一分鐘準備段考
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- 自己整理重點,幫助理解,深化記憶
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波
一、波的性質
傳播的速度:固體>液體>氣體。
介質:為傳遞波動的物質。介質須有彈性,當波通過之後,隨即恢復原狀。
在能量無損耗時,波形保持不變,波形位置平移,介質分子僅於原地振動。
波只能傳遞能量,不能傳遞物質。
二、波的分類
橫波:介質振動方向與波形前進的方向垂直。例如:繩波、水波。
縱波:介質振動方向與波形前進的方向平行。例如:聲波。
三、連續週期波
連續週期波:當外力持續且規律的擾動彈性體時,會產生緊密相連的波紋,且保持一定的速率向外傳播。
週期(T):傳遞一個完整波所需的時間。單位為秒/次。與振源有關,但與介質無關。
頻率(f):一秒內波源產生波的次數,與週期(T)互為倒數。單位為次/秒或赫茲(Hz),赫茲簡稱為赫。與振源有關,但與介質無關。
波速(v):單位時間內波形移動的距離。與介質(環境)有關,當介質種類或狀態改變時,波速才會改變。
四、關於聲波
1. 聲波:是一種疏密相間的縱波。其振幅隨傳播距離的增大而變小,但是聲速卻依然保持不變。
2. 聲速:影響聲波速率的因素與介質種類及介質狀態有關,介質不變,則聲速必定相同。
3. 傳播速率一般為固體>液體>氣體。
4. 聲波的反射遵從反射定律:入射線、反射線與法線三者共平面,且入射線與反射線位在法線的兩側。入射角等於反射角。
5. 聲音的特性指的是響度、音調、音色(音品),又稱為樂音的三要素。
6. 共鳴:兩個振動頻率相同的發音體中,一個發音體發音時,另一發音體也自行振動而發音,此種現象稱為聲波的自然共振或共鳴。
7. 噪音:物體作不規則振動所發出的聲音。噪音對人體常見的傷害,以響度(分貝)做區隔,70 分貝以上開始產生不良影響。
光
一、「光」的定義
1. 光屬於電磁波的一種,此能量亦為輻射能,其特性是不需介質即可傳播,所以在真空中也可傳播。可轉換成熱能、電能、化學能等。
2. 光於真空及均勻的介質下行進,且行進中不遇障礙物,此時為直線,所以亦稱為光線,若通過不均勻的介質則會產生偏折。
3. 光在真空中或空氣中的速率相當於 ,即每秒30萬公里,一般光於稀疏的介質中速率較快,而聲速於稀疏的介質中速率則較慢。
二、「光」的實驗
1. 針孔成像:利用蠟燭作針孔成像實驗。在光屏上可以看見與原物上下顛倒、左右相反、與物相似的像(實像)。
2. 影子的形成︰
- 光直線前進時,若遇到障礙物(係指不透明體)而無法透過,則在障礙物的背面形成陰影
- 日食、月食現象的位置關係圖(未依實際比例繪製)︰
三、「光」的應用
3. 面鏡
平面鏡 |
成像 |
物與像大小相等、左右相反 |
性質 |
平面鏡鉛直懸掛,人立於鏡前,欲看見自己全身的像,則:
(1) 鏡面長度至少需要為身高的一半
(2) 鏡面的最高點位於人眼到頭頂的一半高度
(3) 鏡面的最低點位於人眼到腳底的一半高度 |
凹面鏡 |
成像 |
可得正立的放大虛像。 |
性質 |
入射光遇到曲面鏡而會聚在同一點,即為焦點;若入射光遇曲面鏡而向外發散,反向延伸後可會聚於同一點,此為虛焦點 |
凸面鏡 |
成像 |
正立且縮小的虛像 |
4. 光的折射:入射線、折射線與法線三者共平面,且入射線、折射線分別在法線異側。當光由密介質進入疏介質時,若入射角太大,則光線只有反射而沒有折射,稱為全反射。
5. 透鏡成像常用之名詞︰
- 焦點:平行光通過透鏡後將相交於一個點,稱為焦點
- 焦距(f):焦點到鏡心的距離
- 鏡心:透鏡的幾何中心點
- 主軸:通過鏡心而垂直鏡面的直線,稱為主軸
- 虛焦點:平行凹透鏡主軸之光線折射後會發散,將折射線反向延長,交於主軸的點
6. 光的三原色為紅、綠、藍,若兩種色光同時照射而產生白色,則此兩種色光稱為互補光。
- 不透明體的顏色是由反射光來決定。只可使同色光反射,其他色光皆被吸收。透明體的顏色除了反射光產生的顏色外,尚有經透射而呈現的顏色,只可使同色光穿透,而其他色光皆被吸收
- 色散現象:當白色光通過兩個介質的界面時,因波長不同、折射角度不同、速率不同,使原本混合的光散開而形成光譜,這種現象稱為色散
