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第三章《能量的轉化與守恒》知識梳理
第1節 能量及其形式
1.能量簡稱能，是度量物質運動的一種物理量，是客觀存在的，自然界中的一切活動和變化都是能量存在的表現形式。
2.由于物質的運動有多種多樣的形式，因此能量也以多種不同的形式存在。例如天體的運動，河水的流淌，人的行走等屬于機械運動，做機械運動的物體都具有機械能；人和動物的運動要消耗能量，而消耗的能量可以從食物中得到補充，可見食物中存在能量，儲存在食物中的能量屬于化學能；家用電器需要通電才能工作，表明了電具有能量，這種能量稱為電能……
第2節 機械能
一、動能
1.物體由于 運動 而具有的能叫動能，它是由物體的 質量 和 速度 共同決定的。
2.探究動能大小的影響因素實驗中，用到的科學方法是 轉換法 。
3.在質量一定時，物體的速度越大，物體的動能就 越大 。
4.運動速度相同時，物體的質量越大，物體的動能就越大。
二、勢能
1.物體由于 被舉高 而具有的能叫重力勢能，它是由物體的 質量 和 高度 共同決定的。大量實驗表明，質量相同的物體，所處的高度越高，它的重力勢能就越大；所處高度相同時，質量越大的物體，它的重力勢能越大。
2.物體由于 發生彈性形變 而具有的能叫彈性勢能，它是由物體的 彈性形變程度 決定的。對同一個物體，物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大。
三、動能和勢能的相互轉化
1.動能可以轉化為 勢能 ，勢能可以轉化為 動能 。在這個過程中，如果沒有摩擦力，則 機械能 總量保持不變。
2.機械能 也可以 轉化成其他形式的能。
第3節 能量轉化的量度
一、功的概念
1.如果物體受到了力的作用，并且在這個力的方向上通過了一段距離，我們就說這個力對物體做了功。
2.功的兩個因素
（1）一是 作用在物體上的力 ；
（2）二是物體 在力的方向上通過一段距離 。
3.不做功的三種情況：
① 有力沒有在力的方向上移動一段距離 ；
② 有移動的距離，沒有力 ；
③ 力的方向和物體運動方向垂直 。
二、功的計算
1.物理學中，功等于力與力的方向上移動的距離的乘積。公式為： W＝Fs 。功的單位: 焦耳 。簡稱“焦”，用符號J表示，1焦耳=1牛·米
2.做功的過程實際上是 能量的轉化 。力對物體做了多少功，就有多少能發生了轉化，功是能量轉化的量度。
3. 3.物體做功的多少，只與力和在力的方向上通過的距離有關，與接觸面是否粗糙及是否傾斜等無關。同時F與s必須是同時作用在同一物體上
三、功率
1.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，所用時間越少,做功 越快 ，所用時間越多，做功 越慢 ；
（2）若做功時間相同，比較做功的多少，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的情況下，通過計算 做功的多少 與 做功所用的時間 的比值進行比較。
2.功率
（1）定義：物體在所做的功叫功率，在物理學中用字母表示；
（2）意義：物理學中，用功率來表示；
（3）公式：功率=，即 ；
（4）單位：國際單位：瓦（W），1W=1 J/s；常用單位：千瓦（kW），1kW=103W 。
3.計算功率的另一個公式：， 推導：由，聯立，得
第4節 簡單機械
一、杠桿的概念
1.在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒叫做 杠桿 。
2.杠桿的五要素：（1）使杠桿繞著轉動的固定點叫 支點 ；（2）作用在杠桿上使杠桿轉動的力叫 動力 ；（3）作用在杠桿上阻礙杠桿轉動的力叫 阻力 ；（4）從支點到動力作用線的垂直距離叫 動力臂 ；（5）從支點到阻力作用線的垂直距離叫 阻力臂 。
二、杠桿作圖畫力臂
1.動力和阻力可以在支點的 兩側 ，也可以在支點的 同側 。
2.力臂 不一定 在杠桿上。
3.當力的作用點在支點時，力臂 為零 。
三、杠桿的平衡條件
1.研究杠桿的平衡條件：
（1）杠桿平衡是指杠桿處于 靜止的狀態或者勻速轉動 的狀態；
（2）實驗前，應調節杠桿兩端的平衡螺母，使杠桿在水平位置平衡。這樣做的目的是方便從杠桿上兩處力臂；
（3）結論:杠桿的平衡條件（或杠桿原理）是F1· L1=F2·L2。
2.在研究杠桿的平衡條件時，需要調節杠桿在水平位置平衡，其目的是便于直接從杠桿上讀出力臂的大小。探究杠桿的平衡條件的實驗，一般需測多組不同的數據，其目的是 排除實驗的偶然性，增加實驗結論的可信度 。
四、杠桿的分類
1.杠桿分類
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
2.人體中有很多的杠桿，例如：
