第一章 《走进物理世界》
物理学是研究声、光、热、力、电等各种物理现象的规律和物质结构的一门学科。
观察和实验是进行科学探究的基本方法,也是认识自然规律的重要途径。
一、长度的测量
1.长度测量的常用的工具是刻度尺。
2.国际单位制中,长度的主单位是米(m),常用单位有千米(km),分米(dm),厘米(cm),毫米(mm),微米 (μm),纳米(nm)。
3.主单位与常用单位的换算关系:
1km=103m=104dm=105cm=106mm=109μm=1012nm
长度:
大单位小单位 乘以10n
小单位大单位 乘以10-n
面积:
大单位小单位 乘以102n
小单位大单位 乘以10-2n
体积:
大单位小单位 乘以103n
小单位大单位 乘以10-3n
其中1L=1dm3 1mL=1cm3
4.特殊的测量方法:
(1)测量细铜丝的直径、一张纸的厚度等微小量,常用累积法。
(2)测地图上两点间的距离,圆柱的周长等常用化曲为直法。
(3)测操场跑道的长度等常用轮滚法,即用已知周长的滚轮沿着跑道滚动,记下轮子转过的圈数,可算出跑道的长度。
(4)测硬币、球、圆柱的直径圆锥的高等常用组合法(用刻度尺及三角板等组合起来测量)。
5.刻度尺的使用规则:(三认五会)
三认:量程、分度值和零刻度线。
五会:(1)“选”:根据实际需要选择合适的刻度尺。
(2)“放”:刻度线紧贴且平行被测物体,零刻度线对齐被测物体一端。若用零刻线磨损的刻度尺测量时,要从某一个清晰的整刻度开始。
(3)“看”:视线与刻度尺板面垂直。
(4)“读”:估读到分度值的下一位。
(5)“记”:测量结果由数字和单位组成。或者说成测量结果由准确值、估读值和单位组成。
6.误差:
(1)定义:测量值与真实值之间的差异。
(2)产生原因:a.测量工具不够精确;b.测量方法不够科学c每个人估读时的值不一样。
(3)减小误差的方法:a.使用更精确的测量工具;b.使用更科学的测量方法c多次测量,求平均值(第三种方法最常用)。
(4)误差与错误的区别:误差不是错误,错误可以避免,误差不可避免,只能减小。
二、时间的测量
1.国际单位制中的单位:秒(S) ;其他单位:时(h)、分(min)、 毫秒(ms)、微秒(μs)、纳秒(ns)。
换算关系:
1h=60min=3600s
1ms=10-3s
1μs=10-6s
1ns=10-9s
2.测量工具: 古代用日晷、沙漏、滴漏等;现代用机械钟、石英钟、电子表、秒表等。
物理中写秒表或停表。掌握停表的读数。(不需要估读)
读数=内圈分数+外圈秒数
(分针过半秒认大)
三、体积的测量
1.液体的体积直接用量筒或量杯进行测量;量筒的刻度是均匀的,量杯的刻度是不均匀的,越往上越密;读数时视线与液面最凹处相平。
2.不规则固体的体积一般放入装水的量筒中测量,用待测物体完全浸没液面后的读数减去待测物体放入液体前的读数。(不需要估读)
四、科学探究
1.科学探究六个环节:提出问题猜想与假设设计实验与制定方案获取与处理信息分析与论证评估与反思。
2.探究方法:控制变量法
3.摆钟摆动快慢影响因素:与摆球质量和摆角大小无关,与摆的长短有关,摆线越长,摆钟摆动越慢。
第二章 《声音与环境》
一、声音的产生与传播
1.一切发声的物体都在振动。正在发声的物体叫声源。
敲打桌子,听到声音,却看不见桌子的振动,你能想出什么办法来证明桌子的振动?
