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第三章能量的转化和守恒知识点
第一节
能量及其形式
1、
能量的形式
1、做机械运动的物体具有机械能
2、声音也具有能量，称为声能
3、电也具有能量，称为电能。发电机、电池等电源可以提供电能。
4、食物和燃料（有机物）中储存着化学能。动物通过呼吸作用，燃料通过燃烧，可以把其中的化学能进行释放，然后转化、利用。
5、
电磁辐射也具有能量，叫做电磁能。电磁能以电磁波的形式存在。可见光、红外线、紫外线、微波、和X射线都是电磁能的表现形式。
6、
原子核发生变化时，会释放核能。
第二节
机械能
1、物体由于运动而具有的能量叫做动能。流水、风具有动能。
2、小钢球撞木块实验结论：质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大
速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
3、应用：①为什么对机动车的行驶要限速？汽车的速度越大，动能越大，事故时破坏性大.所以要对车辆加以限速。
②为什么在同样道路上，不同的车型的限速不一样？
因为汽车质量越大，动能也越大，所以大型客车的限制速度比小型客车小。
4、物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。
5、弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量。
6、①
机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能；即：动能、势能统称为机械能。
②
物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
③
动能是物体运动时具有的能量。
④
势能是存储着的能量。
7、
机械能守恒：物体的势能和动能是可以相互转化的，如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能相互转化的过程中，机械能的总和保持不变，机械能是守恒的。
机械能
=
动能
+
势能
8、单摆和滚摆在摆动的过程中，要克服空气摩擦阻力做功，机械能越来越小，导致上升的高度越来越低。机械能转化为热能。如果没有摩擦阻力，每次都能上升到同样的高度，永远运动下去，机械能的总量保持不变。
9、动能和势能相互转化的应用
（1）撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得了大量的__动能__，起跳后，她的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能
和撑杆的_弹性势能__。当上升到一定高度时，动能减小到最小值。此后撑杆的弹性势能_将逐渐转化为运动员重力势能，从而使运动员继续上升。当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为_动能
（2）
实验现象：运动的小球压缩弹簧后，弹簧又把小球弹出
①甲图，小球接触弹簧，弹簧开始被压缩，随弹簧的缩短，弹簧的弹性势能?增加??，小球的速度减小，小球的动能?减小?,
能量转化情况?动能转化为弹性势能
。
②小球到达乙图位置时，弹簧形变最大，
??弹性势能?最大，小球的速度
最小，小球动能为??最小?。
③弹簧开始弹出小球，到达丙图位置的过程中时，小球速度增大，小球的动能增大，弹簧弹性势能
减小
。
能量转化情况：弹性势能转化为动能?。
实验结论：动能和弹性势能可以相互转化。
第3节
能量转化的量度
一、功的含义：物体在力的作用下，并且在这个力的方向通过一段距离，我们就说这个力对物体做了功
1、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的距离。这两个因素缺一不可。
2、力对物体不做功的情形
①不劳无功：物体没有受到力的作用，如冰球由于惯性在冰面上通过一段距离；
②劳而无功：物体受到了力，但没有移动距离；如推车而不动
③张冠李戴：物体受到了力，同时物体也移动了距离，但力的方向始终跟运动方向垂直；如手提水桶水平移动
二、功的计算
1、功等于力和物体在力的方向上通过的距离的乘积。
2、功的公式：功=力×距离
W=F·S
（注意S是指在
F的方向上移动的距离）
3、功的单位：焦耳（焦）
1焦耳=1牛顿·米（意义：1牛的力使物体在力的方向上，通过1米的距离时所做的功为1焦。）
4、当竖直方向上克服重力做功时，为了简便，我
们可以直接写作W=Gh
三、功和能的关系
1、能：物体具有做功的本领，就说物体具有能(单位：焦耳)
2、做功的过程实质上就是能量转化的过程
3、功用来量度能量转化的多少
四、做功的效率-----功率
1、意义：反应做功块慢。功率越大做功越快，能量转化越快。
2、定义：单位时间内完成的功叫功率。
3、影响功率大小的因素：
①物体做功的大小
②物体做功所用去的时间
做相同的功，时间越短，功率越大。在相同时间内，做功越多，功率越大。功率越大，
做功越快，能量转化越快。
4、符号：P
5、公式：功率=功/时间
P=W/t
W：表示做功的多少
P：表示做功的快慢
6、单位：瓦
1瓦=1焦/秒
常用单位：1千瓦=1000瓦
1兆瓦=1000000瓦
7、电风扇的功率是80瓦表示的意思：该风扇1秒钟时间内做功80焦耳。
8、推导式：注意：F与v同方向
第四节
简单机械
一、杠杆：
1、在力的作用下能够绕固定点转动的硬棒
2、杠杆5要素：支
点(o)：杠杆绕着转动的点
动
力(F1)：促使杠杆转动的力
阻
力(F2)：阻碍杠杆转动的力
动力臂(L1)：从支点到动力作用线的垂直距离
阻力臂(L2)：从支点到
阻力作用线的垂直距离
3、杠杆的平衡：当杠杆在动力和阻力的作用下静止时，或作匀速转动时，我们说杠杆平衡了。如水平静止，倾斜静止，竖直静止，匀速转动。
4、实验探究：杠杆平衡的条件
（1）杠杆放到水平桌面上。
（2）实验前杠杆不平衡时怎么办？调节平衡螺母。左端低：平衡螺母右移。右端低：平衡螺母左移。
（3）杠杆两端有两只可调节的螺母，能起什么作用?
