工厂物理学Chapter14
- 格式:ppt
- 大小:406.50 KB
- 文档页数:32
第十四章《机械能》复习提纲一、功:1、力学里所说的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。
2、不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
巩固:☆某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m的过程中人不做功。
(原因是足球靠惯性飞出)。
3、力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。
公式:W=FS4、功的单位:焦耳,1J= 1N·m 。
把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。
5、应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。
③功的单位“焦”(牛·米= 焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
二、功的原理:1、内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。
2、说明:(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)3、应用:斜面①理想斜面:斜面光滑②理想斜面遵从功的原理;③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦为f ,则:FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。
三、机械效率:1、有用功:定义:对人们有用的功。
公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总斜面:W有用= Gh2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)斜面:W额=f L3、总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η斜面:W总= fL+Gh=FL4、机械效率:①定义:有用功跟总功的比值。
物理十四章归纳总结导言:物理学是一门研究自然界基本规律的学科,包含了十四个重要的章节。
在这篇文章中,我们将对物理学的这十四章进行总结和归纳,希望能够帮助读者对物理学的基础知识有更清晰的理解。
第一章:力及相关概念1.1 力的概念及基本性质1.2 力的分类及力的合成与分解1.3 牛顿第一定律1.4 牛顿第二定律1.5 牛顿第三定律1.6 弹簧力与胡克定律第二章:运动学2.1 位移、速度和加速度2.2 匀速直线运动2.3 加速直线运动2.4 平抛运动2.5 斜抛运动2.6 圆周运动第三章:牛顿运动定律3.1 动量与冲量3.2 力和质量的概念3.3 牛顿第二定律的量和质的关系 3.4 物体的运动状态与力的关系 3.5 牛顿第三定律的应用3.6 质点系的动量第四章:万有引力4.1 引力的概念及性质4.2 引力定律及其应用4.3 行星运动4.4 地球上的物体运动第五章:机械能与能量守恒5.1 动能与动能定理5.2 重力势能与势能的定义5.3 势能和机械能的转化5.4 能量守恒定律及其应用5.5 各种力的非保守性与能量守恒第六章:动量守恒6.1 动量定理6.2 碰撞实验6.3 弹性碰撞6.4 完全非弹性碰撞第七章:静电场7.1 电荷和电场7.2 电场的呈现7.3 电场强度7.4 电场力7.5 电场能第八章:电场8.1 电势能和电势8.2 电势的分布8.3 电场中电势上升和电势差8.4 电势差的计算8.5 电容器的原理和应用第九章:电流和电路9.1 电流的概念9.2 电流的方向与电流强度 9.3 电阻与电压9.4 欧姆定律9.5 串联和并联电路9.6 电功率和电能第十章:磁场10.1 磁场的概念10.2 磁感应强度10.3 磁感应线的性质10.4 安培力定律10.5 楞次定律及其应用10.6 电流感应第十一章:电磁感应和电磁场 11.1 磁生电、电生磁的现象11.2 法拉第电磁感应定律11.3 洛伦兹力和电动势11.4 电磁感应实验的应用11.5 自感和互感第十二章:交流电12.1 交流电的特征12.2 交流电的有效值和频率12.3 交流电的平均值和变化规律12.4 交流电的相量形式12.5 交流电阻、电感和电容的交流特性第十三章:光学13.1 光波的概念及特性13.2 光的反射和折射13.3 光的干涉和衍射13.4 光的偏振和旋光现象13.5 光的光电效应及应用第十四章:相对论14.1 时间、空间和质量的相对性14.2 相对论速度变换14.3 质能关系和能量守恒14.4 狭义相对论的基本概念及应用14.5 引力和广义相对论总结:物理学的十四个章节涵盖了从力学到光学、电磁学和相对论等多个领域,揭示了自然界的基本运行规律。
