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定义:在物理学中,把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。
密度是物质本身的一种特性;
①每种物质都有它确定的密度,对于同种物质来说,密度是不变的,而它们的质量与体积成正比。
②不同的物质,其密度一般不同,平时****惯上讲的“水比油重”就是指水的密度大于油的密度,在相同体积的情况下,水的质量大于油的质量。
密度的可变性
密度在某些条件下(如温度、状态、压强等外界因素)改变时,将会发生变化。
公式:,式中m表示物体的质量,单位用千克;V表示物体的体积,单位用m³;表示密度,单位为千克/米³。读作千克每立方米。
知识点解读:(1)因为密度是物质本身的一种特征,某种物质的密度跟由这种物质构成的物体的质量和体积无关,所以上述公式是定义密度的公式,是测量密度大小的公式,而不是决定密度大小的公式。
同种物质在一定状态下密度是定值,它不随质量大小或体积大小的改变而改变,因此不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。
同种物质的物体,体积大的质量也大;物体的质量跟它的体积成正比,即当一定时,。
不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量与它的密度成正比,即当V一定时,。
不同的物体,在质量相同的情况下,密度大的反而小,物体的体积跟它的密度成反比,即当m一定时,。
单位:
国际单位:kg/m³,常用单位:g/cm³。
换算关系:1g/cm³=10³kg/m³。1kg/m³=g/cm³
水的密度:
影响物质密度的因素:物体通常有热胀冷缩的性质,即温度升高时,体积变大;温度降低时,体积变小。而质量与温度无关,所以,温度升高时,物体的密度通常会变小;温度降低时,密度变大。对于气体,它的密度还跟压强有关。
密度的应用
测量物体的质量:对于不方便测量质量的物体,只要查出组成物质的密度,然后测出体积,根据密度公式就能算出物体的质量,例如大理石石碑的质量。
测量物体的体积:根据公式,查出组成物质的密度,称出物体的质量,便可算出形状不规则或不便于直接测量的物体的体积,如形状不规则的铁质螺钉。
鉴别物质:只要测出某种物体的密度,将测量的密度跟密度表中的物质密度对照,就可以知道物体是什么物质,或者物质的纯度。如鉴别戒指的是否是纯金就可以采用此种方法。
压力
概念:垂直作用在物体表面上并且指向表面的力叫做压力;压力的方向总是垂直指向物体的受力面。
压力和重力的区别
①重力可以产生压力,但压力并不都是重力产生的,方向也不一定与重力方向相同。
②压力和重力是两个性质完全不同的物理概念,重力是由于地球的吸引而使物体受到的力。
③压力的方向垂直被压物体表面,并指向被压物体,重力方向总是竖直向下。若物体放在水平方向面上,则压力与重力的方向一致;但若不是水平面,则二者的方向不一致。
④力的作用点不同:重力作用点在物体的重心上,压力的作用点在受力物体的接触面上。
压强
压强的作用效果是改变物体的形状,为了更直接的表示压力的作用效果,物理学引入了一个新的物理量——压强。
定义:物体在单位面积上受到的压力叫压强。【注意】压强是用来表示压力作用效果的物理量;压强大就表示压力作用效果明显,压强小就说明压力作用效果不明显。
公式:压强=【注意】这个公式即使压强的定义式,又是压强的计算式,也是压强的决定式,适用于所有物体间的压强计算(包括气体和液体)。
在压强的计算公式中,S表示物体的受力面积,是指物体表面上受到压力作用的面积,而不一定是物体的表面积或底面积。
单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,1帕=1N/m²。
压强的增加与减小
根据公式,改变压力F的大小和受力面积S的大小可改变压强的大小。
液体压强产生的原因和方向
由于液体受到重力因而对容器底部有压强。
由于液体具有流动性,因而对容器的侧壁以及液体内部各个方向都有压强。
液体压强与固体压强不同的原因:将水倒入杯中,由于水受到重力作用而对杯底有压强,如果把杯子去掉,由于水有流动性,水就会流散开,说明是杯子阻碍了水的流动。从而可以看出水因具有对杯壁以及其内部各个方向都有压强。而固体具有固定形态,因而不具有这样的特性。
静止液体内部压强的特点
液体对容器的底部和侧壁都有压强;液体内部各个方向都有压强;
