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初二物理下册教学课件课程总览123机械与功热与能电与磁涵盖力学基础知识,包括力的概念、测量、探讨温度、热量以及物态变化等概念研究介绍基础电学知识,包括电流、电路、电阻平衡,以及简单机械原理学习功与机械能熔化、凝固、蒸发、液化等物理现象,理解等概念学习欧姆定律初步应用,了解磁现的基本概念,理解能量守恒定律热量计算及热能转化原理象及电磁关系,掌握安全用电常识本课程强调核心物理概念的理解与实验能力的培养,通过系统化的教学设计,帮助学生建立科学的物理观念,培养科学探究精神,提高解决实际问题的能力每个单元既有理论知识讲解,又有丰富的实验演示和实践活动,使学习过程生动有趣且富有成效第四章机械与功引入什么是机械?机械是由多个零件按照一定规律组合而成的,能够完成特定功能的装置在我们的日常生活中,机械无处不在,从简单的开门把手到复杂的自行车、汽车,都是机械的应用力的作用力是物体对物体的作用,它能够改变物体的运动状态或使物体变形当我们推门、拉抽屉、提水桶时,都是在对物体施加力做功的概念当力使物体沿着力的方向移动时,力就对物体做了功例如,我们搬运书包、上楼梯、骑自行车上坡时,都在做功做功的多少与力的大小和物体移动的距离有关生活中的机械现象举例骑自行车时的踏板和链条传动•用剪刀剪纸时的杠杆原理•用扳手拧螺丝时的力臂作用•建筑工地上的起重机使用滑轮组•拉开抽屉时克服摩擦力•力的概念与分类力的定义常见的力重力力是物体对物体的机械作用,这种作用能够改变物体的运动状态(速度大小或方向)或使物体发生形地球对物体的吸引力,方向总是竖直向下重力大变力是一个矢量,具有大小和方向小与物体的质量成正比重力公式,其G=mg力的表示方法中为物体质量,为重力加速度(约)m g
9.8N/kg在物理学中,我们通常用带箭头的线段表示力,其弹力中物体因受外力而发生弹性形变时,物体内部产生的箭头的起点力的作用点•阻碍形变的力如弹簧被拉伸或压缩时产生的力、箭头的方向力的方向•皮筋被拉长时产生的力线段的长度力的大小•摩擦力两个物体接触表面相对运动或有相对运动趋势时,接触表面间产生的阻碍相对运动的力如走路时地面对鞋底的摩擦力、写字时笔尖与纸之间的摩擦力力的测量与单位力的国际标准单位弹簧测力计力的国际标准单位是牛顿(),简称牛,符号为弹簧测力计是测量力大小的常用工具,其原理是利用弹簧的弹性形变与外力成正比NewtonN这一特性牛顿的定义力能使的物体产生的加速度11N1kg1m/s²使用方法为了形象理解牛顿的大小1使用前检查零点,必要时调整
1.一个中等大小的苹果的重力大约是•1N测力计应与被测力方向一致
2.一瓶的矿泉水的重力约为•500ml5N读数时视线应与刻度线垂直
3.一个初中生的重力大约是•400-500N不要超过量程使用
4.力的常用单位换算使用后将测力计挂起,避免弹簧长期受力
5.在实际生活中,还会用到其他力的单位千牛牛•1kN=1000N牛毫牛•1N=1000mN公斤力牛•1kgf≈
9.8N二力平衡与力的合成二力平衡条件力的合成当一个物体在两个力的作用下保持静止或匀速直线运动状态时,这两个力就达到了平衡二力平衡的条件是两个或多个力共同作用的效果,可以用一个力来代替,这个力称为合力,求合力的过程称为力的合成•两力大小相等同一直线上两个力的合成•两力方向相反•同向合力大小等于两力大小之和,方向与两力相同•两力作用在同一直线上•反向合力大小等于两力大小之差,方向与大力方向相同生活中的二力平衡实例不在同一直线上两个力的合成•物体静止放在桌面上重力和支持力平衡使用平行四边形法则,即以两力为邻边作平行四边形,对角线即