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  • 初中物理电学知识点以与模型理解.doc
  • 模型思维在初中物理深度学习课堂中的实践.pdf
  • 根据初中物理知识,我们可以推导以下弹道曲线方程式:以上物理模型和公式就已经完成了,当然这只是一个近似的公式,由于疯狂坦克游戏算法中存在同角和力点不均匀分布,所以以上模型绘制出来的曲线会一定程度上的...

    疯狂坦克弹道曲线方程式:

     

    疯狂坦克弹道曲线方程式示意图

    由上面的图表,根据初中物理知识,我们可以推导以下弹道曲线方程式:

    疯狂坦克弹道曲线方程式

    以上物理模型和公式就已经完成了,当然这只是一个近似的公式,由于疯狂坦克游戏算法中存在同角和力点不均匀分布,所以以上模型绘制出来的曲线会有一定程度上的误差,但是作为一个辅助瞄准工具,这个误差是属于在可接受范围内的。如果大家有更精确或者分析过疯狂坦克源代码提供的算法,请多多指点和修正。

     

     

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  • 在本文中,我将向大家介绍平台的物理模型(如场地的规格,角度的计算标准等等)以及球队的命令的分析(5种命令如何使用,效果如何)。 我们可以根据下面这个图片来了解平台的比赛场地模型。 平台的左上角是场上...

    在本文中,我将向大家介绍平台的物理模型(如场地的规格,角度的计算标准等等)以及球队的命令的分析(5种命令如何使用,效果如何)。

     

    我们可以根据下面这个图片来了解平台的比赛场地模型。

    1

    平台的左上角是场上坐标的原点(0,0),在原点的右边是X轴的正方向,原点的下方是Y轴的正方向。

    角度的计算是按照上图中的r角的方向来的。(顺时针方向为正方向)

    被蓝色标记的区域是禁区(左边的没有标记出来)。

     

    在实际的编程中,我们可以通过调用CnblogsDotNetSDK.Settings.FieldSettings获得下面的一系列代表球场上规格的具体数值:

    /// <summary>
    /// 比赛场地的长度
    /// </summary>
    public double FieldLength;
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的宽度
    /// </summary>
    public double FieldWidth;
    
    /// <summary>
    /// 禁区的长度
    /// </summary>
    public double FieldPNZLength;
    
    /// <summary>
    /// 禁区的宽度
    /// </summary>
    public double FieldPNZWidth;
    
    /// <summary>
    /// 中场圆的半径
    /// </summary>
    public double FieldMidCircleRadius;
    
    /// <summary>
    /// 球门的宽度
    /// </summary>
    public double FieldDoorWidth;
    
    /// <summary>
    /// 球门的Y坐标(较小的)
    /// </summary>
    public double FieldDoorY1;
    
    /// <summary>
    /// 球门的Y坐标(较大的)
    /// </summary>
    public double FieldDoorY2;
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的左顶点位置
    /// </summary>
    public Vector2f FieldLeftTopPos
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的右底点位置
    /// </summary>
    public Vector2f FieldRightBottomPos
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的矩形区域
    /// </summary>
    public Rectangle Field
    
    
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的左半场区域
    /// </summary>
    public Rectangle LeftField
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的右半场区域
    /// </summary>
    public Rectangle RightField
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的左禁区区域
    /// </summary>
    public Rectangle LeftPNZ
    
    /// <summary>
    /// 比赛场地的右禁区区域
    /// </summary>
    public Rectangle RightPNZ

     

    下面,我们来看看球员可以执行的命令。

    Stay:执行该命令的球队本周期不会作出反应(相当于无命令)

    平台实现代码:

    /// <summary>
    /// 执行Stay命令,这是一个空命令,什么也不做,Just stay;)
    /// </summary>
    /// <param name="wm">场上的信息</param>
    /// <param name="command">命令参数</param>
    /// <param name="num">执行该命令的球员编号</param>
    /// <returns>命令是否执行成功</returns>
    public bool Perform(WorldModel wm, Command command, int num)
    {
        return true;
    }

    Turn:执行该命令的球员身体朝向指定的方向(由Command.Parameter1指定),该命令的有效转身角度在[-180,180]之间。所以在一个周期内,你能转向任何你需要的角度。注意:这里是希望转身以后的角度,而不是转身的角度。

    平台实现代码:

