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物理·八年级下册复习知识点(鲁科版2024)
知识点汇总
第六章 力与运动
第一节 力
1、力的概念:力是物体对物体的作用。力的符号是F。
(1)力产生的条件:①必须有两个或两个以上的物体。②物体间必须有相互作用(可以不接触)。
(2)力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”;
注意:力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在。
2、力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变)。
3、力的示意图与图示
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
4、力可以改变物体的形状:力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
5、力可以改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由静止到运动,由运动到静止的转变。例如,当我们用手推一个静止的课本时,课本会由静止变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
6、力是物体对物体的作用,一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力
的作用是相互的,施力物体的同时也是受力物体。
7、两个物体间的作用力与反作用力有以下特点
(1)大小相等,方向相反,作用在同一直线上,但是作用在两个物体上。
(2)同时产生,同时消灭,同时增大,同时减小。
(3)性质相同,如小孩对墙的力是推力,墙对小孩的力也是推力。
(4)施力物体和受力物体必须成对出现。
8、力是物体对物体的作用,只要有力的作用,就一定有施力物体和受力物体,一个物体对别的物体施加了力,它同时也受到其他物体对它的反作用力。
9、相互作用力的关系:大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个不同的物体上。(简记:等大、反向、共线、异物)。
第二节 弹力
1、弹力的概念
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性;
(3)弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的大小与弹性形变的大小有关;在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
注意:弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
2、弹簧测力计构造:弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。
(1)弹簧:显示力的大小。
(2)挂钩:挂被测物体。
(3)刻度盘:表示出刻度。
(4)指针:表示力的大小。
(5)吊环:便于手握。
(6)外壳:固定弹簧。
3、弹簧测力计是测量力的仪器其原理是:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
(1)使用之前:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞;知道测量力的最大范围(量程)是多少;了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N);检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
(2)使用之中:不能超量程使用(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外);测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上;视线要与刻度盘垂直。
(3)使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
(4)待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
第三节 重力
1、重力概念:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2、重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(1)重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
(2)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球上与地球纬度高低有关,不同星球上g也不同,在地球上g=9.8N/kg)。
(3)对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一;根据物体的质量估测它的重力大小。例如:一个鸡蛋的质量在50g左右,两个鸡蛋的质量约100g,受到的重力约1N。
3、重力的作用点—重心:重力在物体上的作用点叫重心。
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(2)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(3)提高稳度的方法:一是增大支持面,二是降低重心。
4、重力的方向:竖直向下(指向地心)。
第四节 摩擦力
1、一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到阻碍它运动的力,这种力叫作滑动摩擦
力。
2、物体之间产生滑动摩擦力必须要具备以下三个条件
第一:两物体相互接触。
第二:接触面粗糙。
第三:两物体发生相对运动。
注意:这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具
体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,
而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
3、摩擦力的种类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
4、摩擦力的方向:物体所受的摩擦力与相对运动或相对运动趋势方向相反;摩擦力的方向
与物体实际运动方向是没有任何关系的。
5、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
6、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
第五节 牛顿第一定律
1、牛顿第一定律的内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2、由牛顿第一定律可知,物体的运动是不需要力来维持的即力不是维持物体运动的原因,此外,要改变物体的运动状态,就必须对物体施加力的作用,即力是改变物体运动状态的原因。
3、牛顿第一定律不是实验定律,而是通过分析实验,再进一步概括、推理得出的并经受住了实践的检验。
4、应注意从以下四个方面理解牛顿第一定律:
(1)“一切”是说定律对所有物体普遍适用。
(2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件,包含两层意思:一是理想情况,即物体确实没有受到任何外力作用;二是物体所受各力的合力为零。
(3)“总”指的是总这样,没有例外。
(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在.定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态,原来运动的物体将永远做匀速直线运动.考虑问题也应从这两方面来考虑,首先判断物体原来的运动状态,然后再根据牛顿第一定律来解答。
5、物体运动状态的变化包括速度大小的变化和速度方向的变化,两变其一或者都变化,那么运动状态发生变化,两者均不变,那么运动状态不发生改变(静止或者匀速直线运动)。
6、运动状态的改变”即“速度的大小和方向的改变”。也就是说运动状态的改变包括以下三种情况:
(1)速度的大小发生改变——加速或者减速。
(2)速度的方向发生改变——曲线运动。
(3)速度的大小和方向同时发生改变——曲线运动。
注意:物体运动状态的改变是指运动快慢或运动方向的改变或运动快慢和运动方向都改变。
7、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质;即运动的物体要保持它的运动状态,静止物体要保持它的静止状态。
(1)一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大,惯性越大;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(3)惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。
第六节 二力平衡
1、平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
2、平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态,如果物体在两个力作用下处于平衡状态,我 们就说这两个力相互平衡,简称二力平衡。物体受到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、二力平衡的条件:当作用在物体上的两个力大小相等、方向相反且在同一直线上时,这两个力相互平衡。这就是二力平衡的条件。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
(1)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(2)静止的物体只受两个力作用时,这两个力一定是平衡力;匀速直线运动的物体,如果只受两个力作用,那么这两个力也一定是平衡力。
4、平衡力和相互作用力的区分
(1)相互作用力的特点:①大小相等(等大);②方向相反(反向);③在同一条直线上(共线);④作用在两个物体上(异物);⑤同时产生,同时消失(同时)。
(2)平衡力的特点:①大小相等(等大);②方向相反(反向);③在同一条直线上(共线);④作用在同一个物体上(同物);⑤两个力可以单独存在。
注意:“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
5、力与运动的关系
(1)物体在不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,即原来运动的物体在不受力时,总保持匀速直线运动状态;原来静止的物体不受力时,总保持静止状态。
(2)物体在平衡力作用下总保持匀速直线运动状态或静止状态,力不是维持物体运动的原因。
(3)物体如果受到力的作用,且受到不平衡的力,物体的运动状态就会发生改变。
(4)如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态,那么,它可能不受外力作用,也可能受平衡力作用。
6、力的合成与应用
(1)如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力的合力叫做力的合成。
(2)同一直线上二力的合成:同一直线上同方向二力的合力,大小等于二力大小之和,方向与这两个力方向相同,即:F=F1+F2;同一直线上相反的二力的合力,大小等于二力大小之差的绝对值,方向和较大的力的方向相同,即F=|F1-F2|。
第七章 压强
第一节 压强
1、压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(1)压力产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力。
(2)压力方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体。
(3)压力作用点:压力的作用点在受压物体的表面上。
2、辨析:重力和压力的区别
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的;物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
3、影响压力作用效果的因素:压力和受力面积.受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4、压强:压力的作用效果,数值上等于物体单位面积上受到的压力。
(1)压强公式:。
(2)压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa。
5、固体压强的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
注意:压强的计算,需要确定压力、面积,要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点;正确判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
6、减小压强方法:
(1)压力一定,增大受力面积。
(2)受力面积一定,减小压力。
(3)同时减小压力,增大受力面积。
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽。
7、增大压强方法:
(1)压力一定,减小受力面积。
(2)受力面积一定,增大压力。
(3)同时增大压力,减小受力面积。
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀;②投向靶盘的飞镖;③用力刹车。
第二节 液体的压强
1、液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2、液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越大。
3、容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。
4、计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
第三节 连通器
