③阿基米德原理法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排; ④平衡法:F浮=G物(悬浮或漂浮)
第十一章 功和机械能
一、功
1、功
(1)力学中的功:如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。
(2)功的两个因素:一个是作用在物体上的力,另一个是物体在这个力的方向上通过的距离。两因素缺一不可。
(3)不做功的三种情况:①有力无距离;②有距离无力;③有力有距离,但是力垂直距离。 2、功的计算
(1)计算公式:物理学中,功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。即:W=Fs。 (2)符号的意义及单位:W表示功,单位是焦耳(J),1J=1N·m;F表示力,单位是牛顿(N);s表示距离,单位是米(m)。
(3)计算时应注意的事项:
①分清是哪个力对物体做功,即明确公式中的F。
②公式中的“s”是在力F的方向上通过的距离,必须与“F”对应。 ③F、s的单位分别是N、m,得出的功的单位才是J。
二、功率
1、功率的概念:功率是表示物体做功快慢的物理量。 2、功率
(1)定义:功与做功所用的时间之比(或单位时间内所做的功)叫做功率,用符号“P”表示。
单位是瓦特(W)常用单位还有kW。1kW=103W。 (2)公式:P=
Wt。式中P表示功率,单位是瓦特(W);W表示功,单位是焦耳(J);t表示时
间,单位是秒(s)。
三、动能和势能
1、能量(1)物体能够对外做功,表示这个物体具有能量,简称能。(2)单位:焦耳(J) 2、动能
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(1)定义:物体由于运动而具有的能,叫做动能。
(2)影响动能大小的因素:①物体的质量;②物体运动的速度。物体的质量越大,运动速度越大,物体具有的动能就越大。
3、重力势能
(1)定义:物体由于被举高而具有的能,叫做重力势能。
(2)影响重力势能大小的因素:①物体的质量;②物体被举高的高度。物体的质量越大,被举得越高,具有的重力势能就越大。
4、弹性势能
(1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能,叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素:物体发生弹性形变的程度。物体的弹性形变程度越大,具有的弹性势能就越大。
四、机械能及其转化
1、机械能
(1)定义:动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。 (2)单位:J。 2、动能和势能的转化
(1)在一定的条件下,动能和势能可以互相转化。
(2)如果只有动能和势能香菇转化,尽管动能、势能的大小会变化,但是机械能的总和不变,或者说机械能是守恒的。
(3)在分析动能和势能转化的实例时,首先要明确研究对象是在哪一个过程中,再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况,从而确定能的变化和转化情况。
3、水能和风能的利用
(1)从能量的角度来看,自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。让水流冲击水轮转动,用来汲水、磨粉;船靠风力鼓起帆来推动航行。到19世纪,人类开始利用水能发电。
(2)修筑拦河坝来提高上游的水位,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能发出的电就越多。风能也可以用来发电,风吹动风车可以带动发电机发电。
4.人造地球卫星
(1)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行,所以存在动能和势能。
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(2)卫星在大气层外运行,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,因此机械能守恒。 (3)当卫星从远地点向近地点运动时,它的势能减小、动能增大;当卫星从近地点向远地点运动时,它的势能增大、动能减小。
第十二章 简单机械
一、杠杆
1.杠杆
(1)杠杆:在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆。 (2)杠杆的五要素:
①支点:杠杆绕着转动的固定点(O);
②动力:使杠杆转动的力(F1);③阻力:阻碍杠杆转动的力(F2);
④动力臂:从支点到动力作用线的距离(l1);⑤阻力臂:从支点到阻力作用线的距离(l2)。 2.杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡:当有两个力或几个力作用在杠杆上时,杠杆能保持静止或匀速转动,则我们说杠杆平衡。
(2)杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即:F1l1=F2l2
(3)在探究杠杆的平衡条件实验中,调节杠杆两端的平衡螺母,使杠杆在不挂钩码时,保持水平并静止,目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响,此时杠杆自重的力臂为0;给杠杆两端挂上不同数量的钩码,移动钩码的位置,使杠杆重新在水平位置平衡,目的是方便直接从杠杆上读出力臂的大小;实验中要多次试验的目的是获取多组实验数据归纳出物理规律。
3.杠杆的应用
(1)省力杠杆:动力臂大于阻力臂的杠杆,省力但费距离。 (2)费力杠杆:动力臂小于阻力臂的杠杆,费力但省距离。 (3)等臂杠杆:动力臂等于阻力臂的杠杆,既不省力也不费力。
二、滑轮
1.定滑轮
(1)实质:是一个等臂杠杆。支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 (2)特点:不能省力,但可以改变动力的方向。 2.动滑轮
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(1)实质:是一个动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径。
(2)特点:能省一半的力,但不能改变动力的方向,且多费一倍的距离。 3.滑轮组
(1)连接:两种方式,绳子可以先从定滑轮绕起,也可以先从动滑轮绕起。 (2)作用:既可以省力又可以改变动力的方向,但是费距离。
(3)省力情况:由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。绳子段数:“动奇定偶”。
拉力
中n是绳子的段数,h是物体移动的高度。
4.轮轴和斜面
,绳子自由端移动的距离s=nh,其
(1)轮轴:实质是可以连续旋转的杠杆,是一种省力机械。轮和轴的中心是支点,作用在轴上的力是阻力F2,作用在轮上的力是动力F1,轴半径r,轮半径R,则有F1R=F2r,因为R>r,所以F1 (2)斜面:是一种省力机械。斜面的坡度越小,省力越多。 三、机械效率 1、有用功——W有用:使用机械时,对人们有用的功叫有用功。 也就是人们不用机械而直接用手时必须做的功。在提升物体时,W有用=Gh。 2、额外功——W额外 (1)使用机械时,对人们没有用但又不得不做的功叫额外功。 (2)额外功的主要来源: 29 ①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的摩擦所做的功。 3、总功——W总: (1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,它等于有用功和额外功的总和。即:W总= W有用+ W额外。 (2)若人对机械的动力为F,则:W总=F?s 4、机械效率——η (1)定义:有用功与总功的比值叫机械效率。 (2)公式:η= W有用/ W总。 (3)机械效率总是小于1。 (4)提高机械效率的方法:①改进结构,使它更合理、更轻巧;②经常保养,使机械处于良好的状态。 (5)功率与机械效率的区别: ①二者是两个不同的概念:功率表示物体做功的快慢;机械效率表示机械做功的效率。 ②它们之间的物理意义不同,也没有直接的联系,功率大的机械效率不一定大,机械效率高的机械,功率也不一定大。 第十三章 热和能 第一节 分子热运动 1、扩散现象: 定义:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。 扩散现象说明:①一切物质的分子都在不停地做无规则的运动;②分子之间有间隙。 固体、液体、气体都可以发生扩散现象,只是扩散的快慢不同,气体间扩散速度最快,固体间扩散速度最慢。 汽化、升华等物态变化过程也属于扩散现象。 扩散速度与温度有关,温度越高,分子无规则运动越剧烈,扩散越快。 由于分子的运动跟温度有关,所以这种无规则运动叫做分子的热运动。 2、分子间的作用力: 分子间相互作用的引力和斥力是同时存在的。 ① 当分子间距离等于r0(r0=10-10m)时,分子间引力和斥力相等,合力为0,对外不显力; ② 当分子间距离减小,小于r0时,分子间引力和斥力都增大,但斥力增大得更快,斥力大于引力,分子间作用力表现为斥力; ③ 当分子间距离增大,大于r0时,分子间引力和斥力都减小,但斥力减小得更快,引力大 30