电力奥姆工程材料杠杆定律图片工式

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  近几年中考物理试卷中,电学占整个试卷的30%。怎样才能要更好的将这部分掌握好呢?下面我就将一些方法跟技巧与大家分享下:
  一、 理解性记忆公式及定律。
  大多数学生认为物理是理科,只要会做就行,但不知会做的前提是记忆公式、定律。当学生刚刚接触电学觉得简单,一旦到欧姆定律、电功率、焦耳定律及综合运用时,对公式、定律就不知如何运用。当然,首先是公式、定律的记忆。怎样把公式、定律长时间记住?就是理解记忆。电学中的公式比较的散乱,理解性的记忆尤为重要。
  比如,欧姆定律:通过导体的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比。怎样理解欧姆定律?电压是形成电流的原因,有电流,一定有电压,电压影响电流,所以是电流跟电压成正比。电阻是导体对电流的阻碍作用,阻碍越大,电路中电流越小,所以是电阻影响电流,电流跟电阻成反比。
  这在逻辑上用因果关系好比电压是爸爸,电流是儿子,当儿子存在的时候一定有爸爸,反之当爸爸存在时儿子不一定有儿子。而电阻只是导体的一种属性,跟有无电压电流无关,不能说没有电压或电流时候电阻为零!学生错误的记忆成电压跟电流成正比,电阻跟电流成反比。这就是不理解定律造成的。
  二、分析掌握电路
  电路部分要记住电路的形式、状态、及组成部分。 1、串联、并联
  初中物理中要求学生掌握最基本的两种连接方式:串联、并联。能否正确分析辨别他们对后面内容的学习至关重要。识别电路的类型,可以从以下几个方面入手:
  (一)根据定义:“逐个顺次连接”为串联,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地连在电路的两点间,(“首”为电流流入用电器的哪一端,“尾”指电流流出用电器的那一端)此电路为并联电路;
  (二)根据电路路径法,此法为识别两种电路最常用的方法。让电流从正极出发经过用电器回到电源负极,途中不分流始终为一条路径,则连接方式为串联,若电流在某处分流,且每条路上只有一个用电器,电流在电路中有分有合,则连接方式为并联;
  (三)拆除法,拆除其中的一个用电器,若其余用电器都不工作,则用电器为串联连接。(因为串联电路中各用电器工作之间相互影响),若其余用电器照样工作,则用电器为并联连接;
  (四)开关作用法,并联有干路、支路之分,且开关的位置不同,其控制作用各异,而串联电路中开关的位置的变化不影响控制的作用,所以控制作用相同时容易串联,控制作用不同则为并联;(注:开关只控制与之串联部分的电路)
  (五)去表法,在识别电路时,若电路中有电压表或是电流表而影响我们判断电路,则可把电压表和电流表去掉。具体方法就是:将电压表看做是断路而直接擦掉(电路图多余的线头也完全擦掉);将电流表看做是短路而擦掉(电路图中电流表部分的导线直接连接起来)
  2、通路、开路、短路
  有很多同学搞不清三者之间的关系。电路中出现的这三种状态,其中通路为处处相通的电路,开路为电路中有处断开的电路,这两种状态易于接受,便于分清。但是学生对于短路的分辨显得力不从心,不知道何处短路,为什么短路。
  其实只要注意分析的要点即可辨出何处短路。电流具有走捷径的特点,捷径是指这条路径中电阻很小,小到可以忽略不计、即为空导线,当一根空导线,或开关、或电流表(电阻小到可以认为没有)与某个用电器并联时,电流只走空导线,开关或电流表而不走用电器,使该用电器被短路,从而不能工作。
  在整个电路中电流没有经过用电器而直接从正极流向负极就是短路,这个是不被允许存在的(实际生活中危害很大),还有一种叫做局部短路,即在整个电路中有电流通过用电器,而只有部分用电器被短路了,这种情况允许存在(比如楼道红外开关)
