第十一章多彩的物质世界。
11.1 宇宙和微观世界。
1、宇宙由物质组成。
宇宙来自于120亿年前的一次大**,宇宙中所有的物质都来自于那次大**之后,直至今日这个**仍然在进行,宇宙的边缘还在膨胀,宇宙在大到星系,小到微观的粒子,构成了今天的宇宙。
从以上的宇宙构成中可以看出,宇宙就是由无数星系组成的有层次的天体结构,是有形的物质,如星系、恒星、行星、尘埃、气体等和无形的物质,如电场、磁场、电磁场等组成的。
地球及其他一切天体乃至整个宇宙都是由物质组成的,物质处于不停的运动和发展中。
2、物质是由分子组成的。
大部分的物质都是由分子组成的,少部分的物质是由原子组成,如金属类物质是由原子直接构成的;分子由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核又由质子和中子组成,质子和中子又由夸克组成。分子很小,不能直接用肉眼看到,必须要借助电子显微镜才能看到,分子的大小通常以10-10m做单位来量度。注:
物质分子的组成也是有层次性的。
任何物质中的质子和中子是相同的(质量、带电量等),但由于它们构成物质时的数目不同,就出现了不同的物质,故宇宙中所有的物质,都是由性质相同数目不同的电子、质子、中子及至夸克组成。
从以上图中,你能得出什么?答:物质是由分子组的。
3、固态、液态、气态的微观模型。
物质存在虽有多样,但从形态上来区分只有三种,即固态、液态和气态三种形式。
固态物质中,分子的排列十分紧密,分子间有强大的作用力,分子只能在平衡位置附近无规则振动,因而,固体具有一定的体积和形状。
液态物质中,分子排列没有固定的位置,运动比较自由,分子间的作用力比固体的小。因而,液体没有确定的形状,有一定的体积,具有流动性。
气态物质中,分子极度散乱,间距很大,并以高速向四面八方运动,分子间的作用力极小,容易被压缩,因此,没有一定的体积和形状,气体具有流动性。
综上所述,当物质从液态变为固态时体积变小(水结冰除外,体积变大),当物质从固态或液态变为气态时,体积显著变大,就是因为物质结构发生改变所至。
右图是表示物质分子的模型,从图中你能得出哪个是表示固体、液体和气体通常情况下的分子排列规律?
4、原子及其结构。
物质是由分子组成的,分子是能够保持物质原来化学性质的微粒,分子是由原子组成的,有的分子由多个原子组成,有的分子只由一个原子组成,原子(原子不显电性)是由带正电的原子核和核外带负电的电子组成,原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成,而质子和中子又是由更小的粒子---夸克组成。原子的中心是原子核,在原子核周围,有一定数目的电子在绕核运动。
从右图中,你能得出什么?
5、光年及纳米纳米技术。
光年和纳米都是长度单位,光年通常用作宇宙中天体间的距离单位,纳米通常用作微小粒子的直径、纳米技术等的单位。
1m=10dm 1dm=10cm 1cm=10mm 1mm=1000000nm(106nm)
纳米技术是指纳米尺度内(0.1nm~100nm)的科学技术。
1nm=10-9m
11.2、质量。
1、质量。物体是由物质组成的。物体所含物质的多少叫质量,用m表示。质量不随物体的形态、状态、位置、温度而改变,所以质量是物体本身的一种属性。
质量的单位:千克(kg),常用单位:吨(t)、克(g)、毫克(mg)。
1t=1000kg 1kg=1000g 1g=1000mg
2、质量的测量。
天平是实验室测质量的常用工具,是等臂杠杆。生活中常用来测量质量的工具很多,如杆秤、案秤、磅秤和电子秤等,注:弹簧称是用来测量力的大小的测力计,不能用来测量质量。
使用天平称质量,当天平平衡后,被测物体的质量等于砝码的质量加上游码所对的刻度值。注:从标尺上读数是要以游码左边为准。
注:1)、游码所对的刻度值始终是加在天平的右盘中。
2)、记住图中天平的有关器件名称。
3)、有时可以通过测量与质量有关的其他物理量间接的测量出质量。
3、天平的使用。
注意事项:①被测物体的质量不能超过天平的称量(天平所能称的最大质量);②向盘中加减砝码,移动标尺上的游码时要用镊子,不能用手接触砝码和移动游码,不能把砝码弄湿、弄脏;③潮湿的物体和化学药品不能直接放在天平的盘中,若要称量,必须使用一些相关工具后称量。
如上图所示,托盘天平的结构:游码、标尺、平衡螺母、横梁、托盘、分度盘、指针,还有砝码,镊子。
使用步骤:放置天平——天平应水平放置,能常放在水平台上。
调节天平平衡——天平使用前要使横梁平衡。首先把游码放在标尺的“0”刻度处,然后调节横梁两端的平衡螺母(移向高端也就是托盘向上撬的一端,和指针偏转方向相反的一端),使横梁平衡。
称量物体——称量时应把被测物体放天平的左盘,把砝码放右盘(先大后小)。游码能够分辨更小的质量,在标尺上向右移动游码,就等于在右盘中增加一个更小的砝码。
读数记录:左盘物体的质量=右盘砝码上的数值总和+游码所对的标尺示数,如右图中,杯子和水的总质量=50g+10g+5g+1.8g=66.8g
11.3、密度。
1、物质的质量与体积的关系。
体积相同的不同物质组成的物体的质量一般不同,同种物质组成的物体的质量与它的体积成正比。
2、密度。一种物质的质量与体积的比值是一定的,物质不同,其比值一般不同,这反映了不同物质的不同特性,物理学中用密度表示这种特性。也就是说在相同条件下,密度与物质的质量、体积无关,同种物质的密度相同。
