简单机械功功率及电功电功率

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1、能源1、定义：自然界中能为人类提供能量的物质和物质运动， 如：三大矿物燃料（煤、石油、天然气）、流动的水和空气等，大部分来自太阳。2、能源的分类： 从能源利用角度可分为 常规能源和非常规能源 ；从能否 “再生”角度可分为 再生能源和非再生能源 ；也可从能源是否由自然界直接提供角度可分为一次能源和二次能源 。3、能源消耗和环境保护（ 1）当今世界能源消耗呈大幅度上升趋势，能源危机日益严重。（ 2）矿物燃料的大量消耗，造成了严重的大气污染和温室效应，致使全球气温升高，生态平衡遭到破坏，自然灾害频频发生。（ 3）解决能源环境问题的途径： 树立节能观，充分有效地利用现有能源；保护森林，植树造林，增加植

2、物对污染气体和温室气体的吸收量是解决环境污染的主要途径。 积极开发新能源，改变目前的能源结构是解决环境污染的根本途径，用清洁无污染新能源替代矿物燃料，减少污染气体和温室气体的排放。能量的转化和守恒定律1、能量的转化和守恒是自然界最为普遍的现象，包括有： 不生不灭 可以转移 可以转化 总量不变。2、永动机是无法实现的，因为违背能量转化和守恒定律。3、能量的转化和转移具有一定的方向性。例如热能可以从高温物体转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体； 可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能，但不能将内能自发地转化成化学能储藏起来，所以仍然需要节能。机械能1、机械能： 动能和势能统称为机械能

3、。（ 1） 动能：物体由于 运动而具有的能。（ 2） 重力势能：物体由于被 举高而具有的能。（ 3） 弹性势能：物体由于发生 弹性形变 而具有的能。2、动能和势能的影响因素（ 1）影响动能的因素是物体的 质量和速度 。质量相同时，速度大的物体具有的动能大；速度相同时，质量大的物体具有的动能大。E动=1/2mv2（ 2）影响重力势能的因素是物体的 质量和高度 。质量相同时，高度大的物体重力势能大；高度相同时，质量大的物体重力势能大。 E 势 =mgh（ 3）同一物体的弹性形变越大，其弹性势能越大。3、动能和势能的 相互转化（ 1）动能转化为重力势能时，物体的速度不断 减小，高度不断 增加；重力势

4、能转化为动能时，高度 降低，速度增大。（ 2）动能转化为弹性势能时，速度减小，弹性形变增大；弹性势能转化为动能时，弹性形变减小，速度增大。4、机械能守恒（ 1）物体通常既具有动能，又具有势能。（ 2）当物体只受重力和弹性力时（不受阻力时） ，机械能总量 保持不变 。即动能减小了多少，势能就增加多少；势能减小了多少，动能就增加多少。机械能可以转化为其他能：水力发电内能：1、分子运动论的基本内容： （1）物质是由分子构成的； （2）分子永不停息地做无规则运动；（3）分子之间存有相互作用的引力和斥力。2、热运动：物体内部大量分子的无规则运动。3、内能：物体内部所有分子做无规则运动而具有的能，也称为热

5、能；内能是能量的形式之一，单位也是焦耳。4、改变内能的两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变内能是等效的。核能：1、定义：原子核发生变化时释放的能量。2、获得的途径：裂变和聚变（ 1）裂变：重核在中子轰击下发生 链式反应 将核能释放出来。它的应用是原子弹和核反应堆； 原子弹是将核能瞬间释放， 而反应堆是核能在人为控制的情况下逐渐释放，可用于核电站、航空母舰、潜艇。（ 2）聚变：轻核在超高温的条件下发生热核反应将核能释放出来。它的应用是氢弹；目前还没有方法使核聚变的能量在人为控制的情况下逐渐释放。（ 3）放射线及其应用：在裂变和聚变发生时，常见 三种射线，其中 射线为氦原子核流、 射线为电子流

6、、 射线为电磁波。其中射线穿透性最强，可用于金属零件的探伤检验，医疗中的 刀，植物的优良品种培育。3、核电站原理核电站中的能量转换借助于三个回路来实现。反应堆冷却剂在主泵的驱动下进入反应堆，流经堆芯后从反应堆容器的出口管流出，进入蒸汽发生器，然后回到主泵，这就是反应堆冷却剂的循环流程（亦称一回路流程）。在循环流动过程中，反应堆冷却剂从堆芯带走核反应产生的热量，并且在蒸汽发生器中，在实体隔离的条件下将热量传递给二回路的水。二回路水被加热，生成蒸汽， 蒸汽再去驱动汽轮机，带动与汽轮机同轴的发电机发电。作功后的水蒸汽在冷凝器中被海水或河水、湖水冷却水（三回路水） 冷凝为水， 再补充到蒸汽发生器中。

7、以海水为介质的三回路的作用是把水蒸汽冷凝为水，同时带走电站的弃热。功和功率1、功：做功的实质表示能量转移或转化的多少的量度。功的两个必要因素： 一个是作用在物体上的力， 另一个是物体在力的方向上移动的距离。三种无功的情形：（1）有力无距离，即用力推或拉物体，物体不动；（2）有距离无力，即物体由于惯性在运动，但此时已经失去了动力； （3）有力有距离，但力的方向和物体运动方向垂直，即该力方向上无距离。2、功的计算公式： W=Fs=Pt 功的单位：焦J3、功率（ 1） 功率是反映物体做功 快慢的物理量。（ 2） 功率的定义：单位时间里完成的功叫 功率（ 3） 功率的计算公式： P=W/t=Fs/t=