为合力•电梯匀速上升拉力和重力平衡•鱼悬浮在水中浮力和重力平衡•风筝在空中稳定飞行拉力和风力平衡摩擦力的本质与应用摩擦力的本质摩擦力的分类摩擦力产生的根本原因是两个物体接触表面的微观凹凸不静摩擦力物体有相对运动趋势但尚未运动时产生的摩擦平即使看似光滑的表面,在微观上也存在凹凸不平,当力静摩擦力大小可变,最大值等于最大静摩擦力两表面相对运动时,这些微小凸起相互碰撞、变形或咬合,滑动摩擦力物体相对滑动时产生的摩擦力一般小于最从而产生阻碍相对运动的力大静摩擦力,与接触面积无关,与压力成正比滚动摩擦力物体相对滚动时产生的摩擦力一般远小于滑动摩擦力影响摩擦力的因素接触面的材质和粗糙程度•压力大小(正压力)•相对运动状态(静止、滑动或滚动)•接触面的面积(对于滑动摩擦力,实验证明与面积无关)•增大摩擦力的措施减小摩擦力的措施在许多情况下,我们需要增大摩擦力以提高安全性或功能性在另一些情况下,我们需要减小摩擦力以提高效率或延长使用寿命汽车轮胎采用特殊橡胶材质并设计花纹机械零件之间使用润滑油••冰雪路面撒沙子或盐轴承的使用(将滑动摩擦变为滚动摩擦)••运动鞋底采用特殊材质和纹路光滑物体表面处理••攀岩者手上涂粉末增加摩擦冰上运动利用冰面摩擦小的特性••道路设计成微微粗糙的表面•常见机械简单机械分类简单机械的概念三类主要简单机械简单机械是能够改变力的方向或大小,使人们省力、省时或更便捷地完成工作的基本机械装置它们是复杂机械的基础组成部分,在日常生活和工业生产中应用广泛简单机械的共同特点•结构简单,工作原理明确•能够改变用力的方向或大小•符合功的公式W=F×s•遵循能量守恒定律,不会凭空获得额外能量•实际使用中会存在能量损失(如摩擦)杠杆由硬质直杆和支点组成,能够改变力的方向和大小例如剪刀、钳子、跷跷板、开瓶器滑轮杠杆平衡条件与应用杠杆的基本结构杠杆平衡条件杠杆由三个基本部分组成当杠杆处于平衡状态时,满足以下条件支点杠杆转动的中心点₁×₁₂×₂F l=F l阻力我们想要克服的力,通常是物体的重力其中₁为动力,₁为动力臂;₂为阻力,₂为阻力臂F lF l动力我们施加的力,用来克服阻力即动力×动力臂阻力×阻力臂=杠杆臂杠杆的分类力臂是指力的作用线到支点的垂直距离第一类杠杆支点在中间,如剪刀、跷跷板动力臂动力的作用线到支点的垂直距离第二类杠杆阻力在中间,如开瓶器、手推车阻力臂阻力的作用线到支点的垂直距离第三类杠杆动力在中间,如镊子、钓鱼竿杠杆平衡实验演示实验步骤在杠杆的不同位置挂上不同重物,记录它们到支点的距离
1.调整位置或重物,使杠杆达到平衡状态
2.计算两侧的力矩(力与力臂的乘积),验证杠杆平衡条件
3.杠杆在我们日常生活中有广泛应用撬棍撬动重物利用长动力臂省力•人体关节如前臂是第三类杠杆,牺牲力而获得速度和距离•钢琴键将按键力转化为敲击力•秤杆利用杠杆平衡原理测量重量•滑轮系统滑轮的基本类型滑轮组将多个定滑轮和动滑轮组合在一起,形成滑轮组,能够更加省力理想情况下,使用n个动滑轮的滑轮组,省力程度为F=G/2ⁿ其中F为拉力,G为物重,n为动滑轮数量滑轮系统的效率实际使用中,由于摩擦等因素,滑轮系统的效率并非100%滑轮系统的机械效率ηη=有用功/总功×100%提高效率的方法•使用轴承减小摩擦•定期润滑滑轮•使用轻质材料减少滑轮自重定滑轮轮的轴固定不动的滑轮特点•不省力,F=G(拉力等于物重)•改变力的方向,使操作更方便•使用时拉绳距离等于物体上升高度生活应用旗杆、井绳、窗帘拉绳等动滑轮轮的轴可以随物体一起运动的滑轮特点•省力,理想情况下F=G/2(拉力为物重的一半)•不改变力的方向•使用时拉绳距离是物体上升高度的两倍生活应用吊车、大型建筑起重设备等功与功率概念讲解功的定义功率的定义功是表示力对物体所做机械作用的物理量当力使物体沿着力的方向移动时,力就对物体做了功功率是表示做功快慢的物理量,即单位时间内所做的功功的计算公式功率的计算公式×W=F