第三章能量的转化和守恒知识点

第一节 能量及其形式

一、 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

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

FG=hL

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

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。

二、 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

一、 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

二、 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       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<U_额时，P_实<P_额用电器不能正常工作

（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。