同种液体中,液体的压强跟深度有关,随深度的增加而增大;
同种液体中,同一深度液体内部各个方向压强相等;
在不同液体中,同一深度液体的密度越大,液体内部压强越大;
液体内部的压强与容器的形状、液体的体积与质量无关。
液体压强的计算
液体压强的计算公式:,p表示的是液体的压强,表示液体的密度,h表示液体的深度,g是常量
连通器
连通器:几个底部相通,上部开口相通的容器组成了连通器。
原理:连通器里如果只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器的液面总是保持水平。
阿基米德原理
浸在液体中的物体受到向上的浮力,大小等于物体排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理。
应用范围:(1)阿基米德原理适用于一切浸在液体里的物体,也适用于空气中的物体受到的浮力问题。(2)物体所受浮力大小只跟液体的密度与排开液体的体积有关,与其他因素无关。(3)公式中的是指排开液体的体积,也就是物体浸入液体的那部分体积。当物体全部浸没在液体时,;当物体部分浸入液体中时,。(3)由阿基米德原理可知:改变物体受到的浮力可以从改变、入手.(5)物体自身的密度与浮力无关,同样体积的铁块和铝块受到的浮力大小相同。
浮力
浮力的概念:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体(或气体)向上托的力,这个力叫做浮力。
浮力的大小:测出一个物体的重力,然后将其浸入液体中,读出拉力的大小,两次测量结果之差就是浮力的大小,即(为在液体中弹簧测力计对物体的拉力,即弹簧的示数)
浮力产生的原因
浮力是由于液体对浸在其中的物体产生的向上和向下的压力差,即液体对物体向上和向下的压力的合力就是液体对物体的浮力。
浮力大小的决定因素
物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关,还与物体排开液体的体积有关,而与物体本身的体积、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。
物体的沉浮条件
浸没在液体中的物体,同时受到数值向上的浮力和竖直向下的重力G的作用,物体在液体中的沉与浮取决于浮力和重力的大小关系。
当,物体上浮,最后成为漂浮,此时重力与浮力平衡,即,漂浮时。
对于浸没在液体中的物体:
当时,,物体下沉
当>时,>,物体上升
当=时,=,物体悬浮
注意:(1)物体沉浮与密度的关系:当把实心物体浸没于液体中时,=g,物块自身重力=g=g,由于是浸没,所以=;当>时,有g>g,即>,物体会上浮,并最终成为漂浮。同理可得:当<时,物体下沉;当=时,物体悬浮。
物体所受浮力的大小只与物体排开的液体的体积、液体的密度有关,与物体上浮还是下沉无关。
当物体受到的浮力F浮大于物重G时,浸在液体中的物体会上浮; 
当物体受到的浮力F浮小于物重G时,浸在液体中的物体会下沉。浸在液体中的物体F浮等于物重G时,物体悬浮在液体中或漂浮在液面。
阿基米德原理的应用
轮船:把密度大于水的钢铁制成空心的轮船,使它排开的更多的水而浮在水面上。
轮船的大小通常用排水量来表示,排水量是轮船满载时排开的水的质量,单位为吨。
潜水艇:是靠充、放水来改变自身的重力以实现上浮和下潜的,而上浮和下潜过程中其体积不变,故所受到的浮力不变。
气球和飞艇:充入密度小于空气的气体,靠改变自身的体积,从而改变浮力来实现其升降。
密度计:用来测量液体密度的仪器,其刻度上大下小,可以直接读出所测液体的密度。
盐水选种:饱满的种子的密度较大,而不饱满的种子的密度较小,要实现盐水选种的目的,首先要配置一定密度的盐水。
热气球:大型热气球主要有气袋、钢索、吊篮、喷嘴、液化气储罐以及各种仪表组成。
通过改变自身的体积,从而改变它所受到的浮力大小实现沉浮的。
大气压强
大气压强的存在:取一支注射器,把活塞推至顶端,用橡皮帽把它的小管堵住,在活塞的下端吊起较重的物体,活塞也不会掉下来,表明有大气压存在。
大气压强的产生:地球周围被厚厚的气体包围着,包围地球的空气层叫大气层。大气层的气体和固体、液体一样也受重力作用,且具有流动性,所以空气内部各个方向都有压强,这就产生了大气压强。
大气压强的定义:大气对浸在它里面的物体产生的压强叫做大气压强,简称大气压或气压。
大气压强的测定
