初中科学：第3章 能量的转化与守恒 知识点超详细

第1讲：能量及其形式，机械能

一、能量及其形式

能量及能量的形式通过斜面实验认识能量

实验装置

过程和现象小X球一旦从斜而深.下上，它将会继续滚"上另一个斜

面，如果没有摩擦力，不管斜面乙、丙比斜面甲能

些还是嫁些，小球总是会潦到斜面乙上的B处或针

面丙上的C处，而B处或C处离桌面的高度与小球

出发点以处的高度相同

解释将小球提高到A处时，就给予了小球一种与升高高

度相联系的能量

能量的形式:

事例具有的能量形式

做机械运动的物体机械能

-____________________________

汽车行驶时需要的燃料化学能

动听的音乐声能

各种电池和发电厂提供的电电能

核电站发电核能

可见光、红外线、紫外线、微波和X射线电磁能

w高温水蒸气内能

二、动能及其影响因素

动能及其决定因素动能：物体由于运动而具有的能叫做动能.(一切运动的物体都具有动

能)

动能的决定因素：速度和质量

影响动能大小的因实险探究影响动能大小的因素

素

实验现象：

(1)由甲乙两图可知，同一纲球从不同的高度滚下，钢球碰撞木块时

的速度不同，高度越高，钢球滚下时速度越大，木块被推得越远，说

明物体动能大小与物体的速度有关：

(2)由乙丙两图可知，不同钢球从同一高度滚下，钢球碰撞木块时的

速度相同.质量大的钢球将木块推得远，说明物体动能的大小与物体

的质量有关.

实验结论：物体的动能大小与质量和运动速度有关.

(1)质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；

(2)运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大.

判断动能的变化质量不变，速度越大，动能越大

速度不变，质量越大，动能越大

三、重力势能及其影响因素

重力势能及其决定重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能.

因素决定因素：商度和质量

影响重力势能大小实脸探究重力势能的大小影响因素.

的因素

西

(1)由甲乙两图可知，同一重物从不同的高度由静止放下，高度大的

把小桌子砸入的深度大，说明质量相等时，高度大的重物重力势能大；

(2)由乙丙两图可知，不同的重物从同一高度由静止放下，质量大的

把小桌子砸入的深度大，说明高度相等时，质量大的重力势能大.

实验结论：物体的重力势能大小与质量和高度有关.

(1)质量相同的物体，高度越大，它的重力势能越大；

(2)高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大.

判断重力势能变化质量不变，高度越大，重力势能越大

高度不变，质量越大，重力势能越大

弹性势能弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能.

影响弹性势能大小的因素：弹性形变的程度，物体的弹性形变越大，

它具有的弹性势能就越大.

四、机械能

机械能的概念机械能：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.

机械能的变化方法一：分析“动能+势能”(先分别判断动能、势能如何变化)

方法二：寻找“外援”和“损耗”

•观察是否有能量供给者(比如通电、燃料■燃烧等)，如果有，机械能增加

・现察是否存在摩擦阻力或空气阻力，如果有，机械能减少(摩擦发热转化成内能)

方法三：(了解)观察是否只有重力做功，如果只有重力做功，机械能守恒

机械能守恒1.机械能守恒：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.

2.判断机械能守恒的方法：

(1)一是只有重力做功的情况下，机械能守恒；若在动能和势能转化

过程中受到摩擦力以及其它力作用时，机械能会转化为其它形式的

能，机械能减小，或者其它形式的能转化为机械能,使机械能增加;

(2)二是在动能和势能转化过程中通过机械能等于动能和势能的和

来判断机械能是否改变.

只有动能和势能相互转化，换言之，机械能与

机械能守恒的和牛

其它形式的能量之间没有相互转化

在一定条件下，动能与势能相互转化(机械能

机械能守恒的实质

没的失)________________

题目中有"光滑"、"自由"、"不计阻力"

机械能守恒隐含条件

等词语，说明不计摩擦

正廨下落时要与空气摩赛:小球机械能会

机械能减小

机械能不守减小、摩擦阻力

恒如火箭升空时动力对火箭做功，火箭机械能会

机械能增加

增加_____________________________I

机械能不守恒的情况:

(1)火箭加速升空：动能增大，势能增大，所以机械能增大。另外也

可以从外力分析：因为(推力)做功，机械能增大。

(2)电梯匀速升降：动能不变，势能发生改变，所以机械能由势能变

化决定，电梯上升，机械能增加，包梯下降，机械能臧少。

(3)摆球越摆越慢：由于受到空三阻力，部分机械能转化为内能，导

致机械能减少。

(4)弹球越弹越低：球在反弹过程中与地面摩擦，产生热量，机械能

有损耗，越弹越低。

(5)湎水车洒水，洒水车酒水过程之中，质量减少，导致动能和势能

同时减少，机械能减少。(类似的如飞机空中加油)

动能和重力势能的动能和势能可以相互转化

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，从地处荡向高度时，速度越来越小.

方向高度重力势能速度动能能的转化

ATO降低减小变大增大重力势能T动能

OTC升高增大变小减小动能T重力势能

降低减小变大增大

CTO重力势能1T动能

OTA升高增大变小减小动能-►重力势能

(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，滚楔会上升和下降.

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T动能

卜.升升高增大变小减小劫能T重力势能

(3)卫星的近地点和远地点:

方向高度势能速度动能能的转化

远地点T降低减小变大增大重力势能T动能

近地点

近地点T升高增大变小减小动能T重力势能

远地点

(4)抛球，弹球:

方向高度势能速度动能能的转化

上抛降低减小变大增大重力势能T动能

下落升高增大变小减小动能T重力势能

注意：斜抛过程中最高点速度最小，但仍然有水平速度，故动能不减

为0.

弹簧,蹦床和蹦极弹簧推物问题：

问题(Q_桌面光滑型：(P点为弹簧自由长度点)

zz//,zz^rz/XzzZZZ//^/Z/

UP__N

①MTP：小球受弹力，向右加速，弹性势能T动能，P点速度最快，动

能最大。

②PTN：小球受弹力，向右减速，动能T弹性势能，N点速度为0,动

能为零，弹性势能最大。

(2)桌面粗糙型：(P点为弹力与摩擦力平衡点，在自由点偏右)

①MTP：小球受弹力，向右加速，弹性势能T动能和内能，P点速度最

快，动能最大。

②PTN:小球受弹力，向右减速，动能T弹性势能和内能，N点速度为

0,动能为零，弹性势能最大(但比之前的弹性势能小，因为摩擦损耗)。

③在周期性的往复运动中，MP和PN的长度会越来越短，机械能总量减

少

F

2FO1

‘°八AZ'--AA-AA-

o

t。ntot

蹦极问题

蹦极和蹦床问题的核心在于受力分析，分析力和运动的关系及能量的

转化。

过程分析：

①0TA：自由落体,只受重力，人向下加速，同时重力势能变小，动

能变大，重力势能转化为动能

②ATB:受弹力(T)和重力，弹力从0开始变大，开始弹力小于重力，

合力方向向下，人继续往下加速，此时人的机械能转化为绳子的弹性

势能。

酶_受到的重力和弹力相等，合力为0,之前人一直加速，之后人开

始减速，所以在B点速度达到最大。

④BTC:受弹力(T)和重力，但是弹力大于重力，合力向上，开始减

速。

⑤C:最低点,速度为0,动能为0,此时绳子的弹性势能最大，故弹

性势能最大。

第2讲：能量转化的量度

一、功

功的定义功：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上移动了一段距离，这个

力就对物体做了功.

作用在物体上的力F

做功的两个必要因素＜

物体在力的方向上移动的距离s

不做功的三种情

况11.i

■丙：竖直向上有力拎

甲：用力搬石头但没乙：保龄球离开手后

搬动继续滚动的过程中，滑板，但滑板只在水

手对保龄球不做功平方向上有移动吃离

有力无距有距无力力距垂直

比较做功的大小做功或者比较做功大小只看力F的大小和在力的方向上移动的距离,

与速度大小无关，与其他的力也无关.

1、某个力做功多少其它力无关

ISI

M---------------MWF=Fs

f"；光滑无摩擦力

WF=FS=30Vx10m=300J

30N、5分钟推J’10m

Wh=Fs=30Nx10m=300J

30N,2分钟推广10m

3、力相同时，比较力方向上运动的距离

1、沿着光滑斜面下滑或竖直下落，重力做功相等。

沿斜面卜滑器克卜落

功的简单计算在物理学中，我们用符号“W”表示“功”，功的计算公式为W=Fs,即

“功-力X距离”.

