能量转化与守恒Word格式.docx
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弹性势能的大小跟物体的材料以及弹性形变的大小有关,弹性形变越大,物体的弹性势能就越大。
(3)动能、势能之间的相互转化
在一定条件下,动能可以转化为势能,势能也可以转化为动能。
单摆的运动充分表明动能和势能可以相互转化。
机械能=动能+势能。
(4)机械能守恒定律
物体具有的势能和动能是可以互相转化的,如果没有摩擦等阻力,那么在势能和动能的相互转化中,机械能的总量保持不变。
机械能守恒定律反映了物体的动能和势能之间可以相互转化,在不存在阻力的条件下,物体动能和势能在相互转化过程中,能的总量保持不变。
即动能的减少量恰好等于势能的增加量;
反之,势能的减少量恰好等于动能的增加量。
利用机械能守恒定律解题的优点是:
不需要考虑过程的细节,只要满足守恒条件,则初态的动能和势能之和一定等于末态的动能和势能之和。
3.机械功
(l)功的概念
功是作用于物体的力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。
(2)功的单位
焦耳,简称焦,符号是J。
(3)公式:
功=力×
距离,即W=FS。
(4)力没有做功的三种情况
①物体受到力的作用,但没有移动距离,这个力对物体没有做功。
例如人用力推一个笨重的物体而没有推动。
一个人举着一个物体不动,力都没有对物体做功。
②物体不受外力,由于惯性做匀速直线运动。
物体虽然通过了一段距离,但物体没有受到力的作用,这种情况也没有做功。
③物体通过的距离跟它受到的力的方向垂直,这种情况中虽然有力的作用,物体也通过了一段距离,但这个距离不是在力的方向上的距离,这个力也没有做功。
例如人在水平面上推车前进,重力的方向竖直向下,车虽然通过了距离,但在重力方向上没有通过距离,因而重力没有对车做功。
(5)功与能的关系
如果一个物体能够做功,则这个物体就具有能。
正在做功的物体一定具有能。
4.杠杆
(1)杠杆的定义
在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆。
(2)支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
①杠杆能绕着转动的固定点叫做支点。
②使杠杆转动的力叫做动力,阻碍杠杆转动的力叫做阻力。
③力臂是支点到力的作用线之间的距离,而不是支点与力的作用点之间的距离。
(3)求力臂的步骤
辨认杠杆,确定支点,作出动力、阻力的图示,将动力和阻力的图示延长,得动力作用线和阻力作用线,再从支点出发分别向二力的作用线作垂线,便得这两个力的力臂。
(4)杠杆平衡的条件
动力×
动力臂=阻力×
阻力臂,即F1L1=F2L2。
(5)杠杆的分类
杠杆种类特点应用实例
省力杠杆动力臂大于阻力臂,l1>l2动力小于阻力,Fl<F2开瓶器
费力杠杆动力臂小于阻力臂,l1<l2动力大于阻力,F1>F2钓鱼杆
等臂杠杆动力臂等于阻力臂,l1=l2动力等于阻力,Fl=F2天平
5.滑轮
(1)定滑轮的结构和作用
工作时轴固定不动的滑轮叫定滑轮,定滑轮的实质是等臂杠杆,不能省力但能改变力的方向。
(2)动滑轮的结构和作用
动滑轮的实质是L1=2L2的省力杠杆,能省一半的力但不能改变力的方向。
(3)滑轮组的作用
滑轮组既可省力也可改变力的方向。
使用滑轮组时,滑轮组用n段绳子拉物体,拉物体所用的力F就是物重的n分之一,即F=G/n,其中n表示拉物体的绳子数。
6.功率
(1)功率的概念
功率是用来描述物体做功快慢的物理量。
(2)功率的单位
瓦特,简称瓦,符号是W。
(3)功率的公式P=W/tP=FV
机器的功率是指机器对外做功时输出的功率,每台机器都有各自最大限度的输出功率,对于需确定功率的机器,由P=Fv,可知牵引力跟速度成反比。
(4)机械效率、有用功、额外功、总功及其关系
有用功对人们有用的功瞻,即机械克服有用阻力做的功
额外功对人们没用又不得不做的功‰,即机械克服额外阻力做的功
总功有用功与额外功的总和,即:
W总=W有+W额
机械效率有用功与总功的比值或者说有用功在总功中所占的比例。
即:
η=W有/W总=W有/W有+W额
(5)有关机械效率的注意点
①机械效率通常用百分比表示,没有单位。
实际机械的效率总是小于1,即η<1(理想机械时:
因为W额=0,W有=W总,所以才有η=l)。
②总功是人们利用机械时,动力对机械做的功。
如果动力为F,动力方向上通过的距离为s,则:
W总=Fs。
③在实际计算中,利用机械提升物体时,有用功W有=Gh;
沿水平面使物体匀速运动时,有用功等于克服摩擦做的功,即W有=fs。
在计算η时,根据题目条件正确确定W有和W总是解题的关键。
④机械效率的大小取决于W有与W总的比值,它与利用机械是否省力无关。
有时与W有的大小也无直接关系,W有大,η不一定就大。
7.电功与电功率、热量
(1)电功的概念
电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。
(2)电功的单位与公式
计算公式为W=UIt,单位为焦耳(简称焦,符号为J)、千瓦时(kWh)。
换算:
1kWh=3.6×
106J。
(3)电功率
①电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。
②计算公式:
P=W/t、P=UI。
单位:
瓦特(简称瓦,符号为W),千瓦(kW)。
1kW=1000W
③测定小灯泡的电功率实验:
.原理:
P=UI;
电路图;
步骤。
.测定小灯泡额定功率时,应调节滑动变阻器,使伏特表读数为额定电压U额时,再读出安培表示数I额,代入P额=U额I额中计算。
(4)焦耳定律
焦耳定律:
电流通过导体产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
其数学表达式为:
Q=I2Rt,单位为焦。
(5)电热器的原理和应用
电热器的原理是电流的热效应。
电热器的主要组成部分是电阻率大、熔点高的合金发热体。
(6)电功、电功率、热量的比较
物理量名称表达式单位及符号、换算关系注意
电功形W=Ult
W=Pt焦(J),千瓦时(kWh)
lkWh=3.6×
106J公式中各量的对应关系,电能表的用
途及读数方法
电功率P=W/tP=UI瓦(w),千瓦(kW)1kW=1000W当U实=U额时,P实=P额
热量QQ=I2Rt焦(J)在纯电阻电路中,计算热量可利用Q=W
①正确理解电功和电功率的关系
有的同学认为“电流做功越多,电功率越大”,这是错误的。
电功率描述电流做功的快慢,用电流在单位时间内所做的功来表示。
所以这里包含功和时间两个因素,只有在时间相同的前提下,做功多者功率才会大。
若缺少时间这个因素,功率大时只能说明做功快,做的功不一定多。
②注意电功和热量的区别
如电炉、电烙铁、电饭锅,电流做功时将全部电能转化为内能,Q=W。
而电风扇工作时电能主要转化为机械能,只有少部分能量转化为内能,因此电风扇发热时惟一使用的公式是Q=I2Rt(R为电动机线圈的电阻),而绝不能使用Q=W=UIt(其中U为电机线圈两端的电压)来计算转化的内能,因为此时W>Q。
③注意电功率P=UI和热功率P=I2R的联系和区别
在电路中只有电阻元件时(即纯电阻电路),电功率和热功率是相等的。
当电路中有电动机、电解槽等用电器时,电能要分别转化成机械能、化学能等,只有一部分转化成内能,电功率大于热功率。
(7)正确理解额定功率和实际功率的关系
①“PZ220一25”的意思是:
PZ一普通照明灯泡,220一额定电压220伏,25一额定功率为25瓦。
使用各种用电器一定要注意它的额定电压,用电器只有在额定电压下才正常工作。
②当用电器的工作电压不是额定电压时,它的实际功率不等于额定功率;
当工作电压低于额定电压时,用电器的实际功率小于额定功率,用电器不能正常工作;
当工作电压高于额定电压时,用电器的实际功率大于额定功率,用电器有烧坏的危险。
③一个用电器的额定功率只有一个,但它的实际功率有无数个。
实际功率会随着实际电压的变化而变化,灯泡的亮度取决于灯的实际电功率。
8.核能的利用
(1)裂变和链式反应
裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核,并释放出能量的过程。
在裂变过程中,导致一系列原子核持续裂变,并释放出大量核能的反应称为链式反应。
(2)聚变和热核反应
聚变是使2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核,同时释放出大量能量的过程。
由于聚变需要很高的温度,所以也称为热核反应。
(3)放射性及其应用
原子核的裂变和聚变都会产生肉眼看不见、能量很高的射线,如α射线、β射线,γ射线。
这些射线大剂量时会对人畜造成很大的伤害,但若用较小的量并谨慎地加以控制时,射线也可以用来探测机械设备、选育种子、治疗疾病等。
(4)核能是原子核变化时释放的能,获得核能一般有两条途径:
重核裂变和轻核聚变。
目前建成的核电站都是利用重核裂变将核能转化为电能。
原子弹是根据裂变的原理制造的,氢弹是根据聚变的原理制造的,氢弹的威力比原子弹大得多。
9.改变内能的两种途径
(1)改变物体内能的两种途径
做功和热传递。
(2)做功和热传递的区别
(3)内能、温度和热量的比较
概念量的类型单位日常生活中“热”的不同含义
内能物体内部大量做无规则热运动的粒子所具有的能状态量,对应的是某一个时刻J“摩擦生热”,意思就是物体经摩擦后,内能会增加
温度表示物体的冷热程度状态量,对应的是某一个时刻℃“热”表示温度高,如“今天天气很热”,意思说今天气温很古同
热量物体在热传递过程中吸收或放出热的多少,其本质是内能,是物体与物体之间传递的内能过程量,对应的是一段时间J“蒸发吸热”,意思是液体在蒸发时要从外界吸收热量
10.能量的转化与传递
(1)能量转化和守恒定律
能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能的总量保持不变,这就是能量转化和守恒定律。
从本质上看,能量的转化和转移是有所区别的。
能量的转化是指能量的形式发生了变化,一种形式能量减少了,而另一种形式的能量却增加了。
能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体上去,一个物体的能量减少了,而另一个物体同一种能量却增加了,但能量的形式保持不变。
能量转化和守恒是自然科学最基本的规律。
“永动机”是不可能成功的,因为它违背了能量转化和守恒定律。
能量的转化与传递有一定的方向性:
例如热能可以从高温物体转移到低温物体,而不能自发地从低温物体转移到高温物体;
可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能,但不可能将内能自发地转化成化学能。
(2)化学能与内能的转化
燃料燃烧释放热量的过程,就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。
1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫做这种燃料的燃烧值,其单位为焦/千克。
(3)生物体能量的来源和转化
①生物