1、托里拆利实验精确测定大气压:给长约一米,一端封闭的玻璃管注满水银,用手指将管口堵住,倒立玻璃管,插入水银槽中,放开堵住管口的手后,玻璃管内水银面比槽内水银面高出的水银柱产生的压强就等于大气压强,再用刻度尺测出管内、外水银面的高度差,用液体压强公式:P=gh即可算出大气压强。
在托里拆利实验中,管内上方是真空,管内水银柱的高度只随大气压强变化而变化,和管内的粗细、倾斜角度、管的长度及将玻璃管提起还是下压等因素无关。
气压计
定义:测量大气压强的仪器叫做气压计。
常用的气压计有两种:福廷气压计(常用于实验室)和无液气压计。
用途:除测量大气压强外,汽车轮胎、飞机机舱及太空站内等的气体压强也都需要气压计。
标准大气压:由于大气压强的值是变化的,人们通常把960毫米***柱所产生的压强,×帕的大气压强叫做1个标准大气压。
大气压强的变化
大气压随离地面高度的增大而减小,离地面越高,大气越稀薄,空气的密度越小,因为大气压越小。
一切液体的沸点,都随气压减小而降低,因而高山上不易煮熟饭,只有采用高压锅才能解决这个难题。
大气压还随天气的变化,一般晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
大气压强的应用
吸盘挂钩、用吸管和饮料,注射器吸药液等,抽水机是大气压的重要应用,由于大气压的值是有限的,所以把水压起的高度也是有限的,抽水机不能无限高度地抽水,,但实际上由于密封等一些因素,抽水机的抽水高度只能在7—8米范围内,离心式水泵也是一种抽水机。
气体压强与体积的关系
在温度不变的条件下,一定质量的气体,体积减小压强就增大,体积增大压强就减小。
电路
电荷
原子结构
原子是有带正电的原子核和带负电的核外电子组成的。
在通常情况下,原子核所带的正电荷与核外电子总共所带的负电荷数量相等,整个原子不显性,即呈中性。
摩擦起电
定义:用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。
原因:在通常情况下,原子呈中性,物体也呈中性。两个物体相互摩擦时,哪个物体的原子核束缚电子的本领弱,他的一些电子就会转移到另一个物体上,失去电子的物体因缺少电子而带正电荷,得到电子的物体因为有了多余的电子而带负电荷。
电荷
磨擦过的物体具有吸引轻小物体的性质,就说物体带了电或者说带了电荷。
两种电荷:自然界只存在两种电荷,把用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷,把用毛皮磨擦过的橡胶棒上带的电荷叫负电荷。
电荷及其单位
电荷的多少叫做电荷量。电荷量用Q表示,它的单位是库仑,简称库,用符号C表示。
物体带电是因为得失电子,因此电荷的基本单位是电子,物体所带的电荷量Q应该都是电荷量的整数倍。
×个电子所带的电荷量。
5、自由电子
金属中有些电子可以移动,人们把这些可以移动的电子叫做自由电子。
电流
电流的形成:电荷量的定向移动形成电流。
条件:①要有电源;②电路必须是闭合的。
电流的方向:为了研究方便,物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,即电路中电流的方向从电源的正极通过导体流向负极。
电流的公式:物理学中用单位时间内通过导体横截面的电荷量表示电流的大小,即,I表示电流,Q表示电荷量,单位是库仑(C),t表示通电时间,单位是秒(s)。
单位:电流的单位是安培(A),1A=1库/秒。电流的单位还有毫安、微安,1A=毫安=微安。
电流表及其使用
测量电流的仪器是电流表
认识电流表
作用:测量电路中的电流的大小;
符号:A
量程:每个电流表都有一定的测量范围,称为量程,常用的电流表有三个接线柱,两个量程(0-、0-3A)。两个接线柱公用一个“—”接线柱,标有“”和“3”的接线柱都是正接线柱。当用“—”和“”两个接线柱时,其量程为“0~”,;当用“—”和“3”两个接线柱时,量程为“0~3安”,。
电流表的使用规则
电流表要串联在被测的那部分电路中,要测量哪一部分电路中的电流就必须把电流表串联在这部分电路中。
电流表的“+”、“—”接线柱的接法要正确,必须使电流从“+”接线柱流进电流表,从“—”接线柱流出。
被测电流不要超过电流表的量程,在预先不能估计被测电流的情况下,可用“试触法”判断被测电流是否超过量程。
绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连在电源的两级上。
电源与电压
定义:电源就是给用电器提供电压的装置。
用电器工作时需要消耗电能,因此,也可以说电源是提供电能的装置。
