資源簡介

第1節 能量及其形式
認識能量
物體具有做功的本領，是因為它具有能量。能量也簡稱能。
一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大
能量的形式
自然界中任何物體都具有能量，能量是以多種形式存在的，根據能量的特點大致可以分為機械能、電磁能、內能、化學能、光能、核能、聲能等
第2節 機械能
動能
定義：物體由于運動而具有的能量
決定其大小的因素：物體的速度越大，質量越大，動能就越大
勢能
重力勢能
定義：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能
決定其大小的因素：物體的質量越大、位置越高，重力勢能就越大
彈性勢能
定義：物體由于發生彈性形變而具有的能量叫彈性勢能
決定其大小的因素：對于同一物體，彈性形變越大，彈性勢能越大
動能和勢能的轉化
機械能：動能和勢能（重力勢能、彈性勢能）統稱為機械能
機械能的轉化
動能和勢能可以相互轉化
機械能也可以轉化為其他形式的能量
機械能守恒：如果只有動能和勢能的相互轉化（轉化過程中不受阻力），機械能的總量就保持不變，或者說機械能守恒
第3節 能量轉化的量度
功
定義：如果一個力作用在物體上，且物體在這個力的方向上通過了一段距離，就說這個力對物體做了功
力對物體做功的兩個必要因素：一是作用在物體上的力，二是物體在這個力的方向上通過了距離
力不做功的三種情況
三種情況
原因
實例
有距離無力
物體沒有受到力的作用，但由于慣性通過了一段距離，這時沒有力做功
足球離開腳后在水平面上滾動了一段距離，人對足球沒有做功
有力無距離
有力作用在物體上，但物體沒有動，即物體沒有通過距離
兩名同學沒有搬起石頭，所以對石頭沒有做功
力與距離垂直
物體受到了力的作用，也移動了一段距離，但通過的距離與力的方向垂直
提著水桶水平移動一段距離，豎直提水桶的力不做功
功的計算
功的計算：功等于力與物體在力的方向上通過的距離的乘積
公式：用F表示力，s表示在力的方向上通過的距離，W表示功，則W = Fs
單位：在國際單位制中，力的單位是牛，距離的單位是米，功的單位是焦耳，簡稱焦（J）。
1J=1N×1m=1N?m
應用W = Fs計算功時，力與物體通過的距離方向必須一致，且對應同一物體、同一段時間
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。能量的單位與功的單位一樣，也是焦耳
功率
定義：功與做功所用時間之比功率，它在數值上等于單位時間內所做的功
物理意義：功率是表示物體做功快慢的物理量
公式：如果用P表示功率，用W表示功，用t表示做功所用的時間，功率的計算公式為
P=Wt
單位：在國際單位制中，功的單位是焦，時間的單位是秒，功率的單位是焦耳每秒（J/s），它有一個專門名稱叫瓦特，簡稱瓦（W）
工程技術上還常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作為功率的單位，1kW = 1000W，1MW = 106W
功率表示做功的快慢，不表示做功的多少，一個力做功的多少由功率和時間兩個因素決定。功率大的機械，做功不一定多；做功多的機械，功率也不一定大
計算功率的另一個公式
當物體在動力F作用下，以速度v沿力F方向做勻速直線運動時，力F所做的功 W = Fs = Fvt。力F做功的功率
P=Wt=Fvtt=Fv
由P = Fv知，功率一定時，機器的牽引力和速度成反比
對兩個公式的理解
P=Wt
功率的定義式。它表示做功的物體在t時間內的平均功率，而不是某一時刻的瞬時功率。無論受力物體運動狀態如何，P=Wt普遍適用
P=Fv
功率的推導式，它是物體在恒力F作用下，以速度v勻速運動時推導出來的。它能表示物體的瞬時功率
第4節 簡單機械
杠桿
定義：如果一根硬棒在力的作用下能繞著固定點轉動，這根硬棒就叫杠桿
杠桿可以是直的，也可以是彎的，但它一定是硬棒，即不能變形的棒