（1）抬頭時，可以在頸部找到杠桿，這個杠桿幾乎是個等臂杠桿，杠桿的支點在脊柱之頂，支點后的肌肉收縮提供動力，頭顱的重量是 阻力 。
（2）手臂拿物體時，肘關節是支點，肱二頭肌肉所用的力是動力，手拿的重物的重力是阻力顯然我們的前臂是一種 費力杠桿 。雖然費力，但是可以省距離(少移動距離)，提高工作效率；
（3）走路時的腳，腳掌前部是支點，人體的重力就是 阻力 ，腿肚肌肉產生的拉力就是 動力 。這種杠桿可以克服較大的體重。
五、定滑輪
1.定義：中間的軸固定不動的滑輪。
2.實質：等臂杠桿。
3.特點：
（1） 不省力 （使用 定滑輪 提升重物G時，若不計繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝G）；
（2） 不省距離 （使用定滑輪提升重物時，若重物被提升h，則繩子自由端移動的距離s＝h）；
（3） 能改變力的方向 （不管沿哪個方向拉繩子，在不計繩重及摩擦時，拉力F＝G）。
六、動滑輪
1.定義：和重物一起移動的滑輪（可上下移動，也可左右移動）。
2.實質：動力臂為阻力臂2倍的省力杠桿。
3.特點：
（1） 省力 （使用 動滑輪 提升重物G時，若不計繩重及摩擦，則繩子自由端所用的拉力F＝1/2G）；
（2） 費距離 （使用動滑輪提升重物時，若重物被提升的高度為h，則繩子自由端移動的距離s＝2h）；
（3） 不能改變力的方向 。
七、滑輪組
1.滑輪組的構成：實際應用時，常常將動滑輪和定滑輪組合而成滑輪組。
2.滑輪組的特點：使用滑輪組，可以 省力 ，有的可以改變力的方向，但費距離。
3.使用時，動滑輪和物體的總重由n股繩子承擔，那么拉起物體所用的力就是總重的 。
4.滑輪組的簡單組裝方法：
（1）當承重繩子的股數n為奇數時，繩子的起始端應固定在動滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。
（2）當承重繩子的股數n為偶數時，繩子的起始端應固定在定滑輪的框架鉤上，然后依次繞過滑輪。
八、機械效率的概念
有用功：利用動滑輪把重為G的物體提升h高度的過程中所做的功為： W＝Gh ，這是人們提升重物過程中必須要做的功，這部分功叫做有用功。
額外功：利用機械時，人們不得不額外做的功叫做 額外功 。
在提升重物的過程中，由于動滑輪本身也受到重力作用，以及動滑輪的轉軸上存在摩擦力，因此，必須克服動滑輪自身的重力和動滑輪上的摩擦力做一定量的功，這部分功并非我們需要但又不得不額外做的功。
總功：人的拉力F（動力）對動滑輪（機械）所做的功，即有用功與額外功的總和（ W總=W有用+W額 ）。
機械效率（1）概念：有用功跟總功的 比值 ；
（2）公式： ；
（3）特點：a.機械效率通常用百分數表示，沒有單位；
b.機械效率總 小于1 （W有用（4）機械效率的比較：
a.W總一定時，機械做的W有用越多或W額越少， 越大 ；
b、W額一定時，機械做的W總越多或W有用越多， 越大 ；
c、W有用一定時，機械做的W總越少或W額越少， 越大 。
（5）提高機械效率的方法：
a.減小機械自重、減小機件間的摩擦。通常是 減少額外功 ，如搞好潤滑，減輕機械自重；
b.在無法減小額外功的情況下，采用 增大有用功 來提高機械效率。
九、斜面的機械效率
1.對光滑程度相同的斜面，斜面的傾斜程度越大，斜面的機械效率 越高 。
2.測量斜面機械效率的注意事項：
（2） 要勻速拉動物體 ；
（2） 拉力要與斜面平行 。
第5節 物體的內能
一、物體的內能
1．內能的定義
物體內部所有分子做__無規則運動的動能和分子勢能的總和叫做物體的內能。
2．影響內能大小的因素
物體的內能與___溫度_____有關。同一個物體，溫度越高，分子的熱運動越劇烈，它具有的內能就越大。物體的內能還受___質量_____、材料、狀態等因素的影響。
二、改變物體內能的兩種方法
1．做功可以改變內能
外界對物體做功，物體的內能__變大___；物體對外做功，物體的內能會_減小__。通過做功改變物體的內能，實質上是其他形式的能與物體內能相互轉化。
2．熱傳遞可以改變內能
熱傳遞改變物體的內能實質上是內能從_高溫___物體傳遞到_低溫__物體或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分。在熱傳遞過程中傳遞的能量的多少叫做熱量。
熱傳遞發生的條件是物體之間存在__溫差。
三、熱量的計算
1．物體溫度升高時吸收的熱量Q吸＝ cm(t－t0)___。
2．物體溫度降低時放出的熱量Q放＝cm(t0－t)。
c為物質的_比熱容__。比熱容是指單位質量的某種物質溫度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的熱量。其中，c為物質的比熱容，m為物體的質量，t0是初溫，t是末溫。如果用Δt表示升高或降低的溫度，即用Δt表示t－t0或t0－t，那么物體吸收或放出的熱量可以寫成Q＝cmΔt。
