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.doc

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；
（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；
③ 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”
11N·m
3、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；
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： 【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、、可得；
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”，W
11 11000W 11000106W
4、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、10001000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：F1L12L2 或 F1221
3、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，F1L12L2，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”。
5、杠杆的分类
杠杆类型
杠杆特点
杠杆优点
杠杆缺点
应用

省力杠杆

L1＞L2
F1＜F2
动力＜阻力

省力

费距离

手推车、瓶盖起子

费力杠杆

L2＞L1
F2＜F1
动力＞阻力

省距离

费力

缝纫机脚踏板
手柄长，刀口短的剪刀

等臂杠杆

L1＝L2
F1＝F2
动力＝阻力

既不省力、也不省距离

天平、定滑轮

【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
1、定滑轮和定滑轮的区别

定滑轮
定滑轮
含义
位置固定不动的滑轮
位置随重物移动的滑轮
实质
等臂杠杆（支点在滑轮中心轴处）
动力臂为阻力臂两倍的省力杠杆
（支点在固定端绳子与滑轮相切处）
特点
1、不能省力 2、不能省距离
3、能改变力的方向
4、定滑轮中，各个方向上的拉力大小不变
1、省一半力；
2、费距离；
3、不能改变力的方向；

【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＝克服物体的重力G做功（理想状态）；
实际情况下，拉力F所做的功＝克服物体的重力G做功＋克服摩擦力f做功；

（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＝克服物体的重力G所做的功；
实际情况：拉力F所做的功＝克服物体的重力G所做的功＋克服定滑轮重力所做的功＋克服绳子与定滑轮之间的摩擦力做功；
（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（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； 2 3
A、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有÷W总×100有÷（w有额）×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；
（2）有用功：克服物体重力所做的功物h；
（3）额外功：克服绳子重力和摩擦所做的功（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；
（2）有用功：克服物体重力所做的功物h；
（3）额外功：克服动滑轮的重力、绳子重力和摩擦所做的功（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÷ G物h÷（G物h + G动h）= G物÷（G物 + G动）= G物÷；
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；
2、有用功：克服物体重力所做的功；
3、额外功：克服摩擦力所做的功；
4、机械效率：η= G物h÷ G物h÷（G物h + ）
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；

【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：
方式
含义
举例
传导
热量通过接触物质由高温部分向低温部分传递
放在掌心的冰慢慢熔化
对流
热量通过液体或气体自身的流动由高温部分向低温部分传递
用水壶烧水，最终整壶水的温度都达到沸点；
辐射
热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低温物体的传递
太阳的光和热传递到地球
（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：（·℃）,读作：焦每千克摄氏度
（2）水的比热：4200 （·℃）
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：×m×△t． Q吸×m×（t－t0） Q放×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”。
（3）热量的多少与物体内能的多少、物体温度的高低没有关系；
3、温度、内能、热量之间的区别和联系
【区别】
（1）温度：是一个状态量，所以只能说：“是”多少，而不能“传递”或“转移”的；
（2）内能：是能量的一种形式，，也是一个状态量，通常用“具有”等词来修饰；
（3）热量：是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，如果物体之间没有温度差，就没有热传递，就没有内能的转移，也就不存在“热量”的问题；
【联系】
温度的变化，可以改变一个物体的内能，传递能量的多少可以量度物体内能改变的多少。物体吸收或放出热量，它的内能将发生改变，但它的温度不一定改变，同样，物体放出热量时，温度也不一定降低；
四、燃料的热值
1、热值：1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值；用“q”表示
（1）单位：焦/千克
（2）物理意义：氢气1.4×108
——质量为1千克的氢气完全燃烧时所释放的热量为1.4×108 J
（3）热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的形状、质量、体积、是否完全燃烧均没有关系；
（4）燃料完全燃烧放出的热量的计算公式：
（5）“1千克”、“某种燃料”、“完全燃烧”
2、火箭选用氢作燃料，而不是汽油，原因：液态氢的热值大；

