定义:(1)容易导电的物体叫做导体,例如:石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液;
(2)不容易导电的物体叫做绝缘体,例如:橡胶、玻璃、塑料等;
(3)导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较:
|
导体 |
绝缘体 |
导电能力 |
容易导电 |
不容易导电 |
原因 |
有大量的自由电荷 |
电荷几乎都被束缚在原子的范周内 |
常见材料 |
金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 |
玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等 |
用途 |
输电线等 |
电器外壳等 |
导体容易导电,绝缘体不容易导电的原因:
(1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷,它们受原子核的束缚力很小,能够从导体的一个部分移到另一个部分;
(2)绝缘体中,电荷几乎都束缚在原子的范围之内,不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体: 半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间,比导体差、比非导体强,具有一些特殊的物理性质,温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性,即只允许电流由一个方向通过元件。
(2)半导体三极管可以用来放大电信号。
(3)应用:
①太阳能电池:当光照到某些半导体时,在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪:条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时,光敏二极管便测量被条形码反射回来的光,并将光信号变为电信号,电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域:
③微处理器:微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人:机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。
超导体:
1.超导现象:某些物质在很低的温度下,电阻就变成了零,这就是超导现象。
2.应用:
(1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流,这意味着用细电线就可以输送大电流。
(2)超导磁悬浮现象,使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。
物质的三态:
物质的一般情况下,物质都有三态,如水的三态为冰、水、水蒸气,分别物质三态物质三态为固体,液体和气体。
物质三态的基本特征:
(1)固态物质中,分子的排列十分紧密,分子间有强大的作用力。因而,固体具有一定的体积和形状;
(2)液态物质中,分子没有固定的位置,运动比较自由,粒子间的作用力比固体的小,因而液体没有确定的形状,具有流动性;
(3)气态物质中,粒子间的作用力极小,容易被压缩。因而,气体具有流动性。
密度公式的应用:
(1)利用m=ρV求质量;利用V=m/ρ求体积
(2)对于密度公式,还要从以下四个方面理解
①同种物质,在一定状态下密度是定值,它不随质量大小或体积大小的改变而改变。当其质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也随着增大几倍,而比值是不变的。因此,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比;
②具有同种物质的物体,在同一状态下,体积大的质量也大,物体的体积跟它的质量成正比;
③具有不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比;
④具有不同物质的物体,在质量相同的条件下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比。
密度公式的应用:1.
有关密度的图像问题此问题一般是给出质量一体积图像,判断或比较物质密度。解答时可在横坐标(或纵坐标)任选一数值,然后在纵坐标(或横坐标)上找到对应的数值,进行分析比较。
例1如图所示,是甲、乙两种物质的m一V图像,由图像可知( )
