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1、高中物理公式定理定律概念大全第一章 運(yùn)動(dòng)的描述一、質(zhì)點(diǎn)(A)(1)沒有形狀、大小,而具有質(zhì)量的點(diǎn)。(2)質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的物理模型,實(shí)際并不存在。(3)一個(gè)物體能否看成質(zhì)點(diǎn),并不取決于這個(gè)物體的大小,而是看在所研究的問題中物體的形狀、大小和物體上各部分運(yùn)動(dòng)情況的差異是否為可以忽略的次要因素,要具體問題具體分析。二、參考系(A)(1)物體相對(duì)于其他物體的位置變化,叫做機(jī)械運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱運(yùn)動(dòng)。(2)在描述一個(gè)物體運(yùn)動(dòng)時(shí),選來作為標(biāo)準(zhǔn)的(即假定為不動(dòng)的)另外的物體,叫做參考系。對(duì)參考系應(yīng)明確以下幾點(diǎn):對(duì)同一運(yùn)動(dòng)物體,選取不同的物體作參考系時(shí),對(duì)物體的觀察結(jié)果往往不同的。在研究實(shí)際問題時(shí),選取參考系的基本
2、原則是能對(duì)研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況的描述得到盡量的簡(jiǎn)化,能夠使解題顯得簡(jiǎn)捷。因?yàn)榻窈笪覀冎饕懻摰孛嫔系奈矬w的運(yùn)動(dòng),所以通常取地面作為參照系。三、路程和位移(A)(1)位移是表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量。路程是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。(2)位移是矢量,可以用以初位置指向末位置的一條有向線段來表示。因此,位移的大小等于物體的初位置到末位置的直線距離。路程是標(biāo)量,它是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。因此其大小與運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。(3)一般情況下,運(yùn)動(dòng)物體的路程與位移大小是不同的。只有當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做單一方向的直線運(yùn)動(dòng)時(shí),路程與位移的大小才相等。圖2-1-1中質(zhì)點(diǎn)軌跡ACB的長(zhǎng)度是路程,AB是位移S。ABCABC圖2-1-1 (4)在研
3、究機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí),位移才是能用來描述位置變化的物理量。路程不能用來表達(dá)物體的確切位置。比如說某人從O點(diǎn)起走了50m路,我們就說不出終了位置在何處。四、速度、平均速度和瞬時(shí)速度(A)(1)表示物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,它等于位移s跟發(fā)生這段位移所用時(shí)間t的比值。即v=s/t。速度是矢量,既有大小也有方向,其方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向。在國際單位制中,速度的單位是(m/s)米/秒。(2)平均速度是描述作變速運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量。定義v=s/t為物體在這段時(shí)間(或這段位移)上的平均速度。平均速度也是矢量,其方向就是物體在這段時(shí)間內(nèi)的位移的方向。(3)瞬時(shí)速度是指運(yùn)動(dòng)物體在某一時(shí)刻(或某一位置)的速度。從物理
4、含義上看,瞬時(shí)速度指某一時(shí)刻附近極短時(shí)間內(nèi)的平均速度。瞬時(shí)速度的大小叫瞬時(shí)速率,簡(jiǎn)稱速率。五、勻速直線運(yùn)動(dòng)(A)定義:物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間內(nèi)位移相等,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速直線運(yùn)動(dòng)。8、根據(jù)勻速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)通過的位移相等,質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)通過的路程相等,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向不變,質(zhì)點(diǎn)在相等時(shí)間內(nèi)的位移大小和路程相等。六、勻速直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象和v-t圖象(A)V/m.s-1t/sO-101020 V1 V2 15 10 5(1)位移圖象(s-t圖象)就是以縱軸表示位移,以橫軸表示時(shí)間而作出的反映物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)圖象,勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移圖線是通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線。(
5、2)勻速直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象是一條平行于橫軸(時(shí)間軸)的直線,如圖2-4-1所示。由圖可以得到速度的大小和方向,如v1=20m/s,v2=-10m/s,表明一個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿正方向以20m/s的速度運(yùn)動(dòng),另一個(gè)反方向以10m/s速度運(yùn)動(dòng)。七、加速度(A)(1)加速度的定義:加速度是表示速度改變快慢的物理量,它等于速度的改變量跟發(fā)生這一改變量所用時(shí)間的比值,定義式:a=(2)加速度是矢量,它的方向是速度變化的方向(3)在變速直線運(yùn)動(dòng)中,若加速度的方向與速度方向相同,則質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng); 若加速度的方向與速度方向相反,則則質(zhì)點(diǎn)做減速運(yùn)動(dòng).八、用電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)(A)1、實(shí)驗(yàn)
6、步驟:(1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板平放在實(shí)驗(yàn)桌上,將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上,并接好電路(2)把一條細(xì)繩拴在小車上,細(xì)繩跨過定滑輪,下面吊著重量適當(dāng)?shù)你^碼.(3)將紙帶固定在小車尾部,并穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔(4)拉住紙帶,將小車移動(dòng)至靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處,先接通電源,后放開紙帶.O A B C D E3.0712.3827.8749.62.0777.40圖2-5(5)斷開電源,取下紙帶(6)換上新的紙帶,再重復(fù)做三次2、常見計(jì)算:(1),(2)九、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(A)1.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式vt=vo+at(減速:vt=vo-at)2.此式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng).3. 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移公
