新材料合成制备技术知识点

新材料合成制备技术知识点
新材料合成制备技术知识点

第一部分无机合成的基础知识

知识点:溶剂的作用与分类

例如:根据溶剂分子中所含的化学基团,溶剂可以分为水系溶剂和氨系溶剂根据溶剂亲质子性能的不同,可将溶剂分为碱性溶剂、酸性溶剂、两性溶剂和质子惰性溶剂。

例如:丙酮属于()溶剂:A 氨系溶剂 B 水系溶剂 C 酸性溶剂 D 无机溶剂

进行无机合成,选择溶剂应遵循的原则:

(1)使反应物在溶剂中充分溶解,形成均相溶液。

(2)反应产物不能同溶剂作用

(3)使副反应最少

(4)溶剂与产物易于分离

(5)溶剂的纯度要高、粘度要小、挥发要低、易于回收、价廉、安全等

试剂的等级及危险品的管理方法

例如酒精属于()

A 一级易燃液体试剂B二级易燃液体试剂C三级易燃液体试剂D四级易燃液体试剂

真空的基本概念和获得真空的方法

低温的获得及测量

高温的获得及测量

第二部分溶胶-凝胶合成

溶胶-凝胶法:用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解/醇解、缩聚化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了

失去流动性的溶剂,形成凝胶。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。

金属醇盐是介于无机化合物和有机化合物之间的金属有机化合物的一部分,可用通式M(OR)n来表示。M是价态为n的金属,R代表烷基。

*金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体

*金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。

*金属醇盐具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反应,尤其是含有羟基的试剂。

例如:关于溶胶-凝胶合成法中常用的金属醇盐,以下说法错误的是(D )

A金属醇盐可看作是醇ROH中羟基的H被金属M置换而形成的一种诱导体

B金属醇盐可看作是金属氢氧化物M(OH)n中羟基的H被烷基R置换而成的一种诱导体。

C金属醇盐具有很强的反应活性,能与众多试剂发生化学反应,尤其是含有羟基的试剂。

D 异丙醇铝不属于金属醇盐

溶胶-凝胶合成法的应用

溶胶一凝胶法作为低温或温和条件下合成无机化合物或无机材料的重要方法,在软化学合成中占有重要地位。在制备玻璃、陶瓷、薄膜、纤维、复合材料等方面获得重要应用,更广泛用于制备纳米粒子。

溶胶与凝胶结构的主要区别:

溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系,分散的粒子是固体或者大分子,粒子自由运动,分散的粒子大小在1~1000nm之间,,具有流动性、无固定形状。凝胶(Gel)是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网状骨架,骨架空隙中充有液体或气体,无流动性,有固定形状。

溶胶-凝胶合成法的特点:

(1)能与许多无机试剂及有机试剂兼容,通过各种反应物溶液的混合,很容易获得需要的均相多组分体系。反应过程及凝胶的微观结构都较易控制,大大减少了副反应,从而提高了转化率,即提高了生产效率。

(2)对材料制备所需温度可大幅降低,形成的凝胶均匀、稳定、分散性好,从

而能在较温和条件下合成出陶瓷、玻璃、纳米复合材料等功能材料。

(3)由于溶胶的前驱体可以提纯而且溶胶-凝胶过程能在低温下可控制地进行,因此可制备高纯或超纯物质。

(4)溶胶或凝胶的流变性质有利于通过某些技术如喷射、旋涂、浸拉等加工成各种形状,容易制备出粉末、薄膜、纤维、块体等各种形状的材料。

(5)制品的均匀性好,尤其是多组分制品,其均匀度可达到分子或原子尺度,产品纯度高。

(6)与通常的烧结法相比,合成温度较低。

溶胶一凝胶法也存在某些问题:

通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长(主要指陈化时间),常需要几天或几周;另一方面凝胶中存在大量微孔,在干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物,并产生收缩。

第三部分水热及溶剂热合成

水热法(Hydrothermal Synthesis),是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压),创造一个相对高温、高压的反应环境,使得通常难溶或不溶的物质溶解,并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。

水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。

例如水热反应依据反应类型的不同可分为()

A水热氧化、水热还原B水热沉淀、水热合成C水热水解、水热结晶D 脱水反应、水解反应

?低温水热:100 oC以下;中温水热:100-200 oC ;高温水热:300 oC以上

溶剂热法(Solvothermal Synthesis),是在水热法的基础上发展起来的一种新的材料制备方法,将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(例如:有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成,易氧化、易水解或对水敏感的材料,如III-V族半导体化合物、氮化物、硫族化合物、新型磷(砷)酸盐分子筛三维骨架结构等。

国内实验室常用于无机合成的简易水热反应釜,釜体和釜盖用不锈钢制造,反应釜体积较小(<100 mL)也可直接在釜体和釜盖设计丝扣,直接相连,以达到较好的密封性能。内衬材料是聚四氟乙烯。采用外加热方式,以烘箱或马弗炉为加热源。由于使用聚四氟乙烯,使用温度应低于聚四氟乙烯的软化温度(250℃)。釜内压力由加热介质产生,可通过装添度在一定范围控制,室温开釜

水热与溶剂热合成的一般工艺:

水热反应根据反应温度可分为低温水热、中温水热和高温水热。

常用的溶剂热合成的溶剂有醇类,N,N-二甲基甲酰胺,四氢呋喃,乙腈和乙二胺等。

对于水热合成,反应温度在300度以上的属于高温水热。

例如对于水热和溶剂热合成,下列说法正确的是(A C)

A 水热与溶剂热合成主要以液相反应为特点

B 水热与溶剂热合成主要以界面扩散为特点

C在溶剂热条件下,有机溶剂是传递压力的介质,同时起到矿化剂的作用。

D 实验室常用的以聚四氟乙烯为内衬材料的水热反应斧,其使用温度应低于500度。

水热合成中水的作用:

在水热合成中水的作用可归纳如下:作为化学组分起化学反应;作为反应和重排促进剂;起溶剂作用;起低熔点物质作用;起压力传递介质作用;提高物质溶解

度作用。

第四部分化学气相沉积

化学气相沉积是通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。

CVD设备的心脏,在于其用以进行反应沉积的“反应器”。CVD反应器的种类,依其不同的应用与设计难以尽数。以CVD的操作压力来区分,CVD基本上可以分为常压与低压两种。若以反应器的结构来分类,则可以分为水平式、直立式、直桶式、管状式烘盘式及连续式等。若以反应器器壁的温度控制来评断,也可以分为热壁式(hot wall)与冷壁式(cold wall)两种。若考虑CVD的能量来源及所使用的反应气体种类,我们也可以将CVD反应器进一步划分为等离子增强CVD(plasma enhanced CVD,或PECVD),TEOS-CVD,及有机金属CVD(metal-organic CVD,MOCVD)等。

冷壁CVD和热壁CVD装置的特点:

热壁式CVD 装置的的特点是使用外置的加热器将整个反应室加热至较高的温度。显然,这时薄膜的沉积位置除了衬底上以外,还有所有被加热到高温、且接触反应气体的所有部分。

冷壁式CVD 装置的特点是它们使用感应加热方式对有一定导电性的样品台进行加热,而反应室壁则由导电性差的材料制成,且由冷却系统冷却至低温。冷壁式装置可减少CVD 产物在容器壁上的沉积。

金属有机化合物(organic metals, MO)指的是有机基团与金属元素结合而形成的化合物,如三甲基铝(TMAl)、三甲基镓(TMGa)、二乙基锌(DEZn)等MOCVD 装置与一般CVD 装置的区别仅在于前者使用的是有机金属化合物作为反应物

使用有机金属化合物的优点在于这类化合物在较低的温度下即呈气态存在,避免了Al、Ga、Zn 等液态金属蒸发过程的复杂性,因而其对工艺的敏感性小,重复性好

化学气相沉积的五个主要的步骤

(a)反应物扩散通过界面边界层;(b)反应物吸附在基片的表面;(c)吸附物之间或者吸附物与气态物质之间的化学沉积反应发生;(d) 吸附物从基体解吸;(e)气体从系统中排出

第五部分自蔓延高温合成(SHS)

自蔓延高温合成:

自蔓延高温合成(Self-Propagating High Temperature Synthesis---SHS),也称燃烧合成,是一种利用化学反应自身放热使反应持续进行,最终合成所需材料或制品的新技术。任何化学物质的燃烧只要其结果是形成了有实际用途的凝聚态的产品或材料,都可被称为SHS过程。在SHS过程中,参与反应的物质可处于固态、液态或气态,但最终产物一般是固态。

绝热燃烧温度Tad,是指绝热条件下燃烧所能达到的最高温度,即反应放出的热量全部用来加热生成产物。绝热燃烧温度是描述SHS反应特征的最重要的热力学参量。它不仅可以作为判断反应能否自我维持的定性判据,并且还可以对燃烧反应产物的状态进行预测并且可为反应体系的成分设计提供依据。

根据Merzhanov等人提出的经验判据,绝热燃烧温度大于1800K 时,自蔓延燃烧反应才能进行。

SHS一般有如下特点:

?由于燃烧温度高,对杂质有自净化作用,因此产品纯度高

?燃波波传播速度快,生产率高

?无须供能,节约能源

?可获得有独特结构的材料(例如陶瓷内衬钢管)

?工艺设备简单,成本低

SHS反应过程示意图

SHS的技术归为六类:

?SHS粉末:TiC、MoSi2、SiC、SiN、铁氧体…..

