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第三章《能量的转化与守恒》知识梳理
第1节 能量及其形式
1.能量简称能，是度量物质运动的一种物理量，是客观存在的，自然界中的一切活动和变化都是能量存在的表现形式。
2.由于物质的运动有多种多样的形式，因此能量也以多种不同的形式存在。例如天体的运动，河水的流淌，人的行走等属于机械运动，做机械运动的物体都具有机械能；人和动物的运动要消耗能量，而消耗的能量可以从食物中得到补充，可见食物中存在能量，储存在食物中的能量属于化学能；家用电器需要通电才能工作，表明了电具有能量，这种能量称为电能……
第2节 机械能
一、动能
1.物体由于 运动 而具有的能叫动能，它是由物体的 质量 和 速度 共同决定的。
2.探究动能大小的影响因素实验中，用到的科学方法是 转换法 。
3.在质量一定时，物体的速度越大，物体的动能就 越大 。
4.运动速度相同时，物体的质量越大，物体的动能就越大。
二、势能
1.物体由于 被举高 而具有的能叫重力势能，它是由物体的 质量 和 高度 共同决定的。大量实验表明，质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能就越大；所处高度相同时，质量越大的物体，它的重力势能越大。
2.物体由于 发生弹性形变 而具有的能叫弹性势能，它是由物体的 弹性形变程度 决定的。对同一个物体，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。
三、动能和势能的相互转化
1.动能可以转化为 势能 ，势能可以转化为 动能 。在这个过程中，如果没有摩擦力，则 机械能 总量保持不变。
2.机械能 也可以 转化成其他形式的能。
第3节 能量转化的量度
一、功的概念
1.如果物体受到了力的作用，并且在这个力的方向上通过了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。
2.功的两个因素
（1）一是 作用在物体上的力 ；
（2）二是物体 在力的方向上通过一段距离 。
3.不做功的三种情况：
① 有力没有在力的方向上移动一段距离 ；
② 有移动的距离，没有力 ；
③ 力的方向和物体运动方向垂直 。
二、功的计算
1.物理学中，功等于力与力的方向上移动的距离的乘积。公式为： W＝Fs 。功的单位: 焦耳 。简称“焦”，用符号J表示，1焦耳=1牛·米
2.做功的过程实际上是 能量的转化 。力对物体做了多少功，就有多少能发生了转化，功是能量转化的量度。
3. 3.物体做功的多少，只与力和在力的方向上通过的距离有关，与接触面是否粗糙及是否倾斜等无关。同时F与s必须是同时作用在同一物体上
三、功率
1.比较做功的快慢有三种方法：
（1） 若做功相同，比较做功的时间，所用时间越少,做功 越快 ，所用时间越多，做功 越慢 ；
（2）若做功时间相同，比较做功的多少，做功越多，做功 越快 ；做功越少，做功 越慢 ；
（3）若做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算 做功的多少 与 做功所用的时间 的比值进行比较。
2.功率
（1）定义：物体在所做的功叫功率，在物理学中用字母表示；
（2）意义：物理学中，用功率来表示；
（3）公式：功率=，即 ；
（4）单位：国际单位：瓦（W），1W=1 J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W 。
3.计算功率的另一个公式：， 推导：由，联立，得
第4节 简单机械
一、杠杆的概念
1.在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做 杠杆 。
2.杠杆的五要素：（1）使杠杆绕着转动的固定点叫 支点 ；（2）作用在杠杆上使杠杆转动的力叫 动力 ；（3）作用在杠杆上阻碍杠杆转动的力叫 阻力 ；（4）从支点到动力作用线的垂直距离叫 动力臂 ；（5）从支点到阻力作用线的垂直距离叫 阻力臂 。
二、杠杆作图画力臂
1.动力和阻力可以在支点的 两侧 ，也可以在支点的 同侧 。
2.力臂 不一定 在杠杆上。
3.当力的作用点在支点时，力臂 为零 。
三、杠杆的平衡条件
1.研究杠杆的平衡条件：
（1）杠杆平衡是指杠杆处于 静止的状态或者匀速转动 的状态；
（2）实验前，应调节杠杆两端的平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。这样做的目的是方便从杠杆上两处力臂；
（3）结论:杠杆的平衡条件（或杠杆原理）是F1· L1=F2·L2。
2.在研究杠杆的平衡条件时，需要调节杠杆在水平位置平衡，其目的是便于直接从杠杆上读出力臂的大小。探究杠杆的平衡条件的实验，一般需测多组不同的数据，其目的是 排除实验的偶然性，增加实验结论的可信度 。
四、杠杆的分类
1.杠杆分类
名称 力臂关系 力的关系 特点 应用举例
省力杠杆 L1＞L2 F1＜F2 省力但费距离 撬棒、铡刀、起子等
费力杠杆 L1＜L2 F1＞F2 费力但省距离 钓鱼竿、镊子等
