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康康老師 編授 【掌握筆記，掌握全部】新編高中物理講義第一章 物理學(xué)簡介：上學(xué)期兩週課程。一、 物理學(xué)發(fā)展簡史：(一) 前言：1. _是研究宇宙間物質(zhì)存在的基本形式、性質(zhì)、運動、轉(zhuǎn)變、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等道理的一種科學(xué)。2. _歐洲文藝復(fù)興後，科學(xué)思想才從神學(xué)禁錮中被解放出來。如1543年哥白尼(提出_)、16091619年克卜勒(提出_)、伽利略提倡的科學(xué)方法等，都對物理學(xué)有莫大的貢獻。(二) 古典物理：1519世紀(jì)發(fā)展建立四大領(lǐng)域。1. 力學(xué)：_(巨人)奠基，由_完成。2. 光學(xué)：(1) _首創(chuàng)光的微粒說。(2) _首先提出光的波動說，並經(jīng)由_進行光的干涉與_進行光的繞射之實驗後才確定光的波動性。(3) 現(xiàn)今對光接受其雙重性，即粒子性和波動性皆存在。3. 電磁學(xué)：(1) _首先提出靜電力平方反比定律，即_。(2) _發(fā)現(xiàn)電生磁的效應(yīng)；而_發(fā)現(xiàn)磁生電的效應(yīng)。(3) _描述並統(tǒng)合電磁波理論，求出光速；而後由_實驗證實。4. 熱力學(xué)：對人類之日常生活中應(yīng)用極廣，如電器用品、內(nèi)燃機、發(fā)電機、光學(xué)儀器、等皆是。(三) 近代物理：20世紀(jì)發(fā)展建立兩大基石(_、_)。1. 放射性元素的發(fā)現(xiàn)：_(X-ray)、_(放射性元素)。2. 量子論：(1) 1900年_提出量子論。(2) 1905年_提出光量子論(即光電效應(yīng))，並由_效應(yīng)證實。3. 物質(zhì)波：1924年_提出物質(zhì)波，由_實驗證實；1925年由海森堡、波恩、薛丁格、狄拉克等人創(chuàng)_。4. 相對論：由_建立。5. 不管是古典物理或是近代物理，都對人類的生活有著重大影響(見下頁)。二、 物理學(xué)的發(fā)展對人類生活的影響：(一) 雷射(Laser)：雷射的發(fā)明起源於原子能態(tài)耀遷理論的研究，而這種光的聚光性_、強度_、是理想的光源。(二) 核能發(fā)電：核能發(fā)電是原子核物理的應(yīng)用，原子核在分裂時會_熱量，水吸收這些能量會變成水蒸氣，蒸氣推動發(fā)電機發(fā)電，由於原始能量來源是核能，所以叫做核能發(fā)電，是目前重要的發(fā)電方法之一。(三) 半導(dǎo)體物理：半導(dǎo)體物理的研究，致使_的發(fā)明；而電晶體可以作開關(guān)、放大電流，並應(yīng)用於積體電路(IC)的設(shè)計，在電腦硬體的應(yīng)用極廣。(四) 超導(dǎo)體：所謂超導(dǎo)體是指_為零，並具有反磁性的現(xiàn)象(放在磁場會排斥磁力線進入其中)。近年來發(fā)現(xiàn)在接近液態(tài)氮的溫度(-196)時，即可發(fā)生超導(dǎo)的現(xiàn)象，但此溫度太低，應(yīng)用成本高，仍無法受到廣泛的應(yīng)用。(五) 奈米科技：奈米(nanometer)是一個_的單位。1奈米_公尺，約為分子或DNA的大小。在如此小的尺度下，古典理論已不敷使用，量子效應(yīng)便成為不可忽視的因素，其複雜的物理計算須留待大學(xué)程度再談。三、 物理學(xué)之測量：(一) 1960年於巴黎第11屆國際度量衡會議正式將單位系統(tǒng)命名為國際單位制(SI制)。(二) 1971年第14屆國際度量衡會議決定採用七個基本單位：物理量SI單位中文名稱SI單位英文名稱符號時間秒seconds長度公尺meterm質(zhì)量公斤(仟克)kilogramkg溫度克爾文kelvinK電流安培ampereA光強度燭光candelacd物數(shù)量莫耳molemol1. 