8、Fv，此变形公式给出了功率与力和速度的瞬时对应关系。当 P 一定时， F 与 v 成反比；汽车上坡时，由于发动机功率一定，司机采用降低速度的方法来获得较大的牵引力。（ 4） 功率的单位：瓦w常用单位还有：千瓦、兆瓦6（5） 1 千瓦 =1000 瓦1 兆瓦=10 瓦简单机械使用机械不但不省功， 反而费功。 但使用机械可省力或省距离或方便操作。 动力在做功过程中消耗的能量转化成了机械能。一、杠杆1、杠杆：在力的作用下能绕固定点的硬棒叫做杠杆。2、杠杆的五要素（ 1） 支点：使杠杆绕着转动的固定点。（ 2） 动力：使杠杆转动的力。（ 3） 阻力：阻碍杠杆转动的力（ 4） 动力臂：从支点到动力作用线

9、的 垂直距离。（ 5） 阻力臂：从支点到阻力作用线的 垂直距离。3、杠杆平衡：指杠杆保持静止状态或匀速转动状态4、杠杆平衡原理： 动力动力臂 =阻力阻力臂，即 F1 L1=F2 L2 5、杠杆的分类（ 1） L1L2 时，叫省力杠杆 ，其特点是省了力但费了距离。如开瓶盖的起子、铡刀、扳手、老虎钳、道钉撬等。（ 2） L1L2 时，叫费力杠杆 ，其特点是费了力但省了距离。如钓鱼杆、筷子、镊子、理发剪、缝纫机脚踏板等。使用费力杠杆虽然费了力，但动力移动的距离比阻力移动的距离小，达到费力省距离的目的。（ 3） L1=L2 时，叫等臂杠杆 ，其特点是不省力也不费力， 不省距离也不费距离。如天平、定滑轮

10、等。当动力的方向与杠杆垂直时，动力臂最大。阻力一定时，所用动力最小。二、滑轮1、使用时，滑轮的位置固定不动的是定滑轮，定滑轮是 等臂杠杆 ，不省力，但可以改变力的方向。2、使用时，滑轮随物体一起运动的是动滑轮，动滑轮是 动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半的力： F=G/2，力的方向不变。3、滑轮组既能省力又能改变力的方向。 重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一： F=1/nG，拉力所通过的距离为物体上升距离的几倍。连续的绳子受力处处 相等。三、机械效率有用功：必须要做的这部分功。额外功或无用功：不需要，但又不得不做的那部分功。总功：有用功与额外

11、功的总和。机械效率：有用功跟总功的比值。=W 有用 /W= Gh/FL100W 总=W 有用 +W 额外 W 有用 W 总 1滑轮组的机械效率人使用下列动滑轮或滑轮组时，若考虑摩擦力和绳子的重力，要将重物升高 h，所用的力 F 还应包括哪些？所做的额外功还有哪些？你希望额外功大些还是小些？1G动G绳F阻 )F(G物2W Fs1G动G绳F阻 ) 2h(G物2G物 hG动 hG绳 hF阻 h有用功额外功可以从两个方面提高机械效率：（ 1）尽可能减少额外功 ;如：减小滑轮、绳子自重（如选用密度较小的材料等）。减小滑轮的摩擦力（如加润滑油、保持机械清洁等）。（ 2）额外功不变时，增加有用功。测量斜面的

12、机械效率（ 1）光滑斜面： FL=GhW 额外 =0=100（ 2）有摩擦的斜面： W 总 =FL，W 有用 =G，W 额外 =FL-Gh，=Gh/FL（ 3）斜面的机械效率与斜面的粗糙程度和倾角有关。电功、电功率、焦耳定律电流所作的功即为电功：WUItPt ，其中电功率PUI电做功可将电能转化为其他形式的能量，如： 钨丝灯将电能转化为热能，高温使钨灯发光，最后为光能； 电炉将电能转化成热能；电动机将电能转化为机械能及少量的热能。测量小灯泡电功率的方法：伏安法，与“测电阻”相似，实验电路如下：“测电功率”与“测电阻”的不同处变阻器的作用数据处理测电功率调节灯泡两端电压到特定值不能求平均值测电阻

13、改变电压和电流， 测得多组数据求平均值其中电转化为热能的计算可运用焦耳定律：QI 2 Rt ，载流导体产生的热量，与电流I 的平方、导体的电阻 R、通电时间 t成正比；即由于导体存在电阻将电能转化为热能，对于纯电阻电路，电能全部转化为热能，即WQI 2 Rt UItU 2t ；对于非纯电阻电路如电R动机，电能转化为少量热能和大量机械能，在其中一段纯电阻电路中I RU R （欧姆定律），R运用焦耳定律可计算其中产生热能的量为：QI R2Rt ，而整个电路做功为W总 U 总 I总 t ，则机械能 W机械 U 总 I总t - I R2 Rt 。普通的梨形透明 （ “透明 ”就是说，灯泡内表面没有涂荧

14、光材料之类）电灯泡是靠灯丝达到一定温度后， 因热而发光的。 这样，当刚接通电源时， 灯泡由不亮到亮应该有一个时间过程 （灯丝的加热升温过程） 。但实际上是，我们一扳开关，灯泡马上就十分稳定地亮了起来。难道灯丝在瞬间就被加热到了足以发光的温度了么？灯丝在冷态时电阻很小， 电流很大， 因此，启动功率远大于灯泡的标称功率，再加上灯丝的热惯性 (热容量）很小，所以温度上升很快。灯丝在升温的过程中辐射功率上升很快，几乎是瞬间就可以达到输入和输出功率的平衡。夏季入户电压小于 220V 的原因：夏季用电量大，即用电高峰时，干路电流大，输电线上压降大，故入户电压小于 220 伏。设置空调专线的原因：空调等大功率用电器， 通过电流大，导致干路电流增大，通过保险丝或空开 P=I 2R，容易跳闸；所以需设空调专线。