1、上端开口不连通,下部连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理可用液体压强来解释,若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB,假如液体是静止不流动的,左管中之液体对液片AB向右侧的压强,一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强,因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等,所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
第四节 大气压强
1、大气压强:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示。
(1)产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
(2)马德堡半球实验证明了:①大气压的存在②大气压很大。
2、大气压的存在现象
(1)覆杯实验:当在一个杯子中装满水,并用一张纸覆盖杯口后倒置,水不会流出,这是因为大气压力大于水的重力,使得纸紧紧贴在杯口上,证明了大气压的存在。
(2)鸡蛋进入瓶子:将一个去掉壳的煮熟鸡蛋放入一个广口瓶中,然后用酒精灯对瓶子外部进行加热,待瓶子内部空气受热膨胀后迅速冷却,使得瓶内气压降低,大气压力将鸡蛋压入瓶中。
(3)吸盘实验:将吸盘紧密贴合在平滑的表面上,然后尝试将其拉起,会发现需要较大的力,这是因为大气压力紧紧地将吸盘压在表面上,证明了大气压力的作用。
(4)吸饮料和吸盘式挂钩:当我们用吸管吸饮料时,或者使用吸盘式挂钩挂物品时,都是利用了大气压力的原理。吸管内部的气压降低,使得饮料在大气压力的作用下进入口中;吸盘式挂钩则是利用大气压力将吸盘紧紧压在表面上。
(5)气压计:通过测量大气压力来显示大气压力的大小,是研究和应用大气压力的重要工具之一。气压计的原理基于大气压力的变化可以反映高度、天气等因素的变化。
3、托里拆利实验测量了大气压强的值。1643年6月20日,意大利科学家托里拆利首先进行了这个实验,故名托里拆利实验。实验方法:
(1)准备一根1m左右长的玻璃管,一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排除空气。
(2)用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。
(3)待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定当管内外水银液面的高度差约为760mm左右时,它就停止下降,读出水银柱的竖直高度h,利用公式p=ρ水银gh计算出大气压强的大小。
(4)逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变。
注意:
(1)托里拆利实验使用水银的原因:水银的密度非常大,这种高密度特性使得在相同的压力下,水银柱的高度较低,从而可以在较短的玻璃管中准确测量大气压强。
(2)托里拆利实验试管的倾斜的影响:玻璃管的倾斜不会影响管内水银柱的高度,但会改变水银柱的长度。因为液体压强与深度成正比,所谓深度,指从液面到液体内某位置的竖直距离。管外大气压一定,水银柱产生的压强一定,所以玻璃管内外液面竖直距离不变。
(3)托里拆利实验试管粗细的影响:玻璃管的粗细不会影响实验结果。这是因为实验的原理是基于管内水银柱产生的压强等于外界大气压强,而这个压强仅与管内水银柱的竖直高度有关,与玻璃管的粗细、是否倾斜、插入水银槽的深度等因素无关。
(4)托里拆利实验混入空气的影响:实验中混入空气时,水银柱的高度会减小,即测量结果偏小。如果玻璃管中混入了少量的空气,这些空气会对管内水银柱产生一个向下的压强,从而导致管内水银柱的高度减小,这是因为空气的压强与水银柱的压强相加等于外界大气压。
(5)大气压的计算:通过测量水银柱的高度,可以计算出大气压的值。这是因为大气压的大小等于水银柱产生的压强,即p0=ρgh,其中p0是大气压强,ρ是水银的密度,h是水银柱的高度。这个公式可以用来计算标准大气压的值,一标准大气压等于1.01×105Pa或者是760毫米汞柱。
(6)托里拆利实验玻璃管封闭端开口的问题:当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降.此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平。
4、大气压的特点与应用
(1)空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
(2)大气压随高度增加而减小;且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
(3)大气压变化规律:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa。
(4)沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
(5)体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
5、大气压的应用
(1)可作气压计。
(2)抽水机又名“水泵”。离心式水泵是利用大气压的作用,将水从低处提升至高处的水力机械。抽水机的原理是:先令水面上方的大气压强减小,然后水就在外界大气压的作用下,把水沿抽水机压上来。
第五节 流体压强
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:流动的物体,指的是液体和气体。
(2)液体压强:流体流动时的压强称作流体压强。
(3)液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
注意:流体流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。解这些题目的关键是明确哪个地方流速较其他地方快。
2、飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
(1)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
(2)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
第八章 浮力
第一节 浮力
1、浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。浮力方向竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、浮力产生的原因:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对物体向上的和向下的压力差物体在液体中,上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等,上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。
注意:当浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。
第二节 阿基米德原理
1、阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(1)公式:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于物体排开的液体的重力。用公式表示为,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
(2)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(3)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算方法:
(1)浮力产生的原因是物体在液体或气体中上下表面的压力差,公式为F浮=F向上-F向下。
(2)根据物体受力平衡变换而来的方法,当物体受到竖直向上的拉力时,拉力、重力和浮力三力平衡,向上的拉力加浮力等于向下的重力,所以浮力等于重力减去拉力,公式:F浮=G-F拉。
(3)二力平衡法 F浮=G物。
(4)阿基米德原理法 F浮=G排。
3、浮体综合题的解题思路和方法
(1)先明确物体在液体中的状态:漂浮。
(2)分析物体的受力情况:只受重力G物和浮力F浮两个力的作用,并处于静止状态。
(3)列出二力平衡的方程:F浮=G物。
(4)展开求解:利用浮力的公式F浮=ρ液gV排、重力公式G物=m物g=ρ物gV物求未知量。
第三节 浮与沉
1、
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)在重力和浮力的作用下,若物体静止在液面上,并有一部分露出液面这种状态称为漂浮;若物体浸没在液体中,处于静止状态则称为悬浮。
(3)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G。
下沉:F浮<G 沉底:F浮+N=G。
(4)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(5)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
2、漂浮问题的几个规律
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力。
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同。
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小。
规律4:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
3、浮力的利用
(1)调节浮力的大小: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)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上。
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
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。
第九章 简单机械
第一节 杠杆
1、杠杆及其五要素
(1)杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆;杠杆可直可曲,形状任意;有些情况下,可将杠杆实
际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。
(2)杠杆五要素:
①支点:杠杆绕着转动的点,用字母O表示。
②动力:使杠杆转动的力,用字母F1表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力,用字母F2表示。
动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离.用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离.用字母l2表示。
2、杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡:杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。
(2)杠杆平衡条件的表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)公式的表达式为:F1l1=F2l2。
3、杠杆的平衡分析及应用
(1)杠杆动态平衡:指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态,分析杠杆的动态平衡时,一般是动中取静,根据杠杆平衡条件,分析比较,得出结论。
(2)利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:①确定杠杆支点的位置;②分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图;③确定每个力的力臂;④根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
4、杠杆中最小力的问题
(1)在动力的作用点明确的情况下,支点到力的作用点的连线就是最长力臂。
(2)在动力作用点未明确时,支点到最远的点的距离是最长力臂。
5、力臂的画法
(1)首先在杠杆的示意图上,确定支点O。(2)画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。(3)在从支点O向力的作用线作垂线,在垂足处画出直角,从支点到垂足的距离就是力臂,用三角板的一条直角边与力的作用线重合,让另一条直角边通过交点,从支点向力的作用线画垂线,作出动力臂和阻力臂,在旁边标上字母,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。
6、画杠杆示意图时应注意
(1)阻力作用点应画在杠杆上:有部分同学认为阻力由石头的重力产生,所以阻力作用点应画在石头重心上,这是错误的。
(2)确定阻力方向:当动力使杠杆绕支点顺时针转动时,阻力一定使杠杆逆时针转动。
(3)力臂不一定在杠杆上:力臂可用虚线画出并用大括号标明,也可用实线画出。
7、杠杆的分类及应用
类型
力臂的大小关系
力的大小关系
特点
应用
省力杠杆
l1>l2
F1<F2
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
l1<l2
F1>F2
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
l1=l2
F1=F2
既不省力也不省距离,既不费力也不费距离
天平,定滑轮
※既省力又省距离的杠杆时不存在的。
第二节 滑轮
1、滑轮及其工作特点
(1)滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
(2)滑轮分类:定滑轮和动滑轮。
(3)定滑轮工作特点
①定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向。
②定滑轮的特点:通过定滑轮来拉钩码并不省力,通过或不通过定滑轮,弹簧测力计的读数是一样的,可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
③定滑轮的原理:定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径,根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
(4)动滑轮工作特点
①动滑轮使用时,滑轮随重物一起移动;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省力,多费1倍距离。
