물리학 3학년의 물질 세계, 운동과 힘, 힘과 기계, 압력과 부력, 일과 기계적 에너지에 대한 다채로운 지식 구조 다이어그램

12장 기계적 작업과 기계적 에너지 검토 개요에 대한 답변

1. 기계 작업(문자 W로 표시)

1. : 하나는 물체에 작용하는 힘이고, 다른 하나는 물체가 힘의 방향으로 이동하는 거리입니다.

2. 작업이 수행되지 않는 세 가지 상황이 있습니다. 거리가 없는 힘, 거리가 없는 힘, 힘과 수직 거리입니다.

3. 작업 단위: J로 표시되는 줄(Joule). 계란 두 개를 1m 높이로 들어올리면 한 일은 약 1J입니다.

4. 작업 계산 공식: W=FS 공식 사용 시 주의 사항:

①각 수량의 단위: W는 J를 사용하고 F는 N을 사용합니다. S는 m을 사용합니다. ②그 중 S는 힘 F의 방향으로 이동한 거리입니다.

5. 작업 원칙: 어떤 기계를 사용해도 작업이 절약되지는 않습니다. 노동력과 거리를 모두 절약해 주는 기계는 없다고 볼 수 있습니다.

2. 전력(문자 P로 표시)

1. 단위 시간당 완료되는 작업을 전력이라고 합니다. 물리적 의미: 작업 속도를 표현하는 데 사용됩니다.

2. 기본 단위는 W이고, 공통 단위는 kW입니다. 변환 관계: 1KW=103W는 물체가 1초에 1J의 일을 한다는 의미입니다.

3. 공식: P=W/t 각 수량에 사용되는 단위는 전력 P의 경우 W(와트), 작업 W의 경우 J(줄), 시간 t의 경우 s(초)입니다.

등속 운동의 경우 P= Fv를 사용할 수 있습니다. 각 양에 사용되는 단위는 전력 P의 경우 W(와트), 힘 F의 경우 N, 속도 v의 경우 m/s입니다.

4. 공식이 있습니다. P=W/t에서 전력은 작업과 시간이라는 두 가지 요소와 관련이 있음을 알 수 있습니다. 전력의 변화를 분석할 때 두 가지 요소를 무시할 수 없습니다. 예를 들어, "더 많은 작업을 수행하는 기계는 더 강력해야 합니다"라는 진술은 작업을 수행하는 데 걸리는 시간이 불확실하기 때문에 잘못된 것입니다.

3. 기계적 효율성(문자로 표시)

1. 실용적인 가치가 있는 작업을 유용한 작업이라고 하며 W로 표시합니다. 실질적인 가치가 없고 반드시 수행해야 하는 작업을 추가 작업이라고 하며 W extra로 표시됩니다. 추가 작업을 유발하는 요인에는 일반적으로 기계적 무게와 다양한 마찰이 포함됩니다.

2. 유용한 작업과 추가 작업의 합을 총 작업이라고 하며, W 총계 = W + W 추가 작업의 비율입니다.

3. 전체 작업을 기계적 효율이라고 하며, 계산식 eta = (W/W 총계) × 100%

4. 풀리 블록의 기계적 효율 측정:

① 장비: 후크 코드 , 철제 프레임, 도르래, 가는 줄, 스케일, 스프링 동력계

②측정할 물리량 : 후크 코드 중력 G, 후크 코드 리프팅 높이 h, 장력 F, 로프 이동 거리 S

③원리 : eta = G h / FS (W가 = G h이고 W 전체 = FS이기 때문)

4 단계: 실험에서는 스프링 동력계를 사용하여 후크 코드를 수직 위쪽으로 일정한 간격으로 당깁니다. 목적: 힘 측정을 보장하기 위해 카운트는 변경되지 않습니다.

⑤도르래 블록의 기계적 효율에 영향을 미치는 요소로는 움직이는 도르래의 무게, 다양한 마찰, 무거운 물체를 들어올릴 때의 중력 등이 있습니다.

⑥감는 방법과 무거운 물체를 들어 올리는 높이는 풀리 블록의 기계적 효율에 영향을 미치지 않습니다.

⑦ 같은 세트의 도르래가 들어 올리는 무게의 중력이 커지면 기계적 효율이 높아집니다.

8기계적 효율을 높이는 방법: 이동식 도르래와 로프의 중력을 줄이고, 마찰을 줄이고, 무거운 물건을 들어 올리는 중력을 높이는 방법

9에 따르면 다음과 같이 추론할 수 있습니다. 도르래군의 측정 기계적 효율을 측정할 때, 물체의 중력 G와 로프의 장력 F를 측정하고, 움직이는 도르래에 연결된 로프 세그먼트의 수 n을 세는 한, 도르래의 기계적 효율은 풀리 블록도 계산할 수 있습니다. 이렇게 하면 물체의 높이와 로프가 이동한 거리를 측정하기 위해 저울을 사용할 필요가 없습니다.