時間單位基準(zhǔn)：_-133原子所發(fā)出某一特定波長的光振動9192631770次所經(jīng)過的時間，定義為1秒。2. 長度單位基準(zhǔn)：光在真空中傳播1/299792458秒(約3108分之一)內(nèi)所行經(jīng)的距離，定義為1公尺。3. 質(zhì)量單位基準(zhǔn)：一特別鑄造的鉑銥合金圓柱體，高度和直徑皆為3.9公分的質(zhì)量，定義為1公斤。(三) 由於實際測量單位範(fàn)圍很廣，所以將基本單位前加上字首，即可方便的將基本單位縮小或放大若干倍，茲將常用的字首與倍數(shù)列於下表：倍數(shù)冪方英文字首名稱中文字首名稱符號9giga吉(十億)G6mega百萬M3kilo仟k-3milli毫m-6micro微m-9nano奈n-12pico皮p-15fento飛f(四) 密度：1. 定義：單位體積中的質(zhì)量。若一物體的質(zhì)量是M，體積是V，則該物體的密度d=M/V。2. 密度的SI單位為_。第二章 運動學(xué)：上學(xué)期七週課程。 運動學(xué)基礎(chǔ)一、位置、位移與路徑：(二) 位置：1. 物體相對於原點的距離與方向，物體的位置可以用相對於原點(參考點)的座標(biāo)軸表示。2. 經(jīng)典範(fàn)例：“康康老師站在他家的北方五公尺處”，請由上一句話，想一想，此句話是以何處為參考點？(三) 位移：1. 末位置與初位置之間的直線距離，切記！位移具有方向性。2. 位移(四) 路徑：物體在空間中的運動軌跡距離的總合。(運動軌跡：代表位置隨時間變化的關(guān)係)(五) 經(jīng)典範(fàn)例：康康老師從A點向西走了10公尺以後到達B點，發(fā)現(xiàn)他的授課講義沒拿！於是調(diào)頭，走回A點拿了他的講義，再向東走了30公尺後的C點！請問：1. 康康老師從A走到C的位移多少公尺？2. 康康老師從A走到C的路徑多少公尺？(六) 課本範(fàn)例：某人由家裡出發(fā)，步行訪友，出門後，先向東行走300公尺，再向北行走400公尺，到達友人家。步行全程所費時間為10分鐘。請問：1. 此人步行全程的路徑長與位移各為何？2. 此人步行全程的平均速率與平均速度各為若干？二、速率與速度：(一) 平均速度：1. 定義：2. 單位：3. 物理表示式：(二) 平均速率：1. 定義：2. 單位：3. 物理表示式：(三) 瞬時速度：1. 定義：2. 單位3. 物理表示式：(四) 瞬時速率：1. 定義：2. 單位：3. 物理表示式：(五) 經(jīng)典範(fàn)例：半徑為10cm之秒針，於前15秒內(nèi)，指針尖端所走的（1）平均速度？（2）平均速率？【單位：用（公尺/秒）表達】(六) 進階範(fàn)例【要真正知道定義的觀念才有機會破解】：康康老師由某地出發(fā)，向東行走300公尺後，轉(zhuǎn)向北行走400公尺，再轉(zhuǎn)向西行走300公尺後停止。另某乙由同一地點出發(fā)，但先向西偏北53行走500公尺，再轉(zhuǎn)向東行走300公尺才停止。若兩者走完全程所用的時間相同，則由出發(fā)至停止，下列諸物理量中，康康老師與乙兩者相同的有哪些量？（1）路徑長；（2）平均速率；（3）位移；（4）平均速度。三、加速度：(一) 加速度定義：(二) 加速度單位：(三) 加速度物理表示式：(四) 經(jīng)典範(fàn)例：右圖中所示為沿x軸運動質(zhì)點之速度v與時間t之關(guān)係。若t0時該質(zhì)點位於X4米處，則1. 010秒的平均速度 m/s。2. 在t10秒時該質(zhì)點之位置為：X 米。3. 812秒之間的平均速率 ，平均速度 。4. 08秒之平均加速度 。5. 2秒末之加速度 。位移（公尺）時間（秒）四、x-t圖、v-t圖、a-t圖與極限之概念： 力的作用一、 力的分類：(依照作用情形)(一) 接觸力：(兩物接觸才產(chǎn)生!)