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物理
第一讲如何学习物理光现象
如何学习物理
一、学好物理的重要性
1.物理学是一门基础科学,它揭示了事物发生与发展的客观规律.
2.物理和我们的生活有着密切的联系,有着广泛的应用.
3.学好物理使我们能够正确地认识我们周围的事物,提高我们的生活质量.
二、怎样学好物理
1.提高学习物理的兴趣.
2.把理论与实际结合起来.
3.做好物理实验.
4.做好练习.
光现象
一、光的直线传播
1.光在同一种物质里的传播路线是直的.
2.在真空中的光速是3×108m/s.
3.光的直线传播的实例∶射击中的三点一线,小孔成像,影子的形成,日食和月食.
例1下列现象中,不能用光在同一种均匀介质中沿直线传播道理解释的是()
A.小孔成像
B.日食和月食的形成
C.看不到不透明体后面的东西
D.平面镜成像
分析∶
A.小孔成像.它是可以用直线传播加以解释的;
B.日食和月食的形成.这也是可以用光的直线传播解释的;
C.看不到不透明体后面的东西.不透明的物体挡在眼前,后面的东西看不到了,因为光是沿直线传播.
所以,前三个都是能够用光的直线传播道理解释的.
D.平面镜成像.平面镜成像是不能用光的直线传播现象去解释的,原因是光到平面镜上发生反射,它不再走直线.
答案∶D
二、光的反射
1.光的反射定律∶反射光线、入射光线、法线在同一平面内.反射光线、入射光线分居在法线的两侧.反射角等于入射角.
例1入射光线与平面镜MN的夹角是30°如图所示,如果保持入射光线不动,使平面镜绕入射点逆时针转动10°,则反射光线跟入射光线的夹角()
A.增加20°B.增加10°
C.减小20°D.减小10°
分析∶如图所示,入射角是60°,如果镜子绕着O点逆时针转动10°,这时候光线和镜面间的夹角就变成了40°.所以入射角就只有50°.在没转以前,入射光线跟反射光线间的夹角是120°,现在入射光线跟反射光线问的夹角就为100°,由此可知减小20°.
答案∶C
例2光线垂直射在平面镜上,将平面镜以过入射点、垂直入射光线的直线为轴线转过30°角,则反射光线转过的角度为()
A.0°B.20°C.40°D.60°
分析∶光线是垂直入射到平面镜上的,所以这时候入射光线跟法线是重合的,反射光线跟法线也是重合的,这时候的入射角为0°;反射角也是0°∶当镜子转过30°后,入射光线跟法线间的夹角就变成了30°.这时候的反射角也就从0°变成了30°,这种情况下反射光线转过的角度是多少呢?
注意入射光线的方向并没有改变,只是镜子改变了.原来反射光线和入射光线是重合的,现在反射光线跟入射光线的夹角变成了60°,所以这个答案是60°.
答案∶D
例3画出下列各图中入射光线的反射光线.
分析∶首先,我们在入射点上把法线画出来,再来画反射光线(画反射光线的时候我们要记住∶反射光线是跟入射光线、法线在同一个平面上,反射光线跟入射光线应该分居在法线的两侧,反射角等于入射角).
第一个图,我们确定了入射角以后,也就确定了反射光的方向.注意∶反射角等于入射角,这样画反射光线就容易了.
第二个图,光线垂直于镜面照到平面镜上,那么反射光线也应该是垂直于镜面的,从镜子反射回来,在这里我们来画两个箭头,一个就表示入射光线,指着镜子;另一个是反射光线,从镜面反射回来.
第三个图,两块平面镜是平行的,给出了一条照在下面平面镜上的入射光线,我们先要把这里的法线做出来,让反射角等于入射角.做出反射光线,这条反射光线了又照到第二块平面镜上.我们在第二块平面镜上做出法线,再做出第二块平面镜上的反射光线,这张图反映了光在两个平面镜间传播的情况.
