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第1节 能量及其形式
一.认识能量
1.能量的定义：描述物体对外做功的本领，也称为能。
2．一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
二.不同形式的能量及利用
1.机械能：机械能是动能与势能的总和，这里的势能分为重力势能和弹性势能。
【运动中的物体都具有机械能】
2.光能：以太阳光或其他光源发出的光具有的能量
3.化学能：物质在发生化学变化积累或释放出来的能量
4.热能：主要表现为温度变化，运动剧烈，摩擦运动
【氧化燃烧，摩擦运动，热量传递】
5.核能：核变化产生的能量
6.潮汐能与风能：自然界的能量，类似于机械能
7.声能：雪崩，或者超声波碎石
8.电能：
第2节 机械能
一.动能
1.动能的定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。
2.动能大小的影响因素：
3.实验变量：
（1）小球的初始高度：控制到达水平面的速度大小
（2）不同质量的小球：
（3）物块移动的距离：表示小球动能大小
4.实验操作：
（1）相同质量的小球从不同高度下落，探究速度对物体动能的影响
（2）不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体动能的影响
5.实验方法：控制变量法，转化法
6.实验结论：物体的动能大小与质量有关，与速度有关
二.势能
1.重力势能：
（1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。
（2）重力势能的影响因素：
（3）实验变量：
①小球的初始高度：控制到达水平面下落距离
②不同质量的小球：
③陷入沙坑的距离：表示小球重力势能大小
（4）实验操作：
①相同质量的小球从不同高度下落，探究下落高度对物体重力势能的影响
②不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体重力势能的影响
③相同质量的小球从运动轨迹下落，探究下落运动轨迹对物体重力势能的影响
（5）实验方法：控制变量法，转化法
（6）实验结论：物体的重力势能大小与质量有关，与下落高度有关，
与运动路径无关
2.弹性势能：
(1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。
三.机械能与机械能守恒
1.机械能：动能和势能之和称为机械能。
2.机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。
3.机械能守恒的几种类型
（1）弹簧：在下落过程中，小球未接触弹簧之前机械能守恒，接触弹簧后机械能减少，随着压缩程度增大，弹力增大，即出现下图的：
a.接触点：之前小球机械能守恒，之后小球机械能减小，弹簧弹性势能增大
b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大
c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大
（2）蹦极
a.接触点：之前人机械能守恒，之后人机械能减小，弹簧弹性势能增大
b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大
c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大
（3）滚摆：重力势能与动能之间转化
（4）单摆
ac两点是最高点，动能为零重力势能最大
b.点是最低点，重力势能最小，动能最大
单摆整个过程中没有首例平衡的点
斜面
重力势能与动能转化机械能守恒
第3节 能量转化的量度
一.功
1.定义：物体受到力的作用，并且在这个力的方向上通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
2.做功的两个必要因素：
（1）作用在物体上的力；
（2）物体在力的方向上通过一段距离。
3.力对物体不做功的三种情况
①有距离无力：物体没有受到力的作用，但由于惯性通过一段距离；
②有力无距离：有力作用在物体上，但物体没动，即物体没有通过一段距离；
③力与运动距离垂直：物体受到了力的作用，也通过了一段距离，但通过的距离与力的方向垂直。
二.功与功率的计算
1.功
（1）定义：力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。即功=力x距离。