?SHS烧结:Ti-Ni、Ti-Co、Ni-Al、Fe-Al 金属间化合物

?SHS致密化:TiC-Al2O3陶瓷刀具

?SHS冶金:铝热剂

?SHS焊接:铝热剂焊接钢轨

?SHS涂层:陶瓷内衬钢管、Fe-Al、钢结硬质合金涂层。

采用离心式自蔓延高温合成法制备陶瓷内衬复合钢管的原理及过程:

采用自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的反应原理是:

Fe2O3+2Al→2Fe+Al2O3+836KJ/mol;3Fe3O4+8Al→9Fe+4Al2O3+3265KJ/mol

反应物粉料经混合、烘干、点火燃烧后,合成反应就从点火处自发地蔓延开去。反应一开始就形成了反应燃烧波,产生大量的热量,使反应系温度达2000oC以上。在燃烧波前面有预热区,在燃烧波后面有合成区,随着反应的进行,反应波迅速前移,高温合成区和预热区也迅速前移,生成物区不断扩大,反应物区不断缩小,直至反应结束。

离心式自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的过程:

将Fe2O3(或Fe3O4)和铝粉按一定比例均匀混合装入钢管后,固定在离心机上,待离心机转数达到一定值后将反应物点燃,便发生燃烧反应。放热反应的燃烧温度达2450K,使生成物Al2O3和Fe 瞬时熔化。在离心力的作用下,密度较小的Al2O3分布于钢管内表面,密度较大的铁分布在陶瓷层和钢管之间,并将两者结

合起来,最终形成具有3层结构的陶瓷复合钢管。

采用离心式自蔓延高温合成法制备陶瓷内衬复合钢管,离心力的作用是什么?离心力的作用主要表现在:

(1)有利于Fe和Al2O3分层。在离心力作用下,产物的密度差别越大,越容易分层;离心力越大,分层越彻底。但离心力过大,会影响陶瓷层与铁层之间的结合强度。

(2)有利于提高陶瓷的致密度。在燃烧过程中,由于反应物中水分、低熔点杂质的挥发,产生大量气体,对陶瓷层的性能影响极大。一定离心力的存在,有利于液相产物和气相产物的分离,加快气体的逸出,提高陶瓷层的致密度。

下图是采用重力分离式自蔓延高温合成制备陶瓷内衬复合钢管的示意图,简要叙述该方法制备陶瓷内衬钢管的原理及过程。

将粒度一定的三氧化二铁粉和铝粉按一定比例配制成铝热剂,充分混合并烘干后置于钢管内,点燃钢管上部的反应物料使其发生燃烧反应。由于该燃烧反应的温度达2000 oC以上,使生成物Al2O3和Fe 处于熔融状态,并在钢管未反应物料上部形成熔池。由于熔池中液相铁的密度大于Al2O3熔融陶瓷的密度,因而在重力的作用下,不互溶两相熔体分离,使金属铁沉积于熔池底部,陶瓷Al2O3浮于上部。随着自蔓延反应燃烧波面和反应熔池自上而下的移动和钢管沿径向向外散热冷却,Al2O3陶瓷自上而下在钢管内壁结晶凝固,从而形成了一层厚度在0.8~2.5mm均匀的Al2O3内衬陶瓷层,由于Al2O3内衬陶瓷与钢管在热膨胀系数上存在着较大的差异,使钢管对陶瓷层产生较强烈的机械压迫效应,从而使两者在工作状态下能保持良好的结合而不分层。

第六部分固相合成

固相合成方法:指那些有固态物质参加的反应。也就是说,反应物必须是固态物质的反应,才能称为固态反应。固相反应不使用溶剂,具有高选择性、高产率、工艺过程简单等优点,是人们制备新型固体材料的主要手段之一。

根据反应温度固相合成分为三类:低温固相合成(反应温度<100度)、中温固相合成(100度<反应温度<600度)、高温固相合成(反应温度>600度)。

固相反应包括四个阶段:扩散、反应、成核、生长。

在高温固相合成中,实验室和工业中高温的获得通常有以下几种:电阻炉、感应炉、电弧炉。

对于高温固相合成反应,要考虑以下三个影响其反应速率的因素:?反应物固体的表面积和反应物间的接触面

?生成物相的成核速度

?相界面间特别是通过生成核的离子扩散速度

计算题用高温固相法制备BaZn2(PO4)2:Eu2+荧光粉,所采用的原料为:BaCO3, NH4H2PO4,Eu2O3,ZnO,试计算配制50克配合料,需要的各种原料的质量(数值保留到小数点后第四位) 。

第七部分微波合成

对于微波合成,当微波作用到物质上时,可能产生电子极化、原子极化、界面极

化以及偶极转向极化,其中偶极转向极化对物质的加热起主要作用。

?实验表明极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热,而非极性分子溶剂几乎不

吸收微波能,升温很小。水、醇类、酸类等极性溶剂都在微波作用下被迅速加热,

有些已达到沸腾。有些固体物质能强烈吸收微波能而迅速被加热升温,而有些物

质几乎不吸收微波能,升温幅度很小。

?例:对于微波合成,下列说法不正确的是()

A 极性分子溶剂吸收微波能而被快速加热

B非极性分子溶剂几乎不吸收微波能,升温很小

C 水能在微波作用下被迅速加热

D醇类溶剂不能在微波作用下被迅速加热

微波合成中,微波加热有哪些特点?

1)加热均匀、温度梯度小,物质在电磁场中因本身介质损耗而引起的体积加热,

可实现分子水平上的搅拌,因此有利于对温度梯度很敏感的反应,如高分子合成

和固化反应的进行2)可对混合物料中的各个组分进行选择性加热,由于物质吸

收微波能的能力取决于自身的介电特性,对于某些同时存在气固界面反应和气相

反应的气固反应,气相反应有可能使选择性减小,而利用微波选择性加热的特性

就可使气相温度不致过高,从而提高反应的选择性。3)无滞后效应,当关闭微

波源后,再无微波能量传向物质,利用这一特性可进行对温度控制要求很高的反

应4)能量利用效率很高,物质升温非常迅速,运用得当可加快物料处理速度,

但若控制不好,也会造成不利影响。

第八部分固体无机发光材料

发光材料一般由基质和激活剂组成。

?基质:作为材料主体的化合物

?激活剂:作为发光中心的少量掺杂离子

?发光是一种宏观现象,但它和材料内部的缺陷结构、能带结构、能量传递等微观性质和过程密切相关。

稀土离子发光特性来源于其电子构型的特殊性,发射与激发主要来源于4f能级

或5d-4f能级间的电子跃迁。

4f n-15d1→4f n(即d-f跃迁)的跃迁发射呈宽带,强度较高,荧光寿命短,发射

光谱随基质组成、结构的改变而发生明显变化。

4f能级是一个未充满的壳层,共有7个轨道,由于该壳层的电子被外层电子所屏蔽,因而形成许多固定的能级。根据洪特规则,每个轨道可以容纳自旋方向相反的两个电子,即从La3+到Lu3+电子依次由0递增到14,4f壳层最多可以容纳14个电子。随着原子序数的变化,4f电子依次填入不同的子轨道,总轨道量子数L,总自旋量子数S,总角动量量子数J和光谱支项2S+1L J (L=0,1,2,3,4,5,6,7,8等分别以S,P,D,F,G,H,I,K,L等表示)也依次改变,形成光谱项和能级的不同排布。因而稀土元素的电子态具有多种多样的能级,4f 电子在不同能级之间的跃迁,产生了丰富的吸收和荧光光谱特征。