答案∶
2.平面镜成像的特点∶物体在平面镜中成的是虚像,像和物的大小相等,像和物的连线垂直于镜面,像和物到镜面的距离相等.
例1如图所示的是物体在平面镜里成像的情况,其中正确的图是().
分析∶三幅图中,左边的d表示物体,右边的表示它的像.
甲图∶字母d相对于平面镜不对称;
乙图∶平面镜两侧的字母d、b相对于平面镜对称;
丙图:
字母d在左侧是正立的,右侧字母是倒立的,不对称.
所以,三幅图中能正确反应平面镜成像特点的是第二幅图.
答案∶乙
例2下列说法正确的是()
A.物体离平面镜越近,所成的像就越大
B.物体越大,它在平面镜里所成的像就越大
C.平面镜越大,物体在平面镜里所成的像就越大
D.平面镜竖直放置比倾斜放置时,物体在平面镜里成的像要大
分析∶平面镜成像特点∶像的大小与物的大小是相同的.由此判断∶
A.像的大小与物体离平面的远近无关.
C.像的大小与平面镜的大小无关.
D.像的大小与平面镜的放置倾角无关.
所以,正确答案是B.物体大,成的像才能够大.
答案∶B
例3人站在竖直放置的平面镜前,以速度v向镜走去,人的像对人移动速度是()
A.vB.2vC.v/2D.
v
分析∶人向平面镜走的速度是v,因为人所成的像相对于平面镜,跟人是对称的,所以,像相对于平面镜移动的速度应该也是v.人的像对于人的移动速度,应该为2v.
答案∶B
例4如图所示的是从平面镜中看到的钟表的像,则该钟表指示的时间是()
A.10点40分B.1点55分
C.7点25分D.1点20分
分析∶钟表在平面镜中所成的像和钟表是左右颠倒的,所以指示的时间是1∶20,而不是10∶40.
答案∶D
例5检查视力时,人与表间的距离应为5米,现在由于屋子太小而在对面墙上挂一平面镜,且视力表到镜子的距离为3米,那么检查视力时()
A.人应面对镜而坐,且人与镜间的距离为2.5米
B.人应面对镜而坐,且人与镜间的距离为2米
C.人应面对视力表而坐,且人与视力表间的距离为3米
D.人应面对视力表而坐,且人与视力表之间的距离为2.5米
分析∶视力表到镜子的距离是3米,那么视力表在镜子里所成的像距镜子也是3米,人在镜前只需要离镜子两米,它到视力表像间的距离就应该是5米了.所以这个答案应该是2米.
答案∶B
三、光的折射
1.光从一种物质进入另一种物质时它的传播方向通常会改变,这种现象叫做光的折射.
当光从空气斜射入水或其他透明物质时折射角小于入射角,当光从水或其它透明物质斜射入空气时,折射角大于入射角,当光垂直入射到两种物质的交界面时光的传播方向不改变折射角等于入射角,等于0.
例1如图所示是光线从空气斜射入玻璃中,请在图中画出折射光线的大致方向.
分析∶光是从空气斜射入玻璃中的,下边表示的就是空气,上面是玻璃.光线从空气斜射入玻璃,就会出现折射角小于入射角这样的情况.所以,反射光线应该向法线这边偏.
答案∶
例2如图所示,光线在空气和某种均匀透明介质的界面上发生折射,入射角是______度,折射角是______度,界面MN的______侧是空气.
分析∶MN是界面,虚线表示的是法线,0点为入射点.入射角是入射光线跟法线间的夹角,现在给出的这个角度是入射光线和界面间的夹角45°,那么入射角应该是45°,因为这两角之和为90°.
折射角是折射光线跟法线间的夹角,图示给出的是折射光线跟界面的夹角为60°,所以折射角是30°.
因为折射角小于入射角,所以上侧是空气.
答案∶45°;30°;上
2.凸透镜成像规律及其应用
“u>2f成缩小倒立实像,2f>v>f,物像异侧.照相机原理
2f>u>f成放大倒立实像,v>2f,物像异侧.幻灯机原理
u
例1在下图中,已知入射光线和折射光线,在方框中填入一个适当的透镜.
