初中物理知识梳理(七)

2017-07-24 17:25:01

初中物理知识梳理(七)
第十五章《机械能》
一、功:
1、力学里所说的功包括两个必要因素: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。
2、不做功的三种情况:有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。
3、力学里规定:功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。    公式:W=FS
4、功的单位:焦耳,1J= 1N·m 。   把一个鸡蛋举高1m ,做的功大约是0.5 J 。
5、应用功的公式注意:①分清哪个力对物体做功,计算时F就是这个力;②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离,强调对应。③ 功的单位“焦”(牛·米 = 焦),不要和力和力臂的乘积(牛·米,不能写成“焦”)单位搞混。
 
二、功的原理:
1、内容:使用机械时,人们所做的功,都不会少于直接用手所做的功;即:使用任何机械都不省功。
2、说明:   (请注意理想情况功的原理可以如何表述?)
①功的原理是一个普遍的结论,对于任何机械都适用。
②功的原理告诉我们:使用机械要省力必须费距离,要省距离必须费力,既省力又省距离的机械是没有的。
③使用机械虽然不能省功,但人类仍然使用,是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向,给人类工作带来很多方便。
④我们做题遇到的多是理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)理想机械:使用机械时,人们所做的功(FS)= 直接用手对重物所做的功(Gh)
3、应用:斜面
①理想斜面:斜面光滑
②理想斜面遵从功的原理;
③理想斜面公式:FL=Gh 其中:F:沿斜面方向的推力;L:斜面长;G:物重;h:斜面高度。
如果斜面与物体间的摩擦为f ,则:FL=fL+Gh;这样F做功就大于直接对物体做功Gh 。
 
三、机械效率:
1、有用功:定义:对人们有用的功。
  公式:W有用=Gh(提升重物)=W总-W额=ηW总
    斜面:W有用= Gh
2、额外功:定义:并非我们需要但又不得不做的功
公式:W额= W总-W有用=G动h(忽略轮轴摩擦的动滑轮、滑轮组)
斜面:W额=f L
3、总功: 定义:有用功加额外功或动力所做的功
   公式:W总=W有用+W额=FS= W有用/η
   斜面:W总= fL+Gh=FL
机械效率:
①  定义:有用功跟总功的比值。 
② 有用功总小于总功,所以机械效率总小于1 。通常用 百分数 表示。某滑轮机械效率为60%表示有用功占总功的60% 。
③提高机械效率的方法:减小机械自重、减小机件间的摩擦。
5、机械效率的测量:
     ① 原 理:
      ②应测物理量:钩码重力G、钩码提升的高度h、拉力F、绳的自由端移动的距离s
     ③器 材:除钩码、铁架台、滑轮、细线外还需 刻度尺、弹簧测力计。
     ④步骤:必须匀速拉动弹簧测力计使钩码升高,目的:保证测力计示数大小不变。
     ⑤结论:影响滑轮组机械效率高低的主要因素有:
A动滑轮越重,个数越多则额外功相对就多。
B提升重物越重,做的有用功相对就多。
C 摩擦,若各种摩擦越大做的额外功就多。
绕线方法和重物提升高度不影响滑轮机械效率。
 
四、功率:
1、定义:单位时间里完成的功

2、物理意义:表示做功快慢的物理量。

3、公式:        =  Fv
 
4、单位:主单位 W 常用单位 kW mW 马力 
换算:1kW=103W  1mW=106 W  1马力=735W
某小轿车功率66 kW,它表示:小轿车1s 内做功66000 J
5、机械效率和功率的区别:
功率和机械效率是两个不同的概念。功率表示做功的快慢,即单位时间内完成的功;机械效率表示机械做功的效率,即所做的总功中有多大比例的有用功。
 
五、机械能
(一)、动能和势能
1、能量:一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
理解:①能量表示物体做功本领大小的物理量;能量可以用能够做功的多少来衡量。
      ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”

定义:物体由于被举高而具有的能量
物体质量越大、举得越高,势能就越大

 

弹性
势能

 

定义:发生形变的物体具有的能量

 

决定其大小的因素:

 

物体弹性形变越大、弹性势能就越大

 

动能

 

定义:物体由于运动而具有的能量

 

决定其大小的因素:

 