5. 경사면을 따라 물체를 끌어당길 때의 기계적 효율 eta = G h / FL 여기서 F는 경사면을 따라 당기는 힘입니다. L은 경사면의 길이입니다. 경사면을 따라 당겨진 물체 h는 경사면의 높이입니다.

6. 기계적 효율성과 전력의 차이:

전력과 기계적 효율성은 서로 다른 개념입니다.

전력은 작업이 얼마나 빨리 수행되는지를 나타내며, 기계적 효율성은 전체 작업에서 유용한 작업의 비율을 나타냅니다. 이들 사이에는 인과관계가 없으므로 동력과 기계적 효율은 서로 영향을 미치지 않는다고 볼 수 있다.

5. 기계적 에너지

1. 에너지: 물체에 일을 할 수 있는 능력이 있으면 에너지가 있다고 말합니다. 다양한 에너지의 단위는 J입니다.

2. 지식 구조:

3. 운동 에너지의 크기를 결정하는 요소를 탐색하는 실험:

①연구 방법 : 제어변수;

②운동에너지의 크기를 결정하는 방법: 공이 나무를 밀어내는 거리를 비교하면, 나무가 더 멀리 밀릴수록 공의 운동에너지가 커집니다.

③ 운동 에너지와 속도 사이의 관계를 탐색하려면 질량을 일정하게 유지해야 합니다. 이를 위해 작은 공을 사용하여 다양한 높이에서 경사면을 굴러 내려갈 수 있습니다. 밀린 두 개의 나무 블록을 비교할 수 있습니다. 공이 다양한 높이에서 아래로 굴러가는 목적은 공의 속도를 변경하는 것입니다.

4 운동 에너지와 질량 사이의 관계를 탐색하려면 속도를 일정하게 유지해야 합니다. 이를 위해 질량이 다른 두 개의 작은 공을 사용하여 동일한 높이에서 굴러내릴 수 있습니다. 기울여서 나무 블록이 밀린 거리를 두 번 비교합니다. 서로 다른 작은 공이 경사면의 동일한 높이에서 굴러 내려오는 것이 허용됩니다. 목적은 두 개의 작은 공이 동일한 속도로 경사면의 바닥에 도달하도록 하는 것입니다.

⑤결론: 물체의 운동 에너지는 질량 및 속도와 관련이 있으며, 속도가 클수록 운동 에너지도 커지고, 질량이 클수록 운동 에너지도 커집니다.

4. 중력 퍼텐셜 에너지의 크기와 관련된 요인을 탐색하기 위한 실험 - 또한 제어 변수 방법을 사용합니다.

실험 중 중력 위치에너지의 크기는 물체가 낙하할 때 다른 물체에 미치는 파괴력으로 표시할 수 있습니다. 예를 들어 납구를 다양한 높이에서 부드러운 땅으로 자유롭게 떨어뜨리면 됩니다. 중력 퍼텐셜 에너지와 높이 사이의 관계를 탐구합니다. 질량이 다른 두 개의 공을 같은 높이에서 연약한 지면으로 자유롭게 낙하시키고, 지면이 함몰되는 정도를 관찰하고 비교하여 중력 위치에너지와 질량 사이의 관계를 탐색합니다.

5. 운동에너지와 중력 위치에너지의 변화를 분석할 때 두 가지 결정 요인을 동시에 고려해야 하며, 하나를 무시하고 다른 하나를 잃을 수는 없습니다. 예를 들어, 살충제를 뿌리는 비행기가 특정 고도에서 일정한 속도로 비행하면 운동에너지가 감소하고 중력 위치에너지도 감소합니다. 그 이유는 속도는 변하지 않지만 질량은 감소하기 때문입니다.

6. 운동에너지와 중력 위치에너지의 변환 법칙:

일정한 질량을 가진 물체가 가속되어 낙하하면 운동에너지는 증가하고 중력 위치에너지는 감소하며, 중력 위치 에너지는 운동 에너지로 변환됩니다.

7. 마찰이 없는 상태에서는 운동에너지와 위치에너지가 서로 변환될 때 운동에너지가 감소하면 위치에너지의 총량은 변하지 않고 그대로 유지됩니다. 역학적 에너지 보존이다. 예를 들어, 질문에 "완만한 경사면에서 미끄러지는 것"이 ​​있다면 "부드러운"은 역학적 에너지 보존을 의미합니다.

9장의 "운동과 힘"의 검토 개요에 대한 답변

1. 참조 객체

1. 정의: 움직이지 않는 것으로 간주되는 객체 물체의 움직임을 연구할 목적으로 이를 참조(Reference)라고 합니다.

