摘要: 连通器和液压技术

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生活中的物理
“蛟龙”号─让中国人自豪的载人深潜器
通过对液体压强的学习,同学们知道人不可能在水中无限下潜.因为下潜越深,水对人的压强也就越大,而人体承受的压强是有限的.因此,人要想下潜得更深,看到海底的世界,就必须借助专业潜水设备.
“蛟龙”号载人深潜器是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器,设计最大下潜深度为7.000米级,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人潜水器.“蛟龙”号可在占世界海洋面积99.8%的广阔海域中使用,对于我国开发利用深海的资源有着重要的意义.
我国是继美、法、俄、日之后世界上第五个掌握大深度载人深潜技术的国家.在全球载人潜水器中,“蛟龙”号属于第一梯队.目前全世界投入使用的各类载人潜水器约90艘,其中下潜深度超过1 000米的仅有12艘,更深的潜水器数量更少.目前拥有6 000米以上深度载人潜水器的国家包括我国、美国、日本、法国和俄罗斯.除我国外,其他四国的作业型载人潜水器最大工作深度为日本深潜器的6 527米.我国的“蛟龙”号载人深潜器在西太平洋的马里亚纳海沟成功到达7 020米海底,创造了作业类载人潜水器新的世界纪录.2012年6月27日11时47分,“蛟龙”号再次刷新“中国深度”─下潜7 062米.自6月3日,“蛟龙”号出征以来,已经连续书写了5个“中国深度”新纪录:6月15日,6 671米;6月19日,6 965米;6月22日,6 963米;6月24日,7 020米;6月27日,7 062米.下潜至7 000米,标志着我国具备了载人到达全球99%以上海洋深处进行作业的能力,标志着“蛟龙”号载人潜水器集成技术的成熟,标志着我国深海潜水器成为海洋科学考察的前沿与制高点之一,标志着我国海底载人科学研究和资源勘探能力达到国际领先水平.
(1)“蛟龙”号载人深潜器在西太平洋的马里亚纳海沟海试成功,当它到达7 020米海底时,受到海水对它的压强大小为
6.8796×107
6.8796×107
帕.(设海水密度为1.0×103千克/米3
(2)“蛟龙”号载人深潜器在西太平洋的马里亚纳海沟多次下潜,设下潜过程中海水的密度不变,下列与深潜器有关的说法中正确的是
D
D

A.在浸没之前,受到的浮力越来越小   B.在浸没之后,受到的浮力越来越小
C.受到海水的压强与深潜器自身的体积有关  D.受到海水的压强随下潜深度的增大而增大
(3)更令人称奇的是,“蛟龙”号还能悬停定位,在已公开的消息中,尚未有国外深潜器具备类似功能.若“蛟龙”号自重22吨,那么它在7 000米深度处“悬停”时,受到的浮力为
2.156×105
2.156×105
牛.
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焦耳

  焦耳(James Prescort Joule,1818~1889)英国杰出的物理学家。1818年12月24日生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是个富有的啤酒厂厂主。焦耳从小就跟父亲参加酿酒劳动,学习酿酒技术,没上过正规学校。16岁时和兄弟一起在著名化学家道尔顿门下学习,然而由于老师有病,学习时间并不长,但是道尔顿对他的影响极大,使他对科学研究产生了强烈的兴趣。1838年他拿出一间住房开始了自己的实验研究。他经常利用酿酒后的业余时间,亲手设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生都在从事实验研究工作,在电磁学、热学、气体分子动理论等方面均作出了卓越的贡献。他是靠自学成为物理学家的。

  焦耳是从磁效应和电动机效率的测定开始实验研究的。他曾以为电磁铁将会成为机械功的无穷无尽的源泉,很快他发现蒸汽机的效率要比刚发明不久的电动机效率高得多。正是这些实验探索导致了他对热功转换的定量研究。

  从1840年起,焦耳开始研究电流的热效应,写成了《论伏打电所生的热》、《电解时在金属导体和电池组中放出的热》等论文,指出:导体中一定时间内所生成的热量与导体的电流的二次方和电阻之积成正比。此后不久的1842年,俄国著名物理学家楞次也独立地发现了同样的规律,所以被称为焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能、热能的等价性打下了基础,敲开了通向能量守恒定律的大门。焦耳也注意探讨各种生热的自然“力”之间存在的定量关系。他做了许多实验。例如,他把带铁芯的线圈放入封闭的水容器中,将线圈与灵敏电流计相连,线圈可在强电磁铁的磁场间旋转。电磁铁由蓄电池供电。实验时电磁铁交替通断电流各15分钟,线圈转速达每分钟600次。这样,就可将摩擦生热与电流生热两种情况进行比较,焦耳由此证明热量与电流二次方成正比,他还用手摇、砝码下落等共13种方法进行实验,最后得出:“使1磅水升高1°F的热量,等于且可能转化为把838磅重物举高1英尺的机械力(功)”(合460千克重米每千卡)。总结这些结果,他写出《论磁电的热效应及热的机械值》论文,并在1843年8月21日英国科学协会数理组会议上宣读。他强调了自然界的能是等量转换、不会消灭的,哪里消耗了机械能或电磁能,总在某些地方能得到相当的热。这对于热的动力说是极好的证明与支持。因此引起轰动和热烈的争议。

