資源簡介

一、各種形式的能量
1.機械能
機械能： 動能 和 勢能 統稱為機械能。
2.化學能
食物、植物、汽油、木材、天然氣、沼氣、煤炭等燃料都儲存著能量，這種能量也屬于化學能。
3.聲能
人耳能聽到聲音，超過一定強度的聲音會使人耳產生痛感，使聽力受到損傷。強度很大的聲音（如爆炸聲）還能將玻璃震碎。
4.電能
用電器有能量屬于電能。
各種發電站能夠提供大量的電能，各種電池也能提供方便使用的電能。電能是我們最常用的一種能量。
5.電磁能
用遙控器遙控機器時，遙控器將發出電磁輻射，電磁輻射具有能量，這種能量叫做電磁能。電磁能是電磁場所具有的能量。由于電磁場對電荷有力的作用，所以電磁能量可以通過場對運動電荷做功而與其它形式的能量（如熱能、機械能等）相互轉化。
6.內能（熱能）
內能是物體、系統的一種固有屬性。系統內能是構成系統的所有分子無規則運動動能、分子間相互作用勢能、分子內部以及原子核內部各種形式能量的總和。物體的溫度越高，分子運動的越快，它們的動能越大，物體內能越大。
7.太陽能、光能、核能、潮汐能、風能、生物能、地熱能
二、各種能量的列舉
物體的運動有多種多樣的形式。跟物體的運動一樣，能量也有多種形式。根據能量的特點大致可以分為機械能、化學能、聲能、電能、電磁能、內能、核能等。
事例 具有的能量形式
做機械運動的物體 機械能
汽車行駛時需要的燃料 化學能
動聽的音樂 聲能
各種電池和發電廠提供的電 電能
核電站發電 核能
可見光、紅外線紫外線、微波和X射線 電磁能
高溫水蒸氣 內能
一、動能
（一）動能的概念
物體由于運動而具有的能量叫做動能。一切做機械運動的物體都具有動能。例如:飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、流動的水和空氣等，都具有動能。
（二）探究影響動能大小的因素
(1)提出問題:動能的大小與哪些因素有關
(2)猜想與假設:物體動能大，表示物體由于運動而具有的能量大，所以動能可能與物體的運動速度有關，還可能與物體的質量有關。
(3)設計實驗與制訂計劃:讓小車從斜面上滑下，碰到一個木塊上，推動木塊做功。在同樣的水平面上，通過木塊被推動的距離大小，判斷出小車動能的大小。
①探究動能大小與速度的關系:讓同一小車從不同高度滑下，看哪次木塊被推得遠
②探究動能大小與質量的關系:換用質量不同小車，讓它們從同一高度滑下，看哪個小車把木塊推得遠
(4)進行實驗與收集證據:
①同一小車從不同高度滑下，小車碰撞木塊時的速度不同。高度越高，小車滑下時速度越大，木塊被推得越遠，說明物體動能的大小與物體的速度有關。
②不同小車從同一高度滑下，小車碰撞木塊時的速度相同。質量大的小車將木塊推得遠，說明物體動能的大小與物體的質量有關。
(5)實驗結論:物體動能的大小與物體的質量和運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
二、勢能
（一）重力勢能
(1)定義:物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。
判斷一個物體是否具有重力勢能，關鍵是看此物體相對某一個平面有沒有被舉高，即相對此平面有沒有一定的高度。 若有，則物體具有重力勢能；若沒有，則物體不具有重力勢能。
(2)探究影響重力勢能大小的因素的實驗
實驗原理 金屬小球的重力勢能由被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球的重力勢能越大
實驗過程 a.探究重力勢能與高度的關系:從不同高度自由釋放同一金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小；b.探究重力勢能與質量的關系:從同一高度自由釋放質量不同的金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小
實驗現象 a.同一個金屬小球，下落高度越高，金屬小球所撞出的沙坑越深越大；b.下落相同的高度，質量越大的金屬小球撞出的沙坑越深越大
分析現象得出結論 a.在質量相同時，物體被舉得越高，它具有的重力勢能越大；b.物體被舉高的高度相同，物體的質量越大，它具有的重力勢能就越大
物體的重力勢能大小與物體的質量和被舉高的高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，它具有的重力勢能就越大。
（二）彈性勢能
(1)定義:物體由于發生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。例如，張開的弓、拉長的橡皮條、卷緊的鐘表發條、壓彎的桿等都是由于發生形生彈性形變而具有了彈性勢能。判斷一個物體是否具有彈性勢能，關鍵是看物體是否發生了彈性形變，若物體發生了彈性形變，則此物體具有彈性勢能。
(2)影響彈性勢能大小的因素:彈性勢能的大小與物體彈性形變的大小有關。物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。例如，射箭時手拉弓弦使弓的彈性形變越大，彈性勢能就越大，箭就射得越遠。同樣，機械表內發條卷得越緊，彈性形變越大，彈性勢能就越大，機械表走動的時間就越長。
三、動能和勢能的轉化
（一）動能和重力勢能的相互轉化
動能和重力勢能之間可以相互轉化，一般發生在重力作用下的運動過程中。