第章振动波动光电磁波与相对论[全国卷三年考点考情]说明:(1)简谐运动只限于单摆和弹簧振子;(2)简谐运动的图象只限于位移-时间图象;(3)光的干涉限于双缝干涉、薄膜干涉.第一节机械振动(对应学生用书第238页)[教材知识速填]知识点1简谐运动1.表达式:x=A sin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt +φ)代表简谐运动的相位,φ叫做初相.2.简谐运动的图象:3.(1)定义:使物体返回到平衡位置的力(2)表达式为F=-kx.(3)方向:时刻指向平衡位置.(4)来源:振动物体所受的沿振动方向的合力.(5)特点:与位移大小成正比,与位移方向相反.4.描述简谐运动的物理量(1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置.(×)(2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的.(×)(3)做简谐运动的质点,速度增大时,其加速度一定减小.(√)知识点2受迫振动和共振1.受迫振动(1)概念:振动系统在周期性驱动力作用下的振动.(2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关.2.共振(1)现象:当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大.(2)条件:驱动力的频率等于固有频率.(3)特征:共振时振幅最大.(4)共振曲线(如图14-1-1所示)图14-1-1易错判断(1)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关.(√)(2)物体受迫振动的频率与驱动力的频率无关.(×)(3)共振是受迫振动的一个特例.(√)知识点3实验:用单摆测定重力加速度1.实验原理单摆在偏角很小(小于5°)时的摆动,可看成简谐运动,其固有周期T=g =4π2lT 2,通过实验方法测出摆长l 和周期T ,即可计算得到当地的重力加速度.2.实验步骤(1)组成单摆 实验器材有:带有铁夹的铁架台,中心有孔的小钢球,约1_m 长的细线.在细线的一端打一个比小钢球的孔径稍大些的结,将细线穿过小钢球上的小孔,制成一个单摆;将单摆固定在带铁夹的铁架台上,使小钢球自由下垂.(2)测摆长实验器材有:毫米刻度尺和游标卡尺.让摆球处于自由下垂状态时,用刻度尺量出悬线长l 线,用游标卡尺测出摆球的直径(2r ),则摆长为l =l 线+r .(3)测周期 实验仪器有:秒表.把摆球拉离平衡位置一个小角度(小于5°),使单摆在竖直面内摆动,测量其完成全振动30次(或50次)所用的时间,求出完成一次全振动所用的平均时间,即为周期T .(4)求重力加速度将l 和T 代入g =4π2l T 2,求g 的值;变更摆长3次,重新测量每次的摆长和周期,再取重力加速度的平均值,即得本地的重力加速度.3.数据处理(1)平均值法:用g =g 1+g 2+g 3+g 4+g 5+g 66求出重力加速度. (2)图象法:由单摆的周期公式T =2πl g 可得l =g 4π2T 2,因此以摆长l 为纵轴,以T 2为横轴作出的l -T 2图象是一条过原点的直线,如图14-1-2所示,求出斜率k ,即可求出g 值.g =4π2k ,k =l T 2=Δl ΔT 2.图14-1-2易错判断(1)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动.(×)(2)对单摆模型,细线的质量及伸缩均不计.(√)(3)单摆摆球的重力提供回复力.(×)(对应学生用书第240页)1.简谐运动的两种模型(1)动力学特征:F =-kx ,“-”表示回复力的方向与位移方向相反,k 是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数.(2)运动学特征:简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时,x 、F 、a 、E p 均增大,v 、E k 均减小,靠近平衡位置时则相反.(3)周期性特征:相隔T 或nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同.(4)对称性特征:①相隔T 2或(2n +1)T 2(n 为正整数)的两个时刻,振子位置关于平衡位置对称,位移、速度、加速度大小相等,方向相反.②如图14-1-3所示,振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP =OP ′)时,速度的大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等.图14-1-3③振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间,即t PO =t OP ′④振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等,即t OP =t PO .(5)能量特征:振幅越大,能量越大,运动过程中,系统动能与势能相互转化,系统的机械能守恒.[题组通关]1.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x =A sin π4t ,则关于该质点,下列说法正确的是( )A .振动的周期为8 sB .第1 s 末与第3 s 末的位移相同C .第1 s 末与第3 s 末的速度相同D .第3 s 末至第5 s 末的位移方向都相同E .第3 s 末至第5 s 末的速度方向都相同ABE [由关系式可知ω=π4rad/s, 2π ω=8s,A 对;将t=1s 和t=3s 代入关系式中求得两时刻位移相同,B 对;可以作出质点的振动图象,得第1 s末和第3 s末的速度方向不同,C错;得第3 s末至第4 s末质点的位移方向与第4 s末至第5 s末质点的位移方向相反,而速度的方向相同,D错,E对.]2.