②动滑轮的特点:使用动滑轮能省一半力,费距离;这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
③动滑轮的原理:动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。
2、滑轮组及其工作特点
(1)定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向,但要费距离;
(2)使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即动力若忽略滑轮重,则有;其中n为承担物重的绳子的段数;
(3)用滑轮组提升物体时,虽然省了力,但是费了距离,滑轮组有几段绳子吊着物体,绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍;设物体升高的距离为h,则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示承担物重的绳子的段数);
3、滑轮组拉力的计算:使用滑轮组时(忽略摩擦阻力),滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即动力;若忽略滑轮重,则有;其中n为承担物重的绳子的段数;
其中:F拉—拉力,G动—动滑轮的重力,G物—被提升物体的重力,n—吊住动滑轮绳子的段数;
4、滑轮组的设计
第一步:确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n,其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同,然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,动滑轮的个数N= ;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,动滑轮的个数 N=。
第二步:确定定滑轮的个数。一般情况下,定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时,定滑轮的个数应为;拉力的方向向上时,定滑轮的个数为 .当n为偶数且方向向下时,定滑轮的个数为 ;方向向上时,定滑轮的个数为 - 1。
5、滑轮组绳子的绕法
第一步:确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件,如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动,计算出承担物重所需绳子段数n=+,如果算出的绳子段数不是整数,一律进一位。例如:所得结果为n=3.4时,我们应选择绳子的根数为4。
第二步:确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,开始绕绳子;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,开始绕绳子。
6、轮轴:由轮和轴组成的,能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。
(1)轮轴的实质:轮轴相当于一个杠杆,轮和轴的中心O是支点,作用在轮上的力是动力F1,作用在轴上的力是阻力F2,轮半径OA就是杠杆的动力臂l1,轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。
(2)轮轴的特点:因为轮半径大于轴半径,即杠杆的动力臂大于阻力臂,所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2.使用轮轴可省力,但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物(钩码)所通过的距离。
(3)轮轴的公式:F1R=F2r;
第三节 滑轮
1、斜面:斜面是简单机械的一种,可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时,力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小,则可达到很高的效率。用F表示力,L表示斜面长,h表示斜面高,物重为G.不计阻力时,根据功的原理得FL=Gh,斜面倾角越小,斜面越长,则越省力,但越费距离。
日常生活中常见的斜面,如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。
第十章 功与能
第一节 功
1、功的定义:一个力作用在物体上,使物体在 力的方向上通过一段 距离 ,这个力就对物体做了功。
(1)功的单位:国际单位制中,功的单位是:焦耳,符号是J,1J= 1N·m。
(2)判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过的距离。
(3)力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
(4)不做功的三种情况:有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。
2、做功的大小比较
(1)功是一个标量,有大小没有方向。
(2)功的计算公式:W=FS,其中各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米)。
3、功的计算
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率;对于一段时间内力做的功,如果知道功率和时间,可以直接利用W=Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;计算功的公式包括:W=FS W=GH,W=Pt。
第二节 功率
1、功率定义:物体在单位时间内所做的功叫功率,在物理学中用字母P表示。
(1)功率意义:物理学中,用功率来表示物体做功的快慢。
(2)功率公式:功率=功/时间,即。
(3)功率单位:国际单位:瓦(W),1W=1J/s;常用单位:千瓦(kW),1kW=103W。
(4)功率的种类:平均功率:物体做变速运动时,力在不同的时间段内做功快慢不同,平均功率可表示力在某段时间内做功的平均快慢程度。瞬时功率:物体做变速运动时,力在某时刻做功的快慢。
2、做功的快慢比较
(1)方法一:做相同的功,比较不同的物体所用的时间,所用时间短的物体做功快。
(2)方法二:取相同的时间,比较不同的物体所做功的多少,做功多的物体做功快。
3、功率的计算
功率是表示物体做功快慢的物理量,一般采用下列三种办法比较大小:
(1)在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大。
(2)在完成相同功的条件下,比较所用时间的长短,所用时间越短的物体,功率越大。
(3)做功多少和所用时间都不同的情况下,通过公式计算,然后进行比较。
4、功率的应用
(1)功率的公式:
(其中P表示功率,W表示功,t表示时间)
(2)计算功率的另一个公式:P=Fv,即物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做的功的功率可表示为Fv.(其中F表示物体所受的拉力,v表示物体运动的速度)
a.推导:由,联立W=Fs,得==Fv。
由该公式可知:在功率P一定时,力F与速度v成反比。
b.应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
第三节 机械效率
1、机械效率的概念
(1)概念:有用功跟总功的比值叫做机械效率,通常用百分数表示。
①有用功:利用机械做功的时候,对人们有用的功就叫做有用功。
②额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
③总功:有用功与额外功的和叫总功。
④总功的计算:W总=Fs;W总=W有用+W额外
⑤有用功的计算方法:W有用=Gh;W有用=W总-W额外
⑥额外功的计算方法:W额外=G′h,W额外=f摩s;W额外=W总-W有用
(2)计算公式:用W总表示总功,用W有用表示有用功,用η表示机械效率,则:。
由于额外功不可避免,有用功只是总功的一部分,因而机械效率总小于1。
(3)提高机械效率的主要办法
①在有用功一定时,尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②在额外功一定时,增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
2、机械效率的计算
机械效率表达式为,对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下:
3、机械效率的大小比较
(1)机械效率由有用功和总功两个因素共同决定,不能理解成:“有用功多,机械效率高”或“总功大,机械效率低”。
(2)当总功一定时,机械做的有用功越多(或额外功越少),机械效率就越高;
(3)当有用功一定时,机械所做的总功越少(或额外功越少),机械效率就越高;
(4)当额外功一定时,机械所做的总功越多(或有用功越多),有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高。
3、机械效率的应用
(1)有用功是由使用机械的目的所决定的,当用斜面提升物体时,克服物体重力做的功就是有用功,W有=Gh;
(2)额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功,对于斜面而言,W额=fs;
(3)总功是指动力对所做的功,一般情况下使用斜面时,动力做功W总=Fs;
(4)由功的原理:“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”,而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功,即:W总=W有+W额;
(5)机械效率是有用功与总功的比值,只能小于1(理想状态下可能等于1),并且无单位
斜面的机械效率,在同一斜面上,由于倾斜程度相同,即;
一定,故在同一斜面上拉同一物体(粗糙程度相同)时,在斜面上所移动的距离(或物体被提升的高度)不同时,机械效率是相同的。
(6)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关,斜面粗糙程度相同时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;斜面的倾斜程度一定时,斜面越粗糙,机械效率越低。
4、提高机械效率的办法
①有用功一定时,尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②额外功一定时,增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
第四节 动能与势能
1、动能与势能的概念
(1)动能概念:物体由于运动而具有的能,叫做动能。一切物体都具有动能;单位:焦耳(J)。
(2)势能:弹性势能和重力势能统称为势能。物体由于被举高而具有的能量,叫做重力势能;物体由于发生弹性形变而具有的能,叫做弹性势能;单位:焦耳(J)。
2、动能和势能影响因素
(1)影响动能大小的因素:物体的质量和速度。物体的质量越大,速度越大,物体具有的动能就越大。
(2)影响重力势能大小的因素:物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大,所处的高度越高,物体的重力势能就越大。
(3)影响弹性势能大小的因素:弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大,弹性势能就越大。
第五节 机械能及其转化
1、机械能:动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能,动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量,动能和势能是机械能的两种表现形式。机械能大小:动能和势能的总和。
2、动能和势能的转化与守恒
(1)动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中,例如滚摆在下降的过程中,越转越快,它的重力势能越来越小,动能越来越大,重力势能转化为动能;滚摆在上升过程中,越转越慢,它的重力势能越来越大,动能越来越小,动能转化为重力势能;
(2)动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间,例如,从高处落下的皮球与地面撞击的过程中,由于皮球发生弹性形变,皮球的动能转化为弹性势能,皮球在恢复形变的过程中,它的弹性势能转化为动能.拉弯的弓把箭射出去的过程中,拉弯的弓具有弹性势能,射出去的箭具有动能,这是弓的弹性势能转化为箭的动能;
(3)机械能守恒:如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;其它力不做功或其它力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功。能量角度:首先只有动能和势能之间能量转化,无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换,没有与外界的能量交换。
机械能守恒一般都是理想状态下才发生的,物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化,还有其他能量的转化。
实验汇总
第六章 力与运动
实验一 探究影响重力大小因素的实验
1、实验探究:探究重力的大小跟质量的关系。
2、实验器材:弹簧测力计、相同质量的钩码。
思考1:在实验中,弹簧测力计的作用是用来测量钩码的重力。
思考2:做好本实验的关键是正确使用弹簧测力计测量钩码的重力。
思考3:实验中列表法处理实验数据,使重力与质量的对应关系清楚、简单明了,有利于发现重力与质量之间的物理关系。
3、实验结论:物体所受的重力跟它的质量成正比。
3、g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越大。
实验二 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
3. 实验步骤
步骤①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
步骤②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板上面,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
4. 实验结论
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
实验三 探究阻力对物体运动的影响实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究阻力对物体运动影响。