sP=W/t其中表示功,单位是焦耳;表示力,单位是牛顿;表示力的方向上物体移动的距离,单位是米或者W JF Nsm×P=F v焦耳的含义的力使物体在力的方向上移动所做的功11N1m其中表示功率,单位是瓦特;表示功,单位是焦耳;表示时间,单位是秒;表示速度,单P WW Jt sv位是米秒/m/s瓦特的含义秒钟内做焦耳的功111做功为零的情况功的正负在以下情况下,力虽然存在,但做功为零功的正负取决于力的方向与物体移动方向的关系物体不移动,如手持重物静止不动正功力的方向与位移方向相同,如推车前进••力的方向与位移方向垂直,如匀速圆周运动中的向心力负功力的方向与位移方向相反,如刹车减速••力为零,如物体在光滑水平面上匀速直线运动•日常生活中的功与功率生活中的功与功率实例提水将水桶从井底提升到地面,重力做负功,人做正功•爬楼梯人克服重力做功,功的大小与体重和高度有关•自行车骑行功率与速度和阻力有关•电器功率表示电器单位时间内消耗的电能,如的电饭煲•1000W能的种类与机械能能的基本概念机械能能(能量)是物质运动的量度,是物质的一种基本属性能量机械能是动能和势能的总和,是物体由于其运动状态和位置而是各种物质形态之间相互转化的媒介,在转化过程中能量的总具有的能量量保持不变动能能的主要形式物体因运动而具有的能量,与物体的质量和速度有关机械能动能和势能•动能公式热能物体内部分子无规则运动的能量•Ek=½mv²电能电荷运动产生的能量••光能光波携带的能量其中Ek表示动能,单位是焦耳J;m表示物体质量,单位是千克;表示物体速度,单位是米秒化学能物质化学键中储存的能量kg v/m/s•核能原子核中储存的能量势能•能量的单位物体因位置或状态而具有的能量常见的有重力势能和弹性势能能量的国际单位是焦耳,与功的单位相同J重力势能公式其他常用单位Ep=mgh千焦•kJ1kJ=1000J其中表示重力势能,单位是焦耳;表示物体质量,Ep Jm•千瓦时kW·h1kW·h=
3.6×10⁶J单位是千克;表示重力加速度,约;表示物kg g
9.8N/kg h卡路里•cal1cal=
4.18J体距离参考面的高度,单位是米m机械能实例分析摆球运动中的能量转化摆球从最高点下落时,重力势能逐渐减小,动能逐渐增大;摆球上升时,动能逐渐减小,重力势能逐渐增大在实际情况下,由于空气阻力和摩擦等因素,摆球的机械能会逐渐转化为热能,导致摆动幅度逐渐减小能量守恒定律能量守恒定律的表述机械能守恒的条件能量守恒定律是自然界最基本的定律之一,它指出机械能守恒需要满足以下条件在一个孤立系统中,能量的总量保持不变,能量不会凭空产生,也不会凭空消失,只能从一种形式•系统只受重力、弹力等保守力的作用转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体不存在摩擦、空气阻力等非保守力做功•没有其他形式的能量参与转化(如热能、声能等)•对于理想情况下的机械能守恒现实中的能量转化₁₂E=E或在现实世界中,由于摩擦、碰撞等因素,机械能往往会部分转化为热能、声能等形式这种情况下₁₁₂₂Ek+Ep=Ek+Ep₁₂E=E+Q其中表示机械能,表示动能,表示势能;下标和表示两个不同状态E