[课件]第三章能量的转化与守恒复习.ppt

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1、复习第三章复习第三章能量的转化和守恒能量的转化和守恒能量有多种形式能量有多种形式各种形式的能量各种形式的能量机械能机械能声声 能能化学能化学能光光 能能热热 能能动能动能势能势能核核 能能电电 能能功功功功 的的 概概 念念 如果物体受到如果物体受到力的作用力的作用，并且在这个，并且在这个力力的方向上通过了一段距离的方向上通过了一段距离，我们就说这个，我们就说这个力对物体做了力对物体做了功功。F FSF做功的两个必要因素做功的两个必要因素作用在物体上的作用在物体上的力力物体在物体在力的方向上力的方向上通过的通过的距离距离功功不做功的几种情况不做功的几种情况有力无距离（有力无距离（劳而无功劳而无

2、功）有距离无力（有距离无力（不劳无功不劳无功）力和距离垂直力和距离垂直冰块在光滑的冰面上滑动冰块在光滑的冰面上滑动vG功功 的的 计计 算算1.1.科学上规定：科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上功等于力跟物体在力的方向上 通过的距离的乘积。通过的距离的乘积。2.2.功的计算公式：功的计算公式：如果用如果用 F 表示力，表示力，S 表示物体在力的方向上通过的表示物体在力的方向上通过的距离，距离，W 表示功，则功的计算公式可表示为：表示功，则功的计算公式可表示为：W=F S3.3.功的单位功的单位在国际单位制中，功的单位是在国际单位制中，功的单位是焦耳，焦耳，简称简称焦焦（J）。）。1 1焦焦

3、 =1=1牛牛米米 1 J=1Nm FSF功功 的的 计计 算算 为了简便，常常把将重力为为了简便，常常把将重力为G 的物体匀速的物体匀速举高举高h 所做的功直接用公式所做的功直接用公式W=G h 计算。计算。GGh功与能的关系功与能的关系1.1.物体具有能量才能对外做功物体具有能量才能对外做功3.3.做功的过程实质上就是能量转化的过程做功的过程实质上就是能量转化的过程4.4.功是能量转化多少的量度功是能量转化多少的量度5.5.能的单位与功的单位一样，都是能的单位与功的单位一样，都是焦焦（J）。）。2.2.具有能量的物体不一定要做功具有能量的物体不一定要做功功功 率率1.1.功率的概念功率的概

4、念单位时间里完成的功叫做单位时间里完成的功叫做功率功率，用符号，用符号P表示。表示。2.2.功率的意义功率的意义 功率反映了物体功率反映了物体做功的快慢做功的快慢，也就是能量，也就是能量转化的快慢。转化的快慢。3.3.功率的公式功率的公式P=Wt t 用用W 表示功，表示功，t t 表示做功所用的时间，则功率表示做功所用的时间，则功率 P的计算公式为：的计算公式为：功功 率率4.4.功率的单位功率的单位在国际单位制中，功率的单位是在国际单位制中，功率的单位是瓦特瓦特，简称，简称瓦瓦（W）。）。1 1瓦瓦 =1=1焦焦/秒秒 1 W=1 J/s 常用的功率单位还有常用的功率单位还有千瓦千瓦（kW

5、）、）、兆瓦兆瓦（MW）。）。1kW=1000 W 1MW=1000kW=106 W 各种机器无论多么复杂，都是由各种简单机械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（杆、轮、链条等）组成的。常见的简单机械有杠杠杆杆、滑轮和斜面。滑轮和斜面。杠杠 杆杆什么是杠杆？什么是杠杆？杠杠 杆杆支点支点O、动力动力F1、阻力阻力F2、动力臂动力臂L1和阻力臂和阻力臂L2。杠杆的五要素：杠杆的五要素：力臂力臂的概念和画法的概念和画法1.1.力臂的概念：力臂的概念：支点到力的作用支点到力的作用线线的距离叫做力臂，用的距离叫做力臂，用L 表示。表示。F2F1OL1L2

6、力产生的转动效果不仅与力的大小有关，还与力产生的转动效果不仅与力的大小有关，还与力臂力臂的大小有关；的大小有关；2.2.若力的若力的作用线通过支点作用线通过支点，则该力的力臂为零，力没有转动效果；，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的平衡条件杠杠 杆杆1.1.若杠杆在动力和阻力的作用下保持若杠杆在动力和阻力的作用下保持静止静止或或匀速转动匀速转动，我们就说杠杆是我们就说杠杆是平衡平衡的。的。2.2.杠杆平衡的条件：杠杆平衡的条件：动力动力 动力臂动力臂 =阻力阻力 阻力臂阻力臂F1 L1=F2 L2杠杠 杆杆 的的 应应 用用杠杠 杆杆（1 1）省力杠杆（）省力杠杆

