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专题四 能的转化与能量守恒

发布时间:2013-12-07 10:30:02  

考纲要求 ? 1. 了解动能和势能(重力势能和弹性势能)与哪些因素有关;知道动 能和势能可以转化,知道机械能守恒是机械能总量保持不变. ? 2. 理解功的概念,认识简单机械的作用,知道做功伴随能的转化(或 转移). ? 3. 理解功率的概念,能区别功率和机械效率,从能的传递和转化认识 功率和机械效率. ? 4. 知道内能改变的两种途径,知道在热传递过程中用热量来量度热能 的变化,了解比热容和热值的概念. ? 5. 知道用电器消耗的电能可以用电功来量度,会计算用电器消耗的电 能,理解电功率的含义,并能进行简单的计算,会测小灯泡的功率, 能从说明书或铭牌了解家用电器的额定功率.

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知识梳理 一、 简单机械 ? 1. 杠杆: ? (1) 定义:一根在力的作用下,能绕固定点转动的硬棒. ? (2) 杠杆五要素: ? 支点:使杠杆绕着转动的固定点.动力:使杠杆转动的力.阻力:阻碍 杠杆转动的力. ? 动力臂:从支点到动力作用线的距离.阻力臂:从支点到阻力作用线的 距离. ? (3) 杠杆平衡条件:动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂. ? 即:F1l1=F2l2 ? (4) 杠杆的三种类型:省力杠杆:若l1>l2,则F1<F2,可省力,但费 距. ? 费力杠杆:若l1<l2,则F1>F2,要费力,但省距. ? 等臂杠杆:若l1=l2,则F1=F2,既不省力,也不费力.

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2. 滑轮: ? (1) 定滑轮:相当于一个等臂杠杆;不能省力,但可以改变力的方 向. ? (2) 动滑轮:相当于一个动力臂是阻力臂两倍的杠杆;可以省一半 的力(不计摩擦和滑轮重),但不能改变力的方向,且动力移动的距 离等于阻力移动距离的两倍. ? (3) 滑轮组:省力可以改变力的方向,F=(G物+G动)/n 3. 机械效率:有用功跟总功的比值,用η表示. ? (1) 计算公式: 其中W总=W有用+W额外 ? (2) 特点:机械效率总小于1,即使用任何机械都不能省功.无单位; η越大,机械工作时能量的利用率越高.

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二、 功和能 1. 功 ? (1) 功的概念:如果物体受到力的作用,并且在这个力的方向上通 过一段距离,我们就说这个力对物体做了功. ? (2) 做功的两个必要因素:一是作用在物体上的力;二是物体在力 的方向上通过了一段距离. ? (3) 功的计算:W=Fs (W:功;F:力;s:物体在力的方向上通 过的距离.) ? (4) 单位:国际单位是J,常用单位:kJ ? (5) 下列三种情况不做功:① 有力无距;② 有距无力;③ 距离与 力垂直. ? (6) 做功过程的实质:就是能量转化的过程,力对物体做了多少功, 就有多少能量发生了转化. 2. ? ? ? 功率 (1)

定义:单位时间里完成的功.表示做功快慢的量. (2) 计算:P=W/t(P:功率;W:功;t:做功时间.) (3) 单位:国际单位是W.常用单位:kW
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3. 各种形式的能 ? (1) 机械能:物体的动能和势能的统称. ? ① 动能:物体由于运动而具有的能.质量越大,运动速度越大,动能 越大. ? ② 势能:分为重力势能和弹性势能 ? 重力势能:物体由于被举高而具有的势能.质量越大,高度越高,重力 势能越大. ? 弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的势能.物体的弹性形变越大, 弹性势能越大. ? ③ 机械能守恒:物体的动能和势能可以相互转化,在转化的过程,如 果没有摩擦等阻力,机械能的总量保持不变. ? (2) 内能: ? ① 内能:物体内大量微粒做无规则运动的动能和分子势能的总和.一 切物体都具有内能. ? ② 改变物体内能的方式:做功和热传递.

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方法

做功
实质是内能的转化

热传递
实质是内能的转移 物体吸收热量,内能 增大;放出热量,内 能减少

区别

对物体做了多少功 就有多少其他形式 的能转化为内能, 反之亦然.

联系

二者在改变物体的内能上是等效的

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? (3) 比热容:单位质量的某种物质温度升高或降低1℃吸收或放出的 热量.单位:J/(kg· ℃) ? (4) 燃料的热值:1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量,叫这种燃 料的热值.单位:J/kg ? 燃料燃烧时所放热量的计算:Q=qm,其中q为热值,m为质量.

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三、 电功、电功率 1. 电功:电流所做的功.电流做功的过程就是电能转化成其他形式能的过 程. ? (1) 公式:W=UIt ? (2) 单位:国际单位是J,常用单位kW· h,换算关系为 ; 6J. 1kW· h=3.6×10 ? (3) 电功的测量工具:电能表. 2. 电功率:单位时间内电流做的功.表示电流做功的快慢. ? (1) 定义公式:P=W/t,普遍公式P=UI,根据欧姆定律,可得 P=I2R=U2/R ? (2) 单位:国际单位是W,常用单位有kW,换算:1kW=1000W ? (3) 实际功率和额定功率: ? 当U实=U额, 则P实=P额, 用电器正常工作 ? 当U实>U额 ,则P实>P额, 亮度比正常要亮,用电器容易被损坏. ? 当U实<U额, 则P实<P额, 亮度比正常要暗,用电器不能正常工作.
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3. 测量小灯泡的电功率: ? (1) 原理:P=UI ? (2) 测量步骤:按照电路图正确连接电路;调节滑动变阻器使电压 表的读数为额定电压值,再读出电流表的电流值,代入计算公式P额 =UI,求出小灯泡的额定电功率. 4. 电流的热效应 ? (1) 内容:电流通过导体时,会使导体发热,温度升高,这种现象 叫电流的热效应. ?

(2) 电热器:利用电流的热效应进行加热的设备,主要组成部分是 发热体. ? (3) 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.计算公式: Q=I2Rt

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能的转化与能量守恒(一)
课堂精讲 1.(2010温州)2010年5月,全国蹦床锦标赛在温州举行.比赛中,当运动 员从蹦床上起跳后,在空中上升的过程中( D ) ? A. 动能变大,重力势能变小 ? B. 动能变小,重力势能变小 ? C. 动能变大,重力势能变大 ? D. 动能变小,重力势能变大 2.(2010台州)如图所示,等臂天平处于平衡状态.则左盘物块的密度是 (C ) ? A. 1.4g/cm3 ? B. 2.0g/cm3 ? C. 3.5g/cm3 ? D. 7.0g/cm3

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? 3.(2010嘉兴)皮划艇是我国的奥运优势项目之一,比赛中,运动员 一手支撑住浆柄的末端(视为支点),另一手用力划桨,此时的船桨是 (B ) ? A. 等臂杠杆 ? B. 费力杠杆 ? C. 省力杠杆 ? D. 省功杠杆 ? ? ? ? ? 4.(2011四川)在下图的四种情境中,人对物体做功的是( B ) A. 提着水桶在水平地面上匀速前进 B. 扛着米袋慢慢爬上楼梯 C. 用力推汽车,汽车没动 D. 举着杠铃原地不动

? 5.(2010北海)小刚在家搞卫生时,用20N的水平推力把重100N的沙发 匀速推动了2m,则在此过程中重力所做的功是( C ) ? A. 40J B. 200J C. 0J D. 240J
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能的转化与能量守恒(二)
课堂精讲 1.(2011天津)如图所示,小芳在研究动滑轮时,她用手沿竖直方向匀速向上拉 动绳端使钩码上升,测得的实验数据如表所示. ? 求:(1)手的拉力所做的有用功;(2)手的拉力所做的总功;(3)该机械 的机械效率.

钩码重 G/N 100

手的拉力 F/N 60

钩码上升高度 h/m 0.3

手移动距离 s/m 0.6

参考答案:(1)30J (2)36J (3)83.3%
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2.(2010深圳)如图所示,某人通过滑轮将物体A沿水平面匀速向右拉动 了5m.已知物体A所受地面摩擦力为40N,轴、轮、绳间的摩擦忽略不 计.求: ? (1) 拉力F大小是N. ? (2) 拉力F所做的功.

参考答案:(1)20N (2)200J

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能的转化与能量守恒(三)
课堂精讲 1.(2010杭州)如图电路中电源电压保持不变,闭合开关后,滑动变阻 器滑片从左端向右移动的过程中,下列说法正确的是( D ) ? A. 电压表示数逐渐变大 ? B. 电流表示数逐渐变小 ? C. 电灯的亮度逐渐增大 ? D. 电路总功率逐渐变小

2. (2010安顺)脉冲式电能表表盘上有“3000imp/kW·h”、“220V 5A” 等信息,该表指示灯每闪3000次,电路中耗电1kW· h.小明家若用一盏 “220V 100W”的电灯单独正常工作了1小时,则电灯消

耗的电能是 __________J,指示灯闪了____ 次。 300 3.6×105J

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3.(2010杭州)小明在进行“测量小灯泡的功率”的实验时,实验台上提 供的器材有:6V蓄电池、电流表(0—0.6A,0—3A)、电压表(0— 3V,0—15V)、滑动变阻器(50Ω 1.5A)、额定电压为2. 5V的小电 灯(正常发光时的电阻约为7Ω)、开关各一个,导线若干. ? (1) 小明在实验中电流表应该选择________的量程,电压表应该选 0—0.6A 择________的量程; 0—3V ? (2) 他实验的电路图如图所示,请你在虚线框内根据该电路图画出 实物连接图.

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? ? ? ? ? ? ?

(3) 若闭合开关后,发现灯泡不发光,电流表的示数为零,电压表的示数 BC 为6V,产生此故障的原因可能是下列情况中的______和(填写序号) A. 小电灯短路 B. 小电灯的灯丝断了 C. 小电灯的灯座接触不良 D. 电压表的正、负接线柱反接 E. 变阻器滑片接触不良 (4) 排除故障后,调节滑动变阻器测得如表中所示的三组数据,则小电灯 的额定功率为____ W. 0.9

实验次数 电压U/V 电流I/A

1 2.0 0.30

2 2.5 0.36
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3 2.8 0.38


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