EkEp12其中表示转化为其他形式的能量Q典型实验案例自由落体实验将小球从高处释放,测量不同高度处的速度,验证能量守恒定律理论上,小球具有的重力势能应等于它获得的动能mgh½mv²生活中的能量守恒现象过山车弹簧玩具水力发电过山车在最高点具有最大重力势能,随着下滑,势能转化为动压缩弹簧时,我们对弹簧做功,将能量储存为弹性势能;释放高处的水具有重力势能,下落时转化为动能,推动水轮机转动,能,速度增大;当再次上升时,动能转化回势能,速度减小时,弹性势能转化为动能,使物体弹出再转化为电能整个过程中能量总量保持不变第五章热与能引入热现象与温度热现象是我们日常生活中常见的自然现象,如冷热感知、物体受热膨胀、物态变化等温度是表示物体冷热程度的物理量,是物体内部分子平均动能的宏观表现热量与内能热量是物体在热交换过程中传递的能量,单位是焦耳内能是物体内部分子热运动和分子J间相互作用的能量总和,也是物体所具有的一种能量形式热传递的方式生活中的热现象实例传导热量在物质内部从高温区域传向低温区域,如金属棒的一端受热,热量沿棒传导体温计的工作原理利用水银(或酒精)热胀冷缩的特性测量温度当接触人体时,体温使对流流体因温度不同而产生密度差异,引起流动并带走热量,如空气加热上升形成对流温度计内的液体膨胀,液柱上升至对应刻度冷暖变化的物理解释辐射物体以电磁波形式向外传播能量,如太阳辐射热量到地球我们感觉到的冷暖实际上是能量传递的结果当我们接触较热物体时,热量从物体传递到我们身体,我们感觉到热•当我们接触较冷物体时,热量从我们身体传递到物体,我们感觉到冷•空调的制冷和制热过程也是能量传递的应用,通过控制热量的流向来调节室内温度热现象研究对于理解自然规律、改善生活质量和发展工业技术都有重要意义在本章中,我们将系统学习温度、热量以及物态变化等概念,了解能量在热过程中的转化和传递规律温度的测量与温度计温度概念常见温度计温度是表示物体冷热程度的物理量,它反映了物体分子热运动的剧烈程度温度是宏观物理量,不依赖于物体的大小和物质的种类温度的国际单位温度的国际单位是开尔文K,常用单位是摄氏度℃和华氏度℉单位换算关系•TK=t℃+
273.15•t℉=
1.8t℃+32几个重要的温度值•水的冰点0℃
273.15K•水的沸点100℃
373.15K•人体正常体温约
36.5℃•室温约20-25℃•绝对零度-
273.15℃0K液体温度计利用液体热胀冷缩的特性制成,常用液体有物态变化与能量液态分子排列较松散,可以自由流动,具有固定体积但不固定形状例如水、汽油、酒精固态分子排列紧密有序,分子间引力大,振动幅度小,具有固定的形状和体积例如冰、铁、木材气态分子排列极为松散,运动自由,分子间几乎没有引力,没有固定的形状和体积例如水蒸气、空气、氧气物态变化的种类物态变化与能量关系熔化固体→液体,吸热过程,如冰融化为水凝固液体→固体,放热过程,如水结冰汽化液体→气体,吸热过程,包括蒸发和沸腾液化气体→液体,放热过程,如水蒸气冷凝成水升华固体→气体,吸热过程,如干冰直接变为二氧化碳气体凝华气体→固体,放热过程,如寒冷冬日窗户上的霜熔化与凝固现象熔化的特点凝固的特点熔化是固体吸收热量变成液体的过程特点凝固是液体放出热量变成固体的过程特点•熔化过程中温度保持不变•凝固过程中温度保持不变•不同物质有不同的熔点•凝固点与熔点相同(理想情况下)•熔化需要吸收热量(吸热过程)•凝固会释放热量(放热过程)•熔化过程中物质的体积通常增大(水是例外)•凝固过程中物质的体积通常减小(水是例外)熔点熔化热与凝固热熔点是物质从固态变为液态时的温度,是物质的特征性质熔化热是单位质量的物质完全熔化所需吸收的热量凝固热是单位质量的物质完全凝固所释放的热量物质熔点℃对于同一种物质,熔化热和凝固热在数值上相等,单位是J/kg或J/g水(冰)0铅
