[课件]第三章能量的转化与守恒复习

电器的电功率
在物理学中，用电功率描述电流做功 （即消耗电能）的快慢。 电流在单位时间内做的功叫做电功率， 用符号 P 表示。 电功率单位也是瓦（W）或千瓦（kW）
用电器正常工作时的电压叫做额定电压 用电器在额定电压下工作时消耗的功率 叫做额定功率
电器的电功率
用电器正常工作时的电压叫做额定电压 用电器在额定电压下工作时消耗的功率 叫做额定功率
我们把1kg的某种燃料完全燃烧放出的 热量，叫做这种燃料的热值。用 q 表示， 单位为 J/kg 。
热值是燃料的一种性质
燃料的热值
燃烧放热的计算公式:
Q放 = q×m
Q放 —— 燃料燃烧放出的热量，焦（J）； q —— 燃料的热值，焦/千克（J/kg）； m —— 燃烧的燃料的质量，千克（kg）。
——消耗电能的快慢 ：P = UI = I2 R = U2/R
（纯电阻电器）
—— 瓦（W）
W P=—
t
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， 将电能转化为内能，这种现象叫电流的热效应。
各种各样的电热器都是利用电流的热效应工作的
常用的电热器
电热器的主要部分是发热体，发热体是由电阻率大、 熔点高的电阻丝做成的。
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
F h
G
如果没有摩擦力，斜面的机械效率为100%。 G h （坡度越小越省力） FL = Gh F= L 由于存在摩擦力，因此 FL ﹥ Gh Gh 斜面的机械效率为：h = F L ×100%
机械效率
实验：测量斜面的机械效率Βιβλιοθήκη h = F L ×100%
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； 2.了解用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。
实验原理： P = U I
实验器材：
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。
——消耗电能的多少
W = Pt = U I t
力臂的概念和画法
支点到力的作用线的距离叫做力臂，用L 表示。 1.力臂的概念：
O
F2
L2
F1
力产生的转动效果不仅与力的大小有关，还与力臂的大小有关； 2.若力的作用线通过支点，则该力的力臂为零，力没有转动效果；
O
F
L= 0
杠
杆
杠杆的平衡条件
1.若杠杆在动力和阻力的作用下保持静止或匀速转动， 我们就说杠杆是平衡的。
n=4
F=
G物 + G动
（不计绳重和摩擦）
s h
定滑轮和动滑轮
滑轮组
n=4 F1 =
G物 + G动 4
n=5 F2 =
G物 + G动 5
只看动滑轮上的绳子段数
定滑轮和动滑轮
滑轮组
如何安装滑轮组?
n=4 n=2 n=3 n=5
奇动偶定
定滑轮和动滑轮
使用滑轮或滑轮组拉物体 A f
（乙）
F
（甲）
A
f
动滑轮
动滑轮会 随被吊物体一 起运动。
定滑轮和动滑轮
动滑轮
使用动滑轮可省一半力，但不能改 定滑轮相当于一个动力臂 变动力的方向，且费两倍的距离。 是阻力臂两倍的省力杠杆
定滑轮和动滑轮
滑轮组
采用滑轮组既可以省力又能够改变力的方向
定滑轮
动滑轮
定滑轮和动滑轮
滑轮组
使用滑轮组时，重物和动滑轮 的总重由几根绳子承担，提起重物 所用的力就是总重的几分之一。 n 如果滑轮组的重物和动滑轮的 总重由 n 根绳子承担，则绳子自由 端拉动的距离是重物上升距离的 n 倍，即 s = n h 。
杠
杆
使用杠杆时，怎样用力才能做到最省力？
F1 F1
O
F1
F1 F2 为了尽可能地省力，动力的作用点应远离支点， 且动力的方向应与支点和动力作用点的连线垂直。
定滑轮和动滑轮
定滑轮
定滑轮 的中心轴固 定不动。
定滑轮和动滑轮
定滑轮
使用定滑轮不省力， 但可改变动力的方向。
定滑轮相当于 一个等臂杠杆。
定滑轮和动滑轮
用W总表示总功，W有用表示有用功，h 表示 机械效率，那么： W有用
h =
W总
×100%
机械效率越大，机械工作时能量的利用率越高。
机械效率与功率之间没有内在的关系
机械效率
滑轮组的机械效率
Gh h = F s ×100%
（ s = n h）
s h
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
U 2t Q = Pt 、Q = UIt 、Q = — R
电能→内能
无污染、热效率高、方便控制和调节温度。
电流I、电阻R、通电时间t
O
所以 F1 ﹥ F2
（所用的动力大于阻力）
费力杠杆虽然费力，但可以省距离， 给使用带来方便。
杠
杆
杠 杆 的 应 用
（3）等臂杠杆（动力臂等于阻力臂的杠杆） 因为 L1 = L2 F1 L1 = F2 L2 所以 F1 = F2 G1 = G2 m1 = m2 我们用来测量质量的天平就是一个等臂杠杆
W=UIt
电功的单位也是焦（J） 1焦 = 1伏· 秒 安· 1J = 1V· s A·
电功率和电功的计算
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：
P = I2 R 或
（1）由于白炽灯的电阻一般不变,因此灯泡的实际电功率（亮度） 随电压变化而改变。 （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 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。 （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 ，则应该先根据额定电压U0和额定功率P0 算出纯电阻电器的 电阻 R = U20／P0 ，再根据电器的实际电压 U 或实际电流 I 用公式 P =U2／R 或P = I2 R算出电器消耗的实际电功率。
Gh
机械效率
斜面和斜面的机械效率
斜面的坡度
影响斜面机械效率的因素
（坡度越大，机械效率越高）
斜面表面的粗糙度
（越粗糙，机械效率越低）
机械能
物体由于运动而具有的能叫做动能。
物体由于被举高而具有的势能叫做重力势能 物体由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能
动能与势能的和叫做机械能
动能和势能的转化
实验表明：物体的动能和势能可以相互转化。
1焦 = 1牛· 米
1 J = 1N· m
功的计算
G
h
G
为了简便，常常把将重力为G 的物体匀速 举高h 所做的功直接用公式W = G h 计算。
功与能的关系
1.物体具有能量才能对外做功 2.具有能量的物体不一定要做功
3.做功的过程实质上就是能量转化的过程
4.功是能量转化多少的量度 5.能的单位与功的单位一样，都是焦（J）。
热量的计算
热量 = 比热×质量×温度变化量 Q吸 = c m（t–t0）
式中：Q 吸是物体吸收的热量，J； c 是物体的比热容，J/（kg· ℃）； m 是物体的质量，kg； t0 和t 分别是物体加热前后的温度，℃。
Q放 = c m（t0–t）
燃料的热值
燃料燃烧是人类获得内能的主要方法
在燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
1 W = 1 J/s
常用的功率单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。
1MW = 1000kW = 106 W
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 有杠杆、滑轮和斜面。
杠
杆
什么是杠杆？
杠
杆
杠杆的五要素：
支点O、动力F1、阻力F2、动力臂L1和阻力臂L2。
不做功的几种情况
有距离无力（不劳无功）
冰块在光滑的冰面上滑动
力和距离垂直
v
G
功的计算
1.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。 2.功的计算公式：
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，则功的计算公式可表示为：
W=FS
F
3.功的单位
S
F
在国际单位制中，功的单位是焦耳，简称焦（J）。
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，或者说机械能是守恒的。
内
能
因为物体内部大量粒子的无规则运动与温度 有关，所以把这种无规则运动叫做热运动。
温度越高，热运动越激烈。
物体内部大量做无规则热运动的粒子 所具有能叫内能 热能是内能的俗称
内
能
物体的内能与物体的温度有关 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。 温度不变时，物体的内能也可能会 发生变化（如在物态变化时）。
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。
热量的计算
利用物质的比热容可以计算热传递 过程中物体吸收的热量。 1千克的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫 做这种物质的比热容,简称比热，用符号c表示。 水的比热 c水 = 4.2×103 J／（Kg· ℃） 意义： 1kg 的水温度升高 1℃时吸收的 热量是 4.2×103 J
功
1.功率的概念
率
单位时间里完成的功叫做功率，用符号P表示。
2.功率的意义
功率反映了物体做功的快慢，也就是能量 转化的快慢。
3.功率的公式
用W 表示功，t 表示做功所用的时间，则功率 P 的计算公式为：
W P= —
t
功
4.功率的单位
1瓦 = 1焦/秒
1kW = 1000 W
率
在国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦（W）。
电热的计算
焦耳定律
精确的实验证明：电流通过导体产生的热 量Q 跟电流 I 的平方成正比、跟导体的电阻 R 成正比、跟通电时间t 成正比。这个规律叫做 焦耳定律。
Q = I2 R t
公式中的Q、I、R、t 的单位分别为J、A、W、s。
电热的计算
如果电器通电时，消耗电能全部转化成内能， 这种电器叫做纯电阻电器。 对于纯电阻电器（如白炽灯、电炉、电烙铁、电 熨斗等），电功 = 电热；对于非纯电阻电器（如电动 机、电脑等）， 电功＞电热。 对于纯电阻电器，电流产生的热量除了可用 公式Q = I2 Rt计算，还可以用下面公式进行计算： 对于非纯电阻电器，电流产生的热量只能用 公式 Q = I2 Rt 来计算。
2.杠杆平衡的条件：
动力 动力臂 = 阻力 阻力臂
F1 L1 = F2 L2
杠
杆
杠 杆 的 应 用
（1）省力杠杆（动力臂大于阻力臂的杠杆） 因为 L1 ﹥ L2 F1 L1 = F2 L2
（即用较小的动力可以 克服较大的阻力）
所以 F1 ﹤ F2
省力的杠杆费距离
杠
杆
杠 杆 的 应 用
（2）费力杠杆（动力臂小于阻力臂的杠杆） 因为 L1 ﹤ L2 F1 L1 = F2 L2
U2 P = — R
电能的计量和测量
电 能 表
电能表又叫做电度表，利用它可以测量 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 表
利用电能表可以粗测一个用电器消耗的电功率 测量原理：P
=—
W
t
需要的测量工具： 钟表和电能表
时间t和这段时间 需要测量的数据： 内消耗的电能W
实验：测量小灯泡的功率
F
F=f
（不计绳重和摩擦）
F=f/2
机械效率
有用功、额外功和总功
（1）使用机械时，为了达 到目的必须要做的功 叫做有用功； （2）使用机械时，虽然不 需要但又不得不做的 功叫做额外功； （3）有用功与额外功之和 叫做总功。
总 有 用 功 功 额 外 功
W总 = W有用 + W额外
机械效率
有用功与总功的比值叫做机械效率，用字母 h 表示；它反映了有用功在总功中所占的比例。
做 改变物体内能的方法 热传递 功
等 效
做功可以改变物体的内能
对物体做功，物体的内能增加（温度升高）； 物体对外做功，物体的内能减少（温度降低）。
热传递可以改变物体的内能
（1）温度不同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 少，这种现象叫做热传递。 （2）热传递产生的条件：物体间存在温度差。 （3）热传递的方式有三种：传导、对流和辐射。 （4）热传递的本质是物体间内能的传递。 （5）热传递的过程中，传递能量的多少叫做热量， 用符号 Q 表示； （6）热量和内能的单位都是是焦（J）
电功率和电功的计算
电器消耗的电功率，等于通过这个电器的 电流与这个电器两端的电压的乘积。
P=I U
公式中符号的意义和单位： I —— 流过电器的电流（A）； U —— 电器两端的电压（V）； P —— 电器的电功率（W）。
1瓦 = 1伏· 安
1W = 1V· A
电功率和电功的计算
电功的计算 电流所做的功叫做电功，用W表示。
复习第三章
能量的转化和守恒
能量有多种形式
机械能 声 光 能 能 能 能 动能
势能
各种形式的能量
电 热
化学能
核 能
功
功的概念 如果物体受到力的作用，并且在这个 力的方向上通过了一段距离，我们就说这 个力对物体做了功。
F
S
F
作用在物体上的力
做功的两个必要因素
物体在力的方向上通过的距离
功
有力无距离（劳而无功）