杠桿的五要素
22479004635500支點：杠桿可以繞其轉動的點（圖中的O點）
動力：使杠桿轉動的力（圖中的F1）
阻力：阻礙杠桿轉動的力（圖中的F2）
動力臂：從支點到動力作用線的距離（圖中的l1）
阻力臂：從支點到阻力作用線的距離（圖中的l2）
杠桿的平衡條件
杠桿平衡的含義：在力的作用下，如果杠桿處于靜止狀態或繞支點勻速轉動，我們就認為杠桿平衡了
杠桿的平衡條件
動力×動力臂 = 阻力×阻力臂，用公式表示為
F1l1=F2l2
這個平衡條件也就是阿基米德發現的杠桿原理
杠桿的分類
類型
力、力臂的關系
特點
應用
省力杠桿
L1＞L2
F1＜F2
省力但費距離
鍘刀、瓶蓋起子、手推車、鋼絲鉗
費力杠桿
L1＜L2
F1＞F2
費力但省距離
釣魚竿、鑷子、筷子、理發剪刀、縫紉機腳踏板
等臂杠桿
L1＝L2
F1＝F2
既不省力也不省距離，既不費力也不費距離
天平
定滑輪和動滑輪
定滑輪
定義：軸固定不動的滑輪
實質：等臂杠桿
特點：不能省力，但能改變力的方向
動滑輪
定義：軸和重物一起移動的滑輪
實質：動力臂為阻力臂兩倍的省力杠桿
特點：使用動滑輪能省一半的力，但費距離，且不能改變力的方向。繩子自由端移動的距離是重物移動距離的2倍
滑輪組
定義：定滑輪、動滑輪組合在一起構成滑輪組
34613853810000特點：使用滑輪組既能省力但又能改變力的方向
滑輪組省力情況分析：
F=Gn
其中n為承擔物重的繩子的段數
繩子自由端移動的距離：
s=nh
h為重物移動的距離
滑輪組組裝的原則：基本原則是“奇動偶定”
首先根據題意求出承擔物重的繩子的段數
n=GF
G表示物重，若動滑輪重不能忽略，則G = G物 + G動；F表示所需拉力
若承擔物重的繩子段數為奇數，則繩子的起點從動滑輪開始繞線，如圖甲所示
若承擔物重的繩子段數為偶數，則繩子的起點從定滑輪開始繞線，如圖乙所示
注：還要注意拉力的方向不同，所需定滑輪的個數也不同
機械效率
有用功、額外功、總功
有用功：為了達到某一目的而必須要做的功叫有用功。用W有用表示
額外功：并非需要，又不得不做的功叫額外功，用W額外表示
總功：有用功和額外功的總和叫總功，用W總表示，即W總 = W有用 + W額外
機械效率
定義：有用功與總功的比值叫機械效率，用η表示
公式
η=W有用W總×100%=W有用W有用+W額外×100%
第5節 物體的內能
內能
熱運動
物體內部大量分子的無規則運動，叫熱運動。這是因為分子的無規則運動的速度跟溫度有關，溫度越高，分子無規則運動就越劇烈
內能
分子動能：分子在不停地做無規則的運動，同一切運動的物體一樣，運動的分子也具有動能。分子由于運動而具有的能叫分子動能。物體的溫度越高，分子運動得越快，它們的動能越大
分子勢能：由于分子之間具有一定的距離，也具有一定的作用力，因而分子具有勢能，稱為分子勢能
物體的內能：構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫物體的內能。單位：焦耳（J），各種形式能量的單位都是焦耳
對內能的理解
內能是指物體的內能，不是分子的內能，是物體內部所有分子共同具有的分子動能和分子勢能的總和。單純考慮一個分子的分子動能和分子勢能是沒有現實意義的
一切物體在任何情況下都有內能
內能具有不可測量性，即不能準確知道一個物體的內能的具體數值
影響物體內能大小的因素：物體的質量、物體的溫度、物體的體積、物體的種類、物體的狀態都可以影響物體內能的大小
物體內能的改變
熱傳遞改變物體的內能
對熱傳遞的理解
條件
不同物體或同一物體的不同部分之間存在溫度差
方向
由高溫物體轉移到低溫物體或由同一物體的高溫部分轉移到低溫部分
過程
高溫物體→放出熱量→內能減少→溫度降低
低溫物體→吸收熱量→內能增加→溫度升高
結果
溫度相同
實質
內能發生了轉移，能的形式并未發生改變