图一∶发散光束经过透镜后变成平行光束,透镜对光线起会聚作用,所以是凸透镜;
图二∶会聚光速经透镜后变成平行光束,透镜对光线起发散作用,是凹透镜;
图三∶透镜对光线起会聚作用,是凸透镜;
图四∶透镜对光线起发散作用,是凹透镜.
所以正确答案就是下面这些图,第一个是凸透镜;第二个是凹透镜;第三个是凸透镜;第四个是凹透镜.
答案∶
例2在下图中,画出经凸透镜折射后的光线或射入凸透镜的光线
这三张图,画出的是一块凸透镜,中间的点画线表示的是透镜的主光轴.
第一个图给的是射向透镜的一条光线;光线透过镜中心,这也叫透镜的光心,这条光线它的传播方向是保持不变的.
第二个图给出的是从透镜折射以后射出的光线,这条光线过透镜焦点;什么样的光线经过凸透镜折射以后能够到另一侧的焦点上呢?
是平行于凸透镜主轴的光线.
第三条是从透镜折射以后,射出的光线,这条光线平行于主光轴.什么样的光线经过凸透镜折射以后能够变成平行于主轴的光线呢?
它在到达凸透镜以前,应该是过凸透镜的焦点的.
答案∶
例3在下图中,线段A′B′代表物体AB通过凸透镜所成的像,在图上画出的物体AB所在的大致位置和大小.
分析∶A′B′是在一倍焦距到两倍焦距之间,所以物体应该在透镜另一侧的二倍焦距之外,所成的像应该是倒立缩小的实像,所以那个原来所放的物体,应该是倒立的,并且比这个像要大.
答案∶
例4如下图所示是某同学观察凸透镜成像时的情况∶
根据图甲可知∶______.
根据图乙可知∶______.
分析∶两张图,甲图说明什么?
乙图说明什么?
从观察可以看到,蜡烛作为物的话,它到焦点的距离和焦点到透镜的距离是相等的.从另一侧我们观察到的像到焦点的距离,也是等于这个焦点到透镜的距离.说明把物体放在透镜的二倍焦距处时,所成的像也在透镜的二倍焦距处,所成的像是和物体等大、倒立的实像.
乙图把物体放在2倍焦距之外,所以在屏上成一个倒立的缩小的实像,这个像成在1倍焦距到2倍焦距之间.
答案∶物体在凸透镜2倍焦距处时,成与物等大的倒立的实像,像距也为2倍焦距.
物体在凸透镜2倍焦距以外处时,成缩小的倒立的实像,像距在1倍焦距到2倍焦距之间.
例5在总结凸透镜成像的规律时,以下说法正确的是()
A.相对物体而言,虚像一定是正立的,实像一定是倒立的
B.虚像一定是放大的,实像一定是缩小的
C.像和物在凸透镜两侧的是实像,像和物在凸透镜同侧的是虚像
D.物距大于焦距,成的是实像;物距小于焦距成的是虚像
分析∶A.相对物体而言,虚像一定是正立的,实像一定是倒立的.这个从我们刚才的分析当中,看到它是对的,所以A对∶
B.虚像一定是放大的,实像一定是缩小的.我们看凸透镜成的虚像确实是放大的,但是成实像有的放大有的缩小,所以B不对∶
C.像和物在凸透镜两侧的是实像,像和物在凸透镜同侧的是虚像.这是正确的;
D.物距大于焦距,成的是实像;物距小于焦距,成的是虚像.就是当把物放在一倍焦距之内时,这时候是成正立的放大的虚像,所以这种说法也是正确的.