    /// <summary>
    /// 执行Turn命令。
    /// 这个命令中只有Command.parameter1是有效的,代表该球员希望转身以后的角度。
    /// </summary>
    /// <param name="wm">场上的信息</param>
    /// <param name="command">命令参数</param>
    /// <param name="num">执行该命令的球员编号</param>
    /// <returns>命令是否执行成功</returns>
    public bool Perform(WorldModel wm, Command command, int num)
    {
        //确保转身后的角度在有效的范围内
        double turnAng =AngleHelper.NormalizeAngle(command.Parameter1);
    
        wm.agents[num].Dir = turnAng;
    
        return true;
    }

    Dash:执行该命令的球员将在当前身体朝向的方向中前进或者后退一定的距离(由Command.Parameter1指定),如果希望前进,则有效的距离在[0, RuleSettings.Instance.MaxDashVel]之间,如果希望后退(给的值是负数),则有效的距离在[RuleSettings.Instance.MinDashVel,0]之间。注意:这里移动的距离方向按照球员当前的身体朝向来的,这也是为什么要有Turn命令的原因。

    平台实现代码:

    /// <summary>
    /// 执行Dash命令。可以让指定的球员在一个周期内向前或向后移动一定的距离
    /// 这个命令中只有Command.parameter1是有效的,代表该球员希望获得的速度。
    /// </summary>
    /// <param name="wm">场上的信息</param>
    /// <param name="command">命令参数</param>
    /// <param name="num">执行该命令的球员编号</param>
    /// <returns>命令是否执行成功</returns>
    public bool Perform(WorldModel wm, Command command, int num)
    {
        double dashVel = command.Parameter1;
    
        //确保球员的速度不越界
        if (dashVel > RuleSettings.Instance.MaxDashVel)
        {
            dashVel = RuleSettings.Instance.MaxDashVel;
        }
        else if (dashVel < RuleSettings.Instance.MinDashVel)
        {
            dashVel = RuleSettings.Instance.MinDashVel;
        }
    
        Vector2f dashPos = new Vector2f(dashVel, wm.agents[num].Dir, true) + wm.agents[num].Pos;
    
        //球员出了球场,计算反弹后的位置
        if (!FieldSettings.Instance.Field.IsInside(dashPos))
        {
            Line l = Line.MakeLineFromPositionAndAngle(wm.agents[num].Pos, wm.agents[num].Dir);
    
            Line[] ls = new Line[4];
            ls[0] =
                Line.MakeLineFromTwoPoints(FieldSettings.Instance.FieldLeftTopPos,
                                           new Vector2f(FieldSettings.Instance.FieldLength, 0));
            ls[1] =
                Line.MakeLineFromTwoPoints(new Vector2f(0, FieldSettings.Instance.FieldWidth),
                                           FieldSettings.Instance.FieldRightBottomPos);
            ls[2] =
                Line.MakeLineFromTwoPoints(FieldSettings.Instance.FieldLeftTopPos,
                                           new Vector2f(0, FieldSettings.Instance.FieldWidth));
            ls[3] =
                Line.MakeLineFromTwoPoints(new Vector2f(FieldSettings.Instance.FieldLength, 0),
                                           FieldSettings.Instance.FieldRightBottomPos);
    
            double minDis = 9999;
            Vector2f newPos = new Vector2f(wm.agents[num].Pos);
    
            foreach (Line line in ls)
            {
                Vector2f collidePos = l.GetIntersection(line);
    
                if (collidePos.GetDistanceTo(wm.agents[num].Pos) < minDis)
                {
                    newPos = collidePos;
                    minDis = collidePos.GetDistanceTo(wm.agents[num].Pos);
                }
            }
    
            wm.agents[num].Pos = newPos;
    
            return false;
        }
        else
        {
            wm.agents[num].Pos = dashPos;
    
            return true;
        }
    }

    Kick:执行该命令的球员将给足球施加一个速度(Vector2f)。速度的大小由Command.Parameter1决定,有效值的范围在[RuleSettings.Instance.MinKickBallVelocity,RuleSettings.Instance.MaxKickBallVelocity]之间,速度的方向由Command.Parameter2决定,有效的范围在[RuleSettings.Instance.MinKickBallAngle,RuleSettings.Instance.MaxKickBallAngle]之间。注意:球和球员之间的距离必须不大于RuleSettings.Instance.MaxKickBallDistance,如果多个人同时踢球,则给球的速度取这些速度的和(初中的2维向量相加)。