  为了进一步说服那些受热质说影响的科学家,他表示:“我打算利用更有效和更精确的装置重做这些实验。”以后他改变测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热量作比较确定热功当量;利用水通过细管运动放出的热量来确定热功当量;其中特别著名的也是今天仍可认为是最准确的桨叶轮实验。通过下降重物带动量热器中的叶片旋转,叶片与水的摩擦所生的热量由水的温升可准确测出。他还用其他液体(如鲸油、水银)代替水。不同的方法和材料得出的热功当量都是423.9千克重·米每千卡或趋近于423.85千克重·米每千卡。

  在1840~1879年焦耳用了近40年的时间,不懈地钻研和测定了热功当量。他先后用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热功当量是一个普适常量,与做功方式无关。他自己1878年与1849年的测验结果相同。后来公认值是427千克重·米每千卡。这说明了焦耳不愧为真正的实验大师。他的这一实验常数,为能量守恒与转换定律提供了无可置疑的证据。

  1847年,当29岁的焦耳在牛津召开的英国科学协会会议上再次报告他的成果时,本来想听完后起来反驳的开尔文勋爵竟然也被焦耳完全说服了,后来两人合作得很好,共同进行了多孔塞实验(1852),发现气体经多孔塞膨胀后温度下降,称为焦耳-汤姆孙效应,这个效应在低温技术和气体液化方面有广泛的应用。焦耳的这些实验结果,在1850年总结在他出版的《论热功当量》的重要著作中。他的实验,经多人从不同角度不同方法重复得出的结论是相同的。1850年焦耳被选为英国皇家学会会员。此后他仍不断改进自己的实验。恩格斯把“由热的机械当量的发现(迈尔、焦耳和柯尔丁)所导致的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现的第一项。

选自:《物理教师手册》

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(2008?连云港模拟)阅读下列短文,完成文后问题
“祥云”火炬
北京奥运会火炬“祥云”于2007年1月正式发布.长72厘米,重985克,燃烧时间15分钟,在零风速下火焰高度25至30厘米,在强光和日光情况下均可识别和拍摄,完全满足各种拍摄和电视摄像的要求.
“祥云”火炬在工艺上采用轻薄高品质铝合金和中空塑件设计,十分轻盈.下半部喷涂高触感塑胶漆,手感舒适不易滑落.使用锥体曲面异型一次成型技术和铝材腐蚀、着色技术.火炬外形制作材料为可回收的环保材料.
“祥云”火炬燃料为丙烷,符合环保要求.这是一种价格低廉的常用燃料.其主要成分是碳和氢,燃
烧后只有二氧化碳和水,没有其他物质,不会对环境造成污染.
“祥云”火炬在燃烧稳定性与外界环境适应性方面达到了新的技术高度,
能在每小时65公里的强风和每小时50毫米的大雨情况下保持燃烧.依据国际奥委会要求,一旦火炬中途熄灭,就要用安全灯点燃,安全灯中保存着从希腊采集的火种,但如果安全灯熄灭了,就得到希腊重新采集.
因为中国盛产漆树,大漆的应用和漆器文化在中国都拥有着几千年的历史.设计团队希望通过巧妙地将漆红色应用在“祥云”铭文、火炬把手和其它一些细节中,来传达热情喜庆、祥和内在的文化内涵.“祥云”火炬是我国自主设计研发的产物,拥有完全的知识产权.
如今,“祥云”火炬在世界各国如火如荼进行和平友好传递,下面配几幅火炬手照片以飨考生欣赏,欣赏之余不要忘了答题呦!