7、（动力臂大于阻力臂的杠杆动力臂大于阻力臂的杠杆）因为因为 L1 L2所以所以 F1 F2 F1 L1=F2 L2（即用较小的动力可以（即用较小的动力可以 克服较大的阻力）克服较大的阻力）省力的杠杆费距离省力的杠杆费距离杠杠 杆杆 的的 应应 用用杠杠 杆杆（2 2）费力杠杆（）费力杠杆（动力臂小于阻力臂的杠杆动力臂小于阻力臂的杠杆）因为因为 L1 L2所以所以 F1 F2 F1 L1=F2 L2（所用的动力大于阻力）（所用的动力大于阻力）费力杠杆虽然费力，但可以省距离，费力杠杆虽然费力，但可以省距离，给使用带来方便给使用带来方便。O杠杠 杆杆 的的 应应 用用杠杠 杆杆（3 3）等臂杠杆（）等

8、臂杠杆（动力臂等于阻力臂的杠杆动力臂等于阻力臂的杠杆）因为因为 L1=L2所以所以 F1=F2 F1 L1=F2 L2 G1=G2 m1=m2 我们用来测量质量的我们用来测量质量的天平天平就是一个就是一个等臂杠杆等臂杠杆使用杠杆时，怎样用力才能做到最省力？使用杠杆时，怎样用力才能做到最省力？杠杠 杆杆OF2F1F1F1F1 为了尽可能地省力，动力的作用点应为了尽可能地省力，动力的作用点应远离支点远离支点，且动力的方向应与支点和动力作用点的连线且动力的方向应与支点和动力作用点的连线垂直垂直。定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮定定 滑滑 轮轮 定滑轮定滑轮的中心轴固的中心轴固定不动。定不动。定滑轮和动滑

9、轮定滑轮和动滑轮定定 滑滑 轮轮 使用定滑轮使用定滑轮不省力不省力，但可但可改变动力的方向改变动力的方向。定滑轮相当于定滑轮相当于一个一个等臂杠杆等臂杠杆。定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮动动 滑滑 轮轮 动滑轮会动滑轮会随被吊物体一随被吊物体一起运动。起运动。定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮动动 滑滑 轮轮使用动滑轮使用动滑轮可省一半力可省一半力，但，但不能改不能改变动力的方向变动力的方向，且，且费两倍的距离费两倍的距离。定滑轮相当于一个动力臂定滑轮相当于一个动力臂是阻力臂两倍的是阻力臂两倍的省力杠杆省力杠杆定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮滑滑 轮轮 组组采用采用滑轮组滑轮组既可以省力又能够改变力的方向

10、既可以省力又能够改变力的方向定滑轮定滑轮动滑轮动滑轮定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮滑滑 轮轮 组组 使用滑轮组时，使用滑轮组时，重物和动滑轮重物和动滑轮的总重由的总重由几根绳子几根绳子承担，提起重物承担，提起重物所用的力就是总重的所用的力就是总重的几分之一几分之一。F=G物物+G动动n 如果滑轮组的如果滑轮组的重物和动滑轮重物和动滑轮的的总重由总重由 n 根绳子根绳子承担，则绳子自承担，则绳子自由端拉动的距离是重物上升距离的由端拉动的距离是重物上升距离的 n 倍，即倍，即 s=n h。（不计绳重和摩擦不计绳重和摩擦）n=4hs定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮滑滑 轮轮 组组n=4F1=G物物+G动动

11、4n=5F2=G物物+G动动5只看动滑轮上的绳子段数只看动滑轮上的绳子段数定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮滑滑 轮轮 组组如何安装滑轮组如何安装滑轮组?奇动奇动偶定偶定n=2n=3n=4n=5定滑轮和动滑轮定滑轮和动滑轮使用滑轮或滑轮组拉物体使用滑轮或滑轮组拉物体FA（甲）（甲）f fFA（乙）（乙）f fF=f（不计绳重和摩擦）（不计绳重和摩擦）F=f/2机械效率机械效率（1 1）使用机械时，为了达）使用机械时，为了达 到目的必须要做的功到目的必须要做的功 叫做叫做有用功有用功；（2 2）使用机械时，虽然不）使用机械时，虽然不 需要但又不得不做的需要但又不得不做的 功叫做功叫做额外功额外功；（3

