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物理心智圖(3~4) (牛頓運動定律&天體運動&萬有引力 (日常生活作用力 (摩擦力 (種類 (動摩擦力…
物理心智圖(3~4)
牛頓運動定律&天體運動&萬有引力
日常生活作用力
摩擦力
物體與物體在其接觸面所受阻礙彼此相對滑動的力
物體間的接觸力都來自原子間的電磁力
種類
靜摩擦力
兩物體相對靜止時產生的摩擦力
動摩擦力
兩物體相對滑動時產生的摩擦力
正向力不變,動摩擦力為定值
動摩擦力&最大靜摩擦力與兩物間正向力成正比,無關接觸面積
正向力
兩接觸物體在接觸面垂直上的互相擠壓之力
兩物接觸面原子互相排斥的電磁力
彈力
彈性物體產生形變時的一股要復原的力
虎克定律:彈力量值 = 彈力常數 * 彈簧形變量 (F = kx)
天體運動&萬有引力
牛頓結合運動定律及行星運動定律,得出萬有引力,盡而推出天體運動
牛頓運動定律
第二定律-運動定律
物體的運動變化量和所受的作用力成正比、方向相同
運動方程式:物受的合力 = 物的質 * 物的加速度 (F = ma)
第三定律-作用力與反作用力定律
只要有作用力,就會產生量值相等、方向相反的反作用力,且作用於不同物體上
當受力體&施力體視為一系統,兩力對系統作用稱內力,合力為0
第一定律-慣性定律
除非獸力,物體將維持靜止或等速向前的運動狀態
質量越大,慣性越大質量越小,慣性越小
軌跡:把物體位置隨時間標示在空間中的一條連續曲線
位置、位移
位置:以座標訂定
位移:物體初位置到末位置的直線段向量
速度、速率
速度:物體某時距(平均)or某時刻(瞬時)單位時間的 '位移'
速率:物體某時距(平均)or某時刻(瞬時)單位時間的 '路徑長'
加速度
物體某時距(平均)or某時刻(瞬時)的速度變化量
物體移動方向改變就有加速度
電與磁
電磁感應
法拉第的實驗
電磁感應理論:封閉線圈內磁力改變時,產生感應電流的現象
冷次定律
冷次提出
封閉線圈內磁力線數發生變化產生的新磁場會反抗原磁力線數變化
應電流所產生的感應磁場的趨勢是維持線圈內磁力線總量
亥姆霍茲提出
電磁場的能量守恆定律
應電流只能抵抗線圈內磁力線變化
實例:空心鋁管,磁鐵垂直落下,當落到全部在鋁管中
磁鐵上方鋁管:產生向下感應磁場,向上吸引磁鐵,應電流瞬時針
鋁管應電流產生熱能,最初來原為磁鐵下降之重力位能
磁鐵下方鋁管:產生向上感應磁場,向上排斥磁鐵,應電流逆時針
應用
電磁爐
原理:內部裝有線圈,通交流電產生感應電流,應電流的熱效應使溫度升高
爐子必須是導體,才能導熱
麥克風
原理:聲波使黏在震動膜上的線圈在磁場中震動,產生感應電流,將他輸出成電子訊號,通過放大後,經喇叭發出
聲能轉電能
變壓器
原理:主線圈磁力線數隨交流電變化,副線圈也變化,產生應電流&輸出電壓
主線圈輸入電壓 / 主線圈圈數 = 副線圈輸出電壓 / 副線圈圈數
發電機
原理:線圈在磁場區轉動,通過線圈的磁力線數改變產生應電流
力學能轉動能
電與磁的統整
馬克士威方程式
電荷產生電場,電力線可以是開方曲線(高斯定律)
磁力線是封閉曲線,也就是說單一磁荷不存在
磁場變化會形成感應電流(法拉第定律)
電場變化&電流都會形稱感應磁場
赫茲之後有實驗證明
預測電磁波
隨時間變化的電場也會產生磁場
電磁場與磁場不但能相互感應,還會產生電磁波
電流磁效應
長直導線磁場&安培右手定則
磁場是以直導線為圓心的同心圓
安培右手定則:右手拇指為電流方向、四指彎曲方向為磁場方向
環形線圈&螺線管
環形線圈
線圈內磁場方向垂直環面
四指為電流方向、拇指為線圈內磁場方向
線圈內外磁場相反
螺線管
可看成由多個環形線圈組合而成,磁場更強
四指為電流方向、拇指為管內磁場方向
在管內加入軟鐵芯,軟鐵芯慧慈化,使磁場增加,可做電磁鐵
厄斯特的發現
電流導線會造成鄰近磁針偏轉
電和磁的研究中,安培貢獻最多
載流直搗現在磁場中所受磁力
右手開掌定則:四指磁場方向、拇指電流方向、掌心磁力方向
兩載流平行直導線間磁力
電流方向相同,相吸電流方向相反,相斥
光&電磁波
光的本質
牛頓 微粒說
可穿過透明物質,遇非透明物質,則被吸收or反射(光的反射現象)
一顆顆很輕的彈性粒子
惠更斯 波動說
楊氏利用雙狹縫裝置,呈現干涉現象,證明了理論
一種波,因波長太短所以要更精細的儀器,才得以觀察干涉&繞射現象
波的簡介
震幅:波鋒&波谷高度差的一半
波長:波峰&波峰的間距
頻率:每單位時間內,通過任意p點次數
週期:波峰&下次波峰通過任意p點的時間間隔
波速 = 波長 / 週期 = 頻率 * 波長 (v = λ / T = fλ)
光的反射與折射
光在傳遞的過程,遇不同介質會產生反射&折射
反射定律
入射線、反射線&法線會共平面,入射線&反射線各位於法線兩側
入射角 = 反射角
折射定律
入射線、反射線&法線會共平面,入射線&反射線各位於法線兩側
司乃耳定律:入射角正弦&折射角正弦之比值為一定值
慧更斯原理
波傳遞過程,每一點波前為新點波原會產生球面子波,將所有子波繞起來,形成新的波前
波速快到慢,偏折法線波速慢到快,偏離法線
干涉&繞射
干涉
兩波相遇產生現象
建設性干涉:兩波峰or波谷相互重疊,增強
破壞性干涉:波峰&波谷重疊,抵銷
繞射
繞過物體的光
缺口越大,越不明顯缺口越小,越明顯
運動學的發展
克普勒行星運動定律
第一定律-橢圓軌道定律
行星以橢圓軌道繞太陽運行,且其中一焦點在太陽上
第二定律-等面積定律
行星離太陽近,速率較大行星離太陽遠,速率較小
同意行星與太陽的連線在相同時間內,掃過相同面積
第三定律-等面積定律
不同行星其公轉周期的平方與平均軌道半徑的立方成正比
行星與太陽的平均距離 = (近日距 + 遠日距)/2 = 行星軌道半長軸長
地球繞太陽的橢圓軌道之平均距離 = 1天文單位
整理第谷的觀察資料所歸納得到的定律
慣性
時間序
古希臘哲學家認為物體受力才會動,一旦利消失物體靜止
伽利略以斜坡實驗佐證慣性的定律(物體沒受外力影響,會保持其原來狀態,動者恆動,靜者恆靜)
物體維持原有的運動狀態的特性