要在一段电路中形成电流,这段电路的两端必须要有一定的电压,电压是电路中形成的持续电流的原因。
电压是电位差,只有某部分电路两端存在电压,所以电压只能是电源两极、电路两端或用电器两端存在电压。
生产生活中常用的电源:干电池、蓄电池、发电机。
电压的作用:电压是使自由电荷发生定向移动形成电流的原因,电压是由电源提供的,电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
电压的单位及其换算:国际上通用字母U表示电压,电压的单位是伏特,简称伏,符号是V,比伏特大的单位是千伏(kV)、比伏特小的单位是毫伏(mV),他们的换算关系是:1千伏=伏,1毫伏=伏。
常见的电压值:不大于36伏电压是安全电压,不会使人触电;;一节蓄电池的电压是2V;我国家庭电路的电压值是220V。
电压表及其应用
测量电压的仪器是电压表
认识电压表
作用:测量电路两端电压的大小
符号:V表示
量程:常用的电压表有三个接线柱,两个量程。两个量程公用一个“—”接线柱,标着“3”和“15”的为正接线柱。当用“3”和“—”两个接线柱时,量程为0~3V,;当用“15”和“—”两个接线柱时,量程为0~15V,。
【注意】若选用不同的量程,当指针的位置相同时,读数正好为5倍的关系。
电压表的使用规则
电压表要并联在被测电路两端,要测量哪一部分电路两端的电压,必须把电压表与这部分电路并连起来。
电压表的“+”、“—”接线柱的接法要正确。连接电压表时,电压表的“+”接线柱要接在靠近电源正极的一端,“—”接线柱要接在靠近电源负极的一端。
被测电压不要超过电压表的量程。
【注意】
①使用前应检查指针是否指在零刻度线上;
②应选择合适的量程,在事先不知道电压大小的情况下,可以用“试触法”;
③读数时,应按量程读数;
④不能把电压表串联接在被测电路中,否则造成电路开路,不能测的准确值。
电阻
电阻的概念:导体对电流的阻碍作用叫做电阻。符号为R。
【注意】①在相同的电压下,通过导体的电流越小,说明该导体的电阻越大。
②不同的用电器对电流的阻碍作用一般不同,即电阻不同。
③常用的短导线电阻一般忽略不计,电流表的内阻很小相当于短导线,电压表的内阻非常大,相当于很大的电阻。
电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是,比欧姆大的单位有千欧(k)和兆欧(M),三个单位之间的换算关系是:1k=,1M=。
电阻是导体本身的一种性质,一般情况下,它并不随导体两端的电压和通过它的电流的变化而变化。
(1)当材料种类和横截面积相等时,长度越长的导体电阻越大;
当材料的种类和长度相同时,横截面积越大的导体电阻越小;
当长度和横截面积相等时,不同材料的导体,电阻不相同。
影响电阻大小的因素:导体电阻的大小是由导体的材料、长度和横截面积决定的。
欧姆定律
内容:导体中的电流与它两端所加的电压成正比。
数学公式:,式中I表示导体中的电流,单位为安,U表示导体两端的电压,单位为伏;R表示导体的电阻值,单位为欧姆。
由欧姆定律数学公式还可以推出U=IR或。
【注意】(1),是欧姆定律的基本公式,它反映了通过导体的电流大小和导体两端电压及导体电阻在数量上的关系,电流I的大小由U和R决定的,U和R是因,I是果。
,不是欧姆定律的基本公式,它只是告诉我们计算电阻大小的一种方法,即所谓的伏安法。
U=IR,也不是欧姆定律的基本公式,它是告诉我们要求一个电阻两端的电压,可以用通过电阻的电流大小和电阻大小的乘积来获得。
应用:伏安法测电阻
【注意】对欧姆定律的理解
它适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分分电路,并且是纯电阻电路;
定律中“通过”的电流I,“两端的电压U以及“导体”的电阻R都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量,即“同体性”;
定律中的三个物理量具有同时性,即使在同一部分电路上,由于电键的开合及滑动变阻器滑片位置的移动,都将引起电路的变化,从而导致电路中的电流、电压、电阻的变化,因此公式中的三个量是同一时间的值。
电阻器
常见的电阻器有:定值电阻、滑动变阻器及电器中使用的变阻器—电位器,保持阻值不变的电阻简称定值电阻R;可以调节变化的电阻简称变阻器,滑动变阻器和电位器是变阻器的两种常见形式。
滑动变阻器
原理:靠改变接入电路的电阻线的长度来改变电阻。
作用:
