物理课笔记（非校内）

$\text{\color{red}Upd}$

$\texttt{\color{red}2024-05-20 \small声现象（一）}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 声音的产生和传播}$

$\texttt{\color{blue}\small模块二 声速}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 声音的三要素}$

• 音调
  • 定义：物理学中把声音的高低称为音调。
  • 影响因素：与发声体的振动快慢（频率）有关。
  • 与频率的关系：频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
• 响度
  • 定义：物理学中，把人耳感受到的声音的强弱或者大小称为响度。
  • 影响因素：与发声体的振幅有关。
  • 与振幅的关系：振幅越大，响度越大；振幅越小，响度越小。
  • 注：人听到声音是否响亮，除跟发声体发声时的振幅有关外，还跟人距离发声体的远近有关系。
• 音色
  • 定义：音色又叫音品，它是指声音的特色，即：品质与特征。
  • 影响因素：发声体的材料、结构不同，发出声音的音色就不同。
  • 注：
    • 不同发声体，发出声音的音色一般是不同的。
    • 听声辨认、辨动物、辨乐器等主要是根据音色不同来辨别。

$\texttt{\color{red}2024-05-27 \small声现象（二）}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 声音的应用}$

• 定义：频率高于 $20000\text{Hz}$ 的声波。
• 产生：海豚、蝙蝠、B 型超声波等。
• 应用：测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。

• 定义：频率低于 $20000\text{Hz}$ 的声波。
• 产生：海啸、火山喷发、陨石撞击地球、核爆。
• 危害：某些频率的次声波和人体器官的振动频率相近，容易产生共振，危险时可致人死亡。

• 声音可以传递信息。
• 应用：
  • 回声定位、测距，例如蝙蝠、超声导盲仪、倒车雷达。
  • 利用声呐探测，例如声呐探测鱼群。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 噪声}$

• 物理学：在物理学中，噪声是指发声体做无规则振动时发出的声音。
• 环境学：在环境学中，噪声是指影响人们正常休息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音起干扰作用的声音。

• 声音的强弱：人们以分贝（$\text{dB}$）为单位来表示声音强弱的等级。
• 保护听力：不超过 $90\text{dB}$。
• 保证工作和学习：不超过 $70\text{dB}$。
• 保证休息和睡眠：不超过 $50\text{dB}$。

• 声源处：如改造声源结构，减小噪声强度，在声源处加防护罩；在内燃机排气管上加消音器等。
• 传播过程中：如在马路边植树或者建造隔音墙等。
• 人耳处：如带上防噪音耳塞，或在耳孔处塞一小团棉花，或者用双手捂住耳朵。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 声学计算}$

• 定义：声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来的声音。
• 条件：回声与原声到达人耳时间差不小于 $0.1\text{s}$。

• 声的吸收：声波撞击到材料表面后能量损失的现象。
• 不同物质对声音的吸收：
  • 光滑的物体表面容易反射声音。
  • 柔软、粗糙、多孔的物质表面容易吸收声音。

• 鸣笛时车到山的距离：$L=\frac{1}{2}(s_\texttt{声}+s_\texttt{车})=\frac{1}{2}(v_\texttt{声}t+v_\texttt{车}t)=\frac{1}{2}(v_\texttt{声}+v_\texttt{车})t$。
• 听到回声时到山的距离：$L=\frac{1}{2}(s_\texttt{声}-s_\texttt{车})=\frac{1}{2}(v_\texttt{声}t-v_\texttt{车}t)=\frac{1}{2}(v_\texttt{声}-v_\texttt{车})t$。

$\texttt{\color{red}2024-09-23 \small密度进阶}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 等体积问题}$

$\texttt{\color{blue}\small模块二 空心问题}$

• 铝球可能实心可能空心
• 铁球、铜球一定空心
• 铜球的空心体积最大

$\texttt{\color{blue}\small模块三 混合密度问题}$

$\texttt{\color{red}2024-12-23 \small浮力综合}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 浮力应用}$

