功和机械能

一、功

1．做功的两个必要因素：作用在物体上的力，物体在力的方向上移动的距离（判断是否做功）

2．功的计算：W=FS，单位：焦耳(J)：1J=1N·m

3．功的原理：使用机械时人们所做的功，都不会少于不用机械时所做的功。即：使用任何机械都不省功。

二、机械效率

1．计算公式：η=W_有/W_总，可推出η=P_有/P_总

2．机械效率小于1；因为有用功总小于总功。

3．滑轮组的机械效率：（公式）η=W_有/W_总=Gh/（Fs）=G/（nF）=G_物/（G_物+G_动）。

三、机械功率

1．功率（P）：单位时间（t）里完成的功（W），叫功率。单位：瓦特（w）

2．计算公式：P=W/t，变形式P=Fv。

3．推导公式：总功率P_总=FV_拉，有用功率P_有=G_物V_物（速度的单位要用m/s）

四、动能和势能

1．动能：物体由于运动而具有的能叫动能。动能与物体的质量和速度有关。（如：对车辆限速、禁止超载；质量一定，做匀速直线运动的物体具有动能，但动能不变）

2．重力势能：物体由于被举高而具有的能。重力势能与物体的质量和高度有关。（升空的火箭重力势能不断增大，动能也增大）

3．弹性势能：物体由于发生弹性形变而具的能。物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。

五、机械能及其转化

1．机械能：动能和势能的统称。

2．机械能守恒：只有动能和势能的相互转化时，机械能的总和保持不变。人造地球卫星绕地球转动，机械能守恒：近地点动能最大，重力势能最小；远地点重力势能最大，动能最小。近地点向远地点运动，动能转化为重力势能。

典例分析：空中匀速下落的降落伞，重力势能减小，但动能并没有增大，重力势能一部分转化为动能，一部分转化为内能，此时机械能不守恒，但能量总量守恒。

热和能

一、分子热运动

1．扩散现象说明：（1）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。（2）分子间有间隙。

2．分子的运动跟温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈。（扩散进行得越快）

3．分子间的引力和斥力是同时存在的；引力使固体、液体保持一定的体积；斥力使分子已离得很近的固体、液体很难进一步被压缩。

二、内能

1．内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫内能。（与“机械能”有本质不同）

2．物体的内能与温度和质量有关：物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。

3．一切物体在任何情况下都具有内能。

4．改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。

（1）热传递：温度不同的物体相互接触，低温的物体温度升高，内能增加，高温的物体温度降低，内能减少。（条件是温度差，不是内能多少。温度差越大，热传递进行得越快）

（2）做功：对物体做功，物体的内能增加（压缩冲程）；物体对外做功，本身的内能会减少（做功冲程）。

5．内能、热量、温度的关系：

（1）物体吸热，内能增加，温度不一定升高。（比如晶体的融化）[

（2）物体放热，内能减少，温度不一定下降。（比如晶体的凝固）

（3）物体温度升高，内能增加，可能因为吸热，也可能因为外界对它做了功。（比如空气压缩引火仪）

（4）物体温度降低，内能减少，可能因为放热，也可能因为它对外界做了功．（比如水蒸气冲开塞子）

三、比热容

1．比热容是物质的一种属性，它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变，只要物质种类和状态相同，比热容就相同。

2．“水的比热容大”的应用或解释：水作传热或散热媒介；内陆比沿海温差大；沙滩和海水昼夜温度特点及风向变换；水的吸热升温图像比冰的图像平缓。

3．热量的计算：Q=Cm△t

① Q_吸=Cm(t-t₀)

② Q_放=Cm(t₀-t)

四、热机

1．热机原理：燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能，内能做功又转化成机械能。

2．内燃机的四个冲程：吸气冲程；压缩冲程（机械能转化为内能）；做功冲程（内能转化为机械能）；排气冲程。

3．热值（q）：热值是燃料的一种属性，不随燃料的质量多少、是否完全燃烧而改变。

4．燃料燃烧放出热量计算：Q_放=mq（在力热效率的计算中，通常是总功：η=W_有/Q_放）

五、能量的转化和守恒

1．例：摩擦生热，机械能转化为内能；发电机发电，机械能转化为电能；电动机工作，电能转化为机械能；植物的光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧，化学能转化为内能。

2．能量守恒定律：能量既不会消灭，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另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。（如：单摆）