，例如：(二) 超距力：(兩物不用接觸就產(chǎn)生!)，例如：(三) 補充：牛頓將”力”作出定義：動量的瞬時變化，稱為力。【高二自然組再提】(四) 補充：為了紀(jì)念牛頓，將力的單位稱為牛頓（N）?！玖Φ腟I單位是：】二、 力與運動狀態(tài)：【牛頓的三大運動定律】1. 牛頓第一運動定律：【慣性定律】2. 牛頓第二運動定律：3. 牛頓第三運動定律：【作用力、反作用力定律】4. 經(jīng)典範(fàn)例【重要試題】：康康跟郁芳兩人推一”靜止”物體，此物10公斤，在此康康以向北80牛頓和郁芳向東60牛頓的力推物體，請問：(1) 物體受到的合力？(2) 物體受到的加速度？(3) 物體四秒後的速度大小(不必寫方向)？(4) 位移大??？(不必寫方向) 三、 力與形變：【虎克定律】(一) 形變：指受力作用後即改變形狀。(二) 虎克定律提出：彈簧所受的力，與其改變的長度成”正比”?？梢员硎緸椋骸?】(三) 經(jīng)典範(fàn)例：長度為10cm的彈簧，因受1.0N的拉力，長度伸長為12cm?！敬藭r要注意彈力常數(shù)的單位，以及它代表的物理意義！重要！】1. 試求該彈簧的彈力常數(shù)？2. 彈性限度內(nèi)，所施的拉力為0.5N，彈簧的長度如何？砝 碼個 數(shù)246810伸長量(cm)1.82.43.03.64.2(四) 學(xué)生處理：康康老師，做了一個實驗，他做出來的數(shù)據(jù)如右表，每個砝碼均為10克，此數(shù)據(jù)的彈簧皆在彈性限度之內(nèi)。問：1. 只懸掛彈簧，伸長量若干？2. 砝碼五個時，伸長量若干？3. 秤盤質(zhì)量若干？4. 此彈簧的彈力常數(shù)若干？ 重力與生活一、 重力：牛頓萬有引力定律：二、重力加速度(g)：得 【地表的g值相當(dāng)於9.8】三、大氣壓力：【空氣壓在地表的力，除以地球表面積】(一) 壓力P定義【】；單位：_。(二) 結(jié)論：大氣壓力也就是說，壓在地表的空氣總重量除以地球地表的總面積。換句話說就是，單位截面積內(nèi)所受到的空氣重量！76cm-Hg真空(三) 托里切利實驗：四、大氣壓力的單位：(水銀密度13.6 g/cm3)(一) 單位：1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 760 托= 1.013() 帕= 1.013 bar(巴) = 1013.3 mb(毫巴)。(二) 經(jīng)典範(fàn)例：請計算，每平方公尺的地面，往上延伸的空氣柱重量，有多少公斤重？(三) 大氣壓力的轉(zhuǎn)換：1. 一大氣壓 1atm = 76cm-Hg = 1033.6cm-=1.013。2. 大氣壓力隨高度增加而降低，每上升100公尺，約降低0.8cm-Hg。五、人造衛(wèi)星與圓周運動：衛(wèi)星地球軌道【向心力】 摩擦力與生活F(外力)(靜止)(運動)一、 摩擦力：【兩接觸面在作相對運動時，接觸面產(chǎn)生阻止相對運動的力】二、 摩擦定律：【摩擦力與接觸面大小無關(guān)，其大小則與正向力成正比】(一) ：最大靜摩擦力、：靜摩擦係數(shù)、：正向力。(二) ：動摩擦力、：動摩擦係數(shù)、：正向力。NW(三)正向力：【N：永遠垂直地面，故稱正向力】100公斤F（推力）(四) 經(jīng)典範(fàn)例：如圖，某人施一水平力推一物體（質(zhì)量為100公斤），物體一開始靜止，已知物體與地面間的靜摩擦係數(shù)與動摩擦係數(shù)分別為0.5與0.4，請問：1. 物體與地面的最大靜摩擦力與動摩擦力為若干？2. 將物體推動至少須多大的力？3. 若物體移動後，施力不變，物體移動時的加速度為若干？(五) 經(jīng)典範(fàn)例：物體質(zhì)量靜置於水平桌面上，接觸面的動摩擦係數(shù)=，且，則物體由靜止受水平定力作用3秒後。請問：1. 水平定力作用期間，物體所受合力？