12、 3）有用功与额外功之和）有用功与额外功之和 叫做叫做总功总功。有有用用功功额额外外功功总总 功功W总总=W有用有用+W额外额外有用功、额外功和总功有用功、额外功和总功机械效率机械效率 用用W总总表示总功，表示总功，W有用有用表示有用功，表示有用功，h h 表示表示机械效率，那么：机械效率，那么：h h =W有用有用 W总总 100%有用功与总功的比值叫做有用功与总功的比值叫做机械效率机械效率，用字母，用字母h h 表示表示；它反映了；它反映了有用功在总功中所占的比例有用功在总功中所占的比例。机械效率越大，机械工作时机械效率越大，机械工作时能量的利用率能量的利用率越高。越高。机械效率机械效率与

13、与功率功率之间没有内在的关系之间没有内在的关系滑轮组的机械效率滑轮组的机械效率h h =G h F s100%机械效率机械效率hs（s=n h）机械效率机械效率斜面和斜面的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斜面是一种通过费距离来省力的机械机械效率机械效率斜面和斜面的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，斜面的机械效率为如果没有摩擦力，斜面的机械效率为100100%。GFLh由于存在摩擦力，因此由于存在摩擦力，因此FL=Gh G h LF=FL Gh 斜面的机械效率为：斜面的机械效率为：h h =G

14、h F L100%（坡度越小越省力）（坡度越小越省力）机械效率机械效率实验：实验：测量斜面的机械效率测量斜面的机械效率h h =G h F L100%机械效率机械效率影响斜面机械效率的因素影响斜面机械效率的因素斜面和斜面的机械效率斜面和斜面的机械效率斜面表面的粗糙度斜面表面的粗糙度 （越粗糙，机械效率越低）（越粗糙，机械效率越低）斜面的坡度斜面的坡度 （坡度越大，机械效率越高）（坡度越大，机械效率越高）机械能机械能动能与势能的和叫做动能与势能的和叫做机械能机械能物体由于物体由于运动运动而具有的能叫做而具有的能叫做动能动能。物体由于被举高而具有的势能叫做物体由于被举高而具有的势能叫做重力势能重力

15、势能物体由于发生形变而具有的势能叫做物体由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能弹性势能动能和势能的转化动能和势能的转化实验表明：实验表明：物体的动能和势能可以相互转化。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，或者说的总量将保持不变，或者说机械能是守恒机械能是守恒的。的。内内 能能 因为物体内部大量粒子的无规则运动与因为物体内部大量粒子的无规则运动与温度温度有有关，所以把这种无规则运动叫做关，所以把这种无规则运动叫做热运动热运动。物体内部大量做无规则热运动的粒子物体内部大量做无规则热运动的粒子所具有能叫所具有能叫内能内

16、能热能热能是是内能内能的俗称的俗称温度越高，热运动越激烈。温度越高，热运动越激烈。内内 能能物体的内能与物体的物体的内能与物体的温度温度有关有关 对于同一个物体，温度升高，物体对于同一个物体，温度升高，物体的内能增大；温度降低，内能减少。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温度不变时，物体的内能也可能会发生变化（发生变化（如在物态变化时如在物态变化时）。）。改变物体内能的方法改变物体内能的方法 做做 功功热热传递传递等等 效效做功可以改变物体的内能做功可以改变物体的内能 对物体做功，物体的内能增加（对物体做功，物体的内能增加（温度升高温度升高）；）；物体对外做功，物体

17、的内能减少（物体对外做功，物体的内能减少（温度降低温度降低）。）。热传递热传递可以改变物体的内能可以改变物体的内能 （1 1）温度不同温度不同的两个物体相互接触或靠近时，低温物体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，这种现象叫做少，这种现象叫做热传递热传递。（4 4）热传递的本质是物体间）热传递的本质是物体间内能的传递内能的传递。（2 2）热传递产生的条件：）热传递产生的条件：物体间存在温度差物体间存在温度差。（3 3）热传递的方式有三种：）热传递的方式有三种：传导传导、对流对流和和辐射辐射。（5 5

18、）热传递的过程中，传递能量的多少叫做）热传递的过程中，传递能量的多少叫做热量热量，用符号用符号 Q 表示；表示；（6 6）热量和内能的单位都是是）热量和内能的单位都是是焦焦（J J）在热传递过程中，低温物体吸收热量，内能增加；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。高温物体放出热量，内能减少。热量的计算热量的计算 利用物质的利用物质的比热容比热容可以计算热传递可以计算热传递过程中物体吸收的热量。过程中物体吸收的热量。1 1千克千克的某种物质温度升高的某种物质温度升高11吸收的热量叫吸收的热量叫做这种物质的做这种物质的比热容比热容,简称简称比热比热，用符号，用符号

