小粒子與大宇宙、磁場、材料信息

1、第十章 小粒子與大宇宙第一節(jié) 走進微觀1、我們周圍的一切都是由 組成的。 2、目前，人類能觀測到的空間最遠已達到 m的宇宙深處。最小，科學家的研究已深入到了 m的微觀領域。 3、1811年，意大利物理學家阿伏伽德羅發(fā)現(xiàn)了 ，提出物質(zhì)是由 構(gòu)成的。4、現(xiàn)在普遍認為物質(zhì)是由 或 組成的。 是保持物質(zhì)的化學性質(zhì)不變的最小粒子。 5、分子是由 構(gòu)成的，包括 分子和 分子。 6、1909年盧瑟福成功地進行了粒子散射實驗后，提出了 模型。 7、原子組成 原子核：在原子的 位置，由 和 組成。 質(zhì)子帶 電荷，由2個 和1個 組成。 中子 電荷。由2個 和1個 組成。 電子 電子是英國物理學家 發(fā)現(xiàn)的。 電子

2、帶 電荷，繞 高速運動。 8、后來，人類借助于粒子 ，又發(fā)現(xiàn)了 子、 介子、 介子、 超子、 子等400余種粒子。 9、總結(jié)分子原子原子核電子質(zhì)子中子夸克第二節(jié) 看不見運動1、分子動理論（1）物質(zhì)是由分子或原子組成的，分子間有空隙。水與酒精混合時，總體積減小的現(xiàn)象說明：物質(zhì)的分子之間存在著間隙。（2）一切物質(zhì)的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動（擴散現(xiàn)象說明分子是運動的）。（3）分子間存在相互作用力引力和斥力。物體不易被壓縮和拉伸說明：分子間存在相互作用的引力和斥力。2、物質(zhì)中的分子狀態(tài)：（1）在固體中，分子力的作用比較強，因而固體有一定的體積和形狀。（2）在液體中，分子力的作用較弱，分子在一定的

3、限度內(nèi)可以運動，因而液體沒有確定的形狀，但有一定的體積。（3）在氣體中，分子力的作用更弱，因此氣體分子可以自由地沿各個方向運動，因而氣體沒有固定的1、信息的傳遞：形狀，也沒有確定的體積。第三節(jié) 探索宇宙1、 八大行星離太陽由近及遠的順序是：水星、金星、地星、 火星、木星、土星、天王星、海王星。2、 太陽系的中心：太陽。由八大行星、小行星、彗星等天體按一定的軌道圍繞太陽公轉(zhuǎn)形成的。3、 彗星呈掃帚狀，固態(tài)或氣態(tài)，吸收并反射恒星發(fā)出的光而發(fā)亮。其中哈雷彗星是最著名的彗星，繞日公轉(zhuǎn)的周期是76年。4、 銀河系是由眾多恒星及星際物質(zhì)組成的一個龐大的天體系統(tǒng)。在銀河系中，像太陽這樣的恒星有2000多億顆

4、。5、 光年：光在一年中走過的距離。銀河系的直徑為10萬光年，太陽與銀河系的中心相距約3萬光年。6、 八大行星中，體積和質(zhì)量最大的是木星。類地行星包括：水星、金星、地球、火星。木星和土星是巨行星。7、 宇宙是時間和空間的總和，是各種形態(tài)物質(zhì)構(gòu)成的，是不斷運動變化的物質(zhì)世界。月球地球太陽系銀河系8、總星系河外星系第十六章 從指南針到磁懸浮列車第一節(jié) 磁是什么1、物體具有吸引鐵、鈷、鎳等物體的性質(zhì)，該物體就具有了磁性。具有磁性的物體叫做磁體。2、磁體兩端磁性最強的部分叫磁極，磁體中間磁性最弱。當懸掛靜止時，指向南方的叫南極（S），指向北方的叫北極（N）。任一磁體都有兩個磁極。相互作用規(guī)律：同名磁極

5、互相排斥，異名磁極互相吸引。3、磁化：使沒有磁性的物體獲得磁性的過程。方式有：與磁體接觸；與磁體摩擦；通電。有些物體在磁化后磁性能長期保存，叫永磁體（如鋼）；有些物體在磁化后磁性在短時間內(nèi)就會消失，叫軟磁體（如軟鐵）。4、磁體周圍存在一種看不見，摸不著的物質(zhì)，能使磁針偏轉(zhuǎn)，叫做磁場。磁場對放入其中的磁體會產(chǎn)生磁力的作用。5、磁場方向：磁場的方向：在磁場中的某一點，小磁針靜止時北極所指的方向就是該點的磁場方向。磁場中某點的磁場方向、磁感線方向、小磁針靜止時北極指的方向相同。6、在物理學中，為了研究磁場方便，我們引入了磁感線的概念。磁感線總是從磁體的北極出來，回到南極。7、地球也是一個磁體，周圍也

