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文档简介
1、.物理学业水平测试考点总结1. 质点 A用来代替物体的有质量的点称为质点。这是为研究物体运动而提出的理想化模型。当物体的形状和大小对研究的问题没有影响或影响不大的情况下,物体可以抽象为质点。2参考系 A在描述一个物体的运动时,用来做参考的物体称为参考系。参考系可以任意选择。3路程和位移 A路程是质点运动轨迹的长度,路程是标量。位移表示物体位置的改变,大小等于始末位置的直线距离,方向由始位置指向末位置。位移是矢量。在物体做单向直线运动时,位移的大小等于路程。4速度 平均速度和瞬时速度 A速度是描述物体运动快慢的物理,v=x/t,速度是矢量,速度方向就是运动方向。平均速度:运动物体某一段时间或某一
2、段过程的速度。瞬时速度:运动物体某一时刻或某一位置的速度,方向沿轨迹上质点所在点的切线方向。5匀速直线运动 A在直线运动中,物体在任意相等的时间内位移都相等的运动称为匀速直线运动。匀速直线运动又叫速度不变的运动。6加速度 B加速度是描述速度变化快慢的物理量,它等于速度变化量跟发生这一变化量所用时间的比值,定义式是a=v/t=vt- v0/t,加速度是矢量,其方向与速度变化量的方向一样,与速度的方向无关。即使速度大小不变,但方向改变,加速度也不为零。7探究、实验:用电火花计时器或电磁打点计时器探究匀变速直线运动的速度随时间的变化规律 a电磁打点计时器使用交流电源,工作电压在6V以下。电火花计时器
3、使用交流电源,工作电压220V。当电源的频率是50H时,它们都是每隔0.02打一个点。 匀变速直线运动时,物体某段时间的中间时刻速度等于这段过程的平均速度 匀变速直线运动图象纸带如图,OABCDEF之间时间相等,时间为T,那么有:OAEBCDxAB-xAO= xBC-xAB= xCD-xBC= xDE-xCD=aT28匀变速直线运动规律及应用 B速度公式: 位移公式:位移速度公式: 平均速度公式:上述过程中:v表示末速度,v0表示初速度、t表示时间、x表示位移、a表示加速度,除了时间取正值以外,其余物理都有可能取负值与正方向有关,通常我们以初速度方向为正。9匀速直线运动的x-t图象和v - t
4、图象 A 0x/mt/sx1 纵坐标表示物体运动的位置,横坐标表示时间 图像意义:表示物体位移随时间的变化规律表示物体静止;表示物体做匀速直线运动速度方向为正;表示物体做匀速直线运动速度方向为负;交点的纵坐标表示三个运动物体的位置一样。 Ov/(m/s)t1t/s10匀变速直线运动的v - t图象B 纵坐标表示物体运动的速度,横坐标表示时刻 图像意义:表示物体速度随时间的变化规律表示物体做匀速直线运动,速度为正;表示物体做匀加速直线运动,速度为正,加速度为正;表示物体做匀减速直线运动,速度为正,加速度为负;表示物体做匀减速直线运动,速度为负,加速度为正;交点的纵坐标表示三个运动物体的速度相等;
5、图中阴影局部面积表示0t1时间内的位移且为正,图中的加速最大。11自由落体运动 A1概念:物体只在重力作用下从静止开场下落的运动,叫做自由落体运动2实质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,加速度叫做自由落体加速度,也叫做重力加速度。3规律:从下落开场有:v= gt; h= ;vt2= 2gh。12伽利略对自由落体运动的研究 A科学研究过程:1对现象的一般观察2提出假设3运用逻辑得出推论4通过实验对推论进展检验5对假说进展修正和推广伽利略“铜球沿斜面运动的实验:了解“冲淡重力的思想伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理和谐结合起来。说明:直线运动不讨论有往复运动的情形,不要求用二次函
6、数解复杂的追击问题13力 A1力是一个物体对另外一个物体的作用,有受力物体必定有施力物体。2力的三要素:力有大小、方向、作用点,是矢量。F=150NF=150N50N3力的表示方法:示意图右图:用一根带箭头的线段表示力;图示左图:有比例标度、带箭头表示力的线段上还需标有刻度。4力的作用效果:使物体的运动状态发生改变、发生形变。14重力 A1产生:是由于地球的吸引而使物体受到的力,不等于万有引力,是万有引力的一个分力。2大小:G=mg,g是自由落体加速度。3方向:是矢量,方向竖直向下,不能说垂直向下。4重心:重力的作用点。重心可以不在物体上,对于质量分布均匀的规那么物体,重心在其几何中心,对不规
7、那么形状的薄板状的物体,其重心位置可用悬挂法确定。质量分布不均匀的物体,重心的位置除了跟物体的形状有关外,还跟物体内质量的分布有关。15形变与弹力 A1弹性形变:物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变。有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。2弹力:发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。3产生条件:直接接触相互挤压发生弹性形变。4方向:与形变方向相反,作用在迫使这个物体形变的那个物体上,绳的拉力沿着绳而指向绳收缩的方向,杆的弹力不一定沿着杆,压力和支持力都是弹力,方向都垂直于物体的接触面。5弹簧弹力的大小:在弹性限度内有,x为形变量,
