第十一章功和机械能
1、如果一个力作用在物体上,物体在这个力的方向上移动了一段距离,就说这个力对物体做了功。
包含两个必要因素:一个是作用在物体上的力;另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。
功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。
W=FS
F表示力,单位:牛( N )。
S表示距离,单位:米(m)
W表示功,单位是牛米,叫作焦耳,简称焦,符号是J。
1J=1N·m
2、功与做功所用的时间之比叫做功率,功率是表示做功快慢的物理量。
功率等于功与做功所用的时间之比。
P=W/t
W表示功,单位是焦(J)。
t表示时间,单位是秒(s)
P表示功率,单位是焦耳每秒,叫做瓦特,简称瓦,符号是W。
1W=1J/s。
功率的单位还有千瓦,符号kW
1kW=103W
3、物体由于运动而具有的能叫动能。
质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大。
能量(能)的单位与功的单位相同。
E表示能量,单位是焦耳,简称焦,符号是J
4、物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫做重力势能。
物体的质量
越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。
5、物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。
6、动能和势能统称为机械能。
7、机械能是守恒的(能量守恒):物体的动能和势能是可以相互转化的,在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总和保持不变。
8、势能是属于物体系共有的能量,通常说一个物体的势能,实际上是一种简略的说法。
势能是一个相对量,选择不同的势能零点,势能的数值一般是不同的。
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
第十二章简单机械
1、一根硬棒,在力的作用下能绕着固定点O转动,这根硬棒就是杠杆。
动力臂:从支点O到动力F1作用线的距离L1
阻力臂:从支点O到阻力F2作用线的距离L2
杠杆平衡:当杠杆在动力和阻力的作用下静止(或匀速转动)时,称为杠杆平衡。
杠杆平衡的条件(阿基米德发现的杠杆原理)
动力×动力臂= 阻力×阻力臂
F1L1=F2L2
可变形为:F1/F2=L2/L1
2、定滑轮:滑轮在使用时,它的轴固定不动。
动滑轮:滑轮在使用时,它的轴可以随物体一起移动。
3、总功是有用功与额外功的总和,用W总表示。
W总=W有+W额
有用功:在使用机械时,机械对物体所作的功是有用的,是必须做的,这部分功叫有用功。
用W有用表示。
额外功:在使用机械时,不可避免地要对机械本身做功和克服摩擦力做功,这部分功叫额外功。
用W额表示。
4、机械效率是有用功跟总功的比值,用η表示。
η= W有/W总
机械效率一般用百分数表示。
有用功是总功的一部分,且额外功总是客观存在的,则有W有< W总,因此η总是小于1,这也表明:使用任何机械都不能省功。
5、定滑轮和动滑轮的工作特点:
(1)使用定滑轮不省力,但可以改变力的方向,也不多移动距离也不少移动距离;
(2)使用动滑轮可以省力,但不改变力的方向,而且费距离;
(3)使用动滑轮可以用1/2或1/3的力提起重物,但要移动2倍或3倍的距离。
6、滑轮组的工作特点:
(1)可以改变力的方向,可以省力。
(2)用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担重物,提起物体的力就是重物的几分之一(忽略动滑轮的自重、绳重及摩擦)。
(3)用滑轮组提起重物时,动滑轮上有几段绳子承担重物,拉力作用点移动的距离就是重物移动距离的几倍。
关于滑轮组的计算
①确定重物和动滑轮的重力由几段绳承担,用n表示。
②确定重物垂直上升的距离,用h表示;
则拉力F的绳端的移动距离就是nh。
③重物与动滑轮的总重力为G总=G物+G轮。
(绳重不计)
④当不计动滑轮重力时,拉力F=(1/n)G物
⑤当计动滑轮重力时,拉力F=(1/n)·(G物+G轮)
7、关于滑轮组机械效率的计算(动滑轮的自重、绳重及摩擦都要计入过程)
W有= G·h= m·g·h
m为重物质量,g为重力加速度,h为重物垂直上升的距离
W总= F·s= n·h·F
n为动滑轮上绳子的段数,h为重物垂直上升的距离,F为绳端的拉力
η=W有/W总= Gh/Fs = mgh/nhF = mg/nF。
第十三章内能
1、不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象,叫做扩散。
扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。
这种无规则运动叫做分子的热运动。
分子运动越剧烈,物体温度越高。
3、分子由于运动而具有的能叫做分子动能;分子由于它们之间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能。
物体内所有分子的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
内能的单位是焦耳(J)。
4、一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫做这种物质的比热容。
比热容用符号C表示,它的单位是焦每千克摄氏
度J/(kg·℃)。
单位质量1 kg的某种物质,温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量,就是这种物质的比热容(C)。
水的比热容是:c=4.2×103焦/(千克·℃),它表示的物理意义是:每千克的水当温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量是4.2×103焦耳。
5、在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量(Q),热量的单位也是焦耳(J)。
热量的计算:
①Q吸=cm(t-t0)
Q吸是吸收热量,单位是:焦耳;c是物体比热容,单位是:焦/(千克·℃);
m是质量;t0是初始温度;t是后来的温度。
②Q放=cm(t0-t)
③Q吸=Q放
6、用来解释热现象的分子运动理论:常见的物质是由大量的分子、原子构成的;物质内的分子在不停地做热运动;分子之间存在引力和斥力。
7、物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
8、改变物体内能的两种方法:做功和热传递。
这两种方法对改变物体的内能是等效的。
外界对物体做功,或物体从外界吸收热量,物体的内能增加。
反之,物体的内能将减小。
9、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。
10、质量相同的不同物质,当吸收或放出同样热量时,比热容较大的物质温度变化较小。
因此,比热容大的物质对调节温度有很好的作用,例如“水”。
第十四章内能的利用
1、利用内能做功机械,统称为热机。
热机的种类很多如:蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机等。
2、活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
3、我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值。
q= Q放/m
热值在数量上等于1千克某种燃料完全燃烧放出的热量。
单位是:焦耳/千克,符号J/kg。
气体燃料的热值常用J/m3作单位。
4、燃料完全燃烧放出的热量:
Q放=qm;
Q放是热量,单位:焦耳;q是热值,单位:焦/千克;
m是质量,单位:千克
5、用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要指标。
6、能量守恒定律:能量既不会凭空消灭,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其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变。
7、内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成。
四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程都是辅助冲程,靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
一个工作循环中对外做功1次,活塞
往复2次,曲轴转2周。
8、汽油机和柴油机的区别:
①在构造上,汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴;
②在吸取燃料时,汽油机吸入汽油和空气的混合物,柴油机吸入的是空气;
③在点火方式上,汽油机是点燃式,柴油机是压燃式;
④在使用上,汽油机比较灵巧,柴油机比较笨重,但柴油机效率高,功率较大,柴油价格比汽油便宜,因此多用在拖拉机、坦克、轮船、载重汽车上。
9、火箭是热机的一种,工作时将燃料燃烧时放出的内能转化成机械能。
火箭使用的是喷气式发动机。
喷气式发动机工作时,在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体,从尾部高速喷出,产生很大的反作用力推动机身向前运动。
喷气式发动机分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机(简称为火箭)两类。
前者本身只携带燃料,需要利用外界空气来助燃,因此飞行高度受到一定限制。
后者本身带有燃料和氧化剂,不需要依靠外界空气来助燃,因此飞行高度不受限制。