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1、Physics物理主讲：蔡旭初20052005年年7 7月月Introduction导言导言形形色色的物理世界：形形色色的物理世界：我们所生活着的这个宇宙是由各种各样我们所生活着的这个宇宙是由各种各样运动着的物质所组成。运动着的物质所组成。一切物质都在不一切物质都在不断的运动。断的运动。其中有物理的运动、化学的其中有物理的运动、化学的运动、生物的运动运动、生物的运动（包括生命现象，直（包括生命现象，直到最高级的物质运动形式：人类的思维到最高级的物质运动形式：人类的思维活动）活动）等。等。丰富多彩的物理现象就在我们身边，丰富多彩的物理现象就在我们身边，比如：比如：1.不会翻倒的妙诀：不会翻倒的妙
2、诀：给你一给你一支铅笔，你能让它笔尖向下支铅笔，你能让它笔尖向下立在手指上吗？试试看，这立在手指上吗？试试看，这是一件非常困难的事。是一件非常困难的事。如果找一块橡皮，把铅笔尖扎在橡皮中心。这样如果找一块橡皮，把铅笔尖扎在橡皮中心。这样一来，铅笔和橡皮就成了一个整体。你用手掌托一来，铅笔和橡皮就成了一个整体。你用手掌托起橡皮，铅笔就稳稳当当地立着。即使笔杆倾斜起橡皮，铅笔就稳稳当当地立着。即使笔杆倾斜一点儿也没啥关系。为什么？一点儿也没啥关系。为什么？请你试一试，侧着身请你试一试，侧着身紧贴墙紧贴墙站稳，抬起外侧那一只脚，站稳，抬起外侧那一只脚，用内侧那条腿站立一分钟。用内侧那条腿站立一分钟。
3、试过的人都说，最多只能站试过的人都说，最多只能站一秒钟，单腿站立一分钟是一秒钟，单腿站立一分钟是不可能的。不可能的。2.单腿怎么立不住单腿怎么立不住为什么？为什么？取半个鸡蛋壳，先让它凸面朝取半个鸡蛋壳，先让它凸面朝上放在桌子上。取一支削得不太尖上放在桌子上。取一支削得不太尖的铅笔，在离凸面顶部的铅笔，在离凸面顶部15厘米高厘米高处垂直落下，撞在蛋壳顶部，如左处垂直落下，撞在蛋壳顶部，如左图所示，结果蛋壳毫无破损。然后图所示，结果蛋壳毫无破损。然后把蛋壳翻过来，使凹面朝上，放在把蛋壳翻过来，使凹面朝上，放在一只玻璃瓶的瓶口上。仍用刚才用一只玻璃瓶的瓶口上。仍用刚才用过的那支铅笔，让它在距蛋壳底
4、部过的那支铅笔，让它在距蛋壳底部约约10厘米高处垂直落下，结果蛋厘米高处垂直落下，结果蛋壳被笔尖戳穿了。壳被笔尖戳穿了。3.蛋壳的学问蛋壳的学问为什么？为什么？保持你的头部不动，保持你的头部不动，缓慢地向杯中倒水，缓慢地向杯中倒水，倒着，倒着，怪事出倒着，倒着，怪事出现了：你又重新看到现了：你又重新看到了杯底的硬币。了杯底的硬币。4.硬币的浮现硬币的浮现把一枚硬币放在没有装水的瓷杯里。把把一枚硬币放在没有装水的瓷杯里。把瓷杯放在桌子上，慢慢地向远处推移，瓷杯放在桌子上，慢慢地向远处推移，直到你的眼睛刚好看不到硬币为止。直到你的眼睛刚好看不到硬币为止。为什么？为什么？学完了物理学，你就可以轻松地
5、回学完了物理学，你就可以轻松地回答上述问题。答上述问题。物理学是一门充满趣味的学科，让物理学是一门充满趣味的学科，让我们在物理学的世界里畅游吧。我们在物理学的世界里畅游吧。什么是物理学？什么是物理学？ 物理学是一门科学，目的是研究物质的物理学是一门科学，目的是研究物质的构成以及它们之间的相互作用，并以这构成以及它们之间的相互作用，并以这些作用来解释宏观物质以及我们所观察些作用来解释宏观物质以及我们所观察到的其它自然现象。到的其它自然现象。 物理学（物理学（Physics）这个词来源于希腊，）这个词来源于希腊，原意是自然，它是研究一切自然现象的科原意是自然，它是研究一切自然现象的科学。世纪之前，