但是密度与物质的种类、状态、压强和温度有关,如下:
不同种物质的密度一般不同。
同一物质处于固态、液态、气态等不同状态时,密度不同。
同一物质在相同状态下,温度、压强不同,密度不同。
单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的密度。
密度的公式:ρ=m/v
——密度——千克每立方米(kg/m3)
m——质量——千克(kg)
v——体积——立方米(m3)
密度的常用单位kg/m3(国际单位),g/cm3单位大,1g/cm3=1.0×103kg/m3。
水的密度为1.0×103kg/m3,读作1.0×103千克每立方米,它表示物理意义是:1立方米的水的质量为1.0×103千克。
3、密度的应用。
鉴别物质原理:ρ=m/v,先测出物质的质量和体积,后计算出物质的密度,最后与密度表对照识别真假(相同则真,不同则假)。
测量不易直接测量的体积:如v=m/ρ、量杯和液体测不规则的固体体积等。
测量不易直接测量的质量:如m=ρv、测出重力利用公式m=g/g求出质量等。
11.4、测量物质的密度。
1、量筒的使用。
液体物质的体积可以用量筒测出。
量筒(量杯)的使用方法:
观察量筒标度的单位。1l=1dm3 1ml=1cm3
观察量筒的最大测量值(量程)和分度值(最小刻度)。
读数时,视线与量筒中凹液面的底部相平(或与量筒中凸液面的顶部相平)。
2、测量液体和固体的密度。
只要测量出物质的质量和体积,通过ρ=m/v就能够算出物质的密度。
质量可以用天平测出,液体和形状不规则的固体的体积可以用量筒或量杯来测量。
如下所示:1)测量液体的密度。
将适量的液体盛入玻璃杯中,用天平称出玻璃杯和所盛液体的总质量m1
将玻璃杯中的液体倒一部分到量筒中,读出量筒中液体的体积v,用天平称出玻璃杯及余下液体的总质量m2
计算液体的密度:ρ=m/v=(m1-m2)/v
2)测量固体的密度。
用天平称出固体的质量m
在量筒中盛入适量的水,读出水的体积v1
用细线拴着固体,轻放浸没在水中,读出固体和水的总体积v2
计算固体密度:ρ=m/v=m/(v2-v1)
11.5、密度与社会生活。
1、密度与温度:温度能改变物质的密度,一般物体都是在温度升高时体积膨胀(即:热胀冷缩,水在4℃以下是热缩冷胀),密度变小。
2、密度与物质鉴别:通过测量物质的密度可以鉴别物质。其原理是:密度是物质的基本属性,同种物质的密度相同,不同物质的密度一般不同。
第十二章运动和力。
12.1、运动的描述。
1、机械运动。
运动是宇宙中最普遍的现象,物理学里把物体位置变化叫做机械运动。注:位置变化有:
1)、位置变化但距离不变的,如:物体相对于圆心作圆周运动;2、也有位置变化距离也随之变化的,如我走路时相对于地面,我们的距离和位置都在变化。
2、参照物。
在研究物体的运动时,选作标准的物体叫做参照物。
参照物的选择:任何物体都可做参照物(也就是说参照物可以是运动的物体也可以是静止的物体,但参照物在研究时我们必须把它假定为不动),应根据需要选择合适的参照物(不能选被研究的物体本身作参照物)。研究地面上物体的运动情况时,通常选地面为参照物。
选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。
12.2、运动的快慢。
1、速度:是描述物体运动快慢的物理量。
比较物体运动快慢可以是:①在相同时间内,物体经过的路程越长,它的速度就越快;②物体经过相同的路程,所花的时间越短,速度越快。
在匀速直线运动中,速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。
计算公式:v=s/t
其中:s——路程——米(m)
t——时间——秒(s)
v——速度——米/秒(m/s)
国际单位制中,速度的单位是米每秒,符号为m/s或m·s-1,交通运输中常用千米每小时做速度的单位,符号为km/h或km·h-1,1m/s=3.6km/h。
v=s/t,变形可得:s=vt,t=s/v。
2、匀速直线运动。
快慢不变,沿着直线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。
运动速度变化的运动叫变速运动,变速运动的快慢用平均速度来表示,粗略研究时,也可用速度的公式来计算,平均速度=总路程/总时间,它描述的是物体在这段时间里的平均运动快慢,如下所示:
求从a到b的平均速度是:
vac=(sab+sbc)/(tab+tbc)=(40m+50m)/(10s+15s)=90m/25s=3.6m/s,而不是vac=(vab+vbc)=(5m/s+6m/s)/2=11/2m/s=5.5m/s。
如下图所示,是两个物体运动时的频闪**:
由上两个图可知:图甲描述的可能是匀速直线运动,也可能是变速直线运动,而图乙则一定是变速直线运动。
12.3、长度时间及其测量。
1、国际单位制。
测量某个物理量时用来进行比较的标准量叫做单位。为方便交流,国际计量组织制定了一套国际统一的单位,叫国际单位制(简称si)。
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