  3、电表示数变化及故障判断 在电路中,通过改变滑动变阻器滑片位置或通过改变开关的闭合与打开来改变电路中用电器的电流及电压示数这种题对很多同学而言是一个不小的挑战。其实这种题只需要用两步就可以完成:(1)判断串并联、(2)运用串联分压或者是并联分流的公式对应进行分析。
  电路故障判断一般也就是用电器的短路或者是短路问题,往往会通过电流表或者是电压表有无示数来体现;记住电压表无示数的原因:①电压表短路;②电压表所测的用电器短路;③电压表所测的用电器以外的其它地方断路。
  电流表无示数的原因:①电流表短路;②电流表所在的电路断路;③电路的电阻过大(如电流表与电压表串联)
  三、综合电路的计算
  在电学中,避免不了就是在串并联电路中运用欧姆定律、电功率及焦耳定律进行计算,下面我就将电路计算中经常用到的几个重要公式一一陈列出来:
  (一)几个重要的公式 (1)串并联电路的电流、电压及电阻规律
  串联时:I=I1=I2
  U=U1+U2
  R=R1+R2(若有几个等阻值为R0的电阻串联则R=nR0)
  串联分压:U1:U2=R1:R2(串联电路中,电阻越大,分得的电压越多)
  并联时:I=I1+I2
  U=U1=U2
  1/R=1/R1+1/R2(若有几个阻值为R0的电阻并联则总电阻R=RO/n )
  并联分流:I1:I2=R1:R2
  (2)欧姆定律:I=U/R
  此公式中只有电流、电压、电阻三个物理量,但它的作用非常重要。在使用公式时要注意:①三个物理量都要针对同一段导体,或同一个电路而言;②三个物理量的单位都要使用国际单位,即分别为A、V、Ω;③已知其中的任意两个量都可以求出第三个量。
  (3)电功公式:W=UIt
  电功率公式:P=UI
  电功、电功率这两个物理量的计算由于欧姆定律及其变形公式的影响,使计算电功率公式特别多,在选择使用时很难选择,所以要注意选取的技巧和方法,要求的问题所在电路为串联时:电功选用公式:W=I2 Rt,电功率选用P=I2 R;而当要求所在的电路为并联时,则分别选用W=U2/R.t,P=U2/R,这样的选择都利用了所在电路的特点(电流相等或电压相等)加快解题。
  (4)焦耳定律:Q=I2 Rt
  焦耳定律的公式与电功公式的形式基本一样,使用时同样要注意公式的选择问题,当所求问题的电路为纯电阻(除了电能转化为内能外,别无其他形式的能产生)电路时,几个公式可以任意选取;若不是纯电阻电路只可使用公式Q=I2 Rt不然的话计算有误。
  (二)单位的换算
  只要牵扯到计算的地方就少不了遇到单位换算,这部分内容完成的正确与否,直接确定最终计算的是否有效,因此一定要注意单位及换算。
  单位换算的前提条件有两个:一是记住每个物理量的单位及表示符号;二是要牢记各单位之间的换算进率。其中电流、电压、电阻这三个物理量的单位较多,注意每个物理量的任何两个相邻的单位间的换算进率都为1000。还要注意一点,由于欧姆定律及其变形公式的影响,电功、电功率,焦耳定律的公式较多,产生的单位同样很多,使用时各物理量均使用国际单位。
  最后,给同学们两点建议,希望同学们在今后的学习中能够有所帮助;
  1.加强训练,巩固知识:物理学科知识的学习,离不开大量练习去巩固所学的知识。同样电学知识的巩固理解,熟练运用都要加大训练的力度,同时也要注意训练的题型,做题的策略培养。
  2.善于总结,归纳要领:解决问题不仅要“知其然”还要“知其所以然”,懂得“吃一堑,长一智”的道理,在学习过程中,不断的总结错误的原因,归纳解题的规律,注意解题举一反三,融会贯通,及时查漏补缺,成绩的提高肯定很快。