7、式s=vot+at2/2(減速:s=vot-at2/2)4位移推論公式:(減速:)5.初速無論是否為零,勻變速直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),在連續(xù)相鄰的相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差為一常數(shù):s = aT2 (a-勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度 T-每個(gè)時(shí)間間隔的時(shí)間)1234650V/m·s-1t/s23451678十、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的xt圖象和v-t圖象(A)十一、自由落體運(yùn)動(dòng)(A)1、自由落體運(yùn)動(dòng)物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng),叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。2.自由落體加速度(1)自由落體加速度也叫重力加速度,用g表示.(2)重力加速度是由于地球的引力產(chǎn)生的,因此,它的方向總是豎直向下.其大小在地球上不同地
8、方略有不,在地球表面,緯度越高,重力加速度的值就越大,在赤道上,重力加速度的值最小,但這種差異并不大。(3)通常情況下取重力加速度g=10m/s23.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律vt=gtH=gt2/2,vt2=2gh第二章 相互作用力一、力1.力是物體對(duì)物體的作用。力不能脫離物體而獨(dú)立存在。物體間的作用是相互的。2.力的三要素:力的大小、方向、作用點(diǎn)。3.力作用于物體產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果。使受力物體發(fā)生形變或使受力物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。4力的分類按照力的性質(zhì)命名:重力、彈力、摩擦力等。按照力的作用效果命名:拉力、推力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力、浮力、向心力等。二、重力1.重力是由于地球的吸引而使物體受
9、到的力地球上的物體受到重力,施力物體是地球。重力的方向總是豎直向下的。2.重心:物體的各個(gè)部分都受重力的作用,但從效果上看,我們可以認(rèn)為各部分所受重力的作用都集中于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)就是物體所受重力的作用點(diǎn),叫做物體的重心。 質(zhì)量均勻分布的有規(guī)則形狀的均勻物體,它的重心在幾何中心上。 一般物體的重心不一定在幾何中心上,可以在物體內(nèi),也可以在物體外。一般采用懸掛法。3.重力的大?。篏=mg三、彈力1.彈力發(fā)生彈性形變的物體,會(huì)對(duì)跟它接觸的物體產(chǎn)生力的作用,這種力叫做彈力。產(chǎn)生彈力必須具備兩個(gè)條件:兩物體直接接觸;兩物體的接觸處發(fā)生彈性形變。2.彈力的方向:物體之間的正壓力一定垂直于它們的接觸面。繩對(duì)物
10、體的拉力方向總是沿著繩而指向繩收縮的方向,在分析拉力方向時(shí)應(yīng)先確定受力物體。3.彈力的大小彈力的大小與彈性形變的大小有關(guān),彈性形變?cè)酱?彈力越大. 彈簧彈力:F = Kx (x為伸長(zhǎng)量或壓縮量,K為勁度系數(shù))4.相互接觸的物體是否存在彈力的判斷方法如果物體間存在微小形變,不易覺察,這時(shí)可用假設(shè)法進(jìn)行判定.四、摩擦力 (1 ) 滑動(dòng)摩擦力: 說明 : a、FN為接觸面間的彈力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于Gb、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FN無關(guān). (2 ) 靜摩擦力: 由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解,與正壓力無關(guān). 大
11、小范圍: O<f靜fm (fm為最大靜摩擦力,與正壓力有關(guān)) 說明: 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)的物體可以受靜摩擦力的作用。五、力的合成與分解1.合力與分力 如果一個(gè)力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力,而那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。2.共點(diǎn)力的合成共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上,或者它們的作用線相交于同一點(diǎn),這
12、幾個(gè)力叫共點(diǎn)力。力的合成方法求幾個(gè)已知力的合力叫做力的合成。OF1F2F圖151若和在同一條直線上 、同向:合力方向與、的方向一致 、反向:合力,方向與、這兩個(gè)力中較大的那個(gè)力同向。、互成角用力的平行四邊形定則平行四邊形定則:兩個(gè)互成角度的力的合力,可以用表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊,作平行四邊形,它的對(duì)角線就表示合力的大小及方向,這是矢量合成的普遍法則。求F、的合力公式:(為F1、F2的夾角) 注意:(1) 力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。 (2) 兩個(gè)力的合力范圍: F1F2 F F1 +F2 (3) 合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力 (4)兩個(gè)分力成直角時(shí),用勾股定
13、理或三角函數(shù)。六、共點(diǎn)力作用下物體的平衡1.共點(diǎn)力作用下物體的平衡狀態(tài)(1)一個(gè)物體如果保持靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng),我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)(2)物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),其速度(包括大小和方向)不變,其加速度為零,這是共點(diǎn)力作用下物體處于平衡狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征。2.共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零,亦即F合=0(1)二力平衡:這兩個(gè)共點(diǎn)力必然大小相等,方向相反,作用在同一條直線上。(2)三力平衡:這三個(gè)共點(diǎn)力必然在同一平面內(nèi),且其中任何兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等,方向相反,作用在同一條直線上,即任何兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力平衡(3)若物體在三個(gè)以
14、上的共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),通??刹捎谜环纸猓赜校?F合x= F1x+ F2x + + Fnx =0 F合y= F1y+ F2y + + Fny =0 (按接觸面分解或按運(yùn)動(dòng)方向分解)牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第二定律1內(nèi)容:物體運(yùn)動(dòng)的加速度與所受的合外力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,加速度方向與合外力方向一致2表達(dá)式: F合= ma3力的瞬時(shí)作用效果:一有力的作用,立即產(chǎn)生加速度4力的單位的定義:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的力就是1N牛頓第三定律1物體間相互作用的規(guī)律:作用力和反作用力大小相等、方向相反,作用在同一條直線上2作用力和反作用力同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失,作用在相互作用的兩物體