(1)功的国际单位为“焦耳”,简称“焦”，用符号“J”表示.1J=1N・1m;

(2)公式中的距离s必须为力F所在方向上移动的距离.

C

LN

串「涉8m

/Wco»5NkHm-40J

AWARSNX（），“<»JB

〔啊—.jD，

G=5NG=5N

做功的形式：

（a）克服重力做功：W=Gh

（b）克服摩擦力做功：W=fs

变形公式的运用

IVW

求动力：F=—,求距离：$=一

sF

二、功率

功率的定义物体单位时间内所做的功，叫做功率.

功率反映的|是做功9的快慢HI

■了做功.却输了功率！！！

*功一多少

・功率一快慢

功和功率的辨析

①做功越多，做功越快（）

②功率越大，做功时间越短（）

③功率越大，做功越快（）

④做功越快，功率越大（）

⑤时间一定时，做功越多，功率越大，做功越快（）

⑥时间一定时，功率越大，做功越快，做功越多（）

⑦功表示做功的多少，功率表示做功的快慢（）

功率公式在物理学中，我们用符号“P”表示“功率”，功率的计算公式为

（1）单位：物理单位为“瓦特”，截称“瓦”用符号“W”

（2）单位换算：1kW=1X103W.

（3）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

芈运动物体的功率

长时间运动时人的功率为数十瓦

优秀运动员为时间功率可达IkW长时间达动时马的功率为数nit抬竦游动时功率可达350kx

小轿乍的功率为电力机车刖内燃机车的万吨级远洋货轮的功率

数IT瓦至二百千瓦功率为数TF瓦可达1000MW以上

功率的公式变形

与简单计算P=^t=^t=FV

低挡位上坡

计算功率除了用和P=F”,此外还可以通过它的变形公式「=/v

P

v=-

来求力，或通过产来求速度。

①求速度：

②求牵引力或阻力

-Xp

wW

由此=Fs求动力：F=一,求距离：$=—

sF

由户=丝求功：卬二”,求做功时间：t

W

将卬'=£§,S=W带入P=一可得：P=一

III求力:F=上,求速度:

功和功率的图像

(a)力-/图：可用于求解功率，或者比较功率大小。

分析

(b)匹-s图：可用于求解力

(c)口-尸图：可用于求解功率.

r/(nrs_1)

W/}AH7J

B

()

功率的比较

相同时间举起相同才工铃自由落体，AB=BC

B

相同速度上滑(斜面光滑)自由落体,

功和功率的综合功，功率，功的赋值法。

计算比值问题

t_盟.些一以上

4P小乙

^1*,^t1/-^t11乙

F乙s甲$乙5甲W乙

匀速爬杆，上楼,克服重力做功：W=Gh

上电梯等克服重

注意：底楼梯问题中，爬上三层楼实际上只是上升

力做功

了两层楼的间隔。

一\才工才干

杠杆的定义及(1)定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒,叫做杠杆；

五要素(2)对“硬棒”的理解：“硬棒”不一定是棒，而是泛指有一定长度，

能在外力作用下不发生弯曲、伸缩等形变的物体；杠杆可以是直的，也可

以是弯力的。

杠杆的五要素——支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂

五要素物理含义

支点杠杆绕着转动的点，用“。”表示

动力使杠杆转动的力，用巧”表示

阻力阻碍杠杆转动的力，用“寸表示

动力臂从支点O到动力片作用线的距离，用“/J表示

阻力臂从支点。到阻力a作用线的距离，用"/『表示

向下压把孑向上发把手

注意：同一个杠杆，在不同转动情况下，支点位置可能不同

补充：对杠杆自身重力的理解

(1)不计重力：一般“轻质杠杆”，即为忽略杠杆的自重；

(2)重力过支点：因为过支点的力既不是动力也不是阻力，所以可以无

视；

(3)重力不过支点：当杠杆的重力不过支点时，一般是阻力，这时我

们的目的就是克服杠杆的自重来转动杠杆；

(4)对于形状规则、密度均匀的杠杆，重心在杠杆的中心位置.

注意：

对力管的理解：力臂是支点到力的作用线的距离,不是支点到力的作用点

的距离，它是点到线的距离而不是点到点的距离；力臂有时在杠杆上，

有时不在杠杆上，如果力的作用线恰好通过支点，则力臂为零.