四、熱機
1．熱機
(1)定義：把__化學能_轉化為機械能的機器。
(2)原理：
2．熱機的種類
熱機
3．熱機的四個過程：吸氣、_壓縮___、_做功__排氣。
4．熱機曲軸轉動兩圈對外做功一次。
五、燃料的熱值
1．燃料燃燒時能量的轉化
燃料的燃燒是一種化學變化，在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為__內能___，也就是通常所說的釋放出熱量。
2．燃料的熱值
1kg某種燃料__完全__燃燒時放出的熱量，叫做這種燃料的__熱值___，單位是J/kg，氣體燃料的熱值單位通常用J/m3。Q=mq
熱值的意義是表示單位質量的燃料在完全燃燒時所放出熱量的多少。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。
電能
一、電功
概念 電流所做的功叫電功。 電流做功的過程實質是 電能轉化為其他形式的能 的過程。電流做了多少功，就有多少電能轉化為其他形式的能。
單位 焦、 千瓦時（ 度 ） 1度= 1 千瓦時= 3.6×106 焦。
計算公式 W=UIt=U2/Rt=I2Rt=Pt
二、電功率
定義 電流在單位時間內所做的功叫電功率。 表示電流做功快慢的物理量
單位 瓦， 千瓦 1千瓦=1000瓦
額定電壓 用電器 正常工作 時的電壓。
額定功率 用電器在 額定電壓下消耗的功率。
實際功率 用電器在 實際電壓 下工作時所消耗的功率
輸入功率 用電器消耗的 總電功率 。
計算公式 P= W/t=UI=U2/R=I2R
當電功率的單位為千瓦，t的單位為小時，電功或電能的單位是 千瓦時 （ 度 ）。
電燈的亮度由 實際電功率 的大小決定。 ★★測定小燈泡的功率 實驗原理：伏安法測電功率的原理是P=UI：利用電壓表和電流表分別測出小燈泡兩端的電壓和通過小燈泡的電流就可以求出小燈泡的電功率。在額定電壓下測出來的電功率就是額定功率。 實驗器材：電源、電壓表、電流表、開關、小燈泡、滑動變阻器、導線 注意事項：在連接電路時，開關始終要斷開，滑動變阻器的滑片應放在最大電阻值處。
三、電熱器
1、電流的熱效應：電流通過各種導體時，會使導體的溫度升高。
2、電流通過導體發熱的過程實質上是電能轉化為內能的過程。
3、電熱器
電熱器是利用電流的熱效應制成的加熱設備。
電熱器的主要組成部分是發熱體，發熱體是由電阻率大、熔點高的電阻絲繞在絕緣材料上制成的。
焦耳定律：
文字敘述：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電的時間成正比，這個規律叫做焦耳定律。
數學表達式：Q=I2Rt。
電流產生熱量的計算方法：①Q=I2Rt是焦耳通過實驗總結出來的。任何導體有電流通過時，產生的熱量都可以由此公式來計算。②對于純電阻電路，即電能全部轉化為內能的用電器，像電爐、電烙鐵、電飯鍋等。電流產生的熱量還可以由Q=U2/Rt，Q=UIt推導公式來結算。
第7節 核能
一、核能
1、原子結構
原子核 質子（帶正電）
中子（不帶電）
核外電子（不帶電）
2、核能：原子核在發生改變的過程中，釋放出巨大的能量。也叫原子核能或原子能。
獲得核能的兩條途徑： 裂變和聚變 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，并釋放能量的過程。 原子彈、核電站、核潛艇是根據裂變的原理制造的，
聚變：2個質量較小的原子核，在超高溫條件下聚合成質量較大的一個新核，同時釋放出能量的過程。聚變又叫熱核反應。 氫彈是根據聚變的原理制造的
核電站 1、核電站利用核能發電，它的核心設備是核反應堆。核反應堆是通過可以控制的裂變反應釋放核能的設備。 2、核電站中發生的能量轉化是：核能→內能→機械能→電能。我國第一座核電站是浙江秦山核電站 3、原子核的裂變和聚變都會產生一些發射性物質，如α射線、β射線、γ射線。 其中可以用于機械設備探傷、種子變異、治療腫瘤的是 γ射線 。
第8節 能量的轉化與守恒
1、能的轉化和守恒定律：能量既不會消失，也不會創生，它只會從一種形式轉化為其他形式，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。
2、能的轉化和守恒定律，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。
3、能量的轉移和轉化有一定的方向性。
*“永動機”不可能成功是因為它違背了能的轉化的守恒定律。
*自然界的事物的運動和變化都必須遵循能量轉化和守恒定律，但符合能量和守恒定律的事件卻不一定能夠發生。

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