2. 物體加速度=？3. 位移=？4. 作用3秒後隨即放開手則物體再經(jīng)幾秒後停止？第三章 熱學(xué)：上學(xué)期七週課程。 熱學(xué)基礎(chǔ)一、 熱質(zhì)說：在早期，熱被視為是一種物質(zhì)，目不能見，名為【熱質(zhì)】。二、 熱的流向：(一) 熱是從溫度高，流向溫度低的地方?！緛K非從熱量高到熱量低！】(二) 溫度：物體的冷熱程度。三、 熱力學(xué)第零定律：(一) a與b物體分別與第三物體T達熱平衡，則a與b也必互相達熱平衡。(二) 熱平衡：表示彼此之間的熱交換速率相等！四、 溫標(biāo)：(一) 華氏溫標(biāo)： ， 冰點： ；沸點： 。(二) 攝氏溫標(biāo)： ， 冰點： ；沸點： 。(三) 凱氏溫標(biāo)：K ， 冰點： ；沸點： 。(四) 冰點：冰水共存時的溫度；沸點：水與水蒸氣共存時的溫度。(五) 當(dāng)我們的宇宙在100億至200億年前誕生的時候，當(dāng)時的溫度大約是K；之後宇宙一直膨脹，同時冷卻下來，到目前溫度僅為3K。因為太陽在附近的關(guān)係，我們很幸運沒被冷死。沒有太陽，我們的溫度也是3K?！緫?yīng)該說，我們不可能存在！】五、 溫標(biāo)轉(zhuǎn)換：(一) 攝氏與華氏關(guān)係式證明：(二) 重要例題：康康老師設(shè)計出一個”康氏溫標(biāo)”，此溫標(biāo)於冰點時刻度為5G，沸點時為30G。請問：（1）寫出康氏溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之轉(zhuǎn)換式。（2）當(dāng)華氏溫度為122時，相當(dāng)於康氏溫標(biāo)幾G？(三) 類題：最舒適的室溫約為68，相當(dāng)於與K幾度？ 熱量與比熱一、 比熱：(一) 許多物體對於熱的反應(yīng)不一樣，不同的物體在吸收了相同的熱量以後，上升的溫度不同，故我們制定出一個物理量稱為比熱。(二) 比熱定義：使一克的物質(zhì)上升1K所需的熱量。(三) 單位：卡/克-K、。二、 熱量公式：(一) 假設(shè)一物體的質(zhì)量為m（克），比熱s（），將其溫度升高（K），所需的熱量（cal）(二) 公式：(三) 熱量本身也是能量的一種，就像動能、位能、電能、核能.等等，所以單位想必也是相同的，但是在當(dāng)時並無比較明確的轉(zhuǎn)換式，”焦耳”花了十年的功夫設(shè)計出許多實驗，證明了他們之間可以轉(zhuǎn)換，而且： 1卡 = 4.18焦耳?！緹峁Ξ?dāng)量】(四) 重要範(fàn)例：由冰箱取出溫度5C、質(zhì)量100公克的金屬塊，置於溫度25C的水中，經(jīng)一段時間後，金屬塊與水的溫度變?yōu)?0C，在整個過程中無熱量散失且容器的熱容量可忽略，若金屬塊的比熱是0.217卡克-C，則水放出熱量多少卡？ (A)1000 (B)434 (C)325.5 (D)108.5。三、 熱容量：【並非物體的比熱大，熱容量越高！要注意！】(一) “熱容量”是一物體”質(zhì)量m”與其”比熱s”的乘積。(二) 公式：(三) 單位： 。四、 重要範(fàn)例：(一) 熱量計內(nèi)裝有溫度為25，體積為500的水。今將一質(zhì)量為100，經(jīng)過燒熱的銅片，投入水中。當(dāng)熱平衡時，測得熱量計內(nèi)的溫度為30。試求：（銅比熱：0.092）(1)銅片熱容量。(2)銅片在投入水中前的溫度。(二) 寒冷的冬天裏，泡個熱水澡，假定原來的水溫度20C，發(fā)現(xiàn)水溫不夠高，因此又在浴缸中加入80C熱水。調(diào)整後的水溫為40C，則所加入熱水的質(zhì)量約為原來浴缸中水量的幾倍？ (A)0.37 (B)0.67 (C)0.50 (D)2.0 (E)10.0。(三) 右圖為甲、乙兩物質(zhì)，以相同的電熱器加熱時，其溫度與時間的關(guān)係圖，已知甲、乙兩物質(zhì)的質(zhì)量均為10公克，且甲物的比熱為0.5cal/gC，則下列敘述何者“錯誤”？ (A)甲物的初溫為20C (B)電熱器的供熱速率為20cal/s (C)乙物可能是水 (D)乙的比熱大於甲。(四) 有AB兩種金屬，兩者的熱容量之比為1：2，兩者的比熱之比2：1，則 (A)以相同的熱量加熱兩金屬時，A的溫度變化較大 (B)以相同的熱量加熱兩金屬時，B的溫度變化較大 (C)欲使兩金屬的溫度變化相同時，A需要吸收的熱量較多 (D)AB的質(zhì)量比為1：2 (E)AB的質(zhì)量比為1：1。(五) 【合金比熱問題】康康老師想用a、b兩種金屬（比熱分別為9、12）混合，成為一種”新合金”，混合過程中，a金屬用了1克，b金屬用3克，請問混合後之合金比熱為？（） 熱對物質(zhì)形態(tài)的影響一、 物態(tài)之變化：(一) 自然界的物體依狀態(tài)來說可分為【固體】、【液體】、【氣體】。固態(tài)液態(tài)氣態(tài)（熔化）（凝固）（凝結(jié)）（汽化）（昇華）（凝固）(二) 加熱於一物體時，會使其【溫度增加】、【體積變化】之外，也會使其狀態(tài)發(fā)生改變。(三) 物質(zhì)三態(tài)：二、 潛熱：(一) 定義：物體在【改變物態(tài)】的時後所吸收或放出的熱量。1. 潛熱之所以稱為潛熱，是因為當(dāng)熱加於物體時，物體之狀態(tài)發(fā)生改變，可是溫度卻無上升？所以當(dāng)物態(tài)發(fā)生變化時，熱能是隱含在物體之中的，此過程必須吸熱或放熱，故稱【潛熱】。2. 之前學(xué)到的公式，計算吸收或放出的熱量需要有溫度變化才可以做計算（），可是物態(tài)變化時吸收或放出之熱能，可以用此式做計算？答案是不行的，因為在物態(tài)改變時，其溫度是不變的！(二) 潛熱之種類：1. 熔化熱：單位質(zhì)量的固體熔化為同溫的液體時所吸收的熱量，稱為熔化熱。例：水之熔化熱：80（）。2. 汽化熱：單位質(zhì)量的液體汽化為同溫的氣體時所吸收的熱量，稱為汽化熱。例：水之汽化熱：540（）。3. 凝固熱、凝結(jié)熱跟熔化熱與汽化熱相同！溫度t熱量4. 物質(zhì)持續(xù)加熱時，其溫度上升之情況：三、 壓力與熔點之關(guān)係：(一) 熔化時，體積變大的物體，若加大壓力，則熔點升高?！疽簿褪遣蝗菀兹刍?二) 熔化時，體積變小的物體，若加大壓力，則熔點降低?！靖菀兹刍坷纾簭?fù)冰現(xiàn)象。四、 壓力與沸點之關(guān)係：(一) 大氣壓力越大，沸點越高！(二) 例如：壓力鍋【增壓以提高沸點，使食物容易熟】、高山上食物不容易煮熟【因為高山上大氣壓力小，故沸點低】五、 重要例題：(一) 溫度為0，質(zhì)量為1Kg的冰塊需要吸收多少熱量，才能完全變成溫度為0的水？（冰的熔化熱為80 ）(二) 右圖表示100公克的某物質(zhì)受熱時的溫度變化，-1010之間表固態(tài)，則：1. 此物質(zhì)固體時比熱為？cal/g-C。Ans：(1)0.05，(2)1.52. 此物質(zhì)的熔化熱為？cal/g。 熱膨脹一、 熱脹冷縮：(一) 大部分的物體都有熱脹冷縮的現(xiàn)象，少數(shù)例外。例如：4以下的水！(二) 熱膨脹成因：因為分子會因溫度增加，因而本身的熱運動加劇，振幅越來越大，導(dǎo)致分子之間的距離也越大，固體積會膨脹！(三) 膨脹程度：氣體液體固體。二、 膨脹的區(qū)分：(一) 線膨脹：就是溫度增加以後，長度會增長。（線性較明顯之物質(zhì)）例如：鐵軌及橋樑應(yīng)預(yù)留空隙、複棒、表的平衡輪、恆溫控制器。(二) 面膨脹：溫度增加以後，表面積增加。（面的性質(zhì)較明顯之物質(zhì)）例如：銅板、鐵片。(三) 體膨脹：溫度增加，體積方面的膨脹。例如：溫度計。 熱的傳播一、 熱的交互作用：(一) 熱的傳播方向：溫度高流向溫度低。(二) 熱的傳播方式：傳導(dǎo)、對流、輻射。