作用:调节杠杆自身的平衡
（4）平衡状态为什么选在水平位置平衡？力臂与杠杆重合,可以直接读出力臂.
（5）结论：F1
·
L1=F2
·
L2
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用
省力杠杆
L1>L2F1省力
费距离
费力杠杆
L1F2(动力>阻力)
省距离
费力
等臂杠杆
L1=L2F1=F2(动力=阻力)
既不省力也不省距离
既不省力也不省距离
二、滑轮
滑轮是一种周边有槽、可以绕着中心轴转动的轮子
（一）、定滑轮：轴固定不变的滑轮
（1）支点在轴心处，动力臂等于阻力臂
（2）定滑轮实际上就是等臂杠杆
（3）拉力大小始终等于重物的重力大小。F=G
（4）拉力的方向与重物移动的方向相反。
（5）使用定滑轮不省力，但可以改变施力的方向。移动的距离不变（自由端移动距离与重物移动距离相等）。。
（二）、动滑轮：轴随重物一起移动的滑轮。
（1）支点在边缘处，可以移动。
（2）动力臂为阻力臂的2倍（动力为阻力的二分之一）。
（3）实质是动力臂为阻力臂的2倍的杠杆。
（4）拉力的方向与重力的移动方向相同。
（5）使用动滑轮可以省力，但不能改变施力的方向。费距离（自由端是重物距离的2倍）。
（三）、滑轮组
三、
机械效率
1、有用功W有：对人们有用的功。
2、
额外功W额：人们不需要但又不
得不做的功。
3、
总功W总：有用功与额外功的总和。
4、机械效率的定义
：
有用功跟总功的比值。
公式：
╳100%
∴
　η　永远小于1
5、
使用任何机械都不能省功．
四、斜面
1.使用斜面可以省力
2.斜面长是斜面高的几倍，推力就是物重的几分之一。
W动力=FL
W斜面克服阻力=Gh
FL=Gh
F\G=h\L
3.
同一物体升高相同的高度，斜面越长越省力。
第5节
物体的内能
三、
内能
1、同一切运动着的物理一样，运动着的分子也具有动能。物体温度越高，分子运动的越快，他们具有的动能就越大。由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的内能。
2、任何物体都有内能。
3、机械能和内能的区别和联系
机械能
内能
不
同点
产生原因
机械运动
热运动
含
义
机械能=动能+势能
内能=分子动能+分子势能
影响因素
质量、速度、高度、弹性形变大小
温度、质量
相同点
都是一种能的形式，具有能的物体都能对外做功
联系
机械能和内能可以相互转化
4、改变内能的方法：做功和热传递。这两种方法对改变物体内能是等效。我们无法根据结果来判断内能是通过哪种方法改变的。
5、热传递对物体热能的改变：高温物体传向低温物体。
最终结果：使物体间温度相等。
方法：热辐射，热对流，热传导。
6、做功对物体热能的改变：物体对外做功，物体的内能减少
7、功可以用来量度内能改变的多少。外界对物体做了多少功，就有多少其他形式的能量转化为物体的内能。反之，则是有多少内能转化为其他形式的能量。
8、内能的单位和功、热量的单位一样都是焦耳。
二、比热容
1、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。简称比热。比热容用符号c表示，它的单位是焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。
2、水的比热是4.2×103焦/（千克?℃）的含义是：1千克的水温度升高或降低1℃，吸收或放出的热量是4.2×103焦
3、热量的计算公式Q吸=cm(t-t0)
Q放=cm(t0-t)
Q表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体质量，t0表示物体加热前的温度，t表示物体加热后的温度。
2、
热机
1、热机有多种类型，蒸汽机，内燃机，燃气轮机，喷气发动机等都属于热机。热机有个共同的特点：通过做功把内能转化为机械能。
2、汽油机的工作原理
吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气进入气缸。
压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩燃料混合物。
做功冲程：燃料燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，对外做功，把内能转化为机械能。
排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，废气排出。