可在桌上撒些碎纸屑,这些纸屑在敲打桌子时会跳动。(转换法)
2.声音的传播需要介质,真空不能传声。在空气中,声音以声波的形式传播。
实验1:闹钟放入玻璃罩,将罩中空气抽出,声音变小(理想实验法)验证真空不能传声。
实验2:两音叉水平放置,敲击其中一个音叉,另一个也发声;原理:声音能在空气中传播,声音能传播能量。
3.“风声、雨声、读书声,声声入耳”说明气体、液体、固体都能发声,且空气能传声。
4.声音在固体中的传播的最快,声音在15℃空气中的传播速度是340m/s。
运动会上进行百米赛跑时,终点裁判员应看到枪发烟时记时。若听到枪声再记时,则记录时间比实际跑步时间要 晚 0.29秒(当时空气15℃)。
5.回声是由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。
(1)如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上,人耳能把回声跟原声区分开来,此时障碍物到听者的距离至少为17m。
(2)在屋子里谈话比在旷野里听起来响亮,原因是屋子空间比较小造成回声到达人耳比原声晚不足0.1s 最终回声和原声混合在一起使原声加强。
6.利用回声可以测定海底深度、冰山距离等。
测量方法:测出从发出声音至接收到回声的时间t,查出声音在介质中的传播速度v,则所测距离S=vt/2。
7.声音在耳朵里的传播途径: 外界传来的声音引起鼓膜振动,这种振动经听小骨及其他组织传给听觉神经,听觉神经把信号传给大脑,人就听到了声音。
听到自己说话声是骨传导。
8.声音传到两只耳朵的时刻、强弱及其他特征不同,由此人们可以准确地判断声源的方位这就是双耳效应。
双耳效应应用还有立体声效果。
二、声音的三特性(音调、响度、音色)
1.人感觉到的声音的高低叫作音调。
音调跟发声体振动频率有关系,频率越高音调越高。
(1)管乐器是靠空气柱的振动发声的,空气柱越长,产生声音的音调低。
(2)弦乐器是靠弦振动发声,音调与弦的长短、粗细、松紧程度有关,弦越短、越细、越紧,音调越高。
2.物体在1s振动的次数叫频率,它是声源振动次数与时间之比,单位是赫兹(Hz),字母f表示。
3.人感受到的声音的强弱叫做响度(音量)。单位:分贝(dB)。响度跟发生体的振幅和距离发声体的远近以及发散程度有关。一个人正常说话的声音响度大约为60dB。
4.物体在振动时,偏离原来位置的最大距离叫振幅。
振幅越大响度越大。
5.声音的品质叫做音色也叫音品,它与发声体的材料、结构以及发声方式等因素有关。
人们根据音色能够辨别乐器或区分人。
6.波形图中能读出三种信息:比较音调可以数波的个数;比较响度看波的起伏高低;比较音色看波的形状。
三、让声音为人类服务
1.频率高于20000Hz叫做超声波,低于20Hz叫做次声波,它们是人听不见的声音。
2.人们用分贝(dB)来划分声音等级;听觉下限0dB;白天应控制噪声不超过55dB;晚上应控制噪声不超过45dB,;为保证工作学习,应控制噪声不超过70dB;不能长期处于80-100dB的环境 。
3.减弱噪声主要是从消声、吸声、隔声三个方面采取措施。
减弱噪声途径:从声源处减弱噪声、从传播过程中减弱噪声和从人耳处减弱噪声。
4.可以利用声音来传递信息和传递能量。
第三章 《光和眼睛》
一、光的传播和色散
1.光源:能自行发光的物体。水母是光源。月亮、宝石不是光源。星星不一定是光源。
2.传播规律:光在同种均匀介质中是沿直线传播的。
3.光线是带有箭头的直线,描述光的传播路径和方向。
它是一种抽象的物理模型,运用了建立理想物理模型的方法。
4.应用及现象举例: 激光准直;影子或手影的形成;日食(月球在中间)月食(地球在中间)的形成;小孔成像。(倒立的实像,物变近或者像变远像都会变大,像的形状与物体有关,与小孔的形状无关)