6、存在著磁場，叫地磁場。所以小磁針靜止時會由于同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引的原理指向南北，由此可知，地磁南極在地理北極附近，地磁北極在地理南極附近。8、地磁南極與地理北極、地磁北極與地理南極并不完全重合，中間有一個夾角，叫做磁偏角，是由我國宋代學者沈括首先發(fā)現(xiàn)的。第二節(jié) 電流的磁場 一、電生磁1、奧斯特實驗證明：通電導線的周圍存在著磁場，磁場的方向跟電流的方向有關，這種現(xiàn)象叫做電流的磁效應。這一現(xiàn)象是由丹麥物理學家奧斯特在1820年發(fā)現(xiàn)的。2、把導線繞在圓筒上，做成螺線管，也叫線圈，在通電情況下會產(chǎn)生磁場。通電螺線管的磁場相當于條形磁體的磁場，通電螺線管的兩端相當于條形磁體的兩個磁極。3、

7、通電螺線管的磁場方向與電流方向有關。磁場的強弱與電流強弱、線圈匝數(shù)、有無鐵芯有關。4、在通電螺線管里面加上一根鐵芯，就成了一個電磁鐵。電磁鐵磁場的強弱與電流的強弱、線圈的匝數(shù)、鐵芯的有無有關。可以制成電磁起重機、揚聲器和吸塵器等。5、判斷通電螺線管的磁場方向可以使用安培（右手）定則：將右手的四指順著電流方向抓住螺線管，姆指所指的方向就是該螺線管的N極。二、電磁繼電器 揚聲器1、繼電器是利用低電壓、弱電流電路的通斷，來間接地控制高電壓、強電流電路的裝置。實質(zhì)上它就是利用電磁鐵來控制工作電路的一種開關。2、電磁繼電器由電磁鐵、銜鐵、簧片、觸點組成；其工作電路由低壓控制電路和高壓工作電路兩部分組成。

8、3、揚聲器是把電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的一種裝置。它主要由固定的永久磁體、線圈和錐形紙盆構(gòu)成。第三節(jié) 科學探究：電動機為什么會轉(zhuǎn)動 1、通電導體在磁場中會受到力的作用。它的受力方向跟電流方向、磁感線方向有關。2、電動機由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成。能夠轉(zhuǎn)動的部分叫轉(zhuǎn)子；固定不動的部分叫定子。3、當直流電動機的線圈轉(zhuǎn)動到平衡位置時，線圈就不再轉(zhuǎn)動，只有改變線圈中的電流方向，線圈才能繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去。這一功能是由換向器實現(xiàn)的。換向器是由一對半圓形鐵片構(gòu)成的，它通過與電刷的接觸，在平衡位置時改變電流的方向。實際生活中電動機的電刷有很多對，而且會用電磁場來產(chǎn)生強磁場。4、電動機構(gòu)造簡單、控制方便、體積小、效率高、功率

9、可大可小，被廣泛應用在日常生活和各種產(chǎn)業(yè)中。它在電路圖中用表示。電動機工作時是把電能轉(zhuǎn)化為機械能。第十七章 電從哪里來一、電能1、電能可從其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來，也可以轉(zhuǎn)化為其它形式的能量。2、電能用W表示，常用單位是千瓦時（kWh），又叫“度”，在物理學中能量的通用單位是焦耳（J），簡稱焦。1kWh=3.6106J。3、電能表是測量一段時間內(nèi)消耗的電能多少的儀器。幾個重要參數(shù)：“220V”是指這個電能表應該在220V的電路中使用；“10（20）A”指這個電能表的額定電流為10A，在短時間內(nèi)最大電流不超過20A；“50Hz”指這個電能表在50赫茲的交流電路中使用；“2500revs/kWh”指

10、這個電能表的每消耗一千瓦時的電能，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過2500轉(zhuǎn)。4、電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程是做功的過程，電流做了多少功就消耗了多少電能，也就是有多少電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。實質(zhì)上，電功就是電能，也用W表示，通用單位也是焦耳（J），常用單位是千瓦時（kWh）。二、磁生電1、在1831年由英國物理學家法拉第首先發(fā)現(xiàn)了利用磁場產(chǎn)生電流的條件和規(guī)律。當閉合電路的一部分在磁場中做切割磁感線運動時，電路中就會產(chǎn)生電流。這個現(xiàn)象叫電磁感應現(xiàn)象，產(chǎn)生的電流叫感應電流。2、沒有使用換向器的發(fā)電機，產(chǎn)生的電流，它的方向會周期性改變方向，這種電流叫交變電流，簡稱交流電。它每秒鐘電流方向改變的次數(shù)叫頻率，單位是赫茲，簡稱赫

