第7～12章（考点串讲）-2024-2025学年八年级物理下学期期末考点大串讲（沪科版2024）

沪科版（2024） 八年级下学期 期末考点大串讲 第7-12章 01 02 03 04 05 CONTENTS 浮力 力与运动 压强 功和机械能 简单机械 06 小粒子与大宇宙 PART ONE 力与运动 1．探究阻力对物体运动的影响 （2）怎样改变小车在水平面上运动时所受阻力的大小？ （1）实验装置是怎样的？ 通过改变接触面的粗糙程度来改变阻力。 牛顿第一定律 ①控制变量法的应用：每次实验时让同一小车从同一斜面的相同高度自由滑下，使小车到达水平面的初速度相同。 ②转换法的应用：通过小车在水平面上运动距离的不同来判断阻力的大小。阻力越小，速度减小得越慢，小车运动的距离越远。 ③科学推理法的应用：若物体不受阻力，运动的物体将一直做匀速直线运动。 （3）本实验用到哪些实验方法？是怎么使用的？ （4）小车在水平面上为什么会最终停下来？ 小车受到阻力的作用，说明力能改变物体的运动状态。 5 物体受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的距离越远；若运动的物体不受阻力，物体将做匀速直线运动。 （5）实验结论是什么？ 6 3．惯性 (1)定义：任何物体都有保持原来 或 状态的性质。 物理学上把物体的这种性质称为惯性。 (2)理解：①惯性是物体固有的一种属性。一切物体在任何状态下都具有 惯性。 ②惯性的大小只与物体的_______有关，而与物体的运动状态、速度大 小、是否受力均无关。物体的_______越大，惯性就越大。 ③惯性不是力，不能说“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯 性”。只能说一个物体“具有惯性”“由于惯性”“利用或防范惯性”。 质量 质量 2．牛顿第一定律内容 一切物体总保持 状态或 状态， 直到有外力迫使它改变这种状态为止。 匀速直线运动 静止 匀速直线运动 静止 (3)利用与防范 A．利用： ①锤头松了，用锤柄撞击硬物，锤头就能紧紧套在锤柄上； ②跳远前助跑； ③拍打衣服上的灰尘； ④洗衣机脱水； ⑤踢出去的足球在空中继续飞行； ⑥火车进站时，提前关闭发动机。 B．防范： ①减速慢行； ②保持车距； ③系好安全带； ④汽车安全气囊； ⑤乘坐公交车时抓好扶手。 8 1.合力 如果一个力产生的作用效果与几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的 ，那几个力则称为这个力的 。  合力 分力 考点突破 力的合成 2.同一直线上的二力合成 （1）同一直线上,方向相同的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之　　　　,方向　　　　　　　　　　 ,即F=　　　　　。  （2）同一直线上,方向相反的两个力的合力,大小等于这两个力的大小之　　　 ,方向　　　　　　　　　　　　　　 ,即F=　　　　　。  和 与这两个力的方向相同 F1+F2 差 与较大的那个力的方向相同 F1-F2 1．平衡状态 物理学中，把物体保持 或 状态称为平衡状态。 物体如果在两个力的作用下处于平衡状态，这两个力就互称为平衡力。 2．二力平衡的条件 作用在_______物体上的两个力，如果大小_______、方向_______， 并且作用在_______________，这两个力就彼此平衡。 口诀：等大、反向、共线、同体。 静止 匀速直线运动 同一 相等 相反 同一条直线上 考点突破 二力平衡 3．二力平衡的应用 (1)推断受力情况：物体在两个力的作用下处于平衡状态时，可以根据 其中一个力的大小和方向，判断另一个力的_____________。 (2)判断运动状态：如果一个物体受力平衡，则物体处于_______状态或 _______________状态。 4．力与运动的关系 (1)当物体受平衡力作用时，物体的运动状态_______；当物体受非平衡力 作用时，物体的运动状态_______。