熱傳遞是把內能由溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，而不是由內能多的物體傳遞給內能少的物體
做功改變物體的內能：對物體做功，物體的內能會增加；物體對外界做功，物體的內能減少
做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的
溫度、熱量、內能三者之間的區別與聯系
項目
溫度
熱量
內能
定義
宏觀上：表示物體的冷熱程度
微觀上：反映物體中大量分子無規則運動的劇烈程度
在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少
構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和
量的性質
狀態量
過程量
狀態量
表述
用“降低”“升高”“降低到”“升高到”“是”等表述
用“放出”或“吸收”等表述
用“有”“具有”“改變”“增加”“減少”等表述
單位
攝氏度（℃）
焦耳（J）
焦耳（J）
關系
熱傳遞可以改變物體的內能，使其內能增加或減少，但溫度不一定改變（如晶體的熔化、凝固過程），即物體吸熱，內能會增加，物體放熱，內能會減少，但物體的溫度不一定發生改變
附：狀態量與過程量
狀態量：是描述物質系統狀態的物理量
如：位置、速度、動量、動能、角速度、角動量、壓強、溫度、體積、勢能等等都是狀態量。
過程量：是描述物質系統狀態變化過程的物理量
如沖量、功、熱量、速度改變量等都是過程量，它是與時間變化量相對應的。
概念區分編輯
過程量與狀態量的區分是：過程量是與時間變化量相對應的，而狀態量是與時刻相對應的。
兩者的關系是：過程量一定決定狀態量的變化量。
狀態量與過程量不是孤立的，它們之間存在著密切的聯系，例如做功的速率是功率，路程的變化率是速率，電荷的轉移速率是電流等等。
狀態量：對任意閉合環路該量的積分為零，或者說這個量經過任意過程后其變化只與初末狀態有關，與過程路徑無關。
過程量：存在某一閉合環路該量積分不為零，或者說經過某個過程后其變化不僅取決于初末狀態，還與過程路徑有關。
典型的狀態量：位置，能量，體積，密度，速度，加速度，溫度，熵，標量勢等；
典型的過程量：路程，功，熱量等
比熱容
定義：單位質量的某種物質，溫度升高1℃所吸收的熱量叫這種物質的比熱容，用符號c表示
單位：焦/(千克·℃)，讀作焦每千克攝氏度
比熱容是物質本身的一種性質
比熱容是物質自身的性質之一，它反映了不同物質吸、放熱本領的強弱，利用物質的這種性質可以鑒別物質
水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃)，其物理意義是：質量為1kg的水，溫度升高（或降低）1℃時所吸收（或放出）的熱量為4.2×103J
對于同一種物質，比熱容的值還與物質的狀態有關，同一種物質在統一物態下的比熱容是一定的，但在不同物態下，比熱容是不相同的
水的比熱容較大的應用
水的吸（放）熱本領強，用水作散熱劑
水的溫度難改變，對機械或生物體起保護作用
熱量的計算
以Q表示物體吸收（或放出）的熱量，c表示物質的比熱容，m表示物體質量，t0表示初始溫度，t表示末溫，則有
吸熱公式：Q吸＝cm（t－t0）
放熱公式：Q放＝cm（t0－t）
熱量計算的一般公式：Q＝cm?t
熱機
熱機的特點：通過做功把內能轉化為機械能
內燃機
內燃機就是燃料在機器氣缸內燃燒的熱機。以汽油味燃料的內燃機叫汽油機，以柴油為燃料的內燃機叫柴油機
工作過程：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汽缸的另一端，叫一個沖程
汽油機的一個工作循環由四個沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程
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
