能量守恒定律与能源

能量守恒定律与能源

能量守恒定律与能源 篇1

1．学生现状：

学生已经在前面学习了什么是功，机械能守恒及动能定理，但知识范围仅限于势能、动能及机械能所做的功，这在现实的生活中是不具备普遍性的，所以要学习能量守恒定律。2．教材简介：

能量守恒定律及能源这部分知识是机械能守恒的延伸，但不是本章的重点知识，所以放在第八章的最后一节。主要内容是能量守恒定律及能源消耗，重点是能量守恒定律。本节特点通过生活中的一些实例一点点的将能量守恒定律的内容引出，并介绍该定律被总结概括所经历的艰难过程。紧接着介绍了能量耗散，说明能量转化的方向性，也将能量守恒与人类生活紧密相连，呼吁大家节约能源。3．教学目标：

1、知识与能力目标：

理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散．

2、过程与方法目标：

通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义．

3、情感态度价值观目标：

1．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法．

2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识． 4．教学难点与重点：

教学重点

1．能量守恒定律的内容．

2．应用能量守恒定律解决问题．

教学难点

1． 理解能量守恒定律的确切含义． 2． 能量转化的方向性． 5．教学方法：

探究：通过两个小实验，同学们自己动手，观察思考发现其中的规律并总结。

讲授：将学生的回答凝练总结，同学着重分析本节重点内容，加深对重点知识的理解。讨论：提问一些小问题，或给出一些材料，学生们讨论得出结果，老师予以适当点评修改。

练习：布置一些练习题下课做巩固着捷克所学知识点。6．教学程序：（1）导入新课

通过几个图片把同学们引入到今天所要学的内容上来。同时也激发了学习兴趣，使更容易展开讲课。（2）新课教学

1． 通过几个实验是大家明白机械能守恒定律在自然界中不具有普遍性，需要学习新内容；

2． 带着问题的思考，同学们自行学习本节内容，以此来提高同学们的自学能力； 3． 阐述出能量守恒定律，分析这则定律；

4． 学生自学能源内容，通过几个问题引出能量转化的方向性； 5． 通过性小短片使同学们认识到节约能源对人类生存的重要性。（3）巩固与联系

为使学生所学识是具有稳定性，使知识顺利迁移，为节约时间，分析了一道小练习题，即：

下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是„„„„„„„„„„„（）

A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加

B。某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加

C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D。石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了

解析；能量守恒定律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒．在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移．不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的．机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的．

A选项是指不同形式的能量间在转化，转化过程中是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的．这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以ABC正确．D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失．故D是错的．

说明：此题考查能量守恒定律的理解，以及对水动机的认识，凡是违背能量守恒定律的永动机是永远不能制成的．（4）布置作业

为使学生们将所学知识与实际生活相联系，布置了如下作业： 这里准备了一个关于节约能源的小短片，大家看后下课结合今天所学知识，写一篇简短的观后感言，这是给大家留得作业。

另外也布置了教材上的课后题。7． 板书设计：

由于本节内容是实验，讲授为主，所以半数之将学习框架和重点内容罗列出来，即：

10．能量守恒定律与能源

一、能量守恒定律

1.能量：一个物体做了功，就说物体具有能量。2．内容：能量既不会消灭，也不会创生；

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另外一个物体；

而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．

3．定律建立过程．

二、能源和能量耗散

1．内容：能量转化具有方向性． 2．节约能源的重要意义．

8．小结：

能量守恒定律与能源 篇2

根据多年高三物理教学实践, 笔者发现高三学生在处理“能量守恒与功能关系”的习题中, 通常容易出现以下问题:

1.“能量守恒与功能关系”解题条件不清晰 , 不知什么情况下用能量守恒解题, 什么情况下用功能关系解题。

2.应用“能量守恒与功能关系”解题, 列方程不规范, 不知什么样的方程是能量守恒, 什么样的方程是功能关系。

3.对“能量守恒”、“功能关系”、“机械能守恒”、“动能定理”等知识感觉太多太乱。

今年轮复习到这部分内容时, 为了减少以上问题的出现, 我经过深入思考与研究, 结合与同事的讨论, 采取了以下做法。

1.强化审题时 , “确定研究对象 (也可以是多个物体组成的系统) ”这步骤。首先确立了研究对象, 接着对研究对象进行受力分析、做功分析、运动过程分析。如果经分析后可判断, 研究对象是个孤立的系统 (即与外界没有能量交换, 没有外界的力对研究对象做功) , 则考虑用能量守恒列式解题。如果经分析后, 可判断出外界对研究对象做了功 (或系统与外界有能量交换) , 则考虑用功能关系解题。平时, 在讲解习题时, 教师必须反复强化学生对研究对象的确立, 进而引导学生判断并选择相应的解题方法, 逐渐学生就会自发地应用。

2.规范解题时的方程式列法。应使学生明确, 应用能量守恒解题时, 所列方程方式有两种, 种是E 1 =E 2 , 种是E 增 =E 减 , 总之, 所列方程必须反映出总能量是守恒的;应用功能关系列式必须是W=ΔE, 即功对应着能量的变化。每次例题, 作业及测试讲评, 都必须强调列方程的规范性, 时间长了绝大部分同学在列方程时都比较规范。

3.章末伴随着学生学习知识的深入 , 将“能量守恒”“功能关系”“机械能守恒”和“动能定理”等进行系统化的整合。

①机械能守恒是能量守恒的个特例。机械能守恒的条件是只有重力对系统做功, 若把研究对象与地球看成个系统, 则重力是系统内部的力, 即外界未对系统做功, 系统的总能量不变。

例如:如图所示, 质量不计的长绳, 沿水平方向跨放在相距2L的两个小滑轮A和B上, 绳的两端各挂个质量均为m的物体P;若将质量为M (2m>M≥m) 的物体Q, 挂在AB的中点C处并由静止释放, 求Q沿竖直方向下落的大距离 (不考虑滑轮的质量及摩擦力) 。

分析:般把物体P和物体Q及连接它们的绳子作为个系统, 运动中只有重力做功, 故系统机械能守恒。但有部分学生认为除重力外还有绳子拉力做功且做功复杂, 不易判断, 系统内力、外力也不好区分。如采用整合的观点, 把物体P和物体Q及连接它们的绳子和地球作为个系统, 外界没有任何力对系统做功, 故系统的总能量守恒 (在没有摩擦的情况下, 系统内只有动能与势能的变化, 所以只要考虑初末状态的动能势能之和即可) 。不必再分析是否只有重力做功。

