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比率定义
在初中物理中,我们学习的第一个物理概念是速度v,它是一个表示物体运动快慢的物理量。在介绍速度的时候,教材首先提出了一个很有意思的问题:两个物体运动的速度如何表示,有哪些方法?
在百米赛跑中,运动员的跑速非常快。人们如何知道谁跑得更快呢?观众通常采用“时间相同时,距离长者更快”的方法,而终点线裁判采用的方法是“时间相同时,时间短者更快”。那么,问题来了,如果两个物体的距离和时间都不同,我们如何比较它们的速度呢?
其实结合刚才的两种比较方法:等距离比时间,或者等时间比距离,我们有一个思路:用s/t或者t/s的结果来表达运动的速度。第一种方法是等时间比距离,比值越大,物体运动越快。第二种方法刚好相反,比值越小,物体运动越快。我们的教科书是用第一种方法来定义速度的,第二种比值法其实也可以,但是不符合我们的认知习惯。
1. 比率定义法的定义
这种利用几个基本物理量的“比”来定义新物理量的方法高中物理的比值定义法公式,在物理学中称为比率定义法。
2. 比率定义方法的特点
比率法的基本特点是,被定义的物理量往往反映的是物质最本质的性质高中物理的比值定义法公式,或者说是基本的运动特性,并不随着定义所用物理量的大小而改变。比如,我们用距离与时间的比率来表示速度,但这里的速度与s和t无关,只用s/t来计算速度的大小。我们用质量与体积的比率来定义密度ρ,但密度是物体本身的性质,并不随着质量m和体积V的变化而变化。
物理学中有两种类型的物理量非常适合用比率定义方法来定义。
一类是物质或物体性质特征的物理量,如密度ρ、比热容c、发热量q、电阻R(初中)、电场强度E、磁感应强度B、电容C(高中)等。它们的共同特点是由物质或物体本身决定的。定义时,需要选取能反映某一性质的测试实体进行研究。例如:定义密度时,需要选取体积不同的同类物体,以及体积相同的不同类型的物体,观察它们质量的大小,用比值m/V来定义。
另一类是一些描述物体运动状态特征的物理量,如速度v(初中)、加速度a、角速度ω(高中)等。这些物理量都是通过简单的运动来介绍的,如匀速直线运动、匀速加速直线运动、匀速圆周运动等。这些物理量定义的共同特点是:在相等的时间内,物理量的变化量是相等的,可以用变化量与所用时间的比值来表达变化速度的特征。
3. 理解比率定义方法时应注意的几点
①用比率方法定义物理量往往需要一定的条件:第一,是客观需要;第二,间接反映特性性质的两个物理量是可测量的;第三,两个物理量的比率必须为常数。
② 比率定义法的公式不能是纯数学的。比率定义法描述事物简单明了,在物理学中应用广泛。以比例形式表达的数学公式不一定适用比率定义法。例如,公式t=s/v只是一个数学形式的比率,实际上并不具备比率定义法的其他特征。因此,比率定义法不能简单地与数学形式的比率联系起来。
③ 比率定义法与比率法的区别:例如压力、功率等都是用比率法定义的,但不能说是比率定义法。因为它们是随着物理量的比率而变化的,所以不是一种自定义方法。
其实,“比率定义法”就好比一把测量物体“长度”的“尺子”,但有没有这把尺子,物体的“长度”都不会改变。
根据以上信息,请回答以下问题:
1、比率定义法是指用几个基本物理量的“比值”来定义一个新的物理量。哪两类物理量适合用比率定义法来定义?
①;
②.
2、下列公式中属于比率定义法的是( )
A.m=ρV B.V=m/ρ C.ρ=m/V
3. 下列哪项关于密度的论述是正确的?
A.对于不同的物质,质量m越大,密度ρ越大。
B.同一种物质,质量m越大,密度ρ越大。
C.密度与体积V成反比
D.密度ρ是物质本身的性质,与质量、体积无关
回答:
1. ①一类是描述物质或物体性质的物理量; ②另一类是描述物体运动状态特征的一些物理量。
2. C
3.D
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