初中科学九年级全一册（浙教版）第3章 能量的转化与守恒 整合复习知识清单

初中科学九年级全一册（浙教版）第3章能量的转化与守恒整合复习知识清单

一、能量形式的多元识别与转化观念的建立【基础】【热点】

（一）能量形式的精准辨析

1.机械能：涵盖动能与势能（重力势能、弹性势能）。动能是物体由于运动而具有的能量【重要】，其大小由质量与速度共同决定。重力势能是物体由于被举高而具有的能量【重要】，其大小由质量与高度共同决定。弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能量【重要】，其大小由弹性形变程度决定。需特别注意，无论是拉伸还是压缩，只要发生弹性形变，物体就具有弹性势能【易错点】。

2.内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。任何物体在任何温度下都具有内能【基础】。

3.化学能：物质发生化学变化时释放的能量，储存在燃料、食物、电池中【基础】。

4.电能：与电荷的流动和积累相关的能量【基础】。

5.核能：原子核发生裂变或聚变时释放的巨大能量【基础】。

6.太阳能：来自太阳内部核聚变释放的辐射能，是地球上大多数能源的源头【基础】。

（二）能量转化与转移的普适性观念

自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同物体间相互转移【核心观念】。“消耗能量”“利用能量”或“获得能量”实质上就是能量的相互转化或转移的过程【重要理解】。例如，植物生长是将光能转化为化学能储存起来；水电站发电是将水的机械能转化为电能【基础应用】。

二、机械能的深度理解与守恒条件的严格判定【高频考点】【难点】

（一）动能与势能的影响因素及控制变量法实验【必做实验】

1.动能大小的影响因素探究【高频实验】

1.2.研究方法：控制变量法、转换法（通过观察木块被推动的距离来比较动能大小）。

2.3.探究与速度的关系：控制小球质量相同，让小球从斜面的不同高度静止释放【关键操作】。结论：质量相同时，速度越大，物体的动能越大【重要结论】。注意：结论中不应出现“高度”，高度是控制速度的操作手段，不是直接变量【易错点】。

3.4.探究与质量的关系：控制小球下滑的高度相同（即到达水平面时的速度相同），改变小球的质量。结论：速度相同时，质量越大，物体的动能越大【重要结论】。

4.5.水平面绝对光滑时的不可行性分析：若水平面绝对光滑，木块将被撞击后做匀速直线运动，永远运动下去，无法通过距离比较动能大小【难点理解】。

6.重力势能大小的影响因素探究

1.7.研究方法：控制变量法、转换法（通过观察沙坑的凹陷程度或木桩下陷深度来比较重力势能大小）。

2.8.探究与高度的关系：控制小球质量相同，从不同高度静止释放【关键操作】。结论：质量相同时，高度越大，重力势能越大。

3.9.探究与质量的关系：控制小球下落高度相同，改变小球质量。结论：高度相同时，质量越大，重力势能越大。

10.弹性势能大小的影响因素

1.11.结论：同一物体的弹性形变程度越大，其弹性势能就越大【基础】。

（二）机械能的转化与守恒定律的深入分析

1.动能与势能的相互转化【必考】

1.2.单摆模型：从最高点到最低点，重力势能转化为动能；从最低点到最高点，动能转化为重力势能。在最高点速度为零，但受力不平衡（重力和拉力不共线）【易错点辨析】。

2.3.滚摆模型：下降过程中，重力势能转化为动能，转速加快；上升过程中，动能转化为重力势能，转速减慢。在最高点速度为零，并改变旋转方向。

3.4.光滑轨道上的小球：上下坡过程中动能与重力势能不断转化。若轨道光滑，机械能守恒。

4.5.人造卫星：从远地点向近地点运动时，重力势能转化为动能，速度增大；从近地点向远地点运动时，动能转化为重力势能，速度减小【高频考点】。分析时，可先考虑高度变化以确定重力势能变化，再根据机械能守恒（太空中阻力可忽略）判断动能及速度变化【解题技巧】。

5.6.弹簧模型（如小球下落压缩弹簧）【难点】：

1.6.7.接触点A：小球刚接触弹簧，只受重力，继续加速。

2.7.8.平衡点B：小球所受重力与弹簧弹力相等，此时小球速度达到最大，动能最大【非常重要】。

3.8.9.最低点C：小球速度减为零，动能为零，弹簧弹性势能最大，小球受力不平衡（弹力大于重力）。

10.机械能守恒的条件及其判断【核心考点】

1.11.严格条件：只有重力或系统内弹力做功，没有如摩擦、空气阻力等其他外力做功【非常重要】。

2.12.判断方法：

1.3.13.看是否受到阻力：题干中出现“光滑”“不计空气阻力”“忽略摩擦”等字眼时，通常机械能守恒【基础判断】。若出现“粗糙”“受到阻力”“实际运动中”等，则机械能不守恒，有部分机械能转化为内能。