二、 熱傳導(dǎo)：(一) 熱經(jīng)由導(dǎo)體自高溫傳到低溫的現(xiàn)象，稱為熱傳導(dǎo)。(二) 一般而言，電的良導(dǎo)體，也大多是熱的良導(dǎo)體。(三) 常見的金屬中，導(dǎo)熱最好的是銀，其次是銅、鋁。(四) 【課外補充】熱傳導(dǎo)定律： 一導(dǎo)體置於兩物體之中，單位時間內(nèi)，由高溫傳到低溫區(qū)的熱量（），與兩物體之間的溫度差（）成正比，也與導(dǎo)體截面積（A）成正比，與導(dǎo)線長度（）成反比。A(低溫)(高溫)(為負號)故：為正。公式：(五) 熱傳導(dǎo)實例：1. 炒菜之鍋子，面積大而薄，是為了增加單位時間內(nèi)，由火源進入鍋內(nèi)的熱量?！疽陨弦簿褪窃黾悠鋫鲗?dǎo)速率】2. 金屬在量一端以火源燃燒，很快的在另一端也可以感受到熱；不過換成木頭時，卻比較慢（很慢），這是因為金屬之導(dǎo)熱速率較好三、 熱對流：(一) 熱經(jīng)由流體攜帶，由高溫傳向低溫的現(xiàn)象，稱為對流。熱空氣密度較小上升冷空氣密度較大冷空氣火 源(二) 成因：流體物質(zhì)受熱膨脹時（例如空氣），密度減少，因而上升，其位置由周圍較冷之空氣填補，如此循環(huán)不已，逐漸將熱量由流體傳播到各處。(三) 對流的實例：1. 燒開水：利用水的對流使整壺水沸騰。2. 冷氣出口裝在房間中的高處。高聳的煙囪，藉由對流，幫助燃燒。3. 熱水瓶中間抽真空，防止對流。四、 熱輻射：(一) 熱不需經(jīng)由任何物質(zhì)，由高溫傳到低溫處的現(xiàn)象。(二) 成因：當(dāng)溫度高於絕對零度時，任何物體中的原子，以及原子內(nèi)的電子或質(zhì)子，都在不停的做運動。有時因碰撞改變速度。因此這種雜亂實際上使一種不規(guī)則的加速運動。而當(dāng)帶電粒子加速運動時，會發(fā)出電磁輻射，這就是熱輻射之原因。(三) 特性：1. 是以電磁波的形式輻射出來。2. 熱輻射之傳播速率等於光速。3. 任何物體，在任何溫度下（絕對溫度以上），都會輻射出熱量，也都在吸收輻射熱。4. 容易輻射出熱的物體，也容易吸收熱輻射。5. 一般而言，表面粗糙、顏色較深的物體，較容易吸收輻射熱。 熱與生活一、 電冰箱與冷氣機：(一) 電冰箱：1. 原理：液體蒸發(fā)時必須吸熱。(1) 利用馬達推動壓縮機，把氣態(tài)冷煤(如、或等)，推壓到冰箱背面彎曲的高壓管中，使它凝結(jié)(放熱)變成液態(tài)。(2) 液態(tài)冷煤經(jīng)過膨脹閥後，因壓力減少，沸點降低而迅速蒸發(fā)，此時須從周圍吸收大量的熱，這一部分位於冰箱之冷凍庫，故可因而降低溫度。(3) 汽化後的冷煤，再經(jīng)壓縮機之作用，擠入高壓管中，如此循環(huán)不已。2. 特性：(1) 冰箱是靠外界作功，於冷煤汽化時，吸收低溫度之熱能，而於冷煤凝結(jié)時，把熱能向高溫處排出。(2) 早期冷煤多用，因其無毒無味且性質(zhì)穩(wěn)定。但也因為不易分解及會破壞臭氧層，而於西元1996年被禁用。目前多用新的環(huán)保冷煤。(3) 放熱時是在高壓管中，吸熱時是在冷凍庫中。(二) 冷氣機：1. 原理：與冰箱類似。比冰箱多了一臺風(fēng)扇，以吸入室內(nèi)之熱氣，冷卻後再吹入室內(nèi)，而凝結(jié)過程中產(chǎn)生之熱量，則直接排至室外。2. 功用：(1) 調(diào)節(jié)室內(nèi)之溫度。(2) 使空氣清潔：室內(nèi)之空氣進入冷氣機前，先經(jīng)過濾網(wǎng)過濾。(3) 除濕：溫度降低後，水汽自然凝結(jié)。二、 熱機：將高溫處之部分熱能，轉(zhuǎn)變?yōu)榱W(xué)能做功的機械，如內(nèi)燃機、外燃機等。第四章 聲音：上學(xué)期三週課程、下學(xué)期三週課程。 聲音的發(fā)生與傳播一、 波的現(xiàn)象：(一) 波的產(chǎn)生：當(dāng)介質(zhì)中波的某一部分受到擾動時，此擾動會往某些方向傳遞，引起路徑上其他介質(zhì)，依序的做同一種形式之振動，這叫做波動。