15、上,性質(zhì)相同3作用力和反作用力與平衡力的關(guān)系牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1已知運(yùn)動(dòng)情況確定物體的受力情況2已知受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況3加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的橋梁牛頓第一定律1慣性:保持原來運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì),質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度2平衡狀態(tài):靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)3力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,即產(chǎn)生加速度的原因第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)三定律第四章 力學(xué)單位制1物理公式在確定物理量數(shù)量關(guān)系的同時(shí),也確定了物理量的單位關(guān)系。基本單位就是根據(jù)物理量運(yùn)算中的實(shí)際需要而選定的少數(shù)幾個(gè)物理量單位;根據(jù)物理公式和基本單位確立的其它物理量的單位叫做導(dǎo)出單位。2在物理力學(xué)中,選定長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間的單位作為基本單位,與其它的
16、導(dǎo)出單位一起組成了力學(xué)單位制。選用不同的基本單位,可以組成不同的力學(xué)單位制,其中最常用的基本單位是長(zhǎng)度為米(m),質(zhì)量為千克(kg),時(shí)間為秒(s),由此還可得到其它的導(dǎo)出單位,它們一起組成了力學(xué)的國際單位制。第五章 機(jī)械能和能源一.功的公式:(用來計(jì)算恒力的功)(1)功的正負(fù)當(dāng)時(shí),表示力對(duì)物體不做功。這時(shí)物體在力的方向上沒有發(fā)生位移。當(dāng)0°90°時(shí),即力對(duì)物體做正功。動(dòng)力當(dāng)90°180°時(shí),即力對(duì)物體做負(fù)功 。阻力(2)功是標(biāo)量(3)功的兩個(gè)不可缺少的兩個(gè)因素:力和力方向上的位移二. 功率(1)公式:,這是物體在t時(shí)間內(nèi)的平均功率;.當(dāng)v是瞬時(shí)速度,是
17、瞬時(shí)功率;當(dāng)是平均速度,是平均功率。是與方向間的夾角。(2)發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的額定功率,指的是該機(jī)正常工作時(shí)的最大輸出功率.并不是任何時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)的功率都等于額定功率,實(shí)際輸出功率可在零和額定值之間取值.發(fā)動(dòng)機(jī)的功率即是牽引力的功率,.在功率一定的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)的力F跟運(yùn)轉(zhuǎn)速度成反比。(3)功率描述做功的快慢,功率是標(biāo)量。三、功是能量轉(zhuǎn)化的量度1、 重力的功-量度-重力勢(shì)能的變化; ( 電場(chǎng)力的功-量度-電勢(shì)能的變化) 彈力的功-量度-彈性勢(shì)能的變化; 合外力的功-量度-動(dòng)能的變化2、動(dòng)能和勢(shì)能: 動(dòng)能: Ek = 重力勢(shì)能:Ep = mgh (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
18、功等于物體動(dòng)能的變化(增量)。 公式: W合= Ek = Ek2 一Ek1 = 四、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)只有重力或彈力做功. 公式: mgh1 + 或者 Ep減 = Ek增五、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律:、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕緦?shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。、實(shí)驗(yàn)原理:3、實(shí)驗(yàn)步驟將紙帶壓在重錘上,從復(fù)寫紙的下方穿過限位孔用手提住紙帶,并使紙帶豎直,重錘靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打開電源開關(guān),等打點(diǎn)穩(wěn)定后,松手使重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)換一條紙帶重復(fù)1、2、3步驟在打好的紙帶中選用第一、第二兩點(diǎn)間距接近2mm點(diǎn)跡清晰的紙帶,進(jìn)行運(yùn)算4、在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中,若以v2/2為縱軸
19、,以h為橫軸,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出v2/2h圖線是一條過原點(diǎn)直線,才能驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律;v2/2h圖線的斜率等于重力加速度g的數(shù)值。六、能源、能量守恒定律、能量轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移過程的方向性:(1)能量守恒定律:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變。(2)人類利用能源大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期:柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。煤和石油成為人類的主要能源。(3)能量耗散:人類使用的燃料燃燒釋放的能量不會(huì)自動(dòng)聚集起來供人類重新使用,這種現(xiàn)象叫能量耗散。能量的耗散現(xiàn)象從能量轉(zhuǎn)化的角度反映出自然界中宏觀現(xiàn)象的方向性。第六章
20、曲線運(yùn)動(dòng)1、平拋運(yùn)動(dòng):水平方向勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向自由落體運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng) 水平分運(yùn)動(dòng): 水平位移: x= vo t 水平分速度:vx = vo豎直分運(yùn)動(dòng): 豎直位移: y =g t2 豎直分速度:vy= g t tg= Vy = Votg Vo =Vyctg V = Vo = Vcos Vy = Vsin 時(shí)間由y=得t=(由下落的高度y決定)2、勻速圓周運(yùn)動(dòng)公式 線速度: V= R=R2f = 角速度:= 向心加速度:a =2 f2 R 向心力:F= ma = m2 R= m 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、行星繞太陽作勻速圓周運(yùn)動(dòng)