8、k由弹簧本身性质决定,与弹簧粗细、长短、材料有关。16滑动摩擦力 静摩擦力 A1滑动摩擦力:当一个物体在另一个物体外表滑动的时候,会受到另一个物体阻碍它滑动的力,这个力叫做滑动摩擦力。发生在相对滑动的物体之间。2滑动摩擦力的产生条件:a、有弹力 b、接触面粗糙c、有相对运动3滑动摩擦力的方向:总是与相对运动方向相反,可以与运动同方向,可以与运动反方向,可以是阻力,可以是动力。运动物体与静止物体都可以受到滑动摩擦力。4滑动摩擦力的大小:f=µFN,FN为正压力,µ为动摩擦因数,没有单位,由接触面的材料和粗糙程度决定。FN与G无关,一般情况下,0< µ<1
9、5静摩擦力:当一个物体在另一个物体外表上有相对运动趋势,所受到的另一个物体对它的阻碍作用。发生在相对静止的物体之间。6产生条件:a、有弹力 b、接触面粗糙 c、有相对运动趋势7方向:总是与相对运动趋势方向相反,可用平衡法或牛顿第二定律来判断。可以是阻力,可以是动力,运动物体也可以受静摩擦力。8大小:0<ffmaxfmax为最大静摩擦力,理论上略大于滑动摩擦力,计算题中很多时候认为两者近似相等,所以最大静摩擦力与正压力有关,而静摩擦力跟正压力无直接关系。17力的合成和力的分解 B1合力与分力:一个力产生的效果与原来几个力共同作用产生的效果一样,这个力就叫那几个力的合力。那几个力就叫这个力的
10、分力。求几个力的合力叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解。2力的合成方法:用平行四边形定那么。合力随夹角的增大而减小。两个力合力X围力的合成与分解采用的是等效替代的物理方法三力合成X围,最大值为三者的相加,最小值可先算两个力的合力X围,在此X围内挑选其中与第三个力最接近的进展相减,所得的绝对值为最小的力。两个力,求合力是唯一的。3力的分解方法:用平行四边形定那么,力的分解是力的合成的逆运算,同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力,一个力终究怎样分解,这要根据实际情况来决定。4在什么情况下力的分解是唯一的.合力和两分力的方向不在同一条直线上,求两分力的大小。合力和一个分力的大小、方向,求另
11、一个分力的大小和方向。5如果一个分力的方向,另一个分力的大小,可以有以下几种分解情况:无解、一解、两解,此种情况下可作出另一个分力的最小值,如下图,F2=F sin1当F2F sin,无解FF22当F2=F sin,有惟一解3当F sinF2时,有两组解4当F2F时,有惟一解 18探究、实验:力的合成的平行四边形定那么 a实验原理:两个力的作用效果与一个力的作用效果一样。将方木板平放在桌面上将白纸用图钉固定在木板上用图钉将橡皮筋一段固定在木板上A点用两个弹簧测力计去斜拉橡皮筋,在白纸上记录好橡皮筋另一端伸长到的位置O,并用力的图示法画出两个拉力F1、F2换用一个弹簧测力计去拉橡皮筋,使另一端还
12、是伸长到先前伸长到的位置O,用力的图示法画出这个拉力F实验中F1、F2按照平行四边形画出的合力F应是理论上的合力,F是实验所得的F1、F2的合力,在误差允许的X围内,两者几乎重合。本实验中F1、F2的夹角不应过大和过小,弹簧应尽量平行于木板拉伸,注意不要超过量程。19共点力作用下物体的平衡 A1共点力的概念:共点力是指作用于一点或作用线的延长线交于一点的各个力。2共点力作用下物体平衡的概念:物体能够保持静止或者做匀速直线运动状态叫做平衡状态,当物体缓慢运动时,我们也认为是平衡状态。3共点力作用下物体的平衡条件:物体所受合外力为零,即F合=0,也就是物体的加速度为零。如果用正交分解法,可以立以下
13、两个方程F合x=0和F合y=0。20牛顿第一定律 A1伽利略理想斜面实验理想实验有时更能深刻地反映自然规律,伽利略设想了一个理想实验,其中第一个是实验事实,其余是推论两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面; 如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要到达原来的高度;继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动 2牛顿第一定律的内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。3力与运动的关系:历史上错误的认识是“运动必须有力来维持-亚里士多德的观点;正确的认识是
14、“运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。4对“改变物体运动状态的理解运动状态的改变就是指速度的改变,速度的改变包括速度大小和速度方向的改变,速度改变就意味着存在加速度。5“维持自己的运动状态不变是一切物体的本质属性,这一本质属性就是惯性质量是惯性大小的唯一量度。21探究、实验:探究加速度与力、质量的关系 a1实验思路:本实验的根本思路是采用控制变量法。探究加速度与力的关系时、保持质量不变,画a-F图象;探究加速度与质量的关系时,保持力不变,画的图象。2实验方案:本实验要测量的物理量有质量、加速度和外力。测量质量用天平,需要研究的是怎样测量加速度和外力。测量加速度的方案:采用较多的方案