3、热机效率：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
4、热机的缺点：排出的废气含有SO2,NO2,CO2,CO等对人类有害的气体，严重污染空气。
三、燃料的热值
1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做燃料的热值。
2、单位：焦/千克（J/kg）
3、汽油的热值为：4.6×107J/kg。表达的意义是质量为1千克的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107J
第6节
电能
1、
电能与电功
1、电能转化为其他形式能量的过程就是电流做功的过程。（电功的实质）
2、电流所做的功叫做电功。用W表示。
3、电能、电功的单位与机械能的单位一样，也是焦耳。（J）电能的单位还有：千瓦时（kW·h）俗称“度”。1千瓦时
=
3.6×106
焦耳。
4、家里消耗的电能，用电能表来计量。电能表也叫电度表、千瓦时计。
(2)电能表计数及读数
用电时，电能表的铝质转盘便转动起来，计数器就将电路中所消耗的电能记录下来。
某段时间电能表上先后两次读数之差，就是这段时间电路消耗的电能。
例10月31日
9月30日
10月份用电量：115.5
kWh
2、
电器的电功率
1、
电功率的物理意义：表示电流做功的快慢。
2、
电功率的定义：电流在单位时间内做的功。
3、
定义公式：P=W\t
P表示电功率
W表示电功
t表示时间
4、
电功率的单位：瓦(W)或千瓦（KW）
150W的意义：表示1秒内电流所做的功是150J。
5、
电器的额定电压和额定功率
额定电压：用电器正常工作时的电压。
额定功率：用电器的额定电压下的功率。
输入功率：用电器消耗的总电功率。
6、电器的实际电压和实际功率
实际电压：电路所能提供给用电器的实际电压。
实际功率：用电器在实际电压下消耗的功率。
7、比较额定值与实际值的关系
（1）当U实=U额时，P实=P额用电器正常工作
（2）当U实（3）当U实>U额时，P实>P额用电器不能正常工作
注意事项：使用电器时要尽量使实际电压达到额定电压值。实际功率过大损坏电器；实际功率过小电器不能正常工作。
8、灯泡的电功率跟哪些因素有关
（1）小灯泡的电功率大小跟小灯泡两端的电压、通过小灯泡的电流有关。
（2）在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。
（3）在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越高，小灯泡的电功率越大。
进一步实验表明，用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
三、电功率的计算
1、电功率计算公式：P=UI
P
表示电功率；U
表示电压；I
表示电流。
U的单位为伏，I单位为安，则P
的单位为瓦。
1
瓦
=
1
伏·安
2、电功的计算公式：
P=W\t
W=Pt=UIt
电流在某段电路上做的功，等于这段电路两端的电压与通过这段电路的电流，以及通电时间的乘积。
1
焦＝
1
伏·安·秒
3、电功率计算公式变形：
P=UI变形为I=P\U
U=P\I
4、公式P
=
W/t
与
P
=
UI
有什么不同？
P
=
W/t
是功率的定义式，适用于一切功率的计算。而
P
=
UI
适用于计算电功率，也
可来测量用电器的电功率。
5、电功率计算公式推导：P=U2\R
P=I2R
3、
测定小灯泡的功率
1、实验原理：测出小灯泡两端的电压和通过它的电流，根据电功率和电流、电压的关系式P＝UI求得小灯泡的电功率。
2、实验器材：小灯泡，灯座，电流表，电压表，电源，滑动变阻器、开关，导线若干
了解有关实验器材：
（1）
了解小灯泡的额定电压，额定电流和电阻。小灯泡的额定电压是2.5伏。
（2）
根据小灯泡的额定电压，选择合适的电源、
电源的电压
必须大于小灯泡的额定电压。电压表的量程要略大于小灯泡的额定电压。电流表的量程要略大于
小灯泡的额定电流。滑动变阻器允许通过的最大电流
应该大于小灯泡的额定电流，最大电阻不要超过小灯泡电阻的1~
5倍。
实验设计思考题：
（1）
实验中要测量的量是
电流
和
电压。
（2）
电压表跟小灯泡应该并联
连接，电流表跟小灯泡应该串联连接。电压表的量程接0-3伏，电流表的量程接
0-0.6
安。
（3）
滑动变阻器在本实验中有什么作用？
本实验中使用滑动变阻器是通过调节电阻，从而使小灯泡两端的电压达到一定的值。
电路连接时应注意的问题：
1、
