[课件]第三章能量的转化与守恒复习

复习第三章能量的转化和守恒能量有多种形式各种形式的能量机械能声能化学能光能热能动能势能核能电能功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了一段距离，我们就说这个力对物体做了功。FFSF做功的两个必要因素作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离功不做功的几种情况有力无距离（劳而无功）有距离无力（不劳无功）力和距离垂直冰块在光滑的冰面上滑动vG功的计算1.科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。2.功的计算公式：如果用F表示力，S表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式可表示为：W=FS3.功的单位在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦（J）。1焦=1牛·米1J=1N·mFSF功的计算为了简便，常常把将重力为G的物体匀速举高h所做的功直接用公式W=Gh计算。GGh功与能的关系1.物体具有能量才能对外做功3.做功的过程实质上就是能量转化的过程4.功是能量转化多少的量度5.能的单位与功的单位一样，都是焦（J）。2.具有能量的物体不一定要做功功率1.功率的概念单位时间里完成的功叫做功率，用符号P表示。2.功率的意义功率反映了物体做功的快慢，也就是能量转化的快慢。3.功率的公式P=—Wt用W表示功，t表示做功所用的时间，则功率P的计算公式为：功率4.功率的单位在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦（W）。1瓦=1焦/秒1W=1J/s常用的功率单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。1kW=1000W1MW=1000kW=106W各种机器无论多么复杂，都是由各种简单机械（杆、轮、链条等）组成的。常见的简单机械有杠杆、滑轮和斜面。杠杆什么是杠杆？杠杆支点O、动力F1、阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2。杠杆的五要素：力臂的概念和画法1.力臂的概念：支点到力的作用线的距离叫做力臂，用L表示。F2F1OL2力产生的转动效果不仅与力的大小有关，还与力臂的大小有关；2.若力的作用线通过支点，则该力的力臂为零，力没有转动效果；FOL=0杠杆的平衡条件杠杆1.若杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动，我们就说杠杆是平衡的。2.杠杆平衡的条件：动力动力臂=阻力阻力臂F1L1=F2L2杠杆的应用杠杆（1）省力杠杆（动力臂大于阻力臂的杠杆）因为L1﹥L2所以F1﹤F2F1L1=F2L2（即用较小的动力可以克服较大的阻力）省力的杠杆费距离杠杆的应用杠杆（2）费力杠杆（动力臂小于阻力臂的杠杆）因为L1﹤L2所以F1﹥F2F1L1=F2L2（所用的动力大于阻力）费力杠杆虽然费力，但可以省距离，给使用带来方便。O杠杆的应用杠杆（3）等臂杠杆（动力臂等于阻力臂的杠杆）因为L1=L2所以F1=F2F1L1=F2L2G1=G2m1=m2我们用来测量质量的天平就是一个等臂杠杆使用杠杆时，怎样用力才能做到最省力？杠杆OF2F1F1F1F1为了尽可能地省力，动力的作用点应远离支点，且动力的方向应与支点和动力作用点的连线垂直。定滑轮和动滑轮定滑轮定滑轮的中心轴固定不动。定滑轮和动滑轮定滑轮使用定滑轮不省力，但可改变动力的方向。定滑轮相当于一个等臂杠杆。定滑轮和动滑轮动滑轮动滑轮会随被吊物体一起运动。定滑轮和动滑轮动滑轮使用动滑轮可省一半力，但不能改变动力的方向，且费两倍的距离。定滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的省力杠杆定滑轮和动滑轮滑轮组采用滑轮组既可以省力又能够改变力的方向定滑轮动滑轮定滑轮和动滑轮滑轮组使用滑轮组时，重物和动滑轮的总重由几根绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一。