中考复习 浙教版科学九年级上册 第3章 能量的转化与守恒 知识点

第1节   能量及其形式

(一)      认识能量

1. 物体能够对外作用，就说它具有能量。能量也简称能。
2. 一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大

(二)      能量的形式

自然界中任何物体都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为机械能、电磁能、内能、化学能、光能、核能、声能等

第2节   机械能

(一)      动能

1. 定义：物体由于运动而具有的能量
2. 决定其大小的因素：物体的速度越大，质量越大，动能就越大

(二)      势能

1. 重力势能

1. 定义：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能
2. 决定其大小的因素：物体的质量越大、位置越高，重力势能就越大

2. 弹性势能

1. 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能
2. 决定其大小的因素：对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大

(三)      动能和势能的转化

1. 机械能：动能和势能（重力势能、弹性势能）统称为机械能
2. 机械能的转化

1. 动能和势能可以相互转化
2. 机械能也可以转化为其他形式的能量

3. 机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，或者说机械能守恒

第3节   能量转化的亮度

(一)      功

1. 定义：如果一个力作用在物体上，且物体在这个力的方向上通过了一段距离，就说这个力对物体做了功
2. 力对物体做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在这个力的方向上通过了距离
3. 力不做功的三种情况

(二)      功的计算

1. 功的计算：功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积
2. 公式：用F表示力，s表示在力的方向上通过的距离，W表示功，则W = Fs
3. 单位：在国际单位制中，力的单位是牛，距离的单位是米，功的单位是焦耳，简称焦（J）。

4. 应用W = Fs计算功时，力与物体通过的距离方向必须一致，且对应同一物体、同一段时间

(三)      做功的实质

做功的过程实质上就是能量转化的过程，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化。因此，可以用功来量度能量转化的多少。能量的单位与功的单位一样，也是焦耳

(四)      功率

1. 定义：功与做功所用时间之比叫功率，它在数值上等于单位时间内所做的功
2. 物理意义：功率是表示物体做功快慢的物理量
3. 公式：如果用P表示功率，用W表示功，用t表示做功所用的时间，功率的计算公式为

4. 单位：在国际单位制中，功的单位是焦，时间的单位是秒，功率的单位是焦耳每秒（J/s），它有一个专门名称叫瓦特，简称瓦（W）

工程技术上还常用千瓦（kW）、兆瓦（MW）作为功率的单位，1kW = 1000W，1MW = 106W

5. 功率表示做功的快慢，不表示做功的多少，一个力做功的多少由功率和时间两个因素决定。功率大的机械，做功不一定多；做功多的机械，功率也不一定大

(五)      计算功率的另一个公式

1. 当物体在动力F作用下，以速度v沿力F方向做匀速直线运动时，力F所做的功     W = Fs = Fvt。力F做功的功率

2. 由P = Fv知，功率一定时，机器的牵引力和速度成反比
3. 对两个公式的理解

功率的定义式。它表示做功的物体在t时间内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率。无论受力物体运动状态如何，普遍适用

功率的推导式，它是物体在恒力F作用下，以速度v匀速运动时推导出来的。它能表示物体的瞬时功率

第4节   简单机械

(一)      杠杆

1. 定义：如果一根硬棒在力的作用下能绕着固定点转动，这根硬棒就叫杠杆
2. 杠杆可以是直的，也可以是弯的，但它一定是硬棒，即不能变形的棒

3. 杠杆的五要素

1)         支点：杠杆可以绕其转动的点（图中的O点）

2)         动力：使杠杆转动的力（图中的F1）

3)         阻力：阻碍杠杆转动的力（图中的F2）

4)         动力臂：从支点到动力作用线的距离（图中的l1）

5)         阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（图中的l2）

4. 杠杆的平衡条件

1)         杠杆平衡的含义：在力的作用下，如果杠杆处于静止状态或绕支点匀速转动，我们就认为杠杆平衡了

2)         杠杆的平衡条件

动力×动力臂 = 阻力×阻力臂，用公式表示为

这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理

5. 杠杆的分类

(二)      定滑轮和动滑轮

1. 定滑轮

1. 定义：轴固定不动的滑轮
2. 实质：等臂杠杆
3. 特点：不能省力，但能改变力的方向

2. 动滑轮

1. 定义：轴和重物一起移动的滑轮
2. 实质：动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆
3. 特点：使用动滑轮能省一半的力，但费距离，且不能改变力的方向。绳子自由端移动的距离是重物移动距离的2倍