(两空均选填“改变”或“不变”) (2)力是改变物体运动状态的原因。 大小和方向 静止 匀速直线运动 不变 改变 PART TWO 压强 1.压力的定义是什么？ 3.请你画出下列图中压力的示意图。 50 N F F F=50 N 垂直作用于物体表面上的力，叫做压力。 2.压力的方向如何? 压力的方向是垂直向下。 压力： 力 施力物体 作用点 力的方向 力的大小 压力 重力 地球 重心 某物体 接触面 可以是任何方向 竖直向下 一般和重力大小无关 G=mg 压力和重力是一回事吗？它们的区别是什么？什么时候压力和重力的大小一致？ 只有放在水平面上的物体，对支持面的压力大小等于物体的重力(即F=G) 1.什么是压强？ 物体所受的压力大小与受力面积之比 它是表示 的物理量 压力的作用效果 压强 p = F S 作用在物体表面上的压力（N） 物体间的接触面积（m2） 2.压强的计算公式 （国际单位制中） 压强的单位 N/m2 物理意义 每平方米面积上受到的压力为1牛 1Pa=1N/m2 3.压强知识的应用 增大压强的办法 压力一定时，减小受力面积 减小压强的办法 压力一定时，增大受力面积 受力面积一定时，减小压力 受力面积一定时，减小压力 拖拉机对泥地压强太大，陷入泥地 加上履带！ 一、液体压强的特点 1.液体对容器底部和侧壁都有压强，液体的内部向各个方向都有压强 液体压强 2.在相同液体内部，同一深度处各个方向的压强大小相等，深度越深，压强越大；在不同液体的同一深度处，液体的密度越大，压强越大。 p=ρgh h — 所求点到液面的垂直距离即深度 二、液体压强计算公式 ρ — 液体密度 1.人能否在水中无限下潜？ 答 :不能，因为根据液体内部压强的特点有“深度越深，压强越大”，人若在水中无限下潜的，受水的压强将越来越大，以致压坏胸腔致死。 生活实例 2.深海的鱼被捕上来后，放在盛海水的容器中会很快死去，这是为什么？ 答：这是因为在深海中的鱼长期生活在高压强环境中，体内压强与深海压强平衡，当被捕放在海水的容器中时，体内的压强大于体外， 故将很快死去。 容器对桌面的压强： 不变 如图：把装满水的梯形容器倒置后，压强如何变化？ 变大 水对瓶底的压强： 如图：把装满水的梯形容器倒置后，压强如何变化？ 容器对桌面的压强： 变大 变大 水对瓶底的压强： 三、连通器 上端开口、底部互相连通的容器 应用： 5.地漏装置 1.水壶与壶嘴组成连通器 2.锅炉与外面的水位计组成连通器 3.水塔与自来水管组成连通器 4.船闸 特点：同一液体、不流动时液面相平 由于气体有重力和流动性 2.产生原因： 大气内部各个方向都存在压强，这种压强称为大气压强，简称大气压或气压。 1.概念： 3.证明大气压存在实验： 马德堡半球实验 小实验——覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验 大气压强 76cm 4.大气压的测定： 托里拆利实验 标准大气压： 通常把760mm高的汞柱所产生的压强叫做1个标准大气压。 p0 = 1.013×105Pa 5.大气压与人类生活 海拔越高，空气越稀薄，大气压越小。 6.测量工具： 分类：汞气压计和无液气压计 说明：若汞气压计挂斜，则测量结果变大。 在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度，该无液气压计就成了登山用的登高计。 气压计 流体的压强与流速的关系 1.流体： 液体和气体的统称。 2.流体压强的特点： 流体在流速越大的地方压强越小。 3.流体压强的应用： 飞机的机翼、喷雾器 思考：为什么要站在安全线以外呢？ 机翼的上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。 几十吨重的飞机为什么能够腾空而起？ PART THREE 浮力 1．浮力 (1)定义：液体和气体对浸入其中的物体施加 的力，即浮力。浮力产生的原因(实质)：液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力，即向上、向下的力存在 。 (2)测量：把物体挂在测力计下，读出测力计在空气中的示数F1；然后将物体浸入液体中，读出测力计的示数F2，则浮力F浮＝ 。 (3)影响因素：物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的 有关，还与物体排开液体的 有关，而与浸没在液体中的 无关。 竖直向上 压力差 F1-F2 密度 体积 深度 2．阿基米德原理：浸入液体中的物体所受浮力的大小等于　 所受的重力，这便是阿基米德原理。用公式表示是：F浮＝ ＝ 。液体对物体的浮力与液体的 和物体 有关，而与物体物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。 ρ液V排g 物体排开的液体 G排 密度 排开液体的体积 3．物体的浮沉现象：浸在液体中的物体，其浮沉取决于物体所受到的 和 的大小。 (1)当 大于 时，物体上浮。 (2)当 小于 时，物体下沉。 (3)当 等于 时，物体处于悬浮或漂浮状态。 浮力 重力 重力 浮力 浮力 浮力 重力 重力 4.浮沉条件的应用 (1)密度计：测量液体密度的工具，用密度计测量液体密度时，密度计处于 状态，密度计所受的浮力总是 它所受的重力。 (2)盐水选种：我国农民用盐水选种，把种子放入浓度适宜的盐水中，干瘪、虫蛀的种子就会 直至　 ，而饱满的种子则 到容器底部。 漂浮 等于 下沉 上浮 漂浮 (3)潜水艇：潜水艇有压力舱，它可以充入空气，也可以充入海水。压力舱充满空气，阀门关闭时，潜水艇将 在水面；阀门打开，海水进入压力舱，潜水艇将 ，甚至沉到海底；打开压力舱充入空气，将海水排出，潜水艇将 。 (4)热气球：热气球的升降与热气球的体积和热气球内部气体的密度有关。当热气球内部气体的密度比其外部气体的密度小到一定程度时，热气球便 。 漂浮 下沉 上浮 上浮 1.下列关于浮力的有关说法中，正确的是(　　) A.液体的密度越大，物体受到的浮力就一定越大 B.物体的体积越大，物体受到的浮力就一定越大 C.阿基米德原理只适合于液体，不适合于气体 D.浸在液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体的重力，与物体的形状及浸在液体中的深度无关 D 1.对阿基米德原理的理解 方法点拨： 对于阿基米德原理要明确：①浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、在液体中是否运动、液体的多少等因素无关；②阿基米德原理也适用于气体，其计算公式是：F浮＝ρ气V排g。 在探究“浮力的大小等于什么”的实验中，小明同学的一次操作过程如图所示。 2.浮力的探究 (1)测出铁块所受到的重力G铁； (2)将水倒入溢水杯中； (3)把铁块浸入溢水杯中，读出测力计示数F； (4)测出小桶和被排开水的总重G； (5)记录分析数据，归纳总结实验结论，整理器材； 分析评估小明的实验，指出存在的问题并修正。 答案：存在问题：(1)没有测空小桶的重力；(2)溢水杯的水量不足。 修正措施：(1)测空小桶的重力G桶；(2)将溢水杯中的水加至溢水口处(其他说法正确均可)。 方法点拨： 本题利用分析评估方式将“称量法”测浮力与阿基米德原理知识内容巧妙结合，命题即要求学生能发现问题，又要求学生解决问题，对相应知识的应用能力进行了深度考查，但考查形式又简单、明了，是中考命题的一个方向。“称量法”是测量浮力的常用方法，中考中往往还将其密度与知识相结合进行考查。 PART FOUR 功和机械能 一、机械功 物理学中把力和物体在力的方向上移动距离的乘积叫做机械功，简称功。 要点： 1、做功的两个必要因素是：作用在物体上的力；在力的方向上通过的距离。 2、物体在力的方向上通过了一段距离是指距离与力具有同向性和同时性。 3、不做功的三种情况： 　 （1）物体受力，但物体没有在力的方向上通过距离，此情况叫“劳而无功”。 　 （2）物体移动了一段距离，但在此运动方向上没有受到力的作用(如物体因惯性而运动)，此情况叫“不劳无功”。 　 （3）物体既受到力，又通过一段距离，但两者方向互相垂直(如起重机吊起货物在空中沿水平方向移动)，此情况叫“垂直无功”。 机械功 二、功的计算 物理学中规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。 要点： 1、公式 W＝Fs， W：功；F：力；s:距离。 　　2、单位 焦耳(J)， 3、注意事项 　　（1）有力才有可能做功，没有力根本不做功。 　　（2）F与s的方向应在同一直线上。 （3）做功的多少，由W＝Fs决定，而与物体的运动形式无关。 三、功的估算 在日常生活中，我们可估计一些力做功的大概值。例如，将两个鸡蛋举高 1 m ，做功约 1 J；将一瓶 500 mL 的矿泉水从地上拿起并举过头顶，做功约 10 J；将一袋 10 kg 的大米从地面扛到肩上，做功约 150 J。 一、比较物体做功的快慢 要比较物体做功的快慢，必须考虑两个因素： 其一是物体做了多少功；其二是物体做功所用的时间。 二、功率 物理学中，把功与做功所用的时间之比叫做功率。 要点：功率表示做功的快慢，它在数值上等于力（或物体）在单位时间内所做的功。 二、功率的计算     1、定义式：  　2、国际单位：瓦特，简称瓦，符号W；常用单位还有千瓦（KW）、毫瓦（mW）等等。      1KW=1000W，1W=1000mW，1W=1J/s。 注：在国际单位制中，功率的单位是由功的单位和时间的单位组合而成的。 功率 三、生产生活中常用功率 生产生活中常用功率表示人或机械做功 的快慢，功率是机器的一个重要性能指标。 不同物体在不同状态下做功的功率往往有比 较大的差异，表 10-1 中给出了人、一些动物 和交通工具的功率。 一、能 物理学中，如果一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个 物体具有能量，简称能。 要点： 1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。但是有能不一定正在做功。物体能做多少功，就说它具有多少能。 2、功就是能转化多少的量度。功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。 动能和势能 二、动能 动能：物体由于运动而具有的能量叫做动能。 大量实验研究表明：物体的动能与物体的质量和速度有关。质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。 要点： 1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。 2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 三、势能 1.重力势能：物体由于处于一定的高度所具有的能叫做重力势能。 大量实验证明：物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的高度有关。质量相同时，越高的物体具有的重力势能越大。高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大。 2.弹性势能：物体因发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 物体 的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。 3. 人们将重力势能、弹性势能这类能统称为势能。 动能、势能等各种能的单位与功的单位相同。在国际单位制中，功的单位是焦（J ）， 能的单位也是焦（J ）。 要点： 1、重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。 2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。 