    平台实现代码:

    /// <summary>
    /// 执行Dash命令。可以让指定的球员在本周期给足球添加一个速度
    /// Command.parameter1 代表速度的大小
    /// Command.parameter2 代表速度的方向
    /// </summary>
    /// <param name="wm">场上的信息</param>
    /// <param name="command">命令参数</param>
    /// <param name="num">执行该命令的球员编号</param>
    /// <returns>命令是否执行成功</returns>
    public bool Perform(WorldModel wm, Command command, int num)
    {
        //如果球员于足球的距离大于MaxKickBallDistance,则踢球失败
        if (wm.agents[num].Pos.GetDistanceTo(wm.ball.Pos) > RuleSettings.Instance.MaxKickBallDistance)
        {
            return false;
        }
    
        double kickVelocity = command.Parameter1;
    
        //确保踢球的角度在有效的范围内
        double kickAngle = AngleHelper.NormalizeAngle(command.Parameter2);
    
        //确保踢球的速度在有效的范围内
        if (kickVelocity > RuleSettings.Instance.MaxKickBallVelocity)
        {
            kickVelocity = RuleSettings.Instance.MaxKickBallVelocity;
        }
        else if (kickVelocity < RuleSettings.Instance.MinKickBallVelocity)
        {
            kickVelocity = RuleSettings.Instance.MinKickBallVelocity;
        }
    
        wm.ball.Vel += new Vector2f(kickVelocity, kickAngle, true);
    
        return true;
    }

    Catch:执行该命令的球员将球的速度变为0,同时将在自己禁区中的非本队的球员朝X方向移除自己的禁区。注意:执行该命令的球员必须是1号,足球和球员直接的距离不能大于RuleSettings.Instance.MaxCatchBallDistance,并且球员在自己的禁区扑球一次以后,必须等球出了自己的禁区才能再次使用该命令。

    平台实现代码:

    /// <summary>
    /// 扑球的命令类,可以让守门员在本周期把足球停止住,同时让对方的球员移出自己边的禁区
    /// 球员在自己的禁区扑球一次以后,必须等球出了自己的禁区才能再次使用该命令
    /// </summary>
    /// <param name="wm">场上的信息</param>
    /// <param name="command">命令参数</param>
    /// <param name="num">执行该命令的球员编号</param>
    /// <returns>命令是否执行成功</returns>
    public bool Perform(WorldModel wm, Command command, int num)
    {
        //只有守门员可以执行这个命令
        if ((num % RuleSettings.Instance.AgentNum + 1) != RuleSettings.Instance.CatchNum)
        {
            return false;
        }
    
        //判断是否连续扑球
        if ( (num < RuleSettings.Instance.AgentNum && !CanLeftTeamCatch) || !CanRightTeamCatch)
        {
            return false;
        }
    
        //判断扑球的距离是否合理
        if (wm.ball.Pos.GetDistanceTo(wm.agents[num].Pos) > RuleSettings.Instance.MaxCatchBallDistance)
        {
            return false;
        }
    
        Rectangle PNZ;
        int startIndex;
        bool left = false;
        
        if (num < RuleSettings.Instance.AgentNum)
        {
            startIndex = RuleSettings.Instance.AgentNum;
            PNZ = FieldSettings.Instance.LeftPNZ;
            left = true;
        }
        else
        {
            startIndex = 0;
            PNZ = FieldSettings.Instance.RightPNZ;
            left = false;
        }
    
        //球必须在禁区中
        if (!PNZ.IsInside(wm.ball.Pos))
        {
            return false;
        }
    
        //让球停止运动
        wm.ball.Stop();
        //将对方的球员移除自己的禁区
        for (int i = startIndex; i < startIndex + RuleSettings.Instance.AgentNum; i++)
        {
            if (PNZ.IsInside(wm.agents[i].Pos))
            {
                if (left)
                {
                    wm.agents[i].Pos = new Vector2f(PNZ.PosRightBottom.X, wm.agents[i].Pos.Y);
                }
                else
                {
                    wm.agents[i].Pos = new Vector2f(PNZ.PosLeftTop.X, wm.agents[i].Pos.Y);
                }
            }
        }
    