15、是使用打点计时器,根据连续相等的时间T内的位移之差x=aT2 求出加速度。测量物体所受的外力的方案:由于我们上述测量加速度的方案只能适用于匀变速直线运动,所以我们必须给物体提供一个恒定的外力,并且要测量这个外力即图中小沙桶或钩码的重力。实验中的考前须知:实验前一定要平衡摩擦力;拉小车的细绳一定要与长木板平行;沙桶的质量要远远小于小车质量;小车尽量靠近打点计时器放置;实验中先接通打点计时器的电源,后释放小车。在探究小车的加速度a和小车所受拉力F的图像为右图所示中的直线,。图线说明平衡摩擦力过度、图线表示未完全平衡摩擦力,图线表示未满足小沙桶或钩码的质量远小于小车质量。22牛顿第二定律及其应用 C
16、1牛顿第二定律的内容和及其数学表达式:牛顿第二运动定律的内容是物体的加速度与合外力成正比,与质量成反比,加速度的方向与合外力的方向一样。F合 = ma。2力和运动的关系:物体所受的合外力产生物体的合加速度:当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向一样,那么物体做匀加速直线运动。当物体受到合外力的大小和方向保持不变、合外力的方向和初速度方向相反,那么物体做匀减速直线运动。当物体受到的合外力与物体的运动方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。在物体受到的合外力是随时间变化的情况下,物体的合加速度也随时间性变化。加速度的方向就是合外力的方向。加速度与合外力是瞬时对应的关系。有力就
17、有加速度当物体受到几个力的作用时,物体的加速度等于各个力单独存在时所产生加速度的矢量和,即a=a1+a2+a323牛顿第三定律 A1牛顿第三运动定律的内容:两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上。2要能区分相互平衡的两个力与一对作用力、反作用力。一对平衡力一对作用力与反作用力不同点两个力作用在同一物体上两个力分别作用在两个不同物体上可以求合力,且合力一定为零不可以求合力两个力的性质不一定一样两个力的性质一定一样两个力共同作用的效果是使物体平衡两个力的效果分别表现在相互作用的两个物体上一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力两个力一定同时产生、同时变化、同时消失
18、,任何时候大小相等共同点大小相等、方向相反、作用在一条直线上牛顿运动定律应用一关于力和运动有两类根本问题:一类是物体的受力情况,确定物体的运动情况;另一类是物体的运动情况,确定物体的受力情况。a=F合/m受力分析物体受力情况F合 物体运动情况F合=ma牛顿运动定律应用二超重与失重1当物体具有竖直向上的加速度时,物体对测力计的拉力或对支持物的压力大于物体所受的重力,这种现象叫超重。F=mg+a2当物体具有竖直向下的加速度时,物体对测力计的拉力或对支持物的压力小于物体所受的重力,这种现象叫失重。F=mg-a3物体对测力计的拉力或对支持物的压力的读数等于零的状态叫完全失重状态。处于完全失重状态的液体
19、对器壁没有压强。4物体处于超重或失重状态时,物体所受的重力并没有变化。24力学单位制 A1国际单位制SI就是由七个根本单位和用这些根本单位导出的单位组成的单位制。2国际单位制SI中的根本单位:长度的单位米,国际符号m、质量的单位千克,国际符号、时间的单位秒,国际符号s。电流强度的单位安培,国际符号A;物质的量的单位摩尔,国际符号mol;热力学温度的单位开尔文,国际符号K;发光强度的单位坎德拉,符号cd3力学中有三个根本物理量和单位:长度L的单位米m、质量m的单位千克、时间t的单位秒s。力F单位牛顿N,不是根本物理量和单位。说明:1、不要求求解加速度不同的连接体问题,不要求求解三个及以上连接体问
20、题2、力的合成与分解的计算,只限于用作图法或直角三角形知识解决。25功 B1做功的两个必要因素:力,力的方向上发生位移2定义:力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。即公式中F必须为恒力3功是标量,单位:J 4正负功的物义:力对物体做正功说明该力对物体运动起推动作用;力对物体做负功说明该力对物体运动起阻碍作用。5如果一个力始终与速度方向垂直,这个力一定不做功。6求总功的方法: W1+W2+W3+ 求功的方法: W总= W= Pt合力必须是恒力 Ek26功率 B1概念:P=W/t单位:瓦特2理解:平均功率P=W/t瞬时功率额定功率和实际功率的区别3物理意义:表示物
21、体做功快慢的物理量4汽车、火车等交通工具和各种起重机械,都需要靠发动机来提供动力,发动机的功率P和速度v、动力牵引力F牵之间的关系: P=F牵 v 当机车从静止开场启动到速度最大时,F牵和受到的阻力F阻相等,所以机车最大速度vmax=P额/F阻P额为发动机的额定功率。27重力势能重力势能的变化与重力做功的关系 概念:重力势能EPmgh h为相对于零势能面的高度,零势能面可任取 重力做功mg(h1h2) 重力势能的增加量Epmgh2-mgh1WG=-Ep其中1表示原来的状态,2表示后来的状态一般算法,WG±mghh为高度差的绝对值,正负号自行判断,从高到底取正、从低到高取负理解:1重力