413385057785002495550609600011811005461000-1504955334000
燃料的熱值
定義：1kg某種燃料完全燃燒時放出的熱量
單位：J/kg（固、液）或J/m3（氣）
酒精的熱值是3.0×107 J/kg，表示1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107 J
煤氣的熱值是3.9×107 J/m3，表示1 m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107 J
關于熱值的理解：熱值是燃料本身的一種屬性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關
公式：Q=mq或Q=qV（q為熱值）
第6節 電能
電能與電功
電能是一種能源，可以由太陽能、風能、水能等轉化而來，是“二次能源”。各種用電器工作時，將電能轉化為其他形式的能
電能轉化為其他形式的能的過程就是電流做功的過程。電流所做的功叫電功
電能、電功的單位
電能、電功的單位是焦。電能的單位還有千瓦時（kW·h），俗稱“度”
1kW?h=3.6×106J
電能表
測量電能的工具：電能表
電能表的參數及其意義
762002540000
電能表測量電能的方法
測量較大的電能時用刻度盤讀數法。最后一位數字表示小數點后第一位。電能表前后兩次讀書之差，就是這段時間內消耗的電能，單位是千瓦時，即
W電=W末－W初
測量較小的電能時，用轉盤轉數讀數。通過記錄某段時間內電能表轉盤的轉數，結合電能表轉盤每轉消耗的電能計算出該段時間的電能，即
W電=轉數×每轉消耗的電能
電器的電功率
定義：電流在單位時間內所做的功叫電功率
物理意義：在物理學中，電功率表示電流做功的快慢，用字母P表示。電功率大的用電器只能說明它消耗電能快或電流做功快，并不表示電流做功的多少
單位
電功率的單位是瓦特，簡稱瓦，符號是W，常用單位有千瓦（kW）
換算關系：1kW=1000W
額定電壓與額定功率
額定電壓：用電器正常工作時的電壓，標注在用電器銘牌上，常用U額表示
額定功率：用電器在額定電壓下工作時的電功率，標注在用電器銘牌上，常用P額表示
燈泡銘牌的意義：一只燈泡上標著“PZ220 25”，其中“PZ”表示該燈泡適用于普通照明，“220”表示該燈泡的額定電壓是220V，“25”表示該燈泡的額定功率是25W
實際電壓與實際功率
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，也可能不等，常用U實表示
實際功率：用電器在實際電壓下工作時的電功率，用P實表示
燈泡的亮度取決于實際功率的大小。無論額定電壓如何，額定功率如何，在燈泡沒有損壞的前提下，如果實際功率相等，則發光的亮度就相同
實際功率和額定功率的關系
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＜U額
P實＜P額
不能正常工作
附：
額定功率
實際功率
區別
概念
在額定電壓下的功率
在實際電壓下的功率
是否變化
是確定的、唯一的，不隨實際工作電壓的改變而改變
是不確定的，隨兩端所加電壓的改變而改變
聯系
當用電器兩端的實際電壓等于額定電壓時，用電器的實際功率等于額定功率
電功率和電功的計算
電功率的計算
公式
P=Wt=UI
P表示電功率，單位是W；U表示某段電路兩端的電壓，單位是V；I表示這段電路中的電流，單位是A
導出式
P=I2R,P=U2R
此兩式只適用于純電阻電路
34575751587500伏安法測小燈泡的功率
原理：P=UI
電路圖如圖所示
選擇和連接實物電路時須注意：滑動變阻器調到最大阻值處，選用合適的電源、電流表、電壓表
滑動變阻器的作用：一是保護電路，二是控制小燈泡兩端的電壓
電功的計算
公式
W=Pt=UIt
W表示電功，單位是J；P表示電功率，單位是W；U表示電壓，單位是V；I表示電流，單位是A；t表示時間，單位是s
導出式
W=U2Rt
只適用于純電阻電路
常用電熱器
電流的熱效應
電流通過導體時，導體的溫度會升高，這種現象叫電流的熱效應
電熱器
定義：電熱器是利用電來加熱的設備
原理：電熱器是利用電流的熱效應工作的
組成：電熱器的主要組成部分是發熱體，發熱體是由電阻率大、熔點高的合金絲繞在絕緣材料上制成的
電熱的計算
實驗：研究電熱跟哪些因素有關
實驗方法：控制變量法和轉化法
結論
在電流和電阻相同的情況下，通電時間越長，產生的熱量越多
在電流、通電時間相同的情況下，電阻越大，產生的熱量越多
在通電時間、電阻相同的情況下，電流越大，產生的熱量越多
焦耳定律
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
公式：
Q=I2Rt
365315512763500適用范圍：無論是純電阻元件還是非純電阻元件，任何電阻不為零的用電器，都可以用焦耳定律計算它產生的電熱
Q=W=UIt（只適用于純電阻元件）
電熱Q與電能W的關系
416242529908500純電阻電路中，Q=W。因為純電阻電路將電能全部轉化為內能，所以產生的電熱與消耗的電能相等
非純電阻電路中，Q＜W。因為非純電阻電路中只有部分電能轉化為內能，所以電熱小于用電器消耗的電能。如電動機，電能主要轉化為動能（機械能W機），有少量電能會轉化為內能，所以W = Q + W機
第7節 核能
裂變和聚變
核能：原子核在轉變過程中所釋放出的巨大的能量叫核能，也叫原子能
獲得核能的兩條途經——裂變（甲）與聚變（乙）
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的能量
核聚變是2個質量較小的原子核結合成質量較大的新的原子核，并釋放出巨大的能量

核電站中的能量轉化
核反應堆是核電站的核心部分。其能量轉化過程為：
核能
水和水蒸
氣的內能
蒸汽輪機
的機械能
電能
核能
水和水蒸
氣的內能
蒸汽輪機
的機械能
電能
鏈式反應：單個鈾核裂變時產生的中子又會轟擊別的鈾核，被擊中的鈾核也有同樣變化，于是這種裂變反應繼續下去，就是鏈式反應，如圖所示
核反應堆中的鏈式反應是在控制下緩慢、持續地釋放核能的
原子彈：若鏈式反應不加以控制，在短時間內會放出巨大的能量而產生猛烈爆炸。原子彈就是運用這個原理制造的
氫彈：氫彈是根據核聚變的原理制造的，比原子彈威力更大
放射性
放射性
某些元素能夠自發地放出穿透能力很強的射線，把元素具有的這種輻射能力叫放射性
放射線
射線
組成
穿透本領
α射線
帶正電的氦原子核
不強，用一張厚紙就能把它擋住
β射線
帶負電的電子，是高速運動的粒子流
較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板
γ射線
實質是一種電磁波，不帶電（顯中性）
很強，能穿透水泥墻和幾厘米厚的鉛板
第8節 能量的轉化與守恒
能量的相互轉化和轉移
能量的轉化：自然界中各種形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之間在一定條件下會發生相互轉化，如摩擦生熱是機械能轉化為內能
能量的轉移：能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分，如人們圍在火堆旁可以取暖
能量的轉化與守恒定律
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。
適用范圍：能量的轉化與守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，適用于任何情況
能量的轉移和轉化的方向性
能量的轉移和轉化有一定的方向性
人們是在能量轉移或轉化過程中利用能量的

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