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1IURVΩA&&&
[4] 3V0.5A5V0.6A
[1] &&& &&&
[2] 5U=6VS4VR28ΩR1
[3] 6S1S26VS12VR1:R2=_______________
[4] 7ABLABBUAxUx8&&&
[5] 9Sl00kΩ3V0.3A
[7] 8Ω450mA4.5V1.35A
[8] 112abcdbc00.6A5ΩR11mn
&&&&&&& &&&&&&&&&&
6. R=U/I&&& &&&
A. &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& B.
C. &&&&&&&&&&&&&&&&&& D.
& 8. 36V32
& 9. 300.2A
1.2345I=U/R67
8. I=U/R=36V/32=1.1A
9. U=IR=0.2A30=6V4欧姆定律,推导出公式R=,计算出灯泡的阻值.(2)实验时,滑动变阻器的作用是改变通过灯泡的电流和两端的电压,接通电路前应将它调到最大阻值处.
人教版第八章& &电功率 复习提纲一、电能1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。电功的单位:J、kW·h。3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。二、电功率:1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。5、额定功率:①额定电压:用电器正常工作时的电压。②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。8实际功率和额定功率的关系:若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作。注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。9、测量电功率的几种方法⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0&R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额&& ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额三、测量小灯泡的电功率。1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。3、实验电路图:4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。四、电和热1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。3、焦耳定律:①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W&Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。五、电功率与安全用电1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。5、测电笔:①作用:识别火线和零线②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。六、串、并联电路的特点串联电路并联电路电路图电流电流处处相等I=I1=I2=…=In干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。&电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即:I1:I2=R2:R1电压两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即U1:U2=R1:R2两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。电阻总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/&R2+…+1/R电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2)电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。即:W1:W2=&R1:R2电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。即:W1:W2=&R2:R1电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。即:P总=P1+P2)各用电器的电功率与它们的电阻成正比。即:P1:P2=&R1:R2各用电器的电功率与它们的电阻成反比。即:P1:P2=&R2:R1电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2)电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2=&R1:R2电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2=&R2:R1