19、c c表示。表示。水的比热水的比热 c c水水 =4.210=4.2103 3 J J（KgKg）意义：意义：1kg 1kg 的水温度升高的水温度升高 11时吸收的时吸收的 热量是热量是 4.2104.2103 3 J热量的计算热量的计算热量热量 =比热比热质量质量温度变化量温度变化量 Q吸吸=c m（t tt t0）式中：式中：Q 吸吸是物体吸收的热量，是物体吸收的热量，J J；c c 是物体的比热容，是物体的比热容，J/J/（kgkg）；m 是物体的质量，是物体的质量，kgkg；t t0 0 和和t t 分别分别是物体加热前后的温度，是物体加热前后的温度，。Q放放=c m（t t0 0t

20、t）燃料的热值燃料的热值 我们把我们把1kg1kg的某种燃料的某种燃料完全燃烧完全燃烧放出的放出的热量，叫做这种燃料的热量，叫做这种燃料的热值热值。用。用 q 表示，表示，单位为单位为 J/kgJ/kg 。热值是燃料的一种性质热值是燃料的一种性质燃料燃料燃烧燃烧是人类获得内能的主要方法是人类获得内能的主要方法在燃料燃烧过程中，燃料的在燃料燃烧过程中，燃料的化学能化学能转化为转化为内能内能。燃料的热值燃料的热值燃烧放热的计算公式燃烧放热的计算公式:Q放放=qmQ放放 燃料燃烧放出的热量燃料燃烧放出的热量，焦（，焦（J J）；）；q q 燃料的热值，燃料的热值，焦焦/千克（千克（J/kgJ/kg）

21、；）；m m 燃烧的燃料的质量燃烧的燃料的质量，千克（，千克（kgkg）。）。电器的电功率电器的电功率 在物理学中，用在物理学中，用电功率电功率描述电流做功描述电流做功（即消耗电能）的快慢。（即消耗电能）的快慢。电流在单位时间内做的功叫做电流在单位时间内做的功叫做电功率电功率，用符号用符号 P 表示。表示。电功率单位也是电功率单位也是瓦瓦（W）或）或千瓦千瓦（kW）用电器正常工作时的电压叫做用电器正常工作时的电压叫做额定电压额定电压 用电器在额定电压下工作时消耗的功率用电器在额定电压下工作时消耗的功率叫做叫做额定功率额定功率电器的电功率电器的电功率用电器正常工作时的电压叫做用电器正常工作时的电

22、压叫做额定电压额定电压 用电器在额定电压下工作时消耗的功率叫用电器在额定电压下工作时消耗的功率叫做做额定功率额定功率电功率和电功的计算电功率和电功的计算 电器消耗的电器消耗的电功率电功率，等于通过这个电器的等于通过这个电器的电流电流与这个电器两端的与这个电器两端的电压电压的的乘积乘积。P=I U 公式中符号的意义和单位：公式中符号的意义和单位：I 流过电器的电流（流过电器的电流（A）；）；U 电器两端的电压（电器两端的电压（V）；）；P 电器的电功率（电器的电功率（W）。）。1瓦瓦=1伏伏安安 1W=1VA电功率和电功的计算电功率和电功的计算电功的计算电功的计算电流所做的功叫做电流所做的功叫做

23、电功电功，用，用W表示。表示。W=U I t t电功的单位也是电功的单位也是焦焦（J J）1焦焦=1伏伏安安秒秒 1J=1VAs电功率和电功的计算电功率和电功的计算纯电阻电器的电功和电功率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：对于纯电阻电器，电功率公式还可写成：P=U2 RP=I2 R 或或（1 1）由于白炽灯的电阻一般不变由于白炽灯的电阻一般不变,因此灯泡的因此灯泡的实际电功率（亮度）实际电功率（亮度）随电压变化而改变。随电压变化而改变。（2 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）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

24、泡两端的电压等于额定电压时，实际电功率才等于额定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。电功率。（3 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）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，则应该先根据额定电压U0和额定功率和额定功率P0 算出纯电阻电器的算出纯电阻电器的 电阻电阻 R=U20P0，再根据电器的实际电压，再根据电器的实际电压 U 或实际电流或实际电流 I 用公式用公式 P=U2R 或或P=I2 R算出电器消耗的实际电功率。算出电器消耗的实际电功率。电能的计量和测量电能的计量和测量电电 能能 表表 电能表电能表