(2)实验原理:力是改变物体运动状态的原因。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
3、器材作用
(1)斜面:使小车运动。
(2)毛巾、棉布、木板:改接触面对小车的阻力。
(3)刻度尺:测量小车行驶距离。
4、实验步骤
步骤①木板放在水平的桌面上,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端对齐,紧贴木板并固定好。
步骤②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度。
步骤③将毛巾铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在毛巾上滑动的距离S1 。
步骤④将棉布铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在棉布上滑动的距离S2。
步骤⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板上滑动的距离S3。
5、实验结论及推理
(1)实验结论:平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小;平面越粗糙,物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越大。
(2)实验推理:运动的物体如果不受外力作用,它将永远匀速直线运动下去。
实验四 探究二力平衡的条件实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究二力平衡的条件。
(2)实验原理:力能改变物体的运动状态。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:小车、棉线、钩码、滑轮、水平桌面、小纸片。
3、器材作用及图像
(1)小车:实验主体。
(2)棉线:连接小车与钩码。
(3)钩码:提供和改变对小车的拉力。
(4)滑轮:改变力的方向。
5、实验步骤
如图甲:
步骤①把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里放钩码。这样小
车在水平方向受到两个拉力,用力的示意图画出小车受到的两个拉力。观察小车在什么情况
下保持运动状态不变;
步骤②用手按住小车,改变两端钩码数量,使两个拉力大小不等。然后松手,观察小车能
不能保持静止;
步骤③用手按住小车,让两端钩码数量相等,让两个力的方向相同,然后松手,观察小车
能不能保持静止;
步骤④用手按住小车,让两端钩码数量相等,让小车扭转一个角度,然后松手,观察小车
能不能保持静止;
步骤⑤用手按住小车,让两端钩码数量相等,再让拉力方向相反,且在同一条直线上,然
后松手,观察小车能不能保持静止。
如图乙:
步骤⑥剪刀将硬纸片从中间剪开,观察小车能不能保持静止。
6、实验结论
二力平衡的条件要求这两个力:
(1)大小相等(等大) (2)方向相反(反向)
(3)同一直线(共线) (4)同一物体(同体)
实验五 探究二力合成的实验
1、同一直线上方向相同二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)先用两个测力计沿同一方向拉橡皮筋的 A端,使A端到达O点,记下O点的位置和两个测力计拉力F1,和F2的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的 A 端施加一个力F,仍将橡皮筋的 A 端拉到 O 点,记下拉力F的大小和方向。
2、同一直线上方向相反二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端,使 A端到达O'点,记下O'点的位置和两个拉力F1'和F2’的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的A端施加一个力F',仍将橡皮筋的A端拉到O'点,记下拉力F’的大小和方向。
3、结论
(1)沿同一直线作用的两个同方向的力,其合力方向不变,大小是这两个力的大小之和,可表示为 F=F1+F2。
(2)沿同一直线作用的两个反方向的力,其合力方向与其中较大的力的方向一致,大小是这两个力的差,可表示为 F'=F1’-F2'。
4、讨论
(1)只有同一物体所受的力才可合成。
(2)不同性质的力也可以合成。
(3)研究方法:在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果,比如用合力替代各个分力,这种研究方法叫做等效替代法。
物体受到几个力作用时,其产生的效果与一个力的作用效果相同。所以我们在研究力的时候,既可以用一个力替代几个力,也可以用几个力替代一个力,只要这种替代能保持同样的效果。
第七章 压强
实验六 探究影响压力的作用效果的因素
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与上面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:小桌子、海绵、砝码
(1)小桌子:实验主体。
(2)砝码:提供压力。
(3)海绵:体现压力作用效果。
3. 实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
4. 实验结论
(1)海绵被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。
(2)受力面积一定时,压力越大,作用效果越明显。
(3)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
实验七 探究液体压强的特点实验
1. 实验目的、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些。
(2)实验方法:控制变量法。
2. 实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3. 实验器材及图像:压强计;烧杯;食盐;水;刻度尺。
(1)压强计:测量液体压强。
(2)烧杯:盛放水。
(3)食盐:改变液体密度。
(4)水:实验对象。
(5)刻度尺:测量压强计高度差。
4. 实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
5. 实验结论
液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加;同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
实验八 实验估测大气压大小
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:估算大气压强的数值。
(2)实验原理:。
二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态,这两个力是一对平衡力。
2、实验器材:注射器;弹簧测力计;细线;橡皮帽;刻度尺。
3、器材作用及图像
(1)注射器:实验主体。
(2)弹簧测力计:拉动注射器活塞。
(3)细线:连接器材。
(4)橡皮帽:封住注射器的小孔。
(5)刻度尺:测注射器针筒上有刻度部分的长度。
4、实验步骤
步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔。
步骤②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。
步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
5、实验计算方法
(1)注射器近似圆柱体,由体积公式可以算出活塞的横截面积S=V/L。
(2)根据公式p=求出大气压强。
实验九 实验探究流体压强与流速的关系
1、根据流体压强与流速的关系“流速大,压强小,流速小,压强大”的原理进行实验。
2、气体、液体都可以流动,流动流体的压强大小跟流体的流速有关系的实验很多,例如:吹不散的气球。
3、实验器材:细木杆(1米长左右)1根气球2个 细线2根。
4、实验步骤
(1)把两个气球充满气,用细线把气球口扎紧。
(2)把细杆的两端放在离地面1 米高的支撑物上,使木杆保持水平。
(3)用细线把两气球悬挂在木杆上,使两个气球的高度一致,相距约30厘米。(如图所示)
(4)两个气球静止时,用嘴向两气球中间吹气,两气球会相互远离吗?实验现象:气流从两气球中间流过时,两气球会相互靠近。
5、实验结论:液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
第八章 浮力
实验十 探究影响浮力大小因素的实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响浮力大小的因素。
(2)实验原理:F浮=G-F读。
(3)实验方法:称重法、控制变量法。
2、实验器材:弹簧测力计、水、盐水、细线、烧杯、小石块。
3、器材作用
(1)弹簧测力计:测量拉力。
(2)细线:连接实验器材。
(3)小石块、金属块:实验对象。
(4)水、盐水:改变液体密度。
(5)烧杯:盛装液体。
4、实验步骤
步骤①用弹簧测力计测量石块在空气中的重力。
步骤②把石块慢慢浸入水中,直至石块完全没入水中,并观察弹簧测力计读数变化。
步骤③把水换成盐水,重复步骤②。
步骤④把小石块换成金属块重复上面三个步骤。
步骤⑤记录数据,整理器材。
5、实验结论及应用
(1)浮力大小跟浸入液体(水)中的体积有关。
(2)浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟物体所在深度无关。
(3)比较步骤二、三可知,浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟液体密度有关,密度大的浮力大。
实验十一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1、实验目的:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
2、实验图像
3、实验操作要点及注意事项
(1)弹簧测力计的读数(注意看清量程和分度值)。
(2)称重法计算浮力:F浮=G物一F拉。
(3)溢水杯的使用(溢水杯中的液体到达溢水口,以保证物体排开的液体全部流入小桶内)。
(4)实验步骤的补充与改正(先测空桶重和物重,再将物体浸没在水中,最后测出排开液体的重力)。
(5)得出普遍规律的操作(物体由浸没改为浸入;换用不同的液体等)。
4、实验结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开液体的重力。这就是著名的阿基米德原理。可用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排。
第九章 简单机械
实验十二 探究杠杆的平衡条件
1. 实验目的:探究杠杆平衡的条件。
2. 实验器材及图像:杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺。
(1)杠杆:实验主体。
(2)钩码盒一套、弹簧测力计:提供拉力。
(3)细线:实验连接。
(4)刻度尺:测量力臂长短。
3. 实验步骤
步骤①把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡(目的:便于测量力臂大小)。
步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡,分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值,并将实验数据记录在表格中。
步骤③把钩码挂在杠杆上,在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆,重复实验记录数据,需多次改变杠杆所受作用力大小,方向和作用点。
步骤④整理实验器材。
4. 实验结论及应用
根据实验记录数据,探究结论是: 动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式表示: F1L1=F2L2。
第十章 功与能
实验十三 探究物体的动能跟哪些因素有关
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究物体动能大小与哪些因素有关。
(2)实验原理:车在木板上移动的距离越远,小车对木块做的功越多,小车具的动能越大。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:斜槽、木板、长方体木块、质量不同的小球。
(1)斜槽:提供小球初速度。
(2)长方体木块:承受小球撞击。
(3)质量不同的小球:实验主体。
3. 实验步骤
步骤①组装斜槽和木板,将木块放置在斜槽底部。
步骤②让小球在斜面的不同高度滚下,推动木块在木板上前进,观察木块在木板上移动的距离。(做三次)。
步骤③换做质量在较大的小球在斜面的同一高度滚下, 观察木板在木板上移动的距离。(做三次)。
4. 实验现象
(1)同一小球在斜面越高的地方滚下,木块被推的越远。
(2)质量不同的小球,在同一高度滚下,质量越大的小车,把木块被推的越远。
5. 实验结论
(1)质量相同的物体,运动速度越大,动能越大。
(2)运动速度相同的物体,质量越大,动能越大。
(3)动能与物体的质量和物体运动的速度有关。
实验十四 测量滑轮组的机械效率
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响影响滑轮组机械效率与哪些因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法。
2. 实验器材:钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。
(1)钩码:提供物体重力。
(2)刻度尺:测量物体移动的距离。
(3)铁架台:安装滑轮组。
(4)细线:连接实验。
(5)弹簧测力计:测量拉力大小。
(6)滑轮组:实验对象。
3. 实验步骤及图像
步骤①如图组装滑轮组。
步骤②将钩码挂在滑轮组下方,记录下所挂钩码的重力,用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端,记录弹簧测力计的示数。
步骤③将刻度尺放在如图所示的位置,分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。
步骤④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端,使物体匀速上升一段距离,记录弹簧测力计的读数,并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。
步骤⑤根据测量数据,分别计算出钩码上升的距离h和绳子自由端移动的距离s,然后根据W有用=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功,按计算该滑轮组的机械效率。