力帝的画法

J动力臂里

1力

用1

§

分为“找点”T“画线”T“作垂线段”三步.

1.根据题意先确定支点0;

2.确定动力和阻力，并用虚线将其作用线延长；

3.从支点向力的作用线画垂线，并用L1和L2分别表示动力臂和阻力臂.

例：

探究杠杆的平杠杆平衡状态：杠杆睛止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡

衡条件杠杆平衙的条件

(1)平衡条件：动力X动力臂;阻力X阻力臂；

(2)公式表示：F卜F92；

(3)应用：知三求一

实险探究杠杆的平衡条件

实畛步骤：

实验前：调节杠杆的平衡螺母使其在水平位置上平衡.

(1)杠杆实脸为什么要使杠杆在水平位置平衡？消除自身重力对实脸的

影响

(2)平衡螺母的调节方法类似于天平：“左偏右调”，“右偏左调”

(3)在实脸开始之后还可以调节平衡螺母吗？丕能

平衡螺母

实脸过程：

(1)给调节好的杠杆两侧挂上不同数量的钩码，使杠杆重新在水平位置平

衡(便亍读出力臂),这时杠杆两侧受到的作用力等于各自悬挂钩码的重

力；

(2)设杠杆左侧受力为动力F1,动力臂为L1,杠杆右侧受力为阻力F2,

动力臂为L2,将每次实验的数据记录在表格中。

次数动力F./N动力行阻力F/N阻力打Aj/m

1

2

3

实脸细方：若将弹簧测力计的拉力作为使杠杆平衡的动力，则弹簧测力计

应：

(1)最好与施加阻力的钩码作用在杠杆的同一侧；

(2)竖直拉弹簧测力计.

区分省力杠杆,

等臂杠杆和费

力杠杆

有力杠杆费力杠杆等臂杠杆

力臂平衡时力的

杠杆类型关系优缺点应用

关系

省力杠杆/1>/2死省力,费距离撬棒、瓶盖启子等

费力杠杆/1</2居＞尸2费力，省距离短子、钓鱼竿等

等臂杠杆片=&不省力，不省距离天平、定滑轮

常见的杠杆分析:

组合杠杆:

指甲钳

ABC是省力杠杆B是支点

DBE是费力杠杆E是支点

EFG是费力杠杆E是支点

脚踩式垃圾桶

FED为省力杠杆，E为支点

DCB为受力杠杆，C为支点

杠杆的单状态利用杠杆的平衡条件进行计算的基本步骤:

计算50cm40cm

△

pioog]

计算物体M的重力G

代入杠杆平衡条件：

G•50cm=0.01/Vx40cm（知三求一）

当把轮子作为支点，计算人作用在推左上的力F根据杠杆平衡条件，列

等式：

400Nx0.2m=F-1.2m(知三求一)

G=55O/V

根据杠杆平衡条件：

G人•0.9m=F支•(0.9m+0.6m)

0.9m3

「支二笳・G=gx550N=330N

最小力问题杠杆平街条件：用产外£

要实现最小动力，就是要找最大动力臂，最大动力臂就一般是连接支点与

杠杆最远处，然后垂直于动力臂做出动力

FmineLmax~G物・L阻（不变）

杠杆的动态平

衡

(3)若F始终沿竖直方向，则F()

(4)若F从②往①转动，则F()

'.②

。OI

同时减小阻力臂和动力臂的平衡问题

_____a,________

中1I।厂『I|11

同时向里移动1格()

同时向外移动1格()

(6)同时减少或增加动力和阻力的平衡问题

^化■

—4

140

5Q

C0

同增1个碳码()

同减1个碳码()

二、滑轮

滑轮的定义及滑轮：是一种周边有槽，可以绕中心轴转动的轮子

分类

定滑轮和动滑1.定滑轮

轮特点(1)定义：中间的轴固定不动的滑轮；

(2)定滑轮的实质是：等臂杠杆；

(3)但用定滑轮不能省力也不能省不离,但可以改变力的方向.

2,动滑轮

(1)定义：在使用过程中，轴随物体一起运动的滑轮.

(2)实质：相当于动力臂是阻力臂二倍的省力杠杆.

