1、九年级科学上册 教师辅导讲义 能量的相互转化能量转化的量度物理部分 浙教版能量的相互转化，能量转化的量度学员编号： 年 级： 初三 课 时 数：3学员姓名： 辅导科目： 科学 学科教师： 授课主题C （能量的相互转化，能量转化的量度）授课日期及时段教学内容一、专题检测 1、以下说法正确的是（ ） A. 举重运动员举着杠铃不动，举力做了功 B. 用力推桌子，但桌子没有动 C. 重物竖直下落，重力做了功D. 小球在光滑水平桌面上移动了一段距离，支持力做了功2、有一段粗细均匀的圆木，重为G，用绳子绕过其中部（如图）绳子一端固定在圆木上，另一端在大小不变的水平拉力F的作用下，拉着圆木沿水平地面匀速滚动
2、一段距离S，在此过程中，拉力F所做的功是（ ） A. FS B. （F+G）S C. 2FS D. 2（F+G）S3、质量相同的甲、乙两同学，从一楼跑到五楼，甲用了3分钟，乙用了2分钟，则两人所做的功W甲、W乙及做功的功率P甲、P乙大小比较（ ） A. W甲W乙、P甲=P乙 B. W甲W乙、P甲P乙 C. W甲=W乙、P甲=P乙 D. W甲=W乙、P甲P乙4、子弹在枪膛内受火药爆炸后产生的气体的平均推力是800牛，子弹的质量为20克，枪膛长55厘米，射出后子弹在空中飞行了80米，则气体对子弹所做的功是多少？答案 ：C，C，D，W=Fs=800N*0.55m=440J二、知识梳理1、能量的相互转
3、化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，能量也会在不同的物体间相互转移。即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质是能量相互转化或转移的过程。如：雪崩时的能量转化:势能转化为动能人造卫星:太阳能转化为电能青蛙跃起扑食的过程:化学能转化为动能和势能胶片感光成像:光能转化为化学能特技跳伞:势能转化为动能和热能森林火灾:化学能转化为热能植物生长:光能转化为化学能水电站(工作时):机械能转化为电能2、能量转化的量度举重运动员将60千克的杠铃举高2米，有多少化学能转化为杠铃的势能？马拉着车行走100米，需消耗多少化学能？功：物体在力的作用下，沿力的方向通过一段距离，我
4、们就说这个力对物体做了功做功的两个必要因素：（1）、作用在物体上的力 （2）、物体在力的方向上通过的距离不做功的个别情况：（1）、有力无距离，比如人推车而车未动则人对车没有做功 （2）、有距离无力，比如足球在空中飞的时候，人的脚此时并未对足球做功 （3）、力与运动方向垂直，比如人提着水桶在水平地面上行走，此时人未对水桶做功功的计算：（1）、规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积 （2）、公式W=FS 注意：S-是F方向上的距离 （3）、功的单位：焦耳(J) 1焦耳=1牛米 （4）在提取重物时我们也可以从克服阻力做功的角度来解题即W=GH3、功和能的关系（1）、能：物体具有做功的本领，
5、就说物体具有能(单位：焦耳)（2）、做功的过程实质上就是能量转化的过程（3）、功用来量度能量转化的多少4、功率-表示物体做功快慢（1）、定义：单位时间里完成的功叫做功率（2）、定义式：P=W/t（3）、单位：1瓦特=1焦耳/秒 读作：焦耳每秒 其它常用单位：1千瓦=1000瓦 1兆瓦=106瓦（4）、1瓦特的意义：表示1秒钟做功1焦耳（5）、功率也表示了能量转化的快慢（6）推导式：P=W/t=Fs/t=Fv3、题型突破题型一：能量的相互转化例题1：水力资源的开发一般是将水能转化为电能，长江三峡水电站建成后装机容量1820万千瓦，这些电能最终来源于( ) A.水的势能 B.水的动能 C.太阳能
6、D.水本身具有的能量分析：太阳辐射能是地球上各种能量的最主要来源，它促进冰雪融化、水分蒸发、空气流动等，是谁循环的动力。而永不停息的谁循环又是水力发电站赖以生存的前提，因为这些电能最终来源于太阳能。答案：C. 题型二：能量转化的量度例2：一个人用50N的力沿水平方向匀速推一辆重200N的车前进2m，求这个人对车做功多少？重力对车做功多少？ 分析：人对车的力为50N，在这个力的作用下车子前进了2m，所以人对车做的功直接利用公式便可求得，而物体重为200M,但在重力的方向上没有移动距离，因此重力没有对物体做功。解：W人 = F S = 50N 2m =100JW重 =F S = 200N 0m =