【第6学时】
第6节 电能的利用
一、电器的功率
1、电能利用：
物体能做功是因为具有能量，力对物体做了多少功，就有多少能量发生了转化；电流也具有做功的本领，是因为具有电能，电流通过用电器会发生电能与其他形式的能量之间的转化（实质是电流做功）；
2、电功率的定义：电流在单位时间内所做的功，用“P”表示
（1）单位：瓦特 瓦 W 千瓦 兆瓦
（2）1千瓦=1000瓦 1兆瓦=1000千瓦
（3）物理意义：1000瓦——电流在每秒内所做的功是1000焦耳
（4）电功率反映了电流做功的快慢、电能转化的快慢、电能利用的快慢；
【拓展】
灯泡的电功率越大，单位时间内电流做功（电能消耗）越多，电能转化越快，电流做功越快；
3、额定电压和额定功率
（1）额定电压：用电器正常工作时的电压；一般用电器上标明的正常工作的电压值就是额定电压，常用U额表示；
（2）额定功率：用电器在额定电压下正常工作时的电功率；一般用电器上标明的正常工作的功率值就是额定功率，常用P额表示；
【拓展】用电器的额定电压和额定功率是不会发生改变，每一种用电器的都是已经设定好的；
4、用电器常见的电功率：普通灯泡15—100W 电冰箱、电视机、电脑100—400W
空调、电热水器1000W左右
5、实际电压和实际功率：
（1）实际电压：用电器实际工作时的电压，常用U实表示；
如：可能与额定电压相等，也可能比额定电压大或者小，也可能用电器两端实际电压为0；
（2）实际功率：用电器在实际电压下工作时的电功率，常用P实表示；
如：可能与额定功率相等，也可能比额定功率大或者小，也可能用电器两端实际功率为0；
6、灯泡的亮度是由灯泡的实际电功率大小所决定的，无论额定电压如何，额定功率如何，在没有损坏的前提下，如果实际功率相等，则发光的亮度就相同；
用电器两端的电压
电功率
用电器工作情况
U实额
P实额
正常工作
U实＞U额
P实＞P额
容易损坏
U实＜U额
P实＜P额
不能正常工作
二、电功率和电功的计算
（一）影响电功率大小的因素
1、器材：干电池两节、2.5伏小灯泡两个、电压表、电流表、开关、导线若干。

2、条件控制：
（1）图a：电压相等时，研究灯泡电功率大小与电流大小的关系；（并联）
（2）图b：电流相等时，研究灯泡电功率大小与电压大小的关系；（串联）
3、现象：用灯泡的亮度来反映电功率大小关系
4、结论：
（1）图a：电压相等时，电流越大，灯泡的电功率越大；
（2）图b：电流相等时，电压越大，灯泡的电功率越大；
（二）电功率和电功的计算
1、用电器的电功率等于用电器两端的电压与通过用电器的电流大小的乘积；
（1）公式：
（2）根据欧姆定律，推导公式：2 2R
（3）单位：瓦 W 11伏·安
【注意】
（1）由于欧姆定律只适用于纯电阻（即用电器消耗的电能全部转化为热能）电路而对非纯电阻电路则不适用，所以推导出的两个公式也只适用于纯电阻电路
（2）对于公式中出现的电压值、电流值和电阻值都具有同时性（某一瞬间通过导体的电流值和该时刻加在导体两端的电压值）和同体性（针对同一导体中的电流值、该导体两端的电压和该导体的电阻值）；
（3）2常被应用于并联电路，因为并联电路各分支两端的电压都相等；
2R常被应用于串联电路，因为串联电路中的电流是处处相等的；
另外，2常用于根据用电器的铭牌求出电阻，以及进一步求出用电器的实际功率；
（4）无论用电器串联还是并联关系，电路的总功率等于各用电器实际电功率之和；
表达式：P总123+……
或者用电器的总功率等于电路中的总电压和总电流的乘积；P总总I总；
2、电功的计算：
（1）公式： ；
（2）推导公式：2 2
三、电功率的测定
1、测定的方法：
（1）用电能表直接测定用电器的消耗的电能、秒表测定用电器做功的时间，从而测定用电器的电功率；
（2）测量出用电器两端的电压和通过用电器的电流，再根据公式间接求出用电器的电功率，这种方法叫伏安法；
2、用伏安法测定小灯泡电功率
（1）实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线。

（2）实验电路图：
（3）器材说明：
用电流表和电压表分别测出通过小灯泡的电流和其两端电压，因为要测量不同电压下的功率，所以电路中要接入滑动变阻器，用来改变小灯泡两端电压。
（4）实验步骤：
① 按电路图连接好电路；
② 闭合开关，调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压恰好等于小灯泡的额定电压2.5V，观察小灯泡的亮度，并记录电流表和电压表的示数。
③ 调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的1.2倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数（注意：小灯泡两端的电压不能超过它的额定电压太多）。
④ 调节滑动变阻器，使小灯泡两端的电压约等于小灯泡额定电压的0.8倍。观察小灯泡的亮度变化，并记录此时电流表和电压表的示数。
⑤ 计算出三种情况下小灯泡的电功率
⑥ 断开电路，整理器材。
⑦ 实验数据（记录）表格：