人教版第八章& &电功率 复习提纲一、电能1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。电功的单位:J、kW·h。3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。二、电功率:1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。5、额定功率:①额定电压:用电器正常工作时的电压。②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。8实际功率和额定功率的关系:若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作。注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。9、测量电功率的几种方法⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0&R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额&& ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额三、测量小灯泡的电功率。1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。3、实验电路图:4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。四、电和热1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。3、焦耳定律:①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W&Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。五、电功率与安全用电1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。5、测电笔:①作用:识别火线和零线②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。六、串、并联电路的特点串联电路并联电路电路图电流电流处处相等I=I1=I2=…=In干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。&电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即:I1:I2=R2:R1电压两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即U1:U2=R1:R2两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。电阻总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/&R2+…+1/R电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2)电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。即:W1:W2=&R1:R2电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。即:W1:W2=&R2:R1电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。即:P总=P1+P2)各用电器的电功率与它们的电阻成正比。即:P1:P2=&R1:R2各用电器的电功率与它们的电阻成反比。即:P1:P2=&R2:R1电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2)电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2=&R1:R2电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2=&R2:R1
人教版第八章& &电功率 复习提纲一、电能1、电能:用电器工作用的过程就是把电能转化为其它形式能的过程,消耗多少电能就转化为多少其它形式的能。单位是焦耳,常用的单位还有kW·h,1kW·h=3.6×106J。2、电功:电流所做的功。用电器消耗电能的过程就是电流做功的过程。电流做了多少功,用电器就消耗了多少电能。电流做功的多少与电路两端的电压的高低、电流的大小、通电时间的长短有关。电流在一段电路上做的功跟这段电路两端的电流、电路中的电流和通电时间成正比,即W=UIt。电功计算公式:W=Pt=UIt。推导公式:W=I2Rt=U2t/R,(只适用于纯电阻电路);W=UQ。电功的单位:J、kW·h。3、电能表:电能表是测量电功的仪表,即测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪表。电能表的读数方法:电能表的表盘上某段时间前后两次读数之差即为这一段时间内消耗的电能,单位是kW·h。表盘上最右边一位数字是小数点后的数字。二、电功率:1、电功率的物理意义:表示用电器消耗电能(电流做功)快慢的物理量。2、定义:用电器在单位时间内所消耗的电能。或电流在单位时间内所做的功。