7、 0J答 ：人对车做功100J，重力对车没有做功 例3：在甬台高速公路工程中，需要将一株千年古樟移动，施工人员对古樟的树叶做了修剪，再在其四周深挖，把古樟连根带土挖起，宛如一个长方体的大“花盆”（如图示）。然后施工人员在“花盆”下铺上平行轨道，用4个推力均为5106N的千斤顶将古樟沿轨道缓慢滑动了35m。移动前，施工人员在古樟进行修剪是为了降低古樟的 作用；古樟连根带土的体积约为约为 3500m3,若平均密度按2.0103kg/m3计算，它的质量约为多少？在整体平移过程中，4个千斤顶对“花盆”共做了多少功？在移动过程中采取哪些措施可以减少摩擦？请举两例 。分析：本题以“巧移古樟”为知识背景，综
8、合考查生物、生理知识。属于“拼盘式”综合。解答这类题通常采用各个击破的方法，即找准问题所涉及的学科，选用相应学科知识解答。如果不同学科的问题间相互联系，则应找准问题的“切入点”，按一定思维顺序分析解答。本题涉及生物知识及物理知识，但二者之间没有内在联系。古樟的叶具有蒸发水分的作用，移动前，施工人员进行修剪是为了减少叶的数量从而减少水分的蒸发量，确保古树成活。由m=V可直接计算古樟及根部土块的质量。由W=Fs直接计算千斤顶对“花盆”做的功。由影响摩擦力大小的因素结合实际情况，制定减小摩擦的措施。解答：修剪是为了降低古樟的 蒸腾 作用.m=V=2.0103kg/m33500m3=7.0106kg.
9、由W=Fs=45106N35m=7108J.将滑动摩擦改为滚动摩擦、加润滑油。例4：一台拖拉机匀速耕地，所受阻力是180000牛，半小时耕地0.9千米。则此过程中拖拉机功率为多少？分析：因为拖拉机匀速耕地，所以动力等于所受阻力都为180000牛，而在这个力的作用下前进了0.9千米，则所做的功便可求解，做完这个功所用的时间为半小时，根据功率公式P=W/t可直接求解。解： W=Fs=180000牛900米=162000000焦 P=W/t=162000000焦/(0.53600秒)=90000瓦 答：此过程中拖拉机功率为90000瓦。四、专题过关1、神舟六号飞船进人轨道后，太阳能电池帆板打开，并自
10、动调整位置，使太阳光垂直照射在帆板上，这样就能产生足够的电能，用于各种仪器设备正常工作。这种太阳能电池帆板的作用是（ ） A.将太阳能转化为化学能 B.将太阳能转化为电能 C.将电能转化为太阳能 D.将热能转化为太阳能答案：B2、请指出以下各过程中能量的转化情况。火箭发射: 植物的光合作用： 激光切割金属： 答案：内能-机械能；光能-化学能；光能内能3、2008年5月8日我国成功实现奥运圣火在珠穆朗玛峰的传递。登山的火炬手必需携带氧气瓶，这里氧气的作用是供火炬手_。火炬中的燃料燃烧需要氧气，这是利用氧气_的性质。火炬燃烧时把燃料的_能转化为内能和光能。答案：呼吸 支持燃烧（或“助燃”） 化学4
11、、“氢氧化钠在水中溶解，温度要升高；硝酸铵在水中溶解，温度要降低。”这两种物质在溶解过程中，能量的形式各发生了怎样的转化？答案：前者化学能热能，后者热能化学能5、如图所示，两个演员在做杂技“顶竿”表演，顶竿者的肩膀上竖立着一根直竹竿，竹竿的上端有一位重300牛的小演员。请问：(1)当小演员沿竿竖直下滑2米，则重力对他做了多少功?(2)当小演员静止在竿上时，若顶竿者肩部的受力面积是20厘米2，不计竹竿的重，则顶竿者肩部受到的压强是多少?答案： (1)WFsGh300N2m600J答：重力做功600J。(2)pFS=GS 1.5105Pa答：顶竿者肩部受到的压强为1.5105Pa。6、我国将于20
12、07年发射绕月飞行的“嫦娥一号”卫星。卫星在近地面升空过程中，势能的变化是（ ）A变大B变小C不变D无法判断答案：A7、下列情况中，人有没有对所带的皮箱做功：（1）人用力提放在地上的皮箱，但没有提起 ( )（2）人再一次用力把箱子提起 ( )（3）人用力提着皮箱在原地不动 ( )（4）人提着箱子在水平路面上走了50米( )（5）人提着箱子站在水平匀速行使的汽车上( )（6）人把箱子放在电梯上,电梯从1楼上升到10楼 ( )（7）人提着皮箱在电梯中上升( )答案：；8、跳绳是一项很好的健身运动。某同学作了相关的测量：小军的体重为400牛，跳起时重心升高的高度平均为0.02米，则小军跳一次做功_焦