6、也称学。世纪之前，也称“自然哲学自然哲学”。.在学习的过程常常自问在学习的过程常常自问“这句话这句话的的意思我是否真正意思我是否真正理解？理解？”.课堂上、课本中所介绍的一些例课堂上、课本中所介绍的一些例题不能匆匆听过、看过就算完事，题不能匆匆听过、看过就算完事，应用草稿纸应用草稿纸亲手演算一遍或几遍。亲手演算一遍或几遍。做题要精做不要滥做。做题要精做不要滥做。.弄清基本概念和原理，正确掌握弄清基本概念和原理，正确掌握物理定律及其物理定律及其适用条件和范围适用条件和范围。如何学好物理如何学好物理4.重视学校的物理实验，因为重视学校的物理实验，因为物理学是建立在实验基础上的物理学是建立在实验基础
7、上的一门科学。一门科学。做实验时应记住实验的每一做实验时应记住实验的每一个步骤，并注意实验中出现的个步骤，并注意实验中出现的每个现象以及实验结果。每个现象以及实验结果。视觉总是可靠吗视觉总是可靠吗? 感觉总是可靠吗？感觉总是可靠吗？拿三只喝水的杯子，一只盛半杯冷拿三只喝水的杯子，一只盛半杯冷水，另一只盛半杯温水，还有一只水，另一只盛半杯温水，还有一只盛半杯热水（不要太热），按冷、盛半杯热水（不要太热），按冷、温、热的顺序排列好。首先用手指温、热的顺序排列好。首先用手指按由冷到热的顺序浸入水中，你会按由冷到热的顺序浸入水中，你会觉得三杯水是一杯比一杯热；如果觉得三杯水是一杯比一杯热；如果把顺序倒
8、过来浸摸，你将会觉得三把顺序倒过来浸摸，你将会觉得三杯水一杯比一杯冷。你的这些感觉杯水一杯比一杯冷。你的这些感觉是正确的。是正确的。现在我们改变一下浸摸的方式，让一只手的现在我们改变一下浸摸的方式，让一只手的食指浸到热水里，另一只手的食指浸到冷水里，食指浸到热水里，另一只手的食指浸到冷水里，几秒钟后，同时取出两手并立即浸到温水里。几秒钟后，同时取出两手并立即浸到温水里。这时，你的感觉将怎么样呢？同是一杯温水，这时，你的感觉将怎么样呢？同是一杯温水，按理说，两只手指的感觉应该一样。但是，实按理说，两只手指的感觉应该一样。但是，实际上你的感觉却不相同，从冷水中移到温水中际上你的感觉却不相同，从冷水
9、中移到温水中的手指感到水是热的，而从热水中移到温水中的手指感到水是热的，而从热水中移到温水中的手指感到水是冷的。你到底根据哪只手的感的手指感到水是冷的。你到底根据哪只手的感觉来确定这杯水是热的还是冷的呢？实在很难觉来确定这杯水是热的还是冷的呢？实在很难办。办。实验告诉我们，人的感觉并不都是实验告诉我们，人的感觉并不都是可靠的，有时会出现差错。即使在可靠的，有时会出现差错。即使在感觉正确的情况下，也只能是大概感觉正确的情况下，也只能是大概的区别，无法知道冷热的准确程度。的区别，无法知道冷热的准确程度。在冷热相差不大的情况下，凭人的在冷热相差不大的情况下，凭人的感觉就分不感觉就分不清了。清了。在观
10、察和实验中，经常需要对各种在观察和实验中，经常需要对各种物理量物理量做出准确的判断，得到准确做出准确的判断，得到准确的数据，就的数据，就必须用测量仪器来测量。必须用测量仪器来测量。例如，用例如，用刻度尺刻度尺测量物体的长度，用测量物体的长度，用秤秤来测量物体的质量，用来测量物体的质量，用钟表钟表来测量来测量时间的长短，用时间的长短，用温度计温度计来测量温度的来测量温度的高低。高低。长度的测量长度的测量长度的单位和换算长度的单位和换算 在国际单位制中长度的单位是米，符号为在国际单位制中长度的单位是米，符号为m m m:meterm:meter 1 1千米千米=1000=1000米米 ( 1km=
11、1000m ) ( 1km=1000m ) km:kilometerkm:kilometer 1 1分米分米=0.1=0.1米米 ( 1dm=0.1m ) ( 1dm=0.1m ) dm:decimeterdm:decimeter 1 1厘米厘米=0.01=0.01米米 ( 1cm=0.01m) ( 1cm=0.01m) cm:centimetercm:centimeter 1 1毫米毫米=0.001=0.001米米 ( 1mm=0.001m) ( 1mm=0.001m) mm:millimetermm:millimeter 1 1微米微米=0.000001=0.000001米米 (1m=0.