一、机械能 动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能 。 二、动能和势能之间的相互转化 大量实验研究表明：物体的动能和势能是可以相互转化的。如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变， 即机械能是守恒的。 要点： 1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势能转化为动能。 2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律叫做机械能守恒。 机械能及其转化 三、机械能的应用 1、古人很早就开始利用水能（图 10-21 ），通过 水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。 2、人们利用水能发电，修筑拦河坝来提高上游的水位，奔流而下的水的重力势能转化成动能， 通过水轮机带动发电机发电（图 10-22）。 3、风能也可用来发 电，风吹动风车，可带动发电机发电。在风力 资源丰富的地区，可同时安装多台风力发电机， 组成“风车田”，联在一起供电（图 10-23 ）。 PART FIVE 简单机械 一、杠杆 物理学中，这种在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就 称为杠杆。杠杆可以是直的硬棒，如撬棒等；也可以是弯的， 如羊角锤。 杠杆 要点： 力臂的画法： （1） 明确支点，用 O 表示 （2）通过力的作用点沿力的方向画一条直线 （3）过支点O 作该力的作用线的垂线 （4）用两头带箭头的线段标示出支点到力的作用线的垂 线段，写上相应的字母 l1（或 l2) 二、杠杆的要素 人们用棒撬动石头时，经常用图 11-2（a）中的方式，这 便是利用了杠杆。如图 11-2（b）所示，①杠杆可以绕着转 动的固定点O 为支点；②使杠杆转动的力 F1 为动力；③阻 碍杠杆转动的力 F2 为阻力； ④从支点到动力作用线的距离 l1 为动力臂；⑤从支点到阻力作用线的距离 l2 为阻力臂。 二、杠杆平衡条件 杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动，我们就 说杠杆平衡了。 要点： 1 、杠杆的平衡条件是 杠杆的平衡条件为：动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，即 F1 l1 = F2 l2。 注意：这个平衡条件就是阿基米德发现的杠杆原理。杠 杆的平衡不是单独由力或力臂决定的，而是由它们的乘积来 决定的。 D I S 实验：室用力传感器探究杠杆的平衡条件 按图 11-5 装配实验装置。先调节杠杆水平，在杠杆一 侧悬挂钩 码，另一侧连接传感器并使杠杆保 持水平，记录此时 杠杆两侧所受作 用力的大小及动力臂和阻力臂。改 变钩码 或传感器到杠杆支点的距离， 重复进行实验。分析杠杆平 衡时动 力、动力臂和阻力、阻力臂之间的关系，总结杠杆 的平衡条件。 三、杠杆的应用 根据杠杆的平衡条件，可知杠杆的应用有三种情况。 （1）动力臂大于阻力臂：这种杠杆用较小的动力就可 以克服较大的阻力， 由于使用起来省力，常被称为省力杠 杆。这类杠杆虽然省力，但会费距离。 （2）动力臂小于阻力臂：这种杠杆要使用比阻力大的 动力才能克服阻力， 由于使用起来费力，常被称为费力杠 杆。这类杠杆虽然费力，但能省距离。 （3）动力臂等于阻力臂：这种杠杆只要动力与阻力大 小相等，就能保持平 衡了。这类杠杆既不省力，也不费力， 常被称为等臂杠杆。 一、生活中的滑轮 生产生活中，有不少大型机械能帮助人类完成 繁重的工作。 仔细观察，你会发现这些大型机械通常会用到一种简单机械 ——滑轮。起重机（图 11-17 ）、 电梯等也都用到滑轮。 滑轮及其应用 二、定滑轮及其特点 1.定滑轮：滑轮是一个周边有槽、能绕轴转动的轮子，当它 的轴固定不动时，这种滑轮叫做定滑轮。 2.定滑轮的特点：使用定滑轮不省力，但可以改变力的方向。 