（2）计算公式为W=Fs , W表示功，F表示力，S表示沿力方向的距离
（3）单位：在国际单位制中，力的单位是牛( N )，距离的单位是米( m)，功的单位是牛.米(N. m )，在国际单位制中，用专门的名称“焦耳”来表示，简称为焦，符号是J。1焦=1牛.米。
（4）做功的实质：能量转化的量度
2.功率
（1）定义：单位时间内做功的多少
（2）意义：表示物体做功快慢的物理量
（3）计算公式为P=W/t P表示功率，W表示功，t表示做功时间
推导可得：P=FV F表示力，V表示沿力方向的运动速度
(4)功率的单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。
1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。
1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。
第4节 简单机械
一.杠杆
1.杠杆的定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。
2.杠杆的五要素：
(1)支点:杠杆绕着转动的固定点。(用0表示)
(2)动力:使杠杆转动的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻碍杠杆转动的力。(用F2表示)
(4)动力臂:从支点到动力作用线的距离。(用L1表示)
(5)阻力臂:从支点到阻力作用线的距离。(用L2表示)
【杠杆的受力分析图】
二.研究杠杆的平衡条件
1.杠杆平衡是指：杠杆静止或匀速转动。
2.实验前：应调节杠杆两端的螺母，使杠杆在水平位置平衡。
这样做的目的是：可以方便的从杠杆上量出力臂。
3.结论：杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是： 动力×动力臂＝阻力×阻力臂。写成公式F1l1=F2l2 也可写成：F1 / F2=l2 / l1
4.解决杠杆平衡时动力最小问题：
此类问题中阻力×阻力臂为一定值，要使动力最小，必须使动力臂最大，要使动力臂最大需要做到
①在杠杆上找一点，使这点到支点的距离最远
②动力方向应该是过该点且和该连线垂直的方向。
由杠杆平衡原理进行杠杆分类
一.三、杠杆的分类及受力分析
1.基础杠杆：
力在支点同侧：力指向杠杆两侧
力在支点两侧：力指向杠杆同侧
2.有质杠杆：杠杆自身的质量作为阻力影响，受力分析时以一端为支点，分析另一端的力。
3.多杠杆：在进行受力分析时发现一个杠杆的力在另一个杠杆有着相反的作用效果时，即为多个杠杆结合使用
4.多力臂：对于同一个杠杆，有着多个力共同作用得到一个平衡的效果，或原已平衡的杠杆动态分析
5.结合类杠杆：杠杆结合浮力进行受力分析，杠杆与压力压强结合，按照杠杆平衡原理和基础受力分析一起结合解题
四、滑轮
1.滑轮的定义：滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子。
2.滑轮的实质：类似于一个变形的杠杆，受力可根据杠杆平衡原理分析。
2.滑轮的分类：
（1）定滑轮：轴固定不动
①特点：类似于一个等臂杠杆，不省力，不费距离，可改变力的方向
②应用：旗杆顶部滑轮，用来改变力的方向的装置
动滑轮：轴随着物理一起运动
①特点：类似于一个省力杠杆，动力臂为阻力臂的二倍，省一半的力，费二倍距离
②应用：各种省力装置的滑轮
【注意】
对于滑轮的受力分析最好使用受力平衡，一直动滑轮定滑轮有时会影响判断
并非不动的一定是定滑轮，如人在船上通过滑轮拉船
五.滑轮组
1.滑轮组的定义：由若干个定滑轮和若干个动滑轮组合成滑轮组；同时具备定滑轮和动滑轮的特点。
2.依据受力平衡可得：使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几股绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一；即F=1/n (G物+G动) 。
3.特点：既能改变力的大小，又能改变力的方向
4.如有n股绳与下端滑轮连接则（nF=G物+G动）绳端移动速度为滑轮移动速度的n倍
5.横向的滑轮依据受力平衡进行分析，运动的速度大小可依据滑轮组分析
六.机械效率
1.相关物理量的意义：
(1)有用功:人们提升重物过程中必须做的功，用w有用表示。
(2)额外功:利用机械时，人们不得不额外做的功，用W额外表示。
(3)总功:人的拉力(动力)对动滑轮(机械)所做的功，用W总表示，W总=W有用+W额外
2.机械效率：
（1）定义：有用功跟总功的比值，公式η＝×100%
（2）增大效率的方法：