②动能定理是功能关系的个特例。动能定理的研究对象般为单个物体, 而单个物体受到的所有力都是外界对物体的作用力, 即合外力对物体做功就是外界对物体做功, 当然也就等于物体能量的变化, 即动能改变 (单个物体在不与地球看成个系统的情况下, 般只有动能的变化) 。注意用此整合方法, 在没有滑动摩擦力做功的情况下还是比较方便的。但在涉及滑动摩擦力做功时, 尽量不要整合。因为对滑动摩擦力做功的过程中, 能量的转化有两个方面:是相互摩擦的物体之间机械能的转移。二是机械能转化为内能, 转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积, 对滑动摩擦力所做功的和为负值, 其绝对值等于系统损失的机械能。

例如:如图, 卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱, 使之沿斜面加速向上移动。在移动过程中, 若取单个物体为研究对象, 涉及滑动摩擦力做功, 除动能变化外还有内能变化, 功能关系的整合将与动能定理相矛盾, 外力对物体做得所有功只等于物体动能的增加而非所有能量的增加。此类题不易整合, 只有把物体、斜面与地球看成个系统, 才可以利用功能关系, 外力F对系统做的功等于系统内动能、势能、内能的增加。

经过这样整合, 研究问题的方法由四个又回归到两个, 学生在解题时只二选即可, 再也不会感到定理定律太多, 以致思维紊乱。

以上是笔者在教育教学中所做的研究和尝试, 经实践收到了定的效果。但也存在些不足之处。如涉及内能变化问 题时, 系统的选择, 内力做功等都不太好界定, 以及基础底子薄的学生对知识的整合不能够理解和掌握, 等等。笔者会在今后的教学中, 进步地探索和实践, 也希望广大同仁、专家能够积极地给予帮助和指导, 力求达到更好的教学效果。

摘要：作者对高三学生解答“能量守恒与功能关系”习题中出现的三个问题分别采取了改进措施, 收到了定的成效, 也存在定的不足, 希望能得到指证帮助。

能量守恒定律与能源 篇3

能量是物体的一种属性，它能改变物体的位置、运动状态或者周围的环境。能量可以从一种形式转化为另一种形式，而总能量保持恒定不变。能量守恒定律作为自然界的一个普遍规律，是高中物理学习的一个重要内容，同时也是容易出现理解障碍的部分。我与周围同学的切身体会是，学习能量守恒定律的主要困难不在于记忆它的公式，甚至也不在于运用公式来解决实际生活中的例题，而在于如何理解能量守恒定律本身，如何从思想上毫无障碍地接受这样一个规律，真正弄清楚这个定律是怎么来的。通过学习教科书和查阅资料知道，这个定律是迈尔、焦耳、亥姆霍兹、克劳修斯和开尔文等科学家对人类经验的总结，它不是从其它原理推出来的，不能用任何别的原理来证明。因此，为了能够更好地理解这个定律的原因，我们最好从能量守恒现象入手，通过考察能量守恒现象来领会能量守恒定律。

一、能量守恒现象

现象一：将一块石头和地球看作一个系统，让石头从1米高处下落，做自由落体运动。石头在开始的时候处于静止状态，在正要下落的瞬间，它只具有势能。当它落下时，它的势能随着高度的减小而减小，同时它的动能不断增加。如果忽略不计摩擦力，势能与动能之和保持不变。当石头刚要接触地面时，它的所有势能就转变成了动能。

现象二：将单摆和地球看作一个系统，选择单摆静止时摆锤所处的最低点的高度作为参考面。我们用手把摆锤拉到某一高度，则这个力做了功，给了系统一个机械能。在松开摆锤的瞬间，摆锤的全部能量都以势能的形式出现，当摆锤向下摆动的过程中，势能逐渐变成动能。当摆锤处于最低点的时候，它的重力势能为零，而动能等于系统的总机械能。如果没有摩擦，系统的总机械能保持恒定。

从这两个以及类似的现象，我们能够近似地观察到能量守恒定律。在一个封闭的系统里，能量既不能被创造，也不能被消灭。能量可以从一种形式转化为另一种形式，但系统中能量的总量保持不变。

二、能量守恒的边界范围

如果我们进一步仔细观察，会发现生活中的这些能量守恒现象似乎并不守恒。例如，在地球与乒乓球组成的系统中，我们让一个乒乓球从距离地面1米高处下落，乒乓球的势能转化成了动能，落地后从地上反弹时动能又转化成势能，但是乒乓球却不会达到原来的高度，而是越来越低，经过一段时间之后，乒乓球完全停止了跳动。在全部时间里，动能与势能的总和不是恒定的，而是越来越少。类似的例子还有很多，例如，我们用力拨动钟摆，它的擺动幅度会越来越窄，经过一段时间之后完全停止。

我们继续重复三次上述乒乓球自由落体运动。第一次让乒乓球落在光滑的玻璃上，我们看到乒乓球初次弹起的高度接近它的初始高度，弹跳的次数较多，持续的时间较长。第二次让乒乓球落在水泥地面上，它初次弹起的高度就低一些，弹跳的次数比第一次少一些，持续的时间也短一些。第三次让乒乓球落在细沙上，它几乎不弹起。这些试验表明，乒乓球的能量流失与它落地后触到的物体有关。物体与乒乓球的摩擦力会减缓它的运动。不同的物体与乒乓球产生的摩擦力不同，造成它的动能与势能的减少程度不同。所以必须把乒乓球、地球和地面的物体共同看成一个系统，才可能解释能量守恒。事实上，乒乓球在空气中运动还受到空气阻力的作用，乒乓球的势能在下落时并没有全部转化成动能，部分能量转化成了热能和声能。所以，要准确计算乒乓球下落运动中的能量守恒，还要把空气也计入系统。由此可见，我们必须确定哪些物体构成了这样一个系统，确定这个系统内所有的能量转化形式，才能弄清楚能量是否守恒。如果不清楚系统的边界范围以及所有的能量转化形式，运用能量守恒定律就会出现错误。

三、能量守恒的参考面设置

在一个封闭系统里，能量守恒不等于系统内各种能量的数值恒定不变。例如，在自由落体运动中，参考面的设置不同，系统内势能的能量值是不同的。在上述乒乓球自由落体运动中，如果我们以乒乓球下落的终点即地面为参考面，乒乓球的高度便是从地面开始测量。因此，当一个0.05N的乒乓球在地面时，高度h=0m，重力势能Ep=OJ。系统的重力势能在下落的终点为零，在下落的最高点即1米高处为最大值0.05J。如果我们以乒乓球下落的最高点为参考面，在这一点上，高度h=0m，重力势能Ep=OJ。系统的重力势能在最高点为零，而在下落的终点是负值即-0.05J。不过，在这每种情况下，在乒乓球运动的全部时间里，系统的总能量都是恒定的。

四、能量守恒的近似性

能量守恒定律与能源 篇4

1.从能量的角度分析如图16-5-1所示的滚摆和单摆上下的运动情况，它们共同表明_____________________。

图16-5-1

解析：滚摆和单摆向下运动时，重力势能转化为动能，向上运动时，动能转化为重力势能，它们可以反复上下运动，共同表明：动能和重力势能之间可以相互转化。认识到这一点，可以让学生从能量的角度分析自然界中各种现象之间的相互联系。

