了显像管。
3、移动电话(无线电话,手机)既是无线电的发射装置,又是无线电的接收装置。它的特点是体积小,发射功率不大,天线简单,灵敏度不高,需要基站台转发信号。无绳电话是家话中主机电话与分机电话沟通的一种家用电话,一般使用范围在几十米或几百米之内。
4、音频电流和视频电流加载到高频电流上,形成了发射能力很强的射频电流。
VIDEO IN 视频输入 VIDEO OUT 视频输出
AUDIO IN 音频输入 AUDIO OUT 音频输出
RADIO IN 射频输入 RADIO OUT 射频输出
S-VIDEO S端子
四、越来越宽的信息之路
1、微波是波长在10m ~ 1mm之间,频率在30MHz ~ 3 105MHz之间的电磁波。微波大致直线传播,所以每隔50公里左右就要建一个微波中继站。
2、利用卫星做通信中继站,称之为卫星通信。这种卫星相对于地球静止不动,叫做同步地球卫星。在一球周围均匀分布3颗卫星,就可以实现全球通信。
3、1960年,美国科学家梅曼发明了第一台激光器。激光的特点是频率单一、方向高度集中。光纤通信是利用激光在光纤中传输信号的。光纤由中央的玻璃芯和外面的反射层、保护层构成的,可以传输大量的信息。
4、将数台计算机通过各种方式联结在一起,便组成了网络通信。现在世界上最大的计算机网络叫因特网(Internet)。它使用最频繁的通信方式是电子邮件(e-mail)。例如:xiaolin@severcomcn @前面是用户名,后面是服务器名,cn表示这个服务器是在中国注册的。电子邮件传递信息既快又方便。
本册物理知识汇总
本册有关名称概念
名称 含义 符号 单位(常用单位) 单位符号
电流 电路中电流强度的大小 I 安培(毫安) A(mA)
电压 电路中产生电流的原因 U 伏特(千伏、毫伏) V(kV、mV)
电阻 导体对电流的阻碍作用 R 欧姆(千欧、兆欧) (k 、M )
电功率 电流做功的快慢 P 瓦特(千瓦、马力) W(kW、匹)
电能 电流具有的做功的能量 W 焦耳(千瓦时) J(kWh)
波速 电磁波的传播速度 C 米每秒(千米每秒) m/s (km/s)
波长 电磁波一个波长的长度
米(千米) m (km)
频率 1秒钟内波长的个数 f 赫兹(千赫、兆赫) Hz(kHz、MHz)
本册有关公式
名称 公式 含义 变形公式
欧姆定律 I = U / R 电流跟电压成正比,跟电阻成反比 U = I R
R = U / I
电功率公式1 P = W / t 电功率与电能正比,与时间成反比(两者要同时考虑) W = P t
T = W / P
电功率公式2 P = I U 电功率等于电流与电压的乘积 I = P / U
U = P / I
电功率公式3 P = I2 R 电功率等于电流的平方与电阻的乘积 R = P / I2
电功率公式4 P = U2 / R 电功率与电压的平方成正比,与电阻成反比 R = U2 / P
电磁波速度公式 c = f
波速等与波长与频率的乘积 = c / f
f = c /
本册有关科学家
姓名 国籍 事迹 涉及物理学知识
欧姆 德国 1826年总结归纳出欧姆定律 电路物理量的关系
奥斯特 丹麦 1820年发现了电与磁的关系 电流的磁效应
法拉第 英国 1831年发现了磁场产生电流的规律 电磁感应现象
贝尔 美国 1876年发明了电话 信息的传递
富兰克林 美国 发明了避雷针 安全用电
沈括 中国宋代 发现地理两极与地磁
两极并不完全重合 地磁场
梅曼 美国 1960年发明了第一台红宝石激光器 激光
莫尔斯 发明了电报 数字通信
串联、并联电路中的电流、电压、电阻的总分关系
连结情况 电流、电压、电阻三者的总分关系 表达式
串联电路 电流各处相等 I总 = I1 = I2 =……
总电压等于各用电器的电压之和 U总 = U1+U2+……
总电阻等于各用电器的电阻之和 R总 = R1+R2+……
并联电路 总电流等于各支路的电流之和 I总 = I1+I2+……
电压各处相等 U总 = U1 = U2 =……
总电阻的倒数和等于各支路的倒数之和 = + +……
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