21、的向心力由萬有引力提供第七章 經(jīng)典力學(xué)的成就與局限一、 萬有引力定律(A)1萬有引力定律的內(nèi)容是:自然界中任何兩個(gè)物體都相互吸引,引力的大小與物體的質(zhì)量m1和m2的乘積成正比,與它們之間距離r的二次方成反比。2其數(shù)學(xué)表達(dá)式是_。(對(duì)于質(zhì)量均勻分布的球體,仍可以用萬有引力定律,公式中的r為球心之間的距離。)3適用條件:萬有引力定律適用于計(jì)算兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的萬有引力, 4歷史知識(shí):開普勒發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)定律,牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卡文迪許扭秤實(shí)驗(yàn)證明了萬有引力的存在及正確性,并測(cè)定了引力常量G。二、人超地球衛(wèi)星(A)、宇宙速度(A)1人造地球衛(wèi)星(1)研究方法:地球的引力提供向心力。即(2)衛(wèi)星圓周
22、運(yùn)動(dòng)的圓心和地球的地心重合。(3)軌道半徑越大,衛(wèi)星的運(yùn)行速度越小,角速度越小,周期越大。2宇宙速度(A)(1)第一宇宙速度:第一宇宙速度是發(fā)射人造地球衛(wèi)星所必須達(dá)到的最小速度,是近地衛(wèi)星的環(huán)繞速度,是地球衛(wèi)星的最大運(yùn)行速度。(2)第二宇宙速度:第二宇宙速度,是飛行器克服地球的引力,離開地球束縛的速度,是在地球上發(fā)射繞太陽運(yùn)行或飛到其他行星上去的飛行器的最小發(fā)射速度。其值為:_。(3)第三宇宙速度:第三宇宙速度,是在地面附近發(fā)射一個(gè)物體,使它掙脫太陽引力的束縛,飛到太陽系外,必須達(dá)到的速度。其值是_。三、經(jīng)典力學(xué)的成就與局限(A)1經(jīng)典力學(xué)的局限和任何理論一樣,經(jīng)典力學(xué)也有它的局限性,有它的適
23、用范圍。(1)從低速到高速狹義相對(duì)論:(2)從宏觀到微觀量子力學(xué): (3)從弱引力到強(qiáng)引力廣義相對(duì)論: 2經(jīng)典力學(xué)適用于低速運(yùn)動(dòng);適用于宏觀世界;適用于弱引力情況。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)、微觀世界、強(qiáng)引力情況,經(jīng)典力學(xué)與實(shí)際情況差異很大,不再適用。第八章 電場(chǎng) 1、 電荷、元電荷、電荷守恒(A)(1)自然界中只存在兩種電荷:用_絲綢_摩擦過的_玻璃棒_帶正電荷,用_毛皮_摩擦過的_硬橡膠棒_帶負(fù)電荷。同種電荷相互_排斥_,異種電荷相互_吸引_。電荷的多少叫做電荷量_,用_Q_表示,單位是_庫侖,簡(jiǎn)稱庫,用符號(hào)C表示。(2)用_摩擦_和_感應(yīng)_的方法都可以使物體帶電。無論那種方法都不能_創(chuàng)造_電荷,也不能
24、_消滅_電荷,只能使電荷在物體上或物體間發(fā)生_轉(zhuǎn)移_,在此過程中,電荷的總量_不變_,這就是電荷守恒定律。2、 庫侖定律(A)(1)內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,跟它們電荷量的乘積成正比,跟它們距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。(2)公式:其中k=9.0×109 Nm2/C23、 電場(chǎng)、電場(chǎng)強(qiáng)度、電場(chǎng)線(A)(1)帶電體周圍存在著一種物質(zhì),這種物質(zhì)叫_電場(chǎng)_,電荷間的相互作用就是通過_電場(chǎng)_發(fā)生的。(2)電場(chǎng)強(qiáng)度(場(chǎng)強(qiáng))定義:放在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受電場(chǎng)力F跟它的電荷量的比值公式: Fq_由公式可知,場(chǎng)強(qiáng)的單位為牛每庫場(chǎng)強(qiáng)既有大小_,又有方向,是矢量。方向
25、規(guī)定:電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力的方向相同。(3)電場(chǎng)線可以形象地描述電場(chǎng)的分布。電場(chǎng)線的疏密程度反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱;電場(chǎng)線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,即電場(chǎng)方向。勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線特點(diǎn):距離相等的平行直線。(幾種特殊電場(chǎng)的電場(chǎng)線線分布)4、靜電的應(yīng)用及防止(A)(1)靜電的防止:放電現(xiàn)象:火花放電、接地放電、尖端放電等。避雷針利用_尖端放電_原理來避雷:帶電云層靠近建筑物時(shí),避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷會(huì)通過針尖放電,逐漸中和云中的電荷,使建筑物免遭雷擊。(2)靜電的應(yīng)用:靜電除塵、靜電復(fù)印、靜電噴漆等。5、電容器、電容、電阻器、電感器。(A)(1)兩個(gè)正對(duì)的靠得很近的平行
26、金屬板間夾有一層絕緣材料,就構(gòu)成了平行板電容器。這層絕緣材料稱為電介質(zhì)。電容器是 容納電荷的裝置。(2)電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)大小用電容表示,其國際單位是法拉(F)。平行板電容器的電容與 正對(duì)面積、 兩板間距離和 電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān),正對(duì)面積越大,電容越大,板間距離越大,電容越小。(3)若把電容器接在交流電路中,則它能起到隔直流和通交流作用。(4)電阻器對(duì)電流有阻礙作用,用電阻R來表示。工作時(shí)滿足歐姆定律,電能全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(5)電感器“通直流、阻交流,通低頻、阻高頻。”其原理為“自感作用”。6、勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同,場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場(chǎng),勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是等距的平行線,平行正
27、對(duì)的兩金屬板帶等量異種電荷后,在兩極之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。7、電勢(shì)能由電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位置決定的能量叫電勢(shì)能。電勢(shì)能具有相對(duì)性,通常取無窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能和零點(diǎn)。由于電勢(shì)能具有相對(duì)性,所以實(shí)際的應(yīng)用意義并不大。而經(jīng)常應(yīng)用的是電勢(shì)能的變化。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功,電荷的電勢(shì)能減速少,電荷克服電場(chǎng)力做功,電荷的電勢(shì)能增加,電勢(shì)能變化的數(shù)值等于電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的數(shù)值,這常是判斷電荷電勢(shì)能如何變化的依據(jù)。8、電勢(shì)、電勢(shì)差電勢(shì)是描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量在電場(chǎng)中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷,若它具有的電勢(shì)能為,則比值叫做該位置的電勢(shì)。電勢(shì)也具有相對(duì)性,通常取離電場(chǎng)無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零電勢(shì)(對(duì)同一電場(chǎng),電勢(shì)
