Список формул по физике на 7 класс: понятия и пояснения

Формулы по физике 7 класс, все разделы

В 7 классе ученики, изучая физику, проходят следующий список разделов:

1. Введение, в котором знакомятся с наукой, историей ее возникновения, мерами физических величин.
2. Сведения о строении вещества. В этом разделе школьники узнают об атомах и молекулах.
3. Взаимодействие тел, в котором изучают взаимодействие тел друг с другом под влиянием различных физических сил.
4. Давление твердых тел, жидкостей и газов, в котором рассматриваются ключевые понятия и физические законы.
5. Работа и мощность, энергия. В данном разделе учащиеся узнают об основных видах и законах превращения энергии.

Измерение физических величин

Людям часто приходится производить измерения при работе с техникой, в быту и при изучении различных явлений, которые можно объяснить с помощью науки. Например, чтобы узнать, сколько времени понадобится на то, чтобы дойти от дома до школы, нужно знать скорость движения и расстояние до учебного заведения от того места, где вы живете. Скорость, время и расстояние — это физические величины. Физическую величину всегда можно измерить.

Для того, чтобы это сделать, необходимо сравнить физическую величину с однородной величиной, которую принято считать единицей. Каждая физическая величина имеет свои единицы. Во всем мире приняты одинаковые единицы измерения физических величин. Для этого создана интернациональная система единиц — СИ. В ней за основную единицу длины принято считать 1 метр, единицу времени — 1 секунду, единицу массы — 1 килограмм.

Для измерения физических величин применяют измерительные приборы. К ним относятся:

• линейка;
• рулетка;
• секундомер;
• шагомер;
• термометр;
• весы; 
• амперметр;
• вольтметр и т. п.

Механическое движение

Рассмотрим основные физические величины, которые характеризуют механическое движение.

Скорость, путь, время движения, средняя скорость

Рассчитывается скорость по формуле:

\(V=\frac St\)

где S — путь, пройденный объектом за определенное время (t).

Скорость — векторная величина.

В физике существует понятие средней скорости, которая характеризует неравномерное движение.

Для того, чтобы определить среднюю скорость, нужно весь пройденный путь разделить на всё время движения.

Сила тяжести, вес, масса, плотность

В XVII веке Исаак Ньютон открыл закон всемирного тяготения, согласно которому:

1. Силы притяжения между телами зависят от их массы. Чем больше массы тел, тем больше будут силы притяжения.
2. Силы притяжения тел зависят от расстояния между ними. Если расстояние между телами увеличивается, силы притяжения уменьшаются.

Плотность определяется по формуле:

\(p=\frac mV\)

где m — масса, V — объем.

Рассчитать вес можно по той же формуле, что и силу тяжести.

Давление

Давление можно вычислить по формуле:

\(P=\frac FS\)

где F — сила, направленная перпендикулярно площади поверхности, S — площадь этой поверхности.

Сила давления

Давление газов и жидкостей

Давление в жидкости или газе зависит от 2-х факторов:

1. Уровня вещества в емкости. (Из-за того, что верхние слои «давят» на нижние слои жидкости).
2. Плотности жидкости или газа. Чем больше плотность, тем больше давление.

В виде уравнения зависимость выглядит так:

\(P=p\times g\times h\)

где P — давление в жидкости / газе, p — плотность вещества, g — коэффициент силы тяжести, равный 9,8 м/с, h — уровень жидкости в емкости. 

Давление в жидкости и газе также измеряется в паскалях.

Давление однородной жидкости

Закон сообщающихся сосудов

Закон сообщающихся сосудов гласит: уровни однородной жидкости в сообщающихся сосудах устанавливаются на одной высоте.

Это правило верно для любого количества сообщающихся сосудов, независимо от их формы и расположения в пространстве. Главное условие — чтобы в сосудах находилась одна и та же жидкость.

Закон гидравлической машины

В основе закона гидравлической машины лежит закон Паскаля, согласно которому давление, производимое на жидкость, передается в любую точку без изменения.

Описание этого закона уравнением выглядит так:

\(P=\frac FS\)

где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.

Закон Архимеда

Сила Архимеда обладает следующими признаками:

1. Зависит от плотности жидкости и объема погруженной части тела.
2. Не зависит от плотности тела, его формы и высоты столба жидкости над телом.

Вычисляется по формуле:

\(F_a=p\times g\times V\)

где p — плотность жидкости или газа, g — коэффициент силы тяжести, V — объем погруженного в жидкость объекта.

Условие плавания тел

Тела, оказавшись в жидкости, ведут себя по-разному: одни тонут, другие плавают внутри жидкости, третьи всплывают на поверхность.

Такое поведение тел зависит:

• от взаимодействия силы тяжести и силы выталкивания;
• от плотности тела относительно плотности жидкости.

Работа, мощность

В физике термин «работа» употребляется в связи с действием силы и полученным в процессе этого действия перемещением тела.

Вычислить механическую работу можно по формуле:

\(A=F\times S\)

где F — значение силы, S — путь.

Работа может быть отрицательной при условии перемещения тела против направления действия силы.

В некоторых случаях механическая работа может равняться 0:

1. На тело действует сила, но тело не перемещается. Например, сила тяжести на любой неподвижный объект.
2. Тело перемещается по инерции, без воздействия на него каких-либо сил.
3. На тело действует сила, направленная не по направлению движения тела, а перпендикулярно ему.

Определить мощность можно двумя способами:

\(N=\frac At \)

где A — работа, t — время ее выполнения.

