2018届三维设计教师用书(物理)

第1节分子动理论内能一、分子动理论的三条基本内容1.物体是由大量分子组成的(1)分子的大小①分子的直径(视为球模型):数量级为10－10 m；②分子的质量:数量级为10－26 kg。

(2)阿伏加德罗常数1 mol的任何物质都含有相同的粒子数。

通常可取N A＝6.02×1023 mol－1。

2.分子永不停息地做无规则的热运动(1)实例证明:①扩散现象a.定义:不同物质能够彼此进入对方的现象；b.实质:扩散现象并不是外界作用引起的,也不是化学反应的结果,而是由分子的无规则运动产生的物质迁移现象,温度越高,扩散现象越明显。

②布朗运动a.定义:悬浮在液体中的小颗粒的永不停息的无规则运动；b.实质:悬浮小颗粒受到做无规则运动的液体分子的撞击；颗粒越小,温度越高,运动越剧烈。

(2)热运动①分子的永不停息的无规则运动叫做热运动；②特点:分子的无规则运动和温度有关,温度越高,分子运动越激烈。

3.分子间同时存在引力和斥力(1)分子间的引力和斥力是同时存在的,实际表现出的分子力是引力和斥力的合力；(2)分子力随分子间距离变化的关系:分子间的引力和斥力都随分子间距离的增大而减小,随分子间距离的减小而增大,但斥力比引力变化得快；(3)分子力与分子间距离的关系图线(如图所示)由分子间的作用力与分子间距离的关系图线可知:①当r＝r0时,F引＝F斥,分子力为零；②当r＞r0时,F引＞F斥,分子力表现为引力；③当r＜r0时,F引＜F斥,分子力表现为斥力；④当分子间距离大于10r0(约为10－9 m)时,分子力很弱,可以忽略不计。

二、温度和物体的内能1.温度两个系统处于热平衡时,它们具有某个“共同的热学性质”,我们把表征这一“共同热学性质”的物理量定义为温度。

一切达到热平衡的系统都具有相同的温度。

2.两种温标摄氏温标和热力学温标。

关系:T＝t＋273.15_K。

3.分子的动能和平均动能(1)分子动能是分子热运动所具有的动能。

第1节 交变电流的产生及描述一、交变电流、交变电流的图像 1.交变电流大小和方向都随时间做周期性变化的电流。

2.正弦式交变电流的产生和图像(1)产生:在匀强磁场里,线圈绕垂直于磁场方向的轴匀速转动。

[注1][注2](2)图像:线圈从中性面位置开始计时,如图甲、乙、丙、丁所示。

二、正弦式交变电流的函数表达式、峰值和有效值 1.周期和频率(1)周期(T ):交变电流完成一次周期性变化(线圈转一周)所需的时间,单位是秒(s),公式T ＝2πω。

(2)频率(f ):交变电流在1 s 内完成周期性变化的次数。

单位是赫兹(Hz)。

(3)周期和频率的关系:T ＝1f 。

2.交变电流的瞬时值、峰值和有效值(1)瞬时值:交变电流某一时刻的值,是时间的函数。

[注3] (2)峰值:交变电流的电流或电压所能达到的最大值。

注意:线圈平面平行于磁场方向时电动势最大:E m ＝nBSω。

(3)有效值:让交流和直流通过相同阻值的电阻,如果它们在一个周期内产生的热量相等,就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。

E ＝E m 2,U ＝U m 2,I ＝I m2。

[注4]【注解释疑】[注1] ①匀强磁场、②线圈转轴和磁场垂直、③匀速转动三个条件同时具备才产生正弦式交变电流。

[注2] 在磁场中与B 垂直的位置为中性面,Φ最大,I 感＝0,线圈转一周两次经过中性面,电流方向改变两次。

[注3] ①线圈从中性面开始转动:e ＝E m sin ωt 。

,②线圈从平行于磁场方向开始转动:e ＝E m cos ωt 。

[注4] 只有正（余）弦式交变电流的有效值和峰值之间是E ＝\f (E m ,\r (2))的关系,非正弦式交变电流一般不满足此关系。

【基础自测】一、判断题(1)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动时,一定会产生正弦式交变电流。

(×)(2)线圈在磁场中转动的过程中穿过线圈的磁通量最大时,产生的感应电动势也最大。

(×)(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动经过中性面时,线圈中的感应电动势为零,电流方向发生改变。

第1节电磁感应现象楞次定律一、磁通量1.概念:在磁感应强度为B的匀强磁场中,与磁场方向垂直的面积S与B的乘积叫做穿过这个面积的磁通量。

2.公式:Φ＝BS,单位符号是Wb。

[注1]3.适用条件:(1)匀强磁场。

(2)S为垂直于磁场的有效面积。

4.物理意义:相当于穿过某一面积的磁感线的条数。

5.磁通量的变化量:ΔΦ＝Φ2－Φ1＝B2S2－B1S1。

二、电磁感应现象1.定义:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,闭合导体回路中有感应电流产生,这种利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应。

2.感应电流的产生条件(1)表述一:闭合电路的一部分导体在磁场内做切割磁感线的运动。

(2)表述二:穿过闭合电路的磁通量发生变化。

3.实质产生感应电动势,如果电路闭合,则有感应电流。

如果电路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流。

三、感应电流方向的判定1.楞次定律(1)内容:感应电流的磁场总要阻碍[注2]引起感应电流的磁通量的变化。

(2)适用范围:一切电磁感应现象。

2.右手定则[注3](1)内容:如图,伸开右手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入,并使拇指指向导线运动的方向,这时四指所指的方向就是感应电流的方向。