答案∶ACD
例6如果烛焰从3倍焦距处,沿主轴移到距凸透镜5倍焦距处,则烛焰∶()
A.仍成缩小的像,但像变大了
B.仍成缩小的像,但像变小了
C.成放大的像了,且为虚像
D.成放大的像了,仍为实像
分析∶A.“仍成缩小的像,但是像变大了.”物体是远离透镜的移动,所以像应该是更靠近,物越远,成的像越小,这个A说法是错误的;
B.“仍成缩小的像,但是像变小了.”这个说法就对了;
C.“成放大的像了,且为虚像.”不对;
D.“成放大的像,仍为实像.”不能放大,一直是缩小的;
答案∶B
例7放映幻灯时,在银幕上得到的是幻灯片景物的()
A.正立放大的实像
B.倒立放大的实像
C.正立放大的的虚像
D.倒立放大的的虚像
答案∶B
例8用照相机拍照,在胶片上得到的是被摄物体的()
A.倒立放大的实像
B.倒立缩小的实像
C.倒立缩小的虚像
D.正立缩小的虚像
答案∶B
第二讲质量和密度
一、质量
1.质量∶物体中含有物质的多少叫做质量.
例1完成下列单位的换算
8.9g=______kg
2.4t=______kg
分析∶1kg等于1000g,现在要把8.9g换成kg,我们应该把小数点往前移,前面还要补上三个0,结果就是8.9g=0.0089kg
1t等于103kg,所以2.4t就等于2.4×103kg.
答案∶O.0089∶2.4×103
例2关于物体的质量,下面的说法中正确的是()
A.1千克的铁比1千克的棉花质量大
B.一块冰完全熔化成水,它的质量减小了
C.用粉笔在黑板上写字,手中的粉笔体积变小了,它的质量不变
D.一个罐头被宇航员带到太空中,它的质量不变
分析∶这里有四个说法,第一个说法1千克的铁比1千克的棉花质量大.质量是物体中含有物质的多少,1千克铁跟1千克棉花,既然质量是相等的,它们所含物质的多少就是相等的,所以A的说法是不对的.
再看B,一块冰完全熔化成水,它的质量减小了.在冰化成水的过程当中,只要水没有漏掉,没有倒入其它的物体,就始终在一个容器中,化完以后还在这个容器当中.我们不考虑它的蒸发,那么它的质量不会发生变化,所以这种说法也是不对的.
再来看C,用粉笔在黑板上写字,手中的粉笔体积变小了,它的质量不变.写字过程当中粉笔在消耗它的质量,所以粉笔越小、越短,它的质量应该是越小,不是质量不变的,这种说法也是不正确的.
最后看.D,一个罐头被宇航员带到太空中,它的质量是不变的.物体的质量跟物体所处的位置是没关系的.所以D选项是正确的.
答案∶D
2.质量的测量∶天平是用来测量物体质量的仪器.
(1)天平的调节∶
物理天平的调节分两步∶
a.使天平的底盘水平,调节底板上的螺钉,让重锤线上的小锤尖端跟底板上的小锥体的尖端正对.
b.使天平的横梁平衡,把游码放在标尺左端的零刻度线处,调节横梁上的平衡螺母,使指针指在分度盘的中央线处.
托盘天平的调节∶
a.把天平放在水平桌面上.
b.游码放置零刻度线上,调节横梁上的平衡螺母,使天平横梁平衡.
(2)天平的使用∶
把被测物体放在天平的左盘内,用镊子往右盘里加砝码,先试用大的,如果质量过大,换用小的,直到接近平衡.再调节游码位置,直到横梁平衡.计算砝码的总质量加上游码所对应刻度值,就得出被测物体的质量.
(3)使用天平的注意事项∶
a.使用时不要超过天平的最大称量;
b.用镊子往天平盘加减砝码时轻拿轻放;
c.要保持天平干燥,清洁.
例1一盒大头针,估计有几百个.给你一架天平,怎样能很快地知道它的确切数目.以具体数字为例,说明你的方法.
分析∶大头针的总数比较多,体积又比较小,数起来不太方便.现在教大家拿天平来做这个实验.