(1)擺錘的擺動:在擺錘向下擺動的過程中，高度越來越低，速度越來越大，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能:在擺錘擺過中點向上擺動的過程中，高度越來越高，速度越來越小，重力勢能增大，動能減小，動能轉化為重力勢能。
(2)滾擺的運動:在滾擺下降的過程中，高度越光越低，速度越來越大，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能；在滾擺上升的過程中，高度越來越高，速度越來越小，重力勢能增大，動能減小，動能轉化為重力勢能。
(3)高處滾下的小球:小球在最高點運動速度是零，不具有動能，只具有重力勢能； 到最低點只具有動能；之間既有動能又有重力勢能。最高點開始小球在滾動過程中，重力勢能轉化為動能；最低點開始動能轉化為重力勢能。
（二）動能和彈性勢能的相互轉化
一個木球從高處滾下來，撞擊到彈簧片上。
研究的過程 球的速度 動能 彈簧片形變程度 彈性勢能 能的轉化
木球壓彎彈簧片 不斷減小直至為零 不斷減小直至為零 由小變大 不斷增大 動能轉化為彈性勢能
彈簧片把木球彈回 由零不斷增大 由零不斷增大 由大變小 不斷減小，直至為零 彈性勢能轉化為動能
（三）機械能守恒
動能和勢能之和稱為機械能。物體的動能和勢能可以相互轉化，而且在轉化過程中，如果只有動能和勢能的相互轉化,機械能的總量就保持不變，即機械能守恒。
（四）動能和勢能轉化的應用
動能和勢能的相互轉化有著廣泛的應用。如撐桿跳高運動員起跳后，身體不斷上升，撐竿劇烈彎曲，動能轉化為運動員的重力勢能和撐竿的彈性勢能。當上升到一定高度時，動能變得很小。此后，撐竿的彈性勢能將逐漸轉化為運動員的重力勢能。水力發電站是利用水的勢能轉化為水的動能，再轉化為葉輪的動能，進而帶動發電機發電的。
一、功
（一）功的含義
物體受到力的作用，并且在這個力的方向上通過一段距離，我們就說這個力對物體做了功。力做功也常說成物體做功，如人的推力對小車做功，也可以說成人對小車做功。
（二）做功的兩個必要因素
做功包括兩個必要因素：一是作用在物體上的力；二是物體在力的方向上通過一段距離。兩者缺一不可，否則就沒有做功，例如：運動員把杠鈴舉過頭頂不動時，雖然有力但杠鈴并沒有在力的方向上移動一段距離，所以不做功。
(1)力對物體不做功的三種情況
①有距離無力：物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過一段距離；
②有力無距離：有力作用在物體上，但物體沒動，即物體沒有通過一段距離；
③力與距離垂直：物體受到了力的作用，也通過了一段距離，但通過的距離與力的方向垂直。
(2)物體在力的方向上通過一段距離是指力與距離具有同向性、同體性和同時性。
（三）功的計算
功有大小，科學上規定：功等于力跟物體在力的方向上通過的距離的乘積。即功=力x距離。如果用F表示力，s表示物體在力的方向上通過的距離，W表示功，則功的計算公式為W=Fs。
應用功的計算公式時，必須注意以下三點：
(1)要明確是哪個力對物體做功，或是哪個施力物體對哪個受力物體做功。
(2)公式W=Fs中的F是作用在物體上的力，s是物體在力F方向上通過的距離。例如：某運動員用500牛的力將足球踢出20米遠，若用公式W=Fs=500牛x20米=10000焦計算就是錯誤的，因為踢球的力的作用距離并不是20米。
(3)F是使物體沿力F方向通過距離s的過程中，始終作用在物體上的力，它的大小和方向都是不變的。
（四）功的單位
在國際單位制中，力的單位是牛( N )，距離的單位是米( m)，功的單位是牛.米(N. m )，在國際單位制中，用專門的名稱“焦耳”來表示，簡稱為焦，符號是J。1焦=1牛.米。
（五）做功的實質
做功的過程實質上就是能量轉化的過程，力對物體做了多少功，就有多少能量發生了轉化。因此，可以用功來量度能量轉化的多少。
例如：舉起重物時做功100焦，人體就有100焦的能量轉化成了物體的勢能；拖動物體做功500焦，人體就有500焦的能量轉化成了物體的動能和由于各種摩擦而產生的內能。能量的單位與功的單位一樣，也是焦耳。
二、功率
（一）比較做功的快慢
比較做功的快慢有三種方法：
(1)若做功相同，比較做功的時間，所用時間越短做功越快，所用時間越長做功越慢；
(2)若做功時間相同，比較所做功的多少，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時間都不相同，則通過計算(做功的多少與做功所用時間的比值)進行比較。
通過以上三種方法的比較，說明做功的快慢與做功的多少和做功所用時間這兩個因素都有關系。
（二）功率
(1)定義：單位時間里完成的功叫做功率。
(2)意義：反映做功快慢的量(即表示能量轉化快慢的量)。
(3)符號： P
(4)功率的公式：由功率的定義知，功率=功/時間，如果用P表示功率，W表示功，t表示時間，則功率的公式可表示為P=W/t
(5)功率的單位
在國際單位制中，功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號為W。1瓦=1焦/秒。在實際應用中還常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作為功率的單位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。
【能力拓展】