步骤⑥改变所挂钩码的重力,重复以上实验步骤。
步骤⑦钩码重力不变,改变动滑轮个数重复上述实验步骤。
步骤⑧整理实验器材。
4. 实验结论及应用
(1)滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关。
(2)同一滑轮组,提起的物重越重,滑轮组的机械效率越高。
(3)不同的滑轮组机械效率不同,且在物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
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物理·八年级下册复习知识点(鲁科版2024)
知识点汇总
第六章 力与运动
第一节 力
1、力的概念:力是物体对物体的作用。力的符号是F。
(1)力产生的条件:①必须有两个或两个以上的物体。②物体间必须有相互作用(可以不接触)。
(2)力的单位:“牛顿”,简称为“牛”,符号“N”;
注意:力是物体对物体的作用,力不能脱离物体而单独存在。
2、力的三要素:物理学中把力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。力对物体的作用效果取决于力的三要素(当其中一个因素改变时,力的作用效果就会改变)。
3、力的示意图与图示
(1)用带有箭头的线段表示力的三要素的方法叫力的示意图;箭头表示力的方向,线段的起点表示力的作用点,线段的长度表示力的大小。
(2)用一根带箭头的线段来表示力,选取标度,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,线段的起点或终点表示力的作用点, 这种表示力的方法叫做力的图示。
4、力可以改变物体的形状:力可以直接作用于物体,导致其形状发生变化。例如,当我们用力拉弹簧时,弹簧会被拉长;或者当我们用力挤压一个气球时,气球会变瘪。这些现象都是力作用于物体,使其形状发生改变的例子。
5、力可以改变物体的运动状态:力不仅可以改变物体的形状,还能改变物体的运动状态。运动状态的变化包括速度的大小、方向,或者是物体由静止到运动,由运动到静止的转变。例如,当我们用手推一个静止的课本时,课本会由静止变为运动,这表明力改变了课本的运动状态。
6、力是物体对物体的作用,一个物体对另一个物体有力的作用时,另一个物体也同时对这个物体有力的作用,即力
的作用是相互的,施力物体的同时也是受力物体。
7、两个物体间的作用力与反作用力有以下特点
(1)大小相等,方向相反,作用在同一直线上,但是作用在两个物体上。
(2)同时产生,同时消灭,同时增大,同时减小。
(3)性质相同,如小孩对墙的力是推力,墙对小孩的力也是推力。
(4)施力物体和受力物体必须成对出现。
8、力是物体对物体的作用,只要有力的作用,就一定有施力物体和受力物体,一个物体对别的物体施加了力,它同时也受到其他物体对它的反作用力。
9、相互作用力的关系:大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在两个不同的物体上。(简记:等大、反向、共线、异物)。
第二节 弹力
1、弹力的概念
(1)弹性:物体受力发生形变,失去力又恢复到原来的形状的性质叫弹性。
(2)塑性:物体受力时发生形变,失去力后不能恢复原来形状的性质叫塑性;
(3)弹力:物体由于发生弹性形变而受到的力叫弹力;弹力的大小与弹性形变的大小有关;在弹性限度内,弹性形变越大,弹力越大。
注意:弹力是物体在受外力作用下发生形变并具有恢复原状的能力。它是物质的一种性质,是一种使物体发生形变并在消除外力作用后恢复原状的能力。
2、弹簧测力计构造:弹簧测力计是由弹簧、挂钩、刻度盘、指针、外壳、吊环组成的。
(1)弹簧:显示力的大小。
(2)挂钩:挂被测物体。
(3)刻度盘:表示出刻度。
(4)指针:表示力的大小。
(5)吊环:便于手握。
(6)外壳:固定弹簧。
3、弹簧测力计是测量力的仪器其原理是:在弹性限度内,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量成正比。
(1)使用之前:反复拉动弹簧(用力过度可能会损坏弹簧),防止其卡住,摩擦,碰撞;知道测量力的最大范围(量程)是多少;了解弹簧测力计的刻度。知道每一大格,最小一格表示多少牛(N);检查指针是否对齐零刻度线,若没有对齐,需要调节至对齐。
(2)使用之中:不能超量程使用(天平,量筒,量杯等都不能超量程使用,但刻度尺除外);测力时,要让弹簧测力计内的弹簧轴线方向跟所测力的方向在一条直线上,且弹簧不能靠在刻度盘上;视线要与刻度盘垂直。
(3)使用之后:调节弹簧测力计,让指针对齐零刻度线。
(4)待示数稳定再读数,读数时,视线要与刻度板面垂直。
第三节 重力
1、重力概念:地面附近的物体,由于地球的吸引而受的力叫重力。重力的符号是G。
(1)地面附近的一切物体,无论固体、液体、气体都受地球的吸引。
(2)重力特指地球对物体的吸引。
(3)重力的施力物体是地球,受力物体是物体。
2、重量的计算公式:G=mg,其中g=9.8N/kg,粗略计算的时候g=10N/kg。
(1)重力的大小:通常把重力的大小叫重量。
(2)g的含义:质量为1kg的物体所受的重力为9.8N(g是常数,在地球上与地球纬度高低有关,不同星球上g也不同,在地球上g=9.8N/kg)。
(3)对物理量的估测,是一种良好的学习习惯,也是学好物理的基本功之一;根据物体的质量估测它的重力大小。例如:一个鸡蛋的质量在50g左右,两个鸡蛋的质量约100g,受到的重力约1N。
3、重力的作用点—重心:重力在物体上的作用点叫重心。
(1)质地均匀外形规则的物体的重心,在它的几何中心上。
(2)重心的位置不一定总在物体上,如圆环的重心在圆心,空心球的重心在球心。
(3)提高稳度的方法:一是增大支持面,二是降低重心。
4、重力的方向:竖直向下(指向地心)。
第四节 摩擦力
1、一个物体在另一个物体表面上滑动时,会受到阻碍它运动的力,这种力叫作滑动摩擦
力。
2、物体之间产生滑动摩擦力必须要具备以下三个条件
第一:两物体相互接触。
第二:接触面粗糙。
第三:两物体发生相对运动。
注意:这三个条件必须同时满足才能产生摩擦力。摩擦力可以是静摩擦力或滑动摩擦力,具
体类型取决于物体的运动状态。静摩擦力发生在物体有相对运动的趋势但实际并未运动时,
而滑动摩擦力则发生在物体实际发生相对运动时。
3、摩擦力的种类
(1)滑动摩擦:相互接触的两个物体,当它们之间有相对运动时,产生的摩擦力。
(2)滚动摩擦:相互接触的两个物体,当一个物体在另一个物体上发生滚动时,产生的摩擦力。
(3)静摩擦力:相互接触的两个物体,当它们有相对运动趋势,但它们之间处于相对静止时产生的摩擦力。
4、摩擦力的方向:物体所受的摩擦力与相对运动或相对运动趋势方向相反;摩擦力的方向
与物体实际运动方向是没有任何关系的。
5、增大有益摩擦的方法
(1)增大接触面的粗糙程度,如汽车轮胎做上花纹。
(2)增大压力,如骑自行车捏闸的力越大,摩擦力越大。
(3)变滚动为滑动,如汽车急刹车时车只滑不滚。
(4)变湿摩擦为干摩擦。
6、减小有害摩擦的方法
(1)使接触面变光滑。
(2)减小压力。
(3)用滚动代替滑动。
(4)使接触面分离。
(5)变干摩擦为湿摩擦。
第五节 牛顿第一定律
1、牛顿第一定律的内容:一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2、由牛顿第一定律可知,物体的运动是不需要力来维持的即力不是维持物体运动的原因,此外,要改变物体的运动状态,就必须对物体施加力的作用,即力是改变物体运动状态的原因。
3、牛顿第一定律不是实验定律,而是通过分析实验,再进一步概括、推理得出的并经受住了实践的检验。
4、应注意从以下四个方面理解牛顿第一定律:
(1)“一切”是说定律对所有物体普遍适用。
(2)“没有受到力的作用”是指定律成立的条件,包含两层意思:一是理想情况,即物体确实没有受到任何外力作用;二是物体所受各力的合力为零。
(3)“总”指的是总这样,没有例外。
(4)“或”即两种状态居其一,不能同时存在.定律表明:物体不受力时,原来静止的物体将永远保持静止状态,原来运动的物体将永远做匀速直线运动.考虑问题也应从这两方面来考虑,首先判断物体原来的运动状态,然后再根据牛顿第一定律来解答。
5、物体运动状态的变化包括速度大小的变化和速度方向的变化,两变其一或者都变化,那么运动状态发生变化,两者均不变,那么运动状态不发生改变(静止或者匀速直线运动)。
6、运动状态的改变”即“速度的大小和方向的改变”。也就是说运动状态的改变包括以下三种情况:
(1)速度的大小发生改变——加速或者减速。
(2)速度的方向发生改变——曲线运动。
(3)速度的大小和方向同时发生改变——曲线运动。
注意:物体运动状态的改变是指运动快慢或运动方向的改变或运动快慢和运动方向都改变。
7、惯性:物体保持原来运动状态不变的性质;即运动的物体要保持它的运动状态,静止物体要保持它的静止状态。
(1)一切物体任何时候都具有惯性(静止的物体具有惯性,运动的物体也具有惯性)。
(2)惯性是物体本身的属性,惯性的大小与物体质量大小有关。质量越大,惯性越大;质量越大的物体其运动状态越难改变。惯性的大小与物体的形状、运动状态、位置及受力情况无关。
(3)惯性是一种属性,它不是力。惯性只有大小,没有方向。
第六节 二力平衡
1、平衡力:物体在受到几个力的作用时,如果保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这几个力平衡。
2、平衡状态:物体静止和匀速直线运动状态叫平衡状态,如果物体在两个力作用下处于平衡状态,我 们就说这两个力相互平衡,简称二力平衡。物体受到平衡力的作用,那么物体就处于平衡状态。
3、二力平衡的条件:当作用在物体上的两个力大小相等、方向相反且在同一直线上时,这两个力相互平衡。这就是二力平衡的条件。简单的说就是:同体、等大、反向、共线。
(1)在平衡力作用下,原来处于静止状态的物体,依然处于静止状态,原来运动的物体,一定以原来的速度做匀速直线运动。
(2)静止的物体只受两个力作用时,这两个力一定是平衡力;匀速直线运动的物体,如果只受两个力作用,那么这两个力也一定是平衡力。
4、平衡力和相互作用力的区分
(1)相互作用力的特点:①大小相等(等大);②方向相反(反向);③在同一条直线上(共线);④作用在两个物体上(异物);⑤同时产生,同时消失(同时)。
(2)平衡力的特点:①大小相等(等大);②方向相反(反向);③在同一条直线上(共线);④作用在同一个物体上(同物);⑤两个力可以单独存在。
注意:“平衡力”和“相互作用力”最大的区别就是:相互作用力作用在两个物体上,平衡力作用在同一个物体上。因此,我们只需要看力的作用点,如果在一个物体上,那就是平衡力,如果在两个物体上,就是相互作用力。
5、力与运动的关系
(1)物体在不受力时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,即原来运动的物体在不受力时,总保持匀速直线运动状态;原来静止的物体不受力时,总保持静止状态。
(2)物体在平衡力作用下总保持匀速直线运动状态或静止状态,力不是维持物体运动的原因。
(3)物体如果受到力的作用,且受到不平衡的力,物体的运动状态就会发生改变。
(4)如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态,那么,它可能不受外力作用,也可能受平衡力作用。
6、力的合成与应用
(1)如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力的合力叫做力的合成。
(2)同一直线上二力的合成:同一直线上同方向二力的合力,大小等于二力大小之和,方向与这两个力方向相同,即:F=F1+F2;同一直线上相反的二力的合力,大小等于二力大小之差的绝对值,方向和较大的力的方向相同,即F=|F1-F2|。
第七章 压强
第一节 压强
1、压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(1)压力产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力。
(2)压力方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体。
(3)压力作用点:压力的作用点在受压物体的表面上。
2、辨析:重力和压力的区别
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的;物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力。
3、影响压力作用效果的因素:压力和受力面积.受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
4、压强:压力的作用效果,数值上等于物体单位面积上受到的压力。
(1)压强公式:。
(2)压强p的单位是帕斯卡(简称为帕),符号是Pa。
5、固体压强的比较
(1)准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。
(2)找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键;抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式,采用控制变量法。
注意:压强的计算,需要确定压力、面积,要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点;正确判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同。
6、减小压强方法:
(1)压力一定,增大受力面积。
(2)受力面积一定,减小压力。
(3)同时减小压力,增大受力面积。
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽。
7、增大压强方法:
(1)压力一定,减小受力面积。
(2)受力面积一定,增大压力。
(3)同时增大压力,减小受力面积。
应用:①速滑运动员的冰鞋装有冰刀;②投向靶盘的飞镖;③用力刹车。
第二节 液体的压强
1、液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用,若液体在失重的情况下,将无压强可言。
2、液体压强具有以下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强,固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直。
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等,同种液体,深度越深,压强越大。
3、容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等。
4、计算液体压强的公式是p=ρgh。
(1)液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。