下列说法正确的是()【导学号:84370517】A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向ABD[根据单摆周期公式T=2πLg可以知道,在同一地点,重力加速度g为定值,故周期的平方与其摆长成正比,故选项A正确;弹簧振子做简谐振动时,只有动能和势能参与转化,根据机械能守恒条件可以知道,振动系统的势能与动能之和保持不变,故选项B正确;根据单摆周期公式T=2πLg可以知道,单摆的周期与质量无关,故选项C错误;当系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,故选项D正确;若弹簧振子初始时刻的位置在平衡位置,知道周期后,可以确定任意时刻运动速度的方向,若弹簧振子初始时刻的位置不在平衡位置,则无法确定,故选项E错误.]3.如图14-1-4所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin 2.5πt (m).t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度.重力加速度的大小g取10 m/s2.以下判断正确的是()图14-1-4A .h =1.7 mB .简谐运动的周期是0.8 sC .0.6 s 内物块运动的路程是0.2 mD .t =0.4 s 时,物块与小球运动方向相反E .t =0.4 s 时,物块与小球运动方向相同ABE [由物块简谐运动的表达式知,ω=2.5π,T =2πω=2π2.5π s =0.8 s ,选项B 正确;t =0.6 s 时,y =-0.1 m ,对小球:h +|y |=12gt 2,解得h =1.7 m ,选项A 正确;物块0.6 s 内路程为0.3 m ,t =0.4 s 时,物块经过平衡位置向下运动,与小球运动方向相同.故选项C 、D 错误.E 正确.]如图所示,光滑圆弧槽半径为R ,A 为圆弧的最低点,圆弧的最高点到A 的距离远小于R .两个可视为质点的小球B 和C 都由静止开始释放,要使B 、C 两球在点A 相遇,问点B 到点A 的距离H 应满足什么条件?[解析] 由题意知C 球做简谐运动,B 球做自由落体运动,C 、B 两球相遇必在点A .C 球从静止开始释放至到达点A 经历的时间为t C =T 4(2n -1)=π(2n -1)2R g (n =1,2,3,…) B 球落到点A 的时间t B =2H g因为相遇时t B =t C所以H =(2n -1)2π2R 8(n =1,2,3,…). [答案] H =(2n -1)2π2R 8(n =1,2,3,…)1.对简谐运动图象的认识(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线,如图14-1-5所示.甲 乙图14-1-5(2)图象反映的是位移随时间的变化规律,随时间的增加而延伸,图象不代表质点运动的轨迹.2.图象信息(1)由图象可以得出质点振动的振幅、周期和频率.(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移.(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向.(4)确定某时刻质点速度的方向.(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小.(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小.[题组通关]4.(2018·南通模拟)一列简谐横波沿着x轴正方向传播,波中A、B两质点在平衡位置间的距离为0.5 m,且小于一个波长,如图14-1-6甲所示,A、B两质点振动图象如图乙所示.由此可知()甲乙图14-1-6A.波中质点在一个周期内通过的路程为8 cmB.该机械波的波长为4 mC.该机械波的波速为0.5 m/sD.t=1.5 s时,A、B两质点的位移相同E.t=1.5 s时,A、B两质点的振动速度相同ACE[根据A、B两质点的振动图象可知该波的周期为4 s,振幅为2 cm,波中质点在一个周期内通过的路程为4个振幅,为4×2 cm=8 cm,选项A正确;根据A、B两质点的振动图象可画出A、B两点之间的波形图,A、B两点之间的距离为14波长,即14λ=0.5 m,该波的波长为λ=2 m,选项B错误;该机械波的传播速度为v=λT=0.5 m/s,选项C正确;在t=1.5 s时,A质点的位移为负值,B质点的位移为正值,两质点位移一定不同,选项D错误;在t=1.5 s时,A质点的振动速度方向沿y轴负方向,B质点的振动速度方向沿y轴负方向,且两质点位移大小相同,故两质点振动速度相同,选项E正确.]5.(2018·西安交大附中质检)如图14-1-7所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象,下列说法中正确的是()图14-1-7A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆的振幅比乙摆大C.甲摆的机械能比乙摆大D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆E.由图象可以求出当地的重力加速度ABD[由题图看出,两单摆的周期相同,同一地点g相同,由单摆的周期公式T=2πlg得知,甲、乙两单摆的摆长l相等,故A正确.甲摆的振幅为10 cm,乙摆的振幅为7 cm,则甲摆的振幅比乙摆大,故B正确.尽管甲摆的振幅比乙摆大,两摆的摆长也相等,但由于两摆的质量未知,无法比较机械能的大小,故C错误.在t=0.5 s时,甲摆经过平衡位置,振动的加速度为零,而乙摆的位移为负的最大,则乙摆具有正向最大加速度,故D正确.由单摆的周期公式T=2πlg得g=4π2lT2,由于单摆的摆长不知道,所以不能求得重力加速度,故E错误.]一个质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是()A.