327.5铝660铁1535钨3410蒸发与液化过程蒸发的特点沸腾的特点蒸发是液体表面的分子获得足够能量,克服分子间引力而逸出液面,变成气体的过程特点沸腾是液体内部和表面同时剧烈汽化的现象特点只发生在液体表面液体内部和表面同时发生••在任何温度下都能发生只在特定温度(沸点)下发生••吸收热量,使液体温度降低沸腾过程中温度保持不变••蒸发速度受多种因素影响需要不断吸收热量维持沸腾••影响蒸发速度的因素沸点温度温度越高,分子运动越剧烈,蒸发越快沸点是液体沸腾时的温度,是物质的特征性质沸点受压强影响,压强越大,沸点越高表面积液体表面积越大,蒸发越快物质沸点℃标准大气压下空气流动空气流动加快,带走气体分子,蒸发越快,液体种类挥发性越强的液体蒸发越快氧气-183酒精
78.3水100汞357液化的过程液化是气体变为液体的过程,是汽化的逆过程液化会放出热量,常见的液化方法有冷却降低气体温度,减小分子动能,如水蒸气在冷的窗户上凝结成水滴压缩增大气体压强,使分子间距减小,如制冷设备中的气体压缩液化蒸发降温生活案例人体出汗冰箱制冷陶罐降温人体出汗后,汗液蒸发吸收体表热量,带走多余热能,从而起到降温效果制冷剂在蒸发器中吸收箱内热量而汽化,带走热量;在冷凝器中放热液化,循陶罐微小孔隙使少量水渗出表面并蒸发,吸收热量,使罐内水温降低环往复热量与能量转化热量概念热平衡热量是物体在热交换过程中传递的能量,是一种能量形式热量传递的方向总是从高温物体到低温物体当两个不同温度的物体接触时,热量会从高温物体传递到低温物体,直到两者温度相等,达到热平衡状态热量的计算热平衡原理在没有外界能量输入的封闭系统中,热量的得失相等物体温度升高或降低时吸收或放出的热量计算公式Q₁=Q₂即高温物体失去的热量等于低温物体得到的热量Q=cm\Delta t热量与其他形式能量的转化其中•Q热量,单位是焦耳J根据能量守恒定律,热量可以与其他形式的能量相互转化•c比热容,单位是J/kg·℃或J/g·℃机械能→热能如摩擦生热•m物体质量,单位是千克kg或克g电能→热能如电热器•\Delta t温度变化值,单位是摄氏度℃化学能→热能如燃料燃烧比热容热能→机械能如热机热能→电能如热电偶比热容是表示物质吸热或放热能力的物理量,定义为单位质量的物质温度升高1℃所需吸收的热量物质比热容[J/kg·℃]水4200铝900铁460铜390日常加热耗能举例90%42%15%生活中的节能减排节能的物理基础建筑保温材料案例节能是指在满足相同需求的前提下,减少能源消耗的行为和技术从物理学角度看,节能主要通过以下途径实现提高能量转换效率
1.减少不必要的能量损失
2.利用可再生能源替代化石能源
3.采用新技术和新材料降低能耗
4.家庭节能措施使用节能灯代替白炽灯•LED选择高能效比的家用电器•合理设置空调温度(夏季不低于℃)•26使用保温杯减少重复加热水的次数•利用太阳能热水器替代电热水器•关闭不使用的电器电源,避免待机能耗•建筑节能是节能减排的重要领域,良好的建筑保温可以显著减少采暖和制冷能耗常用的保温材料包括岩棉玻璃棉利用纤维间的空气作为绝热层/聚苯乙烯泡沫板内部充满微小气泡,导热系数低EPS聚氨酯泡沫闭孔结构,保温和防水性能好真空绝热板利用真空的绝热性能,厚度小效果好双层或三层中空玻璃窗利用密封空气层减少热传导,比单层玻璃节能50-70%节能灯、空调能效比说明75%
3.540%LED节能灯省电率高能效空调系数变频技术节能率相比传统白炽灯,灯在提供相同亮度的情况下可节约高达的电能的灯亮能效比表示空调制冷量与消耗电量的比值,数值越高越节能一级能效空调的通常变频空调通过调节压缩机转速来适应实际需求,相比定频空调可节约电能初始成本LED75%10W LEDEER EER30-50%度相当于白炽灯,且使用寿命长倍以上大于,意味着消耗千瓦时电能可以产生千瓦时的制冷量更高,但长期使用更经济环保60W
103.