2.4.14.从能量形式看：若动能和势能相互转化，且总和保持不变，则守恒。

3.5.15.看最高点高度变化：在单摆、滚摆、过山车等实例中，若后一次上升的最高点比前一次低，说明机械能减少，不守恒。

16.动能、势能变化图像的识别【新考向】

1.17.学会分析v-t图像、Ek-t图像、Ep-t图像，结合具体运动过程（如蹦极、弹簧振子）判断特殊点的能量状态。

三、功和功率的精准计算与概念辨析【基础】【高频考点】

（一）功的必要因素与计算【必会】

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。两者缺一不可【基础】。

2.三种不做功的情况（“无功”三例）【易错点归纳】：

1.3.（1）有力无距：如推车但未推动，搬石头未搬起，人对物体有力但无距离，不做功。

2.4.（2）有距无力：物体由于惯性而移动一段距离，此过程中没有力作用在物体上，不做功。

3.5.（3）力距垂直：力的方向与物体运动方向始终垂直，如人提着水桶水平前行，提力方向竖直向上，与水平移动方向垂直，提力不做功【高频易错】。

6.功的计算：W=Fs

1.7.公式中F必须是作用在物体上的力，s是物体在力F方向上移动的距离，强调“同时性”和“同向性”【重要】。单位：焦耳（J），1J=1N·m。

2.8.计算时务必注意单位的统一，使用国际主单位。对于多个力做功的问题，要明确是哪个力对物体做功，功的大小只与F和s有关，与其他力（如摩擦力、重力）、物体运动状态（匀速或变速）、接触面情况等无关【难点辨析】。

（二）功率——做功的快慢【必会】

1.物理意义：表示物体做功快慢的物理量【基础】。

2.定义与公式：功与做功所用时间之比。P=W/t（定义式，通用）【重要】。推导式：P=Fv（适用于物体在力F作用下沿力方向做匀速直线运动，或求某一时刻的瞬时功率）【重要】。

3.单位：瓦特（W），1W=1J/s。常用单位还有千瓦（kW）、兆瓦（MW）。

4.比较做功快慢的两种方法：做功相同时，比较时间长短；时间相同时，比较做功多少【基础理解】。

四、简单机械的杠杆原理与滑轮组深度剖析【重难点】【必考】

（一）杠杆的五要素与平衡条件【基础】

1.杠杆定义：在力的作用下能绕固定点转动的硬棒。

2.五要素：支点（O）、动力（F1）、阻力（F2）、动力臂（l1）、阻力臂（l2）。力臂是支点到力的作用线的垂直距离，而不是支点到力的作用点的距离【易错点】。画力臂是解题的关键技能【必会】。

3.杠杆平衡条件（杠杆原理）：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1l1=F2l2【核心公式】。当杠杆在水平位置平衡时，便于直接从杠杆上读出力臂，因此实验前应调节杠杆两端的螺母，使其在水平位置平衡【实验要点】。

（二）杠杆的分类与应用【高频考点】

1.省力杠杆：l1>l2，省力但费距离。例如：撬棍、铡刀、羊角锤、钢丝钳、开瓶器【生活实例】。

2.费力杠杆：l1<l2，费力但省距离。例如：钓鱼竿、镊子、筷子、缝纫机脚踏板、理发剪刀【生活实例】。

3.等臂杠杆：l1=l2，不省力也不费力，不省距离也不费距离。例如：天平、定滑轮【生活实例】。

4.最小动力的画法【难点】：

1.5.步骤一：在杠杆上找离支点最远的点，该点为动力作用点。

2.6.步骤二：连接支点与该点，所得线段即为最大力臂。

3.7.步骤三：过该点作垂直于力臂的线，根据实际需要确定力的方向（使杠杆转动的方向），即为最小动力。

（三）滑轮与滑轮组【必考】

1.定滑轮：实质是等臂杠杆，不省力但可以改变力的方向。拉力F=G（不计摩擦），绳子自由端移动距离s等于物体上升高度h【基础】。

2.动滑轮：实质是动力臂为阻力臂二倍的省力杠杆。在不计摩擦和动滑轮重时，拉力F=G/2，但费距离，s=2h。若考虑动滑轮自重G动，则F=(G+G动)/2【重要】。