        //不能连续扑球的设置
        if (left)
        {
            CanLeftTeamCatch = false;
        }
        else
        {
            CanRightTeamCatch = false;
        }
    
        return true;
    
    }

    以上就是球队的运动模型和命令分析。

     

    最后一项是足球的运动模型:

    足球下一个周期的位置 = 这一个周期的位置 + 这一个周期的速度

    足球下一个周期的速度 = 这一个周期的速度 * 速度的衰减系数(RuleSettings.Instance.BallDelayRate)

    平台的实现代码如下:

    /// <summary>
    /// 让足球在当前的速度下运动一个周期
    /// </summary>
    /// <returns>返回球的状态,通过球的状态,可以知道是否进球。</returns>
    public void DoMove()
    {
        //如果球的速度过大,则让球的速度大小变为BallMaxVelocity,方向不变
        if (_vel.GetLength() > RuleSettings.Instance.BallMaxVelocity)
        {
            _vel.SetLength(RuleSettings.Instance.BallMaxVelocity);
        }
    
        Vector2f newPos = _pos + _vel;
    
        //球到了左边球门中,右方进球
        if (newPos.X <= 0 &&
            newPos.IsBetweenY(FieldSettings.Instance.FieldDoorY1,
                              FieldSettings.Instance.FieldDoorY2))
        {
            _pos = newPos;
            _state = BallState.RightGoal;
            return;
        }
        //球到了右边球门中,左方进球
        else if (newPos.X >= FieldSettings.Instance.FieldLength &&
                 newPos.IsBetweenY(FieldSettings.Instance.FieldDoorY1,
                                   FieldSettings.Instance.FieldDoorY2))
        {
            this.Pos = newPos;
            _state = BallState.LeftGoal;
            return;
        }
    
        //球出了球场,计算反弹后的位置和速度(位置和速度取反)
        if (!FieldSettings.Instance.Field.IsInside(newPos))
        {
            if (newPos.X < 0)
            {
                newPos.X = -newPos.X;
                _vel.X = -_vel.X;
            }
            else if (newPos.X > FieldSettings.Instance.FieldLength)
            {
                newPos.X = FieldSettings.Instance.FieldLength -
                           (newPos.X - FieldSettings.Instance.FieldLength);
                _vel.X = -_vel.X;
            }
    
            if (newPos.Y < 0)
            {
                newPos.Y = -newPos.Y;
                _vel.Y = -_vel.Y;
            }
            else if (newPos.Y > FieldSettings.Instance.FieldWidth)
            {
                newPos.Y = FieldSettings.Instance.FieldWidth -
                           (newPos.Y - FieldSettings.Instance.FieldWidth);
                _vel.Y = -_vel.Y;
            }
        }
    
        //设置球的位置
        _pos = newPos;
        //球的速度衰减
        _vel *= RuleSettings.Instance.BallDelayRate;
    
        if (!FieldSettings.Instance.LeftPNZ.IsInside(_pos))
        {
            CatchCommand.CanLeftTeamCatch = true;
        }
        else if (!FieldSettings.Instance.RightField.IsInside(_pos))
        {
            CatchCommand.CanRightTeamCatch = true;
        }
    }

     

    最后,我们可以看看这些命令究竟是如何影响球员和足球的:

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    在下一篇文章中,我们将讲解整个比赛的执行流程

     

    博客园仿真足球交流小组

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    初中物理压强、浮力知识点归纳

    2016-09-05 学好物理,点 初中物理



    压强


    1.压力:垂直作用在物体表面上的力叫压力。


    2.压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。它是表示压力作用效果的物理量。


    3.压强公式:P=F/s,式中p单位是:帕斯卡,1=1 N/m2,表示是物理意义是1m2的面积上受到的压力为1N


    4. F= Ps


    5.增大压强方法:(1)S不变,F 增大;(2)F不变,S 减小;(3)同时把F↑S↓。而减小压强方法则相反。


    6.应用:菜刀用久了要磨一磨是为了增大压强,书包的背带要用而宽是为了减小压强铁路的钢轨不是直接铺在路基上而是铺在在枕木上是为了 减小压强 ,钢丝钳的钳口有螺纹是为了增大摩擦


    7.液体压强产生的原因:是由于液体受到重力作用 ,而且液体具有 流动 性。


    8.液体压强特点:

    (1)液体对容器底部和侧壁都有压强;

    (2)液体内部向各个方向都有压强;

    (3)液体的压强随 深度增加而增加,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;

    (4)不同液体的压强还跟 液体密度 有关系。


    9.液体压强计算:P=ρghρ是液体密度,单位是kg/m3h表示是液体的深度,指液体自由液面到液体内部某点的 垂直 距离,单位m。)


    10.液体压强公式:P=ρgh,液体的压强与液体的 密度 深度有关,而与液体的体积和质量无关。


    11.证明大气压强存在的实验是 马德堡半球 实验。


    12.大气压强产生的原因:空气受到重力作用而产生的,大气压强随高度的增大而减小


    13.测定大气压的仪器是:气压计,常见金属盒气压计测定大气压。飞机上使用的高度计实际上是用气压计改装成的。1标准大气压= 1.013×105 = 76   cm水银柱高。


    14.沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。高山上用普通锅煮饭煮不熟,是因为高山上的沸点低,所以要用高压锅煮饭,煮饭时高压锅内气压大,水的沸点高,饭容易煮好。


    15.流速和压强的关系:在液体中流速越大的地方,压强越小


    《压强和浮力》


    一、固体的压力和压强 - - -


    1、压力:

    定义:垂直压在物体表面上的力叫压力。

    压力并不都是由重力引起的,通常把物体放在桌面上时,如果物体不受其他力,则压力F = 物体的重力G

    固体可以大小方向不变地传递压力

    重为G的物体在承面上静止不动。指出下列各种情况下所受压力的大小。


    2、研究影响压力作用效果因素的实验:

      ⑴课本甲、乙说明:受力面积相同时,压力越大压力作用效果越明显。乙、丙说明压力相同时、受力面积越小压力作用效果越明显。概括这两次实验结论是:压力的作用效果与压力和受力面积有关。本实验研究问题时,采用了控制变量法。 对比法


    3、压强:

    ⑴ 定义:物体单位面积上受到的压力叫压强。

    ⑵ 物理意义:压强是表示压力作用效果的物理量

    ⑶ 公式 p=F/ S 其中各量的单位分别是:p:帕斯卡(Pa);F:牛顿(NS:米m2)。

    A使用该公式计算压强时,关键是找出压力F(一般F=G=mg)和受力面积S(受力面积要注意两物体的接触部分)。

    B特例:对于放在桌子上的直柱体(如:圆柱体、正方体、长放体等)对桌面的压强p=ρgh

    ⑷ 压强单位Pa的认识:一张报纸平放时对桌子的压力约.Pa 。成人站立时对地面的压强约为:.5×104Pa 它表示:人站立时,其脚下每平方米面积上,受到脚的压力为:1.5×104N

    ⑸ 应用:当压力不变时,可通过增大受力面积的方法来减小压强如:铁路钢轨铺枕木、坦克安装履带、书包带较宽等。也可通过减小受力面积的方法来增大压强如:缝一针做得很细、菜刀刀口很薄


     4一容器盛有液体放在水平桌面上,求压力压强问题

        处理时:把盛放液体的容器看成一个整体,先确定压力(水平面受的压力F=G+G),后确定压强(一般常用公式 p= F/S )。


    二、液体的压强 - - -


    1、液体内部产生压强的原因:液体受重力且具有流动性


    2、测量:压强计  用途:测量液体内部的压强。


    3、液体压强的规律:

    液体对容器底和测壁都有压强,液体内部向各个方向都有压强;

    在同一深度,液体向各个方向的压强都相等;

    液体的压强随深度的增加而增大;

    不同液体的压强与液体的密度有关


    4、压强公式:

    ⑴ 推导压强公式使用了建立理想模型法,前面引入光线的概念时,就知道了建立理想模型法,

    ⑵推导过程:(结合课本)

    液柱体积V=Sh ;质量m=ρV=ρSh

    液片受到的压力:F=G=mg=ρShg .

