学前教育类专业总复习-第三单元：物质结构与能量守恒

1.理解机械能、分子的运动、内能的知识。

2.理解能量的转化和守恒定律的知识。

一、机械能

1.当一个物体受到力的作用并在力的方向上发生一段位移，这个力对物体做了功，是能量化的量度。

功的两个必要因素:(1)物体必须受力;(2)在力的方向上要发生位移。符号W。功的公式是W=FXcosθ。θ是F 和X 之间的夹角。

(1)当θ＞90°时，W 为负。

(2)当θ=90°时，W=0。

(3)θ＜90°时，W 为正。功有正负，但功是标量，正功代表力使动力物体的动能增加;负功代表使阻力物体的动能减小。功的单位是焦耳，简称焦，符号J。1J=1N·m。

在物理学中用功率来表示做功的快慢。符号，单位瓦特，简称瓦，符号W。功率单位还有千瓦(kW)。1kW=1000 W，1 W=1J/s，把W=FX 代入功率公式可得到，P=FX/t，由于，所以P=F·v。

2.动能:物体由于运动而具有的能叫作动能。

公式

3.重力势能:地球上的物体由于被举高而具有的能叫作重力势能。

公式:Ep=mgh

4.机械能:动能和势能统称为机械能。

自然界中存在各种形式的能，如机械能、内能、电能、光能、化学能等。各种形式的能可以相互转化。在转化过程中，能的总量保持不变。做功的过程就是物体能量转换的过程，功的物理意义就在于做了多少功，就有多少能量发生了转化，功是能量转化的量度。只有在重力做功的情况下(或其他力做功为零)，物体发生动能和势能的转化时，机械能的总量保持不变，就叫机械能守恒定律。

二、分子动能

分子在永不停歇地运动着，扩散现象说明物体里的分子在永不停息地做着无规则运动。温度越高扩散现象越明显。扩散现象有很多，固体分子有，液体分子有，其他分子也有。

扩散现象直接证明分子的无规则运动，而布朗运动则间接证明了分子的热运动。实验证明微粒越小布朗现象越明显，温度越高布朗现象也越明显。物体分子的热运动随温度升高而加剧，所以温度是物体分子热运动平均动能的标志。

分子势能:分子之间也有引力和斥力，分子之间也有势能，叫作分子势能。分子势能跟物体的体积有关。

三、物体的内能

物体里所有分子的动能和势能的总和叫作物体的内能。物体的内能跟物体的温度和体积有关，所以物体的内能是可以改变的。做功可以改变物体的内能，所谓摩擦生热，指的就是做功改变了物体的内能。除了做功，热传递也可以改变物体的内能。但是它们之间还是有本质的区别，做功是其他形式的能和内能之间的转化，热传递是无条件内能的转化。

四、能量的转化和守恒定律(www.xing528.com)

自然界中的能量有很多种，比如机械能、电能、磁能、化学能、原子能等。各种形式的能量之间可以相互转化。任何形式的能量转化为别种形式的能量时，能量的总量都是守恒的。

能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体。这就是能量的转化和守恒定律，简称能量的转化和守恒定律。

【例1】 (选择题，2019年高考题)下列四种情况中，重力对物体做了功的是( )

A.跳水运动员从高处下落　B.皮划艇在平静的水面上滑行

C.地面停着的汽车　D.冰球在水平的冰面上滚动

【答案】 A

【解析】 做功的条件是物体受力，在力的方向上发生位移。

【例2】 (选择题，2018年高考题)自由摆动的秋千，摆动的弧度越来越小。此过程中，下列说法正确的是( )

A.机械能守恒　B.能量在逐渐消失

C.能量在逐渐增加　D.总能量守恒

【答案】 D

【解析】 机械能守恒的条件是只有重力做功，自然界中能量总是守恒的。

【例3】 (选择题)一杯水和一杯冰，它们的质量、温度都相等，那么( )

A.它们的内能一定相等　B.它们的分子的平均动能一定相等

C.它们所有的分子的速率全部相等　D.它们的分子势能相等

【答案】 A

【解析】 温度是分子平均动能的唯一量度。

【例4】 (选择题)在水平地面上，用100N 的水平拉力拉重力为50N 的箱子，使箱子沿水平方向前进5m，这时拉力所做的功是( )

A.250J　B.500J　C.0J　D.750J

【答案】 A

【解析】 由W=FXcosθ 得，W=50N×5m=250J。