能源和可持续发展

一、能源

1．不可再生资源：（化石能源、核能）不可能在短时间从自然界得到补充的能源。

2．可再生资源：（水、风、太阳能等）可以在自然界里源源不断地得到补充。

二、核能

1．裂变的应用：核电站、原子弹。

2．聚变的应用：氢弹。

电学基本知识

一、电荷

1．摩擦起电：得到电子的物体因有多余的电子带上负电荷，失去电子的物体因缺少电子而带上等量的正电荷。其实质是电子的转移。

2．电荷作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

3．验电器的作用：检验物体是否带电，箔片张角大小能反映带电量的多少，但不能反映所带电荷的正负。

4．验电器的原理：同种电荷互相排斥。

（两个验电器金属球用带绝缘柄的金属棒连接时，电荷转移方向和瞬间电流方向相反）

二、电子元件、电路符号

1．二极管具有单向导电性（发光二极管还可发光，例如用电器上的指示灯）。

2．导线交叉相连与交叉不相连

3．单刀双掷开关（中间接线柱必须接线，两边接线柱分两条支路）

三、串联和并联

1．串联：电流路径只有一条，所以“一断都断”。开关能同时控制所有的用电器。用电器互相影响。

2．并联：电流路径至少两条，干路开关控制整个电路。支路开关只控制本支路。各支路用电器互不影响。但一支路短路会使得其它支路都无电流通过，所以“一短都短”。

四、电流

1．电流符号：I，单位：A

2．电流表：0---0.6A（分度值0.02A）；0---3A（分度值0.1A）。（5倍关系）

3．使用：电流表要串联在被测电路中；让电流从“+”接线柱流入，从“-”接线柱流出（连电路图）

五、电压

1．电压符号：U，单位：V

2．常见电压值：干电池：1.5V；家庭电路：220V；手机：3.7V；一节铅蓄电池：2V；安全电压：不高于36V。

3．电压表量程：0-3V（分度值：0.1V）0-15V（分度值：0.5V）。

4．使用：

（1）与被测元件并联；

（2）电流“+”进“-”出；

（3）不超量程。（用大量程试触，若测量值不超小量程，就用小量程测量，能提高测量的准确度）

六、电阻

电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度。

导体电阻不与电压成正比，不与电流成反比，与电压电流的有无及大小无关。 ( 欧姆定律变形式）

七、变阻器

正确使用：

（1）应串联在电路中使用；

（2）接线要“一上一下”（阻值变化规律由下端接线柱决定，远离下端接线柱则电阻变大，靠近则变小）；

（3）闭合开关前应把阻值调至最大处（即电流最小，对电路起保护作用）。

欧姆定律、电功率

一、用电流表或电压表判断电路的故障（断路或短路）

（1）电流表示数过大，一般是电路某处短路所造成的

（2）电流表无示数，可能是电路为开路（断路）

（3）如果电压表的示数接近或等于电源的电压，而且用电器都不能工作，电流表无示数，说明与电压表并连的此段电路断开，此时电压表测的是电源电压。

（4）如果电压表的示数为0，而且用电器都能工作，电流表有较大示数，说明与电压表并连的此段电路短路，或者电压表接触不良。

二、欧姆定律、电功、电功率、电热

公式： I=U/R ；变形式： U=IR ， R=U/I

电能（公式） W=UIt

电功率（公式） P=W/t ；推导式： P=UI ；变形式 P=I ² R=U ² /R

电热（焦耳定律公式） Q=I ² Rt ，纯电阻电路（公式）： Q=U ² /Rt=UIt

三、串、并联电路特点

串联 “ 等流分压 ” ，由 U=IR 得，各用电器电压的比等于它们电阻的比，即 U ₁ ︰ U ₂ =R ₁ ︰ R _2。 电阻越串越大

并联 “ 等压分流 ” ，由 得，各支路电流的比等于它们电阻的反比，即 I ₁ ︰ I ₂ =R ₂ ︰ R ₁ 。电阻越并越小

四、串、并联电路中电功率的规律

用电器串联： P ₁ ： P ₂ =U ₁ ： U ₂ =R ₁ ： R ₂ （串联等流，电阻大的电功率大）

用电器并联： P ₁ ： P ₂ =I ₁ ： I ₂ =R ₂ ： R ₁ （并联等压，电阻小的电功率大）

一个规律： P _额 =U _额 ² /R ，当 U _实 =U _额 /2 时， P _实 = （ U _额 /2 ） ² /R=U _额 ² /4R=P _额 /4 （电阻一定时）