?吸收系数随波长(或频率)的变化,叫作吸收光谱。发光材料的吸收光谱,首先决定于基质,而激活剂和其他杂质也起一定的作用,它们可以产生吸收带或吸收线。

?反射光谱,就是反射率Rλ随波长(或频率)的变化。

激发光谱是指发光的某一谱线或谱带的强度随激发光波长(或频率)的变化。发光材料的发射光谱,指的是发光的能量按波长或频率的分布,许多发光材料的发射光谱是连续的宽带谱,分布在很广的范围。

发光:当某种物质受到诸如光的照射、外加电场或电子束轰击等的激发后,只要该物质不会因此而发生化学变化,它总要回复到原来的平衡态。在这个过程中,一部分多余的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分能量是光的形式发射出来,该现象就称为发光。

荧光和磷光:历史上人们曾以发光持续时间的长短把发光分为两个过程:把物质在受激发时的发光称为荧光,而把激发停止后的发光称为磷光。一般以持续时间10-8秒为分界。持续时间短于10-8秒的发光称为荧光,而把持续时间长于10-8秒的发光称为磷光。

色温:色温是按绝对黑体来定义的,光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称此光源的色温。

低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布集中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。一些常用光源的色温为:标准烛光为1930K;钨丝灯为2760-2900K;荧光灯为3000K;闪光灯

为3800K;中午阳光为5600K;电子闪光灯为6000K;蓝天为12000-18000K。对于各种发光现象,可按其被激发的方式进行分类:光致发光、电致发光、阴极射线发光、X射线及高能粒子发光、化学发光和生物发光等。

第九部分金刚石的人工合成

金刚石是典型的原子晶体,立方晶系,每个C原子以sp3杂化与另外的四个C 原子形成共价键,构成正四面体

?金刚石广泛应用于精密仪器、磨料、切割工具、钻探、航天和军事等领域。

?金刚石的导热性很好,在常温下,导热率是铜的5倍,可被用作微波器件

和固体激光器的散热片。

?金刚石电子亲合势小,是理想的场发射阴极材料。

第十部分碳笼原子簇的合成

Cn:n最大可为540,称为碳笼原子簇或富勒烯族。

C60是单纯由碳原子结合形成的稳定分子,它具有60个顶点和32个面,其中12个为正五边形,20个为正六边形。

C60常用的合成方法有电弧放电合成法、苯火焰燃烧法、高频加热蒸发石墨法。

C60在脂肪烃中的溶解度随碳原子数增加而增大。

目前C60常用的分离提纯方法

例:C60常用的分离提纯方法有:()

A.升华法B.高效液相色谱法C萃取重结晶法D柱色层法E 燃烧法

室温下,C60晶体为立方晶系结构

C70是由25个正六边形和12个正五边形构成的37面体

C60及其衍生物的超导性

研究发现,经过适当的金属掺杂后C60表现出良好的导电性和超导性

第十一部分高温超导体的合成

超导体的两大本质特征是零电阻效应和完全抗磁性

根据临界温度的不同,超导材料可以被分为:高温超导材料和低温超导材料。例:下列物质属于高温超导体的是()

A YBa2Cu3O7-x

B Bi2Ca1Sr2Cu2O x

C Hg

D Nb3Sn

超导体的迈斯纳效应:在磁场中,超导体把磁力线排斥到体外。当一个磁体和一个处于超导态的超导体相互靠近时,磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流,此超导电流形成的磁场,在超导体内部,恰好和磁体的磁场大小相等,方向相反,这两个磁场抵消,使超导体内部的磁感应强度为零。

氧化物陶瓷高温超导体的合成方法

?铊系超导体的合成

?汞系超导体的制备

?烧结法合成YBCO

?YBCO的元素替代

高温超导薄膜制备工艺

?Y系薄膜

?Bi系薄膜

?Tl系薄膜

第十二部分多孔材料的合成

多孔材料的分类:

按照国际纯粹和应用化学协会的规定,按孔直径分类

1.微孔Φ<2nm

2.介孔2nm≤Φ≤50nm

3.大孔Φ>50nm

按结构特征分类,多孔材料可以分为三类:1.无定形材料、2.次晶材料、3.晶体材料

常用多孔无机材料的制备方法

(1)沉淀法,固体颗粒从溶液中沉淀出来生成多孔材料

(2)水热晶化法,如沸石的制备

(3)热分解法,通过加热除去可挥发组分生成多孔材料

(4)有选择性的溶解掉部分组分

(5)在制造形体(薄膜、片、球块等)过程中生成多孔(二次孔)。

沸石和分子筛的性质:沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂,其结构的规则有序性,决定了其性质的可预测性。沸石不同于其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质:

(1)骨架组成的可调变性

(2)非常高的表面积和吸附容量

(3)吸附性质能被控制,可从吸水性到疏水性

(4)酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调整

(5)孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸范围之内

(6)孔腔内可以有较强的电场存在

(7)复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或中间物有形状选择性,避免副反应

(8)阳离子的可交换性

(9)分子筛性质,沸石分离混合物可以基于它们的分子大小、形状、极性、不饱和度等

(10)良好的热稳定性和水热稳定性,多数沸石的热稳定性可超过500℃(11)较好的化学稳定性,富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性,而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性

(12)沸石很容易再生,如通过加热或减压除去吸附的分子,离子交换除去阳离子。

沸石具有三维空旷骨架结构,骨架是由硅氧四面SiO44-和铝氧四面体AlO4 5-通过共用氧原子连接而成,它们被统称为TO4四面体(基本结构单元)。所有TO4四面体通过共享氧原子连接成多元环和笼,被称为次级结构单元(SBU)。这些次级结构单元组成沸石的三维骨架结构,骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要结构特征。一个骨架结构可以看成是一个或多个次级结构单元连接而成。

1.低硅沸石(Si/Al≤2)

如:A型沸石和X型沸石,广泛用于干燥剂和离子交换剂,A型沸石被广泛用于洗涤剂的添加剂,替代对环境有害的磷酸钠。合成的A型沸石是钠型称为4A 分子筛;钾交换的A型沸石称为3A分子筛;钙交换的A型沸石称为5A分子筛。X型沸石的表面积可达800㎡/ g,水吸附量高达30%。

2.中硅沸石(2<Si/Al≤5)

3.高硅沸石(Si/Al>5)

《材料合成与制备方法》教学大纲

《无机材料合成》实验教学大纲 课程名称:无机材料合成 课程编号:0 总学时:36 适用对象:材料化学本科专业 一、教学目的和任务: 《无机材料合成》是材料化学专业的一门必修课。本课程的任务是通过各种教学环节,使学生掌握单晶材料的制备、薄膜的制备、非晶态材料制备、复合材料的制备、功能陶瓷的合成与制备、结构陶瓷的制备、功能高分子的制备、催化材料制备、低维材料制备等,使学生获得先进材料合成与制备的基础知识,毕业后可适应化工材料的科学研究与技术开发工作。 二、教学基本要求: 在全部教学过程中,应始终坚持对学生进行实验室安全和爱护公物的教育;简单介绍有效数字和误差理论;介绍正确书写实验记录和实验报告的方法以及基本操作和常规仪器的使用方法。无机材料的制备方法、薄膜制备的溶胶-凝胶法、纳米晶的水热合成法、纳米管的气相沉积法的原理和基本操作方法,材料结构表征和性能测试的结果的正确分析,并在此基础上研究材料结构和性能的关系。培养学生的实际动手操作能力;深刻领会课本所学的理论知识,具有将理论知识应用于实践中的能力。 三、教学内容及要求 实验一无机材料合成(制备)方法与途径 实验仪器:计算机 实验内容:认识无机材料合成中的各种元素、化学反应;相关中外文摘、期刊的查阅方法。 实验要求:了解无机材料合成的基本方法、途径与制约条件 实验二晶体合成 实验仪器:磁力搅拌器、烧杯 实验内容:晶体的生长 实验要求:了解晶体的基本分类与应用;熟悉晶体生长的基本原理;重点掌握晶体合成的技术与方法。 实验三薄膜制备 实验仪器:压电驱动器、磁力搅拌器、烧杯 实验内容:薄膜材料的制备 实验要求:掌握薄膜材料的分类与应用;薄膜与基材的复合方法、途径以及制约条件; 实验四胶凝材料的制备