    液片受到的压强:p= F/S=ρgh

    ⑶液体压强公式p=ρgh说明:

    A、公式适用的条件为:液体

    B、公式中物理量的单位为:pPagN/kghm

    C、从公式中看出:液体的压强只与液体的密度和液体的深度有关,而与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。著名的帕斯卡破桶实验充分说明这一点。


    D、液体压强与深度关系图象:





    5



    6、计算液体对容器底的压力和压强问题:

    一般方法:㈠首先确定压强p=ρgh㈡其次确定压力F=pS

    特殊情况:压强:对直柱形容器可先求F 用p=F/S  

    压力:①作图法  ②对直柱形容器 F=G


    7、连通器:⑴定义:上端开口,下部相连通的容器

    ⑵原理:连通器里装一种液体且液体不流动时,各容器的液面保持相平

    ⑶应用:茶壶、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸等都是根据连通器的原理来工作的。


    三、大气压 - - -


    1、概念:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压,一般有p0表示。说明:“大气压”与“气压”(或部分气体压强)是有区别的,如高压锅内的气压——指部分气体压强。高压锅外称大气压


    2、产生原因:因为 空气受重力并且具有流动性。


    3、大气压的存在——实验证明:

    历史上著名的实验——马德堡半球实验

    小实验——覆杯实验、瓶吞鸡蛋实验、皮碗模拟马德堡半球实验。


    4、大气压的实验测定:托里拆利实验。

    (1)实验过程:在长约1m,一端封闭的玻璃管里灌满水银,将管口堵住,然后倒插在水银槽中放开堵管口的手指后,管内水银面下降一些就不在下降,这时管内外水银面的高度差约为760mm

    (2)原理分析:在管内,与管外液面相平的地方取一液片,因为液体不动故液片受到上下的压强平衡。即向上的大气压=水银柱产生的压强

    (3)结论:大气压p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值随着外界大气压的变化而变化)

    (4)说明:

    A实验前玻璃管里水银灌满的目的是:使玻璃管倒置后,水银上方为真空;若未灌满,则测量结果偏

    B本实验若把水银改成水,则需要玻璃管的长度为10.3 m

    C将玻璃管稍上提或下压,管内外的高度差不变,将玻璃管倾斜,高度不变,长度变长


    D若外界大气压为H cmHg 试写出下列各种情况下,被密封气体的压强(管中液体为水银)。



    E标准大气压: 支持76cm水银柱的大气压叫标准大气压。

    1标准大气压=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa  


    2标准大气压=2.02×105Pa,可支持水柱高约20.6m


    5、大气压的特点:

    (1)特点:空气内部向各个方向都有压强,且空气中某点向各个方向的大气压强都相等。大气压随高度增加而减小,且大气压的值与地点、天气、季节、的变化有关。一般来说,晴天大气压比阴天高,冬天比夏天高。

    (2)大气压变化规律研究:在海拔3000米以内,每上升10,大气压大约降低100 Pa


    6、测量工具:

    定义:测定大气压的仪器叫气压计。

    分类:水银气压计无液气压计

    说明:若水银气压计挂斜,则测量结果变。 在无液气压计刻度盘上标的刻度改成高度,该无液气压计就成了登山用的登高计


    7、应用:活塞式抽水机和离心水泵。


    8、沸点与压强:内容:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高。

    应用:高压锅、除糖汁中水分


    9、体积与压强:内容:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大,气体体积越大压强越小。

    应用:解释人的呼吸,打气筒原理,风箱原理。

    列举出你日常生活中应用大气压知识的几个事例?

    答:①用塑料吸管从瓶中吸饮料②给钢笔打水③使用带吸盘的挂衣勾④人做吸气运动


    浮力


    1、浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它竖直向上的力 叫浮力。


    2、浮力方向:竖直向上,施力物体:液(气)体


    3、浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差 即浮力。

    4、物体的浮沉条件:


    (1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。

    (2)请根据示意图完成下空。





    (3)、说明:

    ① 密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把物体切成大小不等的两块,则大块、小块都悬浮(或漂浮)

    ②一物体漂浮在密度为ρ的液体中,若露出体积为物体总体积的1/3,则物体密度为(2/3)ρ  

    分析:F  = G   则:ρVg =ρVg

       ρ= VV)·ρ= 2 3ρ

    ③ 悬浮与漂浮的比较

    相同:  F  = G  

    不同:悬浮ρ =ρV=V

    漂浮ρ >ρV<V

    ④判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F  G或比较ρ与ρ

    ⑤ 物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为ρ的液体中,示数为F则物体密度为:ρ= Gρ/ (G-F)