物体速度越大、质量越大,动能就越大

2、机械能:动能和势能统称为机械能。
理解:①有动能的物体具有机械能;②有势能的物体具有机械能;③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
(二)、动能和势能的转化
1、动能和重力势能间的转化规律:
①质量一定的物体,如果加速下降,则动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能;
②质量一定的物体,如果减速上升,则动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能;
2、动能与弹性势能间的转化规律:
①如果一个物体的动能减小,而另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能;
②如果一个物体的动能增大,而另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。
3、动能与势能转化问题的分析:
⑴首先分析决定动能大小的因素,决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即:没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
(三)、水能和风能的利用
第十六章 《热和能》
一、分子热运动:
1、物质是由分子组成的。分子若看成球型,其直径以10-10 m来度量。
2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动
①扩散:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
②扩散现象说明:A分子之间有间隙。B分子在做不停的无规则的运动。
③课本中的装置下面放二氧化氮这样做的目的是:防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。实验现象:两瓶气体混合在一起颜色变得均匀,结论:气体分子在不停地运动。
④固、液、气都可扩散,扩散速度与温度有关。
⑤分子运动与物体运动要区分开:扩散、蒸发等是分子运动的结果,而飞扬的灰尘,液、气体对流是物体运动的结果。
3、分子间有相互作用的引力和斥力。
①当分子间的距离d=分子间平衡距离 r ,引力=斥力。
②d<r时,引力<斥力,斥力起主要作用,固体和液体很难被压缩是因为:分子之间的斥力起主要作用。
③d>r时,引力>斥力,引力起主要作用。固体很难被拉断,钢笔写字,胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。
④当d>10r时,分子之间作用力十分微弱,可忽略不计。
 
二、内能:
1、内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。
2、物体在任何情况下都有内能:既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用,那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块。
3、影响物体内能大小的因素:①温度:在物体的质量,材料、状态相同时,温度越高物体内能越大。②质量:在物体的温度、材料、状态相同时,物体的质量越大,物体的内能越大。③材料:在温度、质量和状态相同时,物体的材料不同,物体的内能可能不同。④存在状态:在物体的温度、材料质量相同时,物体存在的状态不同时,物体的内能也可能不同。
4、内能与机械能不同:
机械能是宏观的,是物体作为一个整体运动所具有的能量,它的大小与机械运动有关
内能是微观的,是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动,而不是物体的整体运动。
5、热运动:物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。
温度越高扩散越快。温度越高,分子无规则运动的速度越大。
 
三、内能的改变:
1、内能改变的外部表现:
物体温度升高(降低)——物体内能增大(减小)。
物体存在状态改变(熔化、汽化、升华)——内能改变。
反过来,不能说内能改变必然导致温度变化。(因为内能的变化有多种因素决定)
2、改变内能的方法:做功和热传递。
A、做功改变物体的内能:
①做功可以改变内能:对物体做功物体内能会增加。物体对外做功物体内能会减少。
②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化
③如果仅通过做功改变内能,可以用做功多少度量内能的改变大小。(W=△E)
④解释事例:图15.2-5甲看到棉花燃烧起来了,这是因为活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到棉花燃点使棉花燃烧。钻木取火:使木头相互摩擦,人对木头做功,使它的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而燃烧。图15.2-5乙看到当塞子跳起来时,容器中出现了雾,这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功,内能减小,温度降低,使水蒸气液化凝成小水滴。
B、热传递可以改变物体的内能。
①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。
②热传递的条件是有温度差,传递方式是:传导、对流和辐射。热传递传递的是内能(热量),而不是温度。
③热传递过程中,物体吸热,温度升高,内能增加;放热温度降低,内能减少。
④热传递过程中,传递的能量的多少叫热量,热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。
C、做功和热传递改变内能的区别:由于它们改变内能上产生的效果相同,所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同,前者能的形式发生了变化,后者能的形式不变。
D、温度、热量、内能 区别:
△温度:表示物体的冷热程度。
    温度升高——→     内能增加
                    不一定吸热。如:钻木取火,摩擦生热。
△热量:是一个过程。
    吸收热量           不一定升温。如:晶体熔化,水沸腾。
                   内能不一定增加。如:吸收的热量全都对外做功,内能可能不变。
△内能:是一个状态量
    内能增加           不一定升温。如:晶体熔化,水沸腾。
                    不一定吸热。如:钻木取火,摩擦生热
☆指出下列各物理名词中“热”的含义:
热传递中的“热”是指:热量       热现象中的“热”是指:温度
热膨胀中的“热”是指:温度       摩擦生热中的“热”是指:内能(热能)
 
四、热量:
1、比热容:⑴ 定义:单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时吸收(放出)的热量。
 ⑵ 物理意义:表示物体吸热或放热的本领的物理量。
 ⑶比热容是物质的一种特性,大小与物体的种类、状态有关,与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。
 ⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示:1kg的水温度升高(降低)1℃吸收(放出)的热量为4.2×103J
⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热,是因为水的比热容大
2、计算公式:Q吸=Cm(t-t0),Q放=Cm(t0-t)
3、热平衡方程:不计热损失 Q吸=Q放
 