滑动变阻器在电路中起到改变电路中的电流,以及部分电路两端电压的作用。
保护仪器和用电器。
【注意】(1)考虑到决定导体电阻大小的因素,在其他条件相同的情况下,导体的电阻与导线的长度成正比。
构造:滑动变阻器是由瓷管、套在瓷管上表面涂了绝缘漆的电阻线绕成的线圈、瓷管上方架在绝缘架上的金属棒以及套在金属棒上的滑片组成。
滑动变阻器铭牌的含义:若铭牌上标注有“20欧姆1A”字样,表示的是它的最大阻值是20欧姆,允许通过的最大电流是1A。
滑动变阻器的使用
从结构上可以看到,滑动变阻器有四个接线柱,通常使用时只需要使用两个接线柱即可,要使滑片移动时,能够改变接入电路中的电流或电压,需要做到一下几个方面:
滑动变阻器要与被控电路串联。
滑动变阻器接入电路的两个接线柱必须是“一上一下”,不能同时使用上面两个接线柱(R=0),也不能同时使用下面两个接线柱(R=定值,即最大值),这样就起不到改变电路中的电阻的目的。
使用前应观察滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流,通过的电流大小不能超过它的最大值。
在闭合电路前,应将滑片的位置移到连入电路中的电阻值最大位置,以免烧坏用电器。
欧姆定律的应用
应用欧姆定律计算时,首先,应根据题意画出电路图,并在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号,明确已知量和所求量,然后,应用欧姆定律来解题,具体步骤如下:
画出电路图;
列出已知条件和所求量;
求解;
串联电路的定义及特点
用导线把电路元件逐个顺次连起来组成的电路叫串联电路。
【注意】
从外形上看,串联电路所有的用电器自始至终是连接在一条导线上的,并且导线无分叉。
从各用电器之间的关系来看,串联电路中只要有一个用电器断开了,则其他的用电器均不能工作,也就是说各个用电器相互影响。
从电键的控制关系来看,串联电路只需要一个电键即可,电键放在任意一点,控制关系是不变的。
串联电路中电流只有一条路径,各用电器不能单独工作,电路中一处断开,整个电路开路。
串联电路的特点:
串联电路中电流处处相等,即==。
串联电路两端的总电压(即电源电压)等于串联导体两端的电压之和,即U=+。
串联电路的总电阻等于串联各导体的电阻之和,即R=+。
串联电路具有分压作用。
【注意】①电流是电路中的每一部分同时产生的,不会在流经导体后消耗减少,平时我们说的耗电量,不是消耗电量或者电流,而是电能有多少转化为其他形式的能。
②串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值大小成正比,即。
③把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个导体的电阻都大,总的电阻叫做串联电路的等效电阻。
④电压公式可以变形为U,U。
⑤以上公式都适用于电路中不止两个导体的情况,如U=+++。。。。。,
并联电路的定义及特点
并联电路:把电路元件并列连接在电路中的两点之间,由此组成的电路叫并联电路。
【注意】(1)从外型上看,并联电路的用电器不是连接在一条导线上的,它由多条路径,导线有分叉。
从各用电器之间的关系来看,并联电路中的某一条支路断开时,其他支路上的用电器照常工作;也就是说各用电器互不影响。
从电键的控制关系上看,并联电路干路上的电键可以控制所有用电器,而支路上的电键只能控制支路上的用电器。
并联电路中电流有多条路径,各用电器能单独工作,电路中某一支路断开,其他支路照样能正常工作。并联电路中电流不是只有一条路径,而是有多条路径,各用电器能单独工作,并联电路中,干路部分开路,整个电路开路;支路部分开路,干路及其他支路的通断情况不受影响,当一条支路被短路时,这时所有支路都被路,电源被短路,会烧坏电源。
并联电路的特点:
并联电路干路中的电流等于各支路电流之和,即。
并联电路各支路两端的电压相等且等于电源电压,即。
并联电路的总电阻的倒数等于各并联导体电阻的倒数之和,即。
并联电路具有分流作用。
【注意】①把几个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,所以总电阻比任何一个导体的电阻都小,总电阻也叫并联电路的等效电阻。对于两个支路的并联电路,公式可化为。
②以下公式适用于电路中不止两个支路的情况:I=,U=;。
③并联电路中各支路的电流跟它们的电阻大小成反比:。
④下列公式只适用于电路中有两条支路的情况:
,,,。