五、电学综合题的解题

（ 1 ）明确电路的连接方式。

可用 “ 去表法 ” ：将电流表看作一根导线，将电压表看成断路，再结合 “ 节点法 ” 找出可合并的节点，这样可以简化电路，容易弄清电路各元件的连接情况。

（ 2 ）明确各电表的测量对象。

（ 3 ）结合滑动变阻器的滑动或者开关的开闭情况，分析电路中的总电阻变化。（比如开关和灯并联了）

（ 4 ）根据电源电压不变，由欧姆定律判断出总电流的变化情况。再综合运用串并联电路特点判断电流表和电压表示数的变化情况或者灯泡的亮暗（功率）变化。

电学综合解题，首先必须看懂电路的连接方式，要注意闭合开关前，滑动变阻器应在阻值最大处，开关闭合后逐渐调小，电流表示数增大，电压表示数也增大；（如下图）要看清楚电压表示数怎么变（有的变异题中电压表会并连在滑动变阻器两端，此时滑变阻值增大，电压表示数也增大，电流表示数变小）；这些信息往往和图像结合在一起；计算中会用到欧姆定律和电功率的一些公式、变形式。

图像信息要充分读懂：注意图像是正比还是反比关系；明确是哪个元件的图像；注意图像的两个端点以及交叉点表示的意义。

六、五个重要实验

实验1：探究导体中的电流跟导体两端电压的关系

实验2：探究导体中的电流跟电阻的关系

实验3：测量定值电阻的阻值（伏安法）

实验4：测量小灯泡的阻值（伏安法）

实验5：测量小灯泡的电功率（伏安法）

以上实验中，分别应控制什么一定？滑动变阻器的作用分别是什么？实验数据怎么分析处理？

七. 多档电热器的问题

各档位都是在额定电压下工作，根据 P=U ² /R 可知：

R 越小， P 越大（电阻并联；或者只连入较小电阻）；

R 越大， P 越小（电阻串联；或者只连入较大电阻）。

电与磁

一、磁现象

1．磁极间的相互作用：同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引。（比如小磁针N极指向电磁铁S极）

二、磁场

1．磁场是客观存在的一种物质。

2．磁感线不是客观存在的，是建立的物理模型。磁体外部，磁感线从N极指向S极；磁体内部，磁感线从S极指向N极。（所以在外部和内部小磁针的指向相反）

3．地磁的北极在地理位置的南极附近；而地磁的南极则在地理位置的北极附近。（小磁针静止时N极指北，S极指南）

三、电生磁

1．电流的磁效应：奥斯特实验证明“通电导线的周围存在磁场，磁场的方向跟电流的方向有关”。

2．判断通电螺线管的磁场、电源正负极、周围小磁针的指向：

安培定则：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，则大拇指所指的那端就是螺线管的北极（ N 极）。

四、电磁铁

1．影响电磁铁磁性强弱的因素：（1）内部是否有铁芯；有铁芯，磁性强。（2）电流大小；外形一定，匝数相同，电流越大，磁性越强。（3）线圈匝数；外形一定，电流相同，匝数越多，磁性越强。

2．电磁铁的特点：①磁性的有无可由电流的通断来控制；②磁性的强弱可由改变电流大小和线圈的匝数来调节；③磁极可由变换电流方向来改变。

五、电磁继电器

实质上是一个利用电磁铁来控制工作电路通断的开关。它利用低电压、弱电流电路的通断来间接地控制高电压、强电流的电路的装置。（注意衔铁动触点和上下静触点的通断情况）

六、电动机

1．磁场对电流的作用：通电导体在磁场中要受到力的作用（电动机原理），力的方向跟电流的方向、磁感线的方向都有关系。（电流方向或磁感线的方向改变时，通电导线的受力方向改变）

2．换向器的作用：当线圈转过平衡位置后，自动改变线圈中电流的方向，使线圈连续转动。

七、发电机

电磁感应：闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动而产生电流的现象；产生的电流叫感应电流(感应电流的方向既跟导体的运动方向有关，又跟磁感线的方向有关、二者改变其一，感应电流的方向随之改变，二者同时改变，则感应电流的方向不变)

八、话筒、扬声器

1．话筒：把声音信号变成电流信号。对话筒讲话，声音引起膜片振动，带动线圈来回切割磁感线，产生变化的感应电流，输送到话筒。（应用了发电机的原理）

2．扬声器：把电信号转化成声信号。从话筒输送来的变化的电流流过线圈，通电线圈受到永久磁铁的吸引或排斥，就不断地来回振动，带动纸盆振动发声。（应用了电动机的原理）

信息的传递

1．电磁波的传播不需要介质；真空可传播。c=λf（c是波速c=3×10m/s；λ是波长，单位是m；f为频率，单位Hz。c是定值，λ与f成反比）。

2．卫星通信：使用微波，利用地球同步卫星做中继站；3颗卫星可覆盖全球。

3．光纤通信：让携带信息的激光在光导纤维（极细的玻璃丝）里传播，利用了光的反射；激光的频率高，波长短（微波），携带的信息量大。

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