等臂杠杆 L1＝L2 F1＝F2 既不省力也不费力 天平、定滑轮
2.人体中有很多的杠杆，例如：
（1）抬头时，可以在颈部找到杠杆，这个杠杆几乎是个等臂杠杆，杠杆的支点在脊柱之顶，支点后的肌肉收缩提供动力，头颅的重量是 阻力 。
（2）手臂拿物体时，肘关节是支点，肱二头肌肉所用的力是动力，手拿的重物的重力是阻力显然我们的前臂是一种 费力杠杆 。虽然费力，但是可以省距离(少移动距离)，提高工作效率；
（3）走路时的脚，脚掌前部是支点，人体的重力就是 阻力 ，腿肚肌肉产生的拉力就是 动力 。这种杠杆可以克服较大的体重。
五、定滑轮
1.定义：中间的轴固定不动的滑轮。
2.实质：等臂杠杆。
3.特点：
（1） 不省力 （使用 定滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝G）；
（2） 不省距离 （使用定滑轮提升重物时，若重物被提升h，则绳子自由端移动的距离s＝h）；
（3） 能改变力的方向 （不管沿哪个方向拉绳子，在不计绳重及摩擦时，拉力F＝G）。
六、动滑轮
1.定义：和重物一起移动的滑轮（可上下移动，也可左右移动）。
2.实质：动力臂为阻力臂2倍的省力杠杆。
3.特点：
（1） 省力 （使用 动滑轮 提升重物G时，若不计绳重及摩擦，则绳子自由端所用的拉力F＝1/2G）；
（2） 费距离 （使用动滑轮提升重物时，若重物被提升的高度为h，则绳子自由端移动的距离s＝2h）；
（3） 不能改变力的方向 。
七、滑轮组
1.滑轮组的构成：实际应用时，常常将动滑轮和定滑轮组合而成滑轮组。
2.滑轮组的特点：使用滑轮组，可以 省力 ，有的可以改变力的方向，但费距离。
3.使用时，动滑轮和物体的总重由n股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的 。
4.滑轮组的简单组装方法：
（1）当承重绳子的股数n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。
（2）当承重绳子的股数n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。
八、机械效率的概念
有用功：利用动滑轮把重为G的物体提升h高度的过程中所做的功为： W＝Gh ，这是人们提升重物过程中必须要做的功，这部分功叫做有用功。
额外功：利用机械时，人们不得不额外做的功叫做 额外功 。
在提升重物的过程中，由于动滑轮本身也受到重力作用，以及动滑轮的转轴上存在摩擦力，因此，必须克服动滑轮自身的重力和动滑轮上的摩擦力做一定量的功，这部分功并非我们需要但又不得不额外做的功。
总功：人的拉力F（动力）对动滑轮（机械）所做的功，即有用功与额外功的总和（ W总=W有用+W额 ）。
机械效率（1）概念：有用功跟总功的 比值 ；
（2）公式： ；
（3）特点：a.机械效率通常用百分数表示，没有单位；
b.机械效率总 小于1 （W有用（4）机械效率的比较：
a.W总一定时，机械做的W有用越多或W额越少， 越大 ；
b、W额一定时，机械做的W总越多或W有用越多， 越大 ；
c、W有用一定时，机械做的W总越少或W额越少， 越大 。
（5）提高机械效率的方法：
a.减小机械自重、减小机件间的摩擦。通常是 减少额外功 ，如搞好润滑，减轻机械自重；
b.在无法减小额外功的情况下，采用 增大有用功 来提高机械效率。
九、斜面的机械效率
1.对光滑程度相同的斜面，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率 越高 。
2.测量斜面机械效率的注意事项：
（2） 要匀速拉动物体 ；
（2） 拉力要与斜面平行 。
第5节 物体的内能
一、物体的内能
1．内能的定义
物体内部所有分子做__无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
2．影响内能大小的因素
物体的内能与___温度_____有关。同一个物体，温度越高，分子的热运动越剧烈，它具有的内能就越大。物体的内能还受___质量_____、材料、状态等因素的影响。
二、改变物体内能的两种方法
1．做功可以改变内能
外界对物体做功，物体的内能__变大___；物体对外做功，物体的内能会_减小__。通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能与物体内能相互转化。
2．热传递可以改变内能
热传递改变物体的内能实质上是内能从_高温___物体传递到_低温__物体或者从同一物体的高温部分传递到低温部分。在热传递过程中传递的能量的多少叫做热量。
热传递发生的条件是物体之间存在__温差。
三、热量的计算
1．物体温度升高时吸收的热量Q吸＝ cm(t－t0)___。
2．物体温度降低时放出的热量Q放＝cm(t0－t)。
c为物质的_比热容__。比热容是指单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量。其中，c为物质的比热容，m为物体的质量，t0是初温，t是末温。如果用Δt表示升高或降低的温度，即用Δt表示t－t0或t0－t，那么物体吸收或放出的热量可以写成Q＝cmΔt。
四、热机