五、内能的利用、热机
(一)内能的获得——燃料的燃烧
   燃料燃烧:化学能转化为内能。
(二)热值
1、定义:1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。
2、单位:J/kg
3、关于热值的理解:
① 对于热值的概念,要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言,如果燃料的质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料:说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧:表明要完全烧尽,否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。
② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程中,化学能转变成内能的本领大小,也就是说,它是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质量、体积等均无关。
3、公式:Q=mq(q为热值)。
   实际中,常利用Q吸=Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。
4、酒精的热值是3.0×107J/kg,它表示:1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3,它表示:1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
5、火箭常用液态氢做燃料,是因为:液态氢的热值大,体积小便于储存和运输
6、炉子的效率:
① 定义:炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
② 公式:η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′
(三)、内能的利用
     1、内能的利用方式:
⑴ 利用内能来加热;从能的角度看,这是内能的转移过程。
⑵ 利用内能来做功;从能的角度看,这是内能转化为机械能。
2、热机:定义:利用燃料的燃烧来做功的装置。
   能的转化:内能转化为机械能
   蒸气机——内燃机——喷气式发动机
3、内燃机:将燃料燃烧移至机器内部燃烧,转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。
4、内燃机大概的工作过程:内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段,吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程,是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。
5、 热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
公式:η=W有用/ Q总= W有用/qm
提高热机效率的途径:使燃料充分燃烧   尽量减小各种热量损失    机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
6、汽油机和柴油机的比较:



汽油机柴油机


构造:顶部有一个火花塞。顶部有一个喷油嘴。
吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体吸入空气
点燃方式点燃式压燃式
效率
应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机
相同点冲程:活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。
一个工作循环活塞往复运动2次,曲轴和飞轮转动2周,经历四个冲程,做功1次。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
六、能量守恒定律
1、自然界存在着多种形式的能量。尽管各种能量我们还没有系统地学习,但在日常生活中我们也有所了解,如跟电现象相联系的电能,跟光现象有关的光能,跟原子核的变化有关的核能,跟化学反应有关的化学能等。
2、在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移(列举学生所熟悉的事例,说明各种形式的能的转化和转移)。在热传递过程中,高温物体的内能转移到低温物体。运动的甲钢球碰击静止的乙钢球,甲球的机械能转移到乙球。在这种转移的过程中能量形式没有变。
3、在自然界中能量的转化也是普遍存在的。小朋友滑滑梯,由于摩擦而使机械能转化为内能;在气体膨胀做功的现象中,内能转化为机械能;在水力发电中,水的机械能转化为电能;在火力发电厂,燃料燃烧释放的化学能,转化成电能;在核电站,核能转化为电能;电流通过电热器时,电能转化为内能;电流通过电动机,电能转化为机械能。
4、能量守恒定律:能量既不会消灭,也不会创生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
    能量的转化和守恒定律是自然界最普遍的、最重要的定律之一。
 
第十七章 《能源与可持续发展》
1.一次能源
可以从自然界直接获取的能源。例如:化石能源、风能、太阳能、地热能、核能等。
2.二次能源
无法从自然界直接获取,必须通过一定的能源消耗才能得到的能源。例如:电能。
3.不可再生能源
越用越少,不可能在短期内从自然界得到补充的能源。例如:化石能源(石油、天然气)、核能。
4.可再生能源
可以在自然界源源不断地得到的能源。例如:水的动能、风能、太阳能、生物质能(食物等生命物质中存储的化学能)。
5.核能
原子中由于原子和中子依靠核力紧密结合在一起,所以是原子核分裂或聚合需吸收或放出能量,这种能叫核能。
6.得到原子能的两种方法
一是用中子轰击比较大的原子核(重核)使其发生裂变,变成两个中等大小的原子核,同时释放巨大的能量。另一种是用某些质量很小的原子核(轻核)在超高温下结合成新的原子核,释放出巨大的核能,这就是聚变。
7.链式反应
用中子轰击铀235原子核,铀核分裂时释放核能,同时还会产生几个新的中子,这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变,并释放出大量核能,这就是链式反应。
8.太阳就是一个巨大的“核能火炉”
在太阳内部氢原子核在超高温下发生聚变,释放巨大的核能。
9.太阳能的利用方式
太阳能集热器、太阳能电池。
10.能量转化技术进步的历程
三次能源革命(人工取火——蒸汽机——核能)
11.能量转移和能量转化的方向性,不可逆性
内能只能自动地从高温物体转移到低温物体,不能相反。汽车制动时,动能转化成地面和空气的内能,不能相反。能源的利用是有条件的,也是有代价的,不是什么能源都可以利用。
12.世界和我国的能源状况
1973年以来人类共向地球索取了5000亿桶石油,剩下的石油按现有水平计算,还可以保证开采44年;天然气也只能保证开采56年,这说明随人口增加和经济的发展,能源消耗持续增长。
13.能源消耗对环境的影响
人类在能源革命的进程中给自己带来了便利也带来了麻烦,例如酸雨、土壤酸化、温室效应等。提高节能意识和环保意识。
 
(江门补习)
本文出自:http://www.jmminghan.com


0750-3125399
返回首页
一键导航 一键通话 明翰介绍 师资团队