九年級科學第三章 能量的轉化與守恆知識點整理

2022-04-29 13:57:02 字數 5403 閱讀 2686

能量的轉化與守恆

1. 能量轉化的普遍性

(1) 雪山上疾馳的汽車被快速滑落下來的積雪推翻並吞沒,積雪的勢能轉化為動能。

(2) 人造衛星在太空中的電能靠太陽能轉化而來。

(3) 火山地帶的熱泉水向外噴出的能量多由地熱能轉化而來。

(4) 青蛙從地上躍起,捕捉害蟲的能量是由生物質能轉化的。

大量事實表明,自然界中各種形式的能量都不是孤立的,不同形式的能量會發生相互轉化,能量也會在不同的物體間相互轉移。所謂「消耗能量」「應用能量」或者「獲得能量」,實質上就是能量相互轉化或轉移過程。能量轉化是乙個普遍的現象,自然界中物質運動形式的變化總伴隨著能量的相互轉化。

2. 能量的轉化和轉移

各種能量之間都可以相互轉化,同種能量在不同的物體上可以發生轉移。

(1) 膠片感光成像——光能轉化為化學能;

(2) 雷射切割金屬——光能轉化為內能;

(3) 特技跳傘——機械能轉化為內能;

(4) 水電站發電——機械能轉化為電能;

(5) 植物生長需要陽光——太陽能轉化為生物質能(生物化學能)

(6) 森林火災——化學能轉化為內能;

(7) 後面的球將前面的球裝走——後面球的動能轉移到前面的球上;

(8) 熱傳遞——內能從乙個物體轉移到另乙個物體上。

3. 識別能量轉化和轉移的方法

(1) 從能的形式變化上辨別能量的轉化和轉移:如果某物體有能量增減,並且在增減過程中能的形式發生了變化,這個過程就是能的轉化過程。如果某物體的能量有增減,且在增減過程中能的形式沒有發生變化,這個過程是能量轉移的過程。

(2) 識別物體的能量轉化成了什麼能量時,首先要確定物體原來具有什麼能量,後來哪些能量有增減,再依據現象分析減少的能量到哪兒去了,增加的能量從哪兒來。

4. 能量廣泛地聯絡著各種自然現象

(1) 摩擦生熱:摩擦屬於機械運動,生熱與熱現象有關,這是機械運動和熱現象之間的練習。

(2) 電燈發光:電燈與點現象有關,發光與光、熱現象有關,這是電現象與光、熱現象之間的聯絡。

(3) 電池供電:電池供電是電池內部發生化學反應,這是化學現象與電現象之間的聯絡。電動機是利用電來使物體運動,這充分體現了電現象與機械運動之間的聯絡。

各種自然現象都存在著相互聯絡,這些聯絡都依存著能量的轉化和轉移。

5. 功:能量轉化多少的量度

(1) 做功的兩個必要因素:一是作用在物體上的力,二是物體在力的方向上通過的距離,兩者缺一不可。

(2) 公式、物理量符號及單位:

6. 功率:能量轉化快慢的量度(或對物體做功快慢的量度)

(1) 單位時間內所做的功叫做功率。

(2) 公式、符號及單位:

7. 判斷力是否對物體做功的方法

依據做功的必要因素可知,下列三種情況對物體都沒有做功:

(1) 物體移動了一段距離,但沒有受到力的作用。例如物體在光滑水平面由於慣性而做勻速運動。沒有力對物體做功。

(2) 物體受到力的作用,但沒有沿力的方向通過距離。例如,用力推車,車沒有推動。推車的力沒有對物體做功。

(3) 物體受到了力的作用,也通過了距離,但物體移動的距離跟物體受到力的方向垂直。例如,手用豎直向上的拉力提水桶,沿水平方向移動一段距離,這個拉力也沒有對水桶做功。

8. 辨析做功「快」與做功「多」

做功快慢和做功多少是兩個不同概念。例如,甲在1s內做了50j的功,而乙在5s內做了100j的功時,乙做的功雖然比甲多,但它比甲用的時間長,平均1s內只做了20j的功,所以乙比甲做功要慢。可見,做功快慢是跟做功的多少和做功所用時間的多少有關的,在物理學中用功率來描述,而做功「多少」在物理學中用功來描述。