13、；若小军1分钟跳150次，则小军跳绳时的功率为_瓦。答案：8；209、一架起重机在5分钟内把60000牛的重物匀速举高25米，它的功率是多少千瓦？解: W=Fs=60000牛25米=1500000焦P=W/t=1500000焦/300秒=5000瓦=5千瓦 答：起重机的功率是5千瓦.10、联系速度的科学意义，请你说出“电风扇的功率是80瓦”表示什么意思？ 答案：电风扇的功率为80瓦，即80焦/秒,它表示该风扇1秒钟时间内做功80焦耳。11、关于功率,下列叙述正确的是( ) A.做功用的时间越少,功率越大。 B.功率越大,做的功越多。 C.在相同的时间里,做功越多,功率越大。 D.做功的时间越多
14、,功率越大。答案：C12、一个人用50N的力往下压杠杆一端，手下降的高度是2m，而杠杆的另一端把一个物体抬高了0.5m杠杆重不计，杠杆转动时的摩擦不计问：（1）人做了多少功？（2）被抬高的物体有多重？（提示：用功的原理求解）功等于力与力的方向上移动的距离的乘积；（1）根据功的公式W=Fs计算人所做的功；（2）因为杠杆重不计，杠杆转动时的摩擦不计，所以由功的原理知：人所做的功全部用来克服物体重力做功Fs=Gh答：（1）人做了100J的功；（2）被抬高的物体重力是200N13、用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升实验中，将杠杆拉
15、至图中虚线位置测力计的示数F= N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为 请写出使用该杠杆做额外功的一个原因： 答案：（1）对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数（2）在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式=W有用/W总功故答案是：0.5； 66.7%；克服杠杆与支点O间摩擦及杠杆自重多做的功是额外功14、由于在使用杠杆时的摩擦非常小，故杠杆是一种机械效率非常高的机械若用一根杠杆将一个18kg的物体提升50c
16、m，损耗的额外功为5J，求该过程中所做的有用功和总功（g取10N/kg）答案：物体的重力G=mg=18kg10N/kg=180N，杠杆所做的有用功：W有=Gh=180N0.5m=90J，总功：W总=W有+W额=90J+5J=95J答：该过程中所做的有用功和总功分别为90J和95J15、小明用100N的力沿竖直方向将杠杆的一端拉下2米时，杠杆的顶一端吧320N的重物提升了0.5米：（1）他做的有用功是多少？总功是多少？（2）杠杆的机械效率？解：由题知：F=100N；G=320N，s=2m；h=0.5m；W有用=Gh=320N0.5m=160J，W总=Fs=100N2m=200J；则机械效率=80
17、%五、课后作业1、三峡水电站是目前世界上最大的水电站，2006年5月20日三峡大坝全线建成。(1)三峡水电站工作时，把水的机械能转化成 能；(2)发电机是根据法拉第发现的 现象制成的；(3)目前，我国城乡主要依靠燃煤供电。三峡水电站利用水力发电相当于每秒能为国家节约1.6吨燃煤。如果这些燃煤中碳的质量分数为75，则相当于每秒可以减少 吨二氧化碳的排放。答案：(1)电(2)电磁感应(或磁生电) (3)4.42、小王同学分析了四个常见事例中的能量转化，其中正确的是：()A在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能B电风扇正常工作过程中，电能主要转化为内能C电热水器工作过程中，内能转化为电能D跳水运动员
18、在空中下落的过程中，动能转化为重力势能答案：A3、下图为田湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是：( ) A聚变；核能内能化学能电能 B聚变；核能内能机械能电能 C裂变；核能内能机械能电能D裂变；核能内能化学能电能答案：C4、小敏、小颖和小青在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出下列猜想，小敏猜想：可能由秋千的绳长决定；小颖猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小青猜想：可能由秋千摆动幅度(摆动中人离开中心的最大距离)决定。于是进行了如图实验，一细绳一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如下