28、能及電勢(shì)的零點(diǎn)選取是一致的)這樣選取零電勢(shì)點(diǎn)之后,可以得出正電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值,負(fù)電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為負(fù)值。電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)之差叫電勢(shì)差,依教材要求,電勢(shì)差都取絕對(duì)值,知道了電勢(shì)差的絕對(duì)值,要比較哪個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)高,需根據(jù)電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的正負(fù)判斷,或者是由這兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的位置判斷。電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面叫等勢(shì)面。等勢(shì)面的特點(diǎn):(a)等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等,在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。(b)等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直,而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)面。(c)規(guī)定:畫等勢(shì)面(或線)時(shí),相鄰的兩等勢(shì)面(或線)間的電勢(shì)差相等。這樣,在等勢(shì)面(線)密處場(chǎng)強(qiáng)較大
29、,等勢(shì)面(線)疏處場(chǎng)強(qiáng)小。電場(chǎng)力對(duì)電荷做功的計(jì)算公式:,此公式適用于任何電場(chǎng)。電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān),由起始和終了位置的電勢(shì)差決定。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)之間的關(guān)系是,公式中的是沿場(chǎng)強(qiáng)方向上的距離。9、電場(chǎng)中的導(dǎo)體靜電感應(yīng):把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)中,由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng),使導(dǎo)體的兩個(gè)端面出現(xiàn)等量的異種電荷,這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。靜電平衡:發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體兩端面感應(yīng)的等量異種電荷形成一附加電場(chǎng),當(dāng)附加電場(chǎng)與外電場(chǎng)完全抵消時(shí),自由電子的定向移動(dòng)停止,這時(shí)的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn):(a)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)處處為零,電場(chǎng)線在導(dǎo)體的內(nèi)部中斷。(b)導(dǎo)體是一個(gè)等
30、勢(shì)體,表面是一個(gè)等勢(shì)面。(c)導(dǎo)體表面上任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。(d)導(dǎo)體斷帶的凈電荷全部分布在導(dǎo)體的外表面上。10、電容(1)兩個(gè)彼此絕緣,而又互相靠近的導(dǎo)體,就組成了一個(gè)電容器。(2)電容:表示電容器容納電荷的本領(lǐng)。a 定義式:,即電容C等于Q與U的比值,不能理解為電容C與Q成正比,與U成反比。一個(gè)電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的,與電容器是否帶電及帶電多少無關(guān)。b 決定因素式:如平行板電容器(不要求應(yīng)用此式計(jì)算)(3)對(duì)于平行板電容器有關(guān)的Q、E、U、C的討論時(shí)要注意兩種情況:a 保持兩板與電源相連,則電容器兩極板間的電壓U不變b 充電后斷開電源,則帶電量Q不變(4
31、)電容的定義式: (定義式)(5)C由電容器本身決定。對(duì)平行板電容器來說C取決于:(決定式)(6)電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況:第一種情況:若電容器充電后再將電源斷開,則表示電容器的電量Q為一定,此時(shí)電容器兩極的電勢(shì)差將隨電容的變化而變化。第二種情況:若電容器始終和電源接通,則表示電容器兩極板的電壓V為一定,此時(shí)電容器的電量將隨電容的變化而變化。11、帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)(1)帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng),綜合了靜電場(chǎng)和力學(xué)的知識(shí),分析方法和力學(xué)的分析方法基本相同:先分析受力情況,再分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過程(平衡、加速或減速,是直線還是曲線),然后選用恰當(dāng)?shù)囊?guī)律解題。(2)
32、在對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析時(shí),要注意兩點(diǎn):a 要掌握電場(chǎng)力的特點(diǎn)。如電場(chǎng)力的大小和方向不僅跟場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向有關(guān),還與帶電粒子的電量和電性有關(guān);在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,帶電粒子所受電場(chǎng)力處處是恒力;在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中,同一帶電粒子在不同位置所受電場(chǎng)力的大小和方向都可能不同。b 是否考慮重力要依據(jù)具體情況而定:基本粒子:如電子、質(zhì)子、粒子、離子等除有要說明或明確的暗示以外,一般都不考慮重力(但并不忽略質(zhì)量)。帶電顆粒:如液滴、油滴、塵埃、小球等,除有說明或明確的暗示以外,一般都不能忽略重力。12、帶電粒子的加速(含偏轉(zhuǎn)過程中速度大小的變化)過程是其他形式的能和功能之間的轉(zhuǎn)化過程。解決這類問題,可以用動(dòng)能定理,也
33、可以用能量守恒定律。如選用動(dòng)能定理,則要分清哪些力做功?做正功還是負(fù)功?是恒力功還是變力功?若電場(chǎng)力是變力,則電場(chǎng)力的功必須表達(dá)成,還要確定初態(tài)動(dòng)能和末態(tài)動(dòng)能(或初、末態(tài)間的動(dòng)能增量)如選用能量守恒定律,則要分清有哪些形式的能在變化?怎樣變化(是增加還是減少)?能量守恒的表達(dá)形式有:a 初態(tài)和末態(tài)的總能量(代數(shù)和)相等,即; b 某種形式的能量減少一定等于其它形式能量的增加,即c 各種形式的能量的增量的代數(shù)和;13、帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中類平拋的偏轉(zhuǎn)問題如果帶電粒子以初速度v0垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入勻強(qiáng)電場(chǎng),不計(jì)重力,電場(chǎng)力使帶電粒子產(chǎn)生加速度,作類平拋運(yùn)動(dòng),分析時(shí),仍采用力學(xué)中分析平拋運(yùn)動(dòng)的方法:
34、把運(yùn)動(dòng)分解為垂直于電場(chǎng)方向上的一個(gè)分運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng):,;另一個(gè)是平行于場(chǎng)強(qiáng)方向上的分運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng),粒子的偏轉(zhuǎn)角為。經(jīng)一定加速電壓(U1)加速后的帶電粒子,垂直于場(chǎng)強(qiáng)方向射入確定的平行板偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)中,粒子對(duì)入射方向的偏移,它只跟加在偏轉(zhuǎn)電極上的電壓U2有關(guān)。當(dāng)偏轉(zhuǎn)電壓的大小極性發(fā)生變化時(shí),粒子的偏移也隨之變化。如果偏轉(zhuǎn)電壓的變化周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子穿越電場(chǎng)的時(shí)間(T ),則在粒子穿越電場(chǎng)的過程中,仍可當(dāng)作勻強(qiáng)電場(chǎng)處理。應(yīng)注意的問題:1、電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì)U僅僅由場(chǎng)本身決定,與是否在場(chǎng)中放入電荷 ,以及放入什么樣的檢驗(yàn)電荷無關(guān)。而電場(chǎng)力F和電勢(shì)能兩個(gè)量,不僅與電場(chǎng)有關(guān),還與放入場(chǎng)中的檢驗(yàn)電荷有關(guān)。所以
35、E和U屬于電場(chǎng),而和屬于場(chǎng)和場(chǎng)中的電荷。2、一般情況下,帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡和電場(chǎng)線并不重合,運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)的切線方向表示速度方向,電場(chǎng)線上一點(diǎn)的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運(yùn)動(dòng)方向是有區(qū)別的。如圖所示:只有在電場(chǎng)線為直線的電場(chǎng)中,且電荷由靜止開始或初速度方向和電場(chǎng)方向一致并只受電場(chǎng)力作用下運(yùn)動(dòng),在這種特殊情況下粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才是沿電力線的。3、點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)(1)點(diǎn)電荷在真空中形成的電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度,當(dāng)源電荷時(shí),場(chǎng)強(qiáng)方向背離源電荷,當(dāng)源電荷為負(fù)時(shí),場(chǎng)強(qiáng)方向指向源電荷。但不論源電荷正負(fù),距源電荷越近場(chǎng)強(qiáng)越大。(2)當(dāng)取時(shí),正的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為正,距場(chǎng)源電
36、荷越近,電勢(shì)越高。負(fù)的源電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)均為負(fù),距場(chǎng)源電荷越近,電勢(shì)越低。(3)若有n個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,它們的電場(chǎng)就互相迭加,形成合電場(chǎng),這時(shí)某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和,而某點(diǎn)的電勢(shì)就等于各個(gè)點(diǎn)電荷在該點(diǎn)的電勢(shì)的代數(shù)和。 第九章 恒定電流1部分電路基本規(guī)律(1)形成電流的條件:一是要有自由電荷,二是導(dǎo)體內(nèi)部存在電場(chǎng),即導(dǎo)體兩端存在電壓。(2)電流強(qiáng)度:通過導(dǎo)體橫截面的電量q跟通過這些電量所用時(shí)間t的比值,叫電流強(qiáng)度:。(3)電阻及電阻定律:導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì),定義式;在溫度不變時(shí),導(dǎo)體的電阻與其長(zhǎng)度成正比,與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比,與導(dǎo)體的橫截面S成反比
37、,跟導(dǎo)體的材料有關(guān),即由導(dǎo)體本身的因素決定,決定式;公式中L、S是導(dǎo)體的幾何特征量,r叫材料的電阻率,反映了材料的導(dǎo)電性能。按電阻率的大小將材料分成導(dǎo)體和絕緣體。對(duì)于金屬導(dǎo)體,它們的電阻率一般都與溫度有關(guān),溫度升高對(duì)電阻率增大,導(dǎo)體的電阻也隨之增大,電阻定律是在溫度不變的條件下總結(jié)出的物理規(guī)律,因此也只有在溫度不變的條件下才能使用。將公式錯(cuò)誤地認(rèn)為R與U成正比或R與I成反比。對(duì)這一錯(cuò)誤推論,可以從兩個(gè)方面來分析:第一,電阻是導(dǎo)體的自身結(jié)構(gòu)特性決定的,與導(dǎo)體兩端是否加電壓,加多大的電壓,導(dǎo)體中是否有電流通過,有多大電流通過沒有直接關(guān)系;加在導(dǎo)體上的電壓大,通過的電流也大,導(dǎo)體的溫度會(huì)升高,導(dǎo)體的
38、電阻會(huì)有所變化,但這只是間接影響,而沒有直接關(guān)系。第二,伏安法測(cè)電阻是根據(jù)電阻的定義式,用伏特表測(cè)出電阻兩端的電壓,用安培表測(cè)出通過電阻的電流,從而計(jì)算出電阻值,這是測(cè)量電阻的一種方法。(4)歐姆定律通過導(dǎo)體的電流強(qiáng)度,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比,即,要注意:a:公式中的I、U、R三個(gè)量必須是屬于同一段電路的具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。b:適用范圍:適用于金屬導(dǎo)體和電解質(zhì)的溶液,不適用于氣體。在電動(dòng)機(jī)中,導(dǎo)電的物質(zhì)雖然也是金屬,但由于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,這時(shí)通過電動(dòng)機(jī)的電流,也不能簡(jiǎn)單地由加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和電動(dòng)機(jī)電樞的電阻來決定。(5)電功和電功率:電流做功的實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)力
39、對(duì)電荷做功,電場(chǎng)力對(duì)電荷做功電荷的電勢(shì)能減少,電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,因此電功W = qU = UIt,這是計(jì)算電功普遍適用的公式。單位時(shí)間內(nèi)電流做的功叫電功率,這是計(jì)算電功率普遍適用的公式。(6)電熱和焦耳定律:電流通過電阻時(shí)產(chǎn)生的熱叫電熱。Q = I2 R t這是普遍適用的電熱的計(jì)算公式。電熱和電功的區(qū)別:a:純電阻用電器:電流通過用電器以發(fā)熱為目的,例如電爐、電熨斗、白熾燈等。b:非純電阻用電器:電流通過用電器以轉(zhuǎn)化為熱能以外的形式的能為目的,發(fā)熱是不可避免的熱能損失,例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、給蓄電池充電等。在純電阻電路中,電能全部轉(zhuǎn)化為熱能,電功等于電熱,即W = UIt = I2Rt
