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应用广泛的纳米材料

  对普通百姓来说,纳米是一个远比网络、基因更为陌生的科技新名词,似乎望尘莫及.其实纳米离我们的生活并不遥远.

  科学家告诉我们,于细微处显神奇的纳米技术“润物细无声”,已经悄然进入寻常百姓的生活.让我们首先从自己身边的衣、食、住、行等说起吧.

  衣 在人们格外追求美的今天,工业化布料带给我们许多的烦恼,像衣服的静电现象,我们每个人在脱衣服时都曾有过被衣服的静电所困扰的经历.而应用纳米技术,在化纤布料中加入少量的金属纳米微粒就可以使这一问题迎刃而解.同样的方法,也可以对付容易吸附灰尘的化纤地毯,而把银纳米微粒加入袜子中还可清除脚臭味.

  食 在食物中添加纳米微粒,可以除味杀菌.聪明的厂家将这一技术应用到冰箱生产技术里,生产出可以抗菌的冰箱,放在里面的食品延长了食用期.居民不用过于担心食品腐败.在食品制造中采用纳米技术,可以帮助我们提高肠胃吸收能力.

  住 涂料可以美化居室,我国是涂料生产和消费大国,但当前涂料由于耐洗刷性差,时间一长,墙壁就变得斑驳陆离,影响美观.上海、北京等地,成功地把纳米技术运用到涂料中,使外墙涂料的洗刷性由原来的1 000多次提高到1万多次,老化时间也延长了两倍多.玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层,可以制成自洁玻璃和自洁瓷砖,任何粘在表面上的脏物,包括油污、细菌在光的照射下,由于纳米的催化作用,可以变成气体或者容易被擦掉的物质.过去铝合金门窗由于易变形逐渐被塑钢门窗代替,但纳米技术的应用,可以使这一风潮逆转.铝合金经过纳米技术表面化处理后,可以大大提高强度而经久耐用.

  行 过去轮胎通常是“一统天下”的黑色.原因是生产橡胶制品过程中需要加入炭黑来提高强度、耐磨性和抗老化性.但运用纳米材料生产的轮胎不仅色彩鲜艳,性能上也大大提高,轮胎侧面胶的抗折性能由10万次提高到50万次.不久的将来,我们周围的汽车、摩托车、自行车轮胎都是彩色的,我们街道将汇成五彩缤纷的流动风景.

  用 大气和太阳光中存在对人体有害的紫外线,而有的纳米微粒就有吸收对人体有害的紫外线的特征和性能,因此,目前已有很多防晒油、化妆品因为加入了纳米微粒而具备了防紫外线的功能.将纳米微粒用在灯泡里,不但不影响透光,而有还可以节电.这种纳米灯泡20世纪80年代就已出现.

(1)在化纤布料中加入金属纳米微粒就可以________.

(2)应用纳米工艺生产的外墙涂料可以使________性提高.

(3)用纳米材料制成的轮胎不仅色彩鲜艳而且________性能也会提高.

(4)因为有的纳米微粒具有________紫外线的作用,因此许多________中加入了纳米微粒.

人教版第十五章   功和机械能 复习提纲  

  一、功

  1.力学里的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。

   2.不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

   巩固:☆某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m的过程中人不做功。(原因是足球靠惯性飞出)。

   3.力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式:W=FS。

   4.功的单位:焦耳,1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m,做的功大约是0.5J。

   5.应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。③功的单位“焦”(牛·米=焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。

   二、功的原理

   1.内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。

   2.说明:(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)

   ①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。

   ②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。

   ③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。

   ④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)=直接用手对重物所做的功(Gh)。

   3.应用:斜面

   ①理想斜面:斜面光滑;

   ②理想斜面遵从功的原理;

