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能量的转化与守恒1．能量转化的普遍性（1）雪山上疾驰的汽车被快速滑落下来的积雪推翻并吞没，积雪的势能转化为动能。（2）人造卫星在太空中的电能靠太阳能转化而来。（3）火山地带的热泉水向外喷出的能量多由地热能转化而来。（4）青蛙从地上跃起，捕捉害虫的能量是由生物质能转化的。大量事实表明，自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。所谓“消耗能量”“应用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移过程。能量转化是一个普遍的现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化。2．能量的转化和转移各种能量之间都可以相互转化，同种能量在不同的物体上可以发生转移。（1）胶片感光成像——光能转化为化学能；（2）激光切割金属——光能转化为内能；（3）特技跳伞——机械能转化为内能；（4）水电站发电——机械能转化为电能；（5）植物生长需要阳光——太阳能转化为生物质能（生物化学能）（6）森林火灾——化学能转化为内能；（7）后面的球将前面的球装走——后面球的动能转移到前面的球上；（8）热传递——内能从一个物体转移到另一个物体上。3．识别能量转化和转移的方法（1）从能的形式变化上辨别能量的转化和转移：如果某物体有能量增减，并且在增减过程中能的形式发生了变化，这个过程就是能的转化过程。如果某物体的能量有增减，且在增减过程中能的形式没有发生变化，这个过程是能量转移的过程。（2）识别物体的能量转化成了什么能量时，首先要确定物体原来具有什么能量，后来哪些能量有增减，再依据现象分析减少的能量到哪儿去了，增加的能量从哪儿来。4．能量广泛地联系着各种自然现象（1）摩擦生热：摩擦属于机械运动，生热与热现象有关，这是机械运动和热现象之间的练习。（2）电灯发光：电灯与点现象有关，发光与光、热现象有关，这是电现象与光、热现象之间的联系。（3）电池供电：电池供电是电池内部发生化学反应，这是化学现象与电现象之间的联系。电动机是利用电来使物体运动，这充分体现了电现象与机械运动之间的联系。各种自然现象都存在着相互联系，这些联系都依存着能量的转化和转移。5．功：能量转化多少的量度（1）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的距离，两者缺一不可。（2）公式、物理量符号及单位：）—焦耳（—（力对物体做的功））—米（—距离）（在力的方向上通过的）—牛顿（—（作用在物体上的力）JWmsNFFsW6．功率：能量转化快慢的量度（或对物体做功快慢的量度）（1）单位时间内所做的功叫做功率。（2）公式、符号及单位：）—秒（—（时间））—焦耳（—（功））—瓦特（—（功率）stJWWPtWP7．判断力是否对物体做功的方法依据做功的必要因素可知，下列三种情况对物体都没有做功：（1）物体移动了一段距离，但没有受到力的作用。例如物体在光滑水平面由于惯性而做匀速运动。没有力对物体做功。（2）物体受到力的作用，但没有沿力的方向通过距离。例如，用力推车，车没有推动。推车的力没有对物体做功。（3）物体受到了力的作用，也通过了距离，但物体移动的距离跟物体受到力的方向垂直。例如，手用竖直向上的拉力提水桶，沿水平方向移动一段距离，这个拉力也没有对水桶做功。8．辨析做功“快”与做功“多”做功快慢和做功多少是两个不同概念。例如，甲在1s内做了50J的功，而乙在5s内做了100J的功时，乙做的功虽然比甲多，但它比甲用的时间长，平均1s内只做了20J的功，所以乙比甲做功要慢。可见，做功快慢是跟做功的多少和做功所用时间的多少有关的，在物理学中用功率tWP来描述，而做功“多少”在物理学中用功FsW来描述。9．功率大小的比较方法（1）在相同的时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，功率越大，这是物理学中常采用的方法。（2）在完成相同功的条件下，比较所用时间的长短，所用时间越短，功率越大。