(二) 波的種類：【依傳撥介質(zhì)來分】1. 力學(xué)波：2. 電磁波：3. 附註：電磁波在真空中的傳播速率為c 。(三) 波的種類：【依傳撥介質(zhì)之振動方向來分】1. 橫波：2. 縱波：3. 地震波中有分為S波(橫波)、P波(縱波)，P波傳播的速度較快，也就是為什麼人們會先感受到左右晃動的地震波，再緊接著上下振動！【測震源距離的儀器也是利用此原理測量?！?四) 週期波：1. 圖例：2. 波速與頻率之關(guān)係： 二、 聲音的產(chǎn)生：(一) 發(fā)聲體之振動：例如喉嚨聲帶、音叉等。(二) 介質(zhì)之傳播：聲音可在固體、液體、氣體中傳播，但是在 中則否！三、 人耳之聽覺作用：人的耳朵可以聽到的最小頻率約為20Hz，小於20Hz的聲音我們稱為”聲下波”。而頻率高於20000Hz即所謂的”超音波”，高於大約此頻率，人耳也是無法聽到！四、 聲波之特性：(一) 聲波是一種疏密波，在空氣中傳播時，會造成空氣之壓力變化。疏部壓力小，密部壓力大。(二) 聲波是縱波，介質(zhì)之振動方向與波的前進方向平行！(三) 聲波需介質(zhì)才能傳播，故聲音為力學(xué)波。五、 重要範(fàn)例：(一) 下列敘述何者正確？ (A)波是介質(zhì)傳遞能量之一種形式 (B)所有波動都需要介質(zhì)才可以傳播 (C)介質(zhì)隨波而運動 (D)聲波是力學(xué)波 (E)在真空中仍可傳遞聲波，只是人耳聽不到而已。(二) 如圖為一向右傳播的繩波在某一時刻，繩子各點的位置圖。經(jīng)過週期後，乙點的位置將移到何處？ (A)它的正下方y(tǒng) = - 4 cm處(B)它的正下方y(tǒng) = 0 cm處(C)它的正下方y(tǒng) = - 2 cm處(D)丁點處(E)戊點處。(三) 【波在傳遞中，頻率不變】水波由深水區(qū)傳至淺水區(qū)，已知在深水區(qū)波長為4公尺，波速為18公尺 / 秒，傳入淺水區(qū)時波長變?yōu)?公尺，則波速為何？ (A) 10.4(B) 13.5(C) 18.9(D) 21.2(E) 9.4m / s(四) 【物理奧林匹亞】某處地面發(fā)生淺層地震。在離震央遠處的某甲先感到和地面平行的振動（縱向）繼之感到和地面垂直的振動（橫向），兩者時間間隔為4秒；在不同地點的某乙，也經(jīng)歷相同的情況，惟時間差為10秒，已知甲、乙之間直徑距離為34.8公里，縱向震波速率4000公尺 / 秒，橫向震波為2000公尺 / 秒，求：(1)震央位置和甲處的距離(2)震央地點和甲處、以及和乙處的連線，兩連線間張角為何(五) 人類所能聽到的聲波頻率為20赫到20000赫之間，所能見到的光頻率為4 1014赫到8 1014赫之間，則所聽、所見波長之值為何？ 聲波之速率一、 彈性波之速度：(一) 彈性波的波速與介質(zhì)的密度以及介質(zhì)的彈性強度(如：繩子張力)有關(guān)。(二) 【公式】(高二自然組)：(波速) ：繩子張力 ， ：繩子線密度。二、 聲波之速度：(一) 聲速跟介質(zhì)之”密度”與”溫度”有關(guān)：1. 溫度越高，速率越大！2. 聲速：固體中液體中氣體中。(二) 聲波之強度看振幅！(三) 聲波之頻率看振動體的快慢！(四) 水中聲速約為空氣中之 倍；鋼鐵中之聲速約為空氣中之 倍。(五) 超聲波因為其波長較短，傳播時不易散開，可朝固定方向前進，故常被用來作為探測的工具。三、 不同的介質(zhì)中有不同的聲速：介質(zhì)聲速（m/s）介質(zhì)聲速（m/s） 空氣343橡木3850淡水1485玻璃5170海水1520銅3810水銀1450鋼5200鉛1190鋁5100四、 重要範(fàn)例：(一) 聲波在15時，波速為_m/s。此時敲擊一個100Hz的音叉，則其波長為何？(二) 見閃電後，經(jīng)3秒才聞雷聲，當(dāng)時氣溫為20，問雷鳴處離人多遠？(三) 氣溫為15時，敲擊鋼軌之一端，在另一端聽到鋼軌傳來的聲音與空氣傳來的聲音相差0.2秒，求鋼軌的長？