3、单位:瓦特(W),常用单位还有kW。4、公式:P=W/t=UI。P=W/t可用于计算电功率,也可以用于计算其它功率,是计算功率的通用公式。P=UI只能用于计算电功率,将欧姆定律I=U/R代入,还可以得到P=U2/R、P=I2R等推导公式。注意:P=UI是计算电功率普遍适用的公式,在纯电阻电路中,P=UI与P=U2/R、P=I2R都可以用来计算电功率;而在非纯电阻电路中,只能用P=UI计算电功率。5、额定功率:①额定电压:用电器正常工作时的电压。②额定功率:用电器在额定电压下工作时的功率。即用电器铭牌上标的用电器的功率。③额定电流:用电器在额定电压下正常工作时的电流。用电器铭牌上标明的电流值就是用电器的额定电流。④实际电压:用电器实际工作时加在用电器两端的电压。⑤实际功率:加在用电器上的实际电压所对应的功率。8实际功率和额定功率的关系:若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作,严重时会影响用电器的使用寿命,甚至会烧坏用电器。若U实=U额,则P实=P额,用电器正常工作。若U实&U额,则P实&P额,用电器不能正常工作。注意:小灯泡的亮度是由其实际功率决定的。9、测量电功率的几种方法⑴根据公式P=UI,用电压表、电流表分别测出用电器的电压、电流,即可求出用电器的功率。⑵根据公式P=W/t,用电能表测出家庭电路中某段时间内用电器消耗的电能,用停表测出对应的时间,就可以用公式P=W/t计算出用电器的功率。⑶如果只有电压表,没有电流表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器串联。①如图所示1,用电压表测出R0不同意见的电压U0,则可知道通过电阻R0的电流I0= U0/ R0,根据串联电路的特点,通过用电器R的I和通过电阻R0的电流I0相等,即I= I0,再利用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示2,用电压表测出R不同意见的电压U1和电路的总电压U,则可知道通过R0的电流I0=(U-U1)/R0,根据串联电路的特点,用电器的I=I0,再用公式P=U1I即或求出用电器的功率。⑷如果只有电流表,没有电压表,需要一个已知阻值的电阻R0和用电器并联。①如图所示3,用电流表分别测出通过R、R0的电流I、I0,则可知电阻R0两端的电压U0= I0&R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U0,再用公式P=UI就可求出用电器的功率。②如图所示4,用电流表分别测出电路的总电流I和R支路的电流I1,根据并联电路的特点和欧姆定律可求出电阻R0不同意见的电压U'=(I-I1)R0,根据并联电路的特点,用电器和电阻两端的电压相等,即U= U',再用公式P=UI1就可求出用电器的功率。10、利用用电器铭牌求正常工作时的功率、电阻和电流①已知U额、I额则P额=U额I额;R=U额/I额&& ②已知U额、P额则I额=P额/U额;R=U额2/ P额三、测量小灯泡的电功率。1、实验目的:测量的额定功率和小灯泡在不同电压下的电功率。2、实验原理:根据电功率的公式P=UI,测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,就可以计算出小灯光的电功率。3、实验电路图:4、实验器材:电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、滑动变阻器各一,导线若干。5、实验步骤:①按电路图连接好电路。②闭合开关,调节滑动变阻器,让小灯泡两端的电压达到它的额定电压,记下此时电流表的读数。并观察小灯泡的亮度。③调节滑动变阻器,分别使小灯泡两端的电压低于和稍高于它的额定电压,观察小灯泡的亮度,记下两次电流表的读数。④利用公式P=UI计算灯泡的额定电功率的不在额定电压下的实际功率。6、实验结果:测出小灯泡的额定功率,得到消耗的电功率越大,小灯泡就越亮这一规律,灯泡亮度取决于其在电路中消耗的实际功率。说明:“伏安法”测电阻和“伏安法”测小灯泡的电功率都用到了滑动变阻器来改变电路的电流和部分电路两端的电压,但前者是为了多次测量求平均值使测量更准确,后者是为了让小灯泡两端的电压低于、等于和高于其额定电压,以观察比较三种情况下小灯泡的亮度,从比较暗到正常发光再到特别亮的变化。四、电和热1电流的热效应:电流通过导体时电能转化为热的现象。2、电流产生的热量与电阻的关系:在电流和通电时间相同时,导体的电阻越大电流产生的热量越多。在电阻和通电时间一定时,电流越大,电流产生的热量越多。3、焦耳定律:①内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。②公式:Q =I2Rt③对于任何电路都可以用Q =I2Rt计算。在纯电阻电路中Q =W=Pt=UIt=U2t/R=I2Rt。串、并联电路中放出的总热量Q =Q1+Q2+…+Qn。焦耳定律与电功的关系:在纯电阻电路中W=Q,表明电流做的功全部转化为电阻的内能;在非纯电阻电路中W&Q,表明电流做的功只有一部分转化为内能,另一部分电能转化为其它形式的能,计算非纯电阻电路中通过导体转化为内能的部分只能用Q =I2Rt4、电热功率的计算:P热=I2R,电能转化为热时的发热功率即电流通过导体时产生热量的功率跟导体中电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比。5、电热的利用—电热器:电热器的主要部分是发热体,发热体由电阻率大、熔点高的合金制成。电热的优点:清洁卫生、无环境污染、热效率高、可以方便地控制和调节温度。