高三物理02_力的合成与分解、物体的平衡 知识点解析、解题方法、考点突破、例题分析、达标测试

【本讲主要内容】 力的合成与分解、物体的平衡 【知识掌握】 【知识点精析】 1. 力的运算 (1)合力、分力:一个物体受到几个力的作用,可以找一个力来代替那几个力,这一个力叫合力,那几个力叫分力。 这里的“代替”是等效代替。 (2)共点力的合成 共点力:力线共点或力线的延长线共点,这个点可以不在物体上。 力是矢量,力的合成遵循平行四边形定则(三角形法)。 两个力的合力最大值和最小值:F1+F2≥ F≥|F1-F2|,三个力的最小值是否为零,可 合 看以三力为边能否构成一个三角形(或两力之和是否等于第三力)。 (3)力的分解 求一个已知力的分力就叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆运算,也遵循平行四边形定则。 力合成时,合力有唯一解。而力分解时,一个力分解为两个力,可以有无数对解,可以根据力的效果分解力,从而得到唯一解。 分解一个已知力时,如果附带限制条件将会有确定的解,如:已知两个分力的方向,已知一个分力的大小和方向。 但是,如果已知两个分力的大小或已知一个分力的大小和另一个分力的方向,可能一解、两解、无解。 正交分解法:把一个力沿着两个相互垂直的方向进行分解。 2. 物体的平衡 (1)平衡状态:静止:物体的速度和加速度都等于零。 匀速运动:物体的加速度为零,速度不为零且保持不变。 =0。 (2)共点力作用下物体的平衡条件:合外力为零即F 合 (3)平衡条件的推论:当物体平衡时,其中某个力必定与余下的其它的力的合力等值反向。 【解题方法指导】 例1. 用轻绳AC与BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60°,如图所示。已知AC绳所能承受的最大拉力为150N,BC绳所能承受的最大拉力为100N,求能吊起的物体最大重力是多少? 3 解析:对C点受力分析如图:可知T A:T B:G=2:1:

运动和力知识点总结

一式三份运动和力 一、运动的描述 1、机械运动:在物理学中,我们把物体位置的变化叫机械运动。 2、参照物:判断一个物体是运动的,还是静止的,要看是以哪个物体作标准,这个被选作标准的物 体叫参照物。 3、运动和静止的相对性:研究物体时,如果选择的参照物不同,对其运动的描述不一定相同,可见物 体的运动和静止是相对的 二、运动的快慢 1、定义:运动物体单位时间内通过的路程的多少。 2、物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量。 3、公式:v=s/t 4、单位:国际单位是m/s,常用单位是km/h. 换算关系:1m/s=3.6km/h 5、运动的分类 (1)匀速直线运动:速度不变,沿着直线的运动。匀速直线运动的速度是一个定值,与路程无关,与时间无关。 (2)变速运动:变速运动的速度只做粗略研究,通过公式计算出的速度叫平均速度。说一个物体的平均速度必须指明某段路程或某段时间的平均速度,否则毫无意义;s和t有严格的对应关系,必须对应同一运动过程 三、长度、时间的测量 1、长度的测量 (1)单位:米 (2)测量工具:刻度尺 正确使用刻度尺:刻度尺的使用要做到会观察、会放置、会读数、会计录。 会观察——刻度尺的量程、分度值和零刻度是否磨损。 会放置——刻度尺要沿着被测物体的长度,刻度线要紧靠被测物体,找准零刻度线或选取一个整刻度线和被测物体一端对齐。 会读数——视线要和尺面垂直,读数时要估读到分度值的下一位。 会记录——测量结果应由数字和单位组成。 2、时间测量

(1)单位:秒 (2)测量工具:表 3、误差:测量值与真实值之间的差异 四、力 1、力的概念 (1)力是物体对物体的作用。力不能脱离物体而存在,在力的作用中必定存在着施力物体和受力物体,受力物体就是我们分析物体受力情况的研究对象 (2)物体间力的作用是相互的,因此施力物体与受力物体是相互对的,施力物体同是也是受力物体。 两者同时出现同时消失。 2、力的作用效果 (1)力能使物体的运动状态发生改变,物体的运动状态是用物体运动速度和方向和速度的大小来描述的,只要其中之一发生了变化,我们就说物体的运动状态发生了变化。 (2)力能使物体发生形变,即能使物体的形状或体积发生改变。 3、力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素,它们都影响力的作用效果。 4、力的单位:牛顿,简称牛,用符号N表示。 5、力的示意图:在物理学中,通常用一根带箭头的线段形象地表示力;在受力物体上,沿力的方向画一条线段,在线段的末端画一个箭头表示力的方向;用线段的起点或终点表示力的作用点;在箭头的旁边标出力的符号和大小,这种表示力的方法叫力的示意图。 五、弹力 1、弹性:物体受力时发生形变,不受力时又恢复原状的性质叫弹性 2、弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力。如绳子的拉力、物体对桌面的压力、桌面对物体的支持力、弹簧的弹力都属于弹力 3、测量力的工具:弹簧沿力计 制作原理:在弹性限度内,弹簧受到的拉力越大,它的伸长量就越长。 六、重力 1、重力:地面附近的的物体,由于地球的吸引而受到力的。用符号G表示,重力的施力物体是地球 2、重力的三要素 (1)大小:物体所受的重力跟它的质量成正比。 表达式:G=mg 其中,g为常数,大小为9.8N/kg,它表示质量是1kg的物体所受的重力是9.8N。

力的合成与分解知识点典型例题

知识点1 力的合成 1.合力 当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力. 2.共点力 如果一个物体受到两个或者更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但他们的力的作用线延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力. 3.共点力的合成法则 求几个已知力的合力叫力的合成.力的合成就是找一个力去替代几个已知的力,而不改变其作用效果. 力的平行四边形定则:如右图所示,以表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两边夹角的对角线大小和方向就表示合力的大小和方向.(只适用于共点力) 下面根据已知两个力夹角θ的大小来讨论力的合成的几种情况: (1)当0θ=?时,即12F F 、同向,此时合力最大,12F F F =+,方向和两个力的方 向相同. (2)当180θ=?时,即12F F 、方向相反,此时合力最小,12F F F =-,方向和12 F F 、中较大的那个力相同. (3)当90θ=?时,即12F F 、相互垂直,如图,F 1 2 tan F F α= . (4)当θ为任意角时,根据余弦定律,合力F 根据以上分析可知,无论两个力的夹角为多少,必然有1212F F F F F -+≤≤成立. 【例1】 将二力F 1、F 2合成F 合,则可以肯定 ( )

A .F 1和F 合是同一性质的力 B .F 1、F 2是同一施力物体产生的力 C .F 合的效果与F 1、F 2的总效果相同 D .F 1、F 2的代数和等于F 合 【例2】 某物体在三个共点力作用下处于平衡状态,若把其中一个力1F 的方向沿顺时针转过90?而保持其大 小不变,其余两个力保持不变,则此时物体所受到的合力大小为( ) A .1F B 1 C .12F D .无法确定 【例3】 两个共点力F l 、F 2大小不同,它们的合力大小为F ,则( ) A .F 1、F 2同时增大一倍,F 也增大一倍 B .F 1、F 2同时增加10N ,F 也增加10N C .F 1增加10N ,F 2减少10N ,F 一定不变 D .若F 1、F 2中的一个增大,F 不一定增大 【例4】 有两个大小恒定的力,作用在一点上,当两力同向时,合力为A ,反向时合力为B ,当两力相互垂 直时,其合力大小为( ) A B C D 【例5】 如图,有五个力作用于同一点O ,表示这五个力的有向线段恰分别构成一个正六边形的两条 邻边和三条对角线.已知F 2 =10N ,则这五个力的合力大小为( ) A .20N B .30N C .40N D .60N 【例6】 如图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A 、B 点等高,O 为结点,轻绳AO 、BO 长 度相等,拉力分别为A F 、B F ,灯笼受到的重力为G .下列表述正确的是( ) A . A F 一定小于G B .A F 与B F 大小相等 C .A F 与B F 是一对平衡力 D .A F 与B F 大小之和等于G 【例7】 用一根长1m 的轻质细绳将一副质量为1kg 的画框对称悬挂在墙壁上,已知绳能承受的最大张力为 10N ,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g 取210m/s )( )

运动与力知识点总结初中物理

运动与力知识点总结初 中物理 文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

运动与力 一、力 (一)、力的概念:力是物体和物体之间的相互作用。 1、力的性质:相互作用。(作用力与反作用力必定同时存在) 2、力产生的条件:至少有两个物体存在。 3、力作用的方式:接触或不接触。 (二)、力的单位 1、力的单位是牛顿N 2、力的感性认识:拿起两个鸡蛋的力大约1牛。 (三)、力的作用效果 1、使物体发生形变 2、使物体运动状态发生变化 (四)、力的三要素和表示方法 1、力的三要素(决定力的作用效果):大小、方向、作用点 2、力的表示方法:带箭头的有向线段(矢量) (五)、三种力 1、弹力:物体由于发生弹性形变而产生的力。 2、重力:万有引力(由于地球吸引使物体受力);方向竖直向下(指向地心);重力作用点使重心(物体几何中心) 3、摩擦力:滑动摩擦力和静摩擦力 二、运动和力