答案：动能和重力势能之间可以相互转化

2.把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图16-5-2所示。从能量的角度分析,这个现象表明_________________________。

图16-5-2

解析：绳子与金属管摩擦，机械能转化为内能;高温筒壁对酒精加热，这是能量的转移;高温酒精推动塞子做功，使塞子跳起，内能转化为机械能。所以在整个过程中，存在着内能和机械能之间的相互转化，也存在着能量的转移。能答出“内能和机械能之间可以相互转化”即可。

答案：内能和机械能之间可以相互转化(和转移)

3.能量既不会凭空___________，也不会凭空___________，它只会从一种形式___________为其他形式，或者从一个物体___________到另一个物体，而在___________和___________的过程中，能量的总量保持___________。这就是能量守恒定律 。

解析：能量守恒定律是本节课的重点内容，通过预习，让学生找到能量守恒定律中的关键词语，为学习新课作好准备。

答案：消灭 产生 转化 转移 转化 转移 不变

4.你知道自然界中哪些能量之间可以相互转化吗?举例说明：

如：发光的电灯，电能转化为光能。

解析：让学生自己列举能量转化的例子，丰富学生的生活经验，为在学习中通过归纳法分析问题积累材料。学生列举的 例子可多可少，教师只要应用归纳法略加指点，即可水到渠成地得出能量守恒定律。

答案：摩擦生热，机械能转化为内能。

植物光合作用，光能转化为化学能。

煤燃烧，化学能转化为内能。

电动机车运动，电能转化为机械能，等等。

10分钟训练 (强化类训练，可用于课中)

1.下列能量的`转化中，属于机械能转化为内能的是( )

A.点燃爆竹，爆竹腾空而起 B.汽车紧急刹车，轮胎发热

C.给生石灰加水，温度升高 D.给电炉通电，电炉发热

解析：本题的关键是弄清在各种能量的转化过程中前后能量的形式。点燃爆竹，爆竹腾空而起，是火药的化学能转化为内能，内能又转化为机械能;汽车紧急刹车，是轮胎与地面摩擦生热，机械能转化为内能;给生石灰加水，发生化学变化，属于化学能转化为内能;给电炉通电，电炉发热，是电能转化为内能。

答案：B

2.写出能量守恒定律的内容：______________________________________________。

解析：能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的深刻联系，应重点掌握。

答案：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另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律

3.水轮机带动发电机发电，是___________能转化为___________能;电动机带动水泵，把水抽到高处，是___________能转化为___________能。

解析：通过实例，认识能量之间的相互转化情况。水轮机带动发电机发电，消耗的是水能，产生的是电能;而电动机带动水泵，消耗的是电能，产生的是水能。这里突出体现 了能量之间的相互转化。

答案：机械 电 电 机械

物理教案－能量守恒定律 篇5

a. 知道能的转化在自然界中是非常普遍的，并能举一些能的转化的例子

b. 知道能量守恒定律的内容，并能用它来说明一些简单的问题

C. 建立朴素的唯物主义观，对学生进行思想教育

教学建议

教材分析

分析：本节内容是对本章及以前所学物理知识从能量的观点进行了一次综合、深化和再认识.教材首先分析自然界中各种能量之间的转化，揭示它们之间的本质联系：能量，并分析一系列熟知的能量转化的事例，指出能量的转化与守恒.最后阐述了能的转化与守恒定律的普遍性和重要性.

教法建议

建议一：能量守恒定律是一个实验规律，列举能量转化的实例，是学生理解和掌握能量守恒的基础，因此在教学过程中要充分利用学生已知知识，对这些实例中的能的转化进行具体分析.

建议二：在教学过程中，应重点强调定律的两个方面：转化与守恒.另外还要强调该定律的普遍性和重要性，可列举19世纪的自然科学史对学生进行教育.

“能量守恒定律”教学设计示例

课题	能量守恒定律
教学重点	能量转化与守恒
教学难点	对能量转化与守恒的理解
教学方法	讲授

知识内容		教师活动	学生活动
一、能量的多样性 对应于不同的运动形式，能的形式也是多种多样的 二、能的转化 不同形式的能之间可以相互转化；做功的过程是能的转化的过程 三、能量守恒定律 能量既不可会消灭，也不会创生，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另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变． 四、能量守恒定律的普遍性和重要性 五、作业 课本P27练习3		列举不同形式的运动 列举不同的过程 有意识引导学生体会能的总量保持不变 总结规律 讲述19世纪三大自然规律	指出各种运动形式所对应的能量 学生指出是什么能向什么能的转化 记忆、理解规律

“能量守恒定律”探究活动

高中物理能量守恒知识点 篇6

功率P：功率是表征力做功快慢的物理量、是标量 ：P=W/t 。若做功快慢程度不同，上式为平均功率。注意恒力的功率不一定恒定，如初速为零的匀加速运动，第一秒、第二秒、第三秒内合力的平均功率之比为1：3：5。已知功率可以求力在一段时间内所做的功W=Pt，这时可能是变力再做功。

上式常常用于分析解决机车牵引功率问题，常设有以下两种约束条件：

1发动机功率一定：牵引力与速度成反比，只要速度改变，牵引力F=P/v将改变，这时的运动一定是变加速运动。

2机车以恒力启动：牵引力F恒定，由P=Fv可知，若车做匀加速运动，则功率P将增加，这种过程直到P达到机车的额定功率为止(注意不是达到最大速度为止)。

3. 能：自然界有多种运动形式，与不同运动形式相应的存在不同形式的能量：机械运动--机械能;热运动--内能;电磁运动--电磁能;化学运动--化学能;生物运动--生物能;原子及原子核运动--原子能、核能。

动能：物体由于有机械运动速度而具有的能量Ek=mv2/2

能，包括动能和势能，都是标量。都是状态量，如动能由速度决定，重力势能由高度决定，弹性势能由形变状态决定。都具有相对性，物体速度相对于不同的参照物有不同的结果，相应的动能相对于不同的参照物有不同的动能。势能相对于不同的零势能参考面有不同的结果，势能有可能取负值，它意味着此时物体的势能比零势能低。

4. 动能定理：研究对象：质点，数学表达公式：W=mv2/2-mv02/2。公式中W为质点受到的所有的作用力在所研究的过程中做的总功，它可以是恒力功，可以是变力功，可以是分阶段由不同的力做功累积(代数和)而得到的结果。动能定理对力的性质没有任何限制，

可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是电场力、磁场力或其它力。等式右边为所研究的过程(初、末状态)中质点的动能的变化。动能定理表明，力对物体所做的总功，是物体动能变化的原因，力对物体所做的总功量度了物体动能的变化大小。

5. 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。机械能守恒定律的研究对象是系统，一般简化为物体;守恒是指系统在满足守恒条件下，机械能--动能和势能之和，在状态变化过程中总保持不变。 怎样判断机械能是否守衡?