①當物體在力F的作用下，以速度v做勻速直線運動時(力F與速度v同方向)，由W=Fs、v= s/t，得出P=Fv，即功率等于力與力的方向上運動速度的乘積。利用P=Fv可以知道：拖拉機在上坡時，當功率一定時，通過換擋減小速度是為了增大牽引力，這樣有利于上坡。
②應用公式P=W/t時一定要注意三個量的對應關系，功W一定是在對應的時間t內完成的功，這樣算出的功率才是時間t內的功率，不同的時間內對應的功率一般來說是不同的，功率越大，反映了完成功的“速度”越大，但并不代表做功一定多。功率的公式P=W/t是指平均功率，即在t時間內的平均功率，而不是某一時刻的瞬間功率。
一、杠桿的五要素與作圖
（一）杠桿的含義
如果一根硬棒在力的作用下能夠繞著固定點轉動，這根硬棒就叫做杠桿。
（二）杠桿的五要素
(1)支點:杠桿繞著轉動的固定點。(用0表示)
(2)動力:使杠桿轉動的力。(用F1表示)
(3)阻力:阻礙杠桿轉動的力。(用F2表示)
(4)動力臂:從支點到動力作用線的距離。(用L1表示)
(5)阻力臂:從支點到阻力作用線的距離。(用L2表示)
（三）力臂的畫法
要正確畫出杠桿上各力的力臂，首先要明確力臂的概念---力臂是從支點到力的作用線的距離，這是解決杠桿問題的關鍵。通常按下述步驟即可畫出力臂:
(1)在杠桿的示意圖上，確定支點O，如圖所示。
(2)畫好動力作用線及阻力作用線，有時需要用虛線將力的作用線延長。
(3)從支點0向力的作用線引垂線，要畫出垂足，則從支點到垂足的距離就是力臂，力臂用實線表示并用大括號勾出，在旁邊標上字母1或h，分別表示動力臂或阻力臂。
可以用簡單的順口溜記住:先找點，后延線，過支點，引垂線。
二、杠桿的分類
名稱 力臂關系 力的關系 特點 應用舉例
省力杠桿 L1＞L2 F1＜F2 省力但費距離 撬棒、鍘刀、起子等
費力杠桿 L1＜L2 F1＞F2 費力但省距離 釣魚竿、鑷子等
等臂杠桿 L1＝L2 F1＝F2 既不省力也不費力 天平、定滑輪
【溫馨提示】
對于生活中常見的簡單機械應從平常使用中感受其具體運動的過程，然后結合科學知識進行分析；對于較復雜的杠桿，①在圖上找到支點、動力、阻力；②畫出動力臂和阻力臂；③利用杠桿平衡原理，比較動力臂和阻力臂大小。若動力臂大于阻力臂，則為省力杠桿，反之則為費力杠桿。
三、杠桿平衡的條件
（一）杠桿平衡:在動力和阻力的作用下，杠桿保持靜止或勻速轉動狀態。
（二）實驗探究:杠桿的平衡條件
實驗器材:杠桿和支架、彈簧測力計、鉤碼、刻度尺、線。
實驗步驟:
A.調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。
B.如圖所示，在杠桿兩邊掛上不同數量的鉤碼，調節鉤碼的位置，使杠桿在水平位置平衡。這時杠桿兩邊受到鉤碼的作用力的大小都等于鉤碼重力的大小。
把支點右方的鉤碼的重力當成動力F1，支點左方的鉤碼的重力當成阻力F2；用刻度尺測量出杠桿平衡時的動力臂L1和阻力臂L2；把F1、F2、L1、L2的數值填入實驗表格中。
C.改變力和力臂的數值，再做兩次實驗，將結果填入人實驗表格中。
實驗序號 動力F1/牛 動力臂L1/厘米 動力x動力臂/(牛.厘米) 阻力F2/牛 阻力臂L2/厘米 阻力x阻力臂/(牛.厘米)
1 0.5 20 10 1.0 10 10
2 1.5 20 30 1.0 30 30
3 2.0 20 40 4.0 10 40
分析與論證:分析實驗數據，可知杠桿平衡時，如果動力臂比阻力臂大，則動力比阻力小；動力臂比阻力臂小，則動力比阻力大。如果把每次實驗的動力與動力臂相乘，阻力與阻力臂相乘，雖然各次實驗的乘積不相同，但每次實驗中動力與動力臂的乘積跟阻力與阻力臂的乘積相等，即動力x動力臂=阻力x阻力臂，用公式表示為F1 x L1=F2 x L2
（三）杠桿平衡條件(或杠桿平衡原理):動力x動力臂=阻力x阻力臂，用公式表示為F1 x L1=F2 x L2
四、最大動力臂和最小動力
由F1 × L1=F2 × L2知，當阻力、阻力臂一定時，動力臂越長，動力越小，動力臂最長時，動力最小。要求最小動力，應先求最大動力臂。
(1)找最大動力臂的方法:
①動力作用點確定時，支點到動力作用點的線段長即為最大動力臂；
②動力作用點沒有確定時，應看杠桿上哪一點離支點最遠，則這一點到支點的線段長即為最大動力臂。
(2)最小動力的作法:
①作出最大動力臂(即連接支點與最遠點作為最大動力臂)；
②過動力作用點作最大動力臂的垂線，根據實際情況確定動力方向。
(3)若動力臂和阻力一定時，由杠桿平衡條件可知，阻力臂最小時，動力最小。
五、杠桿的動態平衡問題
先找出杠桿的相關要素——支點、動力、動力臂、阻力、阻力臂，當杠桿水平時，如果動力臂最長，也就是說動力是最小的。因此，根據杠桿的平衡條件可繼續分析出，當力的方向改變時，對力臂與力的影響。
一、滑輪的分類與作用
（一）滑輪的定義
滑輪是一種周邊有槽、可以繞著中心軸轉動的輪子
（二）滑輪的分類和作用
使用滑輪工作時，根據滑輪軸的位置是否移動，可將滑輪分成定滑輪和動滑輪兩類。
定滑輪 動滑輪
定義 軸固定不動 軸隨物體一起移動
特點 不省力，不省距離，但能夠改變力的作用方向 省一半力， 費一倍距離，并且不能改變力的作用方向
應用 旗桿頂部的滑輪 起重機的動滑輪
（三）定滑輪和動滑輪的實質
(1)定滑輪可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，滑輪的軸相當于支點，動力臂和阻力臂都等于滑輪的半徑，根據杠桿的平衡條件可知:F=G,所以不省力。因此，定滑輪的實質是一個等臂杠桿。