(2)运用液体压强的公式计算确定深度时,要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
(3)液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关,比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
第三节 连通器
1、上端开口不连通,下部连通的容器叫做连通器。
2、连通器的原理可用液体压强来解释,若在U形玻璃管中装有同一种液体,在连通器的底部正中设想有一个小液片AB,假如液体是静止不流动的,左管中之液体对液片AB向右侧的压强,一定等于右管中之液体对液片AB向左侧的压强,因为连通器内装的是同一种液体,左右两个液柱的密度相同,根据液体压强的公式p=ρgh可知,只有当两边液柱的高度相等时,两边液柱对液片AB的压强才能相等,所以,在液体不流动的情况下,连通器各容器中的液面应保持相平。
第四节 大气压强
1、大气压强:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压;大气压用p0表示。
(1)产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
(2)马德堡半球实验证明了:①大气压的存在②大气压很大。
2、大气压的存在现象
(1)覆杯实验:当在一个杯子中装满水,并用一张纸覆盖杯口后倒置,水不会流出,这是因为大气压力大于水的重力,使得纸紧紧贴在杯口上,证明了大气压的存在。
(2)鸡蛋进入瓶子:将一个去掉壳的煮熟鸡蛋放入一个广口瓶中,然后用酒精灯对瓶子外部进行加热,待瓶子内部空气受热膨胀后迅速冷却,使得瓶内气压降低,大气压力将鸡蛋压入瓶中。
(3)吸盘实验:将吸盘紧密贴合在平滑的表面上,然后尝试将其拉起,会发现需要较大的力,这是因为大气压力紧紧地将吸盘压在表面上,证明了大气压力的作用。
(4)吸饮料和吸盘式挂钩:当我们用吸管吸饮料时,或者使用吸盘式挂钩挂物品时,都是利用了大气压力的原理。吸管内部的气压降低,使得饮料在大气压力的作用下进入口中;吸盘式挂钩则是利用大气压力将吸盘紧紧压在表面上。
(5)气压计:通过测量大气压力来显示大气压力的大小,是研究和应用大气压力的重要工具之一。气压计的原理基于大气压力的变化可以反映高度、天气等因素的变化。
3、托里拆利实验测量了大气压强的值。1643年6月20日,意大利科学家托里拆利首先进行了这个实验,故名托里拆利实验。实验方法:
(1)准备一根1m左右长的玻璃管,一只手握住玻璃管中部,在管内灌满水银,排除空气。
(2)用另一只手的食指紧紧堵住玻璃管开口端把玻璃管小心地倒插在盛有水银的槽里。
(3)待开口端全部浸入水银槽内时放开手指,将管子竖直固定当管内外水银液面的高度差约为760mm左右时,它就停止下降,读出水银柱的竖直高度h,利用公式p=ρ水银gh计算出大气压强的大小。
(4)逐渐倾斜玻璃管,发现管内水银柱的竖直高度不变。
注意:
(1)托里拆利实验使用水银的原因:水银的密度非常大,这种高密度特性使得在相同的压力下,水银柱的高度较低,从而可以在较短的玻璃管中准确测量大气压强。
(2)托里拆利实验试管的倾斜的影响:玻璃管的倾斜不会影响管内水银柱的高度,但会改变水银柱的长度。因为液体压强与深度成正比,所谓深度,指从液面到液体内某位置的竖直距离。管外大气压一定,水银柱产生的压强一定,所以玻璃管内外液面竖直距离不变。
(3)托里拆利实验试管粗细的影响:玻璃管的粗细不会影响实验结果。这是因为实验的原理是基于管内水银柱产生的压强等于外界大气压强,而这个压强仅与管内水银柱的竖直高度有关,与玻璃管的粗细、是否倾斜、插入水银槽的深度等因素无关。
(4)托里拆利实验混入空气的影响:实验中混入空气时,水银柱的高度会减小,即测量结果偏小。如果玻璃管中混入了少量的空气,这些空气会对管内水银柱产生一个向下的压强,从而导致管内水银柱的高度减小,这是因为空气的压强与水银柱的压强相加等于外界大气压。
(5)大气压的计算:通过测量水银柱的高度,可以计算出大气压的值。这是因为大气压的大小等于水银柱产生的压强,即p0=ρgh,其中p0是大气压强,ρ是水银的密度,h是水银柱的高度。这个公式可以用来计算标准大气压的值,一标准大气压等于1.01×105Pa或者是760毫米汞柱。
(6)托里拆利实验玻璃管封闭端开口的问题:当管顶开一个小孔时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降.此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平。
4、大气压的特点与应用
(1)空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。
(2)大气压随高度增加而减小;且大气压的值与地点、天气、季节的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。
(3)大气压变化规律:在海拔3000米以内,每上升10米,大气压大约降低100 Pa。
(4)沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
(5)体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
5、大气压的应用
(1)可作气压计。
(2)抽水机又名“水泵”。离心式水泵是利用大气压的作用,将水从低处提升至高处的水力机械。抽水机的原理是:先令水面上方的大气压强减小,然后水就在外界大气压的作用下,把水沿抽水机压上来。
第五节 流体压强
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:流动的物体,指的是液体和气体。
(2)液体压强:流体流动时的压强称作流体压强。
(3)液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
注意:流体流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。解这些题目的关键是明确哪个地方流速较其他地方快。
2、飞机的升力的产生:飞机的机翼通常都做成上面凸起、下面平直的形状。
(1)当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快、压强小,流过机翼下方的空气速度慢、压强大。
(2)机翼上下方所受的压力差形成向上的升力。
第八章 浮力
第一节 浮力
1、浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力。浮力方向竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、浮力产生的原因:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对物体向上的和向下的压力差物体在液体中,上下两个面因为在液体中的深度不相同,所以受到的压强也不相等,上面的压强小,下面受到的压强大,下面受到向上的压力大于上面受到的向下的压力。液体对物体这个压力差,就是液体对物体的浮力。
注意:当浮体的顶部界面接触不到液体时,则只有作用在底部界面向上的压力才会产生浮力,因为只要其间有一层很薄的液膜,就能传递压强,底面就有向上的压力,物体上下表面有了压力差,物体就会受到浮力。
第二节 阿基米德原理
1、阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
(1)公式:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于物体排开的液体的重力。用公式表示为,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
(2)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。
(3)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算方法:
(1)浮力产生的原因是物体在液体或气体中上下表面的压力差,公式为F浮=F向上-F向下。
(2)根据物体受力平衡变换而来的方法,当物体受到竖直向上的拉力时,拉力、重力和浮力三力平衡,向上的拉力加浮力等于向下的重力,所以浮力等于重力减去拉力,公式:F浮=G-F拉。
(3)二力平衡法 F浮=G物。
(4)阿基米德原理法 F浮=G排。
3、浮体综合题的解题思路和方法
(1)先明确物体在液体中的状态:漂浮。
(2)分析物体的受力情况:只受重力G物和浮力F浮两个力的作用,并处于静止状态。
(3)列出二力平衡的方程:F浮=G物。
(4)展开求解:利用浮力的公式F浮=ρ液gV排、重力公式G物=m物g=ρ物gV物求未知量。
第三节 浮与沉
1、
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)在重力和浮力的作用下,若物体静止在液面上,并有一部分露出液面这种状态称为漂浮;若物体浸没在液体中,处于静止状态则称为悬浮。
(3)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G。
下沉:F浮<G 沉底:F浮+N=G。
(4)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉。
(5)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
2、漂浮问题的几个规律
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力。
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同。
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小。
规律4:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几。
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
3、浮力的利用
(1)调节浮力的大小: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)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上。
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空。
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
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。
第九章 简单机械
第一节 杠杆
1、杠杆及其五要素
(1)杠杆定义:在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆;杠杆可直可曲,形状任意;有些情况下,可将杠杆实
际转一下,来帮助确定支点。如:鱼杆、铁锹。
(2)杠杆五要素:
①支点:杠杆绕着转动的点,用字母O表示。
②动力:使杠杆转动的力,用字母F1表示。
③阻力:阻碍杠杆转动的力,用字母F2表示。
动力、阻力都是杠杆的受力,所以作用点在杠杆上。动力、阻力的方向不一定相反,但它们使杠杆的转动的方向相反。
④动力臂:从支点到动力作用线的距离.用字母l1表示。
⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离.用字母l2表示。
2、杠杆的平衡条件
(1)杠杆平衡:杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。
(2)杠杆平衡条件的表达式:动力×动力臂=阻力×阻力臂。
(3)公式的表达式为:F1l1=F2l2。
3、杠杆的平衡分析及应用
(1)杠杆动态平衡:指构成杠杆的某些要素发生变化,而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态,分析杠杆的动态平衡时,一般是动中取静,根据杠杆平衡条件,分析比较,得出结论。
(2)利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题,一般遵循以下步骤:①确定杠杆支点的位置;②分清杠杆受到的动力和阻力,明确其大小和方向,并尽可能地作出力的示意图;③确定每个力的力臂;④根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
4、杠杆中最小力的问题
(1)在动力的作用点明确的情况下,支点到力的作用点的连线就是最长力臂。
(2)在动力作用点未明确时,支点到最远的点的距离是最长力臂。
5、力臂的画法
(1)首先在杠杆的示意图上,确定支点O。(2)画好动力作用线及阻力作用线,画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。(3)在从支点O向力的作用线作垂线,在垂足处画出直角,从支点到垂足的距离就是力臂,用三角板的一条直角边与力的作用线重合,让另一条直角边通过交点,从支点向力的作用线画垂线,作出动力臂和阻力臂,在旁边标上字母,l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。
6、画杠杆示意图时应注意
(1)阻力作用点应画在杠杆上:有部分同学认为阻力由石头的重力产生,所以阻力作用点应画在石头重心上,这是错误的。
(2)确定阻力方向:当动力使杠杆绕支点顺时针转动时,阻力一定使杠杆逆时针转动。
(3)力臂不一定在杠杆上:力臂可用虚线画出并用大括号标明,也可用实线画出。
7、杠杆的分类及应用
类型
力臂的大小关系
力的大小关系
特点
应用
省力杠杆
l1>l2
F1<F2
省力、费距离
撬棒、铡刀、动滑轮、轮轴、羊角锤、钢丝钳、手推车、花枝剪刀
费力杠杆
l1<l2
F1>F2
费力、省距离
缝纫机踏板、起重臂
人的前臂、理发剪刀、钓鱼杆
等臂杠杆
l1=l2
F1=F2
既不省力也不省距离,既不费力也不费距离
天平,定滑轮
※既省力又省距离的杠杆时不存在的。
第二节 滑轮
1、滑轮及其工作特点
(1)滑轮定义:周边有槽,中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转,因此可看作是能够连续旋转的杠杆,仍可以用杠杆的平衡条件来分析。
(2)滑轮分类:定滑轮和动滑轮。
(3)定滑轮工作特点
①定滑轮使用时,滑轮的位置固定不变;定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可以改变作用力方向。
②定滑轮的特点:通过定滑轮来拉钩码并不省力,通过或不通过定滑轮,弹簧测力计的读数是一样的,可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。
③定滑轮的原理:定滑轮实质是个等臂杠杆,动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径,根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