3.定滑轮的实质 定滑轮可以看作为一个等臂杠杆，滑轮的轴就是杠杆的支 点 O，杠杆的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。即使改变 施力方向，动力臂和阻力臂仍然等于滑轮的半径。 三、动滑轮及其特点 1.动滑轮：使用滑轮时，如果滑轮的轴能随物体一起运动， 这种滑轮叫做动滑轮。 2.动滑轮的特点：使用动滑轮可以省力，但不改变力的方向， 且费距离。 3.动滑轮的实质 如图所示，动滑轮可以看作为一个省力杠杆，O 为杠杆的支 点，滑轮的轴为阻力的作用点，被提升的物体对滑轮轴的作 用力是阻力， 绳子提拉端对滑轮的作用力是动力。若两侧 绳子 都沿竖直方向，则阻力臂等于滑轮的半径，动力臂等 于滑轮的直径。 四、滑轮组 1.滑轮组及其特点 使用定滑轮不省力，但能改变力的方向；使用动滑轮能 省力，但不能改变力的方向，且需要移动更长的距离。 在 许多情况下，仅使用定滑轮或动滑轮不能满足我们的需 求， 因此，经常将动滑轮与定滑轮组合起来使用。定滑轮 和动 滑轮组合在一起组成的装置叫做滑轮组（图 11-22 ）。 大量实验表明：用滑轮组提起重物时，若忽略滑轮重、 绳 重和摩擦，则动滑轮上有几段绳子承担物体的重力，提起物 体所用的力就是物体重力大小的几分之一。 2.滑轮组分析： （1）特点：既可省力，又可以改变用力方向。但费距离。 （2）结论：在使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着动滑 轮，提起物体所用的力就是总重的几分之一。 3.根据要求组装滑轮组 判断几段绳子的方法： (1) 可用画虚线的方法： 只有与动滑轮连接的那段绳子 才算进去。 (2) 观察绳子的固定端： 固定端在定滑轮上，段数是偶数； 固定端在动滑轮上， 段数是奇数； 简称：“奇动偶定”。 (3) 连线情况：定→动，箭头向下； 动→ 定，箭头向上。 一、有用功、额外功、总功 如图 11-29（a）所示，直接用弹簧 测力计将钩码匀速 提升一定高度。再借 助一个动滑轮用弹簧测力计将同样的 钩 码匀速提升相同高度［图 11-29（b）］。 比较两次拉力 所做的功，你发现了什么？ 你能找出其中的原因吗？ 由实验可知，借助动滑轮所用的拉力做的功要多一些。 使用机械做功时， 尽管它能给我们带来便利，但是， 由于 机械本身的自重以及摩擦等因素的影响，需要额外多做一些功。 机械效率 在图 11-29（a）所示实验中，直接用弹簧测力计提升钩码， 其拉力克服钩码的重力做的功为有用功。在图 11-29（b）所 示实验中，弹簧测力计的拉力所做的功为总功；在借助动滑 轮匀速提升钩码过程中，拉力不仅要做有用功，还须克服滑 轮的重力及摩擦力等做功，这部分功为额外功。 从总功中减去额外功，是对我们有用的功，即有用功。 因此，动力对机械 所做的功总是大于机械所做的有用功。 要点： 1 、总功：使用机械时，拉力（或动力）所做的的功； 例如：用桶从井中打水，人在整个提水过程中拉力做的功是 总功。总功是有用功与额外功之和，即 W 有+W 额外=W 总。 2 、额外功：对我们是无用的，但又不得不做的功；如 提沙子上楼时对桶、滑轮等做的功就是额外功。 额外功的产生是因为利用机械做功时，除了对工作目的 物做功外，还要克服机械本身的摩擦力或重力做功。 3、有用功：从总功中减去额外功，才是对我们有用的功； 如提沙子上楼时对沙子做的功就是有用功。 二、机械效率 我们把有用功和总功之比叫做机械效率，符号为η 。机械 效率通常用百分率表示。 要点： 1 、公式为 ，式中η表示机械效率，它是一个 百分数。η的值越大，表明有用功在总功中所占的比例越大， 做功的效率越高。 2 、η的值总小于 100% ，由于机械本身的摩擦力或重力不可能为零，所以额外功总是存在的，即有用功总是小于总功。 3 、知道增大机械效率的方法： 根据公式 可知：如果有用功不变，我们可以 通过减小额外功来增大机械效率，（例如我们用轻便的塑料 桶打水，而不用很重的铁桶打水，就是运用这个道理）；如 果额外功不变，我们可以通过增大有用功来提高机械效率； （例如，在研究滑轮组的机械效率时，我们会发现同一个滑 轮组，提起的重物越重，机械效率越高，就是这个道理）； 当然了，如果能在增大有用功的同时，减小额外功更好。 