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《电能 能量守恒定律》知识点 3．电动势
(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量．
第一节 电路中的能量转化
一、电功和电功率 (2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势，用E表示，即E＝．非静电力
1．电功和电功率：W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路． 移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大．
2．电热和热功率：Q＝I2Rt是电热的计算式，P ＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产
(3)单位：与电势、电势差的单位相同，为伏特．
热
生的电热和热功率． (4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关，对于常用的干电池来说，
三、电路中的能量转化 跟电池的体积无关．
1．纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为内能． 注意:公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质
2．非纯电阻电路：含有电动机或电解槽等的电路称为非纯电阻电路．在非纯电阻电路中，电流 决定的，不同种类的电源电动势大小不同．
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
做功将电能除了部分转化为内能外，还转化为机械能或化学能等其他形式的能．
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
1．闭合电路的组成及电势变化
纯电阻电路 非纯电阻电路
(1)内电路：如图所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻． 内
电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．
白炽灯、电炉、
举例 电动机、电解槽
电熨斗、电饭锅
(2)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻，在外电路
中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低．
2．闭合电路的欧姆定律
能量转化情况
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和
成反比．
W＝Q W＝Q＋E
其他
电功和电热的关系 (2)表达式：I＝.
即IUt＝I2Rt UIt＝I2Rt＋E
其他
(3)表达式也可以写为：E＝U ＋U ，即电源的电动势等于内、外电路电势降落之和．
电功率和热 P＝P P＝P ＋P 外 内
热 热 其他
注意：闭合电路欧姆定律的几种表达形式
功率的关系 即IU＝I2R 即IU＝I2R＋P
其他
(1)I＝、E＝IR＋Ir只适用于外电阻为纯电阻的闭合电路．
U＝IR，I＝ U＞IR，I＜
欧姆定律是否成立 (2)U ＝E－Ir，E＝U ＋U 适用于任意闭合电路．
成立 不成立 外 外 内
三、路端电压与负载的关系
W＝UIt、P ＝UI适用于任何电路计算电功和电功率．
电
1．路端电压的表达式：U＝ E － Ir ．
说明 Q＝I2Rt、P ＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率．
热
电源的U－I图像：如图所示是一条倾斜的直线，图像中纵轴截距表示电源
只有纯电阻电路满足W＝Q，P ＝P ；非纯电阻电路W>Q，P >P
电 热 电 热
电动势E，横轴截距等于短路电流I (纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．
0
注意：解决电动机问题的一般方法
2．路端电压随外电阻(纯电阻)的变化规律
(1)电动机两端的电压U 、通过的电流I 的求解是关键，但由于不是纯电阻电路不满足欧姆定
M M
(1)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小．
律，U 、I 都是利用电路规律间接求解的．
M M
(2)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大．
(2)对电动机，求电功率P ＝I U ，求热功率P ＝Ir，求输出机械功率P ＝P －P
电 M M 热 出 电 热．
(3)两种特殊情况
(3)求电动机输出的机械功率还可用P
出
＝F 牵v.
①断路：当外电路断开时，电流I为0，U＝E．即断路时的路端电压等于电源电动势．
第二节 闭合电路的欧姆定律
②短路：当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时I＝.
一、电动势
补充:闭合电路欧姆定律的应用
1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路．
类型一 闭合电路的动态分析问题 分析方法：局部→整体→局部
2．电源
①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；
(1)作用：把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功，使电荷的电势能增加．
②由局部电阻变化判断总电阻的变化；
(2)概念：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置．
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学科网（北京）股份有限公司③由I＝判断总电流的变化； 为了减小实验的偶然误差，应该利用U、I值多求几组E和r的值，算出它们的平均值．
④据U＝E－Ir判断路端电压的变化； 2．图像法：对于E、r一定的电源，路端电压U与通过干路的电流I的U－I图像是一条直线，
⑤由欧姆定律及串、并联的规律判断各部分电路电压及电流的变化． 这条直线与纵轴U的交点表示电源的电动势E，与横轴I的交点表示短路电流，图线斜率的绝对
类型二 闭合电路的功率和效率 值表示电源的内阻r.在读图时应注意图像的纵坐标是否是从零开始的，若从零开始，如图甲所
1．电源的总功率P 总 ＝EI；电源内耗功率P 内 ＝U 内 I＝I2r；电源输出功 示，则r＝，若不是从零开始，如图乙所示，则r＝.