12、000001m )(1m=0.000001m )测量长度的基本工具和准确度测量长度的基本工具和准确度测量长度的基本工具是刻度尺，常测量长度的基本工具是刻度尺，常用的有直尺、卷尺、钢皮尺等。用的有直尺、卷尺、钢皮尺等。测量精度（测量准确程度）由刻度尺测量精度（测量准确程度）由刻度尺的最小刻度（最小分度）决定的最小刻度（最小分度）决定最小刻度（最小分度）：刻度尺上最小刻度（最小分度）：刻度尺上相邻的两条刻度线之间的长度。相邻的两条刻度线之间的长度。eg最小刻度是最小刻度是1毫米的尺叫作毫米刻毫米的尺叫作毫米刻度尺，它的读数准确到度尺，它的读数准确到1毫米，测毫米，测量读数时，应估读最小刻度的下一量
13、读数时，应估读最小刻度的下一位。位。eg尺的最小刻度为尺的最小刻度为1毫米，请写出测毫米，请写出测量结果量结果例题例题用毫米刻度尺测量，读数应为用毫米刻度尺测量，读数应为5.6毫米，毫米，345.0毫米毫米例题例题如果最小刻度是厘米。则测量只能如果最小刻度是厘米。则测量只能准确到厘米，厘米的下一位的毫米准确到厘米，厘米的下一位的毫米只能靠测量者估读。只能靠测量者估读。测量值由准确值和估计值构成例题例题某人在测量一个圆柱体高度时，测得的结果是h=11.5 4厘米，请问此刻度尺的最小刻度是什么？准确值是什么？估计值是什么？例题例题某人在测量一个圆柱体高度时，测得的结果是h=11.5 4厘米，请问此
14、刻度尺的最小刻度是什么单位？最小刻度为1毫米准确值是什么？11.5 估计值是什么？0.04例题例题换算练习：1.18 cm=18 =0.18m2.30 mm=30 x = 3 cm10 cm2= dm210 cm3= mm3 例题例题0.11x104记住： 1 cm2=100 mm21 dm2 = 100 cm21 m2 = 100 dm2根据下列测量长度的数据，判断所用刻度尺的根据下列测量长度的数据，判断所用刻度尺的最小刻度：最小刻度：5.68厘米厘米刻度尺的最小刻度是刻度尺的最小刻度是；5.680米米刻度尺的最小刻度是刻度尺的最小刻度是；5.6厘米厘米刻度尺的最小刻度是刻度尺的最小刻度是；
15、1毫米毫米1厘米厘米1厘米厘米例题例题 测量结果测量结果14毫米和毫米和14.0毫米所毫米所表示的意义有何不同？表示的意义有何不同？例题例题单位都是毫米，但物理意义不同，他们单位都是毫米，但物理意义不同，他们是用是用最小刻度不同最小刻度不同的的两把尺两把尺测得的结果。测得的结果。14毫米表示测量所用刻度尺的最小毫米表示测量所用刻度尺的最小刻度为刻度为1厘米，测量结果的准确程度厘米，测量结果的准确程度是厘米，是厘米，10毫米为准确值，毫米为准确值，4毫米为毫米为估计值。估计值。14.0毫米表示测量所用刻毫米表示测量所用刻度尺的最小刻度为度尺的最小刻度为1毫米，毫米，0为估计值为估计值随着科学技术
16、的发展，对某些产品的测量，用一般最小刻度是厘米或毫米的刻度尺已不能满足需要，人们研制了更精密的测量长度工具：游标卡尺和螺旋测微仪。 他们的准确程度可达到0.1毫米、0.05毫米或 0 .01毫米螺旋测微仪螺旋测微仪游标卡尺游标卡尺012345678910量程（测量范围）量程（测量范围）：刻度尺的最大读数。eg0 cm12910最小刻度1毫米。量程为多少？01020有效数字有效数字：测量中由可靠数字和最后一位不可靠数字（估读数字）组成的数字叫做有效数字。可靠数是由测量仪器可以准确读出的数字。 0.05 米 一位有效数字0.0123米 三位有效数字0.1200 米 如何正确使用刻度尺应做到五会：如
