机械能与能量转化

机械能与能量转化

一、力

1、力的三要素：大小、方向、作用点

图为小木块收到的重力以及斜面受到的压力图示

2、重力：G=mg，方向竖直向下

3、摩擦力：通过二力平衡求解。

二、功与功率

1、功

1）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移动的距离。

2）不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。

3）计算公式：W=Fs

注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F 就是这个力；②公式中S 一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。 ③功的单位“焦”（牛·米=焦），不要和力和力臂的乘积（牛·米，不能写成“焦”）单位搞混。

4）斜面：①理想斜面：斜面光滑；②理想斜面遵从功的原理；③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F ：沿斜面方向的推力；L ：斜面长；G ：物重；h ：斜面高度。如果斜面与物体间的摩擦为f ，则：FL=fL+Gh；这样F 做功就大于直接对物体做功Gh 。

2、功率

1）定义：单位时间里完成的功。

2）物理意义：表示做功快慢的物理量。

3）公式：P =W =Fv t

36 4）单位：主单位W ；常用单位kW mW 马力。换算：1kW=10W 1mW=10 W 1马力=735W。

三、简单机械

1、杠杆

1）定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。

2）杠杆的五要素：

①支点：杠杆绕着转动的点 (o)

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（L 1）。

⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离（L 2）

3）杠杆平衡条件：杠杆平衡的条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂. 或写作：F 1L 1=F2L 2。这个平衡条件也就是阿基米德发现的杠杆原理。

4）三种杠杆：

①省力杠杆：L 1>L2, 平衡时F 1

②费力杠杆：L 1F2。特点是省距离，但费力。（如钓鱼杠，理发剪刀等）

③等臂杠杆：L 1=L2, 平衡时F 1=F2。特点是既不省力，也不省距离。（如：天平）

2、滑轮

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1）滑轮的作用：定滑轮：改变力的方向，不改变力的大小；动滑轮：改变力的大小，不改变力的方向

2）滑轮组：用定滑轮和动滑轮组合起来既能改变力的大小又能改变力的方向的机械

①使用滑轮组提起重物时，重物和动滑轮的总重由几段绳子承担，那么提起重物所需的力就是总重的几分之一，即F =G （不计摩擦）. 式中的n 表示承担总重的绳子段数，F 表示提起重物所需的力，G 表n

示重物和动滑轮的总重，若不计动滑轮重，G 就表示重物重.

②使用滑轮组提起重物时，重物升高的高度h 和绳子的自由端移动的距离s 的关系为：s=nh.

③若绳子的固定端固定在动滑轮框上，则n 为奇数，并且有n=2×动滑轮个数+1；若绳子的固定端固定在定滑轮框上，则n 为偶数，并且有n=2×动滑轮个数

④滑轮组的绕法：

A. 滑轮组绳子的绕法有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮。每个滑轮，绳子只能绕一次。

B. 遵循“偶定奇动”的方法：若绳子段数n 为偶数，绳子固定端在定滑轮上；若绳子段数n 为奇数，绳子固定端在动滑轮上。

C. 在判断滑轮组省力情况时, 关键是确定承担总重的绳子段数n, 也就是有几段绳子和动滑轮相连。最省力时绳子段数n 与滑轮个数n′的关系是n=n′+1。

3、机械效率

1）有用功、额外功和总功

有用功（W 有用）：利用机械工作时对人们有用的功叫有用功

额外功（W 额外）：对人们没用的功，但又不得不做的功叫做额外功

总功（W 总）：额外功和有用功的总和叫总功

关系：总功=有用功+额外功

2）机械效率

机械效率：有用功跟总功的比值叫机械效率

公式：η=W 有用⨯100% W 额外

注：有用功总小于总功，所以机械效率总小于1。机械效率用百分数表示，没有单位。

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3）提高机械效率

采取减小额外功是提高机械效率的有效方法。

①减小摩擦 ②减小机械本身的重力

4、机械能与能量守恒

1）动能：

①物体由于运动而具有的能叫做动能。

②质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

2）势能

①物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能，重力势能与物体的重量和被举高的高度有关，重量越大，被举得越高，重力势能越大。

②物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

3）动能与势能的转化、机械能守恒

①动能与势能统称为机械能

②如果只有动能和势能相互转化，机械能守恒。

5、内能

1）电热

①焦耳定律：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。

表达式：Q =I Rt （适用于任何用电器热量的计算） 2

U 2

t , Q =UIt （适用于只存在电流热效应的电路中） ②Q =R

③电热与电功的关系：如果电能全部转化为内能（纯电阻电路），那么电流产生的热量Q 就等于消耗的电能W

2）比热容、热值

①一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容

②比热容是反应物质自身性质的物理量。不同的物质，比热容一般不同。水的比热容是

4. 2⨯103J ⋅(kg ⋅︒C ) -1

③计算公式：Q =cm (t -t 0) （注意单位的一致性）

④热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。

⑤计算公式：Q =qm

⑥用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率

3）改变物体内能的两种方式：做功与热传递

6、核能

核反应 原理：两个质量较小的原子核聚合成一个质量较大的新核并，释放出能量的过程。聚变需要

核聚变 很高的温度，也叫热核反应

应用：氢弹（太阳内部进行着大规模的聚变反应)

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