第2章能的转化与能量守恒 知识清单-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学知识清单系统梳理了“能的转化与能量守恒”知识体系。从功的概念及计算入手，依次展开机械能（动能、势能及转化）、内能（分子动能势能、改变方式、比热容、热值）、电能（电功、电功率、电热器）、核能（裂变、聚变、核电站），最终落脚于能量转化与守恒定律。 知识链路按“概念-规律-应用”逻辑递进，每个知识点配套实验设计（如动能影响因素用控制变量法）、表格对比（功与功率、裂变与聚变）及生活案例（水力发电、撑杆跳高）。通过科学思维方法（模型建构、推理论证）和探究实践活动，帮助学生形成能量观念，提升分析解决实际问题的能力。

浙教版科学 第2章能的转化与能量守恒 第1节 功和机械能 知识点01 科学中的功 1、如果一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了 （work）。 2、科学中做功包含两个必要因素(判断力是否做功的方法之一) (1)一是 ；(2)二是 。 3、不做功的情况 图示 甲：用力搬石头但没搬动 乙：足球离开脚后在地面上滚动一段 丙：人提书包在水平路面匀速通过一段距离 原因 ① 知识点02 功的计算 1、功的计算公式 科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即： 。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W= 。 2、功的单位 在国际单位制中，力的单位是 ，距离的单位是 ，则功的单位是 ，它用专门的名称“焦耳”来表示，简称 ，符号是 ， 。 物理意义： 。 为了纪念英国科学家焦耳，人们用他的名字命名了功的单位。 【拓展延伸】1焦耳的大小 把1只鸡蛋举高2m，做的功大约是1J；把一个小苹果举高1m，做的功大约也是1J。 3、对公式的理解 （1）公式W=Fs中的F是作用在物体上的 ，s必须是物体在 。 （2）F是使物体沿力F方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力， 。 4、应用计算功时的注意事项 注意点 内容 分过程计算 应用计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算。 单位统一 利用公式进行计算时，必须全部使用国际单位制中的单位，使用，使用，使用 相关因素 力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力，以及物体在力的方向上移动的距离有关，与物体的质量、速度、运动状态(加速、减速或匀速)等因素无关 知识点03 功率 1.比较做功的快慢有三种方法: (1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越少,做功 ，所用时间越多，做功 ； (2)若做功时间相同，比较做功的多少，做功越多，做功 ；做功越少，做功 ； (3)若做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算 。 2.功率 （1）定义：单位时间里完成的功叫做 。 （2）意义：反映做功 的量（即表示能量转化快慢的量）。 （3）符号：P （4）公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P= 。 （5）单位 在国际单位制中，功率的单位是 ，简称 ，符号为 。1瓦=1 。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦= 瓦，1兆瓦= 瓦。 （6）物理意义：某小轿车功率为66kW，它表示： 。 （7）功率的推导公式P = ①当物体在力F的作用下，以速度v沿力的方向做直线运动时，力F做功的功率可以表示为： ，即功率的大小等于作用在 与 ； ②应用P= Fv进行计算时，力的单位为 ，速度的单位为 ，这样计算出来的功率的单位才是 ； ③应用：驾驶功率一定的机车，有经验的司机在上坡时总要换用 来减速行驶。根据P= Fv可知，当功率P一定时，减小 ，可增大牵 ，这样更容易上坡。 【特别提示】做功多≠做功快 （1）做功“多少”与“快慢”的意义不一样，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。 （2）功率虽然与做功多少和所用时间长短有关，但它不是由功或时间单独决定的，而是由两者共同决定的。 （3）只有做功时间相同时，做功多的做功才快，即功率才大。所以描述功率时，一般叙述为单位时间内(或相同时间内)，物体做功越多，功率越大。 3.功和功率的比较 功 功率 概念 力与物体在力的方向上移动的距离的乘积 功与做功所用时间之比 物理意义 表示物体做功的 表示物体做功的 符号 计算公式 决定因素 、做功所用 单位 焦耳(J) 瓦特(W) 联系 知识点04 功与能 1、物体具有做功的 ，科学上就说这个物体具有 。 举高的书包和运动的物体都具有做功的本领。人们的生活离不开能，生活中的食、衣、住、行，以及各式各样用品的制作等，都和“能”有密切关系。 举例：流动的水能推动水车转动，流动的空气能推动风车转动，飞行的子弹能穿透钢板。 2、做功的实质(含教材第46页第一个思考与讨论) 实质 做功的过程实质就是 的过程，力对物体做多少功，就有多少能发生了转化。因此，可以用做功的多少来量度能的转化的多少，能的单位与功的单位一样，也是焦耳 举例说明 举起重物时人做功100J，人体就有100J的能转化成了重物的能；人推车时对车做功500J，人体就有500J的能转化成了车的能和由于各种摩擦而产生的能 辨析：功与能的区别与联系 功 能 区别 ， 功是描述力对物体作用过程中取得的成效的物理量，是相对于一个过程而言的；能是描述一个物体做功本领强弱的物理量，是一个状态量 联系 功是 的量度 知识点05 动能 1、动能的概念 物体由于运动而具有的能量叫做 。一切做机械运动的物体都具有 。如流动的空气（风）、流动的水、飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球等物体，都具有 。 2、探究影响动能大小的因素（教材第47页探索活动） 提出问题 物体的动能跟哪些因素有关？ 猜想与假设 (1)“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体的运动速度有关； (2)同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 用如图所示装置探究小钢球的动能与速度及质量的关系。 实验中，通过换用不同质量的小钢球来改变质量，让同一小钢球从斜面上不同高度处由静止开始滚下来改变速度。小钢球动能的大小由木块被推出距离的远近来反映，木块被推出越远，说明小钢球的动能越大←转换法 进行实验 (1)让同一小钢球从斜面的不同高度处分别由静止开始滚下，推动木块，比较两次木块被推出距离的远近，如图1、图2所示；→控制变量法：质量相同，速度不同 (2)换用质量不同的小钢球，让它们从斜面的同一高度处分别由静止开始滚下，推动木块，比较两次木块被推出距离的远近，如图3、图4所示→控制变量法：质量不同，速度相同 分析与论证 (1) 小钢球从斜面的 处由静止滚下，小钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，小钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的 有关； (2) 质量的小钢球从斜面的 处由静止滚下，小钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的小钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的 有关 实验结论 物体的动能与 有关。质量相同的物体，速度越 ，它的动能越 ；速度相同的物体，质量越 ，它的动能也越 <此实验需注意>： （1）因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用 的方法进行实验； （2）一切运动的物体都具有动能，物体的动能由 和 共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。 知识点06 势能 1、重力势能 物体由于被举高而具有的能叫 。【决定因素： 和 】 2、重力势能的影响因素 现象探究 打桩机打桩时，先把重锤高高举起，然后重锤下落，把桩打入地里 相同质量的重锤，所处的位置越高，它具有的重力势能就越大 处在相同高度的重锤，质量越大，它具有的重力势能就越大 归纳总结 重力势能的影响因素：① ；② 物体具有的重力势能就越大 3、弹性势能 （1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做 。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条等。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有 。 （2）影响弹性势能大小的因素 弹性势能的大小与物体 有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。如：射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 【特别提示】(1)不是所有发生形变的物体都具有弹性势能：橡皮泥发生形变就不具有弹性势能，因为它发生形变后不能恢复原状，属于塑性形变。 (2)具有弹性的物体不一定具有弹性势能：若弹簧被自然放在水平桌面上，此时弹簧就不具有弹性势能。 知识点07 动能和势能的转化 1、动能和势能的相互转化 （1）单摆（滑轨） 荡秋千是同学们非常喜欢的体育活动，秋千从高处荡向低处时，速度越来越 ，从低处荡向高处时，速度越来越 。 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 机械能 A→O 重力势能→动能 减小 O→C 动能→重力势能 减小 C→O 重力势能→动能 减小 O→A 动能→重力势能 减小 （2）滚摆 将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会上升和下降。 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降 降低 减小 变大 重力势能→动能 上升 升高 增大 变小 动能→重力势能 （3）高处滚下的小球在轨道上运动实验 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 机械能 A→B 重力势能→动能 减小 B→C 动能→重力势能 减小 C→B 重力势能→动能 减小 B→D 动能→重力势能 减小 实验表明： 2、机械能守恒 （1）定义：动能和势能的总和统称为 。 【关于机械能的理解：动能和势能都属于机械能，一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以同时具有动能和势能。当只有动能和势能相互转化时，机械能的总和不变，或者说机械能是 的。“守恒”的含义为保持不变，即物体动能和势能相互转化过程中，任何位置的机械能（动能+势能）相等】 判断机械能如何变化（常考） ①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加。 示例(忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失，质量不变) 判断依据 能的转化 速度 高度 形变 滚摆上升时 减小 增大 动能转化为重力势能 过山车下降时 增大 减小 重力势能转化为动能 运动的小球压缩弹簧时 减小 增大 动能转化为弹性势能 弯弓射箭时 增大 减小 弹性势能转化为动能 ②物体受外力作用，机械能不守恒时，可先分析动能和势能的变化情况，再结合“机械能=动能+势能”来判断。 示例(质量不变) 动能变化 势能变化 机械能变化 水平路面上加速运动的小车 增大 不变 增大 水平路面上减速运动的小车 减小 不变 减小 匀速上升的热气球 不变 增大 增大 匀速下降的热气球 不变 减小 减小 斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小 汽车加速冲上斜坡 增大 增大 增大 汽车匀速冲上斜坡 不变 增大 增大 3、动能和势能转化的应用（常考） 名称 图示 过程解释 撑杆跳高 撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。 起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。 当上升到一定高度时，撑杆的形变最大。 此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加。 当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又转化为动能。 水力发电 在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。 当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。 而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，转化为电能。 ◆教材<思考与讨论>见教材第52页 如图所示，人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，不受空气阻力，只有动能与势能相互转化，故 。 近地点：离地球中心最近的一点，动能最 ，势能最 （速度变大，高度降低，动能增大，势能减小） 远地点：离地球中心最远的一点，动能最 ，势能最 （速度变小，高度增加，动能减小，势能增大） 【归纳总结】动能和势能可以相互转化，在转化或转移的过程中，系统内机械能总量不变。 （1）没有其它的能参与机械能的转化。 （2）转化过程中往往要克服摩擦做功使机械能减小并转化为内能(热能)。 （3）功是能量的转化和转移的量度，能量的转化和转移的过程实质就是做功的过程。 4.盐酸与硫酸的比较 酸 用途 盐酸(HCl) 1.重要化工产品和原料。2.金属表面除锈。 3.制造药物，如盐酸硫胺、氯化锌等。 4.胃液中含有盐酸，可杀菌、 。 硫酸(H2SO4) 1.重要化工产品和原料。2.金属冶炼、石油精制、金属除锈。 3.生产化肥、农药、炸药、染料等。4.用作 。 第2节 物体的内能 知识点01 内能 1、分子动能 分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能 。 2、分子势能 由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有 。 3、物体的内能 物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的 ，俗称 ，内能的单位是 ，简称焦，符号是 。 4、对内能的理解 (1)内能是指 的内能，是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是一个宏观量，所以，单纯讨论一个分子的内能是没有意义的。 (2) 物体在 下都具有内能。根据分子动理论可知，一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，且分子间都存在着相互作用的引力和斥力，无论物体处于何种状态、何种形状、温度高低，都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能，即物体的内能不会为0。 例如，对于同样一杯水，50℃时具有内能，0℃时也具有内能，结成冰后仍然具有内能，只不过温度降低时其内能减少。 (3)内能具有 ，即不能准确知道一个物体内能的具体数值。 (4)内能是不同于机械能的另一种形式的能。 5、影响内能大小的因素： 、 、 、 等。 （1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能 ； （2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能 ； （3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能 ； （4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能 。 6、内能和机械能的区别与联系 对比项 内能 机械能 定义 物体内部所有 和 的总和 整个物体具有的 影响因素 物体的 、质量、状态、 、 物体的质量、 和 程度 研究对象 世界的大量分子 世界的所有物体 存在条件 永远存在 物体做机械运动时、被举高时、发生弹性形变时 联系 (1)物体无论是否具有机械能， ； (2)物体的 。 知识点02 物体内能的改变 1、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种： 和 】 （1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在 。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用 来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从 物体（或同一物体的高温部分）传递到 物体（或同一物体的低温部分）。 2、做功改变物体的内能 对比项 对物体做功 物体对外界做功 探究过程与现象 先向外拉动针筒活塞，使针筒内空气体积达到最大，再堵住针筒口，用力压缩针筒内的空气，探针温度计示数变大 向瓶内打气，瓶内气压越来越大，直至冲开瓶塞。此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，瓶内空气中的水蒸气液化成小水滴，形成白雾 分析与论证 针筒活塞压缩空气做功，使空气内能增加 瓶内空气推动瓶塞做功，内能减少，水蒸气液化出现白雾 得出结论 做功可以改变物体的内能： 做功，物体的温度 ，内能 ； 做功，物体的温度 ，内能 3、热传递和做功改变物体内能的区别与联系 方式 实质 方式（方法） 举例 联系 热传递 能的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中的烧、烤、烙、炒，生产中的“淬火”等 焦耳通过实验，探究了做功与热传递在改变物体内能上是等效的。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式。 