（3）在做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算后进行比较。10．计算功率的另一个公式物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力做功的功率等于力与物体速度的乘积。（P=Fv）。推导：FvPFvtFstWPtsvFsW则,,,由该公式可知：在功率P一定时，力F与速度v成反比。应用：汽车上坡时，司机换用抵挡，减小速度，以获得较大的牵引力。11．杠杆：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒叫做杠杆（1）杠杆有五个要素：支点：杠杆绕着转动的点O；动力：使杠杆转动的力F1；阻力：阻碍杠杆转动的力F2；动力臂：支点到动力作用线的距离l1；阻力臂：支点到阻力作用线的距离l2。（2）杠杆的五要素可以用杠杆示意图表示出来。（3）力臂的画法：①首先确定支点O。②画好动力作用线及阻力作用线。画的时候可用虚线将力的作用线延长。③再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则支点到垂足的距离就是力臂。④最后用大括号勾出力臂（或在线段两端标上箭头表示力臂的端点），在旁边分别用字母l1和l2表示动力臂和阻力臂。12．杠杆平衡条件（1）杠杆平衡条件表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂若用F1表示动力，F2表示阻力，l1表示动力臂，l2表示阻力臂。则有：21212211或llFFlFlF（2）探究2121llFF时注意的问题：①实验前要先调节杠杆两端平衡螺母，使杠杆在水平位置平衡。②在实验时不能移动平衡螺母。③在加减或移动钩码时，要使杠杆在水平位置平衡。④实验不能只凭一组数据得到结论，必须在多次实验的基础上通过分析才能得出结论。13．杠杆的应用（1）省力杠杆：动力臂大于阻力臂，即l1﹥l2，杠杆平衡时，动力小于阻力，F1﹤F2，即用较小的动力就可以克服较大的阻力。使用省力杠杆的好处是省力，但是动力移动的距离却比阻力移动的距离大。省了力，却费了距离。（2）费力杠杆：动力臂小于阻力臂，即l1﹤l2，杠杆平衡时，动力大于阻力，F1﹥F2，即使用费力杠杆费力。但是动力移动的距离比阻力移动距离小。费了力，却省了距离。（3）等臂杠杆：动力臂等于阻力臂，杠杆平衡时，动力等于阻力，使用等臂杠杆既不省力也不费力，既不省距离也不费距离。但可以改变动力的方向，使工作方便。14．滑轮周边有小槽，能绕轴转动的小轮叫做滑轮。滑轮分定滑轮、动滑轮两种。用定滑轮、动滑轮又可以组装成不同的滑轮组。（1）定滑轮——使用时，轴固定不动。不能省力，但能改变力的方向，相当于等臂杠杆。（2）动滑轮——使用时，滑轮的轴随物体一起运动。能省一半的力，但不能改变力的方向，相当于动力臂为阻力臂两倍的杠杆。（3）滑轮组——由动滑轮和定滑轮组合而成的简单机械。使用时，动滑轮和物体的总重由几股绳子承担，那么拉起物体所用的力就是总重的几分之一。15．机械效率（1）有用功：对我们游泳的，是我们所需要的功。（2）额外功：虽然不需要，但又不得不做的功叫额外功，也叫无用功。（3）总功：有用功和额外功之和。如：买酱油时，把酱油从地面上提起来，对酱油做的功叫做有用功，对油瓶做的功是额外功，对酱油和酱油瓶做的功是总功。（4）机械效率：有用功与总功之比叫做机械效率，用希腊字母表示。则有公式：总有WW。机械效率通常是一个百分数。由于使用机械时，机械受到重力作用，机件之间、物体和机械之间的摩擦总是存在的，所以总要做一些额外功，因此，机械效率绝对不会达到100%，或者说机械效率总小于1。16．滑轮组承重绳子的股数的确定方法及组装方法（1）承重绳子的股数的确定方法：①首先要分清哪些是定滑轮，哪些是动滑轮；②在动滑轮与定滑轮之间画一条虚线，看跟动滑轮相连的绳子有几股，那么承重绳子的股数n就是几。在图1中我们用虚线把重物和动滑轮从滑轮组隔离，以重物和动滑轮为研究对象，有四根绳子承担动滑轮及重物，所以用力4总GF。