①有用功不变，减小无用功
②无用功不变，增大有用功
③减小无用功，增大有用功
3.滑轮组的机械效率：η＝Gh/FS = G物/（G物+G动）
七.斜面
1.斜面定义：与水平面成倾斜的光滑平面，称为斜面
2.斜面本质：增大了做功的距离，从而起到了省力的作用
3.假设光滑无摩擦的斜面：（W总=FS=Gh）
（1）斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之几。
（2）要使物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
4.有摩擦力的斜面（机械能守恒）：（W总 = FS = Gh + fL ）
5.常见的斜面：盘山公路，螺丝的螺纹，倾斜的轨道
第5节 物体的内能
一.内能
1.内能的定义：分子的动能和势能的总和。
2.内能大小的影响因素：
（1）分子动能：分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样,运动着的分子也具有动能。
【影响分子动能的因素】
温度升高 分子运动剧烈程度增加 内能增加
温度
温度降低 分子运动剧烈程度减弱 内能减少
（2）分子势能：由于分子之间存在相互作用力,因此分子之间也具有势能。
【影响分子势能的因素】
体积增加 分子势能增加 内能增加
体积
体积减少 分子势能减少 内能减少
（3）分子数目：温度体积相同，物体内的分子数越多，内能就越大
3.改变物体内能大小的方法：
二.热量的计算
1.热量定义：物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量
2.比热容的定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容，比热容用符号℃表示，单位为焦/(千克. ℃)，读作焦每千克摄氏度。
3.热量的计算公式：Q=cm△t ，其中C表示比热容，m表示质量，△t 表示温度变化量
4.燃料的热值：
（1）定义：单位质量或体积的某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）单位：焦/千克，或者焦/立方米
5.燃料完全燃烧放出热量的计算公式（一般是总功）： Q放=mq
三.温度，内能和热量的关系比较
温度 热量 内能
概念不同 宏观上：表示物体的冷热程度微观上：反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和
量的性质 状态量 过程量 状态量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少”
单位 摄氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低
三.热机
1.定义：把内能转化为机械能的机械
2.常见的内燃机种类：
（1）蒸汽机
（2）喷气式发动机
四.内燃机
1.定义：燃料在机器汽缸内燃烧的热机。汽油机和柴油机是两种常见的内燃机。
2.常见的内燃机：汽油机和柴油机
3.汽油机工作原理：气缸吸入汽油和空气的混合物，经火花塞点火将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
4.柴油机工作原理：气缸吸入柴油，经喷油嘴把柴油喷进高温的气缸点燃，将内能转化为机械能，推动着活塞运动。
内燃机的工作：对于内燃机的活塞上下运动我们把内燃机的工作分为四个冲程，作为一个工作循环，转两圈，做一次功，只有做功冲程是对外做功，其他冲程都是靠惯性完成
内燃机的工作（以汽油机的图示为例）
吸气冲程---进气门打开，排气门关闭，活塞向下，将空气吸入气缸（汽油机吸入的是汽油和空气的混合物）
压缩冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向上，压缩气缸里的气体（将机械能转化为内能）
做功冲程---进气门关闭，排气门关闭，活塞向下，气缸里燃料燃烧（将内能转化为机械能，汽油机需要火花塞点火，柴油机压燃）
排气冲程---进气门关闭，排气门打开，活塞向上，将气缸里的气体排出
7.汽油机与柴油机的区别：
（1）缸内吸入的气体： 汽油机吸入的是空气与汽油的混合气体，柴油机吸入的是空气
（2）点火方式： 汽油机在压缩冲程结束通过火花塞电子打火点燃，柴油机是压缩冲程结束通过喷油嘴喷入柴油蒸气后直接压燃
（3）结构上： 汽油机的火花塞，柴油机有喷油嘴。
（4）效率上： 柴油机的效率高于汽油机
（5）体积上： 柴油机更大，功率也相对大些。
第6节 电能
一．电功
1.定义：电流通过某段电路所做的功叫电功。