22、做功与路径无关只与始末位置的高度差有关;2重力做正功重力势能减少,重力做负功重力势能增加;3重力做功等于重力势能的减少量;4重力势能是相对的,是和地球共有的,即重力势能的相对性和系统性28弹性势能 A 弹簧的弹性势能只与弹簧的劲度系数和形变量有关。29动能 A 动能:Ekmv标量30动能定理 C动能定理内容:合力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化总mvmv总功的算法参阅前面第25点所述31机械能守恒定律 C1内容守恒条件:在只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变。2条件:只有重力或弹力做功3公式:E2=E1,EK2+EP2=EK
23、1+EP2Ek=-Ep4判断机械能守恒的方法:1由守恒条件判断2EK+EP的总量是否不变小结:功和能的关系:WG=-Ep =EP1-EP2 总mvmvW其= E2 - E1其中1表示原来的状态,2表示后来的状态32探究、实验:用电火花计时器或电磁打点计时器验证机械能守恒定律 a实验原理:利用自由落体运动,验证两点间是否有:或 装置如图。纸带如图,如果取纸带上的第一点0与另外一点2进展验证,那只需验证重力势能的减少量mgh2是否近似等于动能的增加量v2的算法参阅前面第7点纸带的处理本实验中由于有纸带间、空气阻力的作用,总有略大于;本实验中不一定需要测量物体的质量;纸带的选择应选第一、二点之间的距
24、离约为1.96mm或2mm的纸带。33能量守恒定律 A能量既不会消失,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一物体,而在转化或转移的过程中,能量的总量保持不变说明:不要求定量讨论机车恒定功率启动和匀加速启动问题34运动的合成与分解 B 1合运动与分运动的关系 等时性 合运动与分运动经历的时间相等 独立性 一个物体同时参与几个分运动,各分运动独立进展,不受其它分运动的影响 等效性 各分运动的规律叠加起来与合运动规律有完全一样的效果判断分运动是什么运动,可以将物体所受到的所有力和速度,正交分解到两个分运动方向上,根据某个分运动方向上的合力和速度方向的关系进展判别。2运算
25、规那么运动的合成与分解是指描述运动的各物理量,即速度、位移的合成与分解,由于它们是矢量。所以都遵循平行四边形法那么不在同一直线上的运动合成时;如果都是匀速直线运动,那么合运动一定是匀速直线运动;如果一个是匀速直线运动,一个是匀加速直线运动,那么合运动一定是匀变速曲线运动;如果都是匀变速直线运动,那么合运动可能是直线运动,也有可能是曲线运动;小船过河问题:任何时候小船过河的时间可以用河宽d除以垂直于河岸方向的速度v,所以当船头方向垂直与河岸过河,时间最短,此时船是斜着过河的。设船在静水中的速度v船、水速v水:当v船>v水时,船可以垂直与河岸过河,此时过河位移最短,为河宽d,此时船头方向与上
26、游夹角为,有cos=v水/v船当v船<v水时,船不可以垂直与河岸过河,此时过河位移最短为35. 平抛运动 C 1运动性质平抛运动是匀变速曲线运动,它是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动自由落体运动的合运动,平抛运动的轨迹是抛物线2运动规律在水平方向: ax0;vxv0;x = v0tvOyxS在竖直方向: ayg;vygt;t时刻的位移与速度:;与水平方向的夹角为,且;与水平方向的夹角为,且 所以平抛运动与斜面的结合:ABBv0v物体从斜面A点平抛,当物体离斜面最远时的B点,物体的速度方向与斜面平行。物体无论以多大的初速度平抛,落到斜面上时,速度方向都一样。43电荷 电荷守
27、恒 A1自然界的两种电荷:玻璃棒跟丝绸摩擦, 玻璃棒带正电;橡胶棒跟毛皮摩擦,橡胶棒带负电。摩擦过程中都是电子的转移,正电荷不转移。2元电荷e=1.6×10-19C,所有物体的带电量都是元电荷的整数倍。3使物体带电的方法有三种:接触起电、摩擦起电、感应起电,无论哪种方法,都是电荷在物体之间的转移或从物体的一局部转移到另一局部,电荷的总量是不变。4电荷守恒定律44库仑定律 A1库仑定律的成立条件:真空中静止的点电荷。2带电体可以看成点电荷的条件:如果带电体间距离比它们自身线度的大小大得多,以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计,这样的带电体可以看成点电荷。3定律的内容:真
28、空中两个静止的点电荷之间的相互作用力,跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。4表达式: , k = 9×109 N·m2/ c2 当两物体间距很小时,不可以直接使用该公式进展计算 .45电场电场强度电场线 A1电场:存在于电荷周围的特殊物质。实物和场是物质存在的两种方式。2电场强度的定义:放入电场中某点的电荷所受到的电场力跟它的电量的比值。表达式:F/q 电场强度的单位是N/C。电场强度的大小与放入电场中的试探电荷无关,只由电场本身决定。3电场强度方向的规定:电场中某点的电场强度的方向跟正电荷在该点受的电场力的方向一样,跟负电荷在该