质点振动的频率为4 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.在10 s内质点经过的路程是10 cmD.在5 s末,质点的速度为零,加速度最大E.t=1.5 s和t=4.5 s两时刻质点的位移大小相等,都是 2 cmBDE[由图象可知,质点振动的周期为4 s,故频率为0.25 Hz,选项A 错误;在10 s内质点振动了2.5个周期,经过的路程是10A=20 cm,选项B正确,C错误;在5 s末,质点处于正向最大位移处,速度为零,加速度最大,选项D正确;由图象可得振动方程是x=2sin 2π4t(cm),将t=1.5 s和t=4.5 s代入振动方程得x= 2 cm,选项E正确.]1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较(1)共振曲线如图14-1-8所示,横坐标为驱动力的频率f,纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力的频率对某固有频率为f0的振动系统做受迫振动时振幅的影响,由图可知,f与f0越接近,振幅A越大;当f=f0时,振幅A最大.图14-1-8(2)受迫振动中系统能量的转化:做受迫振动的系统的机械能不守恒,系统与外界时刻进行能量交换.[题组通关]6.(2018·杭州模拟)如图14-1-9所示为受迫振动的演示装置,在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球,可以用一个单摆(称为“驱动摆”)驱动另外几个单摆,下列说法正确的是()图14-1-9A.某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度可能不同而加速度一定相同B.如果驱动摆的摆长为L,则其他单摆的振动周期都等于2πL gC.如果驱动摆的摆长为L,振幅为A,若某个单摆的摆长大于L,振幅也大于AD.如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长,则这个单摆的振幅最大E.驱动摆只把振动形式传播给其他单摆,不传播能量ABD[某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时,速度大小相等但方向可能不同,根据F=-kx可得,加速度a=Fm=-km x,故加速度一定相同,A正确;如果驱动摆的摆长为L,根据单摆的周期公式有T=2πLg,而其他单摆都是受迫振动,故其振动周期都等于驱动摆的周期,B正确;当受迫振动的单摆的固有周期等于驱动力的周期时,受迫振动的振幅最大,故某个单摆的摆长大,振幅不一定也大,C错误;同一地区,单摆的固有频率只取决于单摆的摆长,则只有摆长等于驱动摆的摆长时,单摆的振幅能够达到最大,这种现象称为共振,受迫振动不仅传播运动形式,还传播能量和信息,D正确,E错误.]7.一个单摆在地面上做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图14-1-10所示,则下列说法错误的是()图14-1-10A.此单摆的固有周期约为0.5 sB.此单摆的摆长约为1 mC.若摆长增大,单摆的固有频率增大D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动E.若摆长增大,共振曲线的峰将向左移动ACD[由共振曲线知此单摆的固有频率为0.5 Hz,固有周期为2 s;再由T=2πlg,得此单摆的摆长约为1 m;若摆长增大,单摆的固有周期增大,固有频率减小,则共振曲线的峰将向左移动,故B、E正确,A、C、D错误.]8.如图14-1-11所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的圆柱体带动一个T 形支架在竖直方向振动,T形架下面系着一个弹簧和小球组成的系统.圆盘以不同的周期匀速转动时,测得小球振动的振幅与圆盘转动频率的关系如图乙所示.当圆盘转动的频率为0.4 Hz时,小球振动的周期是________s;当圆盘停止转动后,小球自由振动时,它的振动频率是________Hz.【导学号:84370518】甲乙图14-1-11[解析]小球做受迫振动,当圆盘转动的频率为0.4 Hz时,小球振动的频率为0.4 Hz,小球振动的周期为T=1f=2.5 s.由题图乙可知小球的固有频率为0.6 Hz,所以当圆盘停止转动后,小球自由振动的频率为0.6 Hz. [答案] 2.50.6[母题]根据单摆周期公式T=2πlg,可以通过实验测量当地的重力加速度.如图14-1-12甲所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆.甲乙图14-1-12(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图14-1-12乙所示,读数为________mm.(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有________.(填正确选项序号)a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔Δt即为单摆周期T e.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5°,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间Δt,则单摆周期T=Δt 50[解析](1)按照游标卡尺的读数原则测得小钢球直径为18 mm+7×0.1 mm =18.7 mm.