(2)動滑輪也可以看做一個變形的杠桿，如圖所示，支點o在滑輪的邊緣上，動力臂為阻力臂的2倍，故動力F是阻力F的二分之一，即動滑輪能夠省一半力。因此，動滑輪的實質是動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿，使用動滑輪費一倍的距離，如物體上升距離為h，則繩子自由端移動的距離s=2h。
定滑輪 動滑輪
圖示
表達式 F=G F=F摩，F摩物體與地面的摩擦力 F=(G+G輪)/2S繩=2h物v繩=2v物 F=F摩/ 2S繩=2h物v繩=2v物 F=2G+G輪S輪=s物/2v輪=v物/2 F=2F摩S輪=s物/2v輪=v物/2
一、機械效率
（一）有用功、額外功、總功的定義
(1)有用功:人們提升重物過程中必須做的功，用w有用表示。
(2)額外功:利用機械時，人們不得不額外做的功，用W額外表示。
(3)總功:人的拉力(動力)對動滑輪(機械)所做的功，用W總表示，W總=W有用+W額外
(4)有用功、額外功、總功的單位都是焦(J)。
（二）機械效率
定義 公式
有用功 提升重物過程中必須要做的功 W有
額外功 利用機械時，人們不得不額外做的功 W額
總功 有用功和額外功之和 W總＝W有＋W額
機械效率 科學上把有用功跟總功的比值 η＝×100%
（三）提高機械效率的途徑:
①在所做的有用功不變的情況下，減小額外功，具體方法是改進結構，使機械更合理，更輕巧，如減少動滑輪的個數，或換用質量小的動滑輪，盡量減小摩擦等;
②在所做額外功一定的情況下，增大有用功，即在機械能承受范圍內盡可能增加每次提起重物的重力。
二、斜面的機械效率
(1)斜面是一種簡單機械，使用它可以省力，但要費距離。
(2) 影響斜面機械效率的因素:對于光滑程度相同的斜面，傾斜程度越大，機械效率越高。
(3)測量斜面的機械效率：
①光滑斜面：Fl＝Gh　 W額＝0　 η＝100%
②有摩擦的斜面：η＝Gh/Fl
③斜面的機械效率與斜面的光滑程度和傾斜程度有關。
測量滑輪組的機械效率：多數情況下僅考慮由于動滑輪自重所帶來的額外功，而不考慮繩子的重力和摩擦。此時對于用滑輪組提升物體時有：η＝＝＝。測量杠桿的機械效率：η= =
一、內能
（一）內能的定義
(1)分子動能：分子永不停息地做無規則運動，同一切運動著的物體一樣,運動著的分子也具有動能。物體的溫度越高,分子具有的動能越大。
(2)分子勢能：由于分子之間存在相互作用力,因此分子之間也具有勢能。
(3)物體的內能：物體內部所有分子熱運動的動能和和勢能的總和，叫做物體的內能，俗稱熱能，內能的單位是焦耳( J)。
(4)影響內能大小的因素：物體的溫度、質量、狀態、種類等。如在其他因素相同時，溫度越高物體的內能越大；在其他因素相同時，物體的質量越大，物體的內能越大；在其他因素相同時，物體的狀態不同，物體的內能可能不同；在其他因素相同時，物體的種類不同，物體的內能也可能不同。
（二）改變物體內能的方式
(1)熱傳遞可以改變物體的內能
①熱傳遞的條件：物體之間或同一物體的不同部分之間存在溫度差。
②熱傳遞對物體的影響：溫度高的物體放出熱量，溫度降低，內能減少；溫度低的物體吸收熱量，溫度升高，內能增加。
③內能變化的量度：用熱量來量度內能的變化。熱量是指在熱傳遞過程中，傳遞內能的多少。
④熱傳遞的實質：是內能從高溫物體(或同一物體的高溫部分)傳遞到低溫物體(或同一物體的低溫部分)。
(2)做功可以改變物體的內能
①大量生活現象和實驗表明：外界對物體做功，可以使物體的內能增加。常見對物體做功四種方法如下：
壓縮體積(如：用打氣簡打氣)
摩擦生熱(如：鉆木取火)
鍛打物體(如：用鐵錘敲打鐵塊)
彎折物體 (如： 來回多次擰彎細鐵絲 )
②大量實驗表明，物體對外做功，物體的內能會減少，如氣體體積膨脹
③通過做功改變物體的內能，實質是其他形式的能與物體內能相互轉化的過程。對物體做了多少功，就有多少其他形式的能轉化為內能；物體對外做了多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能。可見，功可以用來量度內能改變的多少。
二、溫度、熱量、內能之間的區別與聯系
溫度 熱量 內能
定義不同 宏觀上：表示物體的冷熱程度微觀上：反映物體中大量分子 在熱傳遞過程中， 傳遞熱量的無規則運動的劇烈程度多少 物體內所有分子無規則運動的動能與勢能的總和
量的性質 狀態量 過程量 狀態量
表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改變”“增加”“減少”
單位 攝氏度(℃) 焦耳(J) 焦耳(J)
聯系 溫度的變化，可以改變一個物體的內能，,傳遞熱量的多少可以量度物體內能改變的多少。物體吸收或放出熱量，它的內能將發生改變，但它的溫度不一定改變。如冰融化時要吸收熱量，內能增加，但溫度卻保持在0℃不變。同樣，物體放出熱量時，溫度也不一定降低
三、比熱容和熱量的計算
（一）比熱容
(1)定義及單位：單位質量的某種物質，溫度升高1℃所吸收的熱量叫做這種物質的比熱容，比熱容用符號℃表示，單位為焦/(千克. ℃)，讀作焦每千克攝氏度。
(2)水的比熱容表示的物理意義意義：水的比熱容為4.2x103焦/(千克.℃ ),它的意義是質量為1千克的水，溫度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的熱量為4.2x103焦。