17、何正确使用刻度尺应做到五会：会看：测量前会看量程，会看最小刻度。会看：测量前会看量程，会看最小刻度。会放：测量时，放置刻度尺做到：会放：测量时，放置刻度尺做到：“贴贴”、“平平”、“齐齐”。贴贴刻度尺有刻度的边缘紧贴被测物刻度尺有刻度的边缘紧贴被测物体。体。平平尺子跟被测物体的边平行，不能尺子跟被测物体的边平行，不能歪斜。歪斜。齐齐尺子的零刻度线或某一整数刻度尺子的零刻度线或某一整数刻度线要对齐被测物体的起边。线要对齐被测物体的起边。eg会读：读数时要做到会读：读数时要做到“视视”、“估估”、“补补”。视视读数时视线要与尺面垂直。读数时视线要与尺面垂直。估估要估读到最小分度值的下一要估读到最小
18、分度值的下一位。位。补补尺子某整数刻度线与被测物尺子某整数刻度线与被测物体终边重合，无估读值，应在读数体终边重合，无估读值，应在读数后补上后补上“0”。会记：正确记录测量结果，记录数会记：正确记录测量结果，记录数字（准确值和估计值）和单位。字（准确值和估计值）和单位。会选：会根据实际测量的要会选：会根据实际测量的要求，选择求，选择合适合适的刻度尺。例的刻度尺。例如，安装玻璃窗时，测量玻如，安装玻璃窗时，测量玻璃长度应选最小刻分度为毫璃长度应选最小刻分度为毫米的刻度尺；测量人身高、米的刻度尺；测量人身高、人跳的远度、跳的高度等时，人跳的远度、跳的高度等时，选用最小刻度是厘米的刻度选用最小刻度是厘
19、米的刻度尺。尺。误差误差测量时，要用眼睛估读出最小刻度值的下一位数字，是估读就不可能非常准确，测量的数值和真实值之间必然存在着差异，这个差异就叫误差。 误差跟错误不同。测量中，由误差跟错误不同。测量中，由于视线的偏斜而导致测量的错于视线的偏斜而导致测量的错误，这是由于没有按规则去做误，这是由于没有按规则去做而造成的。错误是应该而且可而造成的。错误是应该而且可能避免的。能避免的。测量的误差是不可避免的测量的误差是不可避免的误差不可能消除，只能尽量的误差不可能消除，只能尽量的减小。减小误差的措施比较多，减小。减小误差的措施比较多，其中求平均值的方法，简单而其中求平均值的方法，简单而有效。有效。测量
20、中有时估计偏大，有时会测量中有时估计偏大，有时会偏小，这样多次测量值的平均偏小，这样多次测量值的平均值更接近于真实值。值更接近于真实值。 长度测量的一些特殊方法测曲线的长度。测曲线的长度。（1）累积法）累积法（用于测很小的物体长度）（用于测很小的物体长度）测细铜丝的直径。把细铜丝紧密地排绕测细铜丝的直径。把细铜丝紧密地排绕在铅笔上若干圈，测出这个线圈总长，计在铅笔上若干圈，测出这个线圈总长，计算出细铜丝的直径。算出细铜丝的直径。（2）替代法（）替代法（采用中间物）采用中间物）利用线来测量曲线的长度（3）轮转法：用轮子的滚动来测长）轮转法：用轮子的滚动来测长度，度，如利用自行车轮测出弧形跑道的如
21、利用自行车轮测出弧形跑道的长度。长度。长度长度=轮子周长轮子周长轮子转动的圈数。轮子转动的圈数。时间的测量时间的测量常用的时间测量工具有机械秒表常用的时间测量工具有机械秒表（停表）和电子秒表（停表）。（停表）和电子秒表（停表）。时间换算：时间换算：1 1时时时时=3600=3600秒秒秒秒(1h=3600s)(1h=3600s)h:hourh:hour（小时）（小时）（小时）（小时）s s：secondsecond（秒）（秒）（秒）（秒）1 1分分分分=60=60秒秒秒秒(1min=60s(1min=60s） min:minutemin:minute（分钟）（分钟）（分钟）（分钟）1 1毫秒毫
