高中物理基础知识总结.docx
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高中物理基础知识总结
高中物理基础知识总结
IgUgRgUUgR串,分压电阻R串=
UUgUgURg1R
Ug电流表扩大量程
①原理:
利用并联电阻的分流作用
②分流电阻的计算:
将电流的量程扩大到I,要并联的电阻为R并,并联电路电压相等有。
IgRgR并=IIg用半偏法测电流表的内阻
二、电阻的测量--电阻测量的方法归类
在高中电学实验中,涉及最多的问题就是电阻的测量,电阻的测量方法也比较多,最常用的
有:
归纳
1、欧姆表测量。
最直接测电阻的仪表。
但是一般用欧姆表测量只能进行粗测,为下一步的测量提供一个参考依据。
用欧姆表可以测量白炽灯泡的冷电阻。
2、替代法。
替代法的测量思路是等效的思想,可以是利用电流等效、也可以是利用电压等效。
替代法测量电阻精度高,不需要计算,方法简单,但必须有可调的标准电阻。
3、伏安法。
伏安法的测量依据是欧姆定律,需要的基本测量仪器是电压表和电流表,当只有一个电表时,可以用标准电阻代替;当电表的内阻已知时,根据欧姆定律I用,同样电流表也可以当电压表用。
4、比例法。
如果有可以作为标准的已知电阻的电表,可以采用比例法测电表的电阻,对于一般未知电阻,有电阻箱和电表即可。
用比例法测电表内阻时,两个电流表一般是并联,两个电压表一般是串联。
所谓“比例法”是:
要测量某一物体的某一物理量,可以把它与已知准确数值的标准物体进行比较。
例如,使用天平称量物体的质量,就是把被测物体与砝码进行比较,砝码就是质量数准确的标准物体。
天平的结构是等臂杠杆,因此当天平平衡时,被测物体的质量与标准物体的质量是相等的,这就省去了进一步的计算。
有很多情况下,被测物体与标准物体的同一物理量间的关系并不是相等,而是在满足一定条
U电压表同时可以当电流表使R件下成某种比例的关系,这种方法又称为“比例法”。
5、半值法。
测电源的电动势和内电阻
测电源电动势和内阻误差分析方法
笔者在教学过程中发现,对于“测电源电动势和内阻”这个实验有些学生对到底选择电流表内接还是电流表外接搞不清。
有些学生虽然硬生记住了,但对于为何做此选择,也即这两种电路究竟会给实验带来怎样的误差一无所知或一知半解。
现在笔者就该实验误差问题从三个角度分析如下。
①公式法
如果电表是理想的,则电源电动势和内阻可如下推得:
取两组实验数据I1、I2、U1、U2,则有
E=U1+I1rE=U2+I2r
整理得E=
U1I2U2I1
I2I1
(1)
r=
U1U2
I2I1
(2)
若采用图A,于电压表的分流作用,情况如下:
实际
E=U1+(I1+
U1)rRVU2)rRVE=U2+(I2+
整理得E=
U1I2U2I1
U2U1I2I1RVU1U2
U2U1I2I1RV(3)
r=(4)
比较、和、可得,利用图A测得的电源电动势和内电阻都偏小。
若采用图B,于电流表的分压作用,实际情况如下:
E=U1+I1(RA+r)E=U2+I2(RA+r)
整理得E=
U1I2U2I1
I2I1(5)
r=
U1U2-RA
I2I1
(6)
比较、和、可得,利用图B测得的电源电动势没有误差,是准确的,而测得的内电阻偏大。
②图象法
测电源电动势和内阻数据处理的另一种方法是图象法。
以I为横坐标,U为纵坐标,测出几组U、I值,画出U-I图像如下:
若电表是理想电表,根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir,可知在U函数中,截距即为电源电动势值,斜率的绝对值即为电源内阻r。
若采用图A,则有E=U+(I+
U)rRV整理得U=
RVRVrE-I
RVrRVr=
11rRVE-I
RVr
RVr此时U-I函数中,截距为
11rRVE,比真实值E偏小。
斜率的绝对值
RVr为Rv和r
RVr并联后阻值,比真实值r偏小。
若采用图B,有E=U+I(RA+r)整理得U=E-I(RA+r)
此时U(I)函数中截距仍为E是准确值,斜率的绝对值RA+r为RA、r串联后阻值,比真实值r偏大。
③等效法
该实验实际数据处理时都是把电表当成理想电表来处理,而我们知道非理想电压表可等效为一个理想电压表并联上电压表电阻Rv,非理想电流表可等效为一个理想电流表串联上电流表电阻RA,据此对图A、图B电路等效成图甲和图乙,进而再把图甲中RV与原电源E组合成一个等效电源E’,而把图乙中RA与原电源E组合成一个等效电源E”。
此时直接电压表、电流表测得U、I而得的电源电动势和内电阻即为等效电源的电动势和内阻。
图甲中测量计算出的等效电动势E’=
ERVRVr偏值。
比真实值E偏小,等效内电阻r’=
rRV比真实值r
rRV小。
同理图乙中测量计算出的等效电动势E”=E是准确测得的等效内电阻r”=r+RA比真实值偏大。
通过以上三种方法的分析可得相同结论:
于电压表的分流作用,图A电路测得的电源电动势和内电阻都偏小,而且于电压表内阻Rv一般很大,测得的E、r偏差较小;于电流表的分压作用,图B电路