(3)水的比熱容的特點和應用：一定質量的水升高(或降低)一定溫度吸收（或放出）的熱量較多，根據這特點， 我們用水作為降溫物質或用來取暖，用來降溫時，讓水吸收并帶走更多的熱量：用來取暖時，讓水放出更多的熱量。另一方面，由于水的比熱容大，在吸收(或放出)相同的熱量時，溫度升高(或降低)得小，故沿海沿海地區晝夜溫差小，沿海地區冬暖夏涼等。
（二）熱量的計算公式
(1)吸熱公式： Q吸=cm( t-to)。
式中C表示物質的比熱容，m表示物體的質量，to表示物體加熱前的溫度,t表示物體加熱后的溫度,“t-to”表示升高的溫度，有時可用△to表示，此時吸熱公式可寫成Q吸=cm△to
(2)放熱公式：Q放=cm (to-t)。
式中c、m的含義不變，to表示物體放熱前的溫度，t表示物體放熱后的溫度，“to-t”表示降低的溫度，有時可用△to表示，此時放熱公式可寫成Q放=cm△to
(3)熱量計算的一般式： Q=cm△t △t表示溫度的變化量。
可見，物體吸收或放出熱量的多少由物體的質量、物質的比熱容和物體溫度的變化量這三個量的乘積決定，跟物體溫度的高低無關。
Q吸與Q放公式中各物理量的單位：比熱容C的單位是焦/(千克.℃),質量m的單位是千克，溫度(t、t或△to)的單位是℃(攝氏度)，熱量Q的單位是焦，計算時要注意單位的統一。
(4)兩個溫度不同物體放在一起時，高溫物體放出熱量,溫度降低；低溫物體吸收熱量，溫度升高。若放出熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為“達到熱平衡”。用公式表示為Q吸=Q放
四、熱機
（一）熱機的類型：蒸汽機、內燃機、燃氣輪機噴氣發動機等。
（二）熱機的特點：通過做功把內能轉化為機械能。
（三）內燃機：燃料在機器汽缸內燃燒的熱機。汽油機和柴油機是兩種常見的內燃機。
（四）汽油機
(1)汽油機：以汽油為燃料的內燃機。
(2)構造：如圖所示。
(3)汽油機在工作時，活塞在汽缸內往復運動。活塞從汽缸的一端運動到另端的過程叫做一個沖程。其工作過程如下表：
沖程名稱 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程
工作示意圖
進氣門開閉情況 打開 關閉 關閉 關閉
排氣門開閉情況 關閉 關閉 關閉 打開
活塞運動方向 向下 向上 向下 向上
沖程的作用 吸入汽油和空氣的混合物 壓縮汽油和空氣的混合物，使其壓強增大、溫度升高。在壓縮沖程末，火花塞產生電火花，點燃燃料混合物 燃料混合物燃燒產生高溫高壓燃氣，高溫高壓燃氣推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功 排出廢氣
能的轉化 無能量轉化 機械能轉化成內能 汽油燃燒：化學能轉化成內能；燃氣推動活塞做功：內能轉化成機械能 無能量轉化
(4)工作過程分析：大多數汽油機的一個工作循環都是由四個沖程組成的，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在一個工作循環中，曲軸和飛輪均轉動兩圈，對外做功1次。在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，將內能轉化為機械能，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來完成。
五、燃料的熱值
（一）定義：1千克某種燃料完全燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
（二）單位：焦/千克，如木炭的熱值是3.4x107焦/千克，它表示1千克木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4x107焦。
（三）能量轉化：燃料燃燒釋放熱量的過程，就是將貯存在燃料中的化學能轉化為內能的過程。
（四）熱值是燃料的一種特性， 它只與燃料的種類有關，不同燃料的熱值一般不同；與燃料的形狀質量、體積、是否完全燃燒均無關。
（五）燃料完全燃燒放出熱量的計算公式： Q放=mq。其中m代表燃料的質量,其單位為千克,q代表燃料的熱值，其單位為焦/千克，Q代表熱量，其單位為焦。
（六）燃料很難完全燃燒，燃料燃燒放出的熱量也不可能完全得到利用。因此，改善燃燒條件，使燃料盡可能完全燃燒，同時應盡可能減少各種熱損失，既可以節約燃料、提高效率，又可以減少污染、保護環境。
一、電能與電功
（一）電功
(1)定義:電流所做的功叫做電功。
(2)實質:電流做功的過程實質上就是電能轉化為其他形式能量的過程。電能轉化為其他形式能量的多少可以用電功來度量。如電流通過電動機，把電能轉化為機械能，說明電流對電動機做了功。
(3)單位，電能電功的單位是焦耳，還有千瓦時(kW.h)俗稱“度”。焦耳與千瓦時之間的換算關系:1千瓦時=3.6x 106焦耳。
（二）電能表
(1)電能表的作用:測量用電器在一段時間里消耗的電能的多少。電能表也叫電度表。
(2)電能表的參數含義
220V：該電能表應該接在220伏的電路上使用。
kw.h:電能表上的數字以千瓦時為單位來顯示用電器所消耗的電能。
1200r/kW.h:接在該電能表上的用電器，每消耗1千瓦時的電能，電能表的轉盤轉過1200轉。
5(10)A:該電能表的額定電流為5安，在短時間內使用時電流可允許大一些，但不能超過10安。
(3)電能表測量電能的方法:
①讀數法:電能表計數器上顯示著數字，計數器前后兩次示數之差就是這段時間內用電的度數(消耗電能的多少)，單位是千瓦時(度)。例如:家中電能表在月初的示數是03248，月末的示數是03365，則這個電能表計數器示數中最后一位數月家中用電量為336.5千瓦時-324.8千瓦時=11.7千瓦時，即這個月家中用電量為11.7度。
②計算法:由電能表參數Nr/ kW.h (N由不同電能表規格而定)，數出某段時間電能表轉盤轉過的轉數n，則這段時間消耗的電能W=n/N千瓦時=n/N x 3.6x 106焦耳
二、電功率
（一）電功率
(1)物理意義:描述電流做功的快慢。
(2)定義:電流在單位時間內做的功。用字母P表示。
(3)單位:瓦( W )或千瓦(kW)，換算關系為1千瓦=1 000瓦。
(4)公式:P= W/t，其中W代表電功，t表示時間，其變形式為W=Pt，t= W/P
（二）額定電壓和額定功率
(1)額定電壓:用電器正常工作時的電壓。用電器銘牌上標有的電壓值就是額定電壓，常用U額表示。
(2)額定功率:用電器在額定電壓下消耗的電功率。用電器銘牌上標有的電功率值就是額定功率，常用P額表示。
（三）實際電壓和實際功率
(1)實際電壓:用電器實際工作時的電壓，它可能與額定電壓相等，也可能比額定電壓大或小，還可能為零。常用U實表示。
(2)實際功率:用電器在實際電壓下工作時的電功率，它可能與額定功率相等，也可能比額定功率大或小，當用電器中無電流通過時實際功率為零。常用P實表示。
(3)燈泡的亮度取決于其實際功率的大小。無論額定電壓如何，額定功率如何，在沒有損壞的前提下，只要燈泡的實際功率相等，其發光的亮度就相同。
(4)實際功率和額定功率之間的關系:
用電器兩端的電壓 電功率 用電器工作情況
U實=U額 P實=P額 正常工作
U實>U額 P實>P額 容易損壞
U實三、電功率的實驗探究
（一）影響電功率大小的因素
(1)研究電功率與電流的關系
實驗方案:如圖所示，將兩只小燈泡并聯，目的是控制兩者兩端的電壓相同，比較通過兩只小燈泡的電流大小和亮度(亮度反映實際功率的大小)。觀察兩只小燈泡的亮暗，并記錄兩只電流表的示數，把觀察結果記錄在下表中。
燈L1 燈L2
條件控制(電壓關系)
亮度(亮暗)
電流(安)
實驗結果:在電壓相等的情況下，通過小燈泡的電流越大，小燈泡的電功率越大。
(2)研究電功率與電壓的關系
實驗方案:如圖所示，將兩只小燈泡串聯，目的是控制通過兩者的電流相同，比較兩只小燈泡兩端的電壓大小和亮度(亮度反映實際功率的大小)。觀察兩只小燈泡的亮暗，并記錄兩只電壓表的示數，把觀察結果記錄在下表中。
燈L1 燈L2
條件控制(電流關系)
亮度(亮暗)
電壓(安)
實驗結果:在電流相等的情況下，小燈泡兩端的電壓越高，小燈泡的電功率越大。
（二）電功率的計算公式
(1)實驗表明，用電器的電功率等于用電器兩端的電壓與通過用電器的電流的乘積。
(2)電功率的公式可表示為P=UI (電功率的基本公式，適用于所有電路的計算)，由公式得出，電功率的單位瓦特也可表示為1瓦=1伏.安。
(3)電功率的推導公式:將公式I=U/R代入上述公式，可推導出:P=I2R或P= U2/R(只適用于純電阻電路的計算)。
(4)無論用電器串聯或并聯，電路的總功率都等于各用電器的實際功率之和，關系式為P=P1+P2+..+Pn。
（三）電功的計算
(1)根據功率和功的關系P=W/t可以得到電功的計算式，即W=Pt=UIt。這就是說，電流在某段電路上做的功，等于這段電路兩端的電壓與通過這段電路的電流，以及通電時間的乘積。
(2)根據公式W=UIt,電功的單位焦耳也可表示為1焦=1伏.安.秒。
(3)將公式I=U/R代入電功公式，可得W=U2t/R或W=I2Rt。同樣的，這兩個公式只能運用于純電阻電路中。
（四）電功率的測量
(1)伏安法測量電功率:用電壓表測量用電器兩端的電壓，用電流表測量通過用電器的電流，再根據公式P=UI間接求出用電器的電功率，這種方法叫做伏安法。
(2 )實驗器材:常用的小燈泡1只(標明額定電壓，未標明額定功率)，電流表、電壓表各1只，滑動變阻器1只,開關1只，電池組(總電壓高于小燈泡的額定電壓)1只，導線若干。
(3)過程和步驟:
①按正確的電路圖連接電路。
②調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓恰好等于小燈泡的額定電壓。讀出此時兩只電表的示數，并記錄在下表中。
③調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的1.2倍。觀察小燈泡的亮度變化(相對于額定電壓下的亮度)，讀出兩只電表的示數，并記錄在下表中。
④調節滑動變阻器，使小燈泡兩端的電壓約為小燈泡額定電壓的0.8。觀察小燈泡的亮度變化(相對于額定電壓下的亮度)，讀出兩只電表的示數，并記錄在下表中。
⑤計算出三種情況下小燈泡的電功率;分析小燈泡的亮度和實際功率的關系。
序號 電壓 電流 電功率 小燈泡的亮度變化
1
2
3
四、電熱器與焦耳定律
（一）電流的熱效應
(1)定義:電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高，這種現象叫做電流的熱效應。
(2)實質:電流通過導體發熱的過程實際上是電能轉化為內能的過程。
(3)應用:各種各樣的電熱器都是利用電流的熱效應工作的，如電熨斗、電熱毯、電熱壺、電飯煲等。電熱器的主要組成部分是發熱體，發熱體一般是由電阻大、熔點高的金屬導體制成的。
（二）探究影響電熱的因素
提出問題:電流通過導體產生的熱的多少跟哪些因素有關呢