11、，符號為Hz。我國的交流電頻率是50Hz。3、使用了換向器的發(fā)電機，產(chǎn)生的電流，它的方向不變，這種電流叫直流電。（實質(zhì)上和直流電動機的構(gòu)造完全一樣，只是直流發(fā)電機是磁生電，而直流電動機是電生磁）4、直流電動機原理：是利用通電線圈在磁場里受力轉(zhuǎn)動的原理制成的。5、實際生活中的大型發(fā)電機由于電壓很高，電流很強，一般都采用線圈不動，磁極旋轉(zhuǎn)的方式來發(fā)電，而且磁場是用電磁鐵代替的。6、我國供生產(chǎn)和生活用的交流電，電壓是220V，頻率是50Hz，周期是0.02s，即1s內(nèi)有50個周期，交流電的方向每周期改變2次，所以50Hz的交流電電流方向1s內(nèi)改變100次。第十八章 走進信息時代一、電話1、1876年

12、由美國科學家貝爾發(fā)明了電話。最簡單的電話由話筒和聽筒組成。話筒將聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐纛l電信號，聽筒將音頻電信號轉(zhuǎn)變?yōu)槁曅盘枴Ｍㄔ掚p方的話筒和聽筒是互相串聯(lián)的，自己的話筒和聽筒是互相獨立的。2、為了節(jié)約電話線路的使用效率，人們發(fā)明了電話交換機，1891年出現(xiàn)了自動電話交換機，它通過電磁繼電器進行接線?，F(xiàn)代的程控電話是利用程控電話交換機，它是通過電子計算機技術進行接線。3、電話按信號輸方式來分，可分為有線電話和無線電話；按信號類型來分，可分為模擬電話和數(shù)字電話。4、模擬信號在傳輸過程中會丟失信息，而且抗干擾能力不強，保密性也很差，信號衰減厲害。數(shù)字信號在傳輸過種中，抗干擾能力強，保密性好。二、電磁波的海

13、洋1、導線中的電流迅速變化會在空間激起電磁波。電磁波在空氣、水、某些固體，甚至真空中都能傳播。光也是電磁波的一種。電磁波的速度和光速一樣，都是3108 m/s，電磁波的速度，等于波長和頻率f的乘積： c = f 單位分別是 m/s（米每秒）、m（米）、Hz（赫茲）；頻率的常用單位還有千赫（kHz）和兆赫（MHz）。2、用于廣播、電視和移動電話的電磁波是數(shù)百千赫至數(shù)百兆赫的那一部分，叫做無線電波。三、廣播 電視和移動通信1、無線電廣播的發(fā)射由廣播電臺完成；發(fā)射部分主要由話筒、載波發(fā)生器、調(diào)制器、放大器和發(fā)射天線組成。接收部分主要由接收天線、調(diào)諧器、解調(diào)器和揚聲器組成。2、電視信號的傳輸與無線電廣

14、播基本相同，只是發(fā)射部分多了攝像機，接收部分多了顯像管。3、移動電話（無線電話，手機）既是無線電的發(fā)射裝置，又是無線電的接收裝置。它的特點是體積小，發(fā)射功率不大，天線簡單，靈敏度不高，需要基站臺轉(zhuǎn)發(fā)信號。無繩電話是家庭電話中主機電話與分機電話溝通的一種家用電話，一般使用范圍在幾十米或幾百米之內(nèi)。4、音頻電流和視頻電流加載到高頻電流上，形成了發(fā)射能力很強的射頻電流。四、越來越寬的信息之路1、微波是波長在10m 1mm之間，頻率在30MHz 3105MHz之間的電磁波。微波大致直線傳播，所以每隔50公里左右就要建一個微波中繼站。2、利用衛(wèi)星做通信中繼站，稱之為衛(wèi)星通信。這種衛(wèi)星相對于地球靜止不動，

15、叫做同步地球衛(wèi)星。在一球周圍均勻分布3顆衛(wèi)星，就可以實現(xiàn)全球通信。3、1960年，美國科學家梅曼發(fā)明了第一臺激光器。激光的特點是頻率單一、方向高度集中。光纖通信是利用激光在光纖中傳輸信號的。光纖由中央的玻璃芯和外面的反射層、保護層構(gòu)成的，可以傳輸大量的信息。4、將數(shù)臺計算機通過各種方式聯(lián)結(jié)在一起，便組成了網(wǎng)絡通信。現(xiàn)在世界上最大的計算機網(wǎng)絡叫因特網(wǎng)（Internet）。它使用最頻繁的通信方式是電子郵件(e-mail)。例如：xiaolin 前面是用戶名，后面是服務器名，cn表示這個服務器是在中國注冊的。電子郵件傳遞信息既快又方便。第十九章 材料世界一、材料 1、材料的分類：根據(jù)材料的不同特點可