или

\(N=F\times V\)

где F — сила, приложенная к телу, v — скорость движения тела в направлении силы.

Механический рычаг

Условие равновесия рычага

Момент силы

КПД

Формула вычисления КПД выглядит так:

\( \eta=\frac{A_п}{A_з}\)

где \(А_п\) — полезная работа, \(A_з\) — затраченная работа.

Энергия

Вычислить энергию можно по формуле:

\(E=A_{max}\)

где \(A_{max}\) — максимальная работа.

Механическая энергия может быть 2-х видов:

1. Потенциальная.
2. Кинетическая.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это энергия взаимодействия.

Она определяется по формулам:

\(E_п=A\)

где A — работа,

или

\(E=m\times g\times h\)

где m — масса, g — коэффициент силы тяжести, h — высота, на которое поднято тело.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это энергия движения. 

Она определяется по формуле:

\(E=\frac{m\times V^2}2\)

где m — масса, V — скорость движения.

Сохранение и превращение механической энергии

Закон сохранения энергии гласит, что энергия в природе существует всегда, ее значение при этом остается постоянным, просто она видоизменяется при передаче от одного тела к другому и превращается из одного вида в другой.

Формула закона сохранения энергии выглядит так:

\(E_{k_1}+E_{p_1}=E_{k_2}+E_{p_2}\)

Уравнение означает, что полная механическая энергия тела, состоящая из кинетической и потенциальной, остается постоянной.

В данной формуле \(E_{k_1} и E_{k_2}\) — это кинетическая энергия тела, \(E_{p_1} и E_{p_2}\) — потенциальная.

Полную механическую энергию (E) можно рассчитать по формуле:

\(E=E_k+E_p\)

где \(E_k\) — кинетическая энергия, \(E_p\) — потенциальная.

Формулы меры длины и веса

Примеры задач

Рассмотрим самые распространенные задачи из каждого раздела.

Задачи на нахождение скорости, пути или времени движения

Задача

Дано: Поезд «Москва-Сочи» движется со скоростью 72 км/ч. Какой путь поезд преодолеет за 20 минут?

Решение

Сначала необходимо известные в задаче величины привести к одинаковым единицам измерения. 20 мин=1200 с. 72 км/ч=20 м/с.

\(S=V\times t=1200*20=24000м=24\) км.

Задача

Дано: Самолет «Нью-Йорк-Лондон» летит со скоростью 850 км/ч. За какое время он преодолеет расстояние в 3400 км?

Решение

По формуле \(t=\frac SV\) ищем время.

t=3400/850=4 часа.

Задача

Дано: Поезд, двигаясь с постоянной скоростью, за 2 часа прошел 108 км. Определите скорость движения поезда.

Решение

По формуле\( V=\frac St\) находим скорость.

V=108/2=54км/ч=15 м/с.

Задачи на вычисление силы тяжести, веса, массы, плотности

Задача

Дано: Льдина объемом 8 м^3 обладает массой в 7200 кг. Какова плотность льда?

Решение

По формуле вычисления плотности получается 

\(p=\frac mV=7200/8=900 кг/м^3\)

Задача

Дано: На столе стоит емкость с водой массой 1,5 кг. Определите силу тяжести и вес емкости.

Решение

Мы знаем, что сила тяжести и вес рассчитываются по одной формуле, поэтому:

\(F=P=m\times g=1,5*9,8=14,7\) Н.

Задача

Дано: Известно, что вес тела составляет 5 Н. Найдите массу тела.

Решение

\(m=\frac Pg=5*9,8=0,5\) кг (округлили).

Задачи на определение давления, силы Архимеда

Задача

Дано: Камень объемом \(1,6м^3\) находится в морской воде. Определите силу Архимеда, воздействующую на него.

Решение

Плотность морской воды равна \(1030 кг/м^3\).

По формуле расчета силы выталкивания получаем:

\(F_a=p\times g\times V=1030*1,6*9,8=16500Н=16,5\) кН.

Задача

Дано: Известно, что на поверхность площадью 2 \(м^2\) действует сила в 500 Н. Рассчитайте давление, производимое силой на поверхность.

Решение

\(P=\frac FS=500/2=250\) Па.

Задача

Дано: Подводная лодка находится в Баренцевом море на глубине 300 метров. Определите давление воды на судно.

Решение

\(P=p\times g\times h=1030*9,8*300=3028200\) Па.

Задачи на вычисление работы, мощности, КПД

Задача

Дано: Тело массой 5 кг свободно перемещается с высоты в 5 метров. Определите работу силы тяжести.

Решение

\(A=F\times S\)

\(F=m\times g\)

\(A=m\times g\times S=5*5*9,8=245\) Дж.

Задача

Дано: Какую мощность развивает объект при движении с постоянной скоростью 3,6 км/ч, если его сила тяги равна 1 кН.

Решение

3,6 км/ч=1 м/с.

1 кН=1000 Н.

\(N=\frac At\)

\(A=F\times S\)

\(S=V\times t\)

\(N=F\times V=1*1000=1000 Вт=1\) кВт.

Задача

Дано: Машина мощностью 5 кВт поднимает 180 тонн песка на высоту 6 метров за один час. Определите КПД установки.

Решение

\( \eta=\frac{A_п}{A_з}\)

\(А_п=m\times g\times h\)

\(A_з=A=P\times t\)

\(\eta=\frac{m\times g\times h}{P\times t}=180000*9,8*6/(5000*3600)=0,59\)

0,59*100%=59%