2020年中考正式開戰(zhàn),你打算好了嗎?對于小學(xué)數(shù)學(xué)成績不好的朋友來說,熟悉備考資料的積累要隨時(shí)整理。小編為諸位考生整理了一些中考化學(xué)必備的知識點(diǎn),供你們參考閱讀!
能的轉(zhuǎn)化與守恒定理是一個(gè)博大精深的定理,它不僅僅適用于熱學(xué),也適用于電磁學(xué)、原子化學(xué)學(xué)、光學(xué)、機(jī)械震動(dòng)等領(lǐng)域。本文主要從能量守恒定理的內(nèi)容,與其他定律定理關(guān)系來進(jìn)行剖析。
能量守恒定理內(nèi)容
能量守恒定理稱作能的轉(zhuǎn)化與守恒定理。
其內(nèi)容:能量既不會(huì)陡然形成,也不會(huì)陡然消失,它只能從一種方式轉(zhuǎn)化為其他方式,或則從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體;在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總數(shù)不變。
中學(xué)數(shù)學(xué)都研究了什么方式的能量?
研究能量守恒定理,要搞明白俺們主要研究什么能量呢?
從解中學(xué)數(shù)學(xué)題的角度來剖析,我們主要剖析的是這五種方式的能量:
動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能、內(nèi)能、電勢能。
注:內(nèi)能包括磨擦生熱與焦耳熱兩種方式,中學(xué)不考磁能。動(dòng)能、彈性勢能、重力勢能這三種方式能量之和稱之為機(jī)械能。
其實(shí),上述五種方式的能量,是熱學(xué)與電磁學(xué)常考到的。
必修內(nèi)容中的機(jī)械震動(dòng)也是具有能量的,還有光子能量,核能等等,這種都不在本文討論范圍內(nèi),不過朋友們須要曉得,光電效應(yīng)多項(xiàng)式與波爾基態(tài)多項(xiàng)式也都是能量守恒定理的推論。
能量守恒定理的公式
E1=E2
即,初始態(tài)的總能量,等于末態(tài)的總能量。
或則說,能量守恒定理,就是說上文提及的五種方式的能量之和是恒定的。
機(jī)械能守恒定理與能量守恒定理關(guān)系
機(jī)械能守恒定理是能的轉(zhuǎn)化與守恒定理的特殊方式。三者大多都是針對系統(tǒng)進(jìn)行剖析的。
(1)在只有重力、彈力做功時(shí),系統(tǒng)對應(yīng)的只有動(dòng)能、彈簧彈性勢能、重力勢能三種方式能量之間的變化。
(2)在有重力、彈簧彈力、靜電場力、摩擦力、安培力等等,諸多方式的力做功時(shí),系統(tǒng)對應(yīng)的有動(dòng)能、彈簧彈性勢能、重力勢能、電勢能、摩擦熱、焦耳熱等等諸多方式的能量變化,而這種能量也是守恒的。
從上述對比中不難看出,機(jī)械能守恒是能量守恒的一種特例。
為此,在熟練把握能的轉(zhuǎn)化與守恒定理內(nèi)容的基礎(chǔ)上,我們可以使用能量守恒來解決機(jī)械能守恒的問題。
或則說,能量守恒把握的特別棒了,我們就可以把機(jī)械能守恒忘記了。
能量守恒定理的前提條件
問:哪些情況下能用能量守恒定理解題?