实验要求
发光情况
电流（A）
电压（V）
电功率（W）
1
小灯泡在额定电压下工作
正常
 0.3
 2.5
 0.75
2
小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍
很亮
 0.4
 3
 1.2
3
小灯泡两端电压低于额定电压
暗
 0.2
 2
 0.4
 【注意】：在进行实验时应注意以下几点：
① 电源电压应高于小灯泡的额定电压，例如，测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率时至少要选两节干电池串联作电源。
② 电压表的量程应大于小灯泡的额定电压，电流表的量程要大于小灯泡正常工作电流。
③ 滑动变阻器允许通过的最大电流要大于灯泡的正常工作电流，而滑动变阻器的最大电阻值应与小灯泡的电阻差不多，以使调节效果明显。
④ 根据串联分压原理进行判断，准确熟练地调节滑动变阻器，使小灯泡在等于额定电压、略高于额定电压的和低于额定电压三种条件下发光。尤其在做第二次实验时，需小心调节滑动变阻器，以免因实验电压超过额定电压太多而烧坏灯泡。
⑤ 开始连接电路时，要使开关断开，闭合开关前，要把滑动变阻器滑片置于最大阻值处。
⑥ 开始实验前，要检查电路并试触，实验结束，要先断开开关，再整理电路。
⑦ 实验时，在移动活动变阻器的滑动触头时，眼睛要看着电压表，看它的示数是不是等于小灯泡的额定电压；
⑧ 测电阻的三次测量是为了求平均值减小误差；而测功率的三次测量是为了测不同电压下的实际功率并比较灯泡的亮度，故不能取平均值；
⑨ 实验中滑动变阻器的作用：保护电路和改变灯泡两端的电压，进行多次测量，从而得到不同电压下的电功率值；
（5）分析论证：由公式计算小灯泡的功率。（将计算结果填入表中，通过分析和比较得出）分析比较额定电功率和实际电功率大小问题，比较灯泡的亮暗程度与电功率间的关系。
① 当U实额时， P实额 ，正常发光；
② 当U实<U额时，P实< P额，较暗；
③ 当U实>U额时，P实> P额，较亮；
（6）实验结论：
① 不同电压下，小灯泡的功率不同；实际电压越大，小灯泡功率越大。
② 小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定，实际功率越大，小灯泡越亮。
 （7）实验拓展：测小灯泡的电功率和用伏安法测电阻两实验有相似之处，也有明显区别，列表对比分析如下：
实验
名称
测小灯泡电阻
测小灯泡的功率
原理
R＝
P＝
器材
电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线、被测的电阻或小灯泡
电路图
同上
同上
分析
对比分析测量结果。
结论
测电阻采取多次测量求平均值的方法求导体的电阻，而测电功率不能求平均值
 （8）伏安法测小灯泡的电阻要多次测量求平均值减小误差，而测小灯泡的电功率为何不能也求平均值呢？
  随着小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流的改变，小灯泡的功率也在改变，不同的电压下，小灯泡的电功率不同，小灯泡的实际功率是不断变化的，因此求功率的平均值是没有意义。为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况，所以电功率不能求平均值。
【拓展】
实验电路中，小灯泡不发光的原因：
（1）电路故障问题：灯泡短路、灯泡断路（或电路中某一处断路）、
（2）非电路故障问题：小灯泡的实际电功率太小，不足以让灯泡发光，只能让你发热；
四、电能表“电度表”
1、电能表的作用和计量单位
（1）作用：用电器在一段时间里消耗的电能；
（2）计量单位：千瓦时 ·h 俗称“度” 1 ·1度3.6×106J
（3）意义：功率为1千瓦的用电器正常工作1小时所消耗的电能为3.6×106J；
2、电能表的参数及意义：
① “220伏、50赫”表示该电能表在200伏、50赫兹的电路中使用；
② “10（20）安”表示此电能表的标定电流为10安，在短时间内使用电流允许大些，但最大不能超过20安；
③ “600转/千瓦时”表示接在这个电能表上的用电器，每消耗1千瓦时的电能，电能表转盘转过600转，即电能表每转动一转消耗的电能是1千瓦时/600转；
3、电能表测量电能的方法：
（1）测量较大电能时用刻度盘读数：最后一位有红色标记的数字（有方框打着的数字）表示小数点后第一位，电能表前后两次读数之差，就是这段时间内消耗的电能；
【具体过程】：
让用电器工作一段时间，读出该用电器消耗的电能，利用公式计算出该用电器的电功率；
（2）测量较小电能时，用转盘读数：通过记录某段时间内电能表转盘转数，结合电能表转盘每转表示的电能，计算出该段时间内消耗的电能，即：W电转数×每转消耗的电能；
【具体过程】：600转/千瓦时
让待测电功率的用电器工作，记下电能表转盘转过一定转数n所用的时间t，则该用电器在时间t内做的功为：（n×3.6×106J）/600转6000n焦，则该用电器的电功率为：6000n焦；
五、学习方法点津
1、本节内容涉及的公式和单位较多，容易出现混淆或不能选用正确、合理的公式进行分析和计算，针对这种情况，一般解答计算题时先列出已知的各个物理量（用字母表示），并将各物理量标注上相应的单位，然后将所要求的物理量也列出，综合已知的物理量和要求的物理量，找出需要的公式即可；
2、灯泡的亮度取决于实际功率，跟额定功率无关，判断时，可用下面三条规律：
（1）若灯泡正常发光，额定功率大的灯泡亮；
（2）若灯泡串联且不正常发光，则电阻大的亮；
（3）若灯泡并联且不正常发光，则电阻小的亮；
3、测量小灯泡电功率实验电路图故障分析：
（一）接线错误
（1）现象：若灯泡很亮，电压表和电流表的指针偏转较大，移动滑动变阻器，灯泡亮度和电压值、电流值不变；
原因：滑动变阻器同时接在上面两个接线柱；
（2）现象：若灯泡很暗，电压表和电流表的指针偏转较小，移动滑动变阻器，灯泡亮度和电压值、电流值不变；
原因：滑动变阻器同时接在下面两个接线柱；
（3）现象：电压表（并联连接）和电流表（串联连接）的指针反向偏转；
原因：电压表或电流表的接线柱接反了；
（二）实验操作错误：
（4）现象：灯不亮，电压表无示数，电流表有示数；
原因：灯泡短路；
（5）现象：灯不亮，电压表有示数，电流表无示数；
原因：灯泡断路；
4、易误易混警示：
（1）额定功率越大，灯泡越亮；额定功率越小，灯泡越暗；
（2）电能的计算错误：忽略物理量的对应性，单位没有统一；