19、表。实验序号 小球到固定点距离l(摆长)/米小球质量/克摆动幅度/米小球往返摆动20次的时间/秒 小球往返摆动 一次的时间/秒10.7200.O533.21.721.0200.0839.72.O31.0300.O539.82.O41.0300.O839.72.051.3200.O545,32.3请回答下列问题：(1)要完成上述实验，除如图器材外，还必需的实验器材是：天平、 (2)从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动一次的时间由决定； (3)实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造成小球停下来的原因可能是； (4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调 (选
20、填“长”或“短”)。 答案：(1)刻度尺、秒表 (2)小球到固定点距离 (3)机械能有?肖耗或受到摩擦或受到空气阻力等(4)短5、起重机按下图所示的三种方式三次将物体匀速吊起 思考：（1）第二次与第一次比较说明了什么？（2） 第三次与第一次相比说明了什么？答案：在力一样大时，功的大小跟物体沿力的方向移动的距离成正比在距离相同时，功的大小跟作用在物体上的力成正比。6、某同学参加大扫除，负责提水。试分析在以下的过程中，他对水桶是否有做功。(1)提水沿楼梯走到二楼；(2)提水沿走廊走到教室门口；(3)提水在门口站一会儿。答案：（1）有做功；（2）没有做功；（3）没有做功7、杭州湾跨海大桥在建造过程中
21、多项成果具有世界一流水平，其中一项是自行设计制造了2400吨液压箱梁纵移台车。若该台车将2000吨整体预制好的箱梁竖直上移10米，在此过程中该台车对箱梁做的功为焦（g取10牛/千克）。答案：21088、土培塘桥建于1985年，桥长55米，宽5米，位于杭州严家弄路和京杭大运河的交叉处，被认定为危桥予以拆除（见下左图），传统的拆除方法，既要安排爆破，又要搭建钢架，费时费力，又会使残留物淤积河道，影响航运，现使用了一种新的拆除方法，只需要两到三天就可完成拆迁。拆桥的步骤是：把两艘载重500吨的船开到桥下，排去船上的水，使船体上升，托起重280吨的桥身，离开桥墩60厘米，然后使用牵引设备，横向拖拽桥身
22、到岸上，在陆地上拆卸桥梁。假设桥的质量分布均匀，两船作用于桥身的位置各离桥两端15米处，下右图是拆桥的示意图。问：（1）若要使桥同时脱离桥墩两船应怎样排水？每只船应排出多少吨水？（2）若仅用左船排水，则桥面先脱离桥墩（填“左”或“右”），此时左船至少排水多少吨？（3）若整桥水平上升60cm，问两船克服重力做的功为多少？解答：（1）两船同时等速排水因桥的重力由两只船承担，而两船所处的位置是对称的，故两船对桥的作用力相同，所以每只船应排出l40吨水。（2）左； 以B点为支点，设左船对桥的支持力为F，根据杠杆的平衡条件FCB=GAB/2可得：FGAB/2CB（2801039.855）/240l886
23、500（牛）m=F/g=1886500/9.8192500（千克）=192.5（吨） 答：左船至少排水l92.5吨。（3）根据W=FS，得W=Gh=2801039.80.61646.4103（焦耳）答：两船克服桥重力做功1646.4103焦耳。9、如图所示的水平地面上，一个底面积为0.16m2、重为4000N的物体，在2000N的水平推力作用下，8s内匀速前进了10m求：（1）推物体前进的速度是多大？（2）物体在运动过程中受到摩擦力是多大？（3）推力在这8s内对物体做了多少功？（4）物体对地面的压强是多大？解：（1）（2）根据二力平衡可知，物体匀速前进时，有：f = F推 =2000N（3）W
24、= F推s=200010J=2104J（4）10、近年来，国家发改委屡次调高成品油价格，市区出租车司机油费增加。为此他们在车站候客排队时常常采用推着出租车的方法，来减少汽油的消耗。现有一位出租车司机，推着一辆质量为1300千克的出租车在水平路面上匀速前进了5米，已知出租车匀速前进时受到的阻力为300牛，求： (1)这位出租车司机在此过程中对车所做的功为多少焦？ (2)若此过程所需时间为10秒，则这位出租车司机对车做功的功率为多少瓦？答案：解：（1）WFs 300牛5米=1500焦 （2）P=W/t 1500焦10秒150瓦11、甲、乙两个同学体重之比是4：5，都从一楼走到三楼，甲和乙所用时间之