413.4第六章电现象初步电的基本概念导体和绝缘体电是一种基本的物理现象,与带电粒子(如电子、质子)的存在和运动有关在日常生活和工业生产中,电能已经成为最重要的能源之一带电现象物体带电是指物体获得或失去电子的过程根据电荷守恒定律,电荷不会凭空产生或消失,只会转移带电方式主要有摩擦起电两种不同材料相互摩擦,电子从一种物质转移到另一种接触起电两种不同物质接触,电子从一种物质转移到另一种感应起电带电体靠近导体,导体内电荷重新分布静电现象静电现象是指电荷在物体上积累并保持静止状态的现象常见的静电现象包括•干燥天气脱毛衣时的噼啪声和火花•塑料梳子梳头后能吸引小纸片•气球摩擦后贴在墙上根据物质导电能力的不同,可以将物质分为导体、绝缘体和半导体导体导体是指电荷可以自由移动的物质,如•金属(铜、铝、铁等)•石墨•盐溶液、酸溶液、碱溶液•人体(主要因为含有大量电解质溶液)绝缘体电流与电路电流概念串联和并联电路电流是指导体中的电荷定向移动,是表示电荷流动的物理量电流的方向规定为正电荷移动的方向(实际导线中是负电荷电子反向移动)电流的计算公式I=Q/t其中I表示电流,单位是安培A;Q表示电荷量,单位是库仑C;t表示时间,单位是秒s电路的基本组成电路是电流流动的闭合通路,基本组成包括电源提供电能的装置,如电池、发电机用电器消耗电能的装置,如灯泡、电动机导线连接各部分的导体开关控制电路通断的装置简易电路搭建实验点亮小灯泡实验电路连接注意事项点亮小灯泡是初中物理电学实验的基础,通过这个实验可以理解简单电路的组成和工作原理实验材料•小灯泡(
3.8V,
0.3A)•电池或电池盒(两节
1.5V干电池)•导线若干•开关•电流表、电压表(可选)操作步骤
1.检查电源、灯泡是否完好
2.将灯泡、电池、开关用导线连接成闭合回路
3.闭合开关,观察灯泡是否点亮
4.如有需要,使用电流表、电压表测量电路参数•确保电路连接牢固,接触良好•电源正负极连接正确•电流表串联,电压表并联•注意电源电压与灯泡额定电压匹配•长时间实验时,注意散热实验变式基于点亮小灯泡的基础实验,可以进行以下变式•多个灯泡的串联和并联比较•不同电源电压对灯泡亮度的影响•导线长度对电路的影响•开关控制的复杂电路(如双控开关)常见电路故障排查灯泡不亮灯泡亮度异常电路短路可能原因可能原因可能原因•电路断路(导线松动、断裂)•电源电压过高或过低•导线绝缘层破损,导线直接接触•电源电量不足或连接错误•接触不良导致电阻增大•用电器内部短路•灯泡已损坏(灯丝断了)•并联或串联电路中其他元件影响排查方法目视检查导线,断开各部分逐一测试注意短路可能导致电源过热或损坏,发现•开关接触不良排查方法测量灯泡两端电压,检查接触点,更换电源短路应立即断开电源电阻与欧姆定律初步电阻的概念欧姆定律电阻是导体阻碍电流通过的性质,表示导体对电流通过难易程度的物理量电阻的计算公式(欧姆定律)R=U/I其中R表示电阻,单位是欧姆Ω;U表示电压,单位是伏特V;I表示电流,单位是安培A影响导体电阻的因素导体的电阻与以下因素有关材料不同材料的电阻率不同长度长度越长,电阻越大,成正比关系横截面积截面积越大,电阻越小,成反比关系温度大多数金属导体温度升高,电阻增大导体电阻计算公式R=ρ·L/S其中ρ表示电阻率,L表示导体长度,S表示导体横截面积欧姆定律是描述电流、电压和电阻三者关系的基本定律,表述为在温度不变的条件下,导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比数学表达式I=U/R或U=IR其中I表示电流,单位是安培A;U表示电压,单位是伏特V;