6、电热的防止:电热会使用电器温度过高影响用电器的工作、使用寿命甚至损坏用电器。电脑、电视、电动机等许多用电器上都有散热设备,就是为了防止电热的破坏。五、电功率与安全用电1、电流I与用电器电功率P的关系:I=P/U。家庭电路中的电压是一定的,用电器的电功率越大,电路中的电流越大。为了防止同时使用的用电器总功率过大,如需添置大功率的用电器时,应先计算一下增加用电器后电路的电流,看电路的总电流是否超过供电电路和电能表允许的最大电流。3、家庭电路中电流过大的原因:过载,即用电器总功率太大;短路。4、保险丝:保险丝用熔点低、电阻率较大的铅锑合金制成。当电流过大时,根据P=I2R,电流在保险丝上的发热功率大,保险丝的温度升高,达到熔点而熔断,切断电路保护电路的安全。保险丝越粗其额定电流和熔断电流越大。选用保险丝时,其额定电流应等于或者稍大于电路的额定电流,过粗的保险丝不能起到保险作用,过细的保险丝接入电路用电器不能正常工作。决不能用铜丝或铁丝代替保险丝。5、测电笔:①作用:识别火线和零线②使用方法:用手接触笔尾金属体,笔尖金属体接触电线或与电线相连接的导体时,如果氖管发光,表示接触的是火线。③判别简单的电路故障的方法:当电路发生故障时,用电器一般不能工作,用测电笔检查插座,如果两孔内的金属片与测电笔笔尖金属均使氖管发光,则表明干路中零线断路;如果接触时两孔都不能使氖管发光,则表明火线断路。六、串、并联电路的特点串联电路并联电路电路图电流电流处处相等I=I1=I2=…=In干路电流等于各支路电流之和,I=I1+I2+I3+…+In。&电流分配:通过各支路的电流跟支路上的电阻成反比,即:I1:I2=R2:R1电压两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。即:U=U1+U2+…+Un。电压分配:加在各导体两端的电压跟导体的电阻成正比,即U1:U2=R1:R2两端的电压与各支路两端的电压相等。即:U=U1=U2=Un。电阻总电阻等于各串联导体电阻之和,即:R=R1+R2+…+Rn总电阻的倒数等于各支路中电阻的倒数之和,即:1/R=1/R1+1/&R2+…+1/R电功(不管是串联电路还是并联电路,电流所做的总功都等于各部分用电器电流所做功之和。即:W总=W1+W2)电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成正比。即:W1:W2=&R1:R2电流通过各电阻所做的功与它们的电阻成反比。即:W1:W2=&R2:R1电功率(不管是串联电路还是并联电路,总功率都等于各用电器功率之和。即:P总=P1+P2)各用电器的电功率与它们的电阻成正比。即:P1:P2=&R1:R2各用电器的电功率与它们的电阻成反比。即:P1:P2=&R2:R1电热(不管是串联电路还是并联电路,电流所产生的总热量都等于电流通过各部分用电器所产生的热量之和。即:Q总=Q1+Q2)电流通过各用电器啼生的热量与它们的电阻成正比。即:Q1:Q2=&R1:R2电流通过各用电器产生的热量与它们的电阻成反比。即:Q1:Q2=&R2:R1
牛顿  牛顿(Isaac Newton,)伟大的物理学家、天文学家和数学家,经典力学体系的奠基人。  牛顿日(儒略历日)诞生于英格兰东部小镇乌尔斯索普一个自耕农家庭。出生前八九个月父死于肺炎。自小瘦弱,孤僻而倔强。3岁时母亲改嫁,由外祖母抚养。11岁时继父去世,母亲又带3个弟妹回家务农。在不幸的家庭生活中,牛顿小学时成绩较差,“除设计机械外没显出才华”。  牛顿自小热爱自然,喜欢动脑动手。8岁时积攒零钱买了锤、锯来做手工,他特别喜欢刻制日晷,利用圆盘上小棍的投影显示时刻。传说他家里墙角、窗台上到处都有他刻划的日晷,他还做了一个日晷放在村中央,被人称为“牛顿钟”,一直用到牛顿死后好几年。他还做过带踏板的自行车;用小木桶做过滴漏水钟;放过自做的带小灯笼的风筝(人们以为是彗星出现);用小老鼠当动力做了一架磨坊的模型,等等。他观察自然最生动的例子是15岁时做的第一次实验:为了计算风力和风速,他选择狂风时做顺风跳跃和逆风跳跃,再量出两次跳跃的距离差。牛顿在格兰瑟姆中学读书时,曾寄住在格兰瑟姆镇克拉克药店,这里更培养了他的科学实验习惯,因为当时的药店就是一所化学实验室。牛顿在自己的笔记中,将自然现象分类整理,包括颜色调配、时钟、天文、几何问题等等。这些灵活的学习方法,都为他后来的创造打下了良好基础。  牛顿曾因家贫停学务农,在这段时间里,他利用一切时间自学。放羊、购物、农闲时,他都手不释卷,甚至羊吃了别人庄稼,他也不知道。他舅父是一个神父,有一次发现牛顿看的是数学,便支持他继续上学。1661年6月考入剑桥大学三一学院。作为领取补助金的“减费生”,他必须担负侍候某些富家子弟的任务。三一学院的巴罗(Isaac Barrow,)教授是当时改革教育方式主持自然科学新讲座(卢卡斯讲座)的第一任教授,被称为“欧洲最优秀的学者”,对牛顿特别垂青,引导他读了许多前人的优秀著作。1664年牛顿经考试被选为巴罗的助手,1665年大学毕业。&  在年,伦敦流行鼠疫的两年间,牛顿回到家乡。这两年牛顿才华横溢,作出了多项发明。1667年重返剑桥大学,1668年7月获硕士学位。1669年巴罗推荐26岁的牛顿继任卢卡斯讲座教授,1672年成为皇家学会会员,1703年成为皇家学会终身会长。1699年就任造币局局长,1701年他辞去剑桥大学工作,因改革币制有功,1705年被封为爵士。1727年牛顿逝世于肯辛顿,遗体葬于威斯敏斯特教堂。  牛顿的伟大成就与他的刻苦和勤奋是分不开的。他的助手H.牛顿说过,“他很少在两、三点前睡觉,有时一直工作到五、六点。