9. 功率大小的比較方法

(1) 在相同的時間內,比較做功的多少,做功越多的物體,功率越大,這是物理學中常採用的方法。

(2) 在完成相同功的條件下,比較所用時間的長短,所用時間越短,功率越大。

(3) 在做功的多少和所用時間都不相同的情況下,通過計算後進行比較。

10. 計算功率的另乙個公式

物體在拉力f的作用下,以速度v沿拉力的方向做勻速直線運動,則拉力做功的功率等於力與物體速度的乘積。(p=fv)。

推導:由該公式可知:在功率p一定時,力f與速度v成反比。

應用:汽車上坡時,司機換用抵擋,減小速度,以獲得較大的牽引力。

11. 槓桿:在力的作用下能繞固定點轉動的硬棒叫做槓桿

(1) 槓桿有五個要素:

支點:槓桿繞著轉動的點o;

動力:使槓桿轉動的力f1;

阻力:阻礙槓桿轉動的力f2;

動力臂:支點到動力作用線的距離l1;

阻力臂:支點到阻力作用線的距離l2。

(2) 槓桿的五要素可以用槓桿示意圖表示出來。

(3) 力臂的畫法:

1 首先確定支點o。

2 畫好動力作用線及阻力作用線。畫的時候可用虛線將力的作用線延長。

3 再從支點o向力的作用線引垂線,畫出垂足,則支點到垂足的距離就是力臂。

4 最後用大括號勾出力臂(或**段兩端標上箭頭表示力臂的端點),在旁邊分別用字母l1和l2表示動力臂和阻力臂。

12. 槓桿平衡條件

(1) 槓桿平衡條件表示式:

動力×動力臂=阻力×阻力臂

若用f1表示動力,f2表示阻力,l1表示動力臂,l2表示阻力臂。則有:

(2) **時注意的問題:

1 實驗前要先調節槓桿兩端平衡螺母,使槓桿在水平位置平衡。

2 在實驗時不能移動平衡螺母。

3 在加減或移動鉤碼時,要使槓桿在水平位置平衡。

4 實驗不能只憑一組資料得到結論,必須在多次實驗的基礎上通過分析才能得出結論。

13. 槓桿的應用

(1) 省力槓桿:動力臂大於阻力臂,即l1﹥ l2,槓桿平衡時,動力小於阻力,f1﹤f2,即用較小的動力就可以克服較大的阻力。使用省力槓桿的好處是省力,但是動力移動的距離卻比阻力移動的距離大。

省了力,卻費了距離。

(2) 費力槓桿:動力臂小於阻力臂,即l1﹤l2,槓桿平衡時,動力大於阻力,f1﹥f2,即使用費力槓桿費力。但是動力移動的距離比阻力移動距離小。費了力,卻省了距離。

(3) 等臂槓桿:動力臂等於阻力臂,槓桿平衡時,動力等於阻力,使用等臂槓桿既不省力也不費力,既不省距離也不費距離。但可以改變動力的方向,使工作方便。

14. 滑輪

周邊有小槽,能繞軸轉動的小輪叫做滑輪。滑輪分定滑輪、動滑輪兩種。用定滑輪、動滑輪又可以組裝成不同的滑輪組。

(1) 定滑輪——使用時,軸固定不動。不能省力,但能改變力的方向,相當於等臂槓桿。

(2) 動滑輪——使用時,滑輪的軸隨物體一起運動。能省一半的力,但不能改變力的方向,相當於動力臂為阻力臂兩倍的槓桿。

(3) 滑輪組——由動滑輪和定滑輪組合而成的簡單機械。使用時,動滑輪和物體的總重由幾股繩子承擔,那麼拉起物體所用的力就是總重的幾分之一。

15. 機械效率

(1) 有用功:對我們游泳的,是我們所需要的功。

(2) 額外功:雖然不需要,但又不得不做的功叫額外功,也叫無用功。

(3) 總功:有用功和額外功之和。

如:買醬油時,把醬油從地面上提起來,對醬油做的功叫做有用功,對油瓶做的功是額外功,對醬油和醬油瓶做的功是總功。

(4) 機械效率:有用功與總功之比叫做機械效率,用希臘字母表示。則有公式:。

機械效率通常是乙個百分數。由於使用機械時,機械受到重力作用,機件之間、物體和機械之間的摩擦總是存在的,所以總要做一些額外功,因此,機械效率絕對不會達到100%,或者說機械效率總小於1。