答:我們是構(gòu)建在解數(shù)學(xué)題方法的基礎(chǔ)上的。
系統(tǒng)的能量,未必哪些時(shí)侯都守恒。當(dāng)我們研究的系統(tǒng),外界的力并沒有對其做功(或外界力做功代數(shù)和為零),且沒有其他能量導(dǎo)出這個(gè)系統(tǒng)時(shí)(即沒有熱交換)能量守恒定律與能源,系統(tǒng)的總能量(各類方式能量和)是守恒的,這些情況下,我們才可以使用能量守恒定理解題。這時(shí),系統(tǒng)內(nèi)的能量,只是內(nèi)部各組成部份能量的轉(zhuǎn)移,或不同能量方式間的轉(zhuǎn)化。
舉個(gè)反例,牛頓第二定理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中,貨車及其裝載的砝碼,能量就不守恒。由于外界的拉力(托盤和砝碼提供)在對這個(gè)系統(tǒng)做功,讓其能量降低。
補(bǔ)充一句,在上述案例中,假如你覺得拉力做的功,屬于能量的注入,等于系統(tǒng)能量的降低量,也是可以的,這其實(shí)也算是能量守恒定理的推廣式了。
能量守恒定理、動(dòng)能定律與機(jī)械能守恒定理的解題使用
下邊我把與能量守恒定理相關(guān)的公式(動(dòng)能定律、機(jī)械能守恒)在解數(shù)學(xué)題題中的方法,或則說,遇見問題的第一切入點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)的整理。如下:
(1)單獨(dú)一個(gè)物體,或多個(gè)物體組成的整體(彼此沒有相對運(yùn)動(dòng))二話不說就先嘗試動(dòng)能定律。(注意動(dòng)能定律的第二表達(dá)式,各個(gè)力做功代數(shù)和等于動(dòng)能改變量,考這個(gè)公式的題更多。)
(2)題中有多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過程,且滿足只有重力、彈力做功,大部份情況下在考機(jī)械能守恒定理。
(3)磨擦力出現(xiàn),通常否掉機(jī)械能守恒定理,考的十之八九是動(dòng)能定律。要是設(shè)計(jì)多個(gè)物體,例如某個(gè)物塊沖上木板車能量守恒定律與能源,還可能考能量守恒定理。
(4)常見的能量有五種,動(dòng)能+重力勢能+彈性勢能+內(nèi)能(磨擦熱與焦耳熱)+電勢能。對初一中學(xué)生而言,電勢能還沒學(xué);原文作者王尚老師。能量守恒的表達(dá)式,就是這五種方式能量加上去是不變的。
(5)出現(xiàn)時(shí)間t和加速度a的問題,大多題,既不是考動(dòng)能定律,也不是考機(jī)械能守恒,而是在考察牛頓動(dòng)力學(xué)(牛二定理+直線運(yùn)動(dòng)三方程)。
(6)磨擦生熱的公式是Q=μN(yùn)△x,△x指的是相對位移。這個(gè)是Q的定義式,考試可以直接用。用在那里?其實(shí)是能量守恒定理啦。
以上六句話,不是看了就理解的,就記住了,還會(huì)用了。看懂這種,須要朋友們課下好好品位下。并且,這種要點(diǎn),就會(huì)延續(xù)、貫穿整個(gè)中考化學(xué)重要模塊,非常是高中念書期要學(xué)到的靜電場、磁場、電磁感應(yīng)與交流電。
能量守恒定理的一些現(xiàn)象解釋
(1)自然界中不同的能量方式與不同的運(yùn)動(dòng)方式相對應(yīng):物體運(yùn)動(dòng)具有機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)具有內(nèi)能、電荷的運(yùn)動(dòng)具有電能、原子核內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)具有原子能等等。
(2)不同方式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化:“摩擦生熱是通過克服磨擦做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;水壺中的水沸騰時(shí)水蒸汽對壺蓋做功將壺蓋頂起,表明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;電壓通過電熱絲做功可將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等等”。這種實(shí)例說明了不同方式的能量之間可以互相轉(zhuǎn)化,且是通過做功來完成的這一轉(zhuǎn)化過程。
(3)某種方式的能降低,一定有其他方式的能降低,且降低量和降低量一定相等.某個(gè)物體的能量降低,一定存在其他物體的能量降低,且降低量和降低量一定相等。
能量守恒定理的重要意義
能量守恒定理,是自然界最普遍、最重要的基本定理之一。從數(shù)學(xué)、化學(xué)到地質(zhì)、生物,大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部,只要有能量轉(zhuǎn)化,就一定服從能量守恒定理。
從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù),這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對各類能量,如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的借助,都是通過能量轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的。
能量守恒定理是人們認(rèn)識自然和借助自然的有力裝備。
力、功、能的關(guān)系
通過上文的剖析,我們能更深入的理解能的轉(zhuǎn)化與守恒定理。力與功、能息息相關(guān)。
各類不同的力,通過做功的過程,可以改變系統(tǒng)內(nèi)不同方式的能量的大小。