A.ρ
甲>ρ
乙 B.ρ
甲=ρ
乙 C.ρ
甲<ρ
乙D.无法确定甲、乙密度的大小
解析:要从图像直接看出甲、乙两种物质的密度大小目前还做不到,我们要先借助图像,根据公式ρ =
总结规律后方可。
如图所示,在横轴上任取一点V
0,由V
0作横轴的垂线V
0B,分别交甲、乙两图线于A、B两点,再分别从A、B两点作纵轴垂线,分别交纵轴于m
甲、m
乙两点。则甲、乙两种物质的密度分别为
,ρ
乙=
,因为m
甲<m
乙,所以ρ甲<ρ乙,故C正确。
2. 密度公式ρ =及变形、m=ρV的应用:
密度的公式是
ρ =,可得出质量计算式m=ρV 和体积计算式
。只要知道其中两个物理量,就可以代入相应的计算式进行计算。审题时注意什么量是不变的,什么量是变化的。
例2某瓶氧气的密度是5kg/m
3,给人供氧用去了氧气质量的一半,则瓶内剩余氧气的密度是_____;容积是10L的瓶子装满了煤油,已知煤油的密度是 0.8×10
3kg/m
3,则瓶内煤油的质量是_____,将煤油倒去4kg后,瓶内剩余煤油的密度是______。
解析:氧气用去一半,剩余部分仍然充满整个氧气瓶,即质量减半体积不变,所以氧气的密度变为 2.5kg/m
3。煤油倒去一半后,体积质量同时减半,密度不变。
答案:2.5kg/m
3;8kg;0.8×10kg/m
3。
3. 比例法求解物质的密度 利用数学的比例式来解决物理问题的方法称之为 “比例法”。能用比例法解答的物理问题具备的条件是:题目所描述的物理现象,由初始状态到终结状态的过程中至少有一个量保持不变,这个不变的量是由初始状态变成终结状态的桥梁,我们称之为“中介量”。
例3甲、乙丽个物体的质量之比为3:2,体积之比为l:3,那么它们的密度之比为( )
A.1:2B.2:1C.2:9D.9:2
解析:(1)写出所求物理量的表达式:
,
(2)写出该物理量比的表达式:
(3)化简:代入已知比值的求解:
密度、质量、体积计算中的“隐含条件” 问题: 很多物理问题中的有些条件需要仔细审题才能确定,这类条件称为隐含条件。因此寻找隐含条件是解决这类问题的关键。以密度知识为例,密度计算题形式多样,变化灵活,但其中有一些题具有这样的特点:即质量、体积、密度中的某个量在其他量发生变化时保持不变,抓住这一特点,就掌握了求解这类题的规律。
1.隐含体积不变例1一个瓶子最多能装0.5kg的水,它最多能装_____kg的水银,最多能装_____m
3的酒精。 ρ水银=13.6×10
3kg/m
3,ρ水=1.0×10
3kg/m
3,ρ酒精= 0.8×10
3kg/m
3)
解析:最多能装即装满瓶子,由最多装水量可求得瓶子的容积为V=5×10
-4m
3,则装水银为m
水银=13.6×10
3kg/m
3×5×10
-4m
3=6.8kg。装酒精的体积为瓶子的容积。
答案6.8;5×10
-4
2. 隐含密度不变例2一块石碑的体积为V
样=30m
3,为测石碑的质量,先取了一块刻制石碑时剔下来的小石块作为样品,其质量是m
样=140g,将它放入V
1=100cm
3的水中后水面升高,总体积增大到V
2=150cm
3,求这块石碑的质量m
碑。
解析:此题中隐含的条件是石碑和样品是同种物质,密度相同,而不同的是它们的体积和质量。依题意可知,样品体积为:
V
样=V
2-V
1=150cm
3一100cm
3=50cm
3 =5.0×10
-5m
3得
=84t
答案:84t
3. 隐含质量不变例3质量为450g的水结成冰后,其体积变化了 ____m3。(ρ水=0.9×10
3kg/m
3)
解析:水结成冰后,密度减小,450g水的体积为
,水结成冰后,质量不变,因此冰的体积为
=500cm
3=5.0×10
-4m
3,
=5.0× 10
-4m
3一4.5×10
-4m
3=5×10
-5m
3。
合金物体密度的相关计算: 首先要抓住合金体的总质量与总体积分别等于各种物质的质量之和与体积之和这一特征,然后根据具体问题,灵活求解。
例两种不同的金属,密度分别为ρ1、ρ2:
(1)若墩质量相等的金属混合后制成合金,则合金的密度为____。
(2)若取体积相等的金属混合后制成合金,则合金的密度为_____。
解析:这道题的关键是抓住“两总”不变,即总质量和总体积不变。在(1)中,两种金属的质量相等,设为m1=m2=m,合金的质量m
总=2m,则密度为ρ1的金属的体积V1=
,密度为ρ2的金属的体积V2=
,合金的体积
,则合金的密度
在(2)中两种金属的体积相等,设为
,合金的体积
,密度为ρ1的金属的质量m1=
,密度为ρ2的金属的质量为
,合金的质量m总
,合金的密度为
。
答案:
注意:上述规律也适用于两种液体的混合,只要混合液的总质量和总体积不变即可。