第一章 机械运动

第1节 长度和时间的测量

★测量任何物理量都必须首先规定它的单位。

★在说某一个物理量时,一定要带上这个物理量的单位。

★物理量的单位都有国际通用的符号。

国际单位制:

国际单位制又称公制或米制,是一种十进制进位系统。是现时世界上最普遍采用的标准度量衡单位系统。

国际单位制有七个基本单位:

长度(物理量符号:L,单位名称:米,单位符号:m)

质量(物理量符号:m,单位名称:千克,单位符号:kg)

时间(物理量符号:t,单位名称:秒,单位符号:s)

电流(物理量符号:Ι,单位名称:安(安培),单位符号:A)

热力学温度(物理量符号:T,单位名称:开(开尔文),单位符号:K)

物质的量(物理量符号:n,单位名称:摩(摩尔),单位符号:mol)

发光强度(物理量符号:I,单位名称:坎(坎德拉),单位符号:cd)

其他物理量的单位都可以由这七个基本物理量组成。比如说速度,可以由长度和时间组成:米/秒(m/s)。

长度:

长度单位:米(m)、千米(km)、毫米(mm)、微米(μm)、纳米(nm)、分米(dm)、厘米(cm)

单位换算:1千米(km) = 1000米(m)

1米(m) = 1000毫米(mm)

1毫米(mm) = 1000微米(μm)

1微米(μm) = 1000纳米(nm)

1米(m) = 10分米(dm)

1分米(dm) = 10厘米(cm)

长度的测量工具:钢直尺、钢卷尺、皮卷尺、直尺、折尺、游标卡尺、螺旋测微器等。

长度的测量方法:

1、使用任何测量工具时,首先观察它的零刻度线、量程和分度值:

(1) 它的零刻度线在哪里,是否磨损?

零刻度线如果磨损,要从一个清晰的整数刻度线量起。

(2) 它的量程是多少?

也就是它的测量范围是多少。

(3) 它的分度值是多少?

相邻两刻度线之间的长度,它决定测量的精确程度。

2、测量时要注意:

(1) 正确放置刻度尺:零刻度线对准被测物体的一端,有刻度线的一边要紧靠被测物体且与被测长度保持平行,不能歪斜。

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(2) 读数时,视线要正对刻度线、与尺面垂直;要注意区分大格及小格的数目,要估读到分度值的下一位

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(3) 记录时,不但要记录数值,还必须注明测量单位。

被测物体末端正好落在刻度线上时,我们读的估计值为零,记录时也不能省略。

时间:

时间单位:秒(s)、分(min)、小时(h)

单位换算:1小时(h) = 60分(min)

1分(min) = 60秒(s)

时间测量工具:石英钟、电子表、机械停表、电子停表等。

用停表测量时间:

(1) 一般的秒表(停表)有两根针,长针是秒针,每转一圈是30s;短针是分针,每转一圈是15min。

(2) 图中所示的最小分度是0.1s,即它的精度是0.1s。

(3) 秒针转一周,分针转一格,图中所示的分针的一格是0.5min。

(4) 读数:所测时间超过半分钟时,半分钟的整数部分由分针读出,不足半分钟的部分由秒针读出,总时间为两针之数之和。

(5) 秒表上端的按钮是用来选紧发条和控制表针转动的。

使用秒表时,用手握紧秒表,大拇指按在按钮上,按秒表分三步:第一次按下时,表针开始转动,第二次按下时表针停止转动,第三次按下表针就回到零点。

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测量误差:

在测量长度、时间以及其他物理量时,受所用仪器和测量方法的限制,测量值与真实值之间总会有差别,这就是误差。我们不能消除误差,但应尽量减小误差。多次测量求平均值、选用精密的测量工具、改进测量方法,都可以减小误差,但不能消除误差。

误差不是错误。测量错误是由于不遵守仪器的使用规则、读数时粗心造成的,是不该发生的,是能够避免的。

第2节 运动的描述

物体位置的变化叫做机械运动。

机械运动是自然界中最简单、最基础的运动形式。

在判断物体的运动和静止时总要选取一个物体作为“标准”。如果被研究物体的位置相对这个“标准”发生了变化,就说它是运动的;如果没有变化,就说它是静止的。这个作为标准的物体叫参照物

关于参照物:

(1) 参照物的选定可以是任意的,运动和静止的物体都可以作为参照物,研究对象不能做参照物。

(2) 为了研究方便,物理学中一般选取地面或相对地面静止的物体(树木、建筑物、高山)作为参照物。

(3) 整个宇宙中的物体都是运动着的,绝对静止的物体是没有的,所以物体的运动是绝对的,而物体的静止只是相对的,平时我们所说的运动和静止都是相对于参照物而言的。

(4) 选择的参照物不同,描述同一物体的运动时,结论一般不同,这就是运动和静止的相对性。

物体的运动和静止是相对的。

第3节 运动的描述

在物理学中,为了比较物体运动的快慢,采用“相同时间比较路程”的方法,也就是将物体运动的路程除以所用时间。把路程与时间之比叫做速度

通常用字母v表示速度,s表示路程,t表示时间,那么有:

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速度的单位由长度单位和时间单位组合而成。在国际单位制中,速度的基本单位是米每秒,符号是m/s。交通运输中速度的单位也常用千米每小时,km/h,两者之间的换算:

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★速度公式中,vst三个物理量必须是同一个物体在同一个运动中的速度、路程及时间;在运用公式进行计算时,单位要统一(米、秒,或者千米、小时),如果不统一要进行换算。

匀速直线和变速直线运动:

物体做机械运动,按照运动路线的曲直可分为直线运动和曲线运动。在直线运动中,按照速度是否变化,又分为匀速直线运动变速直线运动

匀速直线运动:

(1) 物体沿着直线且速度不变的运动叫匀速直线运动。匀速直线运动是最简单的机械运动,它是研究其他复杂运动的基础。

(2) 作匀速直线运动的物体,在任何一段相等的时间内,通过的路程是相等的。在任何时刻、任何一段路程内,速度都是相等的。

变速直线运动:

(1) 物体沿着直线且速度变化的运动叫变速直线运动。

(2) 物体做变速运动时,在不同路程上或不同时间内的速度是变化的,速度公式计算的是平均速度,表示物体的平均快慢程度,不能表示运动物体在某一时刻(位置)的快慢程度。

第4节 测量平均速度

实验:测量小车运动的平均速度。

器材:斜面、小车、刻度尺、停表、金属片。

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实物图

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示意图

实验步骤:

(1) 把小车放在斜面顶端,金属片放在斜面底端,用刻度尺测出小车将要通过的路程s1。

(2) 释放小车开始计时,小车撞击金属片的同时停止计时,测量小车从斜面顶端滑下到底端的时间t1。

(3) 根据测得的s1和t1,利用速度公式,算出小车通过斜面全过程的平均速度v1。

(4) 将金属片移到斜面中间位置,测出小车到金属片的距离s2。

(5) 测出小车从斜面顶端滑过斜面上半段s2所用的时间t2,算出小车通过上半段路程的平均速度v2。

(6) 记录实验数据。

实验中要注意的事项:

(1) 小车运动距离为车头到车头的距离。

(2) 小车从斜面顶端要从静止释放。

(3) 测量过程中不要改变斜面的坡度。

(4) 斜面的坡度不能太小也不能太大,斜面的坡度过小,小车达不到底部;斜面的坡度过大,记录时间不准确,导致实验误差大。

(5) 实验中容易出现误差的环节:时间记录与小车开始下滑可能不同步会存在误差;小车撞击金属片时,停止计时可能会存在误差。

扩展性实验:用传感器研究物体的运动

通过位置传感器B、装有回声挡板的小车,和计算机连接后,可以直观显示小车在斜面上的运动速度变化。

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超声波测距仪原理:

发射器向某一方向发射超声波,在发射的同时开始计时。超声波传播时碰到障碍物会被反射,接收器收到反射波就停止计时。根据计时器记录的时间,仪器自动计算出发射点与障碍物之间的距离。

如果障碍物是运动的物体,超声波测量仪可以根据算出的障碍物移动的距离,再根据两次自动发射超声波的时间,算出物体移动的速度。

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第二章 声现象

第1节 声音的产生与传播

声音是由物体的振动产生的。振动停止,发声随即停止,但声音并不一定消失。

声音以波的形式传播着,我们把它叫做声波

声音的传播需要物质,物理学中把这样的物质叫做介质;传声的介质既可以是气体、固体,也可以是液体;真空不能传声

声速的大小跟介质的种类有关,还跟介质的温度有关。15℃时空气中的声速是340 m/s

声音在不同介质中传播的速度不同,正常情况下,固体中传声的速度快于液体,而液体中传声的速度快于气体。

回声:声音遇到障碍物被反射形成的一种现象。

物体振动可以发出超声波次声波,人耳是听不到的。

第2节 声音的特性

音调:

物理学中用每秒内振动的次数——频率来描述物体振动的快慢。频率决定声音的音调,频率高则音调高,频率低则音调低。频率的单位为赫兹(hertz),简称赫,符号为Hz。

通过示波器屏幕上的波形,我们可以清楚地看到,高音调的波形更密集一些,声音的频率高;低音调的波形更稀疏一些,声音的频率低。

大多数人能够听到的频率范围从20Hz到20000Hz。高于20000Hz的声叫做超声波;低于20Hz的声叫做次声波。

响度:

物理学中,声音的强弱叫做响度

物理学中用振幅来描述物体振动的幅度。物体的振幅越大,产生声音的响度越大

人听到声音是否响亮,除跟发声体发声时的响度有关外,还跟人距离发声体的远近有关系。

音色:

不同的物体发出的声音,即便音调和响度相同,我们还是能够分辨出它们的不同。这表明在声音的特性中还有一个特性是十分重要的,它就是音色。音色是由发声体的材料和结构所决定的音调和响度相同,但是波的形状不同,音色不同。

打击乐器:鼓、锣等乐器受到打击时发生振动,产生声音。以鼓为例,鼓皮绷得越紧,振动得越快,音调就越高。击鼓的力量越大,鼓皮的振动幅度就越大,声音就越响亮。

弦乐器:二胡、小提琴和钢琴通过弦的振动发声。长而粗的弦发声的音调低,短而细的弦发声的音调高。绷紧的弦发声的音调高,不紧的弦发声的音调低。弦的振动幅度越大,声音就越响。弦乐器通常有一个木制的共鸣箱来使声音更洪亮。

管乐器:长笛、箫等乐器,包含一段空气柱,吹奏时空气柱振动发声。抬起不同的手指,就会改变空气柱的长度,从而改变音调。长的空气柱产生低音,短的空气柱产生高音。

第3节 声的利用

声能传递信息:

医生用听诊器听病人的心、肺工作状况;

蝙蝠靠超声波在夜间活动、觅食;

火车进站后,车检员用小铁锤敲击车箱底部的 车轮和支撑弹簧便可知道螺丝是否松动、破裂;

军事上用声呐探知水中的潜水艇;

B超检查身体的器官;

渔民利用声呐探知海底和捕鱼;

在海里航行的轮船用声呐探测前方冰山的距离;

地震、火山喷发、台风等,都伴有次声波产生,利用这种次声波可以报警;

狗听次声波报警等;

选西瓜;选泡菜坛;选瓷器;

工人从运转的机器声音可以判断运转是否正常;

冬天,地下的自来水管爆裂,检测工人常用木棒或金属棒“听漏”,确定位置;

工业超声波探伤仪。

声能传递能量:

超声波清洗眼镜;

超声波去牙石;

超声波除结石;

利用超声波将液体雾化。

将正在发声的扬声器逐渐靠近燃烧的蜡烛,烛焰随着音乐而左右摇摆。

第4节 噪声的危害和控制

噪声是发声体做无规则振动时发出的声音。

噪声强弱的等级:

人们以分贝(符号是dB)为单位来表示声音强弱的等级。

0dB是人刚能听到的最微弱的声音;

30—40dB是较为理想的安静环境;

70dB会干扰谈话,影响工作效率;

长期生活在90dB以上的噪声环境中,听力会受到严重影响并产生神经衰弱、头疼、高血压等疾病;

如果突然暴露在高达150dB的噪声环境中,鼓膜会破裂出血,双耳完全失去听力。

为了保护听力,声音不能超过90dB;为了保证工作和学习,声音不能超过70dB;为了保证休息和睡眠,声音不能超过50dB。

噪声的具体危害:

心理效应:使人烦躁、精力不集中,妨碍睡眠和休息,妨碍睡眠和休息,影响工作效率。

生理效应:头痛、消化不良、视觉模糊、耳聋等,严重的甚至神志不清、休克或死亡。

物理效应:高强度噪声能够损坏建筑物等。

控制噪声:

防止噪声产生;

阻断噪声的传播;

防止噪声进入耳朵。

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