(三)      滑轮组

1. 定义：定滑轮、动滑轮组合在一起构成滑轮组
2. 特点：使用滑轮组既能省力但又能改变力的方向
3. 滑轮组省力情况分析：

其中n为承担物重的绳子的段数

4. 绳子自由端移动的距离：

h为重物移动的距离

5. 滑轮组组装的原则：基本原则是“奇动偶定”

1)         首先根据题意求出承担物重的绳子的段数

G表示物重，若动滑轮重不能忽略，则G = G物 + G动；F表示所需拉力

2)         若承担物重的绳子段数为奇数，则绳子的起点从动滑轮开始绕线，如图甲所示

3)         若承担物重的绳子段数为偶数，则绳子的起点从定滑轮开始绕线，如图乙所示

注：还要注意拉力的方向不同，所需定滑轮的个数也不同

(四)      机械效率

1. 有用功、额外功、总功

1)         有用功：为了达到某一目的而必须要做的功叫有用功。用W有用表示

2)         额外功：并非需要，又不得不做的功叫额外功，用W额外表示

3)         总功：有用功和额外功的总和叫总功，用W总表示，即W总 = W有用 + W额外

2. 机械效率

1)         定义：有用功与总功的比值叫机械效率，用η表示

2)         公式

第5节   物体的内能

(一)      内能

1. 热运动

物体内部大量分子的无规则运动，叫热运动。这是因为分子的无规则运动的速度跟温度有关，温度越高，分子无规则运动就越剧烈

2. 内能

1. 分子动能：分子在不停地做无规则的运动，同一切运动的物体一样，运动的分子也具有动能。分子由于运动而具有的能叫分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大
2. 分子势能：由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能
3. 物体的内能：构成物体的所有分子，其热运动的功能与分子势能的总和，叫物体的内能。单位：焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳
4. 对内能的理解

1)         内能是指物体的内能，不是分子的内能，是物体内部所有分子共同具有的分子动能和分子势能的总和。单纯考虑一个分子的分子动能和分子势能是没有现实意义的

2)         一切物体在任何情况下都有内能

3)         内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值

3. 影响物体内能大小的因素：物体的质量、物体的温度、物体的体积、物体的种类、物体的状态都可以影响物体内能的大小

(二)      物体内能的改变

1. 热传递改变物体的内能

1)         对热传递的理解

2)         热传递是把内能由温度高的物体传递给温度低的物体，而不是由内能多的物体传递给内能少的物体

2. 做功改变物体的内能：对物体做功，物体的内能会增加；物体对外界做功，物体的内能减少
3. 做功和热传递在改变物体内能上是等效的
4. 温度、热量、内能三者之间的区别与联系

附：状态量与过程量

状态量：是描述物质系统状态的物理量

如：位置、速度、动量、动能、角速度、角动量、压强、温度、体积、势能等等都是状态量。

过程量：是描述物质系统状态变化过程的物理量

如冲量、功、热量、速度改变量等都是过程量，它是与时间变化量相对应的。

概念区分编辑

过程量与状态量的区分是：过程量是与时间变化量相对应的，而状态量是与时刻相对应的。

两者的关系是：过程量一定决定状态量的变化量。

状态量与过程量不是孤立的，它们之间存在着密切的联系，例如做功的速率是功率，路程的变化率是速率，电荷的转移速率是电流等等。

状态量：对任意闭合环路该量的积分为零，或者说这个量经过任意过程后其变化只与初末状态有关，与过程路径无关。

过程量：存在某一闭合环路该量积分不为零，或者说经过某个过程后其变化不仅取决于初末状态，还与过程路径有关。

典型的状态量：位置，能量，体积，密度，速度，加速度，温度，熵，标量势等；

典型的过程量：路程，功，热量等

(三)      比热容

1. 定义：单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫这种物质的比热容，用符号c表示
2. 单位：焦/(千克·℃)，读作焦每千克摄氏度
3. 比热容是物质本身的一种性质