测得的电动势是准确的,而内电阻偏大,而电流表内阻一般较小,与电源内阻较接近,故图B中测得内阻与真实值偏差较大。
所以,当实验要测电源电动势和内阻时,应取图A,误差小,而且测量值都偏小;若只要测电动势时应取图B,测量值是准确的。
结论:
安培表内接—电动势、内电阻测量值均偏小;安培表外接—电动势测量值准
确,内电阻偏大。
磁场对电流的作用
1、判断安培力作用下物体运动方向的方法
电流元法
把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最后确定运动方向。
等效法
环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。
利用结论法
①两电流相互平行时,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥
②两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势,利用这些结论分析。
(4)特殊位置法
带电粒子在磁场中的运动
A、处理方法——定圆心,求半径,画轨迹,算周期
、圆心的确定
①粒子线速度垂直半径,两半径的交点即为圆心
②圆心位置必定在圆中的一根弦的中垂线上。
圆心也可认为是
一个半径与弦的中垂线的交点。
、半径的确定
图12θΦθαv
物理部分
力学中三种常见力及物体的平衡
1、力的概念的理解
力的本质
①力的物质性②力的相互性③力的矢量性④力作用的独立性力的效果
一是使物体发生形变;二是改变物体的运动状态。
①力作用的瞬时效果——产生加速度a=F/m
②力的作用在时间上的积累效果——力对物体的冲量I=Ft③力的作用在空间上的积累效果——力对物体做的功W=Fscosα。
力的三要素:
大小、方向、作用点。
①两个力相等的条件:
力的大小相等,方向相同。
力的分类①性质力②效果力
2、对重力概念理解
重力是地球对物体的万有引力的一个分力。
重力加速度g
①地球表面的重力加速度在赤道上最小,两极最大。
R②海拔越高重力加速度越小。
Rh重心—重力的作用点叫做物体的重心。
①质量分布均匀、形状规则的物体其重心在物体的几何中心上。
②悬挂的物体,绳子的拉力必过物体的重心,和物体的重力构成一对平衡力。
23、弹力
弹力产生的条件:
①相互接触②有弹性形变
方向:
与物体形变的方向相反,受力物体是引起形变的物体,施力物体是发生形变的
物体。
弹力的大小的计算
①根据平衡条件②根据动力学规律③根据公式:
F=kx、ΔF=KΔx
④控制变量法处理多弹簧形变引起的物体的位置的改变问题。
4、摩擦力
摩擦力产生的条件:
①接触面粗糙②有压力③有相对运动静摩擦力的方向①假设法②反推法
静摩擦力的大小①根据平衡条件②根据动力学规律滑动摩擦力的方向
滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反是判断滑动摩擦力方向的依据。
滑动摩擦力的大小根据公式F=μN计算。
滑动摩擦力的大小与物体的运动速度、接触面的面积没有关系。
力的合成与分解、共点力作用下物体的平衡
1、合力与分力
合力与分力是等效替代关系
FθF2
2、平行四边形定则
F1相关数学知识:
①正弦定理:
F3F1F2sin1sin2sin3F1
F2
②余弦定理:
FF12F222F1F2cos
3、合力的范围∣F1-F2∣≤F≤F1+F2
应用判断物体在受到三个力或三个以上力能否平衡问题即合力能否为零。
4、三角形法则
①矢量三角形中的等效替代关系②用矢量三角形求极值问题
若物体受到三个力的作用时,该三个力依次首尾相接构成三角形,则该物体所受合力为零。
θ图
若物体受到三个力的作用始终处于平衡状态,且一个力为恒力。
一个力的方向不变,另一个力的变化引起的各力的变化情况,可三角形法则判断。
5、力的分解的唯一性
将一个已知力F进行分解,其解是不唯一的。
要得到唯一的解,必须另外考虑唯一性条件。
常见的唯一性条件有:
.已知两个不平行分力的方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。
已知一个分力的大小和方向,可以唯一的作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的。
6、力的分解有两解的条件:
.已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,图9可知:
当F2=Fsin时,分解是唯一的。
当FsinF时,分解是唯一的。
.已知两个不平行分力的大小。
如图10所示,分
别以F的始端、末端为圆心,以F1、F2为半径作圆,两圆有两个交点,所以F分解为F1、F2有两种情况。
存在极值的几种情况。
①已知合力F和一个分力F1的方向,另一个分力F2存在最小值。
②已知合力F的方向和一个分力F1,另一个分力F2存在最小值。
F1F2F,F1,F2图10
7、共点力作用下物体平衡处理方法
要注意运用等效关系注意运用力的几何关系。