(2)单摆的构成条件:细线质量要小,弹性要小;球要选体积小,密度大的;偏角不超过5°;故a、b正确,c错误.为了减小测量误差,要从摆球摆过平衡位置时计时,且需测量多次全振动所用时间,然后计算出一次全振动所用的时间,故d错误,e正确.[答案](1)18.7(2)abe[母题迁移](2018·盐城模拟)某同学在做利用单摆测重力加速度g的实验,他先测得摆线长为98.50 cm,用10分度的游标卡尺测得小球直径如图14-1-13所示,然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间为100.0 s,下列有关该实验的说法正确的是()图14-1-13A.根据图示可知小球的直径为2.96 cmB.记录时间时应从摆球经过最高点时开始计时C.如果在实验中误将49次全振动计为50次,测得的g值偏小D.如果在实验中误将小球直径与摆线长之和当成摆长,测得的g值偏大E.摆线上端在振动中出现松动,测得的g值偏小ADE[游标尺第6条刻度线与主尺对齐,则读数为29 mm+6×0.1 mm =29.6 mm=2.96 cm,A对.计时应从摆球经过最低点开始,这样便于观测,B错.误将49次计为50次,则测得周期T偏小,由周期公式T=2πL g,可得g=4π2LT2,可知g偏大,C错.误将小球直径与摆线长之和当成摆长,摆长偏大,g偏大,D对.摆线上端松动,则测量的摆长偏小,g偏小,E 对.]如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m 的单摆.实验时,由于仅有量程为20 cm 、精度为1 mm 的钢板刻度尺,于是先使摆球自然下垂,在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T 1;然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点,并测出单摆的周期T 2;最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离ΔL .用上述测量结果,写出重力加速度的表达式g =__________________________________________.[解析] 设单摆的周期为T 1时摆长为L 1,周期为T 2时摆长为L 2. 则T 1=2πL 1g ① T 2=2πL 2g ②且L 1-L 2=ΔL③ 联立①②③式得g =4π2ΔL T 21-T 22. [答案] 4π2ΔL T 21-T 22。
7.2定义与参数科学方法绝对需要精确的术语。
不幸的是,工业及OM文献中的制造术语完全没有标准化。
这使得来自不同公司(甚至同一公司)的经理和工程师们很难交流及相互学习。
这就意味着我们最好先认真地定义术语,并提醒读者注意在别的资料里可能会对同一术语有不同的定义,或者用不同的术语来代替我们的。
7.2.1定义在第二篇中我们聚焦于产线的特性,因为他们联系着单个流程与整个工厂。
因此,以下的术语以使我们能精确描述产线的方式来定义。
一些术语应用于工厂时可能有更广泛的意义,正如我们在定义中提到并在第三篇中一贯采用的那样。
然而,为了培养对产线的敏锐直觉,我们将为第二篇的剩余章节保持这些狭义的定义。
1、工站(Workstation):工站是执行(本质上)相同功能的一台或台设备或手工岗位的集合。
例如车削工站由数台立式车床组成,检验工站由数个配置了品质检验员的工作台组成,烧结工站包含为测试的目的而加热组件的一个单独的房间。
在工艺导向的布置(process-oriented layouts)中,工站依据它们执行的操作(如,所有的磨床布置在磨床部门)而被物理性地组织起来。
或者,在产品导向的布置(production-oriented layouts)中,工站被组织在生产不同产品的产线中(如,一台磨床被分配到一条产线)。
站(station)、工作中心(workcenter)、加工中心(process center)都与工站同义。
2、工件(Part):工件是原材料、组件、半成品(subassembly),或是在工厂工站上加工的成品。
原材料(Raw material)是指从工厂外部购入的部件(如,棒料)。
组件(Components)是装配成复杂一些制品的多个单件(如,齿轮传动装置)。
半成品(Subassembly)是组成更复杂制品的装配单元(如,传动轴)。
组装品(Assemblies)(或最终组装品)是完全装配的产品或终端品目(如,汽车)。
第十四章简单机械、机械功教学指导第一单元杠杆(第十三章第123节)在教学要求方面,根据课程标准,杠杆属于理解级要求。
具体为一、知识内容具体要求:1.知道杠杆;2.知道杠杆的支点、动力、阻力的含义;3.理解力臂的概念;4.理解杠杆平衡条件;5.知道杠杆的应用。
二、能力目标具体要求:1.在实际问题中已知力会作出力臂,已知力臂会作出力;2.初步学会“研究杠杆平衡条件”实验中有关技能;3.能从常见工具和简单机械中辨认出杠杆,并能说明它起的作用;4.能分辨出省力、费力等臂杠杆;5.能应用杠杆平衡条件进行有关计算。
三、情感目标具体要求:通过运用杠杆的平衡条件分析常见的各类杠杆,分省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆,启发学生认识、灵活运用知识的重要性,提高学生分析实际问题能力和比较鉴别能力。
通过介绍我国古代应用杠杆的实例,对学生进行爱国主义的教育。
四、教学方面具体建议杠杆这一节,首先提出如何用棒撬起重的木箱,然后做实验14—3实验中用短棒和长棒撬起金属块作比较(这是为后面内容的学习打下基础)然后出示各种各样与杠杆有关的器件。