    ⑥冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变,冰中含有铁块、石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降


    5、阿基米德原理

    (1)、内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。

    (2)、公式表示:F  = G =ρVg 从公式中可以看出:液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状 、浸没的深度等均无关。

    (3)、适用条件:液体(或气体)


    6.漂浮问题“五规律”:

    规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;

    规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;

    规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;

    规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;

    规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增大的浮力。


    7、浮力的利用:

    (1)、轮船:

    工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。

    排水量:轮船满载时排开水的质量。单位 t  由排水量m 可计算出:排开液体的体积V= m/ρ液;排开液体的重力G =  m g ;轮船受到的浮力F  = m g  轮船和货物共重G=m g

    (2)、潜水艇:

    工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。

    (3)、气球和飞艇:

    工作原理:气球是利用空气的浮力升空的。气球里充的是密度小于空气的气体如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。

    (4)、密度计:

    原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。

    构造:下面的铝粒能使密度计直立在液体中

    刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大


    8、浮力计算题方法总结:

    (1)、确定研究对象,认准要研究的物体。

    (2)、分析物体受力情况画出受力示意图,判断物体在液体中所处的状态(看是否静止或做匀速直线运动)

    (3)、选择合适的方法列出等式(一般考虑平衡条件)。


    计算浮力方法:


    1示重差法,就是物体在空气中的重与物体在液体中的重的差值等于浮力。即。
      例1:弹簧秤下挂一铁块,静止时弹簧秤的示数是4N,将铁块一半浸入水中时,弹簧秤的示数为3.5N,这时铁块所受的浮力是_________N,ρ:ρ=_________  


    2压力差法:应用F=F向上向下求浮力。这是浮力的最基本的原理。
      例22.如图所示:某物块浸没在水中时,下表面受到水的压力为2.3牛,上表面受到水的压力为1.5牛,则该物块受到水的浮力为___ 牛,方向为________


    3公式法: F=ρgV=G排液
      例3:将体积是50cm3的物体浸没在水中,它受到的浮力多大?若此物体有一半浸在煤油中,它所受的浮力多大?(ρ煤油=0.8×103kg/m3g10N/kg


    4、受力分析法:如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,则物体受重力和浮力作用,且此二力平衡,则F=G。如果物体受三个力而处于平衡状态。则要分析出重力和浮力以外的第三个力的方向,当第三个力方向与重力同向时,则F=G+F3,当第三个力方向与重力方向相反,则F=G-F3

    4把质量是200g的塑料块放入水中,静止时塑料块有一半露出水面。(g10N/kg
      求:(1)塑料块在水中受到的浮力?
        (2)塑料块的体积和密度?


    5、排水量法:F=排水量(千克)×g

     轮船的满载重量,一般是以排水量表示的,即是排开水的质量,船也是浮体,根据浮体平衡条件也得:船受到的总F=G总,而排水量(千克)×g,就是船排开水的重,即是浮力,又是船、货的总重力。


    6、应用阿基米德原理和浮沉条件解浮力综合题
      例5:重10N,体积为0.8dm3的物体浸没在水中,如果它只受浮力和重力两个力的作用,问:此物体是上浮、下沉还是悬浮?(g10N/kg
      例6:将质量是890g的铜块放入水中时,它受的浮力多大?若将铜块放入水银中,当铜块静止时所受的浮力多大?(ρ=8.9g/cm3, ρ水银=13.6g/cm3)(g10N/kg

    实验探究

    [1] 给你足够的水,量筒一只,怎样测定小瓷酒杯的密度(酒杯的直径小于量筒的直径)请写出主要实验步骤及密度表达式。

    解析:测固体密度的方法有多种,有直接的方法:用天平测质量、量筒(量杯)测体积;有间接的方法:利用物体漂浮时排开液体的重力等于物体的重力,求出物体的质量,再利用排水法测物体的体积,算出物体的密度,本题应使用间接方法测小瓷酒杯的密度。

    答案:

    1. 在量筒里倒入适量的水,记下水面到达的刻度


    2. 把小酒杯漂浮在水面上,记下水面到达的刻度


    3. 把小酒杯沉没在水中,记下水面到达的刻度


    4. 计算:小酒杯漂浮在水面上  
     

    小酒杯沉没在水中时,它排开水的体积为
    ,即瓷杯自身瓷的体积。




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