注意判断力的方向。
(1)整体法和隔离法
(2)合成与分解法正交分解法相似三角形法对称法在平衡中的应用
直线运动
一、匀变速直线运动公式
1.常用公式有以下四个:
VtV0at,sV0t12at,2Vt2V022assV0Vtt2⑴以上四个公式中共有五个物理量:
s、t、a、V0、Vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。
只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。
每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。
如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。
⑵以上五个物理量中,除时间t外,s、V0、Vt、a均为矢量。
一般以V0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、Vt和a的正负就都有了确定的物理意义。
应用公式注意的三个问题注意公式的矢量性
注意公式中各量相对于同一个参照物注意减速运动中设计时间问题
2.匀变速直线运动中几个常用的结论
①Δs=aT,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。
可以推广到sm-sn=(m-n)aT②VtV0Vt,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。
222
2
V02Vt2,某段位移的中间位置的即时速度公式。
Vs22可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有VtVs。
223.初速度为零的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体,如果初速
度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为:
Vat,s12Vat,V22as,st22以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。
4.初速为零的匀变速直线运动
①前1s、前2s、前3s内的位移之比为1∶4∶9∶②第1s、第2s、第3s内的位移之比为1∶3∶5∶
L①应用公式R
S②对于确定的导体,其长度与横截面积的关系满足:
L×S=V(恒量)
闭合电路欧姆定律
高考要求:
电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压
考点一:
直流电路的动态分析
分析方法:
1、分析的顺序:
外电路部分电路变化→R总变化→I总E判断I总的变化→R总U=E-I总r判断U的变化→部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流、电压的变化欧→用串、并联规律分析变化电阻的电流、电压电功。
2、几个有用的结论
①外电路中任何一个电阻增大时外电路的总电阻一定增大
②若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时,总电阻减少。
③动态电路的变化一般遵循“串反并同”的规律;当某一电阻阻值增大时,与该电阻串联的用电器的电压减小,与该电阻并联的用电器的电压增大。
考点二:
电路的故障分析与检测
分析方法:
电路出现故障有两个原因:
①短路②断路。
判断电路故障常用排除法:
在明确电路结构的基础上,从分析比较故障前后电路结构的变化,电流、电压的变化入手,确定故障后,并对电路元件逐一分析,排除不可能情况,寻找故障所在。
仪表检测法:
一般检测故障用电压表
断点故障的判断:
用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,当电压表指针不偏转时,则该段电路中有断点。
短路故障的判断:
用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联;当电压表示数为零时,该电路被短路,当电压表示数不为零时,则该电路不被短路或不完全被短路。
考点三:
会解含容电路
含容电路问题是高考中的一个热点问题,在高考试题中多次
出现。
同学们要注意复习。
1、求电路稳定后电容器所带的电量
求解这类问题关键要知道:
电路稳定后,电容器是断路的,同它串联的电阻均可视为
短路,电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。
分析含容电路方法:
通常先摘除电容器,画出等效电路,再安上电容器,此时电容器可等效为电压表,找出电压表的读数及变化,再Q=CU进行求解。
2、求通过某定值电阻的总电量
考点四:
黑盒问题
常见的电学黑盒问题可以分为两种:
(1)纯电阻黑盒.其解答思路是①将电阻为零的两接线柱短接.