2. 어떤 객체든 참조 객체로 사용될 수 있습니다. 참조 객체는 일반적으로 연구 문제를 용이하게 하기 위해 선택됩니다. 동일한 개체를 연구하기 위해 다른 참조 개체를 선택하면 결론이 다를 수 있습니다. 동일한 객체가 움직이는지 정지하는지 여부는 선택한 참조 객체에 따라 다릅니다. 이는 동작과 정지의 상대성입니다.

3. 연구 대상을 기준 대상으로 선택할 수 없으면 연구 대상은 항상 고정됩니다.

연습 1. 시 "풍경은 반짝반짝 빛나고 있다. 산을 보면 마치 반가워할 것 같다. 자세히 보면 산은 움직이지 않는다. 그 중에 항해하는 배다." , "산을 바라보는 것은 마치 당신을 환영하기 위해 걷는 것과 같다"와 "배를 타고 항해하는 것입니다"가 각각 배와 산으로 선택되었습니다.

2. 동쪽으로 운전하는 A 차량에 탑승한 승객은 길가의 나무가 후퇴하는 것을 보았고 동시에 B 차량이 A 차량에서 멀어지는 것을 보았습니다. 그러면 B 차량은 예: ① 움직이지 않음 ② 동쪽으로 이동함 , 그러나 서쪽으로 이동하는 A만큼 빠르지는 않습니다.

2. 기계적 운동

1. 정의: 물리학에서는 물체의 위치 변화를 기계적 운동이라고 합니다. 기계적 운동은 우주에서 가장 흔한 현상이다.

2. 물체의 이동 속도를 비교하는 방법:

⑴ 동일한 시간 거리 비율을 사용하여 동시에 출발하는 보행자와 자전거 타는 사람의 속도를 비교합니다.

⑴ p>

⑵ 100미터 주자의 속도를 비교하려면 동일한 거리를 사용하여 시간을 비교하십시오.

⑶ 100미터 주자의 속도를 비교하려면 다음을 사용하십시오. 단위시간당 이동한 거리.

3. 분류: 경로에 따라 직선운동과 곡선운동으로 나눌 수 있고, 등속운동과 가변속운동으로 나눌 수 있다.

4. 등속 직선 운동

(1) 정의: 속도의 변화 없이 직선을 따라 움직이는 운동을 등속 직선 운동이라고 합니다.

(2) 속도: 등속 직선 운동에서 속도는 움직이는 물체가 단위 시간 동안 이동한 거리와 같습니다. 등속 직선 운동의 속도는 일정한 값이며 물체가 이동한 거리 및 시간과는 아무런 관련이 없습니다. 속도의 정의는 비율 정의 방법을 사용합니다.

(3) 속도의 물리적 의미: 물체가 얼마나 빨리 움직이는지를 표현하는 데 사용되는 물리량입니다.

(4) 속도 계산식: , 변형 공식: , , 이 세 가지 공식에서 각 수량의 단위를 선택하는 방법에는 두 가지가 있습니다. ① 속도는 m/s, 거리는 m, s 시간의 경우 ② 속도 km/h 거리는 km로, 시간은 h로 표현한다.

(5) 단위: 국제단위계에서 m/s는 일상생활에서 흔히 사용하는 단위인 km/ h, m/s는 두 단위 중 더 큰 단위입니다. 변환: 1m/s=3.6km/h.

(6) 이미지 인식: 그림 A는 물체의 거리와 시간의 관계를 보여주는 이미지이고, 그림 B는 물체의 속도와 시간의 관계를 보여주는 이미지입니다. 물체의 움직임 상태를 나타내기 위해 네 가지 이미지를 분석하십시오. a: 정지 상태; b: 균일한 선형 운동;

c: 균일한 선형 운동; d: 가변 속도(가속) 운동.

5. 가변 속도 모션:

(1) 가변 속도 모션은 또한 v=s/t를 사용하여 속도를 찾는 동안 물체의 평균 속도를 나타냅니다. 평균 속도라고 불리는 가변 속도 운동. 가변 속도 운동에서는 물체가 서로 다른 시간과 위치에서 서로 다른 속도로 이동하기 때문에 평균 속도는 선택한 거리 및 시간과 관련이 있습니다. 따라서 평균 속도를 계산할 때는 그것이 어떤 거리 또는 기간의 평균인지 지정해야 합니다. 속도. 평균 속도는 속도의 평균이 아니라는 점에 유의해야 합니다.

(2) 다음 속도를 입력하세요: 걷기 1.1m/s, 자전거 5m/s, 자동차 108km/h, 광속 및 전자파 3×108m/s

3. 관성과 뉴턴의 제1법칙

1. 갈릴레오의 경사 실험:

⑴자동차가 경사면 꼭대기에서 미끄러지는 세 가지 실험의 목적은 다음과 같습니다. 자동차가 비행기를 따라 같은 속도로 움직이기 시작한다는 것입니다.