(一)、机械运动的概念:一个物体相对于另一个物体的位置,或者一个物体的某些部分相对于另一个物体的位置,随着时间而变化的过程叫做机械运动。 涉及的公式:v=s/t (二)牛顿第一定律:一切物体在不受力时,总保持静止状态和匀速直线运动状态。 注意:力是改变物体运动状态的原因,而非维持运动的原因。(三)、惯性:一切物体都有保持原来运动状态。(能量守恒,前后联系) 惯性大小只与物体本身的质量有关,惯性是物体的性质,永远存在。(四)、二力平衡 等大、反向、共线 注意:与作用力反作用力定律的区别 (五)、力的合成(同一直线上两个力的合成) 某个力的作用效果=另外两个力的作用效果 这个力叫做另外两个力的合力 求合力的过程叫做二力合成 (五)力和运动状态的关系

物理第八章 运动和力知识点及练习题附解析

物理第八章运动和力知识点及练习题附解析 一、选择题 1.如图甲所示,相同的两物块A、B 叠放在粗糙程度相同的水平地面上,在20N的水平推力F1的作用下一起做匀速直线运动,此时物块B所受的摩擦力为f1,若将A、B物块按图乙所示紧靠放在水平桌面上,用水平力F2推A,使它们一起做匀速直线运动,则() A.f1=0N,F2=20N B.f1=10N,F2=20N C.f1=20N,F2=40N D.f1=10N,F2=40N 2.一名空降兵的质量为60kg.他随身所带的装备(包括降落伞和武器)总重为200N.在匀速下落过程中,若在竖直向上只受空气阻力和重力的作用,则他与所带装备所受的空气阻力为() A.ON B.260N C.788N D.388N 3.在“探究二力平衡条件”的实验中,将系于轻质小卡片两对角的细线分别斜跨过左右吸在黑板上的滑轮,在细线的两端挂上钩码,如图所示.此时作用在卡片上的两个力大小相等、方向相反.若要证明:“两个力平衡的必要条件之一是必须作用在同一条直线上”,则下列实验操作正确的是 A.手扶卡片,在右侧加挂一个钩码,松手 B.手扶卡片,使其竖直向下移动一些,松手 C.手扶卡片,绕其中心在竖直平面旋转90°,松手 D.手扶卡片,将右侧滑轮竖直向下移动至与左侧滑轮在同一水平线上,松手 4.甲、乙两同学进行拔河比赛,若甲对绳的拉力为F甲,乙对绳的拉力为F乙, F甲与F乙均沿绳子方向,比赛中绳子做匀速直线运动,最后甲取胜.绳重不计,则绳子受到的拉力F甲、F乙以及这两个力的合力F的关系是 A.F甲>F乙,F=F甲+F乙B.F甲<F乙,F=F甲-F乙 C.F甲=F乙,F=0 D.F甲=F乙,F=F甲+F乙 5.下列关于力的说法中正确的是()。

力的合成与分解经典知识总结

北京四中编稿老师:肖伟华审稿老师:肖伟华责编: 郭金娟 力的合成与分解 本节课我们需要掌握以下几个概念: 1、合力与分力; 2、力的合成、分解; 3、矢量与标量; 4、熟练掌握力的合成与分解的定则:平行四边形定则。 5、理解一种物理学处理问题的方法:等效替代法,并能用这种方法解决有关力学问题。 一、合力与分力: 在实际问题中,一个物体往往同时受到几个力的作用。如果一个力产生的效果与原来几个力产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,而那几个力就叫这个力的分力。 二、力的合成与分解: 求几个力的合力的过程叫力的合成,求一个力的分力的过程叫力的分解。 合力与分力有等效性与可替代性。求力的合成的过程实际上就是寻找一个与几个力等效的力的过程;求力的分解的过程,实际上是寻找几个与这个力等效的力的过程。 三、力的平行四边形定则: 在中学阶段,我们主要处理平面力学中的共点力的合成与分解。 1、一条直线上的两个共点力的合成方法: 选定一定正方向,我们用“+”、“-”号代表力的方向,与正方向相同的力前面加“+”号,与正方向相反的力前面加“-”号。有了这种规定以后,一条直线上的力的合成就可以转化为代数加减了:当两个力的方向相同时,合力的大小等于两个分力数值相加,方向与分力的方向相同;当两个力的方向相反时,合力的大小等于两个分力数值上相减,方向与大的那个分力相同。 2、互成角度的共点力的合成、分解: 实验表明,两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,这就是力的平行四边形定则。 力的分解是合成的逆运算,即以表示合力的有向线段为对角线,作平行四边形,与合力作用点共点的两个邻边就表示两个分力的大小和方向。 在理解力的合成与分解时应注意的问题: 1)合力与分力在效果上是相同的,可以互相替代。在求力的合成时,合力只是分力的效果,实际并不存在;同样,在求力的分解时,分力只是合力产生的效果,实际并不存在。因此在进行受力分析时,不能同时把合力与分力都当作物体所受的力。

初中物理力与运动知识点总结

第八章力与运动 1、合力的概念 如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那两个力的合力。或者说,如果一个物体同时受到两个力,产生的效果可以用一个力来代替,那么,能够代替那两个力作用效果的力,就叫做那两个力的合力。求两个力的合力叫做力的合成。 2、在同一直线上,方向相同的两个力的合力大小,等于这两个力的大小之和,合力的方向跟两个力的方向相同;方向相反的两个力,合力的大小等于两力大小之差,合力的方向跟较大的那个力方向相同。 3、伽利略斜面实验: ⑴三次实验小车都从斜面顶端滑下的目的是:保证小车开始沿着平面运动的速度相同。 ⑵实验得出得结论:在同样条件下,平面越光滑,小车前进地越远。 ⑶伽利略的推论是:在理想情况下,如果表面绝对光滑,物体将以恒定不变的速度永远运动下去。 ⑷伽科略斜面实验的卓越之处不是实验本身,而是实验所使用的独特方法——在实验的基础上,进行理想化推理。(也称作理想化实验)它标志着物理学的真正开端。 4、牛顿第一定律: ⑴牛顿总结了伽利略、笛卡儿等人的研究成果,得出了牛顿第一定律,其内容是:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。 ⑵说明: A、牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上,通过进一步推理而概括出来的,且经受住了实践的检验所以已成为大家公认的力学基本定律之一。但是我们周围不受力是不可能的,因此不可能用实验来直接证明牛顿第一定律。 B、牛顿第一定律的内涵:物体不受力,原来静止的物体将保持静止状态,原来运动的物体,不管原来做什么运动,物体都将做匀速直线运动. C、牛顿第一定律告诉我们:物体做匀速直线运动可以不需要力,即力与运动状态无关,所以力不是产生或维持运动的原因。 5、惯性:

浙教版七年级科学下册第三章运动和力知识点汇总

第一节、机械运动 1、 参照物:以某一物体为标准来判断另一物体的运动状态,这个标准就是参照物。相对于这个标准, 如果位置发生变化,则它是运动的,如果位置没有变化,则它是静止的。 2、 选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参 照物,这就是运动和静止的相对性。 (没有绝对的静止或运动,只有相对静止或运动) 3、 机械运动:物理学里把物体空间位置变化叫做机械运动。 匀速直线运建 宜线运动一 变速直线运动 曲线运动 5、比较物体运动 快慢的方法: ⑴在相同的时间内比较通过的路程 ⑵在相同的路程内比较通过的时间 6、速度:物体在单位时间内通过的路程叫做速度。它是扌描述物体运动的快慢的物理量。 计算公式: 变形公式: 7、速度单位:国际单位:米/秒,符号:m/s ,读作:米每秒。常用单位:千米 /时,符号:km/h ,读 ⑤常识:人步行速度:米 /秒,自行车速度:4米/秒,汽车速度:30米/秒,光速:3X 108米/秒 第二节、 力的存在 & 力的概念:力是物体对物体的作用。 9、 力产生的条件:①必须有两个或两个以上的物体;②物体间必须有相互作用(不接触也能产生力, 如吸铁石;相互 接触的物体不一定产生力,如相互挨着的课桌) 10、 力的作用效果:①改变物体的形状(发生形变)②改变物体的运动状态(物体的运动状态是否改 谨约匚:h 换算?它表来的米般千米(时,匀速#行时千米出时詔(”米秒 :2m/s=2 X 3. 6kmM=h (过程单位同后)的时间对的谨度,或巷是相同賂 ■/ ?乙 程时的时间,再用公式计算 AT 图像,頁线汽匀速运动 卜t 图像,曰詢匀速运动, :①单位换算过程 ?0 40 19 ,乙九加速运动 (J )平均违度—皂路捏 吋阿(求棊段路程上朗平均逮度.必须扰出该诺毎及对应的时司). < ■ 1 I 4V