5.光速:光在中速度C=3×108m/s=3×105km/s;光在空气中速度约为3×108m/s。光在水中速度比玻璃中快,都比空气中的慢。(与声音传播速度快慢刚好相反)光年是长度单位。
6.光的色散
(1)定义:17世纪,英国物理学家牛顿使太阳光通过棱镜后,发现太阳光被分解成各种颜色的光,这种现象叫光的色散。(彩色光带)
原理:光的折射
光的色散说明:白光不是单色的,而是由各种单色光(指红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色的光)组成的复色光(由单色光混合成的光);
不同的单色光通过棱镜时偏折的程度不同,各种单色光按偏折程度不同在白屏上依次排列为:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。从这里看出:红光偏折的程度最小,紫光偏折的程度最大。
(2)物体的颜色物体分为透明物体和不透明物体。
物体的颜色是由不同因素来决定的,
透明物体又分无色透明物体(如空气、纯水、无色玻璃等)和有色透明物体。
有色透明物体的颜色:是由它所透过的光颜色来决定,其余的色光都被透明体所吸收。如只透过红色光的玻璃,我们看到它就是红色的;只透过绿光的玻璃,我们看到它就是绿色的。
不透明物体的颜色:是由它能够反射的色光(相同颜色)来决定的,其余的颜色都被这个物体吸收。如红旗我们说它是红的,是因为它只反射红光,吸收其他色光。(注:白色的物体反射所有颜色的光,黑色的物体吸收所有颜色的光。)
(3)色光的混合
人们发现,红、绿、蓝三色光混合能产生各种色彩,其中也包括白色。因此把红、绿、蓝三种色光叫光的三原色。
二、光的反射定律
1.光的反射是光在两种介质的分界面上改变传播方向又返回原来介质中的现象。
2.光的反射光路图,如下图。
3.(1)反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线和入射光线分居于法线的两侧,反射角等于入射角(不能写反)。垂直平面镜入射时,反射角等于入射角等于0度。
(2)如果想探究反射光线与入射光线是否在同一平面内,应如何操作?
将纸板沿中轴 ON向后折,观察在纸板B上是否有反射光线。
(3)如果让光线逆着反射光线的方向射向镜面,会发现新的反射光线沿着原来入射光线的反方向射出,这表明:在反射现象中,光路是可逆的
(4)实验中纸板应竖直放置。若纸板倾斜放置,在纸板上不能看见反射光线,但是三线在同一平面。
(5)入射光线沿着纸板入射是为了显示光路;
4.分类:(1) 镜面反射:在平滑表面发生的且将平行光朝一个方向反射的现象。效果为某一处特别耀眼或者其他地方特别暗。
应用:迎着太阳看平静的水面,特别亮。黑板“反光”等,都是因为发生了镜面反射。
(2)漫反射:在粗糙表面发生的且将平行光朝各个方向反射的现象。效果为到处都能看见且不耀眼。
应用:能从各个方向看到本身不发光的物体,是由于光射到物体上发生漫反射的缘故。镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
5.光的反射时,沿着入射点转动入射光线,反射光线向相反方向转动。
6.反射面为水面时,容器的一端升高,水面仍然水平,反射角和入射角均不变。
水面上升时,入射点和反射光线均向入射光线方向移动,角的大小不变;水面下降时则相反,角的大小也不变。
三、平面镜成像特点
1.实验器材:薄玻璃板,两个完全相同的蜡烛,光屏,火柴,刻度尺,一张白纸笔。
2.操作步骤:实验时,将白纸铺在水平桌面上,将玻璃板竖直放在白纸上,点燃蜡烛发现玻璃板的后面有蜡烛的像,为了确定像的位置具体做法是移动另一侧未点燃的蜡烛,直至与像完全重合,用笔在白纸上做出标记。
3.平面镜成像特点:物与像成正立、等大、左右相反的虚像(不能呈现在光屏上),物与像对应点的连线垂直平面镜,物与像到平面镜的距离相等,物、像相对镜面对称。
4.如何确定像的虚实?