(1)根据守恒条件：是否只有重力或弹力做功

(2)考察状态：比较、确定不同状态的机械能，看它们是否相同

(3)考察系统是否发生机械能与其它形式的能量的转化

6. 功和能：功是能量转化的量度。

7. 关于速度、动量、动能：速度 动量 动能均为描述质点运动状态的物理量，速度反映质点运动快慢和方向，是运动学量.运动速度不能描述物体所含机械运动的强弱，例如我们可以用手去接一个以速度v飞来的篮球，但不敢去接一个以同样速度飞来的铅球.动量是描述物体所含机械运动大小的物理量，是动力学量.当一个运动物体与其它物体相互作用时，机械作用强度取决于动量大小.速度 动量均为矢量.动能也是动力学量，是标量，当机械运动与其它形式的运动之间发生转化时，量度这种转化的是动能的变化而不是速度或动量的变化。

由上述分析我们可进一步理解力、冲量和功，请你自己比较分析。

8. 比较力学三个核心定律

牛顿定律 ∑F=ma (矢量式、瞬时式)

动量定理 ∑Ft=mv-mv0 (矢量式、过程式)

动能定理 ∑W=mv2/2-mv02/2 (标量式、过程式)

这是研究质点运动的三条核心规律，它们的意义分别为：力是改变质点运动状态的原因;力在时间上的.累积作用--∑Ft量度质点动量的变化;力在空间上的累积作用--W量度质点动能的变化。三条规律为我们解决力学问题提供了三条途径。

在研究对象受恒力作用时，三种方法都可以应用;当问题直接涉及状态与空间位移时，用动能定理解决问题来得直接;当问题直接涉及状态和时间时，用动量定理解决问题比较简单;当物体在变力作用下，特别是复杂的曲线运动时，一般首选能法解决问题;当研究对象是一个相互作用的系统时，应首选守恒规律解决。

高中物理学习方法

1应降低起点，从头开始

我们要转变概念，不要认为初中物理好，高中物理就一定会好。初中物理的知识比较肤浅，只要动动脑筋就能学会，在加上通过大量的练习，反复强化训练，对物理的熟练程度也会提升，物理成绩也会稳步提高。可以这么说分数高并不代表学得好。要想学好高中物理，就需要同学们对物理产生浓厚的兴趣，加上好的学习方法，这两个条件缺一不可。所以我们要转化观念，踏实的学习，稳中求进!

2注意每个环节

1、基本概念要清楚，基本规律要熟悉，基本方法要熟练。

2、独立做题，要独立地保质保量地做一些题。题目要有一定的数量，不能太少，更要有一定的质量，就是说要有一定的难度。任何人学习数理化不经过这一关是学不好的。独立解题，可能有时要花费一些时间，有时要走弯路，有时甚至解不出来，但这些都是正常的，是任何一个初学者走向成功的必由之路。

3、物理过程，要对物理过程一清二楚，物理过程弄不清必然存在解题的隐患。题目不论难易都要尽量画图，有的画草图就可以了，有的要画精确图，要动用圆规、三角板、量角器等，以显示几何关系。画图能够变抽象思维为形象思维，更精确地掌握物理过程。有了图就能作状态分析和动态分析，状态分析是固定的、死的、间断的，而动态分析是活的、连续的。

高中物理公式大全：动力学

1.牛顿第一运动定律(惯性定律)：物体具有惯性，总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止

2.牛顿第二运动定律：F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}

3.牛顿第三运动定律：F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方，平衡力与作用力反作用力区别，实际应用：反冲运动}

4.共点力的平衡F合=0，推广 {正交分解法、三力汇交原理｝

5.超重：FN>G，失重：FN

6.牛顿运动定律的适用条件：适用于解决低速运动问题，适用于宏观物体，不适用于处理高速问题，不适用于微观粒子〔见第一册P67〕

能量守恒定律与能源 篇7

分布于用户侧附近的分布式热电联供系统和清洁可再生能源发电技术逐步成为全球能源领域的研究热点。风力、太阳能等受自然条件影响, 其输出功率具有间歇性、随机性等特点, 这类可再生能源规模化并网给电网的稳定运行带来了新的挑战。近年来, 微网受到广泛关注, 它由分布式能源 (如风力发电、光伏发电、储能装置等) 以及负荷等部分组成, 具备并网、孤岛两种运行模式, 成为分布式发电高效管理与利用的一种新型方案[1,2]。利用能量协调优化与管理技术, 微网能够为可再生能源的规模化接入提供有效的技术手段, 可以实现综合能源的高效利用以及系统的安全稳定运行[3,4]。

当微网的电、热 (冷) 产出与用户耗能相互匹配 (即能量被充分利用) 时, 系统将具备理想的能源利用效率。在可再生能源与热电联供构成的微网中, 通过协调控制来实现系统的高效运行相对复杂:①网内包含热、电等多类型负荷的混合调度, 且热、电负荷相互之间的响应速度不一致;②各分布式能源机组的响应特性差异较大, 依据时间尺度进行分类可涵盖毫秒级 (如快速储能装置) 、秒级 (如微型燃气轮机) 以及分钟级 (如光伏发电、风力发电) 等[5,6];③网内部分分布式能源的输出功率随机波动或功率双向流动 (如微网与电网之间能量的双向流动、储能直流母线能量的双向流动) 。因此, 需要通过协调优化来实现多种分布式能源与负载之间最佳的能量匹配[7]。

目前, 围绕基于可再生能源与热电联供微网的研究主要集中在小时级别的机组组合与出力优化等方面[8,9,10,11,12,13,14,15], 其中改进型欧拉滑动平均预测 (Euler moving average prediction, EMAP) 、变步长时间序列预测等方法逐步应用于微网的能量管理, 并开展了相关的理论分析与仿真研究[14,15]。这些研究工作中, 针对微网的优化策略较为单一, 优化的时间尺度通常为小时级别, 较少涉及多时间尺度的综合能量协调优化及其实验研究。本文针对由微型燃气轮机热电联供、可再生能源、储能装置等部分构成的并网型混合微网 (以下简称混合微网) , 提出包含“时”“分”以及“秒”时间尺度在内的能量协调优化方法, 并基于相关混合微网示范系统 (简称示范系统) 进行实验验证。

1 分布式能源特性分析

1.1 分布式可再生能源

可再生能源发电功率波动的时间—频率特性可以体现某一时段内功率变化的集中程度, 反映可再生能源输出功率的变化规律。图1 (a) 为典型可再生能源单日的实际发电功率时序数据 (风电机组额定容量为600 kVA, 光伏发电系统额定容量为500kW) , 图1 (b) 描述了时序数据对应的功率波动时间—频率特性分析结果。