R表示电阻,单位是欧姆Ω欧姆定律的意义生活安全用电常识家庭用电基本知识电的危险性中国家庭用电是220V、50Hz的交流电,这个电压对人体是危险的安全用电的基本知识包括•家用电器分为一类和二类电器•一类电器需要接地保护(如洗衣机、冰箱)•二类电器有双重绝缘,不需要接地(如电视、手机充电器)•家用电线通常有三种颜色•黄绿线保护接地线•蓝线零线•红/棕线火线•保险丝是电路中的保护装置,当电流过大时会熔断,切断电路电流通过人体可能导致严重后果•10mA肌肉痉挛,难以自行脱离磁现象引入磁的基本概念磁场的概念磁是一种基本的物理现象,与物质中电子自旋和轨道运动有关磁的存在表现为对铁、钴、镍等铁磁性物质的吸引作用,以及对其他磁体的相互作用磁体的基本性质磁极性磁体总是同时具有南北两极,不存在单极磁同名磁极相斥,异名磁极相吸
2.磁极不可分割即使将磁体分割,每一部分仍然是具有南北两极的完整磁体磁力作用磁体可以隔空对铁磁性物质产生吸引作用常见磁体天然磁体磁铁矿(₃₄)Fe O人造磁体永久磁体钢磁铁、铝镍钴合金、钕铁硼等•临时磁体软铁在外磁场作用下临时磁化•电磁铁通电线圈中的软铁芯•磁场是磁体周围存在的一种特殊的物质场,是磁体产生磁作用的空间区域磁场的分布可以用磁感线来描述磁感线的性质磁感线是闭合曲线,在磁体外部从极出发,到极进入
1.N S磁感线不会相交
2.磁感线密集处磁场强,稀疏处磁场弱
3.磁感线方向定义为磁场中放置的小磁针极所指方向
4.N地磁场地球本身就是一个巨大的磁体,具有南北磁极地磁场对指南针的指向起决定性作用地理南极附近是地磁北极,地理北极附近是地磁南极地磁场在导航、动物迁徙以及保护地球免受有害宇宙射线方面都起着重要作用磁与电的基础关联磁生电电磁感应电生磁电流的磁效应电磁波年,法拉第发现磁场变化可以在导体中产生电流,称为电磁感应现象这一发现为年,奥斯特发现通电导线周围存在磁场,称为电流的磁效应这一发现揭示了电与麦克斯韦预言并由赫兹实验证实,变化的电场可以产生变化的磁场,变化的磁场又可以产18311820发电机的发明奠定了基础磁的内在联系生变化的电场,形成电磁波在空间传播电与磁互动实例电磁铁原理与制作电磁铁应用电磁铁是利用电流的磁效应制成的一种临时磁体,当电流通过线圈时,线圈内的铁芯被磁化,表现出磁性;断电后,铁芯的磁性基本消失电磁铁的基本结构铁芯通常使用软铁,易于磁化也易于退磁线圈绝缘导线绕制而成,通电后产生磁场电源提供电流,可以通过调节电流大小控制磁性强弱影响电磁铁磁性强弱的因素
1.线圈匝数匝数越多,磁性越强
2.电流大小电流越大,磁性越强
3.铁芯材料优质软铁材料可提高磁性
4.铁芯形状U形比直形更能集中磁力简易电磁铁制作步骤
1.准备铁钉或软铁棒作为铁芯
2.用绝缘漆包线紧密均匀地绕制线圈
3.连接电池和开关
4.闭合开关,测试电磁铁能否吸引小铁钉或回形针电磁铁广泛应用于日常生活和工业生产中电铃通电时,电磁铁吸引铁片使锤敲击铃体;断电时,铁片弹回并断开电路,形成振动继电器小电流控制大电流的自动开关装置电磁起重机用于搬运废钢铁等金属物品电磁阀控制流体通路的开关扬声器利用电流变化产生的磁场变化推动振膜发声硬盘驱动器利用电磁铁精确控制读写磁头位置磁悬浮列车利用电磁铁的排斥力使列车悬浮其他电磁现象的重要应用实验专题课实验的重要性实验基本步骤实验注意事项物理学是一门以实验为基础的自然科学,通过实验可以提出问题明确实验目的和研究对象•实验前仔细阅读实验指导,了解仪器使用方法•验证物理规律和理论做出假设根据已有知识推测可能的结果•注意实验安全,尤其是电学和热学实验•培养科学思维和探究能力设计实验确定实