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第三章
能量的轉化與守恒
【一、能量的相互轉化】
1、各種形式的能量有：電能、熱能、化學能、生物能，機械能（包括動能和勢能）、光能、太陽能、水能、風能，
原子核能、地熱能、潮汐能等。
2、能量的相互轉化實質上是能量的轉移和轉化過程，包括“消耗能量”、“利用能量”和“獲得能量”。能量的轉
化普遍存在，如動能轉化為勢能，化學能轉化為電能，生物能轉化為勢能，電能轉化為光能和熱能等。
【典型例題】
1、小敏、小穎和小青在玩蕩秋千時，感到秋千往返擺動時間有規律。于是對“哪些因素決定秋千往返擺動的時間”
提出下列猜想，小敏猜想：可能由秋千的繩長決定；小穎猜想：可能由人與秋千坐墊的總質量決定；小青猜想：可
能由秋千擺動幅度(擺動中人離開中心的最大距離)決定。于是進行了如圖實驗，一細繩一端拴一小球，一端固定，
讓小球自由往返擺動，并記錄數據如下表。
實驗序號
小球到固定點距離l(擺長)/米
小球質量/克
擺動幅度/米
小球往返擺動20次的時間/秒
小球往返擺動
一次的時間/秒
1
0.7
20
0.O5
33.2
1.7
2
1.0
20
0.08
39.7
2.O
3
1.0
30
0.O5
39.8
2.O
4
1.0
30
0.O8
39.7
2.0
5
1.3
20
0.O5
45,3
2.3
請回答下列問題：
(1)
要完成上述實驗，除如圖器材外，還必需的實驗器材是：天平、
(2)
從本次實驗可以得到的結論是：小球往返擺動一次的時間由＿＿＿＿＿＿決定；
(3)
實驗發現，小球只能擺動一段時間。你認為造成小球停下來的原因可能是＿＿＿＿＿；
(4)
擺鐘是利用本實驗的原理制成的。某一擺鐘變慢了，要調準它，應將擺鐘的擺長調＿＿＿
(選填“長”或“短”)
2、下圖為田灣核電站發電流程圖。在核電站的發電過程中，核能的獲取途徑及能量轉化順序正確的是(
)
A．聚變；核能→內能→化學能→電能
B．聚變；核能→內能→機械能→電能
C．裂變；核能→內能→機械能→電能
D．裂變；核能→內能→化學能→電能
二、能量轉化的量度（1）
1．做功是表示能量轉化的多少。
2．做功的兩個必要出素：一是：作用在物體上的力；二是：物體在力的方向上通過了一段距離。
3．功的定義：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。
4．功的公式：W=F·S（功=力×距離），(F：作用在物體上的力；S：物體在F方向上通過的距離。)
5．功的單位：焦耳，簡稱為“焦”，符號為“J”，1焦耳=1牛·米
重要提示：
1、物體做功的多少，只與F和S有關，而與物體的質量、物體具體的運動狀態（是而勻速、變速）無關，
與是否受摩擦（即物體表面是否粗糙）等因素也無關。
2、F和S必須是同時作用在同一物體上（同一時間內所作用的力和移動的距離）。
3、討論：塔式起重機下掛重物，當重物靜止不動，勻速向上運動、沿水平方向勻速移動三種情形中，鋼索的拉力是
否做功。說明：做功時兩個必要因素缺一不可。
三、能量轉化的量度（2）
1．功率是表示物體做功快慢的量。（能量轉化的快慢）
2．功率的定義：物體在單位時間里完成的功叫功率。
3．功率的公式：P
=
，P
=
Fν。
4．功率的單位：瓦特，簡稱“瓦”，符號“W”
單位之間的換算關系：1瓦=1焦／秒，1千瓦=1000瓦；1兆瓦=106瓦-
重要提示：
1、功率大小是由W與t共同決定的，做功多的物體不一定功率大。利用其變形公式P=
Fν可以用來解釋為什么汽車
上坡時要減速而加大油門，其解釋為：當P一定時，
F與ν成反比，汽車上坡時，由于發動機的功率一定，司機
采用降低速度的方法來獲得較大的牽引力的緣故。
【典型例題】
1、青少年在安靜思考問題時，心臟推動血液流動的功率約為1.5W，則你在考試的2小時內，心臟做功
約為
J，用這些功可以讓一個質量為50kg的物體勻速升高
m。（g取10N/kg）
2、如圖所示的水平地面上，一個底面積為0.16m2、重為4000N的
物體，在2000N的水平推力作用下，8s內勻速前進了10m．
求：（1）推物體前進的速度是多大？
（2）物體在運動過程中受到摩擦力是多大？
（3）推力在這8s內對物體做了多少功？
（4）物體對地面的壓強是多大？
3、在上海世博園“低碳行動”展區展出了一系列高科技展項，其中包括我國自主創新的純電動汽
車。該汽車充足電后，在水平路面進行性能測試，記錄如表所示。
求這次測試中：(1)
汽車總行駛時間
(2)
汽車水平牽引力所做的總功
(3)
汽車對路面的壓強。
4、下表是某輛四輪轎車的部分數據：
轎車的基本參數
氙氣大燈的技術參數
車身質量（千克）
1900
額定電壓（伏）
12
長/寬/高（毫米）
5175/1899/1480
耗電功率（瓦）
35
油耗（升/百千米）
7.4
電瓶的技術參數
最大輸出功率（千瓦）
150
電壓（伏）
12
最高時速（千米/小時）
210
充電時間（小時）
20
輪胎寬度（毫米）
200
容量（安·小時）
50
（1）該轎車空車停放在水平路面上時，某同學測得該轎車輪胎與地面接觸的長度約為50毫米（沿車長的方向），
則此時該轎車對水平路面的壓強約為多大（g取10牛/千克）？
（2）該轎車的頭部裝有兩盞氙氣大燈，若用該轎車上充足電的電瓶給氙氣大燈供電，最多能供氙氣大燈正常工作
多長時間？
（3）該轎車在高速公路上以108千米/小時的速度勻速前進，發動機的輸出功率為120千瓦，求轎車所受到的阻力。
（4）有些轎車的尾部安裝了導流板，如圖所示。它的作用主要是在轎車高速行駛時，增加對地面的壓力，提高車輪
的抓地性能。則導流板橫截面的形狀是　　。
（5）汽車排放的尾氣中含有CO、NO、NO2等，這些氣體會造成大氣污染，為了降低危害，在汽車上安裝了一種稱為“催
化式排氣凈化器”的裝置，使大約90%的CO、NO、NO2可轉化為CO2、N2，這是由于這些氣體在裝置中發生了
　
　變化。
5、學校新近買了30套總質量為300千克的實驗器材，每套一箱。實驗員需要把這批實驗器材搬
運到15米高的實驗室。(1)
該實驗員在搬運中，對實驗器材總共做功__________焦；
(2)
假設他身體可以向外提供的功率P與所搬運物體的質量m的關系如圖所示，每次他搬起箱子、放下箱子和下樓
的時間t與所搬運物體的質量m關系如表所示，那么他搬完全部箱子，且回到開始搬運處，所用最短時間為
__________秒(計算結果精確到0.1)。
搬運質量m／kg
10
20
30
時間t／s
40
60
70
核反應堆
汽輪機
發電機
電
W
t
10m
導流板
A
B
C
D

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