猜想與假設:結合生活經驗，可能與導體的電阻有關，可能與電流的大小有關，還可能與通電時間有關。
設計實驗:如圖(注意控制變量法的運用)
控制t、I相同，研究熱效應與電阻的關系。
控制t、R相同，研究熱效應與電流的關系。
控制I、R相同，研究熱效應與時間的關系。
進行實驗:
①將兩根電阻絲串聯，通電加熱一段時間后，觀察兩玻璃管中煤油上升的高度，并作出標記。
②當兩玻璃管中的液面降到原來的高度后，減小滑動變阻器接人電路的阻值使電流增大，在與①相同的時間內，觀察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出標記。
③保持②電流大小不變，延長通電加熱時間，觀察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出標記。
④比較玻璃管中煤油上升高度的變化，得出結論。
獲得結論:
①當通電時間、電流相等時，電阻越大，電流產生的熱量越多。
②當通電時間、電阻相等時，電流越大，電流產生的熱量越多。
③當通電電流和電阻相等時，通電時間越長,電流產生的熱量越多。
（三）焦耳定律
(1)焦耳定律的內容:電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。焦耳定律是由英國科學家焦耳最先發現的。
(2)公式:Q=I2Rt。
(3)對焦耳定律的計算公式Q rPRt的理解要注意以下幾點:
①講到影響電流通過導體產生熱量的因素時要控制好變量，要同時考慮到通過導體的電流、導體電阻和通電時間。例如不能說導體通電時間越長，產生的熱量就越多。
②不能說導體產生的熱量跟電流成正比，只能說跟電流的二次方成正比。
③公式中的各個物理量都是對同一導體或電路而言的，計算時不能張冠李戴。
④電熱和電功的單位是相同的，都是焦(J)。
五、電熱器檔位
電路圖
低溫擋 S閉合、S1斷開，R1、R2串聯，R總＝R1＋R2 S閉合、S1斷開，只有R2接入電路，R總＝R2 S接a端，R1與R2串聯．R總＝R1＋R2
高溫擋 S、S1都閉合，只有R1接入電路，R總＝R1 S、S1都閉合，R1與R2并聯，R總小于R1、R2中的最小值 S接b端，只有R2接入電路中，R總＝R2
一、核能
原子由原子核和核外電子構成，而原子核又由質子和中子構成，質子帶正電荷，中子不帶電，對于原子來說，質子和中子幾乎集中了原子的全部質量，卻擠在原子中心非常小的空間內，構成很小的原子核，這使得原子核分裂或重新組合極其困難，但是一旦使原子核分裂或聚合，就可釋放出驚人的能量。
（一）核能的概念
原子核是可以轉變的，原子核在轉變過程中所釋放出的能量叫做核能。核裂變和核聚變是獲得核能的兩種途徑。
（二）裂變
(1)含義:核裂變是質量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出巨大能量的現象。如中子轟擊鈾235，鈾核就會分裂成2個新核，并釋放出能量，同時產生幾個新的中子，1千克鈾全部裂變，釋放的能量超過2000噸煤完全燃燒釋放的能量。
(2)鏈式反應:每個鈾核裂變時會產生幾個中子，這些中子又會繼續轟擊其他鈾核，使其他鈾核裂變并產生更多的中子，這樣就會導致一系列鈾核持續裂變，產生鏈式反應，如圖所示。快速的裂變反應可以引起猛烈的爆炸，原子彈就是利用快速裂變制成的，我們]還可以控制鏈式反應的速度，把核能用于和平建設事業。“核反應堆”就是控制裂變反應的裝置。
(3)應用:原子彈、核電站都是根據核裂變的原理制成的。原子彈屬于不加控制的鏈式反應；核電站屬于可控制的鏈式反應。
（三）聚變
(1)含義:2個質量較小的原子核結合成質量較大的新原子核，同時釋放出能量的現象。由于核聚變需要極高的溫度，所以核聚變也叫熱核反應。
如圖所示，氘核(1個質子和1個氘核中子)和氚核(1個質子和2個中子)在超高溫下聚合成新的原子核一氦核，并釋放出1個中子，同時釋放巨大的能量。
(2)釋放能量情況:質量相同的核燃料，核聚變反應釋放的核能比核裂變反應釋放的核能要多得多。
(3)應用:氫彈是根據核聚變的原理制造的，它的威力比原子彈大得多。太陽的內部在不停地發生這種核聚變，從而向外釋放出巨大的能量。
二、核電站
利用核能發電的電站叫核電站。利用核能發電是人們和平利用核能的一個重要方向。
（一）核電站的原理
(1)核反應堆:可控制地進行核反應的裝置，稱為核反應堆。核反應堆是核電站核心部分，它以鈾為核燃料。
(2)核電站的原理:利用核反應堆提供的能量，使水變成蒸汽，再利用高溫高壓的蒸汽推動汽輪發電機發電。
工作過程:如圖所示。
反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能,通過汽輪機帶動發電機發電，內能轉化為機械能,再轉化為電能。核電站的工作過程:第一回路中的水被泵壓人反應堆，在那里被加熱，然后進人熱交換器，把熱量傳給第二回路的水，然后又被泵壓回到反應堆里；在熱交換器內，第二回路的水經加熱生成高溫高壓蒸汽，被送入汽輪機驅動汽輪機做功后溫度降低、壓強減小，進人冷凝器，最后又由水泵把它壓回熱交換器。高速旋轉的汽輪機帶動發電機發電。
(3)核電站的能量轉化:核電站并非將核能直接轉化為電能。目前人類使用的電能大多數是通過發電機發出的，而發電機是把機械能轉化為電能的裝置，所以核電站必須把核能通過某些途徑轉化為機械能，再通過發電機轉化為電能。核反應堆以鈾235為燃料，反應堆中放出的核能轉化為高溫蒸汽的內能，通過汽輪機做功，將內能轉化為機械能，帶動發電機發電，將機械能轉化為電能。