F=G物+G动n如果滑轮组的重物和动滑轮的总重由n根绳子承担，则绳子自由端拉动的距离是重物上升距离的n倍，即s=nh。（不计绳重和摩擦）n=4hs定滑轮和动滑轮滑轮组n=4F1=G物+G动4n=5F2=G物+G动5只看动滑轮上的绳子段数定滑轮和动滑轮滑轮组如何安装滑轮组?奇动偶定n=2n=3n=4n=5定滑轮和动滑轮使用滑轮或滑轮组拉物体FA（甲）fFA（乙）fF=f（不计绳重和摩擦）F=f/2机械效率（1）使用机械时，为了达到目的必须要做的功叫做有用功；（2）使用机械时，虽然不需要但又不得不做的功叫做额外功；（3）有用功与额外功之和叫做总功。有用功额外功总功W总=W有用+W额外有用功、额外功和总功机械效率用W总表示总功，W有用表示有用功，h表示机械效率，那么：h=W有用W总×100%有用功与总功的比值叫做机械效率，用字母h表示；它反映了有用功在总功中所占的比例。机械效率越大，机械工作时能量的利用率越高。机械效率与功率之间没有内在的关系滑轮组的机械效率h=GhFs×100%机械效率hs（s=nh）机械效率斜面和斜面的机械效率斜面是一种通过费距离来省力的机械机械效率斜面和斜面的机械效率斜面是一种通过费距离来省力的机械如果没有摩擦力，斜面的机械效率为100%。GFh由于存在摩擦力，因此FL=GhGhLF=FL﹥Gh斜面的机械效率为：h=GhFL×100%（坡度越小越省力）机械效率实验：测量斜面的机械效率h=GhFL×100%机械效率影响斜面机械效率的因素斜面和斜面的机械效率斜面表面的粗糙度（越粗糙，机械效率越低）斜面的坡度（坡度越大，机械效率越高）机械能动能与势能的和叫做机械能物体由于运动而具有的能叫做动能。物体由于被举高而具有的势能叫做重力势能物体由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能动能和势能的转化实验表明：物体的动能和势能可以相互转化。如果只有动能与势能相互转化，则机械能的总量将保持不变，或者说机械能是守恒的。内能因为物体内部大量粒子的无规则运动与温度有关，所以把这种无规则运动叫做热运动。物体内部大量做无规则热运动的粒子所具有能叫内能热能是内能的俗称温度越高，热运动越激烈。内能物体的内能与物体的温度有关对于同一个物体，温度升高，物体的内能增大；温度降低，内能减少。温度不变时，物体的内能也可能会发生变化（如在物态变化时）。改变物体内能的方法做功热传递等效做功可以改变物体的内能对物体做功，物体的内能增加（温度升高）；物体对外做功，物体的内能减少（温度降低）。热传递可以改变物体的内能（1）温度不同的两个物体相互接触或靠近时，低温物体温度升高，内能增加；高温物体温度降低，内能减少，这种现象叫做热传递。（4）热传递的本质是物体间内能的传递。（2）热传递产生的条件：物体间存在温度差。（3）热传递的方式有三种：传导、对流和辐射。（5）热传递的过程中，传递能量的多少叫做热量，用符号Q表示；（6）热量和内能的单位都是是焦（J）在热传递过程中，低温物体吸收热量，内能增加；高温物体放出热量，内能减少。热量的计算利用物质的比热容可以计算热传递过程中物体吸收的热量。1千克的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容,简称比热，用符号c表示。水的比热c水=4.2×103J／（Kg·℃）意义：1kg的水温度升高1℃时吸收的热量是4.2×103J热量的计算热量=比热×质量×温度变化量Q吸=cm（t–t0）式中：Q吸是物体吸收的热量，J；c是物体的比热容，J/（kg·℃）；m是物体的质量，kg；t0和t分别是物体加热前后的温度，℃。Q放=cm（t0–t）燃料的热值我们把1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用q表示，单位为J/kg。热值是燃料的一种性质燃料燃烧是人类获得内能的主要方法在燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。燃料的热值燃烧放热的计算公式:Q放=q×mQ放——燃料燃烧放出的热量，焦（J）；q——燃料的热值，焦/千克（J/kg）；m——燃烧的燃料的质量，千克（kg）。