(鋼軌的傳聲速度為5000公尺/秒)(四) 第一次看到閃電後8秒鐘聽到雷聲。再經(jīng)5分鐘，又見第二次閃電，閃電後5秒鐘聽到雷聲，求雷雨向人迫近的速度大小。（聲速340 m / sec） 聲音的反射一、 波的反射：入射反射(一) 固定端之反射：速度、振幅不變，波形上下顛倒了！(二) 自由端之反射：速度、振幅不變，波形上下不變！入射反射二、 回聲：(一) 也就是聲波的反射，就是回聲！(二) ”回音”與”原來的音”要相隔 秒以上，人的耳朵才有辦法分辨，也就是說與障礙物之距離得 公尺以上！三、 應(yīng)用：(一) 聲納：為一種超音波，用以探測海底深度、冰山位置。(二) 醫(yī)學(xué)的超音波掃描：檢查內(nèi)臟、胎兒健康、器官等等。(三) 劇院：牆面常設(shè)計成凹凸不平狀，主要是讓各方向的反射波反射回觀眾席上。(四) 蝙蝠：發(fā)出超音波，遇到障礙物返回的聲波了解周圍環(huán)境。四、 重要範(fàn)例：(一) 下列哪些是回聲的應(yīng)用或現(xiàn)象？ (A)用聲納探測海底深度 (B)超音波檢查胎兒健康 (C)先看到閃光再聽到雷聲 (D)蝙蝠的飛行 (E)隔牆有耳。(二) 若要聽出回聲，時間間隔至少需0.1秒，若當(dāng)時的氣溫為15，想要明辨回聲，則人與障礙物之距離至少需為？(三) 在兩峭壁之間放槍，經(jīng)1.2秒以後，得一回聲，再經(jīng)2.6秒後又得一回聲，如當(dāng)時的氣溫為25，求兩峭壁間的距離？(四) 有一列火車以等速接近一座山，在距山630公尺處鳴放汽笛（擬進山洞）經(jīng)3秒後車上之人聽到回聲，試求火車的速率為何？聲速340 m / sec：(A) 80(B) 60(C) 120(D) 100(E) 50m / s 樂音與樂器一、 樂音與噪音：(一) 樂音：聽起來會令人感到舒服的聲音，是由規(guī)律的振動體振動所造成的聲音。例如：歌聲、樂器的聲音等。(二) 噪音：聽起來令人感到不爽的聲音！是由不規(guī)則的振動體振動所造成的聲音。例如：車子喇叭、切割保麗龍等。二、 樂音的三要素：(一) 響度：【代表聲音”強弱”、”能量大小”、”振幅”大小】1. 與聲波的振幅有關(guān)！振幅越大，響度越大！2. 聲音強度：一般是以物體的表面上，每單位面積在單位時間內(nèi)所受到的能量表示焦耳秒平方公尺()瓦特平方公尺()。3. 分貝(dB)：一般將人可聽到之最小聲音強度，定為0 dB，強度每增加10倍，響度增加1 dB：(1) 一般人在交談所發(fā)出的聲音為60分貝。(2) 連續(xù)暴露於85分貝以上的環(huán)境一小時以上，將會對聽力造成影響。(3) 音量達120分貝時，人耳會開始覺得痛楚，這樣的音量稱為感覺底限。(4) 表：各種聲音的響度【附錄】聲音來源響度（分貝）噴射機引擎運轉(zhuǎn)聲（50公尺外）130人耳開始感到痛楚120搖滾樂團演奏（臺前）110氣壓鑽孔機（3公尺外）90耳朵聽力開始受損80上下班時的街道70平常交談的聲音（相距1公尺）60辦公室裡50耳邊蚊子的嗡嗡聲40清早的街道30耳語（1公尺遠）20樹葉的沙沙聲10正常人耳聽覺的下限0(二) 音調(diào)：【代表聲音之頻率，音調(diào)越高，頻率越大】人的發(fā)生頻率約在801000 Hz之間。(男生：約95142 Hz，女生：約227558 Hz)(三) 音色：【聲音的特色：又稱音品與聲波之”波形”有關(guān)】1. 每個人或樂器發(fā)出之聲音，就算他們發(fā)出相同頻率的聲音時，我們還是可以分辨他們之間的不同，這是因為聲音之波形不同！2. 鑑定錄音帶中的某人是否為本尊，就必須使用聲紋對比，也就是比較聲音之波形！三、 基音與泛音：(一) 說明：大部分的樂器都可以發(fā)出許多不同頻率的聲音，通常會有一個頻率最低的音，我們稱之為”基音”，其餘頻率較高的聲音則稱為”泛音”。(二) 泛音為基音頻率之整數(shù)倍。(三) 泛音之強度通常較基音為弱。