（二）核電站的特點
(1)消耗燃料少，廢渣也少,產生的能量巨大，可以大大減少燃料的運輸量。
(2)特別適合于缺少煤、石油和水力資源的區域。
(3)核電站需防止放射性物質泄漏造成的放射性污染，因此必須采用可靠的保護措施，同時要處理好廢渣。
(4)成本低，一些發達國家的核電已占相當大的比例，我國的核電事業發展得也很快。
（三）太陽能
(1)在太陽內部，氫原子核在超高溫下發生核聚變。
(2)太陽的巨大能量是內部核聚變產生的。
(3)大部分太陽能以熱和光的形式向四周輻射出去,其中有一部分到達地球表面。
三、放射性
（一）放射性
早在100多年前，科學家貝克勒爾、居里夫婦等發現鈾、釷、鐳等元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線。居里夫人把元素具有的這種輻射能力叫做放射性。
原子核的裂變和聚變都會產生些放射性物質，這些物質的原子核內部會向外輻射出肉眼看不見的、能量很高的射線，如a射線、β射線和γ射線。
（二）三種主要的放射線
射線 組成 穿透本領
a射線 帶正電的高速運動的氦原子核 最弱，在空氣中只能前進幾厘米
β射線 帶負電的高速運動的電子流 較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板
γ射線 能量很高的電磁波 很強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土
（三）放射性的利與弊
(1)利:少量的放射線可以為人類服務，如r射線可以對機械設備進行探傷；可以使種子變異，培育出新的優良品種；利用放射線可以殺菌。醫療上利用γ射線可以治療腫瘤等疾病。
(2)弊:過量的高能量的放射線照射對人體和動植物的組織有破壞作用。
一、能量的相互轉化
（一）能量可以在兩個物體之間轉移，能量形式也可以轉化
(1)太陽能的轉化
照射到植物葉片上----植物的化學能
照射到大氣層中------空氣的動能
照射到太陽能熱水器--水的內能
照射到電池板上------電能
(2)人體能量的來源及轉化:人體所需的能量都來自食物，食物被消化后且被分解的過程，是食物的化學能轉化為人體的內能、電能、機械能等能量的過程。被吸收的營養物質由血液輸送到人體各處。
(3)火力發電廠的能量轉化:燃料燃燒將燃料的化學能轉化為內能來加熱水，水沸騰后，產生的蒸汽驅動渦輪機轉動將內能轉化為機械能，渦輪機帶動發電機發電將機械能轉化為電能。
（二）能量轉化的普遍性
自然界中的能量有多種表現形式，如機械能、內能、化學能、電能、電磁能、核能等。自然界中各種形式的能量不是孤立的，它們可以在一定的條件下發生轉化，能量也可以在同一物體或不同的物體間相互轉移。能量轉化是普遍現象，自然界中物質運動形式的變化中伴隨著能量的相互轉化。
二、能量的轉化與守恒定律
（一）內容
能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體。而在轉化和轉移的過程中，能的總量保持不變。這就是能量轉化和守恒定律。
（二）意義
能量轉化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。無論是機械運動，還是生命運動，無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個定律。
（三）永動機一不可能成功
所謂“永動機”是指不消耗任何能量和燃料,卻能源源不斷對外做功的機器。“永動機”不可能成功的事實告訴我們，違反能量轉化和守恒定律的事件是不可能發生的。能量是不可能憑空創造出來的。即所謂的“消耗能量”“利用能量”“獲得能量"的實質是能量相互轉化或轉移的過程。
（四）機械能守恒與能量守恒定律的區別
(1)機械能守恒是有條件的一沒有能量損失或額外的能量補充。
因為機械能守恒是指一個物體如果只存在著動能和勢能之間的轉化時，機械能的總量將保持不變。如果存在機械能與其他形式的能之間的轉化，機械能總量發生改變，機械能不再守恒，例如克服摩擦做功，產生內能，機械能的總量將減少，損失的機械能將轉化為其他形式的能。
(2)能量守恒定律的成立不需要條件。這是因為能量轉化形式是多樣的，可以在機械能、內能、化學能、電能、光能、聲能間相互轉化，不限于動能和勢能之間的轉化，在轉化過程中，一種形式的能減少，另一種形式的能必然增加，能的總量保持不變。
三、能量轉化和轉移的方向性
（一）內能總是自發地從高溫物體轉移到低溫物體，而不能從低溫物體自發地轉移到高溫物體
如燒杯中的熱水變冷等，是內能自發地從高溫物體轉移到低溫物體。電冰箱、空調制冷，都是從低溫物體的內部吸熱，向外面放熱，使內能從低溫物體轉移到高溫物體。這種轉移不是自發進行的，必須要有附加的條件:消耗電能，電動機(壓縮機)做功。
（二）機械能可自發地轉化為內能，但內能無法自發地轉化為機械能
如汽車制動剎車時，由于摩擦，機械能轉變成地面、輪胎及空氣的內能，但是這些內能不能再次轉化為汽車的機械能而使汽車重新啟動。可見，能量的轉移和轉化是有 一定的方向性的。能量可以自發地朝一個方向進行，但不能自發地朝反方向進行。
浙教版科學九年級上冊第三章《能量的轉化與守恒》知識梳理
各種形式的能量
機械能
能量轉化的量度
杠桿
滑輪及滑輪組
斜面及機械效率
物體的內能
電能
核 能
能量的轉化與守恒

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