• 轮船：采用空心的方法增大可利用的浮力，$G_\texttt{船}=F_\texttt{浮}$。
• 潜水艇：水舱排水时，潜水艇变轻，$G<F_\texttt{浮}$，逐渐上浮。
• 热气球：气球里充满密度小于空气的气体，例如氢气、氦气或加热的空气，利用空气的浮力升入空中。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 密度计}$

• 原理：密度计漂浮在液面上，$G=F_\texttt{浮}$（二力平衡）。
• 关系：液体密度越大，密度计 $V_\texttt{排}$ 越小。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 浮沉比例}$

$\texttt{\color{red}2025-01-13 \small功与功率}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 功}$

• 作用在物体上的力。
• 物体在这个力的方向上通过的距离。

• 垂直无功（$F\perp S$）
  当力的方向与物体移动距离垂直时，力对物体不做功。
  例如：学生背着书包在水平路面行走，此时书包的重力，以及学生对书包的支持力都是垂直于学生的移动方向的，也就是这些力都不做功。
• 无力无功（有 $S$ 无 $F$）
  当力没有作用在物体上时，这个力便不会对物体做功。
  例如：被人踢出去的足球，此时脚的力并没有作用在物体上，足球是因为惯性而向前，也就是说此时人并没有对足球做功。
• 无距无功（有 $F$ 无 $S$）
  虽然有力作用在物体上，但物体本身并没有移动，此时力同样没有对物体做功。
  例如：人虽然用尽全力去推车子，但是始终没有推动，那么即使人累得气喘吁吁，仍然是没有做功的。

1. 如果力相同，比较在力的方向上移动距离的大小；
2. 如果在力的方向上移动距离相同，比较力的大小。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 功率}$

• 定义式：$P=\frac{W}{t}$
• 推导式：$P=Fv$

$\texttt{\color{red}2025-01-14 \small机械能及其转化}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 动能与势能}$

$\texttt{\color{blue}\small模块二 机械能转化}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 机械能守恒}$

$\texttt{\color{red}2025-01-15 \small机械效率}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 机械效率的概念}$

• 有用功：为了达到工作目的，必须做的功。
• 额外功：为了达到工作目的，并非我们所需要但又不得不做的功。
• 总功：动力所做的所有功，既有用功与额外功的总和即 $W_\texttt{总}=W_\texttt{有}+W_\texttt{额}$。

• 定义：有用功与总功的比值叫做机械效率。
• 计算公式：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}\times100\%=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{有}+W_\texttt{额}}$。
• 物理意义：描述机械做功性能（有用功在总功中的比值）。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 机械效率的计算}$

1. 首先分析过程中的有用功部分，有用功会随着人的意愿发生改变。
2. 然后分析过程中的总功，一般情况下为人或电动机施加的力做的功。
3. 利用公式计算机械效率。

• 通用公式：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}=\frac{Gh}{Fs}$。
• 涉及绳子的段数时：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}=\frac{G}{nF}$。
• 不计绳重和轴摩擦：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_\texttt{动}h}=\frac{G}{G+G_\texttt{动}}$。
• 说明：其中 $G$ 为被提升物体的重力；$G_\texttt{动}$ 为动滑轮的重力；$F$ 为拉力；$h$ 为物体上升的高度；$s$ 为绳子自由端移动的距离；$n$ 为承担物重的绳子的段数。

• 公式：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}=\frac{fs_\texttt{物}}{Fs_\texttt{绳}}=\frac{f}{nF}$。
• 说明：其中 $f$ 为物体与水平面间的摩擦力；$F$ 为拉力；$s_\texttt{物}$ 为物体移动的距离；$s_\texttt{绳}$ 为绳自由端移动的距离；$n$ 为承担物体所受摩擦力的绳子的段数。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 斜面杠杆的机械效率}$

• 斜面：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Gh+fs}\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%$。
• 杠杆：$\eta=\frac{W_\texttt{有}}{W_\texttt{总}}\times100\%=\frac{Gh}{Fs}\times100\%$。

$\texttt{\color{red}2025-01-16 \small分子动理论}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 分子动理论}$