2.实质：电流做功的过程，实际就是电能转化为其他形式的能（消耗电能）的过程；电流做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，就消耗了多少电能。
电流做功的形式：电流通过各种用电器使其转动、发热、发光、发声等都是电流做功的表现。
3.规定：电流在某段电路上所做的功，等于这段电路两端的电压，电路中的电流和通电时间的乘积。
4.单位：国际单位是焦耳（J）常用单位：度（kwh） 1度=1千瓦时=1kwh=3．6×106J
5.测量电功：
⑴电能表：是测量用户用电器在某一段时间内所做电功（某一段时间内消耗电能）的仪器。
⑵电能表上“220V”“5A”“3000R/kwh”等字样，分别表示：电电能表额定电压220V；允许通过的最大电流是5A；每消耗一度电电能表转盘转3000转。
⑶读数：A、测量较大电功时用刻度盘读数。
　　①最后一位有红色标记的数字表示小数点后一位。
②电能表前后两次读数之差，就是这段时间内用电的度数。
二．电功率的计算
1．定义：电流在单位时间内所做的功。
2．物理意义：表示电流做功快慢的物理量。灯泡的亮度取决于灯泡的实际功率大小。　
3．电功率计算公式：P=UI=W/t（适用于所有电路）
　对于纯电阻电路可推导出：P=I2R=U2/R
　　①串联电路中常用公式：P=I2R P1：P2：P3：…Pn=R1：R2：R3：…：Rn
　 ②并联电路中常用公式：P=U2/R P1：P2=R2：R1
　　③无论用电器串联或并联。计算总功率 常用公式P=P1+P2+…Pn
4．单位：国际单位 瓦特（W） 常用单位：千瓦（kw）
5．额定功率和实际功率：
⑴额定电压：用电器正常工作时的电压。
额定功率：用电器在额定电压下的功率。P额=U额I额=U2额/R
某灯泡上标有“PZ22OV-25”字样分别表示：普通照明，额定电压220V，额定功率25W的灯泡。
若知该灯“正常发光”可知：该灯额定电压为220V，额定功率25W，额定电流I=P/U=0．11A 灯丝阻值Ｒ＝U额2/Ｐ＝2936Ω。
⑵当U实=U额时，P实=P额　　用电器正常工作（灯正常发光）
当U实＜U额 时，P实＜P额 用电器不能正常工作（灯光暗淡），有时会损坏用电器
6.家庭电路电功率的计算
使用公式P=W/t ，如电能表使用消耗电能多少千瓦时，可根据1千瓦时是功率为一千瓦的用电器工作一小时消耗的电能，可根据比例计算用电器电功率。
三.焦耳定律及电热
1．焦耳定律：　
(1)1841年，英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q（称为焦耳热）与电流I 的平方、导体的电阻R、通电时间t成正比，这个规律叫焦耳定律。
焦耳定律是一个实验定律。它的适用范围很广，纯电阻电路、非纯电阻电路在计算电热时都用到它。
(2)热功率：单位时间内导体的发热功率叫做热功率．热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积．
(3)电功率与热功率:对纯电阻电路，电功率等于热功率
即： P=I*U=I2R=U2/R
此时，可得U=IR,所以纯电阻电路也可以说是欧姆定律成立的电路
对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和．
2.电热
（1）电热：由于导体的电阻，使电流通过导体时消耗的电能中转化为内能的那一部分能量叫电热。
（2）内容：电流通过导体时产生的热量等于电流的平方、导体的电阻和通电时间的乘积。
（3）公式：Q=I2Rt.
（4）适用对象:凡是要计算电热，都应首选Q=I2Rt，可求任何电路中电流I通过电阻R时所产生的热量。
3．热功率的意义及计算
（1）热功率：单位时间内发热的功率叫作热功率。热功率即电能转化为内能的功率，
即：P=Q/t=I2R
（2）热功率计算:当电路不是纯电阻电路时，电功用W=UIt来计算，电热Q只能用Q=I2Rt进行计算，电功率用P=IU计算，热功率只能用P热=I2R
计算。
4.电热的档位问题：
如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出
高温档：R2单独工作
中温档：R1单独工作
低温档：R1,R2同时工作
如图所示R1>R2根据P=U2/R可得出
高温档：R1,R2同时工作
中温档：R2单独工作
低温档：R1单独工作
第7节 核能
一.裂变和聚变
1.核能：原子核是可以转变的。原子核在转变过程中所释放出的能量，核能是从原子核内部释放出来的，它比物质在化学反应中释放出的化学能要大得多。
2.原子核的的裂变和聚变是获得核能的两条途经.