   ③理想斜面公式:FL=Gh,其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。

   如果斜面与物体间的摩擦为f,则:FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

   三、机械效率

   1.有用功:定义:对人们有用的功。

   公式:W有用=Gh(提升重物)=W-W=ηW         斜面:W有用=Gh

   2.额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功。

   公式:W=W-W有用=Gh(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)   斜面:W=fL

   3.总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功

   公式:W=W有用+W=FS= W有用/η       斜面:W= fL+Gh=FL

   4.机械效率:①定义:有用功跟总功的比值。

   ②公式: 

   斜 面:                     定滑轮:

   动滑轮:        滑轮组:

   ③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

   ④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。

   5.机械效率的测量:

   ①原理:

   ②应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

   ③器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

   ④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。

   ⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:

   A、动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。

   B、提升重物越重,做的有用功相对就多。

   C、摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。

   绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

   四、功率

   1.定义:单位时间里完成的功。

   2.物理意义:表示做功快慢的物理量。

   3.公式:

   4.单位:主单位W;常用单位kW mW 马力。

   换算:1kW=103W?1mW=106 W?1马力=735W。

   某小轿车功率66kW,它表示:小轿车1s内做功66000J。

   5.机械效率和功率的区别:

   功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的有用功。

   五、机械能

   (一)动能和势能

   1.能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。

   理解:①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。

   ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功。也不一定要做功。

   2.知识结构:

 

   3.探究决定动能大小的因素:

   ①猜想:动能大小与物体质量和速度有关。

   实验研究:研究对象:小钢球  方法:控制变量。

   ·如何判断动能大小:看小钢球能推动木块做功的多少。

   ·如何控制速度不变:使钢球从同一高度滚下,则到达斜面底端时速度大小相同。

   ·如何改变钢球速度:使钢球从不同高度滚下。

   ③分析归纳:保持钢球质量不变时结论:运动物体质量相同时;速度越大动能越大。

   保持钢球速度不变时结论:运动物体速度相同时;质量越大动能越大;

   ④得出结论:物体动能与质量和速度有关;速度越大动能越大,质量越大动能也越大。

 物体

质量m/kg

速度v/(m.s-1

动能E/J

约600

约0.5

约75

中学生

约50

约6

约900

   练习:☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据:分析数据,可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。你判断的依据:人的质量约为牛的1/12,而速度约为牛的12倍,此时动能为牛的12倍,说明速度对动能影响大。

4.机械能:动能和势能统称为机械能。

  理解:①有动能的物体具有机械能;②有势能的物体具有机械能;③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

  (二)动能和势能的转化

  1.知识结构:

  2.动能和重力势能间的转化规律:

  ①质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能。

  ②质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。

  3.动能与弹性势能间的转化规律:

   ①如果一个物体的动能减小,而另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能。

   ②如果一个物体的动能增大,而另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。

   4.动能与势能转化问题的分析:

   ⑴首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(或弹性势能)大小的因素──看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。

   ⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即:没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能势能转化过程中机械能不变。

   ⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

  (三)水能和风能的利用

   1.知识结构:

   2.水电站的工作原理:利用高处的水落下时把重力势能转化为动能,水的一部分动能转移到水轮机,利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

   练习:☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么?大坝为什么要设计成上窄下宽?

   答:水电站修筑拦河大坝是为了提高水位,增大水的重力势能,水下落时能转化为更多的动能,通过发电机就能转化为更多的电能。

人教版第十五章   功和机械能 复习提纲  

  一、功

  1.力学里的功包括两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力的方向上通过的距离。

   2.不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

   巩固:☆某同学踢足球,球离脚后飞出10m远,足球飞出10m的过程中人不做功。(原因是足球靠惯性飞出)。

   3.力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式:W=FS。

   4.功的单位:焦耳,1J=1N·m。把一个鸡蛋举高1m,做的功大约是0.5J。

   5.应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。③功的单位“焦”(牛·米=焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。

   二、功的原理

   1.内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。

   2.说明:(请注意理想情况功的原理可以如何表述?)