22、秒毫秒毫秒=0.001=0.001秒秒秒秒 （1ms=0.001s1ms=0.001s）停表停表铜铜壶壶滴滴漏漏沙钟1时间单位中，时间单位中，一昼夜一昼夜=24时时=1.44x103分分=8.64x104秒秒=8.64x107毫秒毫秒2540秒秒=0.15时时372分分=1.2时时=4320秒秒43672秒秒=1.02时时=61.2分分5一节课一节课45分合分合2700秒秒6健康人正常情况下脉搏跳动一次的健康人正常情况下脉搏跳动一次的时间为小于时间为小于1秒。秒。7怎样用刻度尺较正确地测量出一枚怎样用刻度尺较正确地测量出一枚硬币的厚度？硬币的厚度？答：可以将几枚面值相同的硬币答：可以将几枚面值
23、相同的硬币（厚度相同）叠在一起，用刻度尺测（厚度相同）叠在一起，用刻度尺测量出这叠硬币的厚度，把这个数值除量出这叠硬币的厚度，把这个数值除以硬币的个数，即可较正确地测量出以硬币的个数，即可较正确地测量出一枚硬币的厚度。一枚硬币的厚度。8工业上对于零件的测量要求工业上对于零件的测量要求越来越高，精密的测量长度的工越来越高，精密的测量长度的工具有具有游标卡尺游标卡尺和和螺旋测微仪螺旋测微仪。质量的测量质量的测量自行车是用哪些材料制成的？自行车是用哪些材料制成的？钢、铁、橡胶等材料制成的钢、铁、橡胶等材料制成的一般我们把自行车称为一般我们把自行车称为物体物体这样我们可以说：自行车这个这样我们可以说：
24、自行车这个物体物体是由钢、铁、橡胶等是由钢、铁、橡胶等物质物质构成的，构成的，其它物体如：铁钉、铁锤、桌子、其它物体如：铁钉、铁锤、桌子、凳子等也都是由物质构成的。凳子等也都是由物质构成的。 铁钉和铁锤相比哪一个物体所含铁这铁钉和铁锤相比哪一个物体所含铁这种物质多？种物质多？ 铁锤铁锤桌子和凳子相比哪一个物体所含有木这种桌子和凳子相比哪一个物体所含有木这种物质多？物质多？桌子桌子物理学里为了表示这一性质物理学里为了表示这一性质就引入了就引入了质量质量这个物理量。这个物理量。什么叫质量呢？什么叫质量呢？质量是物体本身的一种属性质量是物体本身的一种属性，物体的质，物体的质量不随它的量不随它的形状形
25、状、状态状态、位置位置和和温度温度而而改变。改变。物体所含物质的多少叫做质量。物体所含物质的多少叫做质量。用符号：用符号：“m”表示。表示。m=mass(质量质量)2.质量的单位质量的单位国际单位：千克（国际单位：千克（kg）kg=kilogram(千克或公斤千克或公斤)其他单位：吨其他单位：吨(t)；克；克(g)；毫克；毫克(mg)。t=ton;g=gram进率：进率：1吨吨=1000千克；千克；1千克千克=1000克；克；1克克=1000毫克。毫克。（1t=1000kg；1kg=1000g1g=1000mg）3.质量的测量质量的测量质量测量工具很多，如质量测量工具很多，如杆秤杆秤、天平天平
26、、台秤台秤、电子秤电子秤等。等。杆秤杆秤天平天平台秤台秤一块冰的质量是一块冰的质量是200克，当它全部融化成水克，当它全部融化成水后质量如何改变？后质量如何改变？例题例题解：质量是物体的一种属性，它表示该物体解：质量是物体的一种属性，它表示该物体所含物质的多少。当物体的形状、温度变化所含物质的多少。当物体的形状、温度变化时，以及因温度变化而导致热胀冷缩或发生时，以及因温度变化而导致热胀冷缩或发生物态（固、液、气态）变化时，或物体所在物态（固、液、气态）变化时，或物体所在地理位置发生变化时，地理位置发生变化时，只要它所含物质的多只要它所含物质的多少不变，其质量就不会改变。少不变，其质量就不会改变