1. 比热容是物质自身的性质之一，它反映了不同物质吸、放热本领的强弱，利用物质的这种性质可以鉴别物质
2. 水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，其物理意义是：质量为1kg的水，温度升高（或降低）1℃时所吸收（或放出）的热量为4.2×103J
3. 对于同一种物质，比热容的值还与物质的物态有关，同一种物质在统一物态下的比热容是一定的，但在不同物态下，比热容是不相同的

4. 水的比热容较大的应用

1. 水的吸（放）热本领强，用水作散热剂
2. 水的温度难改变，对机械或生物体起保护作用

(四)      热量的计算

以Q表示物体吸收（或放出）的热量，c表示物质的比热容，m表示物体质量，t0表示初始温度，t表示末温，则有

1)         吸热公式：Q吸＝cm（t－t0）

2)         放热公式：Q放＝cm（t0－t）

3)         热量计算的一般公式：Q＝cm∆t

(五)      热机

1. 热机的特点：通过做功把内能转化为机械能

2. 内燃机

内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。以汽油味燃料的内燃机叫汽油机，以柴油为燃料的内燃机叫柴油机

3. 工作过程：汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的一端运动到汽缸的另一端，叫一个冲程

1)         汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

2)         在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成

(六)      燃料的热值

1. 定义：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量
2. 单位：J/kg（固、液）或J/m3（气）

1)         酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J

2)         煤气的热值是3.9×107 J/m3，表示1 m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107 J

3. 关于热值的理解：热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关
4. 公式：Q=mq或Q=qV（q为热值）

第6节   电能

(一)      电能与电功

1. 电能是一种能源，可以由太阳能、风能、水能等转化而来，是“二次能源”。各种用电器工作时，将电能转化为其他形式的能
2. 电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程。电流所做的功叫电功

3. 电能、电功的单位

电能、电功的单位是焦。电能的单位还有千瓦时（kW·h），俗称“度”

4. 电能表

1. 测量电能的工具：电能表
2. 电能表的参数及其意义

3. 电能表测量电能的方法

1)         测量较大的电能时用刻度盘读数法。最后一位数字表示小数点后第一位。电能表前后两次读书之差，就是这段时间内消耗的电能，单位是千瓦时，即

2)         测量较小的电能时，用转盘转数读数。通过记录某段时间内电能表转盘的转数，结合电能表转盘每转消耗的电能计算出该段时间的电能，即

(二)      电器的电功率

1. 定义：电流在单位时间内所做的功叫电功率
2. 物理意义：在物理学中，电功率表示电流做功的快慢，用字母P表示。电功率大的用电器只能说明它消耗电能快或电流做功快，并不表示电流做功的多少
3. 单位

电功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W，常用单位有千瓦（kW）、毫瓦（mW）

换算关系：1kW=1000W，1W=1000mW

4. 额定电压与额定功率

1. 额定电压：用电器正常工作时的电压，标注在用电器铭牌上，常用U额表示
2. 额定功率：用电器在额定电压下工作时的电功率，标注在用电器铭牌上，常用P额表示
3. 灯泡铭牌的意义：一只灯泡上标着“PZ220 25”，其中“PZ”表示该灯泡适用于普通照明，“220”表示该灯泡的额定电压是220V，“25”表示该灯泡的额定功率是25W

5. 实际电压与实际功率

1. 实际电压：用电器实际工作时的电压，它可能与额定电压相等，也可能不等，常用U实表示
2. 实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，用P实表示
3. 灯泡的亮度取决于实际功率的大小。无论额定电压如何，额定功率如何，在灯泡没有损坏的前提下，如果实际功率相等，则发光的亮度就相同