(4)动滑轮工作特点
①动滑轮使用时,滑轮随重物一起移动;动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省力,多费1倍距离。
②动滑轮的特点:使用动滑轮能省一半力,费距离;这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。
③动滑轮的原理:动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。
2、滑轮组及其工作特点
(1)定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力,又可以改变力的方向,但要费距离;
(2)使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即动力若忽略滑轮重,则有;其中n为承担物重的绳子的段数;
(3)用滑轮组提升物体时,虽然省了力,但是费了距离,滑轮组有几段绳子吊着物体,绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍;设物体升高的距离为h,则绳子自由端移动的距离为s=nh(n表示承担物重的绳子的段数);
3、滑轮组拉力的计算:使用滑轮组时(忽略摩擦阻力),滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一,即动力;若忽略滑轮重,则有;其中n为承担物重的绳子的段数;
其中:F拉—拉力,G动—动滑轮的重力,G物—被提升物体的重力,n—吊住动滑轮绳子的段数;
4、滑轮组的设计
第一步:确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n,其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同,然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,动滑轮的个数N= ;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,动滑轮的个数 N=。
第二步:确定定滑轮的个数。一般情况下,定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时,定滑轮的个数应为;拉力的方向向上时,定滑轮的个数为 .当n为偶数且方向向下时,定滑轮的个数为 ;方向向上时,定滑轮的个数为 - 1。
5、滑轮组绳子的绕法
第一步:确定绕过动滑轮的绳子的根数。首先根据题目中的条件,如绳子能承受的最大拉力F、要承担的重物G物和动滑轮的重力G动,计算出承担物重所需绳子段数n=+,如果算出的绳子段数不是整数,一律进一位。例如:所得结果为n=3.4时,我们应选择绳子的根数为4。
第二步:确定绳子固定端的位置和绳子的绕法。当绳子的根数n为偶数时,绳子的固定端应拴在定滑轮上,开始绕绳子;当n为奇数时,绳子的固定端应拴在动滑轮上,开始绕绳子。
6、轮轴:由轮和轴组成的,能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。
(1)轮轴的实质:轮轴相当于一个杠杆,轮和轴的中心O是支点,作用在轮上的力是动力F1,作用在轴上的力是阻力F2,轮半径OA就是杠杆的动力臂l1,轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。
(2)轮轴的特点:因为轮半径大于轴半径,即杠杆的动力臂大于阻力臂,所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2.使用轮轴可省力,但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物(钩码)所通过的距离。
(3)轮轴的公式:F1R=F2r;
第三节 滑轮
1、斜面:斜面是简单机械的一种,可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时,力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小,则可达到很高的效率。用F表示力,L表示斜面长,h表示斜面高,物重为G.不计阻力时,根据功的原理得FL=Gh,斜面倾角越小,斜面越长,则越省力,但越费距离。
日常生活中常见的斜面,如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。
第十章 功与能
第一节 功
1、功的定义:一个力作用在物体上,使物体在 力的方向上通过一段 距离 ,这个力就对物体做了功。
(1)功的单位:国际单位制中,功的单位是:焦耳,符号是J,1J= 1N·m。
(2)判断力是否做功包括两个必要因素:一是力作用在物体上;二是物体在力的方向上通过的距离。
(3)力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
(4)不做功的三种情况:有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。
2、做功的大小比较
(1)功是一个标量,有大小没有方向。
(2)功的计算公式:W=FS,其中各量单位功W:J(焦耳),力F:N(牛顿);移动距离S:m(米)。
3、功的计算
(1)公式法:对于恒力的功,通常利用功的定义式W=FS进行计算。
(2)功率法:功跟完成这些功所需时间的比值,叫做功率;对于一段时间内力做的功,如果知道功率和时间,可以直接利用W=Pt求出功。
(3)做功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力,二是物体在力的方向上通过的距离;计算功的公式包括:W=FS W=GH,W=Pt。
第二节 功率
1、功率定义:物体在单位时间内所做的功叫功率,在物理学中用字母P表示。
(1)功率意义:物理学中,用功率来表示物体做功的快慢。
(2)功率公式:功率=功/时间,即。
(3)功率单位:国际单位:瓦(W),1W=1J/s;常用单位:千瓦(kW),1kW=103W。
(4)功率的种类:平均功率:物体做变速运动时,力在不同的时间段内做功快慢不同,平均功率可表示力在某段时间内做功的平均快慢程度。瞬时功率:物体做变速运动时,力在某时刻做功的快慢。
2、做功的快慢比较
(1)方法一:做相同的功,比较不同的物体所用的时间,所用时间短的物体做功快。
(2)方法二:取相同的时间,比较不同的物体所做功的多少,做功多的物体做功快。
3、功率的计算
功率是表示物体做功快慢的物理量,一般采用下列三种办法比较大小:
(1)在相同时间内,比较做功的多少,做功越多的物体,功率越大。
(2)在完成相同功的条件下,比较所用时间的长短,所用时间越短的物体,功率越大。
(3)做功多少和所用时间都不同的情况下,通过公式计算,然后进行比较。
4、功率的应用
(1)功率的公式:
(其中P表示功率,W表示功,t表示时间)
(2)计算功率的另一个公式:P=Fv,即物体在拉力F的作用下,以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动,则拉力F所做的功的功率可表示为Fv.(其中F表示物体所受的拉力,v表示物体运动的速度)
a.推导:由,联立W=Fs,得==Fv。
由该公式可知:在功率P一定时,力F与速度v成反比。
b.应用:当汽车上坡时,司机采取换挡的办法,减小速度,以获得较大的牵引力。
第三节 机械效率
1、机械效率的概念
(1)概念:有用功跟总功的比值叫做机械效率,通常用百分数表示。
①有用功:利用机械做功的时候,对人们有用的功就叫做有用功。
②额外功:并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。
③总功:有用功与额外功的和叫总功。
④总功的计算:W总=Fs;W总=W有用+W额外
⑤有用功的计算方法:W有用=Gh;W有用=W总-W额外
⑥额外功的计算方法:W额外=G′h,W额外=f摩s;W额外=W总-W有用
(2)计算公式:用W总表示总功,用W有用表示有用功,用η表示机械效率,则:。
由于额外功不可避免,有用功只是总功的一部分,因而机械效率总小于1。
(3)提高机械效率的主要办法
①在有用功一定时,尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②在额外功一定时,增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
2、机械效率的计算
机械效率表达式为,对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下:
3、机械效率的大小比较
(1)机械效率由有用功和总功两个因素共同决定,不能理解成:“有用功多,机械效率高”或“总功大,机械效率低”。
(2)当总功一定时,机械做的有用功越多(或额外功越少),机械效率就越高;
(3)当有用功一定时,机械所做的总功越少(或额外功越少),机械效率就越高;
(4)当额外功一定时,机械所做的总功越多(或有用功越多),有用功在总功中所占的比例就越大,机械效率就越高。
3、机械效率的应用
(1)有用功是由使用机械的目的所决定的,当用斜面提升物体时,克服物体重力做的功就是有用功,W有=Gh;
(2)额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功,对于斜面而言,W额=fs;
(3)总功是指动力对所做的功,一般情况下使用斜面时,动力做功W总=Fs;
(4)由功的原理:“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”,而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功,即:W总=W有+W额;
(5)机械效率是有用功与总功的比值,只能小于1(理想状态下可能等于1),并且无单位
斜面的机械效率,在同一斜面上,由于倾斜程度相同,即;
一定,故在同一斜面上拉同一物体(粗糙程度相同)时,在斜面上所移动的距离(或物体被提升的高度)不同时,机械效率是相同的。
(6)斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关,斜面粗糙程度相同时,斜面的倾斜程度越大,机械效率越高;斜面的倾斜程度一定时,斜面越粗糙,机械效率越低。
4、提高机械效率的办法
①有用功一定时,尽量减少额外功,采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施;
②额外功一定时,增大有用功,在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力,充分发挥机械的作用。
第四节 动能与势能
1、动能与势能的概念
(1)动能概念:物体由于运动而具有的能,叫做动能。一切物体都具有动能;单位:焦耳(J)。
(2)势能:弹性势能和重力势能统称为势能。物体由于被举高而具有的能量,叫做重力势能;物体由于发生弹性形变而具有的能,叫做弹性势能;单位:焦耳(J)。
2、动能和势能影响因素
(1)影响动能大小的因素:物体的质量和速度。物体的质量越大,速度越大,物体具有的动能就越大。
(2)影响重力势能大小的因素:物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大,所处的高度越高,物体的重力势能就越大。
(3)影响弹性势能大小的因素:弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大,弹性势能就越大。
第五节 机械能及其转化
1、机械能:动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能,动能是物体运动时具有的能量,势能是存储着的能量,动能和势能是机械能的两种表现形式。机械能大小:动能和势能的总和。
2、动能和势能的转化与守恒
(1)动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中,例如滚摆在下降的过程中,越转越快,它的重力势能越来越小,动能越来越大,重力势能转化为动能;滚摆在上升过程中,越转越慢,它的重力势能越来越大,动能越来越小,动能转化为重力势能;
(2)动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间,例如,从高处落下的皮球与地面撞击的过程中,由于皮球发生弹性形变,皮球的动能转化为弹性势能,皮球在恢复形变的过程中,它的弹性势能转化为动能.拉弯的弓把箭射出去的过程中,拉弯的弓具有弹性势能,射出去的箭具有动能,这是弓的弹性势能转化为箭的动能;
(3)机械能守恒:如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。做功角度:只有重力或弹力做功,无其它力做功;其它力不做功或其它力做功的代数和为零;系统内如摩擦阻力对系统不做功。能量角度:首先只有动能和势能之间能量转化,无其它形式能量转化;只有系统内能量的交换,没有与外界的能量交换。
机械能守恒一般都是理想状态下才发生的,物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化,还有其他能量的转化。
实验汇总
第六章 力与运动
实验一 探究影响重力大小因素的实验
1、实验探究:探究重力的大小跟质量的关系。
2、实验器材:弹簧测力计、相同质量的钩码。
思考1:在实验中,弹簧测力计的作用是用来测量钩码的重力。
思考2:做好本实验的关键是正确使用弹簧测力计测量钩码的重力。
思考3:实验中列表法处理实验数据,使重力与质量的对应关系清楚、简单明了,有利于发现重力与质量之间的物理关系。
3、实验结论:物体所受的重力跟它的质量成正比。
3、g的大小与纬度有关,越靠近赤道g越小,越靠近两极g越大。
实验二 探究影响滑动摩擦力大小的因素
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响滑动摩擦力大小的因素。
(2)实验原理:二力平衡的条件。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:木块(有拉环)、弹簧测力计、长木板、毛巾、砝码、水平桌面
(1)长木板和毛巾:改变接触面粗糙程度。
(2)木块(有拉环):实验对象。
(3)弹簧测力计:拉动木块匀速运动。
(4)砝码:改变木块对水平桌面的压力。
3. 实验步骤
步骤①用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力。
步骤②在木块上面放一个砝码,改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的摩擦力。
步骤③把毛巾铺在长木板上面,保持木块上的砝码不变,测出此种情况下的摩擦力。
4. 实验结论