(3)特点：使用动滑轮能省力,但费距离,不能改变力的方向

(4)绳子自由端的拉力

・不计动滑轮重、绳重和滑轮轴摩擦：

・计动滑轮重，不计绳重和滑轮轴摩擦：

注意：动滑轮斜向上拉，动力臂会变短，省力效果会变差。

种类图示表达式

滑轮的绕线方滑轮组：在实际应用中，人们常常把定滑轮和动滑轮组合在一起构成滑轮

式组.

(1)滑轮组特点

(a)一定省力，但是费距离。

(b)绳子自由端从动滑轮出枭,则是最省力的情况。

(c)绳子自由端从定滑轮出来，则是改变力的方向的情况。

(2)常规滑轮组的构成和绕线

(a)可能情况一：定滑轮和动滑轮个数相等，绕线方式有两种

(b)可能情况二：定滑轮和动滑轮个数相差1个，绕线方式唯一，绳子

固定端连在个数少的滑轮上，绳子的自由端连在个数多的滑轮上。

(3)绳子自由端确定方法：

(a)自由端与定滑轮相连

题目中有“人要站在地上”或“向下拉”的要求；

(b)绳子自由端与动滑轮相连

题目中有“最省力”或“向上拉”的要求；

滑轮组的受力1.竖直常规滑轮组分析

分析

(1)滑轮常规组问题分析原则

(a)同一根绳拉力相等

(2)承重绳子的段数

(a)明确被提升的对象：物体+动滑轮；

(b)将被提升对象用虚线圈起来：

(c)和虚线圈相连绳子的段数，即为n

(3)竖直常规滑轮组的计算公式

(a)绳子自由端的拉力F：不计绳重和滑轮轴摩擦

・不计动滑轮重、绳重和滑轮轴摩擦：

•计动滑轮重，不计绳重和滑轮轴摩擦：

(b)绳干自由端通过的距离：'绳一”■八

2、竖直整体滑轮组分析

(1)竖直整体滑轮组，指的是人站在筐里，通过拉动绳子，将箧、物体、

动滑轮和自己都拉上去的情景.

(2)竖宜整体滑轮组的计算公式

(a)绳子自由端的拉力F：不计绳重和摩擦

・不计动滑轮重、绳重和滑轮轴摩擦：

・不计动滑轮重，不计绳重和滑轮轴摩擦:

(b)绳子自由端通过的距离‘物一””

(c)绳子自由端移动的速度"绳一”"物

3、水平滑轮组及相关计算

水平滑纶组：水平摆放的、绕线规则的滑轮组，目的是水平匀速拉动物体。

水平滑抡组的计算公式：

F=L

(1)绳子自由端的拉力：n

⑵绳子自由端通过的距离：,绳一MS物

⑶绳子自由端移动的速度：“绳一九”物

滑轮组与功，功竖直滑抡组:

率综合

(1)绳子的自由端:

〃绳=Fs=P绳t

P绳=U^=Fu绳

(2)物体：

“物=Gh=P物t

P物=苧=)”物

不同位置的相同物理量之间存在着倍数关系：n为绳子股数

c_G物-G.

・力：在不计绳重和滑轮轴摩擦的情况下，*7)

・距离：s=nh

.速度：〃绳=九U物

分析步骤：

①确定n

②确定力

③确定距离和速度

④计算功或功率

第4讲：物体的内能

一、内能

内能的概念及分子有质量，且在不停地做着无规则运动，所以分子具有

影响因素:打

分子间存在着相互作用力，且有一定的间距，所以分子之间还具有

1、我们把物体内部所有分子的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能

2.单位：焦耳，简称焦，用字母J表示。

3.内能的特点

(1)物体在情况下都具有内能；

(2)具有不可测量性；

(3)对单个分子或少量的分子而言，谈内能是无意义的.

4.决定物体内能大小的因素：温度、质量、物体状态。

(1)其他条件相同时，物体质量越大，内能越大。

(2)同一物体，温度越高，内能越大。

(3)物体的状态发生变化时，内能也发生变化。比如：冰熔化成水时，

吸收热量，内能变大。

内能的改变方改变内传的两种方法

式(1)做功：做功能使物体内能发生改变，此时内能的改变就用功的数值来

计量。

方位物体内能实例

外界对物IW>0内能增加摩擦、敲打，锻打、弯折、压缩气体

做功体做功