由图1可知, 风电机组、光伏输出功率的低频波动频段主要分布在10-5~2.7×10-4Hz之间, 即其波动时间尺度大于3 600s, 为时域中的小时级别, 此频段的功率波动主要影响到混合微网机组组合与发电计划的制订;高频波动频段主要分布在10-3~10-2Hz之间, 即其波动时间尺度大于100s, 为时域中的分钟级别, 此频段的功率波动会影响到混合微网能量管理的精度, 同时也会影响到机组组合与发电计划的经济性。因此, 需要从“分”和“时”等时间尺度分别对可再生能源功率波动进行能量优化:在“时”时间尺度上, 基于可再生能源功率的平缓波动设计各分布式能源合理的机组组合以及发电计划;在“分”时间尺度上, 对功率的快速波动进行分解, 进而优化机组之间的协调出力。

1.2 微型燃气轮机

微型燃气轮机通常为小容量燃气轮机, 主要由小型汽轮机、高速发电机、整流器、逆变器等部分组成, 是以城市燃气为主要燃料的低成本、紧凑型发电装置, 可广泛应用于热电联供系统。图2描述了微型燃气轮机Capstone C30机组短时运行的给定功率指令 (Pref) 、实际功率输出 (P) 与温度 (T) 曲线。由图2可知, 在接收到相应的功率控制指令后, 微型燃气轮机能够较快响应, 输出功率平稳。由于受到温度、机械转速等物理极限的约束, 微型燃气轮机运行时需要充分考虑其启停能力。以Capstone C30机组为例, 其能够实现快速启动, 但在启停状态转换时仍需要一定的时间间隔:机组停机后允许再启动的最小时间间隔为5 min, 从机组运行到完全停机的时间不低于10min。

Capstone C30机组启动后利用尾气余热温度加热循环水供暖的水温响应情况 (热负荷为60kW) 如附录A图A1所示。可以看出, 从开机启动到水温达到额定温度60℃需要约40 min (此时微型燃气轮机发电功率为额定值30kW) ;当微型燃气轮机发电功率下降为20kW (热负荷维持60kW) 时, 水温需要约20 min才到达新的稳定值。由附录A图A1可知, 热能量变化缓慢, 具有一定的惯性, 这意味着热负荷不需要像电负荷一样维持绝对平衡, 其平衡约束可以在一定范围内松弛。

1.3 储能

为了平抑可再生能源输出功率波动、改善用户供电质量、确保系统安全稳定运行, 混合微网可以配置一定容量的快速储能单元 (以下简称储能单元) , 如蓄电池储能、超级电容器储能、飞轮储能等。储能单元通常采用双向DC/DC变换器实现对储能电池的充放电控制, 在DC/DC变换器建立直流电压后通过双向DC/AC变换器实现储能单元与混合微网之间快速的功率控制。储能单元并网运行时的功率响应情况如附录A图A2所示, 图中光标处的实验波形直观反映储能单元在10kW输出功率变化至20kW输出功率时, 其并网电流响应迅速、超调较小, 在3个工频周期内能够进入新的稳态, 实现了快速、平稳的功率响应。

2 能量协调优化研究

混合微网内, 天气条件变化引起的可再生能源功率随机性波动或启停、较慢的热负荷变化、较快的电负荷变化等事件分布于不同的时间尺度, 采用分布式能源固定功率输出或简单分时段固定功率输出等能量优化策略均难以实现混合微网的综合高效运行, 需要采用多时间尺度的优化策略来保障混合微网能量利用处于最优状态。能量协调优化主要围绕“时”时间尺度、“分”时间尺度与“秒”时间尺度等方面开展, 如图3所示。

2.1“时”时间尺度优化

可再生能源输出功率随机波动、热电负荷峰谷变化等状况导致分布式能源机组组合方式在一日内需要优化。同时, 可再生能源的输出功率无法灵活调节, 而热电联供系统运行时其启停时间间隔受到一定的约束。因此, 在“时”时间尺度上应给出该时间段内混合微网各机组基本出力、机组运行切换时间等, 提出合理的机组运行方式和发电计划。考虑到储能单元寿命与经济性因素, 其参与“时”时间尺度经济调度时需要进行长时深度充放电, 投资和维护成本高, 实际应用价值较低, 故本文规划设计储能单元的任务为负责浅充浅放的快速功率补偿, 基于对储能单元寿命模型的计算分析, 并网运行时储能荷电状态 (state of charge, SOC) 控制在合理运行范围以内 (70%~90%) , 不参与深充深放的经济调度。混合微网“时”时间尺度优化目标为系统运行费用最小, 其目标函数与约束条件如下。

目标函数为:

式中:N′为机组总数量;i为机组编号;T为考察时间断面;t为时间步长;pit为第i台机组在t时刻的出力;FCi为第i台机组燃料费用函数;uit为第i台机组在t时刻的启停状态;SCit为第i台机组在t时刻由于启停所产生的额外燃料费用;GCt为t时刻电价;pst为t时刻混合微网与电网交互功率;HCi为第i台机组锅炉燃料费用函数;hbt为t时刻的锅炉出力。

约束条件如下。

1) 能量平衡约束

式中:ΔpLt为t时刻的总电负荷;Ri为第i台机组热电比系数;hLt为t时刻的总热负荷。

2) 与电网交互功率约束

式中:Psmax为混合微网与电网允许最大交互功率。

3) 机组最小运行时间、最小停止时间约束

式中:xiton为第i台机组在t时刻的启动持续时间;TMUi为第i台机组启动时间限值;xitoff为第i台机组在t时刻的停止持续时间;TMDi为第i台机组停止时间限值。

4) 机组出力约束

式中:pimin为第i台机组最小出力;pimax为第i台机组最大出力。

5) 机组出力变化速度约束

式中:Δpidown为第i台机组出力向下变化速度限值;Δpiup为第i台机组出力向上变化速度限值。

2.2“分”与“秒”时间尺度优化

由于“时”时间尺度优化针对负荷功率以及可再生能源输出预测制定各机组基本出力, 在风速、光照随机变化以及负荷功率波动时, 其预测值与实际值将出现一定的偏差。同时, 当混合微网内各响应特性差异较大的机组联合运行时, 可能出现因不同控制精度问题而导致的功率短时波动。混合微网参与电网辅助服务时, 需具备接受优化调度的能力, 即一定时间内按照相应的计划值与电网交互功率。该计划值通常需要满足一定的约束条件 (如1min内的功率波动最大值) , 但预测误差等状况将导致混合微网与电网之间的交互功率随机波动, 无法进行平稳的功率调度。