29、点受的电场力的方向相反。4电场线的特点:1电场线从正电荷或无穷远出发,终止于无限远或负电荷;2电场线在电场中不会相交;3电场越强的地方,电场线越密,因此电场线线不仅能形象地表示电场的方向,还能大致地表示电场强度的相对大小。 电场线是假象曲线,而电场是真实存在的。恒定电流电路根本概念和定律一、电流、电阻和电阻定律1电流:电荷的定向移动形成电流(1)形成电流的条件:内因是有自由移动的电荷,外因是导体两端有电势差(2)电流强度:通过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。(定义)I=Q/t I=Q/t;假设导体单位体积内有n个电子,电子定向移动的速率为v,假假设导体单位长度有N个电子,那
30、么INesv 表示电流的强弱,是标量.但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向在外电路中正 负,内电路中负 正 单位是:安、毫安、微安1A=103mA=106A 区分两种速率:电流传导速率等于光速和 电荷定向移动速率机械运动速率。2电阻、电阻定律 (1)电阻:加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值。R=(定义)(比值定义); U-I图线的斜率导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与U.I无关.(2)电阻定律:温度一定时导体的电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比。R=(决定) (3)电阻率:电阻率是反映材料导电性能的物理量,由材料决定,但受温度的影响IO
31、 U O IU1 2 1 2R1<R2 R1>R2二、局部电路欧姆定律 (1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压成正比,跟它的电阻R成反比。(2)公式:(3)适用X围:适用于金属导体、电解液导体,不适用于空气导体和某些半导体器件(4)图象:导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线,叫导体的伏安特性曲线。例如UI图象。注意:我们处理问题时,一般认为电阻为定值,不可由R=U/I认为电阻R随电压大而大,随电流大而小I、U、R必须是对应关系对应于同一段电路即I是过电阻的电流,U是电阻两端的电压三、电功、电功率 1电功:电流做功的实质:电场力移动电荷做功,(只有力才能做功)
32、;电荷的电势能其它形式的能。电流做功的过程是电能其它形式的能的过程. 单位:J;kwh电场力做的功WqU=UIt= I2Rt=U2t/R(只适于纯电阻电路)2电功率:电流做功的快慢,即电流通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功率,P=UI;单位:w;3焦耳定律:电流通过一段只有电阻元件的电路时,在 t时间内的热量Q=I2Rt4电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中,电功率等于热功率,非纯电阻电路中,电功率只有一局部转化成热功率纯电阻电路:电路中只有电阻元件,如电熨斗、电炉子等非纯电阻电路:电机、电风扇、电解槽等,其特点是电能只有一局部转化成内能规律方法(1)用电器正常工作的条件:用电器
33、两端的实际电压等于其额定电压.用电器中的实际电流等于其额定电流用电器的实际电功率等于其额定功率由于以上三个条件中的任何一个得到满足时,其余两个条件必定满足,因此它们是用电器正常工作的等效条件(2)用电器接入电路时:纯电阻用电器接入电路中,假设无特别说明,应认为其电阻不变用电器实际功率超过其额定功率时,认为它将被烧毁.串、并联及混联电路一、串联电路电路中各处电流一样I=I1=I2=I3=串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之和.U=U1+U2+U3串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和,即R=R1R2Rn串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比(串联电阻具有分压作用制电压表),即串联电路中各
34、个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比,即注意:允许通过的最大电流=各串联电阻额定电流的最上值;允许加的最大电压=允许通过的最大电流×R总电路的总功率=各电阻消耗的功率之和.二、并联电路 并联电路中各支路两端的电压一样U=U1=U2=U3 并联电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=I1I2I3= 并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。n个一样的电阻R并联R总=; 总电阻比任一支路电阻小两个支路时R总=特别注意:在并联电路中 增加支路条数,总电阻变小三个支路时R总= 增加任一支路电阻,总电阻增大 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比(并联电阻具有分流作用改装电流表),即