16. 滑輪組承重繩子的股數的確定方法及組裝方法

(1) 承重繩子的股數的確定方法:

1 首先要分清哪些是定滑輪,哪些是動滑輪;

2 在動滑輪與定滑輪之間畫一條虛線,看跟動滑輪相連的繩子有幾股,那麼承重繩子的股數n就是幾。在圖1中我們用虛線把重物和動滑輪從滑輪組隔離,以重物和動滑輪為研究物件,有四根繩子承擔動滑輪及重物,所以用力。

同理,分析上圖2可知,提起重物及動滑輪的力

(2) 滑輪組的簡單組裝方法:

1 當承重繩子的股數n為奇數時,繩子的起始端應固定在動滑輪的框架鉤上,然後依次繞過滑輪;

2 當承重繩子的股數n為偶數時,繩子的起始端應固定在定滑輪的框架鉤上,然後依次繞過滑輪。

17. 理解有用功、額外功和總功

有用功可理解為一種「目的」功。

例如:用滑輪組勻速提公升重物時,使用機械的目的是提高重物,那麼克服物體的重力做的功是有用功,即。

又如用滑輪組拉動重物在水平面上勻速移動時,使用機械的目的是水平移動重物,那麼克服物體與水平面間的摩擦力做的功是有用功,即

額外功是指對人們無用但又不得不額外做的功,即克服機械自重和自身部件的摩擦而坐的功。由於機械自重和摩擦總是存在的,因而額外功是不可避免的,對任何實際的機械總有﹥0。

總功是人們使用機械時動力總功做的功。總功等於動力與動力作用點移動距離的乘積,即,這其中既有通過機械克服物體阻力做的有用功,又有克服機械自身重力和摩擦做的額外功,所以有用功、額外功和總功的關係是。

18. 機械功率的比較

當總功一定時,機械做的有用功越多或額外功越少,機械效率就越高;

當有用功一定時,機械所做的總功越少或額外功越少,機械效率就越高;

當額外功一定時,機械所做的總功越多或有用功越多,有用功在總功中所佔的比例就越大,機械效率就越高。

注意:(1) 機械效率的高低取決於有用功和總功兩個因素,不能理解成:「有用功越多,機械效率越高」。

(2) 機械效率的高低與是否省力及功率的大小無關。

(3) 機械效率不是固定不變的。機械效率反映的是機械在一次做功的過程中有用功跟總功的比值,同一機械在不同次做功的過程中,提起物重不同,機械效率往往會不同。

19. 作槓桿最小動力的方法

使用槓桿的目的之一是省力,我們要學會在槓桿中尋找最小動力,或在槓桿示意圖中作出最小動力。作圖思路如下:

(1) 確定支點,找出最長的動力臂。因為在組裡和阻力臂一定時,動力臂越長就越省力。

(2) 按「順反原理」選好動力方向。也就是按動力使槓桿轉動的效果與阻力使槓桿轉動的效果相反確定動力方向。

(3) 依據確定的動力方向畫出動力示意圖。

注意:作最小動力的關鍵是尋找最長動力臂。最長動力臂的找法如下:

1 如果動力作用點已經給出,那麼,支點到動力作用點的連線作力臂,其力臂最長。

2 如果動力作用點沒有確定,那麼就要依據槓桿的幾何特徵找出最長動力臂,確定動力作用點。如圓形用直徑做動力臂,立方體和長方體用對角線做動力臂。

20. **滑輪組的機械效率

猜想與假設:

猜想1:可能與勻速提公升的速度大小有關;

猜想2:可能與被提公升的鉤碼的重力有關;

猜想3:可能與勻速提公升的速度大小和被提公升的鉤碼的重力都有關;

猜想4:可能與鉤碼被提公升的高度有關。

設計實驗:

(1) 實驗目的:學會測滑輪組的機械效率。

(2) 實驗原理:由機械效率的定義可知:,在用滑輪組提公升鉤碼時,用彈簧測力計測出繩的拉力f,用刻度尺測出鉤碼提公升的高度h和彈簧測力計移動距離s,分別算出有用功以及總功代入公式求滑輪組的機械效率,即。

(3) 實驗器材:刻度尺,鉤碼,彈簧測力計,滑輪組兩個,鐵架臺,長約2m的細繩。

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