6. 实际功率和额定功率的关系

附：

(三)      电功率和电功的计算

1. 电功率的计算

1. 公式

P表示电功率，单位是W；U表示某段电路两端的电压，单位是V；I表示这段电路中的电流，单位是A

2. 导出式

此两式只适用于纯电阻电路

2. 伏安法测小灯泡的功率

1. 原理：P=UI
2. 电路图如图所示
3. 选择和连接实物电路时须注意：滑动变阻器调到最大阻值处，选用合适的电源、电流表、电压表
4. 滑动变阻器的作用：一是保护电路，二是控制小灯泡两端的电压

3. 电功的计算

1. 公式

W表示电功，单位是J；P表示电功率，单位是W；U表示电压，单位是V；I表示电流，单位是A；t表示时间，单位是s

2. 导出式

只适用于纯电阻电路

(四)      常用电热器

1. 电流的热效应

电流通过导体时，导体的温度会升高，这种现象叫电流的热效应

2. 电热器

1. 定义：电热器是利用电来加热的设备
2. 原理：电热器是利用电流的热效应工作的
3. 组成：电热器的主要组成部分是发热体，发热体是由电阻率大、熔点高的合金丝绕在绝缘材料上制成的

(五)      电热的计算

1. 实验：研究电热跟哪些因素有关

1. 实验方法：控制变量法和转化法
2. 结论

1)         在电流和电阻相同的情况下，通电时间越长，产生的热量越多

2)         在电流、通电时间相同的情况下，电阻越大，产生的热量越多

3)         在通电时间、电阻相同的情况下，电流越大，产生的热量越多

2. 焦耳定律

1. 内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比
2. 公式：

3. 适用范围：无论是纯电阻元件还是非纯电阻元件，任何电阻不为零的用电器，都可以用焦耳定律计算它产生的电热

只适用于纯电阻元件

4. 电热Q与电能W的关系

1)         纯电阻电路中，Q=W。因为纯电阻电路将电能全部转化为内能，所以产生的电热与消耗的电能相等

2)         非纯电阻电路中，Q＜W。因为非纯电阻电路中只有部分电能转化为内能，所以电热小于用电器消耗的电能。如电动机，电能主要转化为动能（机械能W机），有少量电能会转化为内能，所以W = Q + W机

第7节   核能

(一)      裂变和聚变

1. 核能：原子核在转变过程中所释放出的巨大的能量叫核能，也叫原子能
2. 获得核能的两条途经——裂变（甲）与聚变（乙）

1. 核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核并释放出巨大的能量
2. 核聚变是2个质量较小的原子核结合成质量较大的新的原子核，并释放出巨大的能量

3. 核电站中的能量转化

核反应堆是核电站的核心部分。其能量转化过程为：

4. 链式反应：单个铀核裂变时产生的中子又会轰击别的铀核，被击中的铀核也有同样变化，于是这种裂变反应继续下去，就是链式反应，如图所示

1)         核反应堆中的链式反应是在控制下缓慢、持续地释放核能的

2)         原子弹：若链式反应不加以控制，在短时间内会放出巨大的能量而产生猛烈爆炸。原子弹就是运用这个原理制造的

5. 氢弹：氢弹是根据核聚变的原理制造的，比原子弹威力更大

(二)      放射性

1. 放射性

某些元素能够自发地放出穿透能力很强的射线，把元素具有的这种辐射能力叫放射性

2. 放射线

第8节   能量的转化与守恒

(一)      能量的相互转化和转移

1. 能量的转化：自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量之间在一定条件下会发生相互转化，如摩擦生热是机械能转化为内能
2. 能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分，如人们围在火堆旁可以取暖

(二)      能量的转化与守恒定律

1. 内容：能量既不会消灭，也不会创生，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到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。
2. 适用范围：能量的转化与守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，适用于任何情况

(三)      能量的转移和转化的方向性

1. 能量的转移和转化有一定的方向性
2. 人们是在能量转移或转化过程中利用能量的