第十一章 功和机械能
一、功
1、功
(1)力学中的功:如果一个力作用在物体上,物体 在力的方向上 移动了一段距离,这个力的作用就显示出成效,力学里就说这个力做了功。
(2)功的两个因素:一个是 有力的作用 ,另一个是 在力的方向上通过距离 。
(3)不做功的三种情况:①物体受到了力,但 在力的方向上没有距离 。②物体由于惯性运动通过了距离,但 没有受到力 。③物体受力的方向与运动的方向相互 垂直 ,这个力也不做功。
2、功的计算
(1)计算公式:物理学中,功等于力与力的方向上移动的距离的 乘积 。即:W= FS 。
(2)符号的意义及单位: W 表示功,单位是 焦耳 (J),1J=1N·m; F 表示力,单位是 牛顿 (N);s表示距离,单位是米(m)。 二、功率
1、功率的概念:功率是表示物体 做功快慢 的物理量。 2、功率
(1)定义: 功与做功所用的时间 叫做功率,用符号“P”表示。单位是瓦特(W)。
(2)公式:p= W/t 。式中 P 表示功率,单位是瓦特(W);W表示功,单位是焦耳(J);t表示时间,单位是秒(s)。
(4)功率与机械效率的区别:功率表示物体做功的 快慢 ;机械效率表示 有用功与总功比值大小 。 三、动能和势能
1、能量:(1)物体能够 对外做功 ,表示这个物体具有能量,简称能。 (2)单位:焦耳(J) 2、动能
(1)定义:物体由于 运动 而具有的能,叫做功能。
(2)影响动能大小的因素:①物体的 质量 ;②物体运动的 速度 。
两个分结论;(1)在物体的质量相同时,速度越 大 ,物体动能越大。(2)在物体的速度相同时,质量越 大 ,物体动能越大。
3、重力势能
(1)定义:物体由于 被举高 而具有的能,叫做重力势能。
(2)影响重力势能大小的因素:①物体的 质量 ;②物体被举高的 高度 。
两个分结论(1)在物体的质量相同时,举得 越高 ,重力势能越大。(2)在物体举得高度相同时,质量越 大 ,重力势能越大。
4、弹性势能
(1)定义:物体由于发生 弹性形变 而具有的能,叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素:物体发生弹性形变的 程度 。物体的弹性形变 越大,具有的弹性势能就越大。
四、机械能及其转化
1、机械能: 重力势能 和 动能 统称为机械能。
2、动能和势能的转化:在一定的条件下,动能和势能可以互相 转化 。
3、机械能守恒:如果只有动能和势能 相互转化,机械能总和不变,机械能是守恒的。
第十二章 简单机械
一、杠杆
1.杠杆:(1)杠杆:在力的作用下能绕着固定点 转动 的硬棒就是杠杆。 (2)杠杆的五要素:①支点:杠杆绕着转动的固定点(O);
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②动力:使杠杆 转动 的力(F1); ③阻力: 阻碍 杠杆转动的力(F2);
④动力臂:从支点到 动力作用线的距离(l1); ⑤阻力臂:从支点到 阻力作用线 的距离(l2)。 2.杠杆的平衡条件
(1)杠杆的平衡:当有两个力或几个力作用在杠杆上时,杠杆能保持 静止 或 匀速转动 ,则我们说杠杆平衡。
(2)杠杆平衡的条件: 动力×动力臂=阻力×阻力臂 ,即公式: F1L1=F2L2 3.杠杆的应用
(1)省力杠杆:动力臂 大于 阻力臂的杠杆,特点 省力但费距离 。 (2)费力杠杆:动力臂 小于 阻力臂的杠杆,特点 费力但省距离 。 (3)等臂杠杆:动力臂 等于 阻力臂的杠杆,特点 既不省力也不费力。 二、其他简单机械
1.定滑轮
(1)实质:是一个 等臂 杠杆。支点是转动轴,动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径。 (2)特点:不能省力,但可以 改变力的方 。S=h 2.动滑轮
(1)实质:是一个动力臂是阻力臂 两倍 的省力杠杆。支点是上端固定的那段绳子与动滑轮相切的点,动力臂是滑轮的直径,阻力臂是滑轮的半径。