1．热机
(1)定义：把__化学能_转化为机械能的机器。
(2)原理：
2．热机的种类
热机
3．热机的四个过程：吸气、_压缩___、_做功__排气。
4．热机曲轴转动两圈对外做功一次。
五、燃料的热值
1．燃料燃烧时能量的转化
燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为__内能___，也就是通常所说的释放出热量。
2．燃料的热值
1kg某种燃料__完全__燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的__热值___，单位是J/kg，气体燃料的热值单位通常用J/m3。Q=mq
热值的意义是表示单位质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
电能
一、电功
概念 电流所做的功叫电功。 电流做功的过程实质是 电能转化为其他形式的能 的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
单位 焦、 千瓦时（ 度 ） 1度= 1 千瓦时= 3.6×106 焦。
计算公式 W=UIt=U2/Rt=I2Rt=Pt
二、电功率
定义 电流在单位时间内所做的功叫电功率。 表示电流做功快慢的物理量
单位 瓦， 千瓦 1千瓦=1000瓦
额定电压 用电器 正常工作 时的电压。
额定功率 用电器在 额定电压下消耗的功率。
实际功率 用电器在 实际电压 下工作时所消耗的功率
输入功率 用电器消耗的 总电功率 。
计算公式 P= W/t=UI=U2/R=I2R
当电功率的单位为千瓦，t的单位为小时，电功或电能的单位是 千瓦时 （ 度 ）。
电灯的亮度由 实际电功率 的大小决定。 ★★测定小灯泡的功率 实验原理：伏安法测电功率的原理是P=UI：利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。 实验器材：电源、电压表、电流表、开关、小灯泡、滑动变阻器、导线 注意事项：在连接电路时，开关始终要断开，滑动变阻器的滑片应放在最大电阻值处。
三、电热器
1、电流的热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高。
2、电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程。
3、电热器
电热器是利用电流的热效应制成的加热设备。
电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝绕在绝缘材料上制成的。
焦耳定律：
文字叙述：电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电的时间成正比，这个规律叫做焦耳定律。
数学表达式：Q=I2Rt。
电流产生热量的计算方法：①Q=I2Rt是焦耳通过实验总结出来的。任何导体有电流通过时，产生的热量都可以由此公式来计算。②对于纯电阻电路，即电能全部转化为内能的用电器，像电炉、电烙铁、电饭锅等。电流产生的热量还可以由Q=U2/Rt，Q=UIt推导公式来结算。
第7节 核能
一、核能
1、原子结构
原子核 质子（带正电）
中子（不带电）
核外电子（不带电）
2、核能：原子核在发生改变的过程中，释放出巨大的能量。也叫原子核能或原子能。
获得核能的两条途径： 裂变和聚变 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，并释放能量的过程。 原子弹、核电站、核潜艇是根据裂变的原理制造的，
聚变：2个质量较小的原子核，在超高温条件下聚合成质量较大的一个新核，同时释放出能量的过程。聚变又叫热核反应。 氢弹是根据聚变的原理制造的
核电站 1、核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。核反应堆是通过可以控制的裂变反应释放核能的设备。 2、核电站中发生的能量转化是：核能→内能→机械能→电能。我国第一座核电站是浙江秦山核电站 3、原子核的裂变和聚变都会产生一些发射性物质，如α射线、β射线、γ射线。 其中可以用于机械设备探伤、种子变异、治疗肿瘤的是 γ射线 。
第8节 能量的转化与守恒
1、能的转化和守恒定律：能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，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、能的转化和守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。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、能量的转移和转化有一定的方向性。
*“永动机”不可能成功是因为它违背了能的转化的守恒定律。
*自然界的事物的运动和变化都必须遵循能量转化和守恒定律，但符合能量和守恒定律的事件却不一定能够发生。

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