(2)适用情况:导线切割磁感线产生感应电流。

【注解释疑】)[注1] 磁通量是标量,但有正负,若磁通量为正,表示磁感线从规定的正面穿入；磁通量为负则反之。

[注2] “阻碍”不一定是相反,“阻碍”的是磁通量的变化；“阻碍”也不是阻止,而是延缓了磁通量的变化过程。

[注3] 右手定则是楞次定律的特例,楞次定律适用于所有电磁感应现象,而右手定则适用于一段导体在磁场中切割磁感线运动的情况。

【基础自测】一、判断题(1)1831年,英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象。

(√)(2)闭合电路内只要有磁通量,就有感应电流产生。

(×)(3)穿过线圈的磁通量和线圈的匝数无关。

(√)(4)线框不闭合时,即使穿过线框的磁通量发生变化,线框中也没有感应电流产生。

第1节牛顿运动定律一、牛顿第一定律1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2.意义(1)指出了一切物体都有惯性,因此牛顿第一定律又叫惯性定律。

(2)指出力不是维持物体运动状态的原因,而是改变物体运动状态的原因,即产生加速度的原因。

[注1]二、惯性1.定义:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

2.性质:惯性是一切物体都具有的性质,是物体的固有属性,与物体的运动情况和受力情况无关。

[注2]3.量度:质量是惯性大小的唯一量度,质量大的物体惯性大,质量小的物体惯性小。

三、牛顿第二定律单位制1.牛顿第二定律(1)内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比、跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。

(2)表达式:F＝ma。

[注3]2.单位制(1)单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制。

(2)基本单位[注4]在力学范围内,国际单位制规定质量、长度和时间为三个基本量,它们的单位千克、米和秒为基本单位。

(3)导出单位由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。

四、牛顿第三定律1.作用力和反作用力两个物体之间的作用总是相互的,一个物体对另一个物体施加了力,后一个物体一定同时对前一个物体也施加了力。

物体间相互作用的这一对力叫做作用力和反作用力。

2.牛顿第三定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。

[注5]【注解释疑】[注1]牛顿第一定律并不是牛顿第二定律在加速度等于零时的特例。

[注2]当物体不受力或所受合力为零时,惯性表现为保持原来的运动状态不变；当物体受到合力不为零时,惯性表现为抗拒运动状态改变的能力。

[注3]应用F＝ma进行计算时,各量必须使用国际单位制中的单位。

[注4]“基本量”既可以采用国际单位制中的单位,也可以采用其他单位制中的单位,如厘米、英寸、斤等常用单位,并且不同的单位制规定的基本量不尽相同。

第1节 电流 电阻 电功 电功率一、电流及欧姆定律 1.电流的理解(1)定义:电荷的定向移动形成电流。

(2)条件:①有可以自由移动的电荷；②导体两端存在电压。

(3)方向:电流是标量,为研究问题方便,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。

在外电路中电流由电源正极到负极,在内电路中电流由电源负极到正极。

[注1](4)三个表达式①定义式:I ＝qt ,q 为在时间t 内通过导体横截面的电荷量。

②微观表达式:I ＝nqS v ,其中n 为导体中单位体积内自由电荷的个数,q 为每个自由电荷的电荷量,S 为导体的横截面积,v 为自由电荷定向移动的速率。

③决定式:I ＝UR ,即欧姆定律。

2.欧姆定律(1)内容:导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比,跟导体的电阻R 成反比。

[注2] (2)适用范围:适用于金属和电解液等纯电阻电路。

二、电阻定律 1.电阻定律(1)内容:同种材料的导体,其电阻R 与它的长度l 成正比,与它的横截面积S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。

(2)表达式:R ＝ρlS 。

[注3] 2.电阻率(1)计算式:ρ＝R Sl 。

(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身的属性。

(3)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小。

三、电功率、焦耳定律 1.电功(1)定义:导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动,电场力做的功称为电功。

(2)公式:W ＝qU ＝IUt 。

(3)电流做功的实质:电能转化成其他形式能的过程。

[注4] 2.电功率(1)定义:单位时间内电流所做的功,表示电流做功的快慢。

(2)公式:P ＝Wt ＝IU 。

3.焦耳定律(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻及通电时间成正比。

(2)公式:Q ＝I 2Rt 。

[注5] 4.热功率(1)定义:单位时间内的发热量。

(2)表达式:P ＝Qt ＝I 2R 。

第1节光电效应波粒二象性一、光电效应1.光电效应现象:在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象,称为光电效应,发射出来的电子称为光电子。

[注1]2.光电效应的四个规律(1)每种金属都有一个极限频率。

[注2](2)光照射到金属表面时,光电子的发射几乎是瞬时的。

(3)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大。

(4)光电流的强度与入射光的强度成正比。

[注3]3.遏止电压与截止频率(1)遏止电压:使光电流减小到零的反向电压U c。

(2)截止频率:能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)。

不同的金属对应着不同的极限频率。

二、爱因斯坦光电效应方程1.光子说在空间传播的光是不连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光的能量子,简称光子,光子的能量ε＝hν。

其中h＝6.63×10－34 J·s。

(称为普朗克常量)2.逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值。

[注4]3.最大初动能发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值。

4.爱因斯坦光电效应方程(1)表达式:E k ＝h ν－W 0。

(2)物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W 0,剩下的表现为逸出后光电子的最大初动能E k ＝12m e v 2。

三、光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性。

2.光电效应、康普顿效应*说明光具有粒子性。

3.光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性。

【注解释疑】[注1] 光电子的本质就是电子,而不是光子。

[注2] 每种金属都有一个极限频率,入射光的频率不低于这个极限频率才能使金属产生光电效应。

[注3] 光照强度决定着每秒钟光源发射的光子数,频率决定着每个光子的能量。

[注4] 金属越活跃,逸出功越小,越容易发生光电效应。

【基础自测】一、判断题(1)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律。