• 物质是由大量分子组成的。
• 分子永不停息地做无规则热运动。
• 分子之间存在着相互作用的引力和斥力。

• 定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则运动叫做分子的热运动。
• 影响因素：温度（温度越高，分子运动越剧烈）。

• 定义：由于分子运动，不同的物质在相互接触（自主发生，无外力）时，彼此进入对方的现象，叫做扩散。
• 意义：扩散现象说明了组成物质的分子在不停地运动。

• 分子间存在引力
• 分子间存在斥力

$\texttt{\color{blue}\small模块二 内能}$

• 定义：构成物质的所有分子的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
• 特点：物体的温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。
• 单位：焦耳（$\text{J}$），千焦（$\text{kJ}$）。

• 任何温度下物体都具有内能。
• 一个物体的温度越高，内能越大。
• 内能具有不可测性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。

• 温度：温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大。
• 状态：状态不同，分子间间距不同，分子间相互作用力不同，分子势能不同。
• 质量：质量越大，分子个数越多，分子的动能和势能的总和越大。

• 对物体做功，内能增加，温度升高。
• 物体对外做功，内能减少，温度降低。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 比热容}$

• 定义：一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和温度变化量乘积之比，叫做这种物质的比热容，常用符号 $c$ 表示。
• 单位：$\text{J/(kg}\cdot\degree\text{C)}$，读作：焦每千克摄氏度。
• 物理意义：描述物体吸收或者放出热量能力的大小。
• 计算公式：$c=\frac{Q}{m\Delta t}$。

• 物体放出热量的计算：$Q_\texttt{放}=cm(t_0-t_1)$。
• 物体吸收热量的计算：$Q_\texttt{吸}=cm(t_1-t_0)$。
• 综合计算公式：$Q=cm\Delta t$。

$\texttt{\color{red}2025-01-17 \small热机与热机效率}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 热值}$

• 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值。
• 符号：$q$
• 单位：$\text{J/kg}$（$\text{J/m}^3$）。
• 物理意义：
  • 无烟煤的热值为 $3.4\times10^7\text{J/kg}$，表示 $1\text{kg}$ 的煤在完全燃烧时所放出的热量为 $3.4\times10^7\text{J}$。
  • 液化气的热值为 $4.9\times10^7\text{J/m}^3$，表示 $1\text{m}^3$ 的液化气在完全燃烧时所放出的热量为 $4.9\times10^7\text{J}$。
• 燃料完全燃烧放出的热量计算式：$Q=qm$ 或 $Q=qV$。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 热机}$

• 定义：各种利用内能做功的机械成为热机。
• 工作原理：利用内能做功，实现内能转化为机械能。

• 定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
• 工作原理：把燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转化为机械能，从而使机械获得动力。

• 定义：使用汽油作为燃料的内燃机称为汽油机。
• 构造：气缸、火花塞、排气门、连杆、曲轴、活塞、进气门。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 热机效率}$

• 定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
• 公式：$\eta=\frac{Q_\texttt{有效}}{Q_\texttt{总}}\times100\%$。
• 意义：描述热机性能的物理量，没有单位，通常用百分比表示。

• 意义：节约能源，减少污染。
• 方法：
  • 提高燃料的利用率，使燃料充分燃烧。
  • 改进热机，减少各种能量损失。
  • 注意热机的保养，保证机械的正常工作。
  • 利用废弃的能量。

$\texttt{\color{red}2025-02-17 \small电荷与电流初步}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 电荷的认识}$

• 物质的微观结构：原子是由原子核和电子构成，一个原子的质量几乎全部集中在原子核上。原子核处于原子的中心，电子在核外绕原子核高速转动。
  • 在通常情况下物体呈中性，当两个不同材料的物体相互摩擦时，原子核束缚电子本领弱的物体的一些电子就会转移到原子核束缚电子本领强的物体上。
    • 失去电子的物体：带正电。
    • 得到电子的物体：带等量的负电。

$$\texttt{\small原子}\begin{cases} \texttt{\small原子核}\begin{cases} \texttt{\small质子}\\ \texttt{\small中子} \end{cases}\\ \texttt{\small核外电子} \end{cases}$$