35、I1R1I2R2=InRn= U支路电阻越小,通过的电流越大。 并联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比,即P1R1=P2R2=PnRn=U2注意:几条支路并联,允许加的最大电压=和支路额定电压的最小值; 总电路的总功率=各电阻消耗的功率之和闭合电路的欧姆定律一、电源1电源:是将其它形式的能转化成电能的装置2电动势:单位:V。非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值,E=W/q。表示电源把其它形式的能电能本领的大小,等于电路中通过1 C电量时电源所提供的电能的数值在数值上= 电源没有接入电路时两极板间的电压,内外电路上电势降落之和EU外U内3电动势是标量要注意电动势不是电压;电动势电势
36、差物理意义反映电源内部非静电力做功把其它形式的能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化为其它形式能的情况定义式E=W/qW为电源的非静电力把正电荷从电源内由负极移到正极所做的功U=W/qW为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U内U=IR测量动用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关特殊情况当电源断开时路端电压值=电源的电动势 (I = 0)二、闭合电路的欧姆定律 (对于给定电源:一般认为E,r不变,但电池用久后,E略变小,r明显增大。)(1)、外电路 内电路:电源两极(不含两极)以内,如电池内的溶液、发电
37、机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻r内电路分得的电压称为内电压,外电路:电源两极间包括用电器和导线等,外电路的电阻叫做外电阻R,外电路分得的电压称为外电压(在电闭合电路中两源两极的电压是外电压)(2) 闭合电路的欧姆定律 适用条件:纯电阻电路内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,与内、外电路的电阻之和成反比,即I=E/R+r研究闭合电路,主要物理量有E、r、R、I、U,前两个是常量,后三个是变量。表达形式: 讨论:1外电路断开时(I=0),路端电压等于电源的电动势(即U=E);而这时用电压表测量时,其读数略小于电动势(有微弱电流)2外电路短路时(R=0,U=0) 电流最大 I短=E/r (一
38、般不允许这种情况,会把电源烧坏)(3)路端电压跟负载的关系路端电压:外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压UEIr, 路端电压随着电路中电流的增大而减小;路端电压随外电阻变化的情况:RIU,反之亦然。电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象:(U一I关系图线) 图象的函数表达:UEIr当外电路断路时 (即R,I0),纵轴上的截距表示电源的电动势(端);当外电路短路时(R0,U0),横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r;图线的斜率的绝对值为电源的内电阻某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率,在图中的那块矩形的“面积表示电源的输出功率,该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻
39、的大小;当E/2(即R=r)时,出最大。50注意:坐标原点是否都从零开场:假设纵坐标上的取值不从零开场取,那么该截距不表示短路电流。(4).闭合电路的输出功率电源的总功率:P总=IE=IU外十IU内= IUI2r,(闭合电路中内、外电路的电流相等,所以由外内)电源的输出功率与电路中电流的关系:=×;当时,当时,说明有极值存大。当时,电源的输出功率最大,电源的输出功率与外电路电阻的关系: (等效于如下图的电路)当Rr时(I=E/2r),电源有最大输出功率:结论:当外电路的电阻等于电源的内阻时,电源的输出功率最大。要使电路中某电阻R的功率最大;条件R=电路中其余局部的总电阻 例:电阻R的
40、功率最大条件是:R= R0+r输出功率随外电阻变化的图线(如下图);由图象可知,I.对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻Rl和R2,不难证明II.当R<r时,假设R增大,那么P出增大;当R>r时,假设R增大,那么P出减小电源内阻上的热功率:内内I2。电源的供电效率当电源的输出功率达最大时,50。(5)电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线联系:它们都是电压和电流的关系图线;区别:它们存在的前提不同,遵循的物理规律不同,反映的物理意义不同;电源的外特性曲线:在电源的电动势用内阻一定的条件下,通过改变外电路的电阻使路端电压随电流变化的图线,遵循闭合电路欧姆定律。UEIr,图