第7节 电热器
一、电热器
1、电流热效应：电流通过各种导体时，会使导体的温度升高，这种现象叫电流热效应；
（1）实质：电能转化为内能
（2）电热器的原理：电流的热效应
（3）电离热效应现象的产生与导体的电阻存在有关，当电阻消失（即超导体）时，热效应现象也就不存在了；
（4）电流热效应的利与弊：
利：无污染、热效应高、控制方便和调节温度；
弊：在家庭电路中，由于长期的电流热效应，导线外的绝缘层会加速老化，甚至会烧毁绝缘皮而引起火灾；浪费能源；影响电器的使命寿命；
（5）电热器的主要元件：发热体；
（6）发热体材料的要求：电阻率大、熔点高的电阻丝
（7）常见的电热器：电炉丝、电熨斗、电热毯、电热壶、电饭煲和电烙铁等；
二、探究影响电热的因素————控制变量法
1、因素：导体的电阻R、通过导体的电流的大小I、通电的时间t
（1）控制t、I相同，研究热效应与电阻的关系；
（2）控制t、R相同，研究热效应与电流的关系；
（3）控制R、I相同，研究热效应与通电时间的关系；
2、电阻产生的热看不见，利用“转化法”，方法：
利用电阻丝产生的热量使玻璃管内煤油升高的高度进行比较；
3、实验步骤：
（1）将2根阻值不同的电阻丝串联，通电加热一段时间后，，观察两玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记；
结论：当电流和通电时间相同时，导体的电阻越大，导体产生的热量越多；
（2）调节变阻器使电流增大，在与（1）相同时间内，观察同一玻璃管中煤油上升的高度，并作出标记；
上述2次进行对比结论：当导体电阻和通电时间相同时，通过导体的电流越大，导体产生的热量越多；
（3）保持第2次电流大小不变，延长通电加热时间，观