40、=是通用的,沒有區(qū)別。同理也無區(qū)別。在非純電阻電路中,電路消耗的電能,即W = UIt分為兩部分:一大部分轉(zhuǎn)化為熱能以外的其他形式的能(例如電流通過電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能);另一小部分不可避免地轉(zhuǎn)化為電熱Q = I2R t。這里W = UIt不再等于Q = I2Rt,而是W > Q,應(yīng)該是W = E其他 + Q,電功只能用W = UIt,電熱只能用Q = I2Rt計(jì)算。2串聯(lián)電路和并聯(lián)電路(1)串聯(lián)電路及分壓作用a:串聯(lián)電路的基本特點(diǎn):電路中各處的電流都相等;電路兩端的總電壓等于電路各部分電壓之和。b:串聯(lián)電路重要性質(zhì):總電阻等于各串聯(lián)電阻之和,即R總 = R1 + R2
41、+ + Rn;串聯(lián)電路中電壓與電功率的分配規(guī)律:串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端的電壓與各個(gè)電阻消耗的電功率跟各個(gè)電阻的阻值成正比,即:;c:給電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,就可以擴(kuò)大它的電壓量程,從而將電流表改裝成一個(gè)伏特表。如果電流表的內(nèi)阻為Rg,允許通過的最大電流為Ig,用這樣的電流表測(cè)量的最大電壓只能是IgRg;如果給這個(gè)電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,該電阻可由或 計(jì)算,其中為電壓量程擴(kuò)大的倍數(shù)。(2)并聯(lián)電路及分流作用a:并聯(lián)電路的基本特點(diǎn):各并聯(lián)支路的電壓相等,且等于并聯(lián)支路的總電壓;并聯(lián)電路的總電流等于各支路的電流之和。b:并聯(lián)電路的重要性質(zhì):并聯(lián)總電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和,即;并聯(lián)電路各支
42、路的電流與電功率的分配規(guī)律:并聯(lián)電路中通過各個(gè)支路電阻的電流、各個(gè)支路電阻上消耗的電功率跟各支路電阻的阻值成反比,即,;c:給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,就可以擴(kuò)大它的電流量程,從而將電流表改裝成一個(gè)安培表。如果電流表的內(nèi)阻是Rg,允許通過的最大電流是Ig。用這樣的電流表可以測(cè)量的最大電流顯然只能是Ig。將電流表改裝成安培表,需要給電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,該電阻可由計(jì)算,其中 為電流量程擴(kuò)大的倍數(shù)。第十章 交流電1、交流電的產(chǎn)生及變化規(guī)律:1、產(chǎn)生:強(qiáng)度和方向都隨時(shí)間作周期性變化的電流叫交流電。矩形線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,繞垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)的線圈的對(duì)稱軸作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如圖51所示,產(chǎn)生正弦(或余弦)交流電
43、動(dòng)勢(shì)。當(dāng)外電路閉合時(shí)形成正弦(或余弦)交流電流。圖512、變化規(guī)律:(1)中性面:與磁力線垂直的平面叫中性面。線圈平面位于中性面位置時(shí),如圖52(A)所示,穿過線圈的磁通量最大,但磁通量變化率為零。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為零 。圖52當(dāng)線圈平面勻速轉(zhuǎn)到垂直于中性面的位置時(shí)(即線圈平面與磁力線平行時(shí))如圖52(C)所示,穿過線圈的磁通量雖然為零,但線圈平面內(nèi)磁通量變化率最大。因此,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)值最大。(伏)(N為匝數(shù))(2)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式:若從中性面開始,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式:(伏)如圖52(B)所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式:(安)若從線圈平面與磁力線平行開始計(jì)時(shí),則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式為:
44、(伏)如圖52(D)所示。感應(yīng)電流瞬時(shí)值表達(dá)式:(安)3、交流電的圖象:圖象如圖53所示。圖象如圖54所示。想一想:橫坐標(biāo)用t如何畫。4、發(fā)電機(jī):發(fā)電機(jī)的基本組成:線圈(電樞)、磁極種類旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生高電壓和較大電流。輸出功率可達(dá)幾十萬千瓦,所以大多數(shù)發(fā)電機(jī)都是旋轉(zhuǎn)磁極式的。2、表征交流電的物理量:1、瞬時(shí)值、最大值和有效值:交流電在任一時(shí)刻的值叫瞬時(shí)值。瞬時(shí)值中最大的值叫最大值又稱峰值。交流電的有效值是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的:讓交流電和恒定直流分別通過同樣阻值的電阻,如果二者熱效應(yīng)相等(即在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生相等的熱量)則此等效的直流電壓,電流值叫做該交流電的電壓,電流有效值。正弦(或余
45、弦)交流電電動(dòng)勢(shì)的有效值和最大值的關(guān)系為:交流電壓有效值;交流電流有效值。注意:通常交流電表測(cè)出的值就是交流電的有效值。用電器上標(biāo)明的額定值等都是指有效值。用電器上說明的耐壓值是指最大值。2、周期、頻率和角頻率交流電完成一次周期性變化所需的時(shí)間叫周期。以T表示,單位是秒。交流電在1秒內(nèi)完成周期性變化的次數(shù)叫頻率。以f表示,單位是赫茲。周期和頻率互為倒數(shù),即。我國市電頻率為50赫茲,周期為0.02秒。角頻率: 單位:弧度/秒3、三相交流電:1、三個(gè)互成120°的三個(gè)相同線圈,固定在同一轉(zhuǎn)軸上,在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速轉(zhuǎn)動(dòng),將產(chǎn)生三個(gè)交變電動(dòng)勢(shì),所產(chǎn)生的電流叫做三相交流電。由于這三個(gè)線圈是
46、相同的,因此,它們將產(chǎn)生三個(gè)依次達(dá)到最大值的交變電動(dòng)勢(shì)。相當(dāng)于三個(gè)最大值和周期都相同的獨(dú)立電源。 2、每個(gè)獨(dú)立電源稱作“一相”,雖然每相的電動(dòng)勢(shì)的最大值和周期都相同,但是它們不能同時(shí)為零或者同時(shí)達(dá)到最大值。由于三個(gè)線圈的平面依次相差120°角,它們到達(dá)零值和最大值的時(shí)間依次落后周期。如圖55所示。3、在實(shí)際應(yīng)用中,三相發(fā)電機(jī)和負(fù)載并不用六條導(dǎo)線相連接,而是采用“Y”和“”兩種接法。有興趣的同學(xué)可以參閱必修本P116*部分內(nèi)容。4、變壓器:1、變壓器是可以用來改變交流電壓和電流的大小的設(shè)備。理想變壓器的效率為1,即輸入功率等于輸出功率。對(duì)于原、副線圈各一組的變壓器來說(如圖56),原、