27、。因此，因此，200克克冰全部融化成水后，质量仍然是冰全部融化成水后，质量仍然是200克。克。实验室测量质量工具：托盘天平、物理天平和电子天平。托盘天平的构造及使用方法：托托盘天平的构造及使用方法：托盘天平主要由底座；横梁；托盘；盘天平主要由底座；横梁；托盘；平衡螺母；指针；分度盘；游码；平衡螺母；指针；分度盘；游码；标尺等组成。标尺等组成。托盘天平的使用托盘天平的使用A托盘天平的调节：把天平放在水平台上，托盘天平的调节：把天平放在水平台上，把游码放在标尺左端的零刻线处；调节平衡螺把游码放在标尺左端的零刻线处；调节平衡螺母，使指针指在分度盘的中线处，这时横梁平母，使指针指在分度盘的中线处，这时
28、横梁平衡。衡。B把被测物体放在左盘，用镊子向右盘里加把被测物体放在左盘，用镊子向右盘里加减砝码并调节游码在标尺上的位置，直到横梁减砝码并调节游码在标尺上的位置，直到横梁恢复平衡。恢复平衡。C这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上这时盘中砝码的总质量加上游码在标尺上所对的刻度值的和，就等于被测物体的质量。所对的刻度值的和，就等于被测物体的质量。 注意注意：1、调节平衡螺母按：指针左偏就向、调节平衡螺母按：指针左偏就向右调；右偏向左调。右调；右偏向左调。2、天平调节平衡后，左右盘不能对、天平调节平衡后，左右盘不能对调，平衡螺母不能再动。调，平衡螺母不能再动。3、取砝码时一定要用镊子。、取砝码时一定要
29、用镊子。 4、往盘里加砝码应先估计被测物的质、往盘里加砝码应先估计被测物的质量，再从大到小加砝码，量，再从大到小加砝码，当加到最小一个砝码时太重了，则应当加到最小一个砝码时太重了，则应改用游码。改用游码。5、游码的读数是读游码的左边所对标、游码的读数是读游码的左边所对标尺的刻度值。尺的刻度值。 例题：例题：进行农业科学实验常需要选择优良的粮进行农业科学实验常需要选择优良的粮种。在一次挑选麦种的实验中，要测出种。在一次挑选麦种的实验中，要测出1千克麦种的千克麦种的大约大约粒数和一粒麦种的粒数和一粒麦种的大大约约质量，手边只有一架量程为质量，手边只有一架量程为200克的克的托盘天平，问怎样才能托盘
30、天平，问怎样才能较快地较快地完成测量完成测量工作？工作？分析与解答：分析与解答：题目要求较快地完成测量工作，因此测题目要求较快地完成测量工作，因此测1千千克麦种的粒数决不能逐个地数个数，同时克麦种的粒数决不能逐个地数个数，同时天平的量程为天平的量程为200克，所以我们不能将全部克，所以我们不能将全部的麦种都放入天平中去称量。因此我们可的麦种都放入天平中去称量。因此我们可以利用天平称量小于以利用天平称量小于200克的麦种，再通过克的麦种，再通过计算，间接地得出所求的各量，具体做法计算，间接地得出所求的各量，具体做法如下：如下：调节好天平，在天平的右盘中放入10克砝码，向左盘中缓慢放入麦种，使天平恢复平衡，数一数这10克麦种的粒数，设为n粒，则有1千克麦种的大约粒数为：大约粒数为：一粒麦种的大约质量为：大约质量为：天平使用注意事项：天平使用注意事项：A不能超过天平的最大称量不能超过天平的最大称量（天平所能称量的最大质量）（天平所能称量的最大质量）B取砝码要用镊子，并轻拿轻放。取砝码要用镊子，并轻拿轻放。C保持天平干燥、清洁保持天平干燥、清洁