41、线与纵轴的截距表示电动势,斜率的绝对值表示内阻。导体的伏安特性曲线:在给定导体(电阻)的条件下,通过改变加在导体两端的电压而得到的电流随电压变化的图线;Uo IEU0 MI0,U0b aNI0 Im遵循(局部电路)欧姆定律。;图线斜率的倒数值表示导体的电阻。右图中a为电源的U-I图象;b为外电阻的U-I图象;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝对值表示内阻大小; b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;当两个斜率相等时即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半。导
42、体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线,叫导体的伏安特性曲线。区分三种图线: 电源的外特性曲线路端电压随电流变化的图象:(U一I关系图线)输出功率随外电阻变化的图线规律方法 1、电路构造分析 电路的根本构造是串联和并联,分析混联电路常用的方法是: 节点法:把电势相等的点,看做同一点回路法:按电流的路径找出几条回路,再根据串联关系画出等效电路图,从而明确其电路构造 其普遍规律是:凡用导线直接连接的各点的电势必相等包括用不计电阻的电流表连接的点。在外电路,沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下,不考虑电表对电路的影响。2、电表的改装: 电流计
43、改装成各种表,关健在于原理(1)灵敏电流表也叫灵敏电流计:符号为G,用来测量微弱电流,电压的有无和方向其主要参数有三个:首先要知:微安表的内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。满偏电流Ig即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电流,也叫灵敏电流表的电流量程满偏电压Ug灵敏电流表通过满偏电流时加在表两端的电压以上三个参数的关系Ug= Ig Rg其中Ig和Ug均很小,所以只能用来测量微弱的电流或电压采用半偏法先测出表的内阻;最后要对改装表进展较对。(2) 半值分流法也叫半偏法测电流表的内阻,其原理是:当S1闭合、S2翻开时:当S2再闭合时:,联立以上两式,消去E可得: 得:可见:当R1>>
44、R2时,有:(3)电流表:符号A,用来测量电路中的电流,并联电阻分流原理如下图为电流表的内部电路图,设电流表量程为I,扩大量程的倍数n=I/Ig,由并联电路的特点得:(n为量程的扩大倍数)内阻,由这两式子可知,电流表量程越大,Rg越小,其内阻也越小.(4)电压表:符号V,用来测量电路中两点之间的电压串联电阻分压原理如下图是电压表内部电路图设电压表的量程为U,扩大量程的倍数为n=U/Ug,由串联电路的特点,得: (n为量程的扩大倍数)电压表内阻,由这两个式子可知,电压表量程越大,分压电阻就越大,其内阻也越大 (5)改为欧姆表的原理两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得IgE/(r+Rg+Ro)
45、 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小(6) 非理想电表对电路的影响不能忽略,解题时应把它们看作是能显示出本身电压或电流的电阻器.用电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压,由于电压表内阻不可能无限大,因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小,表的内阻越大,表的示数越接近于实际电压值.用电流表测得的电流,实质上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流.因此,电流表内阻越小,表的示数越接近于真实值.规律方法 1、动态电路的分析与计算 (高考热点)动态电路变化的分析是根
46、据欧姆定律及串、并联电路的性质,来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各局部电学量的变化情况,常见方法如下:(1)程序法:根本思路是“局部整体局部 局部电路欧姆定律各局部量的变化情况局部变化R总I总先讨论电路中不变局部(如:r)最后讨论变化局部局部变化再讨论其它 (2)直观法:即直接应用“局部电路中R、I、U的关系中的两个结论。任一个R增必引起通过该电阻的电流减小,其两端电压UR增加.( 局部电阻本身电流、电压)任一个R增必引起与之并联支路电流I并增加; 与之串联支路电压U串减小称串反并同法总结规律如下:总电路上R增大时总电流I减小,路端电压U增大;变化电阻本身和总电路变化规律一样;和变化
47、电阻有串联关系(通过变化电阻的电流也通过该电阻)的看电流(即总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小);和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大)。(3)极限法: 即因变阻器滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。(4)特殊值法:对于某些双臂环路问题,可以采取代入特殊值去判定,从而找出结论。当R=r时,电源输出功率最大为Pmax=E2/4r而效率只有50%,2、电路故障分析与黑盒子问题 闭合电路黑盒。其解答步骤是:将电势差为零的两接线柱短接,如果黑盒内只有电阻,分析时,从阻值最小的两点间开场。在电势差最大