47、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正。即因?yàn)橛?,因而通過原、副線圈的電流強(qiáng)度與它們的匝數(shù)成反比。即注意:對(duì)于副線圈有兩組或兩組以上的變壓器來說,原、副線圈上的電壓與它們的匝數(shù)成正比的規(guī)律仍然成立,但各副線圈的電流則應(yīng)根據(jù)功率關(guān)系,去計(jì)算各線圈的電流強(qiáng)度,即。當(dāng)副線圈不接負(fù)載(外電路斷開時(shí))I2=0,因此。當(dāng)副線圈所接負(fù)載增多時(shí),由于通常負(fù)載多是并聯(lián)使用,因此,總電阻減少,使增大,輸出功率增大,所以輸入功率變大。因?yàn)椋?,所以變壓器中高壓線圈電流小,繞制的導(dǎo)線較細(xì),低電壓的線圈電流大,繞制的導(dǎo)線較粗。上述各公式中的I、U、P均指有效值,不能用瞬時(shí)值。2、遠(yuǎn)距離送電:由于送電的導(dǎo)線有電阻,遠(yuǎn)距離送電時(shí),
48、線路上損失電能較多。在輸送的電功率和送電導(dǎo)線電阻一定的條件下,提高送電電壓,減小送電電流強(qiáng)度可以達(dá)到減少線路上電能損失的目的。線路中電流強(qiáng)度I和損失電功率計(jì)算式如下:注意:送電導(dǎo)線上損失的電功率,不能用求,因?yàn)椴皇侨拷德湓趯?dǎo)線上。第十一章 磁場(chǎng)1、磁場(chǎng)、磁感線、地磁場(chǎng)、電流的磁場(chǎng)、安培定則(A)(1)磁體和電流的周圍都存在著磁場(chǎng),磁場(chǎng)對(duì)磁體和電流都有力的作用.磁場(chǎng)具有方向性,規(guī)定在磁場(chǎng)中任一點(diǎn),小磁針北極的受力方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場(chǎng)方向.也就是小磁針靜止時(shí)北極所指的方向。(2)磁感線可以形象地描述磁場(chǎng)的分布。磁感線的疏密程度反映磁場(chǎng)的強(qiáng)弱;磁感線上某點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向。勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感線
49、特點(diǎn):距離相等的平行直線。(常見磁場(chǎng)的磁感線分布)(3)地球的地理兩極與地磁兩極并不完全重合,其間有一個(gè)交角,叫做磁偏角。(4)不論是直線電流的磁場(chǎng)還是環(huán)形電流的磁場(chǎng),都可以用安培定則來判斷其方向,判斷直線電流的具體做法是右手握住導(dǎo)線,讓伸直的拇指的方向與電流的方向一致,那么,彎曲的四指所指的方向就是磁感線的環(huán)繞方向。2、磁感應(yīng)強(qiáng)度、安培力的大小及左手定則(A)(及 )(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度:將一小段通電直導(dǎo)線垂直磁場(chǎng)放置時(shí),其受到的磁場(chǎng)力F與電流強(qiáng)度I成_正比、與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比,其中F/IL是與通電導(dǎo)線長(zhǎng)度和電流強(qiáng)度都_無關(guān)的物理量,它反映了該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱,定義F/IL為該處的磁感應(yīng)強(qiáng)度.其單
50、位為特斯拉(T),方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁感線的切線方向,也是小磁針在該處靜止時(shí)N極的指向。(2)安培力方向的判定方法左手定則 1)伸開左手,大拇指跟四指垂直,且在同一平面內(nèi) 2)讓磁感線穿過手心 3)使四指指向電流方向,則拇指指向安培力的方向3、洛侖茲力的方向(A)(1)運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)所受的力叫做洛侖茲力。(2)當(dāng)粒子的運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行時(shí),粒子不受洛侖茲力的作用。(3)洛侖茲力的方向:左手定則:伸開 左手,使大拇指跟其余四個(gè)手指 方向垂直,并且跟手掌在 同一平面內(nèi),把手放入磁場(chǎng)中,讓磁感線穿過掌心,四指所指方向?yàn)?正電荷運(yùn)動(dòng)方向, 大拇指所指方向?yàn)檎姾伤苈鍋銎澚Φ姆较颉#ㄗⅲ簩?duì)負(fù)電荷而言,四
51、指所指方向?yàn)槠溥\(yùn)動(dòng)的反方向)注意:洛侖茲力的方向始終垂直于磁場(chǎng)方向,且垂直于粒子運(yùn)動(dòng)方向。4、磁通量()和磁通密度(B)(1)磁通量()穿過某一面積(S)的磁感線的條數(shù)。(2)磁通密度垂直穿過單位面積的磁感線條數(shù),也即磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。(3)與B的關(guān)系 = BScosq式中Scosq為面積S在中性面上投影的大小。5、公式 = BScosq及其應(yīng)用磁通量的定義式 = BScosq,是一個(gè)重要的公式。它不僅定義了的物理意義,而且還表明改變磁通量有三種基本方法,即改變B、S或q。在使用此公式時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)公式的適用條件一般只適用于計(jì)算平面在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁通量。(2)q角的物理意義表示平面
52、法線(n)方向與磁場(chǎng)(B)的夾角或平面(S)與磁場(chǎng)中性面(OO¢)的夾角(圖1),而不是平面(S)與磁場(chǎng)(B)的夾角(a)。因?yàn)閝 +a = 90°,所以磁通量公式還可表示為 = BSsina(3)是雙向標(biāo)量,其正負(fù)表示與規(guī)定的正方向(如平面法線的方向)是相同還是相反,當(dāng)磁感線沿相反向穿過同一平面時(shí),磁通量等于穿過平面的磁感線的凈條數(shù)磁通量的代數(shù)和,即 = 126、磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用磁場(chǎng)對(duì)電流的作用力,叫做安培力,如圖2所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的直導(dǎo)線,處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且與B的夾角為q。當(dāng)通以電流I時(shí),安培力的大小可以表示為F = BIl sinq式中q為B與I(
53、或l)的夾角,Bsinq為B垂直于I的分量。在B、I、L一定時(shí),F(xiàn) µ sinq.當(dāng)q = 90°時(shí),安培力最大為:Fm = BIL當(dāng)q = 0°或180°時(shí),安培力為零:F = 0應(yīng)用安培力公式應(yīng)注意的問題第一、安培力的方向,總是垂直B、I所決定的平面,即一定垂直B和I,但B與I不一定垂直(圖3)。第二、彎曲導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度L,等于兩端點(diǎn)連接直線的長(zhǎng)度(如圖4所示)相應(yīng)的電流方向,沿L由始端流向末端。所以,任何形狀的閉合平面線圈,通電后在勻強(qiáng)磁場(chǎng)受到的安培力的矢量和一定為零,因?yàn)橛行чL(zhǎng)度L = 0。公式的運(yùn)動(dòng)條件一般只運(yùn)用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。 7、安培力矩公式在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一個(gè)匝數(shù)為N、面積為S的矩形線圈,當(dāng)通以電流I時(shí),受到的安培力矩為M = Nfad sinq = NBI ab ad sinq(圖5所示),即M = NBIS sinq在使用安培力矩公式時(shí),應(yīng)注意下列問題。(1)q角與a的區(qū)別與聯(lián)系公式中的q角,表示線圈平面(S)與磁場(chǎng)中性面(S0)的夾角或線圈平面法線(n)與B
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