同理，分析上图2可知，提起重物及动滑轮的力5总GF（2）滑轮组的简单组装方法：①当承重绳子的股数n为奇数时，绳子的起始端应固定在动滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮；②当承重绳子的股数n为偶数时，绳子的起始端应固定在定滑轮的框架钩上，然后依次绕过滑轮。17．理解有用功、额外功和总功有用功可理解为一种“目的”功。例如：用滑轮组匀速提升重物时，使用机械的目的是提高重物，那么克服物体的重力做的功是有用功，即GhW有用。又如用滑轮组拉动重物在水平面上匀速移动时，使用机械的目的是水平移动重物，那么克服物体与水平面间的摩擦力做的功是有用功，即fsW有用额外功是指对人们无用但又不得不额外做的功，即克服机械自重和自身部件的摩擦而坐的功。由于机械自重和摩擦总是存在的，因而额外功是不可避免的，对任何实际的机械总有额外W﹥0。总功是人们使用机械时动力总功做的功。总功等于动力与动力作用点移动距离的乘积，即FsW总，这其中既有通过机械克服物体阻力做的有用功，又有克服机械自身重力和摩擦做的额外功，所以有用功、额外功和总功的关系是额外有总。18．机械功率的比较当总功一定时，机械做的有用功越多或额外功越少，机械效率就越高；当有用功一定时，机械所做的总功越少或额外功越少，机械效率就越高；当额外功一定时，机械所做的总功越多或有用功越多，有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。注意：（1）机械效率的高低取决于有用功和总功两个因素，不能理解成：“有用功越多，机械效率越高”。（2）机械效率的高低与是否省力及功率的大小无关。（3）机械效率不是固定不变的。机械效率反映的是机械在一次做功的过程中有用功跟总功的比值，同一机械在不同次做功的过程中，提起物重不同，机械效率往往会不同。19．作杠杆最小动力的方法使用杠杆的目的之一是省力，我们要学会在杠杆中寻找最小动力，或在杠杆示意图中作出最小动力。作图思路如下：（1）确定支点，找出最长的动力臂。因为在组里和阻力臂一定时，动力臂越长就越省力。（2）按“顺反原理”选好动力方向。也就是按动力使杠杆转动的效果与阻力使杠杆转动的效果相反确定动力方向。（3）依据确定的动力方向画出动力示意图。注意：作最小动力的关键是寻找最长动力臂。最长动力臂的找法如下：①如果动力作用点已经给出，那么，支点到动力作用点的连线作力臂，其力臂最长。②如果动力作用点没有确定，那么就要依据杠杆的几何特征找出最长动力臂，确定动力作用点。如圆形用直径做动力臂，立方体和长方体用对角线做动力臂。20．探究滑轮组的机械效率猜想与假设：猜想1：可能与匀速提升的速度大小有关；猜想2：可能与被提升的钩码的重力有关；猜想3：可能与匀速提升的速度大小和被提升的钩码的重力都有关；猜想4：可能与钩码被提升的高度有关。设计实验：（1）实验目的：学会测滑轮组的机械效率。（2）实验原理：由机械效率的定义可知：%100总有WW，在用滑轮组提升钩码时，用弹簧测力计测出绳的拉力F，用刻度尺测出钩码提升的高度h和弹簧测力计移动距离s，分别算出有用功GhW有用以及总功FsW总代入公式求滑轮组的机械效率，即%100FsGh。（3）实验器材：刻度尺，钩码，弹簧测力计，滑轮组两个，铁架台，长约2m的细绳。进行实验①用“控制变量法”进行实验。保证其他条件不变，只改变将要验证猜想中的条件，先后两次分别用弹簧测力计测出绳端拉力F和钩码的重力G，用刻度尺测出钩码被提升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，记录在设计的表内。②分别计算出先、后两次匀速提升重物时，滑轮组的机械效率值1和2。将结果填入表内。分析和验证：通过分析上述实验数据，总结滑轮组的机械效率与猜想的因素是否有关的结论。注意：（1）弹簧测力计向上或向下拉动提升重物前，应该沿使用方向先将弹簧测力计调零。（2）测量过程中，弹簧测力计在读数时，应保持弹簧测力计做匀速直线运动。（3）在实验过程中，对于已经组装好的滑轮组，如果没有刻度尺，只要设物体提升的高度为h，依据绳子股数找出动力作用点移动的距离s与高度h的关系，只用弹簧测力计也可测出滑轮组的机械效率。21．探究斜面的机械效率斜面也是一种简单的机械，可以省力，但要费距离。探究：测量斜面的机械效率。（1）提供器材：长方体木块、小车、砝码、长木板、弹簧测力