本文根据1.2节热电联供特性分析结果, 充分利用热系统的缓慢变化特性, 在“时”时间尺度优化结果的基础上, 利用微型燃气轮机来协同优化电功率, 且不影响用户的热利用。通过实时获取混合微网内各单元发用电功率及其与电网之间的交互功率, 并结合优化调度计划值进一步可得到功率调度偏差信号, 该信号在时域上可以等效为慢变化过程 (平缓变化部分) 叠加快变化过程 (快速波动部分) 。由于热电联供所采用的是微型燃气轮机, 其功率响应存在一定的延时, 而储能单元的动态响应快速, 因此可利用微型燃气轮机承担功率波动的慢变化过程 (“分”时间尺度) , 储能单元负责平抑功率波动的快变化过程 (“秒”时间尺度) 。

本文基于改进型EMAP模型实现对混合微网功率波动快慢变化过程的分解, 其基本原理如下。

对于一组采样数据序列x (0) , x (Ts) , …, x (kTs) , … (Ts为采样周期, k为整数) , 其中任意N个相邻的采样点x (kTs) , x ( (k-1) Ts) , …, x ( (k-N+1) Ts) 的滑动平均 (moving average, MA) 值Y (kTs) 满足:

对式 (9) 进行Z变换, 可知其MA模型满足:

由式 (10) 可知, MA模型具有群时延特性, 当前输入所产生的准确输出会在 (N-1) Ts/2时刻后出现。因此, 考虑增加预测项对MA模型进行修正, 形成改进型EMAP模型, 其基本形式定义如下:

式中:yemap (nTs) 为t=nTs时刻改进型EMAP模型的输出;yma (nTs) 为t=nTs时刻MA模型的输出;yd (nTs) 为输入x (nTs) 在t=nTs时刻的微分值;Tp为预测时长;n为整数。

将任意N个相邻的采样点x (kTs) , x ( (k-1) Ts) , …, x ( (k-N+1) Ts) 分成M (M为整数) 等份, 并分别对每一等份中的N/M个采样数据求平均值, 可得:

相邻两个均值相减得到差分表达式, 该表达式乘以对应加权系数βn后被NTs/M相除得到微分值:

结合式 (11) 至式 (13) 进行Z变换, 并取, 推导可得改进型EMAP模型的微分传递函数满足:

与MA模型的幅频响应特性相比, 改进型EMAP模型能够抑制快速且无规律变化的随机信号, 对低频部分识别准确, 具备较强的波动信号快慢变化过程分解能力。基于改进型EMAP模型的“分”和“秒”时间尺度优化策略如图4所示。

应用改进型EMAP模型对功率调度偏差信号进行分解, 形成储能单元、微型燃气轮机各自的功率调节指令。考虑到微型燃气轮机的响应特性, 将功率波动分解后的慢变化过程预设为微型燃气轮机的控制目标输入, 采样其实际的功率输出进而调节储能单元的充放电过程, 通过“分”和“秒”时间尺度的能量协调完成混合微网运行优化, 使混合微网与电网之间的优化调度满足计划值要求。

3 仿真分析与示范测试

3.1 测试平台

采用如附录A图A3所示的示范系统作为能量协调优化策略的研究测试平台。示范系统主要包括1号微型燃气轮机 (逆变器模拟装置, 额定容量为60kVA) 、2号微型燃气轮机 (逆变器模拟装置, 额定容量为30 kVA) 、3号微型燃气轮机 (采用Capstone C30机组, 额定容量为30kVA) 、多晶硅光伏阵列 (额定容量为19kW) 、储能单元 (逆变器额定容量为30kVA, 蓄电池组由60支12V/200Ah阀控铅酸蓄电池单体串联组成, 储能单元最高充电功率为15kW, 最高放电功率为30kW) ;以楼宇三、四层动力负荷作为重要负荷, 最大容量为23kVA;以楼宇三、四层照明负荷作为一般负荷, 最大容量为18kVA;实验室负荷最大容量为100kVA。示范系统具备离网、并网两种运行模式, 通常工作在并网运行状态, 由电网提供电压频率;当示范系统转入离网运行状态时, 储能单元采用恒压恒频控制 (V/f) 方式提供一定时间的电压与频率支撑。示范系统的热循环结构如附录A图A4所示, 相应的参数见附录A表A1。

3.2 仿真分析

利用MATLAB/Simulink软件构建示范系统对应的仿真模型。利用2.1节所述的数学模型对“时”时间尺度的机组组合运行进行优化, 相应的优化结果如图5所示。其中, 1号和2号微型燃气轮机保持较高负荷率运行, 3号微型燃气轮机作为调峰机组运行。

不同运行方案下的系统日运行费用对比如表1所示, 其中方案1中负荷完全由电网供电;方案2中1号和2号微型燃气轮机工作在额定功率或停机状态, 3号微型燃气轮机按照额定功率的100%, 75%, 50%, 25%分段运行。由表1可知, 经过“时”时间尺度优化后, 系统能够在满足功率需求的同时实现整体运行费用最低 (日运行费用为895元) 。

电网优化调度设定公共连接点 (PCC) 无交互功率, 即优化调度计划值为0kW时, 应用“分”和“秒”时间尺度优化策略后的仿真结果 (其中, 采用优化策略前的PCC交互功率来自示范系统运行某时段的实测数据) 如附录A图A5所示。由附录A图A5 (a) 可知, 采用优化策略前, PCC交互功率波动剧烈, 1min内功率波动值高达12kW, 仿真时段内的均值为21kW, 与优化调度计划值存在一定偏差。采用MA模型优化策略后, PCC的1min内功率波动值减少为2.7kW, 功率均值为0.3kW;采用改进型EMAP模型优化策略后, PCC的1min内功率波动值减少为1.2kW, 功率均值为0.2kW, 其优化效果比前者更好。采用改进型EMAP模型优化策略时所产生的储能单元、微型燃气轮机功率优化指令如附录A图A5 (b) 所示, 其中, 微型燃气轮机进行“分”时间尺度优化分担功率波动的慢变化过程, 储能单元进行“秒”时间尺度优化平抑功率波动的快变化过程。

3.3 实验测试

微型燃气轮机的电功率调节将导致其输出热能变化, 引起热系统储水箱水温的变化, 附录A图A6描述了当热负荷恒定时微型燃气轮机电功率变化所引起的热能输出变化情况, 储水箱中水的质量近似为200kg, 水的比热容为4.2×103J/ (kg·℃) 。由附录A图A6可知, 0.5h内微型燃气轮机电功率调节下的累积水温变化为0.13℃, 以上实验测试结果表明, 微型燃气轮机进行“分”时间尺度功率调节时不会影响到热用户的正常使用。

示范系统中, 由于受微型燃气轮机机组数量的限制, 1号和2号微型燃气轮机均采用逆变器进行模拟, 负责承担实验室基荷, 按照“时”时间尺度优化策略产生的机组运行方式和发电计划投运后不间断运行。考虑到建设投资及维护成本等因素, 储能单元不参与“时”时间尺度上深充深放的经济调度, 联合3号微型燃气轮机按照“分”和“秒”时间尺度优化策略保障混合微网平稳的优化调度。