做功 其他形式的能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等；体积膨胀等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等；装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开等 4、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” 或 ” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度 改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也 降低 知识点03 比热容 1、比热容定义 单位质量的某种物质温度 （或降低）1℃所 （或放出）的热量，叫做这种物质的 。 2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作 。 3、物理意义 水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是 。 4、水的比热容的特点和应用 一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来 ，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容 ，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得 ，故沿海沿海地区昼夜温差 ，沿海地区冬暖夏凉等。 知识点04 热量的计算 热量的计算公式(含教材第59页思考与讨论答案) 公式 吸热公式 公式变形： 放热公式 一般式 说明 表示物质的比热容，表示物体的质量，表示物体吸热(或放热)前的温度(初温)，表示物体吸热(或放热)后的温度(末温)，表示物体升高的温度，表示物体降低的温度，表示温度的变化量 ◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位 比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出 ，温度 ；低温物体吸收 ，温度 。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。 知识点05 燃料的热值 1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、单位： ，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克， 它表示 。 <注意> 燃料的热值与燃料的 有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的 。燃料的热值只与燃料的 有关，是物质的一种 ，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧 。 3、热值公式及简单计算： （1）公式：Q= （Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q= （V为气体体积）。 （2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。 <名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）； 第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。 4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的 转化为 的过程。 5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能 利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 6、热效率的计算 ①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功， ； ②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能， 。 第3节 电能 知识点01 电能与电功 1、电能的利用 物品 能量转化 电能→光能、声能 电能→机械能 (充电时)电能→化学能 电能→内能 消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式的能的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 2、电能的单位 ①国际单位制单位： ，简称焦，用符号J表示。 ②常用单位：实际生活中人们常用“ ”来计量电能的多少，俗称“ ”。1千瓦时比1焦耳大得多：。 3、电功定义 （1）电功：电流所做的功叫做 。 （2）电功与电能的单位一样，也是 ，还有 ，俗称“度” 4、电功实质 电流做功的过程实质上就是电能转化为 的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用 来度量。如：电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机 。 5、电能表 （1）电能表的作用：测量用电器在一段时间里消耗的 。电能表也叫 。 （2）电能表的参数含义 ①220V： 。 ②kw·h：电能表上的数字以 为单位来显示用电器所消耗的电能。 ③1200r/kW·h： 。 ④5(10)A：该电能表的额定电流为 ，在短时间内使用时电流可允许大一些，但不能超过 。 （3）电能表测量电能的方法 ① 法：电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是 。 如：家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数这个月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为 度。 ② 法：由电能表参数Nr/ kW·h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N×3.6×106焦耳。 6、1度电的作用 采掘原煤 电炉炼钢 电车行驶 洗衣机工作 教室照明 作用 约100kg 约1.6kg 约5km 约2.7h 约2h 知识点02 电气的电功率 1、电功率 项目 内容 补充说明 定义 与所用 的比叫作电功率。用字母表示 其大小等于电流在单位时间内做的功 意义 描述 电功率大的用电器消耗的电能不一定多，因为消耗电能的多少由时间和电功率共同决定 单位 或 ，换算关系为 — 计算公式 ，其中表示电功，表示时间。利用该公式计算时，通常可采用两套单位： 。：如果 P 和 t 的单位分别用 kW和h，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位：千瓦时（度）。 这两套单位必须配套使用，才能保证计算正确。 由得，所以可以看作电功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能，其大小为 举例 某用电器正常工作时10s消耗100J的电能，则此用电器的电功率是多少？ 能不能说电功率越大的用电器，消耗电能越多？ 不能。因为电功率表示用电器消耗电能的快慢，不能表示做功的多少，功率大的说明用电器消耗电能快，而不是多。 2、常见电器设备的功率 电器 功率/W 电器 功率/W 电器 功率/W 电子表 0.001 家用电冰箱 100~200 电饭煲 300~1500 日光灯 3~40 吸尘器 800 家用空调 950~2300 知识点03 额定功率 额定功率与实际功率 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 知识点04 电功率和电功的计算公式 1、小灯泡的电功率跟哪些因素有关 1、研究电功率与电流的关系 实验方案：如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度（亮度反映实际功率的大小）。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果：在 相等的情况下，通过小灯泡的电流越 ，小灯泡的电功率越 。 2、研究电功率与电压的关系 实验方案：如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度（亮度反映实际功率的大小）。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果：在 相等的情况下，小灯泡两端的电压越 ，小灯泡的电功率越 。 2、电功率和电功的计算【推导过程如右图】 1、求电功率：P=UI=I2R= 2、求电阻：R=== 3、求电压：U=IR== 4、求电流：I=== <名师指点>：★有关电功率模块的比例计算—— “串正、并反”解题技巧 （1）串联电路的比例关系——P、W、U全都和对应电阻成 。 依据：W=I2Rt、P=I2R、U=IR （2）并联电路的比例关系——P、W、I全都和对应电阻成 。 依据：I=、P=、W=t 3、测定小灯泡的功率 实验原理：伏安法测电功率的原理是P= 。利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。 4、伏安法测小灯泡电功率的过程中常见故障的判断 （1）断路类 （2）短路类 （3）滑动变阻器类 （4）电表指针偏转类 知识点05 常用电热器 1、电流的热效应 内容 定义 电流通过各种导体时，会 ，使 ，这种现象叫作 实质 电流通过导体发热的过程实质上是 的过程 应用 2、探究影响电热的因素 实验方法 和 影响因素 （1）通过导体电流的大小；（2）导体的电阻大小；（3）通电时间。 