无机材料合成与制备复习纲要

材料合成与制备复习纲要 我们不是抄答案,我们只做知识的搬运工。 ——无机复习提纲编辑协会宣言试卷构成:填空:15 分 选择:7*2=14 分(共7 题,一题2 分) 名词解释:5*3=15 分(共5 题,一题3分) 问答题:8+12*4=56(第一题8 分,其余四道题每题12 分)注:划线知识点为李老师审阅后所加,疑为重点,望各位复习时多加注意第1 章:经典合成方法 1实验室常用的加热炉为:高温电阻炉 2电炉分为:电阻炉,感应炉,电弧炉,电子束炉 3电阻发热材料的最高工作温度:硅碳棒1400C、硅化钼棒1700C、钨丝1700C 真空、 5氧化物发热体:在氧化气氛中,氧化物发热体是最为理想的加热材料。 6影响固相反应的因素: (1)反应物化学组成与结构,反应物结构状态(2)反应物颗粒尺寸及分布影响。 7化学转移反应:把所需要的沉积物质作为反应源物质,用适当的气体介质与之反应,形成一种气态化合物,这种气态化合物通过载气输运到与源区温度不同的沉积区,再发生逆反应,使反应源物质重新沉积出来,这样的反应过程称为化学转移反应。 8化学转移反应条件源区温度为T2,沉积区温度为T1:如果反应是吸热反应,则 r H m为正,当T2>T1时,温度越高,平衡常数越大,即从左往右反应的平衡常数增大,反应容易进行,物质由热端向冷端转移,即源区温度应大于沉积区温度,物质由源区转移至沉积区。如果反应为放热反应,r H m为负,则应控制源区温度T2 小于沉积区温度T1,这样才能实现物质由源区向沉积区得转移。如果r H m近似为0, 则不能用改变温度的方法来进行化学转移。 9低温合成中,低温的控制主要有两种方法:①恒温冷浴②低温恒温器 10高压合成:就是利用外加的高压力,使物质产生多型相转变或发生不同物质间的化合,从而得到新相,新化合物或新材料。 种类:①静态高温高压合成方法②动态高温高压合成方法 第2 章:软化学合成方法 1软化学合成方法: 通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒,在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中,以可控制的步骤逐步地进行化学反应,实现制备新材料的方法。2软化学法分类:溶胶——凝胶法,前驱物法,水热/ 非水溶剂热合成法,沉淀法,支撑接枝工艺法,微乳液法,微波辐射法,超声波法,淬火法,自组装技术,电化 3绿色化学:主要特点是“原子经济性” ,即在获取新物质的转换过程中充分利用原料中的每个原子,实现化学反应中废物的“零排放” 。因此,既可充分利用资源又不污染环境。 4软化学与绿色化学的关系:两者关系密切,但又有区别。软化学强调的是反应条件的温

力的合成与分解 知识点总结与典例(最新)

力的合成与分解 知识点总结与典例 【知识点梳理】 知识点一力的合成 1.共点力合成的常用方法 (1)作图法:从力的作用点起,按同一标度作出两个分力F1和F2的图示,再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形,画出过作用点的对角线,量出对角线的长度,计算出合力的大小,量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示). (2)计算法:几种特殊情况的共点力的合成. 类型作图合力的计算 ①互相垂直F=F21+F22 tan θ= F1 F2 ②两力等大,夹角为θF=2F1cos θ 2 F与F1夹角为 θ 2 ③两力等大且夹角为 120° 合力与分力等大 (3)力的三角形定则:将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接,从第一个力的作用点,到第二个力的箭头的有向线段为合力.平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示. 2.合力的大小范围 (1)两个共点力的合成 |F1-F2|≤F合≤F1+F2 即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为|F1-F2|,当两力同向时,合力最大,为F1+F2. (2)三个共点力的合成

①三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3. ②任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力最小值为零;如果第三个力不在这个范围内,则合力最小值等于最大的力减去另外两个力. 【归纳总结】 三种特殊情况的共点力的合成 类型作图合力的计算 ①互相垂直F=F21+F22 tan θ= F1 F2 ②两力等大,夹角θF=2F1cos θ 2 F与F1夹角为 θ 2 ③两力 等大且夹角 120° 合力与分力等大 知识点二力的分解 1.矢量、标量 (1)矢量 既有大小又有方向的量。相加时遵从平行四边形定则。 (2)标量 只有大小没有方向的量。求和时按代数法则相加。有的标量也有方向。 2.力的分解 (1)定义 求一个力的分力的过程。力的分解是力的合成的逆运算。 (2)遵循的原则 ①平行四边形定则。 ②三角形定则。 3.分解方法 (1)按作用效果分解力的一般思路

运动和力知识点及练习题含答案

一、选择题 1.下列关于运动与力的说法正确的是() A.物体受到力的作用,运动状态一定发生改变 B.运动的物体一定受到非平衡力的作用 C.若没有力的作用,运动的物体将逐渐停下来 D.物体受到不为零的合力,但其运动方向可能保持不变 2.一个竖直固定在水平地面上的管道如图甲所示,利用拉力F将一木块从管道的左端竖直拉进,右端竖直拉出。已知管道中的竖直管口对木块的挤压作用相同,并测得拉动全过程中拉力和木块移动速度随时间变化的图像如图乙所示。则下列说法正确的是() A.木块受到的重力为2N B.4~6秒,木块受到的摩擦力为8N C.0~2秒,木块受到的合力为7N D.2~4秒,木块受到的摩擦力最大 3.如图甲所示,小球从某高度处由静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧.从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中,得到小球的速度和弹簧被压缩的长度△L之间的关系图像,如图乙所示,其中b为曲线最高点.不计空气阻力,弹簧在整个过程中始终发生弹性形变,则小球() A.在a处弹簧的弹力最大 B.在b处弹簧的弹性势能最大 C.从a到c过程中,小球的速度逐渐减小 D.在b处小球受到的弹力与它所受的重力满足二力平衡的条件 4.如图所示,将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上,在弹簧正上方O点释放一个重为G 的金属小球,下落到A点时与弹簧接触并压缩弹簧至最低点B点,随即被弹簧竖直弹出(整个过程弹簧在弹性范围内)。

A.小球在A点时速度最大 B.小球在B点时受平衡力 C.小球从A点到B位置先做加速运动再做减速运动 D.小球从A点到B位置做减速运动 5.下列体育项目中的一些现象,不能用“力的作用是相互的”来解释的是 A.跳水运动员踩踏跳板,身体向上跳起 B.滑冰运动员用力推墙,身体离墙而去 C.铅球运动员投出铅球后,铅球在空中会下落 D.游泳运动员向后划水,身体前进 6.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动.其结构如图甲所示.图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程,针对此过裎(处在最低位置时高度为零).下列分析正确的是 A.在a状态时弹簧的弹性势能最大,小希的动能为零 B.a→b的过程中,弹簧的弹力越来越大,在b状态时弹力最大 C.b→c的过程中,弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能 D.a→c的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度最大 7.静止在水平桌面上的矿泉水瓶,下列说法正确的是 A.水瓶对桌面的压力与水瓶所受的重力是一对平衡力 B.水瓶对桌面的压力与桌面对水瓶的支持力是一对平衡力 C.水瓶所受的重力与桌面对水瓶的支持力是相互作用力 D.水瓶所受的重力与桌面对水瓶的支持力是一对平衡力