验方案、仪器和步骤•正确读取和记录数据,单位要统一•提高动手操作和观察能力进行实验按照设计操作,记录数据•实验结果与理论有差异时,分析可能的误差来源•加深对物理概念的理解分析数据处理数据,寻找规律•保持实验区域整洁,实验后及时整理仪器•培养严谨的科学态度得出结论验证或修正假设经典实验操作技法力学实验热学实验温度计使用水银球完全浸入被测物体,读数时视线与液柱顶部平行比热容测定减少热量损失,保温杯或隔热材料热胀冷缩演示确保安全,避免烫伤电学实验电路连接正确连接电源正负极,导线连接牢固电流表使用串联在电路中,从+端接入,-端接出电压表使用并联在被测元件两端,注意正负极欧姆定律验证控制变量,保持温度恒定知识点归纳与能力提升机械与功章节核心考点电与磁章节核心考点力的基本概念力的定义、表示方法、分类和单位电荷与电流概念、单位和测量力的平衡二力平衡条件、力的合成与分解电路基本组成、串并联特点摩擦力分类、产生条件、影响因素和应用欧姆定律表述、公式和应用简单机械杠杆、滑轮、斜面的原理和应用电阻概念、影响因素和计算功和功率定义、计算公式和单位安全用电危险性和防护措施机械能动能、势能及其转化,能量守恒定律磁现象磁体特性、磁场概念电磁关系电流的磁效应、电磁铁原理和应用热与能章节核心考点实验与方法论核心考点温度概念、单位和测量方法物态变化熔化、凝固、汽化、液化、升华及其特点实验设计控制变量法、数据记录方法热量概念、计算公式、比热容仪器使用测力计、温度计、电流表、电压表等热平衡原理和应用数据处理有效数字、误差分析、图像绘制内能概念和改变方式科学探究提出问题、做出假设、设计实验、得出结论热量与其他能量的转化能量守恒应用典型例题讲解1基础记忆掌握物理量的定义、单位和公式如力的定义、功率公式、欧姆定律等做到准确记忆,灵活应用2理解应用理解物理概念和规律的含义,学会在具体情境中应用如分析物体受力、计算电路中的电流等3分析推理学会分析物理现象,找出关键因素,运用物理规律进行逻辑推理如分析能量转换过程、推导电路变化规律等4综合创新将多个物理概念和规律综合运用,解决复杂问题培养创新思维,举一反三,学以致用物理与生活创新应用科技创新案例基于电磁学原理的创新物理学原理在现代科技中的创新应用不断涌现,这些应用极大地改变了我们的生活方式无线充电技术利用电磁感应原理,实现无接触充电超导材料零电阻状态下的电流传输,应用于强磁场设备基于力学原理的创新磁悬浮技术利用磁场力实现无接触悬浮,用于高速交通碳纤维材料轻质高强,广泛应用于航空航天和体育器材环保创新案例减震技术利用共振原理设计的建筑减震装置,提高抗震能力仿生机器人模仿生物运动原理,实现复杂动作太阳能技术利用光电效应,将太阳能转化为电能风力发电利用风能转化为机械能再转化为电能基于热学原理的创新海水淡化利用热力学原理,将海水转化为淡水相变材料利用物质相变过程中温度不变的特性,应用于温度调节电动汽车利用电磁学原理,减少碳排放热电材料直接将热能转换为电能,用于废热回收隔热新材料如气凝胶,具有超低导热系数,是优秀的保温材料物理学习方法建议概念理解重视基本概念和定律的理解,而不是死记硬背通过类比、图示等方式深化理解实验探究积极参与实验,培养动手能力和观察能力自己动手验证物理规律,加深印象公式应用理解公式的物理意义,掌握其适用条件和应用范围练习不同情境下的应用问题解决学会分析问题,找出关键物理量,建立物理模型,应用物理规律求解生活联系关注物理在日常生活中的应用,培养物理思维,用物理知识解释身边现象。
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