常见的两个探究方向 探究导体产生热量与电阻的关系 探究导体产生热量与电流的关系 实验结论 在电流相同、通电时间相同的情实验结论情况下，电阻越 ，这个电阻产生的热量越 。 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越 ，这个电阻产生的热量越 。 3、焦耳定律 （1）焦耳定律的内容 提出者：英国科学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。 内容 电流通过导体产生的热量跟 成正比，跟 成正比，跟 成正比。这个规律叫作焦耳定律 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用） 单位 公式中，表示热量，单位是；表示电流，单位是；表示电阻，单位是；表示时间，单位是 （2）焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出，假设当电流通过导体时，电能 转化为内能（即纯电阻电路），则有电流产生的热量电流所做的功，结合欧姆定律可得 。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流通过导体的产热规律与焦耳通过实验得出的焦耳定律是一致的。 而非纯电阻电路中，，电热只能用计算，电能只能用计算。 （3）对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点： ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是 。 【辨析】电功、电功率、电热 电功 电功率 电热 适用范围 基本公式 普遍适用 导出公式 适用于纯电阻电路 第4节 核能 知识点01 放射性 1、放射性 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如： 、 和 。 2、三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 α射线 带正电的高速运动的 穿透能力 ，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的 穿透能力 ，能穿透几毫米厚的铝板 γ射线 高能的 ，不带电(中性) 穿透能力 ，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 3、放射性的利与弊 利 工业 利用放射线来 ；利用γ射线对机械设备进行 农业 利用放射线 ，使其发生变异， ；利用用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线 弊 过量的高能量的放射线照射对人体和动物的组织有破坏作用 知识点02 核能 1、核能 概念 原子核是由 和 依靠强大的核力结合而成的。一旦 或者 ，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 获得途径 原子核的 和原子核的 【名师讲解】原子的结构示意图 2、核裂变 （1）含义：核裂变是 的 在 轰击下分裂成2个质量中等的 ，同时释放出巨大的能的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 （2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用 制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制 的装置。 （3）应用：①快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸， 就是利用快速 制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业， 就是控制裂变反应的装置。 ②原子弹、核电站都是根据 的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 3、核聚变 （1）含义：是 。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫 。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 （2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 （3）应用：氢弹是根据 的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 辨析：核裂变与核聚变的比较 比较 核裂变 核聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大原子核的过程 条件 用中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变反应速度还不能人为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 知识点03 核电站 利用核能发电的电站叫 。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 1、核电站的原理 （1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为 。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 （2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。 （3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→ → → 。 2、核电站的特点 （1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； （2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域； （3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣； （4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 3、太阳能 （1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生 。 （2）太阳的巨大能量是内部 产生的。 （3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 第5节 能的转化与能量守恒 知识点01 能量的相互转化 1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 （1）太阳能的转化 （2）人体能量的来源及转化：人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的 转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。 （3）火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的 转化为 来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为 ，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为 。 2、能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 知识点02 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 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量 。这就是能量转化和守恒定律。 2、意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3、永动机 (1)永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。 (2)从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因： ①事实证明，在能的转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能就会减少，如果不补充能，运动最终会停止； ②即使机器在没有能损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能源源不断地对外做功。所以永动机是不可能制成的。 知识点03 能量转化和转移的方向性 1、能的转移有方向性 （1）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从 物体转移到 物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从 物体转移到 物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件： 。 2.能的转化有方向性 （1）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的 的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 学科网（北京）股份有限公司 浙教版科学 第2章能的转化与能量守恒 第1节 功和机械能 知识点01 科学中的功 1、如果一个力作用在物体上，并且物体在这个力的方向上移动了一段距离，就说这个力对物体做了功（work）。 