⑵ 동일한 조건에서 비행기가 매끄러울수록 자동차가 더 멀리 전진한다는 실험 결과가 나왔습니다.

⑶ 갈릴레오의 결론은 다음과 같습니다. 이상적인 상황에서 표면이 완전히 매끄러우면 물체는 영원히 일정한 속도로 움직일 것입니다.

⑷가콜로의 경사면 실험은 이를 바탕으로 합리적인 추론을 진행했는데, 이를 이상화된 실험이라고 부른다.

2. 뉴턴의 제1법칙: (관성의 법칙이라고도 함)

⑴내용: 모든 물체는 힘이 없을 때 항상 정지 상태를 유지하거나 일정한 속도로 직선으로 움직입니다. .

⑵설명: A. 뉴턴의 제1법칙은 보편적으로 인정되는 역학의 기본 법칙 중 하나가 되었습니다. 하지만 우리 주변에 힘이 없다는 것은 불가능하기 때문에 뉴턴의 제1법칙을 실험적으로 직접 증명하는 것은 불가능합니다.

B. 물체에 힘이 없는 경우: 원래 정지해 있던 물체는 정지 상태를 유지합니다. 원래 움직이던 물체는 어떤 움직임에도 불구하고 일정한 속도로 직선으로 움직입니다. 원래 만들어졌습니다.

C. '힘'의 원래 의미를 밝힙니다. 물체의 움직임을 유지하는 데는 힘이 필요하지 않지만, 물체의 움직임을 바꾸려면 힘이 필요합니다.

3. 관성은 물체가 원래의 운동 상태를 유지하는 성질을 말합니다. 모든 물체에는 어떤 상황에서도 관성이 있습니다. 관성의 크기는 물체의 질량에만 관련될 뿐 물체가 힘을 받는지 여부, 힘의 크기, 움직이는지 여부, 속도와는 아무런 관련이 없습니다. 움직임 등의

4. 관성은 물체 자체의 속성입니다. "관성의 작용을 받는다"거나 "관성에 영향을 받습니다" 또는 "관성을 극복합니다"라고 말할 수 없습니다. 관성의 법칙은 힘이 없을 때 물체가 따르는 운동의 법칙입니다.

4. 두 가지 힘의 균형:

1. 정의: 물체가 두 가지 힘에 의해 작용할 때 정지 상태 또는 등속 선형 운동 상태를 유지할 수 있는 경우 , 이를 두 힘의 균형이라고 합니다.

2. 두 힘의 균형 조건: 두 힘이 같은 물체에 작용하고 크기가 같고 방향이 반대이며 직선입니다.

두 힘의 균형 조건 '같은 물체, 같은 크기, 반대 방향, 극선'이라는 여덟 글자로 요약할 수 있습니다.

3. 균형력과 상호작용력의 비교: 유사한 점: ①크기가 동일함 ②반대 방향 ③직선에 작용함; 차이점: 균형력은 물체에 작용하며 상호작용력은 서로 다를 수 있음 서로 다른 물체에 작용하며 동일한 성격의 힘입니다.

4. 두 힘이 균형을 이루는 힘인지 판단하는 두 가지 방법:

(1) 두 힘의 균형을 이루는 조건에 따라: 두 힘이 "동일한 대상"을 만족하는 경우 , 같은 크기 및 반대" "방향, *** 선"의 조건은 한 쌍의 균형을 잡는 힘입니다.

(2) 2-힘 균형의 정의에 따르면, 물체가 정지 상태이거나 두 힘의 작용 하에서 균일한 선형 운동 상태에 있는 경우 이는 한 쌍의 균형을 잡는 힘입니다.

5. 물체에 가해지는 힘을 바탕으로 물체의 운동 상태를 추론합니다.

(1) 물체에 힘이 가해지지 않거나 저울에 의해 작용하는 경우 힘을 가하면 물체는 정지 상태를 유지하거나 등속선 운동을 유지합니다.

(2) 불균형한 힘이 물체에 작용하면 변속 운동, 곡선 운동 등 물체의 운동 상태가 확실히 변합니다.

6. 물체의 움직임 상태를 바탕으로 물체에 가해지는 힘을 추론합니다. (위의 판단 및 사고 과정과 정반대)

(1) 물체가 정지하거나 움직일 때 일정한 속도로 직선으로 움직일 때 물체는 어떤 힘도 작용하지 않거나 균형을 잡는 힘에 의해 작용합니다.

(2) 물체의 운동 상태가 변하면 물체는 불균형한 힘의 영향을 받아야 합니다.