   ①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。

   ②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。

   ③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。

   ④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)=直接用手对重物所做的功(Gh)。

   3.应用:斜面

   ①理想斜面:斜面光滑;

   ②理想斜面遵从功的原理;

   ③理想斜面公式:FL=Gh,其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。

   如果斜面与物体间的摩擦为f,则:FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh。

   三、机械效率

   1.有用功:定义:对人们有用的功。

   公式:W有用=Gh(提升重物)=W-W=ηW         斜面:W有用=Gh

   2.额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功。

   公式:W=W-W有用=Gh(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)   斜面:W=fL

   3.总功:定义:有用功加额外功或动力所做的功

   公式:W=W有用+W=FS= W有用/η       斜面:W= fL+Gh=FL

   4.机械效率:①定义:有用功跟总功的比值。

   ②公式: 

   斜 面:                     定滑轮:

   动滑轮:        滑轮组:

   ③有用功总小于总功,所以机械效率总小于1。通常用百分数表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60%。

   ④提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。

   5.机械效率的测量:

   ①原理:

   ②应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离S。

   ③器材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需刻度尺、弹簧测力计。

   ④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。

   ⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:

   A、动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。

   B、提升重物越重,做的有用功相对就多。

   C、摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。

   绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。

   四、功率

   1.定义:单位时间里完成的功。

   2.物理意义:表示做功快慢的物理量。

   3.公式:

   4.单位:主单位W;常用单位kW mW 马力。

   换算:1kW=103W?1mW=106 W?1马力=735W。

   某小轿车功率66kW,它表示:小轿车1s内做功66000J。

   5.机械效率和功率的区别:

   功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的有用功。

   五、机械能

   (一)动能和势能

   1.能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能。

   理解:①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。

   ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如:山上静止的石头具有能量,但它没有做功。也不一定要做功。

   2.知识结构:

 

   3.探究决定动能大小的因素:

   ①猜想:动能大小与物体质量和速度有关。

   实验研究:研究对象:小钢球  方法:控制变量。

   ·如何判断动能大小:看小钢球能推动木块做功的多少。

   ·如何控制速度不变:使钢球从同一高度滚下,则到达斜面底端时速度大小相同。

   ·如何改变钢球速度:使钢球从不同高度滚下。

   ③分析归纳:保持钢球质量不变时结论:运动物体质量相同时;速度越大动能越大。

   保持钢球速度不变时结论:运动物体速度相同时;质量越大动能越大;

   ④得出结论:物体动能与质量和速度有关;速度越大动能越大,质量越大动能也越大。

 物体

质量m/kg

速度v/(m.s-1

动能E/J

约600

约0.5

约75

中学生

约50

约6

约900

   练习:☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据:分析数据,可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。你判断的依据:人的质量约为牛的1/12,而速度约为牛的12倍,此时动能为牛的12倍,说明速度对动能影响大。

4.机械能:动能和势能统称为机械能。

  理解:①有动能的物体具有机械能;②有势能的物体具有机械能;③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

  (二)动能和势能的转化

  1.知识结构:

  2.动能和重力势能间的转化规律:

  ①质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能。

  ②质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。

  3.动能与弹性势能间的转化规律:

   ①如果一个物体的动能减小,而另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能。

   ②如果一个物体的动能增大,而另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。

   4.动能与势能转化问题的分析:

   ⑴首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(或弹性势能)大小的因素──看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。

   ⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即:没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能势能转化过程中机械能不变。

   ⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

  (三)水能和风能的利用

   1.知识结构:

   2.水电站的工作原理:利用高处的水落下时把重力势能转化为动能,水的一部分动能转移到水轮机,利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

   练习:☆水电站修筑拦河大坝的目的是什么?大坝为什么要设计成上窄下宽?

   答:水电站修筑拦河大坝是为了提高水位,增大水的重力势能,水下落时能转化为更多的动能,通过发电机就能转化为更多的电能。

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