3.滑轮组：既能省力又能改变力的方向【重要】。

1.4.承担重物绳子段数n的确定：数直接与动滑轮相连的绳子段数（包括从动滑轮钩子出发的、从定滑轮绕向动滑轮的）。

2.5.拉力与物重关系：F=(G+G动)/n（不计摩擦）【核心公式】。

3.6.距离关系：s=nh【核心公式】。

4.7.速度关系：v绳=nv物。

五、机械效率的深入理解与综合计算【难点】【压轴题】

（一）三个功的区分【基础】

1.有用功（W有）：为了达到目的而必须做的功。如提升重物时，克服物体重力做的功W有=Gh；水平拉动物体时，克服摩擦力做的功W有=fs【关键】。

2.额外功（W额）：为了做有用功而不得不额外做的功，如克服机械自身重（动滑轮、绳重）、克服摩擦所做的功。

3.总功（W总）：动力对机械做的功，W总=Fs。三者关系：W总=W有+W额。

（二）机械效率的辨析与计算【核心考点】

1.定义：有用功跟总功的比值。公式：η=W有/W总×100%【必记】。

2.物理意义：表示机械性能的好坏，反映了有用功在总功中所占的比例。机械效率总小于1（因为额外功不可避免）【重要】。

3.注意辨析：功率是做功的快慢，机械效率是有用功的比例，二者无必然联系。做功快的机械，效率不一定高【易错点】。

（三）不同场景下的机械效率计算【必考】

1.竖直滑轮组：η=W有/W总=Gh/Fs=Gh/(F·nh)=G/(nF)。若考虑动滑轮重（不计摩擦），η=G/(G+G动)【高频公式】。

2.水平滑轮组（拉动物体）：有用功为克服地面摩擦力做的功W有=fs物，总功为拉力做的功W总=Fs绳=F·ns物，则η=f/(nF)【重要，区别竖直】。

3.斜面：η=W有/W总=Gh/FL。斜面的机械效率与斜面的粗糙程度（摩擦）和倾角有关。斜面越陡、越光滑，机械效率越高【重要规律】。

六、内能、热量与温度的三者辨析及热值计算【基础】【易错】

（一）内能、热量、温度的辨析【重中之重】

1.温度：表示物体的冷热程度，是分子热运动剧烈程度的标志。温度升高，分子热运动加剧，但不一定意味着物体吸热（也可能是做功）【易错点】。

2.内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。任何物体都有内能。同一物体，温度升高，内能一定增加；但内能增加，温度不一定升高（如晶体熔化、水沸腾时）【非常重要】。

3.热量：在热传递过程中，传递能量的多少。热量是一个过程量，不是状态量。只能说物体“吸收”或“放出”热量，不能说物体“具有”或“含有”热量【核心辨析】。

4.改变内能的方式：做功和热传递。两种方式在改变物体的内能上是等效的【基础】。

（二）热量的计算【必会】

1.物体温度变化吸放热：Q=cmΔt【核心公式】。其中c为比热容，是物质的特性；Δt为温度的变化量，要特别注意“升高到”与“升高了”的区别【易错点】。水的比热容为4.2×10³J/(kg·℃)，意义是1kg水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量为4.2×10³J【基础】。

2.燃料完全燃烧放热：Q=mq（适用于固体、液体燃料）或Q=Vq（适用于气体燃料）【核心公式】。q为热值，是燃料的特性。

七、电能、电功率与焦耳定律的电路综合应用【压轴题】【高频考点】

（一）电能与电功【基础】

1.电功实质：电流做功的过程，就是电能转化为其他形式能的过程。电流做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能【重要理解】。

2.电功的计算：W=UIt（普遍适用）【核心公式】。对于纯电阻电路（电能全部转化为内能的电路），还可使用W=I²Rt=(U²/R)t【重要】。单位：焦耳（J），常用单位千瓦时（kW·h），俗称“度”，1kW·h=3.6×10⁶J。

（二）电功率的深度理解与应用【核心考点】

1.物理意义：表示电流做功快慢的物理量【基础】。

2.定义与公式：P=W/t=UI（普遍适用）【核心公式】。对于纯电阻电路，P=I²R=U²/R【重要】。

3.额定功率与实际功率的辨析【必考】：

1.4.额定电压：用电器正常工作时的电压。额定功率：用电器在额定电压下工作的功率【基础】。

2.5.实际功率：用电器在实际电压下工作的功率。灯泡的亮度由实际功率决定，而不是额定功率【非常重要】。

3.6.关系：当U实=U额时，P实=P额；当U实>U额时，P实>P额，可能损坏用电器；当U实<U额时，P实<P额。

7.测量小灯泡的电功率（伏安法）【必做实验】：

1.8.原理：P=UI。

2.9.电路图与实物连接：电流表串联，电压表并联，滑动变阻器“一上一下”串联在电路中，起保护电路和改变小灯泡两端电压的作用【关键操作】。开关在连接电路时应断开，滑片应置于最大阻值处【要点】。

3.10.数据处理：多次测量，计算不同电压下的实际功率，但不能将不同电压下的功率求平均值作为额定功率，因为额定功率是固定值，只有在额定电压下测得的才是额定功率【易错点】。

（三）焦耳定律与非纯电阻电路分析【难点】

1.电流的热效应：电流通过导体时，导体发热的现象【基础】。

2.焦耳定律：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。公式：Q=I²Rt（普遍适用）【核心定律】。

3.纯电阻电路与非纯电阻电路的辨析【重中之重】：

1.4.纯电阻电路（如电炉丝、电烙铁、白炽灯）：电能全