(2)特点:能省 一半 的力,但不能改变动力的方向,且多费一倍的距离。S=2h 3.滑轮组
(1)作用:既可以 省力 又可以 改变力的方向 ,但是费距离。
G?(不计绳重和摩擦) ,绳子(2)省力情况:由实际连接在动滑轮上的绳子段数决定。拉力 F? G? n自由端移动的距离s=nh,其中n是绳子的段数,h是物体移动的高度。
4.轮轴和斜面
(1)轮轴:实质是可以连续旋转的杠杆,是一种省力机械。轮和轴的中心是支点,作用在轴上的力是阻力F2,作用在轮上的力是 动 力F1,轴半径r,轮半径R,则有F1R=F2r,因为R>r,所以F1 (2)斜面:是一种 省力 机械。斜面的坡度越 缓 ,省力越多。 三、机械效率 1、有用功—W有用:使用机械时,对人们有用的功叫有用功。在提升物体时,W有用=Gh 。 2、额外功—W额外 (1)使用机械时,对人们没有用但 必须做的 的功叫额外功。 (2)额外功的主要来源:①提升物体时,克服机械自重、容器重、绳重等所做的功。②克服机械的 摩擦 所做的功。 3、总功—W总: (1)人们在使用机械做功的过程中实际所做的功叫总功,它等于有用功和额外功的 总和 。即:W总 = W有用 +W额外 。 (2)若人对机械的动力为F,则:W总= FS 4、机械效率—η (1)定义: 有用功与总功比值 叫机械效率。 (2)公式:η= W有用/ W总。 (3)机械效率总是小于 1 。 (4)提高机械效率的方法①减小 摩擦 ,②改进机械,减小自重。 5、测滑轮组机械效率的实验中: (1)实验原理是 (2)需要测的物理量有 、 、 、 . (3)实验器材除钩码、铁架台、细线还需要 、 (4)影响滑轮组机械效率的因素有: 、 、 。提高滑轮组机械效率的方法有 、 、 。物体提升的高度、 绳子的绕法是否影响机械效率? 12 九年级全一册 第十三章 内能 一、分子热运动 1、分子运动理论的基本内容:物质是由 分子 组成的;分子不停地做 无规则运动 ;分子间存在相互作用的 引力 和 斥力 。 2、扩散现象:不同物质在相互接触时,彼此进入对方的现象叫扩散。气体、液体、固体均能发生扩散现象。扩散的快慢与 温度 有关。扩散现象表明:一切物质的分子都在 不停做无规则运动 ,并且间接证明了分子间存在 间隙 。 3、分子间的相互作用力既有 引力 又有 斥力 ,引力和斥力是 同时 存在的。 二、内能 1、内能 (1)概念:物体内部 所有做无规则运动的分子动能和分子势能 的总和,叫物体的内能。 一切物体在任何情况下都具有内能,物体的内能与温度有关,同一个物体,温度 上升 ,它的内能增加,温度 降低 ,内能减少;影响内能的主要因素:物体的质量、温度、状态及体积等。 2、改变物体内能的两种方法: 做功 与 热传递 。 (1)做功: ①对物体做功,物体内能 增加 ;物体对外做功,物体的内能 减小 。 ②做功改变物体的内能实质是内能与其他形式的能 转化 的过程。 (2)热传递: ①热传递的条件:物体之间(或同一物体不同部分)存在 温度差 。 ②物体吸收热量,物体内能 增加 ;物体放出热量,物体的内能 减小 。 ③用热传递的方法改变物体的内能实质是内能从一个物体 转移 到另一个物体或从物体的一部分 转移 到另一部分。 3、做功与热传递改变物体的内能是 等效 的。 4、热量 (1)概念:物体通过 热传递 的方式所改变的内能叫热量。 (2)热量是一个过程量。热量反映了热传递过程中,内能转移的多少,是一个过程量。所以在热量前面只能用“放出”或“吸收”,绝对不能说某物体含有多少热量,也不能说某物体的热量是多少。 (3)热量的国际单位制单位: 焦耳 (J)。 三、比热容 1、探究“比较不同种物质吸热的情况”: (1)利用加热时间的长短表示物质吸收热量的多少 (2)比较物质吸热能力的两种方法:①比较不同种物质升高相同温度吸收热量的多少 的方法; ②比较不同种物质吸收相同热量升高温度的多少 的方法 来比较物质吸热能力的大小。 (3)结论: ① 质量相同的不同种物质,升高相同温度,吸收的热量不同 。 ② 质量相同的不同种物质,吸收相同热量,升高的温度不同 。 2、比热容 (1)概念:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它质量和升高温度乘积之比 用符号c表示比热容。 (2)比热容的单位:在国际单位制中,比热容的单位是 焦每千克摄氏度 ,符号是J/(kg·℃)。 3 (3)比热容的物理意义:水的比热容是 4.2×10 J/(kg·℃) 。它的物理意义是:1千克 3 水温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量是 4.2×10 J。 3、比热容的应用: (1)比热容是物质的一种特性,各种物质都有自己的比热容。 (2)从比热表中还可以看出,各物质中,水的比热容最大。这就意味着,在同样受热或冷却的情况下,水的温度变化要小些。水的这个特征对气候的影响,很大。在受太阳照射条件相同时,白天沿海地区比内 13 陆地区温度升高的 慢 ,夜晚沿海地区温度降低也 慢 。所以一天之中,沿海地区温度变化 小 ,内陆地区温度变化 大 。在一年之中,夏季内陆比沿海炎 热 ,冬季内陆比沿海寒 冷 。 (3)水比热容大的特点,在生产、生活中也经常利用。如汽车发动机、发电机等机器,在工作时要发热,通常要用循环流动的 水 来冷却。冬季也常用 水 取暖。 4、热量的计算:Q= cmΔt 。式中,Δt叫做温度的变化量。它等于热传递过程中末温度与初温度之差。 十四章 内能的利用 一、热机 1、内燃机及其工作原理:将燃料的 化学 能通过燃烧转化为 内能 能,又通过做功,把 内 能转化为 机械 能。按燃烧燃料的不同,内燃机可分为 汽油机 、柴油机 等。 (1)汽油机一个工作循环为四个冲程即 吸气 冲程、压缩 冲程、 做功 冲程、 排气 冲程。 (2)一个工作循环中只对外做 1 次功,曲轴转 2 周,飞轮转 2 圈,活塞往返 2 次。 (3)压缩冲程是对气体压缩做功,气体内能 增加 ,这时机械能转化为 内 能。 (4)做功冲程是气体对外做功,内能 减少 ,这时内能转化为 机械 能。 二、热机的效率 1、燃料的热值 (1)燃料燃烧过程中的能量转化:燃烧过程中,储存在燃料中的化学能被释放,物体的 化学 能转化为周围物体的 内 能。 (2)燃料的热值 ①定义: 某种燃料完全燃烧放的热量与其质量之比 ,叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。 3 ②热值的单位 J/Kg,读作焦耳每千克。还要注意,气体燃料有时使用J/m,读作焦耳每立方米。 ③热量的计算:一定质量m的燃料完全燃烧,所放出的热量为:Q= qm ,式中,q表示燃料的热值,单位是J/kg; m表示燃料的质量,单位是kg;Q表示燃料燃烧放出的热量,单位是J。 若燃料是气体燃料,一定体积V的燃料完全燃烧,所放出的热量为:Q=qV。式中,q表示燃料的热值, 3 单位是J/m3;V表示燃料的体积,单位是m;Q表示燃料燃烧放出的热量,单位是J。 3、热机效率 (1)定义:用来做有用功的那部分能能能能能能能能能能能能能能能能能能 能能能能能能能能 (2)能能:η=E有/Q放。式中,E有为做有用功的能量;Q总为燃料完全燃烧释放的能量。 (3)提高热机效率的主要途径:①改善燃烧环境,使燃料尽可能 完全 燃烧,提高燃料的燃烧效率。②尽量减小各种热散失。 ③减小各部件间的 摩擦 以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。 ④充分利用废气带走的能量,从而提高燃料的利用率。 三、能量的转化与守恒 1、能量的转化与守恒: (1)能量的转移与转化:能量可以从一个物体 转移 到另一个物体,如发生碰撞或热传递时;也可以从一种形式 转化 为另一种形式,如太阳能电池、发电机等。 (2)能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,也不会 凭空产生 ,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从 一个物体转移到其他物体 ,而在转化和转移的过程中,能的 总量保持不变 。 2、“第一类永动机”永远不可能实现,因为它违背了 能量守恒定律 。 第十五章 电流和电路 一、两种电荷 1、摩擦起电:摩擦过的物体具有 吸引轻小物体 的现象叫摩擦起电; 2、两种电荷:用丝绸摩擦过的 玻璃棒带的电荷叫正电荷;用毛皮摩擦过的橡胶棒 带的电荷叫负电荷; 3、电荷间的相互作用:同种电荷相互 排斥 ,异种电荷相互 吸引 ; 14 4、验电器:用途:用来检验物体是否带电;原理:利用同种电荷相互排斥 ; 5、电荷量(电荷):电荷的 多少叫电荷量,简称电荷;单位是库仑,简称库,符号为C; 6、元电荷:(1)、原子是由位于中心的带正电的 质子 和核外带 负 电的电子组成; -19 (2)、最小的电荷叫元电荷(一个电子所带电荷)用e表示;e= 1.06×10 ; (3)、在通常情况下,原子核所带 正 电荷与核外电子总共所带 负 电荷在数量上相等,电性相反,整个原子呈中性; (4)、摩擦起电的实质:电荷的 转移 。(由于不同物体的原子核束缚电子的本领不同,所以摩擦起电并没有新的电荷产生,只是电子从一个物体转移到了另一个物体,失去电子的带正电,得到电子的带负电) 7、导体和绝缘体: 容易导电 的物体叫导体(如金属、人体、大地、酸碱盐溶液),不善于导电的物体叫绝缘体(如橡胶、玻璃、塑料等);导体和绝缘体在一定条件下可以相 转化 ;导体和绝缘体区别 导体中有自由移动的电荷 。 二、电流和电路 1、电流:电荷的 定向 形成电流;电流方向: 正电荷 定向移动的方向为电流的方向(负电荷定向移动方向和电流方向相反);在电源外部,电流的方向从电源的 正 极流向 负 极; 2、电路:用导线将电源、开关、用电器连接起来就组成了电路;电源: 提供电能 (把其它形式的能转化成电能)的装置;用电器: 消耗电能 (把电能转化成其它形式的能)的装置; 3、电路的工作状态:1、通路:处处连通的电路;2、开路:某处 断开 的电路;3、短路:用 导线 直接将电源的正负极连通; 三、串联和并联 1、把电路元件 依次 连接起来的电路叫串联电路;串联电路特点:电流只有一条路径;各用电器 相互 影响; 2、把电路元件 并列 连接起来的电路叫并联电路;并联电路特点:电流有多条路径;各用电器 互不 影响; 3、电路的连接方法:1、线路简捷、不能出现交叉;2、实物图中各元件的顺序要与电路图一致;3、并联电路连接中,先串后并,先支路后干路,连接时找准节点。5、在连接电路前应将开关断开; 四、电流的测量 1、电流:表示 电流强弱 的物理量,符号 I ,单位是 安培 ,符号 A ,还有毫安(mA)、 6 微安(μA)1A= 1000 mA= 1×10 μA A。电流表的使用:2、电流的测量:用 电流 表;符号○(1)先要三“看清”:看清 量程 、指针是否指在临刻度线上,正负接线柱;(2)电流表必须和用电器 串 联;(相当于一根导线);(3) 选择合适的 量程 (如不知道量程,应该选较 大 的量程,并进行试触。) 3、电流表的读数:(1)明确所选 量程 ;(2)明确 最小分度值 (每一小格表示的电流值);(3)根据表针向右偏过的格数读出电流值; 五、串、并联电路中电流的规律 1、串、并联电路中电流的特点:串联电路中电流 处处相等 ; 2、并联电路 干路电流等于各支路电流之和 ; 第十六章 电压 电阻 一、电压 1、电源的作用是给电路两端提供 电压 ;电压是使电路中形成 电流 的原因。电路中有持续电流的条件:一要有 电源 ;二是电路是 通路 。 2、电压用字母 U 表示,国际制单位的主单位是 伏特 ,简称 伏 ,符号是 V 。常用单位 36 有千伏(KV)和毫伏(mV)。1KV = 10V=10mV。家庭照明电路的电压是 220 V;一节干电池的电压是 1.5 15