PART six 小粒子与大宇宙 通常，物质是由分子或原子构成的。 一、探索物质的组成 走进微观 二、探索微观粒子 1. 分子由原子构成。有的分子由单个原子构成，叫做单原 子分子。例如，氦气、氖气等稀有气 体的分子就是单原子 分子。绝大多数分子由多个原子构成，叫做多原子分子。例 如，水分子就是多原子分子，它由两个氢原子和一个氧原子 构成（图 12-5 ） 2. 电子的发现：1897 年，英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子—人类发现的第一个比原子小的粒子。电子 带负电，是原子的构成部分之一。 汤姆孙发现电子后，人们开始探索原子中正、负电荷的分布， 构建了原子结构模型。汤姆孙提出了一种模型，他认为正电 荷均匀分布在整个原子内，电子则镶嵌其中，被称为“枣糕模 型”。 3.原子核式结构模型： 1911 年，卢瑟福（在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型（图 12-8）。他认为原 子是由原子核和电子构成的，带正电的原子核位于原子中心， 体积小，但几乎集中了原子的全部质量；带负电的电子在不 同的轨道上绕原子核运动，就像行星绕着太阳运动一样。 4.20 世纪初，科学家在探索物质结构的历程中，相继发现原子核可以释放出质子和中子，质子带正电荷，中子不带电， 原子核由质子和中子构成（图 12-9）。随着科学探索不断深 入，科学家发现质子和中子还可以再分，它们都 是由被称为夸克的更小粒子构成的。 5.物质世界的大致尺度 1.准备三组分别装有空气和红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶， 将每组玻璃瓶口对口连接， 中间用玻璃板隔开，并依次按 照图 12-13 中的三 种方式放置，然后抽去玻璃板。观察这 三种情况下所发生的现象。 一、分子在不断地运动 看不见的运动 2. 往两个相同的水杯中分别 装入等量的冷水和热水，再用 滴管向两个水杯中同时轻轻滴入等量蓝墨水，仔细观察两个 水杯中蓝墨水的变化（图 12-14）。 实验发现，空气和二氧化氮气体逐渐混合均匀，说明气体中 的分子是运动的；两个水杯中的蓝墨水不断散开，说明液体 中的分子也是运动的。物理学中， 将不同的物质互相接触 时，会彼此进入对方的现象称为扩散。热水杯中的蓝墨水扩 散得更快，说明扩散的快慢与温度有关，温度越高，扩散越 快。 扩散现象不仅发生在气体和液体中，在固体中同样存在。例 如，将打磨光滑的铅片和金片紧紧压在一起，几年后发现金 片里面渗有铅，铅片里面也渗有金。 进一步研究表明：物质中的分子在永不停息地做无规则运动。 不同液体混合后的总体积：如图 12-16 所示，用量筒分别量 取 50 mL 的染色酒精和 50 mL 的水，往装有水的量筒中缓 慢注入染色酒精。水与染色酒精混合后， 总体积是 100 mL 吗？观察实验，你发现了什么？ 通过实验可见，水与染色酒精混合后的总体积小于混合前体 积之和。大量实验表明：分子间存在着间隙。 二、分子间有间隔 上述实验说明分子间存在力的作用。大量实验表明：分子间存在引力和斥力。 综上所述，常见的物质由大量分子构成，分子在不停地做无 规则运动，分子间有空隙，存在着相互作用力。这就是分子 动理论的初步知识。 三、分子间存在作用力 分子间的作用力：如图 12-17 所示，用注射器抽取适量的水， 用手指堵住注射器孔，然 后用力推入活塞，发现水很难被 压缩。这是为什么呢？ 固体中，分子间力的作用比较强。因而，固体可以保持一定的形状和体积，不能流动。 液体中，分子间力的作用较弱，液体分子在一定限度内可以 运动。因而， 液体没有固定的形状，但占有一定的体积， 能够流动。 气体中，分子间力的作用更弱了，理想情况下气体分子甚至 能自由地沿各个方向运动。