具体的做法是,拿出20个大头针,用天平称一下它的质量,用m表示,再把所有的大头针放在天平上,称一称它们的总质量,用M表示.我们利用式子总数N=20×M/m,这样就可以把大头针的个数算出来了.
答案∶称出20个大头针的质量m,称出所有大头针的质量M,大头针的个数为N=20×M/m
例2托盘天平放在水平桌面上,未称物体时,它的指针在分度盘中线的右侧,要使横梁平衡,应当怎样旋动横梁两端的螺母()
A.左端螺母向左,右端螺母向右
B.左端螺母向右,右端螺母向左
C.两端螺母都向左
D.两端螺母都向右
分析∶如果指针指向分度盘的右侧,说明现在天平右边比较重,我们应该把横梁两端的螺母往左调,具体的做法∶
A.左端螺母向左,右端螺母向右.这样做可能不行,后面的一步操作有可能使调好的平衡再遭破坏.
B.左端螺母向右,右端螺母向左.这也不行.
C.两端螺母都向左调,有可能使它再次达到平衡.
答案∶C
例3一只玻璃杯的质量是48.6克,装入一定量的盐水后放到天平上称.当天平平衡时,右盘内砝码和游码在标尺上的位置如图所示,则杯内盐水的质量是______克.
分析∶我们先看一下托盘中砝码的总质量,一个是100g,一个是50g,所以砝码的总质量150g.再来看一看游码所指的位置,把2.8加到150当中,所以杯和盐水的总质量为152.8g把杯子的质量减去,就得到盐水的质量了,是152.8g减去48.6g,得到结果104.2g.
答案∶杯和盐水的总质量是153.0g,盐水的质量为153.0g-48.6g=104.4g
二、密度
1.密度是反映物质特性的物理量.
2.某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度.
3.密度的公式∶ρ=m/V
密度的单位是kg/m3(千克/米3),读作∶千克每立方米.常用单位是∶g/cm3(克/厘米3)读作∶克每立方厘米.
它们的换算关系是∶1克/厘米3=1×103千克/米3
例1对于密度公式ρ=m/V的正确理解是()
A.同种物质的质量m跟其体积V成正比
B.同种物质的密度ρ跟其质量m成正比
C.同种物质的密度ρ跟其V成反比
D.以上说法都对
分析∶A同种物质的质量m跟其体积V成正比,就是对于同一种物质来讲,它的体积越大,质量就越大,这种说法是正确的.
B同种物质的密度ρ跟其质量m成正比,我们知道ρ=m/V是成正比.这种说法,从数学上看好像是成立的,但是从物理上讲这样说是不正确的,原因是∶同一种物质的密度是一个确定值,质量大了,它的体积也相应的增大,这个比值是不变的.所以这个说法是错误的.
再来看一下C,同种物质的密度ρ跟其V成反比.这个犯了跟B同样的错误.
答案∶A
例2用铜、铁、铝分别制成三个体积、质量都相等的空心球.空心部分的体积最大的是()
A.铜球B.铁球C.铝球D.无法确定
分析∶在铜、铁、铝这样三种物质当中,铜的密度是最大的,它的值应该是8.9,铁是7.8,铝就是2.7,根据单位不同我们要在后面还要加上适当的数.这三个球,是体积相等,质量也相等,里面肯定是空心的,空心部分最大的应该是谁呢?
我们可以比较三个质量相等的,实心的铜球、铁球、铝球,显然铜球体积最小,现在要把它们做成体积相同的球,铜球里面空心部分最大.
答案∶A
例3一均匀长方体木块,将它分成大小两块,二者体积之比是5∶2,则二者的质量比为______,密度比为______.
分析∶体积大的质量就大,它的质量比是5∶2;所以第一个空填5∶2;
再看密度的比,虽然这个物体被切隔,但它都是这种物质,都是木质的.那么它的密度就不会发生变化,所以密度比就是1∶1.