《运动和力》知识点归纳

北师大版物理《第七章运动和力》知识点归纳 一、力的定义:力是物体之间的相互作用。 (1 )力具有物质性:力不能离开物体而存在。 说明:①对某一物体而言,可能有一个或多个施力物体。 ②并非先有施力物体, 后有受力物体 (2)力具有相互性:一个力总是关联着两个物体,施力物体同时也是受力物体,受力物体同时也是施力物体。 说明:①相互作用的物体可以直接接触,也可以不接触。 ②力的大小用测力计测量。 (3)力具有矢量性:力不仅有大小,也有方向。 (4)力的作用效果:使物体的形状发生改变;使物体的运动状态发生变化。 (5)力的种类: ①根据力的性质命名:如重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力、核力等。 ②根据效果命名:如压力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力等。说明:根据效果命名的,不同名称的力,性质可以相同;同一名称的力,性质可以不同。 二、重力 定义:由于受到地球的吸引而使物体受到的力叫重力。 说明:①地球附近的物体都受到重力作用。 ②重力是由地球的吸引而产生的,但不能说重力就是地球的吸引力。 ③重力的施力物体是地球。 ④在两极时重力等于物体所受的万有引力,在其它位置时不相等。 (1)重力的大小:G=mg 说明:①在地球表面上不同的地方同一物体的重力大小不同的,纬度越高,同一物体的重力越大,因而同一物体在两极比在赤道重力大。 ②一个物体的重力不受运动状态的影响,与是否还受其它力也无关系。 ③在处理物理问题时,一般认为在地球附近的任何地方重力的大小不变。 (2)重力的方向:竖直向下(即垂直于水平面) 说明:①在两极与在赤道上的物体,所受重力的方向指向地心。 ②重力的方向不受其它作用力的影响,与运动状态也没有关系。 (3)重心:物体所受重力的作用点。 重心的确定:①质量分布均匀。物体的重心只与物体的形状有关。形状规则的均匀物体,它的重 心就在几何中心上。 ②质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关。 ③薄板形物体的重心,可用悬挂法确定。 说明:①物体的重心可在物体上,也可在物体外。 ②重心的位置与物体所处的位置及放置状态和运动状态无关。 ③引入重心概念后,研究具体物体时,就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力来表示,于是原来的物体就可以用一个有质量的点来代替。 三、弹力 (1)形变:物体的形状或体积的改变,叫做形变。 说明:①任何物体都能发生形变,不过有的形变比较明显,有的形变及其微小。 ②弹性形变:撤去外力后能恢复原状的形变,叫做弹性形变,简称形变。

高中物理知识讲解 力的合成与分解

力的合成与分解 【典型例题】 类型一、求合力的取值范围 例1、物体同时受到同一平面内的三个共点力的作用,下列几组力的合力不可能为零的是( ) A.5 N,7 N,8 N B.5 N,2 N,3 N C.1 N,5 N,10 N D.10 N,10 N,10 N 【答案】C 【解析】分析A?B?C?D各组力中,前两力合力范围分别是:2 N≤F合≤12 N,第三力在其范围之内:3 N≤F合≤7 N,第三力在其合力范围之内;4 N≤F合≤6 N,第三力不在其合力范围之内;0≤F合≤20 N,第三力在其合力范围之内,故只有C中第三力不在前两力合力范围之内,C中的三力合力不可能为零. 【点评】共点的三个力的合力大小范围分析方法是:这三个力方向相同时合力最大,最大值等于这三个力大小之和;若这三个力中某一个力处在另外两个力的合力范围中,则这三个力的合力最小值是零. 举一反三 【变式】一个物体受三个共点力的作用,它们的大小分别为F1=7 N、F2=8 N、F3=9 N.求它们的合力的取值范围?【答案】0≤F≤24 N 类型二、求合力的大小与方向 例2、如图所示,物体受到大小相等的两个拉力作用,每个拉力都是20 N,夹角是60°,求这两个力的合力. 【解析】本题给出的两个力大小相等,夹角为60°,所以可以通过作图和计算两种方法计算合力的大小. 解法1(作图法):取5 mm长线段表示5 N,作出平行四边形如图甲所示,量得对角线长为35 mm.合力F大小为35 N,合力的方向沿F1、F2夹角的平分线. 解法2(计算法):由于两个力大小相等,所以作出的平行四边形是菱形,可用计算法求得合力F,如图乙所示,【点评】力的合成方法有“作图法”和“计算法”,两种解法各有千秋.“作图法”形象直观,一目了然,但不够精确,误差大;“计算法”是先作图,再解三角形,似乎比较麻烦,但计算结果更准确. 【高清课程:力的合成与分解例2】 例3、如左图在正六边形顶点A分别施以F1~F55个共点力,其中F3=10N,A点所受合力为;如图,在A 点依次施以1N~6N,共6个共点力.且相邻两力之间夹角为600,则A点所合力为。

第八章 运动和力知识点总结及解析

第八章运动和力知识点总结及解析 一、选择题 1.一只木箱,静止放在水平地面上,下列说法中正确的是() A.木箱所受的重力和木箱对地面的压力为一对平衡力 B.木箱所受的重力和地面对木箱的支持力为一对平衡力 C.木箱对地面的压力和地面对木箱的支持力为一对平衡力 D.木箱所受的重力和木箱对地球的吸引力为一对平衡力 2.如图所示,一轻弹簧上端固定在天花板上,下端连接一小球。开始时小球静止在O 点,将小球向下拉到B点,释放小球,已知AO=OB,研究小球在竖直方向上的受力和运动情况,则() A.小球运动到O点时将停止运动并保持静止 B.小球运动到A点时将停止运动并保持静止 C.小球从B运动到O的过程中弹力大于重力、速度不断增大 D.小球从O运动到A的过程中弹力大于重力、速度不断减小 3.茶杯放在水平桌面上处于静止状态,下列说法正确的是() A.桌面受到杯子的压力就是杯子的重力 B.杯子受到的重力和桌面对杯子的支持力是一对平衡力 C.桌子受到的重力与地面对桌子的支持力是一对平衡力 D.杯子受到的重力和桌面对杯子的支持力是一对相互作用力 4.在粗糙程度相同的水平面上,重为10N的物体在F=5N的水平拉力作用下,沿水平面由A点匀速运动到B点,此时撤去拉力,物体继续向前运动到C点停下来,此过程中下列说法正确的是( ) A.物体在AB段摩擦力等于10N B.物体在AB段摩擦力小于5N C.物体在BC段摩擦力等于5N D.物体在AB段摩擦力大于BC段摩擦力5.把一个重为G的物体竖直向上抛出,如果物体在空中运动时所受的空气阻力大小恒定为f,则该物体在上升过程与下降过程中所受重力和阻力的合力分别为F上、F下,则()A.F上 = G B.F上>G C.F下 = G D.F下>G 6.值日时,小东提着一桶水走进教室.下列情况中,属于彼此平衡的两个力的是: () A.水桶对人的拉力和人对水桶的拉力 B.水桶受到的重力和水桶对人的拉力 C.水桶受到的重力和人对水桶的拉力 D.水桶受到的重力和水桶对地球的引力

材料合成与制备

材料合成与制备 《材料合成与制备》课程教学大纲一、课程说明 (一)课程名称、所属专业、课程性质、学分; 课程名称:材料的合成与制备 所属专业:材料化学 课程性质:专业必修课 学分:2学分(36学时) (二)课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程; 课程简介: 材料的合成与制备课程是介绍现代材料制备技术的原理、方法与技能的课程,是材料化学专业一门重要的专业必修课程。 目标与任务:通过本课程的学习,使学生掌握材料制备过程中涉及的材料显微组织演化的基本概念和基本规律;掌握材料合成与制备的基本途径、方法和技能;掌握目前几种常见新材料制备方法的发展、原理、及制备工艺;培养学生树立以获取特定材料组成与结构为目的材料科学研究核心思想,培养学生发现、分析和解决问题的基本能力,培养创新意识,为今后的材料科学相关生产实践和科学研究打下坚实的基础。 先修相关课程: 无机化学、有机化学、物理化学、材料科学基础 (三)教材与主要参考书 教材:自编讲义 主要参考书: 1. 朱世富,材料制备科学与技术,高等教育出版社,2006

2. 许春香,材料制备新技术,化学工业出版社,2010 3. 李爱东,先进材料合成与制备技术,科学出版社,2013 1 二、课程内容与安排 第一章引言 1.1 材料科学的内涵 1.2 材料科学各组元的关系 (一)教学方法与学时分配 讲授,2学时。 (二)内容及基本要求 主要内容:材料科学学科的产生、发展、内涵;材料科学与工程学科的四个基本组元:材料的合成与制备、材料的组成与结构、材料的性质与性能、材料的使用效能;材料科学四组元的相互关系。 【掌握】:材料科学学科的内涵、材料科学学科的四组元、四组元间的相互关系。 【了解】:几个材料合成与制备导致不同组成与结构并最终决定性质与性能的科研实例。 【难点】:树立以获取特定材料组成与结构为核心的学科思想。第二章材料合成与制备主要途径概述 2.1 基于液相-固相转变的材料制备 2.3 基于固相-固相转变的材料制备 2.4 基于气相-固相转变的材料制备 (一)教学方法与学时分配 讲授,2学时。