2、科学中做功包含两个必要因素(判断力是否做功的方法之一) (1)一是作用在物体上的力；(2)二是物体在力的方向上通过一段距离。 3、不做功的情况 图示 甲：用力搬石头但没搬动 乙：足球离开脚后在地面上滚动一段 丙：人提书包在水平路面匀速通过一段距离 原因 ①有力无距 ②有距无力 ③力的方向与距离的方向垂直 知识点02 功的计算 1、功的计算公式 科学上规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积，即：功=力×距离。如果用F表示力，s表示物体在力的方向上通过的距离，W表示功，则功的计算公式为W=Fs。 2、功的单位 在国际单位制中，力的单位是牛(N)，距离的单位是米(m)，则功的单位是牛・米(N・m)，它用专门的名称“焦耳”来表示，简称焦，符号是，。 物理意义：的力作用在物体上，使其沿力的方向移动所做的功。 为了纪念英国科学家焦耳，人们用他的名字命名了功的单位。 【拓展延伸】1焦耳的大小 把1只鸡蛋举高2m，做的功大约是1J；把一个小苹果举高1m，做的功大约也是1J。 3、对公式的理解 （1）公式W=Fs中的F是作用在物体上的力，s必须是物体在力F方向上通过的距离。 （2）F是使物体沿力F方向通过距离s的过程中，始终作用在物体上的力，它的大小和方向都是不变的。 4、应用计算功时的注意事项 注意点 内容 分过程计算 应用计算时，力的大小和方向应是不变的，若力的大小和方向是变化的，应分过程计算。 单位统一 利用公式进行计算时，必须全部使用国际单位制中的单位，使用，使用，使用 相关因素 力对物体做功的多少，只与作用在物体上的力，以及物体在力的方向上移动的距离有关，与物体的质量、速度、运动状态(加速、减速或匀速)等因素无关 知识点03 功率 1.比较做功的快慢有三种方法: (1)若做功相同，比较做功的时间，所用时间越少,做功越快，所用时间越多，做功越慢； (2)若做功时间相同，比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢； (3)若做功的多少和所用时间都不相同的情况下，通过计算做功的多少与做功所用的时间的比值进行比较。 2.功率 （1）定义：单位时间里完成的功叫做功率。 （2）意义：反映做功快慢的量（即表示能量转化快慢的量）。 （3）符号：P （4）公式：由功率的定义知，功率=功/时间，如果用P表示功率，W表示功，t表示时间，则功率的公式可表示为P= W/t。 （5）单位 在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号为W。1瓦=1焦/秒。在实际应用中还常用千瓦( kW )、兆瓦( MW )作为功率的单位。1千瓦=1000瓦，1兆瓦=106瓦。 （6）物理意义：某小轿车功率为66kW，它表示：小轿车每秒钟做66000J的功。 （7）功率的推导公式P = Fv ①当物体在力F的作用下，以速度v沿力的方向做直线运动时，力F做功的功率可以表示为： ，即功率的大小等于作用在物体上的力与物体速度的乘积； ②应用P= Fv进行计算时，力的单位为牛(N)，速度的单位为米每秒(m/s)，这样计算出来的功率的单位才是瓦(W)； ③应用：驾驶功率一定的机车，有经验的司机在上坡时总要换用低挡来减速行驶。根据P= Fv可知，当功率P一定时，减小车速v，可增大牵引力F，这样更容易上坡。 【特别提示】做功多≠做功快 （1）做功“多少”与“快慢”的意义不一样，做功多的不一定做功快，做功少的不一定做功慢。 （2）功率虽然与做功多少和所用时间长短有关，但它不是由功或时间单独决定的，而是由两者共同决定的。 （3）只有做功时间相同时，做功多的做功才快，即功率才大。所以描述功率时，一般叙述为单位时间内(或相同时间内)，物体做功越多，功率越大。 3.功和功率的比较 功 功率 概念 力与物体在力的方向上移动的距离的乘积 功与做功所用时间之比 物理意义 表示物体做功的多少 表示物体做功的快慢 符号 计算公式 决定因素 力、物体在力的方向上移动的距离 功、做功所用时间 单位 焦耳(J) 瓦特(W) 联系 知识点04 功与能 1、物体具有做功的本领，科学上就说这个物体具有能。 举高的书包和运动的物体都具有做功的本领。人们的生活离不开能，生活中的食、衣、住、行，以及各式各样用品的制作等，都和“能”有密切关系。 举例：流动的水能推动水车转动，流动的空气能推动风车转动，飞行的子弹能穿透钢板。 2、做功的实质(含教材第46页第一个思考与讨论) 实质 做功的过程实质就是能的转化的过程，力对物体做多少功，就有多少能发生了转化。因此，可以用做功的多少来量度能的转化的多少，能的单位与功的单位一样，也是焦耳 举例说明 举起重物时人做功100J，人体就有100J的能转化成了重物的能；人推车时对车做功500J，人体就有500J的能转化成了车的能和由于各种摩擦而产生的能 辨析：功与能的区别与联系 功 能 区别 功是一个过程量，能是一个状态量 功是描述力对物体作用过程中取得的成效的物理量，是相对于一个过程而言的；能是描述一个物体做功本领强弱的物理量，是一个状态量 具有能的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能 联系 功是能的转化的量度 知识点05 动能 1、动能的概念 物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。如流动的空气（风）、流动的水、飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球等物体，都具有动能。 2、探究影响动能大小的因素（教材第47页探索活动） 提出问题 物体的动能跟哪些因素有关？ 猜想与假设 (1)“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体的运动速度有关； (2)同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关 设计实验与制订计划 用如图所示装置探究小钢球的动能与速度及质量的关系。 实验中，通过换用不同质量的小钢球来改变质量，让同一小钢球从斜面上不同高度处由静止开始滚下来改变速度。小钢球动能的大小由木块被推出距离的远近来反映，木块被推出越远，说明小钢球的动能越大←转换法 进行实验 (1)让同一小钢球从斜面的不同高度处分别由静止开始滚下，推动木块，比较两次木块被推出距离的远近，如图1、图2所示；→控制变量法：质量相同，速度不同 (2)换用质量不同的小钢球，让它们从斜面的同一高度处分别由静止开始滚下，推动木块，比较两次木块被推出距离的远近，如图3、图4所示→控制变量法：质量不同，速度相同 分析与论证 (1)同一小钢球从斜面的不同高度处由静止滚下，小钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，小钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关； (2)不同质量的小钢球从斜面的同一高度处由静止滚下，小钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的小钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关 实验结论 物体的动能与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，速度越大，它的动能越大；速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大 <此实验需注意>： （1）因动能的大小与物体的质量、运动的速度两个因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验； （2）一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和其速度的大小共同决定，在比较物体的动能大小或分析物体动能大小的变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的速度两个因素，不能只考虑其中的一个方面。 知识点06 势能 1、重力势能 物体由于被举高而具有的能叫重力势能。【决定因素：高度和质量】 2、重力势能的影响因素 现象探究 打桩机打桩时，先把重锤高高举起，然后重锤下落，把桩打入地里 相同质量的重锤，所处的位置越高，它具有的重力势能就越大 处在相同高度的重锤，质量越大，它具有的重力势能就越大 归纳总结 重力势能的影响因素：①物体的质量；②物体被举高的高度 物体具有的重力势能就越大 3、弹性势能 （1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。例如，张开的弓、拉长的橡皮条、卷紧的钟表发条等。判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能。 （2）影响弹性势能大小的因素 弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。如：射箭时手拉弓弦使弓的弹性形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 【特别提示】(1)不是所有发生形变的物体都具有弹性势能：橡皮泥发生形变就不具有弹性势能，因为它发生形变后不能恢复原状，属于塑性形变。 (2)具有弹性的物体不一定具有弹性势能：若弹簧被自然放在水平桌面上，此时弹簧就不具有弹性势能。 知识点07 动能和势能的转化 1、动能和势能的相互转化 （1）单摆（滑轨） 荡秋千是同学们非常喜欢的体育活动，秋千从高处荡向低处时，速度越来越大，从低处荡向高处时，速度越来越小。 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 机械能 A→O 降低 减小 变大 增大 重力势能→动能 减小 O→C 升高 增大 变小 减小 动能→重力势能 减小 C→O 降低 减小 变大 增大 重力势能→动能 减小 O→A 升高 增大 变小 减小 动能→重力势能 减小 （2）滚摆 将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会上升和下降。 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降 降低 减小 变大 增大 重力势能→动能 上升 升高 增大 变小 减小 动能→重力势能 （3）高处滚下的小球在轨道上运动实验 运动方向 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 机械能 A→B 降低 减小 变大 增大 重力势能→动能 减小 B→C 升高 增大 变小 减小 动能→重力势能 减小 C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能→动能 减小 B→D 升高 增大 变小 减小 动能→重力势能 减小 实验表明：物体的动能和重力势能可以相互转化 2、机械能守恒 （1）定义：动能和势能的总和统称为机械能。 【关于机械能的理解：动能和势能都属于机械能，一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以同时具有动能和势能。当只有动能和势能相互转化时，机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。“守恒”的含义为保持不变，即物体动能和势能相互转化过程中，任何位置的机械能（动能+势能）相等】 判断机械能如何变化（常考） ①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能减少，另一种形式的能必然增加。 示例(忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失，质量不变) 判断依据 能的转化 速度 高度 形变 滚摆上升时 减小 增大 动能转化为重力势能 过山车下降时 增大 减小 重力势能转化为动能 运动的小球压缩弹簧时 减小 增大 动能转化为弹性势能 弯弓射箭时 增大 减小 弹性势能转化为动能 ②物体受外力作用，机械能不守恒时，可先分析动能和势能的变化情况，再结合“机械能=动能+势能”来判断。 示例(质量不变) 动能变化 势能变化 机械能变化 水平路面上加速运动的小车 增大 不变 增大 水平路面上减速运动的小车 减小 不变 减小 匀速上升的热气球 不变 增大 增大 匀速下降的热气球 不变 减小 减小 斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小 汽车加速冲上斜坡 增大 增大 增大 汽车匀速冲上斜坡 不变 增大 增大 3、动能和势能转化的应用（常考） 名称 图示 过程解释 撑杆跳高 撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。 起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。 当上升到一定高度时，撑杆的形变最大。 此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加。 当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又转化为动能。 水力发电 在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。 当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。 而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，转化为电能。 ◆教材<思考与讨论>见教材第52页 如图所示，人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，不受空气阻力，只有动能与势能相互转化，故卫星的机械能守恒。 近地点：离地球中心最近的一点，动能最大，势能最小（速度变大，高度降低，动能增大，势能减小） 远地点：离地球中心最远的一点，动能最小，势能最大（速度变小，高度增加，动能减小，势能增大） 【归纳总结】动能和势能可以相互转化，在转化或转移的过程中，系统内机械能总量不变。 （1）没有其它的能参与机械能的转化。 （2）转化过程中往往要克服摩擦做功使机械能减小并转化为内能(热能)。 （3）功是能量的转化和转移的量度，能量的转化和转移的过程实质就是做功的过程。 4.盐酸与硫酸的比较 酸 用途 盐酸(HCl) 1.重要化工产品和原料。2.金属表面除锈。 3.制造药物，如盐酸硫胺、氯化锌等。 4.胃液中含有盐酸，可杀菌、 。 硫酸(H2SO4) 1.重要化工产品和原料。2.金属冶炼、石油精制、金属除锈。 3.生产化肥、农药、炸药、染料等。4.用作 。 第2节 物体的内能 知识点01 内能 1、分子动能 分子永不停息地做无规则运动，同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子具有的动能越大。 2、分子势能 由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。 3、物体的内能 物体内部所有分子热运动的动能和和势能的总和，叫做物体的内能，俗称热能，内能的单位是焦耳，简称焦，符号是J。 4、对内能的理解 (1)内能是指物体的内能，是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，是一个宏观量，所以，单纯讨论一个分子的内能是没有意义的。 (2)一切物体在任何情况下都具有内能。根据分子动理论可知，一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，且分子间都存在着相互作用的引力和斥力，无论物体处于何种状态、何种形状、温度高低，都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能，即物体的内能不会为0。 例如，对于同样一杯水，50℃时具有内能，0℃时也具有内能，结成冰后仍然具有内能，只不过温度降低时其内能减少。 (3)内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体内能的具体数值。 (4)内能是不同于机械能的另一种形式的能。 5、影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态、种类等。 （1）在其他因素相同时，温度越高物体的内能越大； （2）在其他因素相同时，物体的质量越大，物体的内能越大； （3）在其他因素相同时，物体的状态不同，物体的内能可能不同； （4）在其他因素相同时，物体的种类不同，物体的内能也可能不同。 6、内能和机械能的区别与联系 对比项 内能 机械能 定义 物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和 整个物体具有的动能和势能的总和 影响因素 物体的温度、质量、状态、体积、物质种类 物体的质量、速度、高度和弹性形变程度 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 永远存在 物体做机械运动时、被举高时、发生弹性形变时 联系 (1)物体无论是否具有机械能，一定具有内能； (2)物体的内能和机械能之间可以相互转化。 知识点02 物体内能的改变 1、改变物体内能的方式【物体内能改变的途径有两种：热传递和做功】 （1）热传递可以改变物体的内能，此时内能的改变是用热量来计量的。 ①热传递的条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 ②热传递对物体的影响：温度高的物体放出热量，温度降低，内能减少；温度低的物体吸收热量，温度升高，内能增加。 ③内能变化的量度：用热量来量度内能的变化。热量是指在热传递过程中，传递内能的多少。 ④热传递的实质：是内能从高温物体（或同一物体的高温部分）传递到低温物体（或同一物体的低温部分）。 2、做功改变物体的内能 对比项 对物体做功 物体对外界做功 探究过程与现象 先向外拉动针筒活塞，使针筒内空气体积达到最大，再堵住针筒口，用力压缩针筒内的空气，探针温度计示数变大 向瓶内打气，瓶内气压越来越大，直至冲开瓶塞。此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，瓶内空气中的水蒸气液化成小水滴，形成白雾 分析与论证 针筒活塞压缩空气做功，使空气内能增加 瓶内空气推动瓶塞做功，内能减少，水蒸气液化出现白雾 得出结论 做功可以改变物体的内能：外界对物体做功，物体的温度升高，内能增加；物体对外界做功，物体的温度降低，内能减少 3、热传递和做功改变物体内能的区别与联系 方式 实质 方式（方法） 举例 联系 热传递 能的转移 高温物体放热，低温物体吸热 生活中的烧、烤、烙、炒，生产中的“淬火”等 焦耳通过实验，探究了做功与热传递在改变物体内能上是等效的。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，或者两者都有。若不知道具体过程，则无法确定内能的改变方式。 做功 其他形式的能与内能之间的相互转化 压缩体积、摩擦生热、锻打物体、弯折物体等；体积膨胀等 打气筒打气、钻木取火、来回多次弯折铁丝等；装开水的暖水瓶内的气体将瓶塞冲开等 4、温度、热量、内能之间的区别与联系 温度 热量 内能 定义不同 宏观上： 表示物体的冷热程度 微观上： 反映物体中大量分子 在热传递过程中， 传递热量的无规则运动的剧烈程度多少 物体内所有分子无规则运动的动能与势能的总和 量的性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”或“升高” “放出”或“吸收” “有”“具有”“改变”“增加”“减少” 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 温度的变化，可以改变一个物体的内能，,传递热量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变。如冰融化时要吸收热量，内能增加，但温度却保持在0℃不变。同样，物体放出热量时，温度也不一定降低 知识点03 比热容 1、比热容定义 单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，叫做这种物质的比热容。 2、比热容用符号℃表示，单位为焦/（千克·℃），读作焦每千克摄氏度。 3、物理意义 水的比热容为4.2×103焦/（千克·℃），它的意义是质量为1千克的水，温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103焦。 4、水的比热容的特点和应用 一定质量的水升高（或降低）一定温度吸收（或放出）的热量较多，根据这特点，我们用水作为降温物质或用来取暖，用来降温时，让水吸收并带走更多的热量：用来取暖时，让水放出更多的热量。另一方面，由于水的比热容大，在吸收（或放出）相同的热量时，温度升高(或降低)得小，故沿海沿海地区昼夜温差小，沿海地区冬暖夏凉等。 知识点04 热量的计算 热量的计算公式(含教材第59页思考与讨论答案) 公式 吸热公式 公式变形： 放热公式 一般式 说明 表示物质的比热容，表示物体的质量，表示物体吸热(或放热)前的温度(初温)，表示物体吸热(或放热)后的温度(末温)，表示物体升高的温度，表示物体降低的温度，表示温度的变化量 ◇区别：Q吸与Q放公式中各物理量的单位 比热容C的单位是焦/（千克·℃），质量m的单位是千克，温度（t、t或△t0）的单位是℃（摄氏度），热量Q的单位是焦，计算时要注意单位的统一。 4、两个温度不同物体放在一起时，高温物体放出热量，温度降低；低温物体吸收热量，温度升高。若放出热量没有损失，全部被低温物体吸收，最后两物体温度相同，称为“达到热平衡”。用公式表示为Q吸=Q放。 知识点05 燃料的热值 1、定义：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。 2、单位：焦/千克，如：木炭的热值是3.4×107焦/千克， 它表示1千克木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107焦。 <注意> 燃料的热值与燃料的种类有关，热值反映的是不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小。燃料的热值只与燃料的种类有关，是物质的一种特性，与燃料的形态、质量、体积以及是否完全燃烧无关。 3、热值公式及简单计算： （1）公式：Q=mq（Q为燃烧放出的热量）；气体燃料有Q=Vq （V为气体体积）。 （2）热值在计算中用于计算某种燃料所能提供的能量总和。 <名师指点>：分析计算：第一步：找完全燃烧（没有，不能算；有，跳到第二步）； 第二步：摆公式Q放 = mq 分析计算。 4、能量转化：燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。 5、燃料很难完全燃烧，燃料燃烧放出的热量也不可能完全得到利用。因此，改善燃烧条件，使燃料尽可能完全燃烧，同时应尽可能减少各种热损失，既可以节约燃料、提高效率，又可以减少污染、保护环境。 6、热效率的计算 ①汽车前进时，汽油燃烧释放热能用于汽车克服摩擦做功，η=； ②用天然气烧热水时，天然气燃烧释放的内能转化为水的内能，η=。 第3节 电能 知识点01 电能与电功 1、电能的利用 物品 能量转化 电能→光能、声能 电能→机械能 (充电时)电能→化学能 电能→内能 用电器消耗电能的过程，就是把电能转化为其他形式的能的过程，消耗了多少电能就有多少电能转化为其他形式的能。 2、电能的单位 ①国际单位制单位：焦耳，简称焦，用符号J表示。 ②常用单位：实际生活中人们常用“千瓦时()”来计量电能的多少，俗称“度”。1千瓦时比1焦耳大得多：。 3、电功定义 （1）电功：电流所做的功叫做电功。 （2）电功与电能的单位一样，也是焦耳，还有千瓦时()，俗称“度” 4、电功实质 电流做功的过程实质上就是电能转化为其他形式能量的过程。电能转化为其他形式能量的多少可以用电功来度量。如：电流通过电动机，把电能转化为机械能，说明电流对电动机做了功。 5、电能表 （1）电能表的作用：测量用电器在一段时间里消耗的电能的多少。电能表也叫电度表。 （2）电能表的参数含义 ①220V：该电能表应该接在220伏的电路上使用。 ②kw·h：电能表上的数字以千瓦时为单位来显示用电器所消耗的电能。 ③1200r/kW·h：接在该电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表的转盘转过1200转。 ④5(10)A：该电能表的额定电流为5安，在短时间内使用时电流可允许大一些，但不能超过10安。 （3）电能表测量电能的方法 ①读数法：电能表计数器上显示着数字，计数器前后两次示数之差就是这段时间内用电的度数(消耗电能的多少)，单位是千瓦时(度)。 如：家中电能表在月初的示数是03248，月末的示数是03365，则这个电能表计数器示数这个月家中用电量为336.5千瓦时-324.8千瓦时=11.7千瓦时，即这个月家中用电量为11.7度。 ②计算法：由电能表参数Nr/ kW·h (N由不同电能表规格而定)，数出某段时间电能表转盘转过的转数n，则这段时间消耗的电能W=n/N千瓦时=n/N×3.6×106焦耳。 6、1度电的作用 采掘原煤 电炉炼钢 电车行驶 洗衣机工作 教室照明 作用 约100kg 约1.6kg 约5km 约2.7h 约2h 知识点02 电气的电功率 1、电功率 项目 内容 补充说明 定义 电功与所用时间的比叫作电功率。用字母表示 其大小等于电流在单位时间内做的功 意义 描述电流做功的快慢 电功率大的用电器消耗的电能不一定多，因为消耗电能的多少由时间和电功率共同决定 单位 瓦(W)或千瓦(kW)，换算关系为 — 计算公式 ，其中表示电功，表示时间。利用该公式计算时，通常可采用两套单位： 。：如果 P 和 t 的单位分别用 kW和h，那么它们相乘之后，就得到电能的另一个单位：千瓦时（度）。 这两套单位必须配套使用，才能保证计算正确。 由得，所以可以看作电功率为1kW的用电器正常工作1h所消耗的电能，其大小为 举例 某用电器正常工作时10s消耗100J的电能，则此用电器的电功率是多少？ 能不能说电功率越大的用电器，消耗电能越多？ 不能。因为电功率表示用电器消耗电能的快慢，不能表示做功的多少，功率大的说明用电器消耗电能快，而不是多。 2、常见电器设备的功率 电器 功率/W 电器 功率/W 电器 功率/W 电子表 0.001 家用电冰箱 100~200 电饭煲 300~1500 日光灯 3~40 吸尘器 800 家用空调 950~2300 知识点03 额定功率 额定功率与实际功率 用电器两端的电压 电功率 用电器工作情况 U实=U额 P实=P额 正常工作 U实>U额 P实>P额 容易损坏 U实<U额 P实<P额 不能正常工作 知识点04 电功率和电功的计算公式 1、小灯泡的电功率跟哪些因素有关 1、研究电功率与电流的关系 实验方案：如图所示，将两只小灯泡并联，目的是控制两者两端的电压相同，比较通过两只小灯泡的电流大小和亮度（亮度反映实际功率的大小）。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电流表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电压关系) 亮度(亮暗) 电流(安) 实验结果：在电压相等的情况下，通过小灯泡的电流越大，小灯泡的电功率越大。 2、研究电功率与电压的关系 实验方案：如图所示，将两只小灯泡串联，目的是控制通过两者的电流相同，比较两只小灯泡两端的电压大小和亮度（亮度反映实际功率的大小）。观察两只小灯泡的亮暗，并记录两只电压表的示数，把观察结果记录在下表中。 灯L1 灯L2 条件控制(电流关系) 亮度(亮暗) 电压(安) 实验结果：在电流相等的情况下，小灯泡两端的电压越高，小灯泡的电功率越大。 2、电功率和电功的计算【推导过程如右图】 1、求电功率：P=UI=I2R= 2、求电阻：R=== 3、求电压：U=IR== 4、求电流：I=== <名师指点>：★有关电功率模块的比例计算—— “串正、并反”解题技巧 （1）串联电路的比例关系——P、W、U全都和对应电阻成正比。 依据：W=I2Rt、P=I2R、U=IR （2）并联电路的比例关系——P、W、I全都和对应电阻成反比。 依据：I=、P=、W=t 3、测定小灯泡的功率 实验原理：伏安法测电功率的原理是P=UI。利用电压表和电流表分别测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流就可以求出小灯泡的电功率。在额定电压下测出来的电功率就是额定功率。 4、伏安法测小灯泡电功率的过程中常见故障的判断 （1）断路类 （2）短路类 （3）滑动变阻器类 （4）电表指针偏转类 知识点05 常用电热器 1、电流的热效应 内容 定义 电流通过各种导体时，会将电能转化成内能，使导体的温度升高，这种现象叫作电流的热效应 实质 电流通过导体发热的过程实质上是电能转化为内能的过程 应用 2、探究影响电热的因素 实验方法 控制变量法和转换法 影响因素 （1）通过导体电流的大小；（2）导体的电阻大小；（3）通电时间。 常见的两个探究方向 探究导体产生热量与电阻的关系 探究导体产生热量与电流的关系 实验结论 在电流相同、通电时间相同的情实验结论情况下，电阻越大，这个电阻产生的热量越多。 在电阻相同、通电时间相同的情况下，通过一个电阻的电流越大，这个电阻产生的热量越多。 3、焦耳定律 （1）焦耳定律的内容 提出者：英国科学家焦耳做了大量实验，于1840年最先精确地确定了电流产生的热量跟电流、电阻和通电时间的关系，从而得到了焦耳定律。 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。这个规律叫作焦耳定律 计算公式 Q=I2Rt（普遍适用） 单位 公式中，表示热量，单位是；表示电流，单位是；表示电阻，单位是；表示时间，单位是 （2）焦耳定律公式的理论推导 焦耳定律可通过理论推导得出，假设当电流通过导体时，电能全部转化为内能（即纯电阻电路），则有电流产生的热量电流所做的功，结合欧姆定律可得。 可见，当消耗的电能全部用来产生热量时，根据电功公式和欧姆定律推导出来的电流通过导体的产热规律与焦耳通过实验得出的焦耳定律是一致的。 而非纯电阻电路中，，电热只能用计算，电能只能用计算。 （3）对焦耳定律的计算公式Q=I2Rt的理解要注意以下几点： ①讲到影响电流通过导体产生热量的因素时要控制好变量，要同时考虑到通过导体的电流、导体电阻和通电时间。例如不能说导体通电时间越长，产生的热量就越多。 ②不能说导体产生的热量跟电流成正比，只能说跟电流的二次方成正比。 ③公式中的各个物理量都是对同一导体或电路而言的，计算时不能张冠李戴。 ④电热和电功的单位是相同的，都是焦(J)。 【辨析】电功、电功率、电热 电功 电功率 电热 适用范围 基本公式 普遍适用 导出公式 适用于纯电阻电路 第4节 核能 知识点01 放射性 1、放射性 原子核的裂变和聚变都会产生些放射性物质，这些物质的原子核内部会向外辐射出肉眼看不见的、能量很高的射线，如：a射线、β射线和γ射线。 2、三种主要的放射线 射线 组成 穿透本领 α射线 带正电的高速运动的氦原子核流 穿透能力不强，在空气中只能前进几厘米 β射线 带负电的高速运动的电子流 穿透能力较强，能穿透几毫米厚的铝板 γ射线 高能的电磁波，不带电(中性) 穿透能力极强，能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土 3、放射性的利与弊 利 工业 利用放射线来测量物体厚度；利用γ射线对机械设备进行探伤 农业 利用放射线照射种子，使其发生变异，培育新的优良品种；利用用放射线可以杀菌 医疗 利用γ射线治疗癌症 弊 过量的高能量的放射线照射对人体和动物的组织有破坏作用 知识点02 核能 1、核能 概念 原子核是由质子和中子依靠强大的核力结合而成的。一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。 获得途径 原子核的裂变和原子核的聚变 【名师讲解】原子的结构示意图 2、核裂变 （1）含义：核裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量中等的原子核，同时释放出巨大的能的现象。如中子轰击铀235，铀核就会分裂成2个新核，并释放出能量，同时产生几个新的中子，1千克铀全部裂变，释放的能量超过2000吨煤完全燃烧释放的能量。 （2）链式反应：每个铀核裂变时会产生几个中子，这些中子又会继续轰击其他铀核，使其他铀核裂变并产生更多的中子，这样就会导致一系列铀核持续裂变，产生链式反应，如图所示。快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业。“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 （3）应用：①快速的裂变反应可以引起猛烈的爆炸，原子弹就是利用快速裂变制成的，我们还可以控制链式反应的速度，把核能用于和平建设事业，“核反应堆”就是控制裂变反应的装置。 ②原子弹、核电站都是根据核裂变的原理制成的。原子弹属于不加控制的链式反应；核电站属于可控制的链式反应。 3、核聚变 （1）含义：是2个质量很小的原子核结合成新原子核，同时释放出能的现象。由于核聚变需要极高的温度引发，所以核聚变也叫热核反应。如图所示，氘核（1个质子和1个氘核中子）和氚核（1个质子和2个中子）在超高温下聚合成新的原子核—氦核，并释放出1个中子，同时释放巨大的能量。 （2）释放能量情况：质量相同的核燃料，核聚变反应释放的核能比核裂变反应释放的核能要多得多。 （3）应用：氢弹是根据核聚变的原理制造的，它的威力比原子弹大得多。太阳的内部在不停地发生这种核聚变，从而向外释放出巨大的能量。 辨析：核裂变与核聚变的比较 比较 核裂变 核聚变 定义 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量较小的原子核结合成较大原子核的过程 条件 用中子轰击较大原子核 超高温 释放核能大小 巨大 更加巨大 是否可以控制 可利用核反应堆控制链式反应的速度 目前，核聚变反应速度还不能人为控制 应用 原子弹、核电站 氢弹 知识点03 核电站 利用核能发电的电站叫核电站。利用核能发电是人们和平利用核能的一个重要方向。 1、核电站的原理 （1）核反应堆：可控制地进行核反应的装置，称为核反应堆。核反应堆是核电站核心部分，它以铀为核燃料。 （2）核电站的原理：利用核反应堆提供的能量，使水变成蒸汽，再利用高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电。工作过程：如图所示。 （3）核电站的能量转化：核电站并非将核能直接转化为电能。核能→内能→机械能→电能。 2、核电站的特点 （1）消耗燃料少，废渣也少,产生的能量巨大，可以大大减少燃料的运输量； （2）特别适合于缺少煤、石油和水力资源的区域； （3）核电站需防止放射性物质泄漏造成的放射性污染，因此必须采用可靠的保护措施，同时要处理好废渣； （4）成本低，一些发达国家的核电已占相当大的比例，我国的核电事业发展得也很快。 3、太阳能 （1）在太阳内部，氢原子核在超高温下发生核聚变。 （2）太阳的巨大能量是内部核聚变产生的。 （3）大部分太阳能以热和光的形式向四周辐射出去，其中有一部分到达地球表面。 第5节 能的转化与能量守恒 知识点01 能量的相互转化 1、能量可以在两个物体之间转移，能量形式也可以转化 （1）太阳能的转化 （2）人体能量的来源及转化：人体所需的能量都来自食物，食物被消化后且被分解的过程，是食物的化学能转化为人体的内能、电能、机械能等能量的过程。 （3）火力发电厂的能量转化：燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能来加热水，水沸腾后，产生的蒸汽驱动涡轮机转动将内能转化为机械能，涡轮机带动发电机发电将机械能转化为电能。 2、能量转化的普遍性 自然界中的能量有多种表现形式，如机械能、内能、化学能、电能、电磁能、核能等。自然界中各种形式的能量不是孤立的，它们可以在一定的条件下发生转化，能量也可以在同一物体或不同的物体间相互转移。能量转化是普遍现象，自然界中物质运动形式的变化中伴随着能量的相互转化。 知识点02 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。这就是能量转化和守恒定律。 2、意义 能量转化和守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动，无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。 3、永动机 (1)永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器。 (2)从能量守恒的角度分析永动机不可能实现的原因： ①事实证明，在能的转化过程中，只要有运动，摩擦就不可避免，就会产生热，这样运动的能就会减少，如果不补充能，运动最终会停止； ②即使机器在没有能损失的情况下能够维持自身的运转，但由于能量守恒，也不可能提供额外的能源源不断地对外做功。所以永动机是不可能制成的。 知识点03 能量转化和转移的方向性 1、能的转移有方向性 （1）内能总是自发地从高温物体转移到低温物体，而不能从低温物体自发地转移到高温物体 如：烧杯中的热水变冷等，是内能自发地从高温物体转移到低温物体。电冰箱、空调制冷，都是从低温物体的内部吸热，向外面放热，使内能从低温物体转移到高温物体。这种转移不是自发进行的，必须要有附加的条件：消耗电能，电动机(压缩机)做功。 2.能的转化有方向性 （1）机械能可自发地转化为内能，但内能无法自发地转化为机械能 如：汽车制动刹车时，由于摩擦，机械能转变成地面、轮胎及空气的内能，但是这些内能不能再次转化为汽车的机械能而使汽车重新启动。可见，能量的转移和转化是有一定的方向性的。能量可以自发地朝一个方向进行，但不能自发地朝反方向进行。 $