因而，气体没有固定的形状和确 定的体积，能够流动。 五、物质中分子的状态 物质的状态常分为固态、液态和气态。在不同的物质状态中， 其分子排列的状态也是不同的（图 12-18）。 一、探索太空 1.地心说：公元 140 年前后，托勒密在前人观测和理论研究 的基础上，发展了“地心说” ，认为地球居于中心，太阳和其 他行星围绕地球转动。在 很长的历史时期，人们都利用“地 心说” 宇宙模型（图 12-21 ）解释并预测天体运动。 探索宇宙 跨学科：弘扬科学家精神 2. 日心说： 16 世纪中期，哥白尼的“日心说”（图 12-22）革 新了人们对宇宙的认识。他认为太阳是宇宙的中心，地球和 其他行星都绕着太阳转动，月球是地球的卫星。 3.开普勒根据前人的观测和研究，提出了太阳系行星运动的 三大定律。牛顿在前人研究的基础上，运用开普勒行星运动 定律和自己的研究成果，提出万有引力定律。 二、人类探索永无止境 1.我们生活的地球是浩瀚星空中太阳系（图 12-26）这个大家 庭里一颗相对很小的行星。太阳系中除了太阳这颗唯一的恒 星外，至今已发现还有八颗行星 （表 12-1）、290 颗卫星、 约 130 万颗小行星， 以及数量可观的彗星和流星。 3. 宇宙大爆炸：宇宙诞生初期（约 127 亿年前）是一个密度极大、温度极高的奇点，并在极早期发生了非常快速的膨 胀和冷却。爆炸之初，物质只能以电子等基本粒子形态存在。 宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降，随之 逐步形成原子核、原子、分子，随后出现气体。气体逐渐凝 聚成星云，星云进一步形成 各种各样的恒星和星系，逐渐形成我们现在所看到的宇宙。 2.银河系中有非常多像太阳这样的恒星；在浩瀚的宇宙中，还有许多像银河系这样的星系。 三、科学家有祖国 1. 钱学森（1911— 2009 ，图 12-31 ）即便受到重重阻挠，仍 不改初心，坚持回国效力。他凭借力学、系统科学、航天技 术等领域的丰富知识，为我国“两弹一星”事业作出了杰出贡献。 2. 邓稼先（1924— 1986 ， 图 12-32）为新中国核事业隐姓埋 名 28 年，带领团队成功研制 了中国第一颗原子弹和第一 颗 氢弹，被誉为中国的“两弹元勋”。 3. 赵忠尧（1902— 1998 ， 图 12-33）为弥补当时我国核技术 研究的短板，多次远赴重洋学习。他不仅在核物理研究领域 取得突出成就，还十分关注核物理教育工作，为我国核物理 科学事业的发展、为培养核物理科学人才作出了重要贡献。 2. 黄旭华（ 1926— ）先后担任我国第一代核潜艇工程副 总设计师和总设计师，成功研制了我国第一代核潜艇，是我 国核潜艇事业的先驱者和奠基人之一，被誉为“中国核潜艇之 父” 。在深潜试验中，他不顾个人安危，亲自登艇， 潜入极 限深度勘测数据，完成了核潜艇研发过程中最具风险的步骤。 他为国家 利益隐姓埋名、默默工作，60 多年来潜心技术攻 关，为核潜艇研制和跨越式 发展作出了巨大贡献。 四、执着追求，勇于奉献 1. 为探测来自遥远星空的电磁波，南仁东（1945— 2017 ，图 12-34）在 1994 年首次提出“中国天眼”—500 m 口径球面射 电望远镜的工程构想。后来，他以总工程师的身份带领团队 自主研发，创新设计，精进工艺，建成了这座世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。 五、探索自然，始于志趣 1.东汉科学家张衡（78—139 ，图 12-35）幼时曾痴迷观星而 彻夜不睡，元天文学家郭守敬（ 1231— 1316）少年时曾动 手制作浑天仪来观测天文。对星空的兴趣引导他们持续探索， 最终为我国古代天文学的发展作出了不可磨灭的贡献。 2.我国当代航天技术领域的科学家孙家栋 （1929— ）从小立志投身科技事业来报效祖国， 长大后在飞机、导弹、卫 星等多个领域作出贡献，践行科学报国的志向。 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$