力的合成与分解的知识点

力的合成与分解 掌握内容: 1、力的合成与分解。会用直角三角形知识及相似三角形等数学知识求解。 2、力的分解。 3、力矩及作用效果。 知识要点: 一、力的合成: 1、定义:求几个力的合力叫力的合成。 2、力的合成: (1)F F 12,同一直线情况同向反向()F F F F F F F F =+=->??? 121212 (2)F F 12,成θ角情况: ①遵循平行四边形法则。 两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段作邻边,作平行四边形,平行四边形的对角线表示合力的大小和方向。 作图时应注意:合力、分力作用点相同,虚线、实线要分清。 ②应用方法作图法:严格作出力的合成图示,由图量出合力大小、方向。计算法:作出力的合成草图,根据几何知 识算出大小、方向。F ????? ?? 注意:在F F 12,大小一定的情况下,合力F 随θ增大而减小,随θ减小而增大,F 最大值是F F F F F F F F 121212+->,最小值是(),范围是 ()~()F F F F 1212-+,F 有可能大于任一个分力,也有可能小于任一个分力,还可能等于某一个分力的大小,求多个力的合力时,可以先求出任意两个力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,依此类推。 二、力的分解: 求一个力的分力叫力的分解。是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形法则。一个力的分解应掌握下面几种情况: 1、已知一个力(大小和方向)和它的两个分力的方向,则两个分力有确定的值; 2、已知一个力和它的一个分力,则另一个分力有确定的值;

3、已知一个力和它的一个分力的方向,则另一分力有无数解,且有最小值(两分力方向垂直); 4、一个力可以在任意方向上分解,且能分解成 无数个分力; 5、一个分力和产生这个分力的力是同性质力, 且产生于同一施力物体,如图18中,G 的分力是沿 斜面的分力和垂直于斜面的分力(此力不能说成是 对斜面的压力)。 6、在实际问题中,一个力如何分解,应按下述步骤:①根据力F 产生的两个效果画出分力F F 12和的方向;②根据平行四边形法则用作图法求F F 12和的大小,且注意标度的选取;③根据数学知识用计算法求出分力F F 12和的大小。 三、力的正交分解法: 在处理力的合成和分解的复杂问题时,有一种比较简便宜行的方法——正交分解法。 求多个共点力合成时,如果连续运用平行四边形法则求解,一般说来要求解若干个斜三角形,一次又一次地求部分的合力的大小和方向,计算过程显得十分复杂,如果采用力的正交分解法求合力,计算过程就简单多了。 正交分解法——把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解,其目的是便于运用普通代数运算公式来解决矢量运算。 力的正交分解法步骤如下: 1、正确选定直角坐标系:通常选共点力的作用点为坐标原点,坐标轴的方向的选择则应根据实际问题来确定。原则是使坐标轴与尽可能多的力重合,即是使需要向两坐标轴投影分解的力尽可能少,在处理静力学问题时,通常选用水平方向和竖直方向上的直角坐标,当然在其它方向较简便时,也可选用。 2、分别将各个力投影到坐标轴上:分别求x 轴和y 轴上各力的投影的合力F x 和F y 其中: F F F F F F F F x x x x y y y y =+++=+++123123 (式中的F F F x y x y 111和是在轴和轴上的两个分量,其余类推。) 这样,共点力的合力大小可由公式: F F F x y =+()()22求出。 设力的方向与x 轴正方向之间夹角是α。 tg F F y x α=

运动和力知识点总结及解析

一、选择题 1.如图所示,是南开中学教师运动会的“同心鼓”项目,这个项目要求老师们同时用力拉着鼓四周的绳子,通过有节奏的收、放绳子使鼓起伏,让球在鼓面上跳动。下列说法正确的是() A.球在上升过程中所受合力不为零,合力方向竖直向下 B.球上升到最高点,此时速度为零,受平衡力 C.球与鼓面撞击后向上运动,是因为球受到惯性 D.鼓悬空保持静止时,因受到多个不同方向的拉力,合力不为零 2.如图甲所示装置,其中心固定着一根竖直的杆,杆顶有一小球。一开始小球和装置一起沿某一水平方向做匀速直线运动,某时刻装置突然停止,小球从杆上落下,刚离开杆时的俯视图如图乙所示,请由此判断装置是向哪个方向运动() A.西南B.东南C.东北D.西北 3.在粗糙程度相同的水平面上,重为10N的物体在F=5N的水平拉力作用下,沿水平面由A点匀速运动到B点,此时撤去拉力,物体继续向前运动到C点停下来,此过程中下列说法正确的是( ) A.物体在AB段摩擦力等于10N B.物体在AB段摩擦力小于5N C.物体在BC段摩擦力等于5N D.物体在AB段摩擦力大于BC段摩擦力4.共享单车是节能环保的交通工具,小杨骑共享单车游玩邛海湿地公园,下列说法正确的是() A.小杨骑行的速度最大可以达到50m/s B.小杨下坡时不蹬车,单车继续滑行是因为受到惯性 C.小杨骑车匀速转弯时,运动状态没有发生改变 D.以上说法都不对 5.一杯水放在列车内的水平桌面上,如果水面突然发生了如图所示的变化,则列车的运动状态可能发生的变化是()

A.列车突然向右启动或向左运动时突然刹车 B.列车突然向左启动或向右运动时突然刹车 C.列车突然加速 D.列车突然减速 6.如图所示,叠放在一起的物体A和B,在F=10N的水平拉力作用下沿水平方向作匀速直线运动,则下列结论中正确的是() A.A物体受到的摩擦力为10N,B物体受到的摩擦力为0N B.B物体受到的重力与A对B的支持力是一对相互作用力 C.A受到的重力与地面对A的支持力是一对平衡力 D.若拉力F增大,B与A之间的摩擦力增大,A与地面的摩擦力也随着增大 7.如图所示,用大小为F的垂直于墙面的力挤压黑板擦,黑板擦静止于墙面上,此时黑板 擦受到的摩擦力为f1;改变F的大小使其变成1 3 F,黑板擦恰好匀速下滑,此时黑板擦受 到的摩擦力为f2,请问f1和f2的大小关系是() A.f1f2D.无法判断 8.随着经济的快速发展和物质生活水平的提高,人们的精神文化需求日益增长,轮滑运动慢慢成为广大青年群众积极参与的社会活动,在轮滑运动中,下列说法正确的是()A.轮滑受到的重力和水平地面对轮滑的支持力是一对平衡力 B.轮滑下面的轮子是通过变滑动为滚动的方式减小摩擦的 C.轮滑匀速转弯时,受到平衡力的作用 D.轮滑运动时不用力仍能保持向前滑行是由于受到惯性的作用 9.体检时,小宏静立在体重秤上,下列几对力中属于彼此平衡的是 A.小宏对秤的压力与秤受到的支持力 B.小宏对秤的压力与秤对他的支持力 C.秤受到的重力与秤对小宏的支持力 D.小宏受到的重力与秤对他的支持力

力的合成与分解知识点总结与典例

力的合成与分解 一、力的合成 1.合力与分力 (1)定义:如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力 的合力,那几个力就叫这个力的分力。 (2)逻辑关系:合力和分力是一种等效替代关系。 2.共点力:作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力。 3.力的合成的运算法则 ( 1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力 F1 、F2 的合力,可以用表示 F1 、F2 的有向 线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2 之间)就表示合力的 大小和方向,如图甲所示。 (2)三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示 F1、F2 的线段首尾 顺次相接地画出,把 F1、F2 的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示。 4.力的合成方法及合力范围的确定 (1)共点力合成的方法 ①作图法②计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求 出合力。 (2)合力范围的确定 ①两个共点力的合力范围: | F1–F2| ≤F≤F1+F2,即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。当两个力反向时,合力最小,为| F1–F2| ;当两个力同向时,合力最大,为

F1+F2。 ②三个共点力的合成范围 A.最大值:三个力同向时,其合力最大,为F max=F1+F2+F3。 B.最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值 为零,即F min=0;如果不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和 的绝对值,即 F min =F1–| F2+F3| ( F1为三个力中最大的力)。 (3)解答共点力的合成问题时的两点注意 ①合成力时,要正确理解合力与分力的大小关系。合力与分力的大小关系要视情况而定,不能形成合力总大于分力的思维定势。 ②三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差。 二、力的分解 1.概念:求一个力的分力的过程。 2.遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则。 3.力的分解方法 (1)力的效果分解法 ①根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向; ②再根据两个实际分力的方向画出平行四边形; ③最后由平行四边形和数学知识求出两个力的大小。 (2)按问题的需要进行分解 ①已知合力 F和两个分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力 F 进行分解,其解是唯一的。 ②已知合力 F和一个分力的大小与方向,力 F 的分解也是唯一的。 ③已知一个分力 F1的方向和另一个分力 F2 的大小,对力 F 进行分解,则有三种可能( F1 与 F 的夹角为θ)。如图所示: A.F2

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