如铁皮剪刀、钳子、摄子、榔头、钓鱼杆、切纸刀演示,可叫学生上台拔钉子,先用钳子拔,然后用榔头拔,营造生动活泼的气氛,引导学生:使用这些器件的共同特点是什么?——围绕一个点转动。
得出杠杆的概念,接着可叫学生找一找教室里有没有杠杆?窗、门窗的把手,甚至吊着的日光灯也可看作是杠杆,然后以图14—4撬棒为例,重点介绍杠杆的五个名称,即支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
这些概念是学习杠杆平衡知识的关键,要讲清力臂是指支点到力的作用线的(垂直)距离,作为示范通过例题图14—5中简易吊车使学生进一步搞清杠杆中的各个概念,特别是懂得力臂的画法,因为在图14—4中容易使学生误认为力臂是支点到力点的距离,这是在教学中要重点加以引导的地方。
接着是学生练习,练习的作用是为了让学生逐步理解和巩固杠杆的基础知识,同时过渡到弯曲杠杆。
第五节电功和电功率●本节教材分析本节内容是在学生初中所学知识的基础上,用“能〞的观点进一步深化并拓宽对电功、电功率的理解,这是本节内容的重点.教材还讲述了电功率和热功率的区别和联系,这是本节内容的难点.与初中相比,教材注重了概念的建立与公式的推导.在推导电功的计算公式时,用了等效的方法.应当注意说明,在时间t内,只是相当于把电荷q由电路的一端移动到另一端,这跟把电荷q直接由一端移动到另一端效果是一样的,即所做的功相同.教材在讲述电场力对自由电荷做功的实质时,用了类比的方法.把电荷在真空电场中的运动与物体在真空中的自由下落作类比;把电荷在电阻元件中的定向移动与物体在粘滞性较大的液体中匀速下落作类比.●教学目标一、知识目标1理解电功的概念,知道电功是指电场力对自由电荷所做的功,理解电功的公式,能进行有关的计算.2.理解电功率的概念和公式,能进行有关的计算.3.知道电功率和热功率的区别和联系.4.知道电场力对自由电荷做功的过程是电能转化为其他形式能量的过程.二、能力目标1.通过推导电功的计算公式和焦耳定律,培养学生的分析、推理能力.2.通过介绍用电器的额定电压、额定功率,使学生明白:选择用电器时一定要注意它的额定电压.从而培养学生学以致用的能力.三、德育目标通过电能与其他形式能量的转化和守恒,进一步渗透辩证唯物主义观点的教育.●教学重点电功、电功率的概念、公式.●教学难点电功率和热功率的区别和联系.●教学方法等效法、类比法、比较法、实验法.●教学用具灯泡〔36 V,18 W〕、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线假设干、投影仪、投影片、玩具小电机.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课[师]用电器通电后,可以将电能转化成其他形式的能量,请同学们列举生活中常用的用电器,并说明其能量的转化情况 .[生甲]电灯将电能转化为内能和光能.[生乙]电炉将电能转化为内能.[生丙]电动机把电能转化为机械能.[生丁]电解槽将电能转化为化学能.[师]用电器把电能转化成其他形式能的过程,就是电流做功的过程.电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有关呢?本节课我们学习关于电功和电功率的知识 .〔板书课题〕二、新课教学1.电功和电功率[师]请同学们思考以下问题:(1)电场力的功的定义式是什么?(2)电流的定义式是什么?[生甲]电场力的功的定义式W=qU.[生乙]电流的定义式I =tq . [投影]如下图,一段电路两端的电压为U ,由于这段电路两端有电势差,电路中就有电场存在,电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流I .[师]在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量q 是多少? [生]在时间t 内,通过这段电路上任一横截面的电荷量q =It .[师]这相当于在时间t 内将这些电荷q 由这段电路的一端移到另一端.在这个过程中,电场力做了多少功?[生]在这一过程中,电场力做的功W =qU =UIt .[师]在这段电路中电场力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称电功.写成公式为:W =UIt .该公式用语言如何表述?[生]电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积.[师]请同学们说出电功的单位有哪些?[生甲]在国际单位制中,电功的单位是焦耳,简称焦,符号是J. [生乙]电功的常用单位是千瓦时,俗称“度〞,符号是kW ·h. [师]1 kW ·h 的物理意义是什么?1 kW ·h 等于多少焦?[生甲]1 kW ·h 表示功率为1 kW 的用电器正常工作1 h 所消耗的电能. [生乙]1 kW ·h=1000 W ×3600 s=3.6×106J[说明]使用电功的定义式计算时,要注意电压U 的单位用V ,电流I 的单位用A ,通电时间t 的单位用s ,求出的电功W 的单位就是J.[师]在相同的时间里,电流通过不同用电器所做的功一般不同.例如,在相同时间里,电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功.电流做功不仅有多少,而且还有快慢,为了描述电流做功的快慢,引入电功率的概念.接下来我们研究电功率.请同学们阅读教材P 157电功率部分,并回答以下问题. [问题1]电功率的定义是什么?[生]电功率是表示电流做功快慢的物理量,单位时间内电流所做的功叫做电功率,用字母P 表示.[问题2]电功率的定义式是什么? [生]电功率P =tW=UI [问题3]电功率的单位有哪些?