答案∶5∶2∶1∶1
例4有甲、乙两个物体,甲的体积是乙的体积的3倍.把它们分别放在天平的左、右托盘中,天平恰好平衡,甲的密度为p,,乙的密度为ρ乙,则()
A.ρ甲=3ρ乙B.3ρ甲=ρ乙C.ρ甲=9ρ乙D.9ρ甲=ρ乙
分析∶天平恰好平衡说明了这两个物体的质量是相等的,我们比较一下它俩的密度,用ρ甲表示甲的密度,用ρ乙表示乙的密度,因为甲的体积是乙的体积的三倍,质量要相同,所以甲的密度就比乙的密度小,乙的密度是甲的密度的三倍.
答案∶B
例5甲、乙两种不同物质组成的两个物体,其质量之比是2∶1,体积之比是1∶3.则甲、乙两种物质的密度之比是______.
分析∶我们要求它的密度就用密度的公式∶ρ=m/V
答案∶6∶1
4.密度的测量
质量用天平测量
体积
(1)形状规则的固体,用刻度尺测量并运用几何知识计算出它的体积.
(2)不溶于水的形状不规则、其密度大于水的密度的固体,可用量筒或量杯,采用排液法测量.
(3)不溶于水的形状不规则、其密度小于水的密度的固体,采用针压法或沉锤法,采用量筒或量杯,用排液法测出其体积.
例1量筒和量杯是测量______的工具.观察量筒和量杯液面到达的刻度时,视线要跟液面______.如果液面是凹形的,观察时要以______为准;如果液面是凸形的,观察时要以______为准.
分析∶量筒和量杯是测量体积的工具,可以测液体的体积也可以间接地测量固体的体积.观察量筒和量杯到达液面的刻度时,视线要和液面平行;如果液面是凹形的,我们要以凹面为准;如果液面是凸形的(比如在量筒、量杯当中装的是水银,中间面就高),我们是以高面为准.
答案∶体积;平行;低面;高面
例2要测一不规则物块的密度,将它放在调好的托盘天平上称量.当天平平衡时,所用的砝码是∶一个50g,一个2g,一个1g,游码示数如图所示,则物块的质量是______g.若将物块放入盛有50mL水的量筒中,水面升高到70mL,则物块的体积为______cm3.由此可求得物块的密度为______kg/m3.
分析∶我们知道砝码是50g加上2g加上1g,是53g,游码最小刻度表示的是0.2g,所以这三个格应该是0.6,那就是53.6g,这是物块的质量.
这个物块的体积应该是量筒两次指示的体积的差70减去50,就是20cm3,1mk,就是1cm3.
密度就用物块的质量除以它的体积,计算的时候有两种办法,一种是质量用g,那么体积用cm3,这样出来的结果的单位是g/cm3;或者质量用kg,体积用m3.两种方法,第二种方法求出它的单位是kg/m3,我们现在用第二种办法来求,得到结果是2.7×103kg/m3.如果用第一种方法,求得的结果就是2.7g/cm3.这两个答案都可以.
答案∶53.6g;20cm3;2.7×103kg/m3
例3需用200克的酒精,不用天平,只用量筒,应该量出酒精的体积是______毫升.
分析∶如果知道酒精的密度,拿质量除以酒精的密度,得到的就是酒精的体积.知道200克酒精的体积是多大,拿量筒量就够了,所以∶
答案∶
三、密度的应用
1.求物体的质量m=ρV
2.求物体的体积V=m/ρ
3.测量密度,鉴别物质ρ=m/V
例1教室的长、宽、高分别为10m、7m和3m.空气的密度为1.29kg/m3,教室中空气的质量约为______kg.
分析∶我们只要算出教室中空气的体积,再乘以空气的密度,得到的是教室里的空气的质量(乘以1.29这是空气的密度,注意单位要一致),求得的结果是270kg,这就是教室中空气的总质量.
答案∶m=ρV=10×7×3×1.29=270(kg)
例2有一个质量是54g,体积是30cm3的铝球,它是空心的还是实心的?
如果是空心的,中空部分的体积有多少?
解∶计算54g铝的体积
中空部分的体积为30-20=10cm3
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