（1）核裂变：是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并且释放出巨大能量的现象。例如，用中子轰击铀-235原子核，可以使铀核裂变变为氦核和钡核，同时向外释放能量，并产生2-3个新的中子。如果产生的中子继续轰击着其他铀核，引起铀核裂变，就会导致越来越多的铀核不断的发生裂变，放出越来越多的能量。这种连锁式的铀裂变反应称为链式反应。原子的核裂变的链式反应不加以控制，在短时间内形成雪崩式的裂变反应，就会放出巨大能量而产生猛烈的核爆炸，原子弹就是运用这个原理制造的。
（2）核聚变：是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新原子核结合成质量较大的新原子核，同时释放出能量的现象。例如，氚核（核内有一个质子、一个中子的氢核）和氚核（核内有一个质子、两个中子的氢核）在高温下聚合成氦核，并向外放出能量，在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放更多的核能。核聚变需要极高的温度，所以也叫做热核反应。热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，依靠自身产生的热就会使核反应继续下去。氢弹就是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。
二.核能的和平利用----核电站
（1）核电站：如果能够按需求控制链式反应的速度，使原子核的裂变反应持续而缓慢地进行，核能有控制地平稳释放，这样的核能就可以为人类和平建设服务。可控制地进行核反应的装置称为核反应堆。核电站就是利用核反应堆提供的能量，使水变成水蒸气，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
（2）太阳：太阳巨大能量就是内部核聚变产生的。在太阳的内部，氢原子核在超高温下发生核聚变，释放出巨大的核能。这些能量再从太阳核心向外扩散到太阳表面，然后，大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。人们虽然能够控制核裂变的速度，但还是没有找到实用的控制核聚变反应的方式，所以，直到现在人类还不能和平利用核聚变的能量。
放射性
1.放射性：早在100多年前，科学家贝克勒尔、居里夫人等发现铀、钍、镭等元素能够自发的放出穿透力很强的射线。居里夫人把元素具有这种辐射能力叫做放射性。进一步研究发现，许多天然存在的元素也具有放射性。
2.原子的裂变也会产生一些放射性物质。放射性物质放出的射线到底是什么？
α射线：是带正电的高速运动的氦原子核流
β射线：是带负电的高速运动的电子流。
γ射线：是能量很高的电磁波。
α射线穿透能力最弱，β射线穿透能力较强，γ射线穿透能力最强能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。
放射性现象在工业、农业、医疗领域都有广泛应用。工业上利用放射性来测量物体厚度。农业上利用放射性照射种子，使种子变异，培育新的优良品种；利用放射性还可以杀菌。医疗上利用γ射线治疗癌症。
第8节 能量的转化与守恒
一．能量的相互转化
1.能量有机械能、内能、化学能、电能、核能等多种形式，各种形式的能量不是孤立的，而是相互联系的。
2.能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化
（1）太阳能的转化：能量转化的现象在我们周围经常发生。太阳光照射到绿色植物的叶片上，叶片通过光合作用把水和二氧化碳合成为淀粉等有机物质，将电磁能（光能）转变为化学能储存在植物里；太阳光照射到大气中使大气产生对流，将电磁能转变为空气的动能；太阳光照射到太阳能热水器上，使水的的温度升高，将电磁能转变为水的内能；太阳光照射到电池板上，将电磁能转化为电能。
（2）人体能量的来源及转化：人的生命活动和人体完成的各种动作，都需要能量。所有这些能量都来自于食物。人吃进各种食物，食物消化后被吸收的营养物质从血液输送到人体各处，食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等。
我们每天都在使用电能，电能由发电厂提供。在火力发电厂中，燃烧煤或者天然气来加热水，水沸腾后产生的驱动涡轮机转动，涡轮机带动发电机，发电机发出的电通过输电线传输到各地的用户，对于燃煤发电厂，电能是由化学能经过一系列能量转化后得到的。
大量事实表面，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之间会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。各种形式的能量之间的转化是非常普遍的现象，自然界中的物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。平常我们所说的“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程。
二.能量的转化与守恒定律
1.能量转化和守恒定律：大量事实告诉我们，在能量的形式发生相互转化的过程中，某种形式的能量减少了多少，另一种形式的能量一定会相应的增加多少。同样。某种形式的能量增加了多少，另一种形式的能量就相应的减少了多少，而能的总量保持不变。也就是说：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
2.能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律只有。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体还是微观粒子，都遵循这个定律。
3.永动机的构想
三.能量的转移和转化的方向性
1.“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事件是不可能发生的。那么，遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？
2.大量的现象都表面，能量的转化和转移是有一定的方向性的。我们是在能量的转移或转化的过程中利用能量的。
浙教版科学九年级上册第三章《能量的转化与守恒》知识提纲

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