[生]在国际单位制中,电功率的单位是瓦〔W 〕,比瓦大的单位有千瓦〔kW). 1 kW=103W[说明]电流做功的“快慢〞与电流做功的“多少〞不同.电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少.[师]在力学中讲功率时,有平均功率和瞬时功率之分,电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢?[生甲]利用P =tW计算出的功率是时间t 内的平均功率. [生乙]利用P =UI 计算时,假设U 是某一时刻的电压,I 是这一时刻的电流,那么P =UI 是该时刻的瞬时功率.[师]为什么课本没提到这一点呢?[生]这一章我们研究的是恒定电流.用电器的构造一定,通过的电流为恒定电流,那么用电器两端的电压必是定值,所以U 和I 的乘积P 不随时间变化,也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的,故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了.[说明]利用电功率的公式P =UI 计算时,电压U 的单位用V ,电流I 的单位用A ,电功率P 的单位就是W.[演示]研究小灯泡在不同电压下工作的实际功率.取一个“36 V,18 W〞的灯泡,把它接在如下图的电路中,改变滑动变阻器滑片的位置,分别观察灯泡在下述条件下的发光情况,并记下电流表的示数,计算出灯泡的实际功率.〔1〕当电压表的读数U=36 V时;〔2〕当电压表的读数U=24 V时;〔3〕当电压表的读数U=40 V时.[实验结果]〔1〕当U=36 V时,I=0.5 A,P实=18 W,灯泡正常发光.〔2〕当U=24 V时,I=0.33 A,P实=8.0 W,灯泡发光暗淡.〔3〕当U=40 V时,I=0.56 A,P实=22.4 W,灯泡发光强烈.[师]请同学们观察灯泡的铭牌,说明“36 V,18 W〞的物理意义.[生]“36 V〞表示灯泡的额定电压;“18 W〞表示灯泡的额定功率.[师]灯泡在电路中实际消耗的功率一定等于额定功率吗?[生]不一定.只有加在小灯泡两端的电压为额定电压时,小灯泡消耗的功率才等于额定功率.[师]选择用电器时,要注意它的额定电压,只有在额定电压下用电器才能正常工作.实际电压偏低,用电器消耗的功率低,不能正常工作.实际电压偏高,长期使用会影响用电器的寿命,还可能烧坏用电器.2.电功率和热功率[师]请同学们阅读教材P157电功率和热功率,了解电场力对电荷做功的实质.[生甲]电场力对电荷做功的过程,实际上是电能转变成其他形式能量的过程.[生乙]在真空中,电场力对电荷做正功时,电荷的电势能减少,电荷的动能增加,减少的电势能转化成动能.这个过程可以用“物体在真空中的自由下落〞作类比.物体在真空中下落时,物体的重力势能减少,物体的动能增加,减少的重力势能转化成动能.[生丙]在电阻元件中电能的转化情况与真空中有所不同.在金属导体中,除了自由电子外,还有金属正离子.在电场力的作用下,做加速定向移动的自由电子要频繁地与金属正离子发生碰撞,并把定向移动的动能传给离子,使离子的热运动加剧,将电能完全转化成内........能.,于是导体发热. 这可以用“物体在粘滞性较大的液体中匀速下落时〞作类比.物体在粘滞性较大的液体中匀速下落时,重力势能通过克服液体阻力做功而转化为内能.[师]同学们的回答很好.设在一段电路中,只有纯电阻元件,其电阻为R ,通过的电流为I ,试计算在时间t 内电流通过此电阻产生的热量Q .[生]求解热量Q .解:据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U =IR 在时间t 内电场力对电阻元件所做的功为W =UIt =I 2Rt由于电路中只有纯电阻元件,故电流所做的功W 将全部转化为内能Q . 产生的热量为Q =I 2Rt[师]Q =I 2Rt 这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的,因此叫焦耳定律.同学们在初中已经学过了.请同学们继续阅读教材P 158内容,并回答以下问题. [问题1]什么叫热功率?[生]单位时间内发热的功率叫做热功率. [问题2]热功率的定义式和单位分别是什么? [生]定义式P 热=tQ =I 2R ,其单位是W. [演示]研究电功率和热功率的区别和联系.取一个玩具小电机,其内阻R =1.0 Ω,把它接在如下图的电路中.〔1〕先夹住电动机轴,闭合电键,电机不转.调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为0.50 V,记下电流表的示数,算出小电机消耗的电功率和热功率并加以比较.〔2〕再松开夹子,使小电机转动,调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为2.0 V(此电压为小电机的额定电压),记下电流表的示数,算出小电机消耗的电功率和热功率并加以比较.[实验结果]〔1〕电机不转时,U=0.50 V,I=0.50 A,P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 WP热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 WP电=P热〔2〕电机转动时,U=2.0 V,I=0.40 A,P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 WP热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 WP电>P热[师]请同学们分组讨论上述实验结果,比较电功率与热功率的区别和联系.