②根据题给测试结果,分析计算各接线柱之间的电阻分配,并画出电阻数目最多的两接线柱之间的部分电路.
③画出电路的剩余部分.
(2)闭合电路黑盒.其解答思路是:
①将电势差为零的两接线柱短接.②在电势差最大的两接线柱间画电源.
③根据题给测试结果,分析计算各接线柱之间是电源还是电阻然后画出电路图.
考点五:
电源的功率问题
电源的输出功率为:
E2E2RE2当R=r时,P出有最大值即PmP出IR224rRrRr/R4r2
电学实验复习专题
一.实验电路和电学仪器的选择
设计型实验多出现在电路实验题。
以一般电路实验为例,一般需要考虑以下几个方面的内容:
1.电路的选择
安培表内、外接电路的选择。
①待测电阻的阻值已知:
于伏特表的分流作用和电流表的分压作用,造成表的示数与通过负载的电压或电流真实值
之间产生误差,为减小此系统误差,当待测电阻阻值Rx>RA,安培表分压很小时,选择安培表内接电路。
当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时,可根据:
RARV>Rx2时,采用电流表外接法;当RARV ②待测电阻的阻值未知: 试触法选择测量电路. 试触法即为依次采用电流表的内外接法,通过计算并比较电流以及电压的相对误差来确定,最后要接相对误差小的那个点. 滑动变阻器限流电路与分压电路的选择: ①当负载电压要求从零开始调节,采用分压电路。 ②当滑动变阻器阻值小于负载电阻时,一般采用分压电路;当滑动变阻器阻值大于负载电阻时,一般采用制流电路。 ③当电源电动势较大、滑动变阻器阻值较小,不能满足限流要求时,采用分压电路。 滑动变阻器的使用 ①限流式接法.如图4所示 特点: RAB随pb间的电阻增大而增大。 练习学案P109页疑点回扣练习1、 ②分压式接法: 如图5所示分压电路.电路总电阻RAB等于AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联。 当Pa滑至b时,虽然Rap与Rpb变化相反,但电路的总电阻RAB持续减小;若P点反向移动,则RAB持续增大。 证明如下: A图4 pbBRABR1RapR1Rap(R2Rap)R21R112RapRapR1 aA PR2b图5 B所以当Rap增大时,RAB减小;当Rap减小时,RAB增大。 滑动头P在a点时,RAB取最大值R2;滑动头P在b点时,RAB取最小值 R1R2。 R1R2练习学案P109页疑点回扣练习2③动变阻器接法选择: 分压接法对负载的电压、电流调节范围较大,但电路耗能多;限流接法对负载的电压、电流调节范围较小,但电路耗能少且电路连接简单。 故优先考虑限流接法为主。 但在以下情况下必须用分压法 ①要使某部分电路的电压或电流从零开始连续调节时—从零调节 ②实验所提供的电压表、电流表量程或电阻元件允许最大电压或电流较小,采用限流接法时,无论怎样调节,电路中实际电流都会超过电表量程或电阻元件允许的最大电流 —器件安全 ③所用滑动变阻器的阻值远小于待测电阻阻值时。 —便于调节第三种: 如图6所示并联式电路。 于两并联支路的电阻之和为定值,则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小;随两支路阻值之差的减小而增大,且支路阻值相差最小时有最大值,相差最大时有最小值。 证明如下: R1R2A图6R3apbB令两支路的阻值被分为Ra、Rb,且Ra+Rb=R0,其中R0为定值。 则 2RaRbRaRbR0(RaRb)2R//RaRbR04R0特点: R//的确随Ra与Rb之差的增大而减小,随差的减小而增大,且当相差最小时,R// 有最大值,相差最大时,R//有最小值。 此外,若两支路阻值相差可小至零,则R//有最大值R0/4. 2.电路实验器材和量程的选择,应考虑以下几点 电路工作的安全性,即不会出现电表和其它实验器材因过载毁坏现象。 能否满足实验要求。 选择器材的一般思路是: 首先确定实验条件,然后按电源—电压表—电流表—变阻器顺序依次选择。 ①电源的选择: 在不超过待测器材所允许的最大电压值的情况下,选择电动势较大的电源。 在相同电动势情况下,通常选择内电阻较小的电源。 ②电表的选择: 在不超过电表量程的条件下,选择量程较小的电表。 ③滑动变阻器的造择 在实验唯一性器材的选择时,对滑动变阻器应考虑三个方面。 首先应注意安全因素,即滑动变阻器在电路里不能超过其额定电流值。 