7. 一般我們所說的可見光是波長在 之間的電磁波。
- 紅外線(光):波長略大於紅光的不可見光稱為紅外線,又稱熱射線。波長在770nm以上。能量小、頻率小、波長較長。可作為烤箱的熱源
- 紫外線(光):波長略小於紫光的不可見光稱為紫外光,又稱化學線。波長在380nm以下。能量大、頻率大、波長較短。可用於消毒殺菌
8. 光學儀器:光學儀器的構造基本概念來自於眼睛。
- 水晶體:相當於凸透鏡,具有聚光的能力,有適當的彈性,可隨周圍肌肉拉伸而調節焦距
- 瞳孔:可自動控制射入的光量,相當於照相機的光圈
- 視網膜:相當於照相機的底片,為一極精緻的感光體
溫度
一、溫度與熱量
1. 溫標:溫度計的單位刻度,稱為溫標。在一大氣壓下,一般常以水的冰點及沸點訂定,以作為測量溫度的標準。
- 攝氏溫標:常用符號:°C。一大氣壓下,令水的冰點為 0°C,沸點為 100°C,兩點間均勻分成 100 格
- 華氏溫標:常用符號:°F。一大氣壓下,令水的冰點為 32°F,沸點為 212°F,兩點間均勻分成 180 格
液體溫度計 |
水銀溫度計 |
- 水銀為液態金屬,沸點高,測量範圍約由−39°C(凝固點)至357°C(沸點)。因水銀具有毒性,故當溫度計打破時,水銀會聚成一粒粒,此時須先灑上硫粉或鋅粉與有毒的水銀作用後,再以真空法吸除
- 準確度較高
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酒精溫度計 |
- 為無色液體,常加入有色染料,以便於觀察
- 測量範圍約為−114°C(凝固點)至78°C(沸點)
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2. 熱量:熱量是一種能量的轉移,需有相對變化,如:溫度的變化或狀態的變化,才可得出熱量大小。常用符號 H 表示。
- 1卡:使1公克的純水溫度升高(下降)1°C,所需吸收(放出)的熱量
- 供熱速率指每秒所吸收或放出多少卡的熱量,常用符號R表示,單位為cal/s。供熱速率(cal/s)=熱量(cal)/Δt(s)
- 英國科學家焦耳,經由實驗測得1卡的熱量等於4.18焦耳的能量
3. 比熱:使1公克的某物質溫度上升1°C 或下降1°C,所吸收或放出的熱量,稱為該物質的比熱。
4. 熱的傳播:熱量必由高溫傳到低溫,直到溫度相同而達到熱平衡。
傳導 |
熱量經由固體或靜流體內部,藉由原子的碰撞直接由高溫傳到低溫的方式。傳熱速率為固體 > 液體 > 氣體 |
對流 |
經由介質(液、氣體)的流動,而將熱量伴隨著傳播出去的現象
自然對流的條件:上冷下熱
自然對流的路徑:遇熱上升、遇冷下降 |
輻射 |
熱不憑藉任何物質當媒介,直接由電磁波傳播能量的方式 |
二、熱與物質之關係
1. 物質的三態︰
- 物質的三態包含固態、液態、氣態,為物理變化。溫度可反應分子運動的激烈程度,當溫度升高時,分子振動速度加快,分子間的距離增加,分子力之束縛減少
- 水的三態變化
2. 熱對物質體積變化的影響:物質受熱時,分子運動較劇烈,使分子間的束縛力減弱,因此分子間的平均距離增加,物體體積膨脹,但組成分子的原子並沒有改變。
- 固體:複棒中,鋁比銅容易脹縮,所以遇熱時相對伸長較多;遇冷則收縮較多
- 空心盤:加熱時體積膨脹,因分子間距離會變大,所以中心的空心洞也會變大
- 液體:大部分物質皆為熱脹冷縮,只有少部分的物質有異常脹縮的情形,如:水、生鐵、銻、鉍
- 氣體︰在密閉容器內的定量氣體,當壓力不變時,絕對溫度與體積成正比
在密閉容器內的定量氣體,當體積不變時,絕對溫度與壓力成正比
理想氣體方程式(PV=nRT)
3. 熱對物質分子結構變化的影響︰
- 吸熱反應:在反應過程中會吸收能量,為非自發性反應。
A + B + 熱 → C + D
- 放熱反應:在反應過程中會放出能量,為自發性反應。
A + B → C + D + 熱
4. 氯化亞鈷晶體(含結晶水)+熱量 氯化亞鈷粉末(無水)+水蒸氣。
5. 硫酸銅晶體(含結晶水)+熱量 硫酸銅粉末(無水)+水蒸氣。
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