将未点燃的蜡烛B拿走,拿一个光屏放在该处看光屏上是否有像。
5.为什么用两只完全相同的蜡烛?
便于比较物与像之间的大小关系。(等效替代法)
6.实验中不用平面镜用玻璃板是因为?
用玻璃板便于确定像的位置,观察蜡烛B。
7.如果在实验中发现两个像(重影),是由于玻璃板太厚导致的。两个像之间的距离由玻璃板的厚度决定
8.玻璃板后面的蜡烛B为什么不需要点燃?
若点燃后放蜡烛B,使蜡烛A的像变淡,清晰度降低,不便于观察像。
9.玻璃板为什么需要竖直放置?
蜡烛B能够与像完全重合,准确确定像的位置。
10.无论怎样移动玻璃板后方的蜡烛,都无法与像完全重合,为什么?
玻璃板没有与水平桌面竖直放置。
11.为什么要进行多次试验?
避免实验结论的偶然性。
12.为什么使用刻度尺?
为了测量物距和像距。
13.为了更好的观察像,我们应从哪个位置去看?
从蜡烛A侧,透过玻璃板看。
14.为了判断是实像还是虚像,我们应从哪处去看光屏?
蜡烛B那侧,玻璃板的旁边,不透过玻璃板的位置。
15.为什么使用网格纸更好?
可以直接读出物距和像距,也可以直接看出物与像的连线与平面镜垂直。
16.要在较暗的环境进行实验。
17.为什么要点燃蜡烛A?
为了使像更加清晰。
18.若玻璃板向蜡烛A倾斜,则像会在桌面上方;若玻璃板向另一端倾斜,像会在桌面下方。
19.无论怎么样移动蜡烛A,像的大小不变。
20.若平面镜沿着自身所在的直线移动,像的位置、大小均不变。
21.有几块平面镜,就一定能形成几个完整的像。但是人不一定能看见完整的像。
22.平面镜的作用:成像和改变光路。
23.凸面镜对光线有发散作用,可以用于汽车的观后镜,增大观察视野。遵循光的反射定律,成正立缩小的虚像
凹面镜对光线有会聚作用,可用于制作太阳灶等。遵循光的反射定律,成倒立的像。
四、光的折射
1.定义:光从一种介质进入另一种介质时传播方向发生改变的现象;光在同种不均匀的介质中传播时方向发生改变的现象。
2.光的折射光路图,如下图。
3.光的折射定律:
(1)折射光线,入射光线和法线在同一平面内。
(2)折射光线和入射光线分居在法线两侧。
(3)光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,即靠近法线折射。光从水中或其他介质斜射入空气中时,折射角大于入射角,即远离法线折射。(记住“空气中角度最大”)
(4)折射角随着入射角的增大(减小)而增大(减小);光的折射现象中,光路是可逆的。
4.光从空气垂直射入水或其他介质时,光沿直线进入,不改变方向,此时折射角等于入射角,都是零度。
5.折射实验:光屏F向后折,光屏上无折射光线,证明三线共面。
多次改变入射角大小进行实验、换不同的介质进行实验、都是为了避免结论的偶然性。
6.折射现象有:光的色散(彩虹),加水后看见碗底的钱,池水变浅,叉鱼,日出日落,海市蜃楼,水中断笔,物体“错位”等
7.碗里无水时,碗底硬币看不见是因为光的直线传播,加水后能看见硬币了是因为光的折射。
8.从岸上看水中的物体和从水中看岸上的物体,看到的是物体的虚像,且都比物体实际位置高(像在物上方)。
9.光从空气斜射入水中时,容器的一端升高,水面仍然水平,反射角和折射角均不变。
水面上升时,入射点和折射光线均向入射光线方向移动,角的大小不变;水面下降时则相反,角的大小也不变。
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