然后考虑是否有足够的电压调节范围。 分压接法总能保证实现这一点。 限流接法就不一定。 当然有时并不需要有太大的电压调节范围,就可以采用限流接法。 最后,应考虑实验控制即电压的调节是否方便。 我们先析分压接法。 在分压接法中应选滑动变阻器的阻值小于待测电阻时,才会使电压调节比较方便。 二、电压表和电流表的改装 电流表改装成电压表的原理①原理: 利用串联电阻的分压作用 ②分压电阻的计算: 设电流表满偏电流为Ig,内阻为Rg,满偏电压为Ug,利用串联电阻的分压作用,可将电流表串一电阻R串使电流表改装成电压表.设电压表量程为U,则 一问能否用二问研究对象与过程;三问动量的变化与合冲量 动量定理的题型解析 ①.定性解释有关现象②简解多过程问题。 ③.求解平均力问题 注意: 动量定理既适用于恒力作用下的问题,也适用于变力作用下的问题.如果是在变力作用下的问题,动量定理求出的力是在t时间内的平均值. ④、求解流体问题 注意: 处理有关流体(如水、空气、高压燃气等)撞击物体表面产生冲力的问题,可以说非动量定理莫属.解决这类问题的关键是选好研究对象,一般情况下选在极短时间△t内射到物体表面上的流体为研究对象 ⑤、对系统应用动量定理。 系统的动量定理就是系统所受合外力的冲量等于系统总动 量的变化。 若将系统受到的每一个外力、系统内每一个物体的速度均沿正交坐标系x轴和y轴分解,则系统的动量定理的数学表达式如下: I1xI2xm1V1xm2V2x。 I1yI2ym1V1ym2V2y 对于不需求解系统内部各物体间相互作用力的问题,采用系统的动量定理求解将会使求解简单、过程明确。 动量守恒定律的理解与应用 、动量守恒定律成立条件的理解。 理解: 系统不受外力或虽受外力但合外力为零,该系统的动量守恒。 理解: 系统所受外力的合力不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量守恒。 理解: 系统所受外力的合力不为零,但合外力远小于物体间的相互作用力,此种情况也可认为系统动量守恒。 、动量守恒定律的四性 系统性: 研究对象是相互作用的物体组成的系统,守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为零。 系统“总动量保持不变”,不是仅指系统的初、末两个时刻的总动量相等,而是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,但不能认为系统内的每一个物体的动量都保持不变。 矢量性 动量守恒定律是一个矢量式,当系统内各物体相互作用前后的速度在同一直线上,应用动量守恒时,要先规定好正方向,将矢量运算简化为带正、负号的代数运算。 相对性与同时性 在动量守恒定律中,物体的速度必须相对于同一惯性参照系。 若在题设条件中各物体的速度不是相对同一惯性系时,必须作适当的变换,使其成为对同一惯性系的速度后才能代入公式运算。 在变换相对速度时要注意速度变化的同时性。 瞬时性 所谓瞬时性,就是指在应用动量守恒定律时要注意: 系统的总动量指系统内各物体在相互作用前同一时刻的动量的矢量和,作用后也应是指系统内各物体在同一时刻的动量的矢量和。 、动量守恒定律的题型分析 1、能根据动量守恒条件判定系统的动量是否守恒? 2、能根据动量守恒定律求解“合二为一”和“一分为二”问题。 “合二为一”问题: 两个速度不同的物体,经过相互作用,最后达到共同速度。 “一分为二”问题: 两个物体以共同的初速度运动,于相互作用而分开各自以不同的速度 运动。 3、会用动量守恒定律解“人船模型”问题 两个物体均处于静止,当两个物体存在相互作用而不受外力作用时,系统动量守恒。 这类问题的特点: 两物体同时运动,同时停止。 4、会分析求解“三体作用过程”问题 所谓“三体二次作用”问题是指系统三个物体组成,但这三个物体间存在二次不同的相互作用过程。 解答这类问题必须弄清这二次相互作用过程的特点,有哪几个物体参加? 是短暂作用过程还是持续作用过程? 各个过程遵守什么规律? 弄清上述问题,就可以对不同的物理过程选择恰当的规律进行列式求解。 5、会分析求解“二体作用过程”问题 所谓“二体三次作用”问题是指系统两个物体组成,但这两个物体存在三次不同的相互作用过程。 求解这类问题的关键是正确划分三个不同的物理过程,
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