25、比为7：8，那么甲、乙做功之比为 ，功率之比为。答案：4:5；32:3512、功率相等的两辆汽车，要相等的时间内匀速通过的距离之比为3：2，则（）A、两辆汽车的牵引力之比为3：2B、两辆汽车的牵引力之比为2：3C、两辆汽车做功之比为3：2D、两辆汽车做功之比为2：3答案：B13、下表是某辆四轮轿车的部分数据：轿车的基本参数氙气大灯的技术参数车身质量（千克）1900额定电压（伏）12长/宽/高（毫米）5175/1899/1480耗电功率（瓦）35油耗（升/百千米）7.4电瓶的技术参数最大输出功率（千瓦）150电压（伏）12最高时速（千米/小时）210充电时间（小时）20轮胎宽度（毫米）200容量
26、（安小时）50（1）该轿车空车停放在水平路面上时，某同学测得该轿车轮胎与地面接触的长度约为50毫米（沿车长的方向），则此时该轿车对水平路面的压强约为多大（g取10牛/千克）？ （2）该轿车的头部装有两盏氙气大灯，若用该轿车上充足电的电瓶给氙气大灯供电，最多能供氙气大灯正常工作多长时间？（3）该轿车在高速公路上以108千米/小时的速度匀速前进，发动机的输出功率为120千瓦，求轿车所受到的阻力。（4）有些轿车的尾部安装了导流板，如图所示。它的作用主要是在轿车高速行驶时，增加对地面的压力，提高车轮的抓地性能。则导流板横截面的形状是。（5）汽车排放的尾气中含有CO、NO、NO2等，这些气体会造成大气污
27、染，为了降低危害，在汽车上安装了一种称为“催化式排气净化器”的装置，使大约90%的CO、NO、NO2可转化为CO2、N2，这是由于这些气体在装置中发生了变化。解：（1）S1=0.2米0.05米=0.01米2 S=40.01米2=0.04米2 F=G=mg=1900千克10牛/千克=19000牛 =4.75105帕 该轿车对水平路面的压强约为4. 75105帕。（2）W=UIt=12伏50安3600秒=2.16106焦=30857秒 电瓶最多能供30857秒时间的电。（3）P=Fv f = F=4000牛 轿车所受到的阻力为4000牛。（4）C ； （5）化学14、在汶川地震的抗震救灾中，党和政
28、府把救人放在重中之重的位置。在倒塌房屋的废墟中搜救被困人员，重型吊机起到了重要的作用。如图所示所示的重型吊机在某次起吊中，吊起了20000千克的重物(钢绳的重和摩擦不计，取g10Nkg)。求：(1)当重物匀速上升时，钢绳受到的拉力为多少牛?(2)若重物以01米秒的速度匀速竖直上升15秒，重型吊机对重物所做的功为多少焦?(3)在重物以01米秒的速度匀速竖直上升的过程中，重型吊机对重物做功的功率为多少瓦? 解：（1）根据二力平衡得 F=G=mg=2000kg10N/kg=2105N (2)根据V=S/t得 S=Vt=0.1m/s15s=1.5m W=FS=2105N1.5m=3105N （3）根据
29、P=W/t=3105N/15s=2104W或根据P=FV=2105N0.1m/s=2104W。15、如图所示，小明在跑步机上锻炼身体设他在跑步机上以5ms的速度匀速跑动30min，跑动的总动力为40N求：(1)他在这段时间内相当于跑了多少路程? (2)他在这段时间内做了多少功?(3)他做功的功率是多少? 解：(1)由V=S/t 得：S=vt=5ms3060s=9000m=9km(2)W=Fs=40N9000m=360000J(3)P=W/t=360000J/1800s=200w答：(1)共跑了9km(2)人跑步时做功360000J(3)人跑步时的功率为200w.16、若用杠杆把重为100N的物体撬起1m，人需要用250N的力将杠杆的另一端压下0.5m，则有用功是 J，总功是 J，机械效率为 答案为：100；125；80%17、如图所示，在测定杠杆机械效率实验中，使物块缓慢上升至虚线位置测力计的示数F为 N测力计上升的高度s为0.2m，物块重G为1.5N，物块上升的高度h为0.3m，则测力计对杠杆做的功是 J，杠杆的机械效率为 %答案为：2.5；0.5；90%18、如图所示，用竖直向上的力匀速拉动较长的杠杆，使重为18N的物体缓慢升高0.1m，拉力大小F=8N，拉力移动的距离为0.25m