春天和秋天经常五、六个星期住在实验室,直到完成实验。”他有一种长期坚持不懈集中精力透彻解决某一问题的习惯。他回答人们关于他洞察事物有何诀窍时说:“不断地沉思”。这正是他的主要特点。对此有许多故事流传:他年幼时,曾一面牵牛上山,一面看书,到家后才发觉手里只有一根绳;看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里;有一次,他请朋友到家中吃饭,自己却在实验室废寝忘食地工作,再三催促仍不出来,当朋友把一只鸡吃完,留下一堆骨头在盘中走了以后,牛顿才想起这事,可他看到盘中的骨头后又恍然大悟地说:“我还以为没有吃饭,原来我早已吃过了”。  牛顿的成就,恩格斯在《英国状况十八世纪》中概括得最为完整:“牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学,由于进行了光的分解而创立了科学的光学,由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学,由于认识了力的本性而创立了科学的力学”。(牛顿在建立万有引力定律及经典力学方面的成就详见本手册相关条目),这里着重从数学、光学、哲学(方法论)等方面的成就作一些介绍。&  (1)牛顿的数学成就  17世纪以来,原有的几何和代数已难以解决当时生产和自然科学所提出的许多新问题,例如:如何求出物体的瞬时速度与加速度?如何求曲线的切线及曲线长度(行星路程)、矢径扫过的面积、极大极小值(如近日点、远日点、最大射程等)、体积、重心、引力等等;尽管牛顿以前已有对数、解析几何、无穷级数等成就,但还不能圆满或普遍地解决这些问题。当时笛卡儿的《几何学》和瓦里斯的《无穷算术》对牛顿的影响最大。牛顿将古希腊以来求解无穷小问题的种种特殊方法统一为两类算法:正流数术(微分)和反流数术(积分),反映在1669年的《运用无限多项方程》、1671年的《流数术与无穷级数》、1676年的《曲线求积术》三篇论文和《原理》一书中,以及被保存下来的1666年10月他写的在朋友们中间传阅的一篇手稿《论流数》中。所谓“流量”就是随时间而变化的自变量如x、y、s、u等,“流数”就是流量的改变速度即变化率,写作等。他说的“差率”“变率”就是微分。与此同时,他还在1676年首次公布了他发明的二项式展开定理。牛顿利甩它还发现了其他无穷级数,并用来计算面积、积分、解方程等等。1684年莱布尼兹从对曲线的切线研究中引入了和拉长的S作为微积分符号,从此牛顿创立的微积分学在大陆各国迅速推广。  微积分的出现,成了数学发展中除几何与代数以外的另一重要分支──数学分析(牛顿称之为“借助于无限多项方程的分析”),并进一步进进发展为微分几何、微分方程、变分法等等,这些又反过来促进了理论物理学的发展。例如瑞士J.伯努利曾征求最速降落曲线的解答,这是变分法的最初始问题,半年内全欧数学家无人能解答。1697年,一天牛顿偶然听说此事,当天晚上一举解出,并匿名刊登在《哲学学报》上。伯努利惊异地说:“从这锋利的爪中我认出了雄狮”。&  (2)牛顿在光学上的成就  牛顿的《光学》是他的另一本科学经典著作(1704年)。该书用标副标题是“关于光的反射、折射、拐折和颜色的论文”,集中反映了他的光学成就。  第一篇是几何光学和颜色理论(棱镜光谱实验)。从1663年起,他开始磨制透镜和自制望远镜。在他送交皇家学会的信中报告说:“我在1666年初做了一个三角形的玻璃棱镜,以便试验那著名的颜色现象。为此,我弄暗我的房间……”接着详细叙述了他开小孔、引阳光进行的棱镜色散实验。关于光的颜色理论从亚里士多德到笛卡儿都认为白光纯洁均匀,乃是光的本色。“色光乃是白光的变种。牛顿细致地注意到阳光不是像过去人们所说的五色而是在红、黄、绿、蓝、紫色之间还有橙、靛青等中间色共七色。奇怪的还有棱镜分光后形成的不是圆形而是长条椭圆形,接着他又试验“玻璃的不同厚度部分”、“不同大小的窗孔”、“将棱镜放在外边”再通过孔、“玻璃的不平或偶然不规则”等的影响;用两个棱镜正倒放置以“消除第一棱镜的效应”;取“来自太阳不同部分的光线,看其不同的入射方向会产生什么样的影响”;并“计算各色光线的折射率”,“观察光线经棱镜后会不会沿曲线运动”;最后才做了“判决性试验”:在棱镜所形成的彩色带中通过屏幕上的小孔取出单色光,再投射到第二棱镜后,得出核色光的折射率(当时叫“折射程度”),这样就得出“白光本身是由折射程度不同的各种彩色光所组成的非匀匀的混合体”。这个惊人的结论推翻了前人的学说,是牛顿细致观察和多项反复实验与思考的结果。  在研究这个问题的过程中,牛顿还肯定:不管是伽利略望远镜(凹、凸)还是开普勒望远镜(两个凸透镜),其结构本身都无法避免物镜色散引起起的色差。他发现经过仔细研磨后的金属反射镜面作为物镜可放大30~40倍。1671年他将此镜送皇家学会保存,至今的巨型天文望远镜仍用牛顿式的基本结构。牛顿磨制及抛光精密光学镜面的方法,至今仍是不少工厂光学加工的主要手段。  《光学》第二篇描述了光照射到叠放的凸透镜和平面玻璃上的“牛顿环”现象的各种实验。除产生环的原因他没有涉及外,他作了现代实验所能想到的一切实验,并作了精确测量。他把干涉现象解释为光行进中的“突发”或“切合”,即周期性的时而突然“易于反射”,时而“易于透射”,他甚至测出这种等间隔的大小,如黄橙色之间有一种色光的突发间隔为1/89000英寸(即现今2854×10-10米),正好与现代波长值5710×10-10米相差一半!  《光学》第三篇是“拐折”(他认为光线被吸收)即衍射、双折射实验和他的31个疑问。这些衍射实验包括头发丝、刀片、尖劈形单缝形成的单色窄光束“光带”(今称衍射图样)等10多个实验。