电器的电功率在物理学中，用电功率描述电流做功（即消耗电能）的快慢。电流在单位时间内做的功叫做电功率，用符号P表示。电功率单位也是瓦（W）或千瓦（kW）用电器正常工作时的电压叫做额定电压用电器在额定电压下工作时消耗的功率叫做额定功率电器的电功率用电器正常工作时的电压叫做额定电压用电器在额定电压下工作时消耗的功率叫做额定功率电功率和电功的计算电器消耗的电功率，等于通过这个电器的电流与这个电器两端的电压的乘积。P=IU公式中符号的意义和单位：I——流过电器的电流（A）；U——电器两端的电压（V）；P——电器的电功率（W）。1瓦=1伏·安1W=1V·A电功率和电功的计算电功的计算电流所做的功叫做电功，用W表示。W=UIt电功的单位也是焦（J）1焦=1伏·安·秒1J=1V·A·s电功率和电功的计算纯电阻电器的电功和电功率的计算对于纯电阻电器，电功率公式还可写成：P=—U2RP=I2R或（1）由于白炽灯的电阻一般不变,因此灯泡的实际电功率（亮度）随电压变化而改变。（2）灯泡亮度是由实际电功率大小决定，与额定功率无关。只有在灯泡两端的电压等于额定电压时，实际电功率才等于额定电功率。（3）若纯电阻电器（白炽灯或电炉）的实际电压不等于额定电压，则应该先根据额定电压U0和额定功率P0算出纯电阻电器的电阻R=U20／P0，再根据电器的实际电压U或实际电流I用公式P=U2／R或P=I2R算出电器消耗的实际电功率。电能的计量和测量电能表电能表又叫做电度表，利用它可以测量用电器在某一段时间里消耗的电能。电能的计量和测量电能表利用电能表可以粗测一个用电器消耗的电功率测量原理：P=—Wt需要的测量工具：钟表和电能表需要测量的数据：时间t和这段时间内消耗的电能W实验目标：1.学习使用电流表和电压表测量用电器电功率的方法；2.了解用电器的功率跟用电器两端的电压有关，加深对额定电压和额定功率的理解。实验原理：P=UI小灯泡（标有额定电压，未标明额定功率）、电池组、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器。实验器材：实验：测量小灯泡的功率——消耗电能的多少——消耗电能的快慢：P=UI=I2R=U2/R——瓦（W）P=—WtW=Pt=UIt（纯电阻电器）常用的电热器当电流通过各种导体时会使导体的温度升高，将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的常用的电热器电热器的主要部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的电阻丝做成的。电热的计算焦耳定律精确的实验证明：电流通过导体产生的热量Q跟电流I的平方成正比、跟导体的电阻R成正比、跟通电时间t成正比。这个规律叫做焦耳定律。Q=I2Rt公式中的Q、I、R、t的单位分别为J、A、W、s。电热的计算如果电器通电时，消耗电能全部转化成内能，这种电器叫做纯电阻电器。对于纯电阻电器（如白炽灯、电炉、电烙铁、电熨斗等），电功=电热；对于非纯电阻电器（如电动机、电脑等），电功＞电热。对于纯电阻电器，电流产生的热量除了可用公式Q=I2Rt计算，还可以用下面公式进行计算：Q=Pt、Q=UIt、Q=—tU2R对于非纯电阻电器，电流产生的热量只能用公式Q=I2Rt来计算。电能→内能电流I、电阻R、通电时间t无污染、热效率高、方便控制和调节温度。Q=Pt、Q=UIt、Q=—tU2R（纯电阻电器）各种形式的能量在一定的条件下可以相互转化摩擦生热：机械能→内能光合作用：光能→化学能燃料燃烧：化学能→内能和光能发电机：机械能→电能电动机：电能→机械能电池放电：化学能→电能电池充电：电能→化学能裂变和聚变：核能→内能电热器：电能→内能内燃机：化学能→内能→机械能能量转化和守恒定律能量既不会消灭，也不会产生。它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移给另一个物体，而在转化和转移过程中，能的总量保持不变。这就是能量转化和守恒定律在热传递过程中，热量总是从高温物体传给低温物体。100℃50℃75℃75℃100℃50℃125℃25℃×能量的转移和转化有一定的方向性能量的转移和转化有一定的方向性粗糙斜面匀速下滑机械能→内能温度升高粗糙斜面匀速上滑内能→机械能温度降低？×