• 正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷叫做正电荷，用 + 表示。
• 负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷叫做负电荷，用 - 表示。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 电流的形成}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 导体与绝缘体}$

• 定义：容易导电的物体称为导体。
• 常见的导体：金属、石墨、大地、人体、食盐水溶液等（金墨水我土）。
• 导电原因：导体中存在大量自由电荷；如金属中有自由电子，食盐水溶液中有阴离子和阳离子。

• 定义：不容易导电的物体称为绝缘体。
• 常见的绝缘体：橡胶、陶瓷、玻璃、木头、塑料、纯水（蒸馏水）等。
• 不容易导电原因：电荷束缚在原子、分子之中，不能自由移动，几乎没有自由电荷。

$\texttt{\color{red}2025-02-24 \small电路识别}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 电路的组成}$

• 电源： 能够向用电器提供电能的装置叫做电源。
• 用电器： 消耗电能的装置叫做用电器。
• 开关： 能够控制电路通断的装置叫做开关。
• 导线： 连接电路中电源、开关、用电器的装置叫做导线。

• 电路图和实物图元件的位置要一一对应，各元件要依次连接。
• 连接实物图时，要防止导线交叉，且不能穿过元件。
• 导线只能连在接线柱上。

• 电路元件符号要统一规定的，不能自造符号。
• 合理安排电路元件符号，使之均匀分布在电路中，元件符号不要画在拐角处。
• 电路图最好呈长方形，导线横平竖直，力求把电路图画得简洁美观。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 电路的状态}$

• 通路： 处处接通，用电器能够正常工作的电路叫做通路。
• 断路（开路）： 电路中因某处断开而使用电器不能工作的电路叫做断路。
• 短路： 将导线直接连接在电源两端的电路叫做短路。
• 局部短路： 将导线直接连接在用电器两端的电路叫做局部短路。

$\texttt{\color{blue}\small模块三 串并联电路的识别}$

• 定义：把电路元件并列地连接在电路中，组成的电路叫做并联电路。
• 干路：并联电路中共用的部分电路叫做干路。
• 支路：并联电路中单独使用的部分电路叫做支路。
• 特点：
  • 电流有多条路径，每条路径只有一个用电器。
  • 各个干路与支路形成一个通路，各个支路用电器工作。

• 拆元件法（没有电路图）
• 电流流向法

$\texttt{\color{red}2025-03-03 \small电流及其规律}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 电流的强度}$

• 定义：物理学中表示电流强弱的物理量，简称电流，常用符号 $I$ 表示。
• 大小：等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。
• 定义式：$I=\frac{Q}{t}=1\text{A}$（其中 $Q$ 为通过导体横截面的电荷量，$t$ 为时间）。
• 单位：
  • 国际单位：安培，简称安，符号 $\text{A}$。
  • 常用单位：毫安（$\text{mA}$），微安 $\mu\text{A}$。
• 换算：$1\text{A}=1000\text{mA}$，$1\text{mA}=1000\mu\text{A}$。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 电流表的认识与使用}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 串并联电路电流特点}$

$\texttt{\color{red}2025-03-10 \small电压及其规律}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 电压的认识}$

• 定义：电路中自由电荷定向移动形成电流的原因，用字母 $U$ 表示。
• 来源：电源是提供持续电压的装置。
• 单位：
  • 国际单位：伏特（$\text{volt}$），简称伏，用符号 $\text{V}$ 表示。
  • 常用单位：千伏（$\text{kV}$）；毫伏（$\text{mV}$）。$1\text{kV}=10^3\text{V}=10^6\text{mV}$。

$\texttt{\color{blue}\small模块二 电压的测量}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 串并联电路电压特点}$

$\texttt{\color{red}2025-03-17 \small电阻的认识}$

$\texttt{\color{blue}\small模块一 电阻的认识}$

$\texttt{\color{blue}\small模块二 变阻器}$

$\texttt{\color{blue}\small模块三 半导体与超导体}$