火炬手罗雪娟中国第一棒高举火炬起跑       火炬手刘德华香港艺人第一棒               胡锦涛把火炬交给火炬手刘翔
(1).一般情况下,“祥云”火炬的重力是
9.653
9.653
N,现在“祥云”火炬现在正在世界各地传递,在传递过程中它的重力
不会变化
不会变化
(填“会变化”或“不会变化”)
(2).“祥云”火炬,可以在
18.06
18.06
m/s风速下(即八级大风中)而不熄灭.
(3).“祥云”火炬燃料为丙烷,丙烷通过
压缩体积
压缩体积
方式压缩成液体,放入火炬内部.
(4).“祥云”火炬使用铝材料,应用
密度小、硬度大
密度小、硬度大
等物理属性.(试举两例)
(5).读完此文后,你对“祥云”火炬与物理的认识是
密切联系
密切联系
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6.物理知识的应用

                    

                   

1.声呐

测海深

2.密度

鉴别物质  判断是否空心  判断浮沉。

3.在一定范围内,拉力越大,弹簧被拉得越长

制成测力计

4.重力的方向总是竖直向下的

制成重垂线  水平器

5.关于摩擦力的大小

增减摩擦的方法

6.惯性

解释现象

7.二力平衡

测滑动摩擦力

验证液体内部的压强公式p=ρgh

8.力使物体运动状态发生改变

   物体在非平衡力作用下的运动。

解释物体由静变动,由动变静,加速,减速,改变运动方向作曲线运动等

9.压强

增减压强的方法

10.液体的压强

水坝下部建造得比上部宽,潜水深度有限度

11.连通器

茶壶、锅炉水位器……

12.托里拆利实验

制成水银气压计

13.大气压

自来水笔吸墨水,抽水机,茶壶盖上开有一小孔,用吸管吸饮料,高度计,医院输液打针

14.气体压强跟体积的关系

风箱,喷雾器,打气筒,抽气机,空气压缩机等

15.物体的浮沉条件

密度计,轮船,气球,飞艇,潜水艇,孔

明灯,盐水选种,测人体血液的密度,解

释煮饺子时,生沉熟浮等

16.杠杆的平衡条件

判断杠杆类型,求最小动力,判断动力变

化情况进行有关计算

17.光的直线传播

射击时的瞄准,解释小孔成像,影的形成,

日食,月食的形成“坐井观天,所见甚小”,

确定视野,判断能否看见物体或像,激光

准直测距等

18.镜面反射

解释黑板“反光”,看不清上面的字

19.漫反射

解释能从各个方向都看到不发光的物体

20.平面镜 

成像、镜前整容,纠正姿势,制成潜望镜、

万花筒,墙上挂大平面镜,扩大视觉空间、

改变光路(如将斜射的阳光,竖直向下反

射照亮井底),测微小角度,平面镜转过θ角,反射光线改变2θ角……

21.光的折射

筷子斜插入水中,浸在水中部分向上偏折视深度小于实际探度,视高大于真高

22.凸透镜对光线有会聚作用

粗测凸透镜的焦距

23.凸透镜成像规律

u>2f,照相机;f<u<2f幻灯机、投影仪、

电影放映机;u<f放大镜;确定凸透镜f

的范围,照相机、幻灯机的调节

24.液体的热胀冷缩

制成常用的液体温度计

25.液化技术

分离空气的组成气体,提取纯净的气体

26.蒸发致冷

解释现象:吹电风扇凉快,泼水降温,包有酒精棉花的温度计示数低于室温

27.液化放热

用高温水蒸气做饭、烧水。

28.升华致冷

用干冰人工降雨、灭火,在舞台上形成 “烟”雾

29.液体的沸点随液面上方气压的增大(减小)而升高(降低)

在高山上煮饭用高压锅

30.气体的加压液化

生活用液化石油气用增加压强的方法使石油气在常温下液化后装入钢罐

31.三表:熔点表  密度表  比热容表

白炽灯泡灯丝用钨做,在很冷的地区宜用酒精温度计而不用水银温度计测气温;水的比热容比较大,解释在沿海地区白天和晚上的气温变化不大。

注意:固体和液体相比较,不能说液体密度总比固体的小

32.电流的热效应

制成各种电热器,白炽电灯,保险丝

33.电流的化学效应

提炼铝、铜、电解、电镀

34.电流的磁效应

制成电磁起重机,电铃,电话听筒,利用电磁铁制成电磁继电器,用于自动控制

35.决定电阻大小的因素

制成变阻器(通过改变电阻丝的长度来改变电阻),油量表

36.欧姆定律

解题,测电阻

37.串联电路的规律

制成简单调光灯,说明电阻箱的结构和原理

38.磁  

磁屏蔽      防磁手表    

用磁性材料做成录音带和录像带,磁悬浮列车

39.通电线圈在磁场中受力转动

制成直流电动机 

40.电磁感应现象

制成发电机

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