牛顿已经走到了重大发现的大门口却失之交臂。他的31个疑问极具启发性,说明牛顿在实验事实和物理思想成熟前并不先作绝对的肯定。牛顿在《光学》一、二篇中视光为物质流,即由光源发出的速度、大小不同的一群粒子,在双折射中他假设这些光粒子有方向性且各向异性。由于当时波动说还解释不了光的直进,他是倾向于粒子说的,但他认为粒子与波都是假定。他甚至认为以太的存在也是没有根据的。  在流体力学方面,牛顿指出流体粘性阻力与剪切率成正比,这种阻力与液体各部分之间的分离速度成正比,符合这种规律的(如、空气与水)称为牛顿流体。  在热学方面,牛顿的冷却定律为:当物体表面与周围形成温差时,单位时间单位面积上散失的热量与这一温差成正比。  在声学方面,他指出声速与大气压强平方根成正比,与密度平方根成反比。他原来把声传播作为等温过程对待,后来P.S.拉普拉斯纠正为绝热过程。&  (3)牛顿的哲学思想和科学方法  牛顿在科学上的巨大成就连同他的朴素的唯物主义哲学观点和一套初具规模的物理学方法论体系,给物理学及整个自然科学的发展,给18世纪的工业革命、社会经济变革及机械唯物论思潮的发展以巨大影响。这里只简略勾画一些轮廓。  牛顿的哲学观点与他在力学上的奠基性成就是分不开的,一切自然现象他都力图力学观点加以解释,这就形成了牛顿哲学上的自发的唯物主义,同时也导致了机械论的盛行。事实上,牛顿把一切化学、热、电等现象都看作“与吸引或排斥力有关的事物”。例如他最早阐述了化学亲和力,把化学置换反应描述为两种吸引作用的相互竞争;认为“通过运动或发酵而发热”;火药爆炸也是硫磺、炭等粒子相互猛烈撞击、分解、放热、膨胀的过程,等等。  这种机械观,即把一切的物质运动形式都归为机械运动的观点,把解释机械运动问题所必需的绝对时空观、原子论、由初始条件可以决定以后任何时刻运动状态的机械决定论、事物发展的因果律等等,作为整个物理学的通用思考模式。可以认为,牛顿是开始比较完整地建立物理因果关系体系的第一人,而因果关系正是经典物理学的基石。  牛顿在科学方法论上的贡献正如他在物理学特别是力学中的贡献一样,不只是创立了某一种或两种新方法,而是形成了一套研究事物的方法论体系,提出了几条方法论原理。在牛顿《原理》一书中集中体现了以下几种科学方法:  ①实验──理论──应用的方法。牛顿在《原理》序言中说:“哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力,而后用这些方去论证其他的现象。”科学史家I.B.Cohen正确地指出,牛顿“主要是将实际世界与其简化数学表示反复加以比较”。牛顿是从事实验和归纳实际材料的巨匠,也是将其理论应用于天体、流体、引力等实际问题的能手。  ②分析──综合方法。分析是从整体到部分(如微分、原子观点),综合是从部分到整体(如积分,也包括天与地的综合、三条运动定律的建立等)。牛顿在《原理》中说过:“在自然科学里,应该像在数学里一样,在研究困难的事物时,总是应当先用分析的方法,然后才用综合的方法……。一般地说,从结果到原因,从特殊原因到普遍原因,一直论证到最普遍的原因为止,这就是分析的方法;而综合的方法则假定原因已找到,并且已经把它们定为原理,再用这些原理去解释由它们发生的现象,并证明这些解释的正确性”。  ③归纳──演绎方法。上述分析一综合法与归纳一演绎法是相互结合的。牛顿从观察和实验出发。“用归纳法去从中作出普通的结论”,即得到概念和规律,然后用演绎法推演出种种结论,再通过实验加以检验、解释和预测,这些预言的大部分都在后来得到证实。当时牛顿表述的定律他称为公理,即表明由归纳法得出的普遍结论,又可用演绎法去推演出其他结论。  ④物理──数学方法。牛顿将物理学范围中的概念和定律都“尽量用数学演出”。爱因斯坦说:“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础,从这个基础出发他用数学的思维,逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合”,“只有微分定律的形式才能完全满足近代物理学家对因果性的要求,微分定律的明晰概念是牛顿最伟大的理智成就之一”。牛顿把他的书称为《自然哲学的数学原理》正好说明这一点。&  牛顿的方法论原理集中表述在《原理》第三篇“哲学中的推理法则”中的四条法则中,此处不再转引。概括起来,可以称之为简单性原理(法则1),因果性原理(法则2),普遍性原理(法则3),否证法原理(法则4,无反例证明者即成立)。有人还主张把牛顿在下一段话的思想称之为结构性原理:“自然哲学的目的在于发现自然界的结构的作用,并且尽可能把它们归结为一些普遍的法规和一般的定律──用观察和实验来建立这些法则,从而导出事物的原因和结果”。  牛顿的哲学思想和方法论体系被爱因斯坦赞为“理论物理学领域中每一工作者的纲领”。这是一个指引着一代一代科学工作者前进的开放的纲领。但牛顿的哲学思想和方法论不可避免地有着明显的时代局限性和不彻底性,这是科学处于幼年时代的最高成就。牛顿当时只对物质最简单的机械运动作了初步系统研究,并且把时空、物质绝对化,企图把粒子说外推到一切领域(如连他自己也不能解释他所发现的“牛顿环”),这些都是他的致命伤。牛顿在看到事物的“第一原因”“不一定是机械的”时,提出了“这些事情都是这样地井井有条……是否好像有一位……无所不在的上帝”的问题,(《光学》,疑问29),并长期转到神学的“科学”研究中,费了大量精力。但是,牛顿的历史局限性和他的历史成就一样,都是启迪后人不断前进的教材。选自:《物理教师手册》打印本文
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