电路连接时，开关应处于打开状态。
2、
闭合开关前，滑动变阻器的滑片应处于阻值最大的位置。
3、
应选择的电源电压为大于小灯泡的额定电压。
4、
电流表和电压表的量程如何选择？该怎样连接？
电流表选
0~0.6安档，串联；电压表
0~3伏，并联
5、
合理摆放仪器，两电表应并排放在容易观察的正前方，滑动变阻器放在电表的右边，正确连接线路。
(1)、连接后，闭合开关，发现电压表有示数，电流表无示数，灯泡不发光，为什么？
电路故障（部分电路开路）（小灯泡的灯丝断了）（小灯泡与灯座接触不良）
(2)、连接完所有的导线，灯泡立即发光，且亮度很大，出现这种现象的原因是什么？
开关处于闭合状态，滑动变阻器的滑片处于阻值较小的位置，或滑动变阻器的接法有错误（两上接法）。
（3）连接后，发现不管怎么移动滑片，电压表和电流表的示数都很小？
1
电源电压低。②滑动变阻器的接法有错误（两下接法）
（4）判断电路故障依据的电流表、电压表示数情况
电路故障
电流表、电压表示数情况
可能灯丝断了
电流表示数为零，电压表有示数
可能小灯泡短路
电流表有示数，电压表示数为零
可能变阻器开路
电流表示数为零，电压表示数为零
可能电流表开路
电流表示数为零，电压表示数为零
4、
电热器
1、
电热器结构特点：有发热体和绝缘体两部分构成。发热体的特点是电阻率大熔点高，把电能转化成内能。绝缘体的作用是安全保护。
2、
工作原理：利用电流热效应制成的加热设备。
5、
电流的热效应
1、
定义：
电流通过各种导体时，会产生的热量，使导体的温度升高，这种现象叫做电流的热效应。
2、
实质：电能转化为内能。
3、
利用：（1）制电热器
（要求电热丝材料是电阻率大熔点高）
（2）制保险丝
（要求保险丝材料是电阻率大熔点低）
（3）制白炽灯
六、焦耳定律
1、内容:
电流通过导体所产生的热量与电流的平方成正比，与这段导体的电阻成正比，与通电时间成正比。
2、公式：Q
=
I2Rt
A.实验定律普遍适用于各种电路电热计算。
B.注意Q与R、I、t的“同体、同时性”关系。
C.落实Q与R、I、t的单位“统一性”原则。
第7节
核
能
1、核能：原子核是可以转变的。原子核在转变过程中所释放的能量称之为核能。
2、核聚变是原子核变化的方式之一，除此之外，原子核变化方式还有核裂变.
核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出巨大的能量现象。像铀核这种受到中子撞击产生连锁式核裂变的反应称之为链式反应。
核聚变：2个质量较小的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。在消耗质量相同的核材料时，核聚变比核裂变释放出更多的核能。
氢弹（核聚变）威力比原子弹大得多
4、
核能的和平利用----核电站
可以控制核反应的装置称为核反应堆
核电站利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电的。
5、
太阳能产生原理：核聚变产生。核能从太阳核心向外辐射，辐射过程中，核能转化成热能和电磁能（光），其中有一部分到达地球。
6、
放射性：居里夫人把元素具有的这种辐射能力叫作放射性。放射性物质放出的三种射线。
a射线：带正电的高速运动的氦原子核流。穿透能力最弱，在空气中只能前进几厘米。
β射线：带负电的高速运动的电子流。穿透能力较强，能穿透几厘米厚的铝板。
γ射线：能量很高的电磁波。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。
7、
放射性现象的用途：工业：测量物体厚度。
农业：照射种子，使种子发生变异，培育新良种，还可以杀菌。
医疗：利用γ射线治疗癌症。人体组织对射线的耐受能力是不同的，细胞分裂越快的组织，对射线的耐受能力就越弱。
第8节
能量的转化与守恒
1、能量的转化和守恒定律:
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，或从一个物体转移到另一个物体.而能的总量保持不变.
最普遍、最重要的基本定律
2、能量的转移和转化的方向性：
（1）、热量只能从温度高的传向温度低的物体或从高温部分传向低温部分。
（2）、当重力势能转化为内能为自发时，则内能转化为重力势能就不可能为自发。
3、能源的利用
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能

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