25、又叫做又叫做电度表电度表，利用它可以测量，利用它可以测量用电器在某一段时间里消耗的电能。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的计量和测量电电 能能 表表利用电能表可以粗测一个用电器消耗的电功率利用电能表可以粗测一个用电器消耗的电功率测量原理：测量原理：P=Wt t需要的测量工具：需要的测量工具：钟表和电能表钟表和电能表需要测量的数据：需要测量的数据：时间时间t t和这段时间和这段时间内消耗的电能内消耗的电能W实验目标：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；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，加深对了解用

26、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。额定电压和额定功率的理解。实验原理：实验原理：P=U I 小灯泡（标有额定电压，未标明额定功率）、电池组小灯泡（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。、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器。实验器材：实验器材：实验：实验：测量小灯泡的功率测量小灯泡的功率消耗电能的多少消耗电能的多少消耗电能的快慢消耗电能的快慢：P=UI=I2 R=U2/R 瓦（瓦（W）P=Wt tW=Pt t=U I t t（纯电阻电器）（纯电阻电器）常用的电热器常用的电热器 当电流通过各种导体时会使导体的温度升高，

27、当电流通过各种导体时会使导体的温度升高，将将电能电能转化为转化为内能内能，这种现象叫，这种现象叫电流的热效应。电流的热效应。各种各样的各种各样的电热器电热器都是利用都是利用电流的热效应电流的热效应工作的工作的常用的电热器常用的电热器 电热器的主要部分是电热器的主要部分是发热体发热体，发热体是由，发热体是由电阻率大电阻率大、熔点高熔点高的电阻丝做成的。的电阻丝做成的。电热的计算电热的计算焦耳定律焦耳定律 精确的实验证明：电流通过导体产生的热精确的实验证明：电流通过导体产生的热量量Q 跟电流跟电流 I 的平方成正比、跟导体的电阻的平方成正比、跟导体的电阻 R成正比、跟通电时间成正比、跟通电时间t

28、t 成正比。这个规律叫做成正比。这个规律叫做焦耳定律焦耳定律。Q =I I2 2 R t t公式中的公式中的Q、I、R、t t 的单位分别为的单位分别为J、A、W W、s。电热的计算电热的计算 如果电器通电时，消耗电能全部转化成内能，如果电器通电时，消耗电能全部转化成内能，这种电器叫做这种电器叫做纯电阻电器纯电阻电器。对于对于纯电阻电器纯电阻电器（如白炽灯、电炉、电烙铁、电（如白炽灯、电炉、电烙铁、电熨斗等），熨斗等），电功电功=电热电热；对于；对于非纯电阻电器非纯电阻电器（如电动如电动机、电脑等），机、电脑等），电功电功电热电热。对于对于纯电阻电器纯电阻电器，电流产生的热量除了可用，电流产生

29、的热量除了可用公式公式Q=I2 Rt t计算计算，还可以用下面公式进行计算：还可以用下面公式进行计算：Q=Pt t、Q=UIt t 、Q =t t U 2R 对于对于非纯电阻电器非纯电阻电器，电流产生的热量只能用，电流产生的热量只能用公式公式 Q=I2 Rt t 来计算。来计算。电能电能内能内能电流电流I I、电阻、电阻R、通电时间、通电时间t t无污染、热效率高、方便控制和调节温度。无污染、热效率高、方便控制和调节温度。Q=Pt t、Q=UIt t 、Q =t t U 2R（纯电阻电器）（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各种形式的能量在一定的条件下可以相互转化摩擦生热：摩

30、擦生热：机械能机械能内能内能光合作用：光合作用：光能光能化学能化学能燃料燃烧：燃料燃烧：化学能化学能内能和光能内能和光能发电机：发电机：机械能机械能电能电能电动机：电动机：电能电能机械能机械能电池放电：电池放电：化学能化学能电能电能电池充电：电池充电：电能电能化学能化学能裂变和聚变：裂变和聚变：核能核能内能内能电热器：电热器：电能电能内能内能内燃机：内燃机：化学能化学能内能内能机械能机械能能量转化和守恒定律能量转化和守恒定律 能量既不会消灭，也不会产生。它只能量既不会消灭，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。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这就是能量转化和守恒定律 在热传递过程中，热量总是从在热传递过程中，热量总是从高温物体传给低温物体。高温物体传给低温物体。1005075751005012525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粗糙斜面匀速下滑匀速下滑机械能机械能内能内能温度升高温度升高粗糙斜面粗糙斜面匀速上滑匀速上滑内能内能机械能机械能温度降低温度降低？