图6描述了示范系统在优化调度设定其与电网无功率交互时, 应用改进型EMAP模型进行协调优化的实际测试结果。图6 (a) 描述了测试时间6:00—16:00期间示范系统的负荷功率 (包括动力负荷、照明负荷等) 以及光伏发电输出功率监测数据, 由于发用电功率的随机性波动, 导致示范系统功率缺额 (即需要与PCC交互的功率) 频繁变化, 如图6 (b) 所示, 在整个测试时段内, 1min内功率波动值最高为4.5kW, 均值为16.7kW。如果不进行“分”和“秒”时间尺度优化, 将导致示范系统无法完成与电网的平稳调度。应用改进型EMAP模型对功率缺额信号进行分解后, 由储能单元、3号微型燃气轮机进行快慢变化过程补偿, 各自的功率输出如图6 (c) 和图6 (d) 所示。改进型EMAP模型能够准确识别功率波动的快慢变化过程, 光伏发电出力变化、负荷投切等状况引起的示范系统功率波动能够得以准确分解, 并由微型燃气轮机和储能单元分别进行协调优化, 相应的PCC交互功率如图6 (e) 所示。在整个测试时段内, PCC交互功率被有效控制在优化调度计划值附近, 1 min内功率波动值最高不超过1.7kW, 功率均值降为0.4kW, 实现了电网对示范系统平稳的优化调度。

图7描述了示范系统某时段局部的实验测试情况, 当应用改进型EMAP模型对示范系统功率波动进行分解时, 由于微型燃气轮机的响应速度低于储能单元, 其在承担功率波动慢变化过程时需要几十秒的调节时间, 在此期间储能单元能够迅速、准确地进行短时功率支撑。当微型燃气轮机功率调节进入稳态后, 储能单元能够快速调节进而参与功率波动快变化过程的平抑。测试结果表明, 改进型EMAP模型通过修正时间预测量, 能够有效补偿由于运行数据采样所导致的群时延误差, 保障各分布式能源协调控制的可靠性和快速性。

4 结语

本文针对热电联供和可再生能源构成的混合微网, 提出了多时间尺度的能量协调优化策略, 在进行机组组合与发电计划优化的基础上, 应用改进型EMAP模型分解功率波动的快慢变化过程并提出相应的优化策略。本文的研究内容为包含多类型可再生能源、发电机组响应特性不一的混合微网能量协调构建了可行的解决方案, 为开展微网多时间尺度优化运行提供一定的理论基础与技术手段。

能量守恒定律与能源 篇8

机械能

能量和能源

选择题局部

1、一位九年级学生沿着教学楼的楼梯匀速上了三楼，该同学登楼做的功最接近于

A．3J

B．30J

C．300J

D．3000J2、如下图，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是

A.重力势能增大，弹性势能减小

B.重力势能减小，弹性势能增大

C.重力势能减小，弹性势能减小

D.重力势能增大，弹性势能增大

3．室内垃圾桶平时桶盖关闭不使垃圾散发异味，使用时用脚踩踏板，桶盖开启．根据室内垃圾桶的结构示意图可确定

A．桶中只有一个杠杆在起作用，且为省力杠杆

B．桶中只有一个杠杆在起作用，且为费力杠杆

C．桶中有两个杠杆在起作用，且都是省力杠杆

D．桶中有两个杠杆在起作用，一个是省力杠杆，一个是费力杠杆

4、我们今天使用的能源有化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、核能、电能、生物质能等。以下对这些能源分类正确的选项是〔

〕

A．地热能、电能、生物质能都是“一次能源〞

B．太阳能、地热能、电能都是“二次能源〞

C．化石能源、核能、太阳能都是“不可再生能源〞

D．风能、水能、生物质能都是“可再生能源〞

5．如图5所示的装置，滑轮自重20N，其下端挂重280N的物体G，杠杆可绕水平轴无摩擦地转动，绳和杠杆都是轻质的，杠杆上标度的间距相等。要在图示水平位置平衡，在杠杆的A点所加的竖直向上的力F应是〔

〕

A．200N

B．250N

C．300N

D．400N

6．如图1所示，使用中属于费力杠杆的工具是

7．如图1所示，用动滑轮把一个物体匀速拉起，不计摩擦，那么以下说法中正确的选项是〔

〕

A．使用这个滑轮可以省距离

B．使用这个滑轮可以省功

C．物体被拉起的越高，机械效率越高

D．拉起的物体质量越大，机械效率越高

8．如图4所示，一个小球从光滑曲面的顶端自由滑下，滑到曲面上的A点时，具有的重力势能为55J，那么小球滑到底端时的动能是

（忽略空气阻力）

（）

A．等于55J

B．小于55J

C．大于55J

D．无法确定．

9.以下杠杆中，正常使用时省力的是

（）

A、钓鱼竿

B、筷子

C、镊子

D、汽水扳手

10.如图，均匀杠杆在中点支起，A端挂有100N重物，要使杠杆在水平位置平衡，在B点施加的力

（）

A、等于100N

B、小于100N

C、大于100N

D不小于100N

11.如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出〔不计空气阻力和摩擦〕，设小球刚落地时的速度分别为V1、V2、V3，那么

〔

〕

A、V1＞V2＞V3

B、V1＜V2＜V3

C、V1=V2=V3

D、无法确定

12.如图中的几种情景中，人做了功的是

〔

〕

A．踢出去的足球在在水平草地上滚动了一段距离

B．司机推汽车，汽车纹丝不动

C．女孩把一箱报刊搬起来

D．学生背着书包水平路面上匀速前进

13.王小虎同学听到上课铃响了，他一口气从一楼跑到三楼，所用时间为10秒。那么他上楼过程中，克服自己重力做功的功率最接近下面哪个值

〔

〕

A．3W

B．30W

C．300W

D．3000W

14.如下图，小明分别用甲、乙两个滑轮把同一袋沙子从地面提到二楼，用甲滑轮所做的总功为W1，机械效率为η1；用乙滑轮所做的总功为W2，机械效率为η2。假设不计绳重与摩擦，那么

〔

〕

A.W1

=

W2，η1

=η2

B.W1

=

W2，η1

<η2

C.W1

W2，η1

>η2

D.W1

W2，η1

<η2

15．继北京奥运会、残奥会后我国举办的第一个大型综合性赛事是第十一届全运会，虽全运会的圣火已熄灭，但运动的激情将化为难忘的回忆。欣赏以下照片并思考,运发动对物体做功的是〔