(1)滑动摩擦力的大小跟接触面所受的压力有关,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(2)滑动摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
实验三 探究阻力对物体运动的影响实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究阻力对物体运动影响。
(2)实验原理:力是改变物体运动状态的原因。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:斜面、小车、毛巾、棉布、木板、刻度尺。
3、器材作用
(1)斜面:使小车运动。
(2)毛巾、棉布、木板:改接触面对小车的阻力。
(3)刻度尺:测量小车行驶距离。
4、实验步骤
步骤①木板放在水平的桌面上,将斜面放固定在木板的一端,将刻度尺零刻度线与木板一端对齐,紧贴木板并固定好。
步骤②观察木板毛巾与棉布的粗糙程度。
步骤③将毛巾铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在毛巾上滑动的距离S1 。
步骤④将棉布铺在木板上,将小车置于斜面顶端同一位置,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在棉布上滑动的距离S2。
步骤⑤将小车置于斜面顶端,使小车向下滑,小车停下后,记录小车在木板上滑动的距离S3。
5、实验结论及推理
(1)实验结论:平面越光滑,物体运动的距离越远,速度减小得越慢,所受阻力越小;平面越粗糙,物体运动的距离越近,速度减小得越快,所受阻力越大。
(2)实验推理:运动的物体如果不受外力作用,它将永远匀速直线运动下去。
实验四 探究二力平衡的条件实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究二力平衡的条件。
(2)实验原理:力能改变物体的运动状态。
(3)实验方法:控制变量法。
2、实验器材:小车、棉线、钩码、滑轮、水平桌面、小纸片。
3、器材作用及图像
(1)小车:实验主体。
(2)棉线:连接小车与钩码。
(3)钩码:提供和改变对小车的拉力。
(4)滑轮:改变力的方向。
5、实验步骤
如图甲:
步骤①把小车放在光滑的水平桌面上,向挂在小车两端的托盘里放钩码。这样小
车在水平方向受到两个拉力,用力的示意图画出小车受到的两个拉力。观察小车在什么情况
下保持运动状态不变;
步骤②用手按住小车,改变两端钩码数量,使两个拉力大小不等。然后松手,观察小车能
不能保持静止;
步骤③用手按住小车,让两端钩码数量相等,让两个力的方向相同,然后松手,观察小车
能不能保持静止;
步骤④用手按住小车,让两端钩码数量相等,让小车扭转一个角度,然后松手,观察小车
能不能保持静止;
步骤⑤用手按住小车,让两端钩码数量相等,再让拉力方向相反,且在同一条直线上,然
后松手,观察小车能不能保持静止。
如图乙:
步骤⑥剪刀将硬纸片从中间剪开,观察小车能不能保持静止。
6、实验结论
二力平衡的条件要求这两个力:
(1)大小相等(等大) (2)方向相反(反向)
(3)同一直线(共线) (4)同一物体(同体)
实验五 探究二力合成的实验
1、同一直线上方向相同二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)先用两个测力计沿同一方向拉橡皮筋的 A端,使A端到达O点,记下O点的位置和两个测力计拉力F1,和F2的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的 A 端施加一个力F,仍将橡皮筋的 A 端拉到 O 点,记下拉力F的大小和方向。
2、同一直线上方向相反二力的合成
(1)把橡皮筋 B 端固走好,A端分别用两根细线和两个测力计相连。
(2)用两个测力计沿相反方向拉橡皮筋的A端,使 A端到达O'点,记下O'点的位置和两个拉力F1'和F2’的大小和方向。
(3)用一个测力计对橡皮筋的A端施加一个力F',仍将橡皮筋的A端拉到O'点,记下拉力F’的大小和方向。
3、结论
(1)沿同一直线作用的两个同方向的力,其合力方向不变,大小是这两个力的大小之和,可表示为 F=F1+F2。
(2)沿同一直线作用的两个反方向的力,其合力方向与其中较大的力的方向一致,大小是这两个力的差,可表示为 F'=F1’-F2'。
4、讨论
(1)只有同一物体所受的力才可合成。
(2)不同性质的力也可以合成。
(3)研究方法:在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果,比如用合力替代各个分力,这种研究方法叫做等效替代法。
物体受到几个力作用时,其产生的效果与一个力的作用效果相同。所以我们在研究力的时候,既可以用一个力替代几个力,也可以用几个力替代一个力,只要这种替代能保持同样的效果。
第七章 压强
实验六 探究影响压力的作用效果的因素
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究压力作用效果与上面因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:小桌子、海绵、砝码
(1)小桌子:实验主体。
(2)砝码:提供压力。
(3)海绵:体现压力作用效果。
3. 实验步骤
步骤①如图甲,把小桌腿朝下放在泡沫塑料上;观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤②如图乙,在桌面上放一个砝码观察泡沫塑料被压下的深度。
步骤③再把小桌翻过来,如图丙,观察泡沫塑料被压下的深度。
4. 实验结论
(1)海绵被压下的深度与压力的大小和受力面积的大小有关。
(2)受力面积一定时,压力越大,作用效果越明显。
(3)压力大小一定时,受力面积越小,作用效果越明显。
实验七 探究液体压强的特点实验
1. 实验目的、方法
(1)实验目的:探究影响液体内部压强的因素有哪些。
(2)实验方法:控制变量法。
2. 实验猜想:液体内部压强可能与液体深度,液体的密度,液体重力,方向等有关。
3. 实验器材及图像:压强计;烧杯;食盐;水;刻度尺。
(1)压强计:测量液体压强。
(2)烧杯:盛放水。
(3)食盐:改变液体密度。
(4)水:实验对象。
(5)刻度尺:测量压强计高度差。
4. 实验步骤
步骤①将水倒入烧杯,如图甲,控制探头在水下深度不变,调节旋钮改变探头的朝向,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
步骤②如图乙,控制橡皮膜的朝向不变,改变探头浸入水中的深度,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
步骤③如图丙,控制探头在水和盐水下的深度相同,观察并测出U形管中液面的高度差,将数据填入表格。
5. 实验结论
液体内部向各个方向都有压强,压强随液体深度的增加而增加;同种液体在同深度的各处,各个方向的压强大小相等;不同的液体,在同一深度产生的压强大小与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。
实验八 实验估测大气压大小
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:估算大气压强的数值。
(2)实验原理:。
二力平衡:活塞受到弹簧测力计拉力与大气压力处于平衡状态,这两个力是一对平衡力。
2、实验器材:注射器;弹簧测力计;细线;橡皮帽;刻度尺。
3、器材作用及图像
(1)注射器:实验主体。
(2)弹簧测力计:拉动注射器活塞。
(3)细线:连接器材。
(4)橡皮帽:封住注射器的小孔。
(5)刻度尺:测注射器针筒上有刻度部分的长度。
4、实验步骤
步骤①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔。
步骤②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F。
步骤③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V。
步骤④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L。
5、实验计算方法
(1)注射器近似圆柱体,由体积公式可以算出活塞的横截面积S=V/L。
(2)根据公式p=求出大气压强。
实验九 实验探究流体压强与流速的关系
1、根据流体压强与流速的关系“流速大,压强小,流速小,压强大”的原理进行实验。
2、气体、液体都可以流动,流动流体的压强大小跟流体的流速有关系的实验很多,例如:吹不散的气球。
3、实验器材:细木杆(1米长左右)1根气球2个 细线2根。
4、实验步骤
(1)把两个气球充满气,用细线把气球口扎紧。
(2)把细杆的两端放在离地面1 米高的支撑物上,使木杆保持水平。
(3)用细线把两气球悬挂在木杆上,使两个气球的高度一致,相距约30厘米。(如图所示)
(4)两个气球静止时,用嘴向两气球中间吹气,两气球会相互远离吗?实验现象:气流从两气球中间流过时,两气球会相互靠近。
5、实验结论:液体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
第八章 浮力
实验十 探究影响浮力大小因素的实验
1、实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响浮力大小的因素。
(2)实验原理:F浮=G-F读。
(3)实验方法:称重法、控制变量法。
2、实验器材:弹簧测力计、水、盐水、细线、烧杯、小石块。
3、器材作用
(1)弹簧测力计:测量拉力。
(2)细线:连接实验器材。
(3)小石块、金属块:实验对象。
(4)水、盐水:改变液体密度。
(5)烧杯:盛装液体。
4、实验步骤
步骤①用弹簧测力计测量石块在空气中的重力。
步骤②把石块慢慢浸入水中,直至石块完全没入水中,并观察弹簧测力计读数变化。
步骤③把水换成盐水,重复步骤②。
步骤④把小石块换成金属块重复上面三个步骤。
步骤⑤记录数据,整理器材。
5、实验结论及应用
(1)浮力大小跟浸入液体(水)中的体积有关。
(2)浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟物体所在深度无关。
(3)比较步骤二、三可知,浸入液体中的体积一定时,浮力大小跟液体密度有关,密度大的浮力大。
实验十一 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
1、实验目的:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
2、实验图像
3、实验操作要点及注意事项
(1)弹簧测力计的读数(注意看清量程和分度值)。
(2)称重法计算浮力:F浮=G物一F拉。
(3)溢水杯的使用(溢水杯中的液体到达溢水口,以保证物体排开的液体全部流入小桶内)。
(4)实验步骤的补充与改正(先测空桶重和物重,再将物体浸没在水中,最后测出排开液体的重力)。
(5)得出普遍规律的操作(物体由浸没改为浸入;换用不同的液体等)。
4、实验结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于排开液体的重力。这就是著名的阿基米德原理。可用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排。
第九章 简单机械
实验十二 探究杠杆的平衡条件
1. 实验目的:探究杠杆平衡的条件。
2. 实验器材及图像:杠杆、钩码盒一套、弹簧测力计、细线、刻度尺。
(1)杠杆:实验主体。
(2)钩码盒一套、弹簧测力计:提供拉力。
(3)细线:实验连接。
(4)刻度尺:测量力臂长短。
3. 实验步骤
步骤①把杠杆的中点支在铁架台上,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡(目的:便于测量力臂大小)。
步骤②将钩码分别挂在杠杆的两侧,改变钩码的位置或个数使杠杆在水平位置保持平衡,分别记录下此时动力F1动力臂l1阻力F2和阻力臂F2的数值,并将实验数据记录在表格中。
步骤③把钩码挂在杠杆上,在支点的同侧用测力计竖直向上拉杠杆,重复实验记录数据,需多次改变杠杆所受作用力大小,方向和作用点。
步骤④整理实验器材。
4. 实验结论及应用
根据实验记录数据,探究结论是: 动力×动力臂=阻力×阻力臂 公式表示: F1L1=F2L2。
第十章 功与能
实验十三 探究物体的动能跟哪些因素有关
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究物体动能大小与哪些因素有关。
(2)实验原理:车在木板上移动的距离越远,小车对木块做的功越多,小车具的动能越大。
(3)实验方法:控制变量法、转换法。
2. 实验器材及图像:斜槽、木板、长方体木块、质量不同的小球。
(1)斜槽:提供小球初速度。
(2)长方体木块:承受小球撞击。
(3)质量不同的小球:实验主体。
3. 实验步骤
步骤①组装斜槽和木板,将木块放置在斜槽底部。
步骤②让小球在斜面的不同高度滚下,推动木块在木板上前进,观察木块在木板上移动的距离。(做三次)。
步骤③换做质量在较大的小球在斜面的同一高度滚下, 观察木板在木板上移动的距离。(做三次)。
4. 实验现象
(1)同一小球在斜面越高的地方滚下,木块被推的越远。
(2)质量不同的小球,在同一高度滚下,质量越大的小车,把木块被推的越远。
5. 实验结论
(1)质量相同的物体,运动速度越大,动能越大。
(2)运动速度相同的物体,质量越大,动能越大。
(3)动能与物体的质量和物体运动的速度有关。
实验十四 测量滑轮组的机械效率
1. 实验目的、原理、方法
(1)实验目的:探究影响影响滑轮组机械效率与哪些因素有关。
(2)实验原理:。
(3)实验方法:控制变量法。
2. 实验器材:钩码、滑轮组、铁架台、细线、弹簧测力计、刻度尺。
(1)钩码:提供物体重力。
(2)刻度尺:测量物体移动的距离。
(3)铁架台:安装滑轮组。
(4)细线:连接实验。
(5)弹簧测力计:测量拉力大小。
(6)滑轮组:实验对象。
3. 实验步骤及图像
步骤①如图组装滑轮组。
步骤②将钩码挂在滑轮组下方,记录下所挂钩码的重力,用弹簧测力计竖直拉住绳子自由端,记录弹簧测力计的示数。
步骤③将刻度尺放在如图所示的位置,分别记录下钩码和绳子自由端的起始位置。
步骤④用弹簧测力计匀速拉动绳子自由端,使物体匀速上升一段距离,记录弹簧测力计的读数,并记录物体上升后所达到的末位置以及绳子自由端上升到的末位置。
步骤⑤根据测量数据,分别计算出钩码上升的距离h和绳子自由端移动的距离s,然后根据W有用=Gh和W总=Fs计算出有用功和总功,按计算该滑轮组的机械效率。
步骤⑥改变所挂钩码的重力,重复以上实验步骤。
步骤⑦钩码重力不变,改变动滑轮个数重复上述实验步骤。
步骤⑧整理实验器材。
4. 实验结论及应用
(1)滑轮组机械效率与物体重力和动滑轮的个数有关。
(2)同一滑轮组,提起的物重越重,滑轮组的机械效率越高。
(3)不同的滑轮组机械效率不同,且在物重相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
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