〔1〕电功率与热功率的区别电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率,决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积.热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率,决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积.〔2〕电功率与热功率的联系假设在电路中只有电阻元件时,电功率与热功率数值相等.即P热=P电[指出]上述实验中,电机不转时,小电机就相当于纯电阻.假设电路中有电动机或电解槽时,电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能,只有一少部分转化为内能.这时电功率大于热功率,即P电>P热.[指出]上述实验中,电机转动时电机消耗的电功率其中有一部分转化为机械能,有一部分转化为内能,故P电>P热.[投影]如下图,有一提升重物用的直流电动机,内阻r =0.6 Ω,R =10 Ω,U =160 V ,电压表的读数为110 V ,求:〔1〕通过电动机的电流是多少? 〔2〕输入到电动机的电功率是多少? 〔3〕在电动机中发热的功率是多少? 〔4〕电动机工作1 h 所产生的热量是多少? 解析:〔1〕设电动机两端的电压为U 1,电阻R 两端的电压为U 2, 那么U 1=110 V ,U 2=U -U 1=〔160-110〕V=50 V 通过电动机的电流为I ,那么I =10502R U A=5 A 〔2〕输入到电功机的电功率P 电=U 1I =110×5 W=550 W 〔3〕在电动机中发热的功率P 热=I 2r =52×0.6 W=15 W〔4〕电动机工作1 h 所产生的热量Q =I 2rt =52×0.6×3600 J=54000 J说明:电动机是非线性元件,欧姆定律对电动机不适用了,所以计算通过电动机的电流时,不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻.通过计算发现,电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率. 三、小结本节课主要学习了以下几个问题:1.在一段电路中电流所做的功叫做电功.其数值等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 和通电时间t 三者的乘积.即W =UIt .2.单位时间内电流所做的功叫做电功率.一段电路上的电功率P 等于这段电路两端的电压U 和电路中的电流I 的乘积.即P =UI .3.单位时间内发热的功率叫做热功率.即P 热=I 2R .4.只有在纯电阻电路中,P 热=P 电;在非纯电阻电路中,P 电>P 热. 四、作业1.练习三、〔1〕、〔3〕、〔4〕、〔5〕2.复习本节内容. 五、板书设计六、本节优化训练设计1.如下图,用一直流电动机提升重物,重物的质量为m =50 kg ,电源供电电压为110 V ,不计各处摩擦,当电动机以v =0.9 m/s 的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流是5 A ,那么电动机线圈的电阻是多少?〔g 取10 m/s 2〕2.把家用电炉的电热丝剪去一小段后继续使用,那么在同样的时间内 A.由Q =I 2Rt 可知,电炉的发热量减少 B.由Q =UIt 可知,电炉的发热量不变 C.由Q =t RU 2可知,电炉的发热量增加D.无法确定3.如下图,滑动变阻器R 1的最大阻值为200 Ω,电阻R 2=200 Ω,电路电压U AB =8 V ,试分别计算开关S 断开和闭合两种情况下,移动滑动片,R 2两端获得功率的范围.4.一个标有“220 V ,40 W 〞的电灯正常工作时,通过灯丝的电流是多大?如果不考虑温度对电阻的影响,把它接在110 V 的电路上,它的实际功率是多大?参考答案: 1.4 Ω解析:据能的转化和守恒定律可知,电动机的电功率等于电动机的热功率与机械功率之和.设电动机线圈的电阻为R ,那么UI =I 2R +mgv解得R =2259.010505110⨯⨯-⨯=-I mgv UI Ω=4Ω 2.C解析:因家用电器的工作电压就是照明电路的电压,这个电压为恒值,据Q =t RU 2可知,由于电阻R 减小,导致电炉的发热量增大.3.〔1〕当S 断开时,0.08 W ≤P ≤0.32 W 〔2〕当S 闭合时,0≤P ≤0.32 W解析:〔1〕当S 断开时,R 1起限流作用,当滑片位于R 1的最上端时,R 2上的电压最大,U max =U AB =8 V,此时电阻R 2上消耗的功率最大,P max = W 0.32 W 2008222max ==R U 当滑片位于R 1的最下端时,R 2的电压最小,U min =21U AB =4 V ,此时电阻R 2上消耗的功率最小,P min = W 0.08 W 2004222min ==R U (2)当S 闭合时,R 1起分压作用,当滑片位于R 1的最上端时,R 2上的电压最大,U max =U AB =..专业. 8 V,此时R 2的功率最大,P max = W 0.32 W 2008222max ==R U 当滑片移到R 1的最下端时,R 2上的电压最小,U min =0,此时R 2的功率最小,P min =0. 4.0.182 A ,10 W解析:据P =UI 可知I =22040=U P A=0.182 A 灯泡的电阻R =4022022=额额P U Ω=1210 Ω 实际功率P =1210110221=R U W=10 W。