48、的两接线柱间画电源根据题给测试结果,分析计算各接线柱之间的电阻分配,并将电阻接在各接线柱之间。断路点的判定:当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时,用电压表就可以方便地判定断路点:凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的;两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。3、电路中的能量关系的处理 要搞清以下概念:(1)电源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指I或I2R外r(2)电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指:IU或I一 I2r或I2R外(3)电源内阻消耗的功率:I2r(4)整个电路中 P电源 P外十P内4、含电容器电路的分析与计算电容器是一个储
49、存电能的元件在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流,一旦电路到达稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大只考虑电容器是理想的不漏电的情况的元件,在电容器处电路看作是断路,简化电路时可去掉它简化后假设要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上分析和计算含有电容器的直流电路时,需注意以下几点: (1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 (2)当电容器和用电器并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等 (3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电如果电容器两端电压升高
50、,电容器将充电,如果电压降低,电容器将通过与它并联的电路放电.电容器两根引线上的电流方向总是一样的,所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。如果变化前后极板带电的电性一样,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差;如果变化前后极板带电的电性改变,那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。电学实验专题一测电动势和内阻 (1)直接法:外电路断开时,用电压表测得的电压U为电动势E ;U=E(2)通用方法:伏安法测要考虑表本身的电阻,有内外接法;单一组数据计算,误差较大应该测出多组(u,I)值,最后算出平均值作图法处理数据,(u,I)值列表,在u-I图中描点,最后由u-I图
51、线求出较准确的E和r。(3)特殊方法 一即计算法:画出各种电路图(一个电流表和两个定值电阻)(一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻器)(一个电压表和两个定值电阻) 二测电源电动势和内阻r有甲内接、乙外接两种接法,如图甲法中:不考虑电流表分压的影响,但是要考虑电压表分流。所测得和r都比真实值小,/r测=测/r真;乙法中:不考虑电压表分流的影响,但是要考虑电流表分压。测=真,且r测=r+rA。三电源电动势也可用两阻值不同的电压表A、B测定,单独使用A表时,读数是UA,单独使用B表时,读数是UB,用A、B两表测量时,读数是U,那么=UAUB/UAU。结论:电源内阻小的时候,用内接法;用外接法测的误差
52、总比内接法测来得大。测电源内阻用内接法如图甲;测电动势用外接法,如图乙。电阻的测量 伏安法测:要考虑表本身的电阻,有内外接法;多组(u,I)值,列表由u-I图线求。怎样用作图法处理数据欧姆表测:测量原理两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得IgE/(r+Rg+Ro) 接入被测电阻Rx后通过电表的电流为IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx) 由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小使用方法:机械调零、选择量程(大到小)、欧姆调零、测量读数时注意挡位(即倍率)、拨off挡。注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。电桥法测:半偏法测表电阻: 断s2,调R1使表满偏; 闭s2,调R2使表半偏.那么R表=R2;GR2S2R1S1R1SVR2电学实验专题二电阻的测量电路设计的根本原那么是:平安性好,误差小,仪器少,耗电少,操作方便实验电路-可分为两局部:测量电路和供电电路一、测量电路两种方法(、外接法)记忆决调 “字里面有一个“大字类型电路图R测与R真比拟条件计算比拟:知RvRA及R
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