〕

17．关于能源，以下说法正确的选项是〔

〕

A．煤、石油属于可再生能源

B．天然气属于可再生能源

C．石油是我国的第一能源

D．核能属于不可再生能源

18．“能源危机〞和“环境污染〞是当今世界面临的两大难题。以下选项中，不利于解决这两大难题的是

A．煤和石油的开发、利用

B．氢气燃料的开发、利用

C．太阳能的开发、利用

D．风能的开发、利用

19．“蹦极〞是一种富有刺激性的勇敢者的运动工程．如下图，一端系住人的腰部、另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳．当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直．那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是〔

〕

A．不变

C．变大

C．变小

D．先变大后变小

20．用滑轮组提起重物时，适当增加动滑轮个数（假定滑轮都是一样的）可以更省力，那么机械效率将

（）

A．提高

B．降低

C．不变

D．无法确定

21．沿水平方向分别拉重1000

N和500

N的两辆车做匀速直线运动，假设两车都前进

m，且所用水平拉力都是200

N，设拉力对较重的车做功为W，对较轻的作做功W，那么（）

A．W>

W

B．W

C．W=W

D．无法判断

22．在使用定滑轮时，沿如右图所示三个方向用力拉起重物，三个力的大小是

（）

A．F最大

B．F最大

C．F最大

D．三个力一样大

23、有一把弹簧秤，秤钩上不受力时，指针不是指在零刻度位置，而是指在0.2

N的位置上，此时用手拉弹簧秤的秤钩，使弹簧秤的示数为4

N，那么手拉弹簧的力是〔

〕

A、4.2

N

B、4

N

C、3.8

N

D、无法判断

24、关于简单机械以下说法正确的选项是〔

〕

A、使用动滑轮可以改变力的方向　　　　B、使用定滑轮可以省一半的力

C、定滑轮可以看作是等臂杠杆

D、使用斜面不省力

图125、如图1所示的杠杆处于平衡状态，假设使弹黄秤的示数变为原来的1/2，杠杆仍然保持平衡状态，可以采取哪些措施是〔

〕

A、把弹簧秤向左移动一个小格

B、减少三个钩码

C、把钩码向左移动一个小格

D、把钩码向右移动一个小格

27、如图3所示是使用汽车打捞水下重物示意图，在重物从水底拉到完全出水的过程中，汽车以恒定速度向右运动，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，四位同学画出了汽车功率〔P〕随时间〔t〕变化的图象，其中正确的选项是

〔

〕

图3

O

图128、〔三鑫双语学校〕如图1所示，每只砝码质量相等，这时杠杆处于平衡状态，当发生以下哪一种变化时杠杆仍能保持平衡?〔

〕

A．两端各加一只同规格的砝码

B．G1、G2都向O点移动2厘米

C．G1向O点移动L1/3，G2向O点移动L2/3

D．G1向O点移动2厘米，G2向O点移动1厘米

29、〔三鑫双语学校〕关于机械效率的以下说法正确的选项是〔

〕

A．有用功越多，机械效率越高

B．动力做功越多，机械效率越高

C．额外功越少，机械效率越高

D．额外功与总功之比越小，机械效率越高

30、甲升降机比乙升降机的机械效率高它们分别把相同质量的物体匀速提升相同高度，两者相比，甲升降机〔

〕

A：电动机做的总功较少

B：电动机做的总功较少

C：提升重物做的有用功较少

D：提升重物做的有用功较少

31、阳阳在蹦床上做游戏，从高处落到蹦床上又被弹起，当她从接触蹦蹦床到运动至最低点的过程中〔忽略空气阻力的影响〕，以下说法不正确的选项是〔

〕

A：阳阳的重力势能逐渐减少

B：蹦床的弹性势能逐渐增大

C：阳阳的动能逐渐减少

D：阳阳受到的合力先减小后增大

答案：4、C

32.〔莆田荔城区〕在北京奥运会上，我国蹦床运动实现零的突破，如图为蹦床运发动何雯娜从蹦床弹向空中表演技巧动作的过程，那么运发动具有的〔

〕

A.动能增加，势能减少

B.动能增加，势能增加

C.动能减少，势能减少

D.动能减少，势能增加

答案：

D

33.〔合肥市三十八中〕有一种叫做“压电陶瓷〞的电子元件，当对它挤压或拉伸时，它的两端就会形成一定的电压，这种现象称为压电效应.一种燃气打火机，就是应用了该元件的压电效应制成的.只要用大拇指压一下打火机上的按钮，压电陶瓷片就会产生10kV～20kV的高压，形成火花放电，从而点燃可燃气体.在上述过程中，压电陶瓷片完成的能量转化是：

A.化学能转化为电能

B.内能转化为电能

C.光能转化为内能

D.机械能转化为电能

答案：D

34.〔龙岩市〕

为防止环境污染和温室效应的加剧，以下燃料最理想的是

A.氢

B.煤

C.石油

D.酒精

答案：A

35．〔南京六中〕如图1所示，利用了动滑轮的是

答案：D

36．〔南京六中〕将重为5牛顿和15牛顿的甲、乙两物体，分别挂在杠杆的左右两端。假设杠杆的重力忽略不计，当杠杆平衡时，左右两边臂长之比为

A.3:1

B.2:1　  　　　C.1:3

D.4:1

答案：A

37．〔南京六中〕门的把手一般都安装在离门轴远的一端，如图2所示。其中的科学道理是

A．根据杠杆的知识，推开门时比拟省距离

B．根据杠杆的知识，推开门时比拟省力

C．根据功的知识，推开门时手对门做功较快

D．根据功的知识，推开门时手对门做功较少

答案：B

图3

38．〔南京六中〕在举世瞩目的2021年北京奥运会开幕式上，体操王子──李宁点燃奥运会主火炬。如图3所示，他在匀速升空的过程中以下说法正确的选项是

A.动能不变，重力势能不变

B.动能不变，机械能增加

C.动能增加，重力势能增加

D.动能增加，机械能不变

答案：B

〔南京六中〕小丽用40N的水平推力将一个重90N的箱子水平推动了1m，所用时间2s；小宇又将这个箱子匀速提上了0.4m高的台阶，所用的时间1.5s．比拟小丽、小宇所做的功W1、W2和做功的功率P1、P2之间大小的关系是

A．W1＞W2

P1＜P2

B．W1＞W2

P1＞P2

C．W1＜W2

P1＜P2

D．W1＜W2

P1＞P2

答案：A

40.〔江西〕随着人民的节能意识提高,太阳能热水器逐渐走进千家万户,以下有关太阳能热水器的工作原理的说法中正确的选项是（）

A、是太阳能转化成电能

B、是太阳能转化成内能

C、是电能转化成内能

D、是内能转化成太阳能

答案：B

41.〔新泰市〕以下图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，以下分析不正确的选项是

A．小孩上升到最高点时的重力势能最大

B．小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能

C．小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大

D．小孩下落到最低点时的动能最大