16、分為金屬材料、無機非金屬材料、有機高分子材料和。2、材料的物理性質(zhì)：材料除具有導熱性、導電性、磁性、密度、比熱容外，還具有彈性、硬度、延展性等物理性質(zhì)。3、材料與社會發(fā)展。材料在人類發(fā)展的歷史進程中具有極其重要的作用。從利用天然材料到冶煉銅并用來制造工具，再獲得青銅的冶煉方法，再到鐵器的大規(guī)則應用，直到現(xiàn)在無機非金屬，有機高分子，復合材料的應用。材料發(fā)展及大量使用給生產(chǎn)帶來便捷，高效同時也帶來了不少的資源和環(huán)境問題。二、半導體1.根據(jù)電性不同，材料可分為：導體、半導體、絕緣體。2、半導體：導電性介于導體和絕緣體之間的材料叫做半導體，硅、鍺、砷化鎵等都是半導體材料，3、半導體材料具有特殊性的物理

17、性質(zhì)。4、半導體元件多指半導體二極管、三極管和集成電路。 半導體二極管具有單向?qū)щ娦?，僅允許電流由一個方向通過元件。 半導體三極管可用來放大電信號。5、半導體應用：太陽電池、條形掃描器、微處理器、機器人三、新材料：1超導材料：是一種電阻為零的材料。 （1）超導現(xiàn)象：1919年昂尼斯在研究電阻隨溫度的變化時，觀察到溫度在降到4.2K（-268.8oC）時電阻突然減小到測不到的微小值，從而發(fā)現(xiàn)超導體。（2）超導體的特性：1933年邁曲斯的和奧森蔣爾德發(fā)現(xiàn)了超導懸懸浮現(xiàn)象?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大多數(shù)金屬元素以及數(shù)以千計的合金、化合物都能在不同條件下顯示出超導性。（3）應用：利用超導體的零電阻特性可以實現(xiàn)遠距離零

18、損耗輸電。 利用超導體的磁懸浮現(xiàn)象制成磁懸浮列車。2納米材料 （1）納米材料原指制成材料的基本單元大小限制在1100nm范圍內(nèi)的材料 ，這大約相當于10100個分子緊密排列在一起的尺度。（2）特性：用納米材料可以提高材料的強度和硬度，降低燒結(jié)溫度，提高材料的磁性。 （3）應用：由納米材料制成的導線可大大提高計算機的性能，縮小計算機蕊片的體積。用納米技術做成的所謂量子磁盤，能作高密度的磁記錄。第二十章 能量和能源一、能量的轉(zhuǎn)化與守恒1、能量的轉(zhuǎn)化與守恒(1)能量及其存在的形式：如果一個物體能對別的物體做功，我們就說這個物體具有能。自然界有多種形式的能量，如機械能、內(nèi)能、光能、電能、化學能、核能等

19、。(2)能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化：能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，如發(fā)生碰撞或熱傳遞時；也可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，如太陽能電池、發(fā)電機等。(3)能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。2、能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。3、“第一類永動機”永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。二、能源家族核能1、能源家族(1)一次能源和二次能源一次能源：可

20、以直接從自然界獲取的能源。如化石能源、風能、太陽能、地熱能、核能、生物質(zhì)能等。二次能源：無法從自然界獲取，必須通過一次能源的消耗才能得到的能源。如電能等。(2)可再生能源和不可再生能源可再生能源：在自然界可以不斷再生并有規(guī)律地得到補充的能源，叫做可再生能源。如太陽能、生物質(zhì)能、風能、海洋能、地熱能等。不可再生能源：經(jīng)過千百萬年形成的、不可能在短期內(nèi)從自然界得到補充的能源。如煤炭、石油、天然氣、核燃料等。2、核能(1)原子、原子核：原子由原子核(帶正電)和電子(帶負電)組成，原子核由中子(不帶電)和質(zhì)子(帶正電)組成。(2)核能：原子核分裂或聚合時釋放出的能量。(3)核裂變：用中子轟擊較重的原子核，使其裂變?yōu)檩^輕原子核的一種核反應。(4)核聚變：使較輕原子核結(jié)合成為較重的原子核的一種核反應。(5)核能的優(yōu)點和可能帶來的問題核能的優(yōu)點：核能將是繼石油、煤和天然氣之后的主要能源。利用核能發(fā)電不僅可以節(jié)省大量的煤、石油等能，而且用料省，運輸方便。核電站運行時不會產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫和