浙教版九年级上科学第三章能量的转化与守恒知识点大全教学文稿

九上第三章能量的转化与守恒【第1学时】第1节能量的相互转化一、能量的转化与转移1、多种形式的能量：机械能（动能和势能）、势能（弹性势能和重力势能）、内能、化学能、电能、光能、太阳能、核能【能量是多种形式存在的，但要注意一个物体可以同时具有多种形式的能】（1）机械能：存在于运动的物体（动能）或具有一定高度的物体（重力势能）或发生弹性形变的物体（弹性势能）中；（2）内能：物体内部分子动能和分子势能的总和；任何物体都具有内能，又叫热能；（3）光能：能发光的物体具有的能量，太阳能属于光能；2、能量的转化与转移（1）能量的转化：从一种形式转化为另一种形式的能；★分析某过程中能量转化的步骤：①明确研究对象和所要研究的过程；②物体在起始位置所具有的能量的形式；③物体在最终位置所具有的能量的形式；（2）能量的转移：从一个物体转移到另一个物体；（3）能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为另一种形式；（4）要获得一种能量必须以消耗另一种能量为代价，所谓“消耗能量”、“利用能量”或者“获得能量”，实质上就是能量相互转化或转移的过程；【第2学时】第2节能量转化的量度一、功1、做功的两个必要因素：缺一不可（同时性、同向性、同体性）（1）作用在物体上的力；（2）物体在力的方向上通过的距离；2、力对物体没有做功的三种情况：“有劳无功”（1）没有力，但有距离：“无劳无功”如：物体没有受到力的作用，但因为惯性通过一段距离，也就没有什么力做功；（2）有力的作用，但没有距离的移动：也就在力的方向上没有通过距离，力对物体不做功；“有劳无功”如：一个静止的汽车，一个人用了很大的力推他，但不动，因此推力对汽车没有做功；（3）物体受到力的作用，也运动了一段距离，但在力的方向上没有距离的移动，这个力对物体没有做功；“劳动无功”如：手提着水桶在水平面上运动了一段距离，水桶虽然受到提力的作用，但是由于力的方向始终竖直向上，且移动的是水平距离，不在同一方向上，故而提力对水桶没有做功；3、做功的表示说法：力对受力物体做功、施力物体对受力物体做功、施力物体做功、力做功；二、功的计算1、计算公式：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积；W=Fs （F的单位是牛N，s的单位是米m，功W的单位是焦J）【明确】①要明确是哪个力对哪个物体做功，或者是哪个施力物体对哪个受力物体做功；②公式中的F是作用在物体上的力，公式中的s是物体在力F作用下通过的距离；“在力方向上通过的距离”要引起重视；③W=Fs中的F是使物体沿着F方向移动s距离过程中始终作用在物体上的力，其大小和方向是不变的；2、功的单位：焦耳，简称“焦”1J=1N·m3、把一只鸡蛋举高2m所做的功大约是1J；4、【思维逆向】将举高物体时F所做的功可以视为：克服阻力（重力）G做的功，即W=Gh；5、物体具有做功的本领，是因为它具有能；做功的过程实质上就是能量转化的过程，即力对物体做多少功，就有多少能量发生了转化，因此用功来量度能量转化的多少，能量的单位与功的单位一样；6、能量转化越多，做功越大；能量转化越少，做功越小；三、功率1、比较做功的快慢（1）相同的功，比较做功的时间，所用的时间越少做功越快，所用的时间越多做功越慢；（2）相同的时间，比较做功的多少，做功越多，做功越快；做功越少，做功越慢；（3）比较做功的多少与时间的比值，比值越大，做功越快；比值越小，做功越慢；2、功率（1）定义：单位时间内物体所做的功；（2）功率大小反映了做功的快慢，做功越快，功率越大；做功越慢，功率越小；能量转化的越快，功率越大；能量转化的越慢，功率越小；【小贴士】①功率只反映做功的快慢，不能表示做功的多少，如功率大做功就多，这句话不对，还的看时间，由此可得，功率的大小决定于做功的时间和做功的多少两个因素决定的；②功率与机械效率是完全不相关的两个物理量，不要混淆；（3）功率的公式：P=W/t 【功W的单位J；功率P的单位是瓦W；时间t的单位是秒s】【思维拓展】①功率公式P=W/t是指平均功率，即在时间t内的平均功率，而不是某一时刻的瞬时功率；②当物体在力F的作用下，以速度v做匀速直线运动时，由W=Fs、v=s/t、P=W/t可得P=Fv；例：汽车上坡时，需要一定的功率，减慢速度就是为了增大上坡的牵引力，这样有利于上坡；3、功率的单位：瓦特，简称“瓦”，W1W=1J/s 1KW=1000W 1MW=1000KW=106W4、常见的功率：韶山型电力机车4200千瓦汽车约为50—100千瓦喷气式飞机约11万千瓦人步行约70瓦，短时间快速运动可达1千瓦5、1000W=1000J/s的意义：物体在每秒内所做的功为1000J；物体在1秒内有1000J的能量发生转化；【第3学时】第3节认识简单机械一、杠杆1、定义：一根硬棒，如果再力的作用下，能绕固定点转动，这根硬棒就叫杠杆；（1）一根硬棒能成为杠杆，应具备2个条件：要有2个力的作用，一个能使它转动，另一个阻碍它转动，且能绕固定点转动；如：瓶盖起子在没有使用时就是不能称为杠杆；（2）杠杆的形状可以是直的，也可以是弯的，但必须是硬的。

2、杠杆五要素：（1）支点：使杠杆绕着转动的固定点（常用O表示）；（2）动力：使杠杆转动的力（常用F1表示）；（3）阻力：阻碍杠杆转动的力（常用F2表示）；【不论是动力还是阻力，杠杆都是受力物体，作用于杠杆的物体都是施力物体；尤其是阻力方向的判断是杠杆学习的难点之一，要明确阻力是阻碍杠杆（即硬棒）转动的力；】（4）动力臂：从支点到动力作用线的距离，用“L1”表示；（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的距离，用“L2”表示；【①它是指从支点到力的作用线的垂直距离，千万不能理解为支点到力的作用点的长度；②力臂不一定在杠杆上；③力的作用线即通过力的作用点，沿力的方向所画的直线；④支点可以在杠杆的中间，也可以在杠杆的两侧，一定在杠杆上；⑤当力作用在支点时，力臂为0；】3、力臂的画法“一找点，二画线，三作出垂线段”（1）在杠杆的示意图上，确定支点O；（2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线延长；（3）再从支点O向力的作用线引垂线，画出垂足，则从支点到垂足的距离就是力臂，力臂用虚线（或实线）表示并用大括号勾出，在旁边标上字母“L1”或“L2”，分别表示动力臂和阻力臂；4、生活中的杠杆：钓鱼竿、镊子、铡刀、钳子、垃圾桶、剪指刀、铁锹、钓鱼竿、天平、滑轮；二、杠杆平衡的条件1、杠杆平衡：杠杆在动力和阻力的作用下，保持静止状态或匀速转动状态，我们就说杠杆平衡；2、杠杆平衡的条件：（1）内容：动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂；（2）表达式：F1L1=F2L2或F1/F2=L2/L13、研究杠杆平衡条件的实验：（1）实验开始时调节杠杆水平位置平衡：为了不计杠杆自重对实验结果的影响；（2）实验过程中调节杠杆水平位置平衡：为了方便测力臂；（3）实验开始前，当发现杠杆向右端倾斜，可使左、右端螺母一律向左调；（4）实验开始时，绝不能调节杠杆两侧的螺母，而是通过调节改变动力、阻力、动力臂或阻力臂，来实现杠杆的再次在水平位置平衡；（5）多次实验是为了避免实验的偶然性；4、由杠杆平衡的原理可以看出，F1L1=F2L2，当L1＞L2时，F1＜F2，即在力臂较大的一端施加一个较小的力，就可以在另一端获得一个较大的力，所以有人称杠杆对力有“放大作用”。

【说明】（1）判断杠杆是省力还是费力，要通过动力臂与阻力臂的大小相比较来确定，为了比较动力臂和阻力臂的大小，最好画出杠杆示意图，在图上把杠杆的支点、动力臂、阻力臂、动力和阻力都表示出来，建立直观的图景，便于判断。

例如：天平。

（2）省力杠杆：省力但费距离，由于功=力×在力的方向上通过的距离，故省力杠杆不省功；动力在做功过程中，消耗的能量转化成了内能；（3）费力杠杆：费力但省距离；设计这类杠杆的目的就是为了在需要省距离而不需要省力的情况下应用；如：钓鱼竿钓鱼时虽然费力，但手臂移动很短距离可使鱼移动很长距离；三、滑轮【说明】定滑轮的特点：（1）能改变力的方向；（2）不能省力，即拉力F＝物体的重力G（理想状态）；实际情况下，要考虑绳子与滑轮之间的摩擦力f，因此拉力F＝物体的重力G＋绳子与滑轮之间的摩擦力f（3）不能省距离，即物体上升的距离＝拉力作用点移动的距离（s＝h）；（4）拉力F所做的功Fs＝克服物体的重力G做功Gh（理想状态）；实际情况下，拉力F 所做的功Fs＝克服物体的重力G做功G h＋克服摩擦力f做功fs；（5）拉力F作用点移动的时间t与物体上升所用的时间相同，因此，可以看出物体在整个过程中的功率P的变化；（同时性）（6）定滑轮中，拉力的大小不会随拉力的方向的改变而改变；即：拉力大小始终相同；定滑轮的特点（1）不能改变力的方向；（2）省一半的力：根据杠杆平衡原理，由于L1=2L2，则拉力F1=2F2，理想状态：拉力F＝1/2G实际情况：拉力F＝1/2（物体重力G＋定滑轮重力G＋绳子与定滑轮之间摩擦力f）（3）拉力作用点移动的距离是物体移动的距离的两倍（s＝2h）：（4）理想状态：拉力F所做的功Fs＝克服物体的重力G所做的功Gh；实际情况：拉力F所做的功Fs＝克服物体的重力G所做的功Gh＋克服定滑轮重力所做的功Gh＋克服绳子与定滑轮之间的摩擦力做功fs；（5）拉力F作用点移动的时间t与物体上升所用的时间相同，因此，可以看出物体在整个过程中的功率P的变化；（同时性）（6）定滑轮中，拉力大小会随拉力方向的改变而改变；竖直向下时，拉力最小，最省力；四、滑轮组1、特点：同时具备定滑轮和定滑轮的特点，既可以省力，又能改变力的方向（但费距离）；（1）省力情况：重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重的几分之一，F＝1/n（G物＋G动）『n表示与动滑轮相连的绳子段数』（不计摩擦和绳子自身重力）（2）确定滑轮组中承担重物绳子的段数n的方法：A、要分清哪个是定滑轮，哪个是动滑轮。

B、在动滑轮与定滑轮之间画一条直线，将它们隔开来，只计算绕在动滑轮上的绳子段数；（3）组装滑轮组的方法：确定绳子段数后，依据“偶定奇动”原则； n=2 n=3A 、滑轮组设计原则可归纳为：“偶定奇动”——n 为偶数时，绳子从定滑轮开始；n 为奇数时，绳子从动滑轮开始；B 、绕绳方法有一点切记：绳不可相交；（3）拉力F 作用点移动的距离s ＝n ×物体上升的距离h 五、机械效率1、有用功、额外功、总功的定义（1）有用功：必须要做的这部分功，叫做有用功，用W 有用表示；（2）额外功：虽然不需要，但又不得不做的功，叫做额外功，用W 额外表示；（3）总功：有用功和额外功的总和，用W 总表示，即W 总=W 有用＋W 额外；2、在提升物体时，总功（人消耗的化学能）一方面转化为有用功（物体增加的势能），另一方面转化为额外功（机械增加的势能或摩擦产生的内能）（1）对于不同的目的有用功和额外功会发生改变，如：用水桶从井里打水的过程，对水桶中的水所做的功为有用功，对水桶所做的功为无用功；但当水桶不小心掉入井里，想办法把水桶从井中捞出时，对水桶所做的功为有用功，而对残留在水桶中的水所做的功为无用功； 3、机械效率（1）定义：有用功与总功的比值叫做机械效率，用η表示（2）公式：η=W 有÷W 总×100%=W 有÷（w 有+w 额）×100%（3）机械效率η是一个比值，通常用百分比表示，由于总功大于有用功，所以η小于1，效率是标志机械做功性能好坏的物理量，η越高，机械的性能越好； 4、定滑轮的机械效率：（1）总功：拉力所做的功W=FS ；（2）有用功：克服物体重力所做的功W=G 物h ；（3）额外功：克服绳子重力和摩擦所做的功W=（G 绳＋f ）h ； （4）若不考虑绳子重力和摩擦，则机械效率为100%； 5、动滑轮、滑轮组的机械效率： （1）总功：拉力所做的功W=FS ；（2）有用功：克服物体重力所做的功W=G 物h ；（3）额外功：克服动滑轮的重力、绳子重力和摩擦所做的功W=（G 动＋G 绳＋f ）h ； （4）若不考虑绳子重力和摩擦，则机械效率η= G 物h ÷FS= G 物h ÷（G 物h + G 动h ）= G 物÷（G 物 + G 动）= G 物÷nF ； 6、提高滑轮组的机械效率：（1）在所有有用功不变的情况下，减小额外功；如：减少动滑轮的个数，或换用质量小的动滑轮，或尽量的减小摩擦等；（2）在所做的额外功一定的情况下，增大有用功，即在机械能承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力；7、影响滑轮组的机械效率的因素：物体的重力、动滑轮的重力、绳子重力、摩擦力，但与上升的高度无关；六、斜面的机械效率1、总功：拉力所做的功W=FS；2、有用功：克服物体重力所做的功W=Gh；3、额外功：克服摩擦力所做的功W=fS；4、机械效率：η= G物h÷FS= G物h÷（G物h + fS）5、影响斜面机械效率的因素：斜面的倾斜程度（斜面的长度和斜面的高度）、斜面的粗糙程度6、斜面的作用：省力；例如：盘山公路；7、若斜面是光滑的，则FS=Gh；【第4学时】第4节动能和势能一、动能1、定义：物体由于运动而具有的能；（1）一切运动的物体都具有动能，例如：运动的汽车、飞行的子弹、翱翔的小鸟等；2、影响动能大小的决定因素：物体的质量、物体的速度（1）取同一个小钢球的目的：为了控制质量相同；（2）从斜面的同一高度滑下：为了控制小钢球到达水平面的速度相同；（3）运用到的科学方法：控制变量法（控制物体的质量或物体的速度）、转化法（根据小球将相同的木块推出的距离的远近来判断物体具有动能的大小）（4）结论：在物体的质量相同时，物体的速度越大，物体的动能越大；在物体的速度相同时，物体的质量越大，物体的动能越大；二、势能：重力势能、弹性势能（一）重力势能1、定义：物体由于被举高而具有的势能（1）判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度，若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能；2、影响重力势能大小的因素：物体的质量、物体所处的高度；（1）运用到的科学方法：控制变量法（控制物体的质量或物体所处的高度）、转化法（根据被砸沙坑的深度来判断物体具有重力势能的大小）（2）结论：在质量一定下，物体的所处的高度越高，重力势能越大；在高度一定下，物体的质量越大，重力势能越大；（二）弹性势能1、定义：物体由于发生形变而具有的势能；2、影响弹性势能大小的因素：物体的形变大小（1）判断一个物体是否具有弹性势能，关键看此物体是否发生弹性形变，若物体发生弹性形变，则此物体具有弹性势能；（2）要判断物体的弹性势能是否发生了变化或发生了怎样的变化，关键看此物体的形变程度有没有发生改变，若物体的形变程度变大，则物体的弹性势能变大；若物体的形变程度变小，则物体的弹性势能变小；三、动能和势能的相互转化1、单摆：单摆的摆锤从最高点摆向最低点时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从最低点摆向最高点时，位置越来越高，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能；2、滚摆：在下降过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；3、机械能：动能和势能总和；4、机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，在转化过程中，如果不受阻力，机械能总量保持不变，即机械能守恒；例：摆锤和滚摆在上升和下降时克服摩擦及空气阻力都要消耗机械能，实际减少的机械能转化为了内能；（1）判断动能、势能的转化时，关键是看哪种能量在减少，哪种能量在增加，减少的能量转化为增加能量；5、动能和势能转化的应用：撑杆跳、人造卫星【第5学时】第5节物体的内能一、内能1、热运动：物体内部大量粒子的无规则运动；2、扩散现象：温度越高，粒子的无规则运动越剧烈3、内能：物体内部大量做热运动的粒子所具有的能，俗称“热能”；（1）单位：焦耳；（2）内能包括分子动能（分子等微粒无规则运动而具有的能）和分子势能（分子等微粒间的相互作用而具有的能）（3）内能的特点：★一切物体在任何情况下都具有的内能；★内能大小与温度有关，温度越高，微粒的无规则运动越剧烈，内能越大；【内能增大，温度却不一定升高，如物体熔化时或沸腾时，内能增大，但温度却不变】★内能大小与质量（微粒的个数多少）有关★内能大小与物质的状态有关二、改变内能的两种途径1、做功改变物体的内能（1）外界对物体做功，物体的内能增加；【实质：其他形式的能转化为物体的内能】四种方法：①压缩体积；②摩擦生热；③锻打物体；④拧弯物体；（2）物体对外做功，物体的内能减少；如：气体体积膨胀；【实质：物体的内能转化为其他形式的能】2、热传递改变物体做功；（1）规律：内能由高温物体（或高温部分）传递到低温物体（或低温部分），直至温度相等时结束；（2）实质：能的转移过程，且温差越大能的传递越快；（3）方式：（4）条件：物体之间或物体的不同部位存在温度差，温度差越大，热传递越快；（5）热量：在热传递中，传递能量的多少，用Q表示，单位：焦J物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少；3、做功和热传递在改变物体内能上产生的效果相同，但它们也有本质上不同，做功实质上能的转化，热传递实质上能的转移；三、热量的计算1、比热容：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收或放出热量，称为该物质的比热容；（1）单位：J/（K g·℃）,读作：焦每千克摄氏度（2）水的比热：4200 J/（K g·℃）物理意义：质量为1千克的水温度升高或降低1℃时吸收或放出的热量为4200J（3）水的比热特点：在一定质量的水，升高或降低一定温度吸收或放出的热量较多；【用途】用做制冷剂或用来取暖；（4）比热容是物质的一种特性，受物质的状态的影响；2、热量的计算：Q=c×m×△t．Q吸=c×m×（t－t0）Q放=c×m×（t0－t）【拓展】（1）物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小，只有发生了热传递的过程中，有了内能的转移，才能讨论热量问题；（2）热量是在热传递过程中，内能转移的数量，所以热量是一个过程量，它存在于热传递的过程中，离开热传递谈热量是没有意义的，所以我们不能说：“某物体含有或具有多少热量”。