率P 出 ＝U 外 I. 六、注意事项
2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P
出
＝I2R＝R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大， 其最 1．为使电池的路端电压有明显变化，应选取内阻较大的旧干电池和内阻较大的电压表．
大输出功率为P＝.电源输出功率随外电阻的变化曲线如图所示． 2．实验中不能将电流调得过大，且读数要快，读完后立即切断电源，防止干电池大电流放电时
3．电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝＝＝.对于纯电阻电路，电源的 内阻r的明显变化．
效率η＝＝＝，所以当R增大时，效率η提高．当R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为 3．若干电池的路端电压变化不很明显，作图像时，纵轴单位可取得小一
50%，效率并不高． 些，且纵轴起点可不从零开始．
类型三 含容电路的分析与计算 如图所示，此时图线与纵轴交点仍为电池的电动势E，但图线与横轴交点不
1．首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联．电路稳定后，电容器所在支路无电流 再是短路电流，内阻要在直线上取较远的两点用r＝求出．
通过，所以在此支路中的电阻上无电压，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电 4．为了提高测量的精确度，在实验中I、U的变化范围要大一些，计算E、
压． r时，U 和U、I 和I 的差值要大一些．
1 2 1 2
2．当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等． 七、误差分析
根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压． 1．偶然误差：主要来源于电压表和电流表的读数以及作U
3．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．如果电容器两端电压升高，电容器 －I 图像时描点不很准确．
将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，
2．系统误差
求电荷量及其变化量．
(1)电流表内接时电路如图甲所示，产生实验误差的原因是
第三节 实验：电池电动势和内阻的测量
电压表的分流，测量值与真实值的关系为：E r
测 真 测 真．
值，列出两个方程，即可求出电动势E和内阻r.
八、实验创新(测电源E、r的其他方案)
即 联立求解可得
创新方案一：伏阻法测电动势和内阻
三、实验器材
1．电路图：如图所示．
被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线等．
2．实验原理：E＝U＋r
四、实验步骤
3．数据处理
1．确定电流表、电压表的量程，按电路原理图把器材连接
(1)计算法：由解方程组可求得E和r.
好，如图所示．
(2)图像法：由E＝U＋r得：＝＋·.故－ 图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图．由图像的斜率和
2．把变阻器的滑片移到一端使阻值最大．
截距求解．
3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一
创新方案二：安阻法测电动势和内阻
组电流表和电压表的示数，用同样的方法测量并记录几组I
1．电路图：如图所示．
和U的值．
2．实验原理：E＝IR＋Ir.
4．断开开关，整理好器材．
3．数据处理
五、数据处理
(1)计算法：由 解方程组求得E、r.
1．代数法：运用方程组求解E和r.
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学科网（北京）股份有限公司(2)图像法：由E＝I(R＋r)得：＝R＋
－R图像的斜率k＝，纵轴截距为(如图甲)
又R＝E·－r
R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙)．
三、电磁感应现象的应用
由图像的斜率和截距求解．
生产、生活中广泛使用的变压器、电磁炉等也是根据电磁感应制造的．
第四节 能源与可持续发展
第4节 电磁波的发现及应用 第5节 能量量子化
一、能量守恒定律
一、电磁场
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体
1．麦克斯韦认为：(1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场．
转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．
二、能量转化或转移的方向性 2．变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一的电磁场．
1．在自然界中，能量的转化过程有些是可以自然发生的，有些则不能． 二、电磁波
2．能量的耗散表明，在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低 1．麦克斯韦预言空间存在电磁波并推算电磁波的速度等于光速．
了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源． 2．赫兹通过实验捕捉到了电磁波，证实了麦克斯韦的电磁场理论．
3．能量的耗散是从能量转化的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性． 三、电磁波谱
三、能源的分类与应用 1．波速c、波长λ、频率f三者之间的关系是波速＝波长×频率． c ＝ λf ．
1．不可再生能源：煤炭、石油和天然气． 2．电磁波谱：按电磁波的波长或频率大小的顺序排列成谱，叫做电磁波谱。按照波长从长到短
2．可再生能源：水能、风能、潮汐能等． 依次排列为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线.不同的电磁波由于具有不同
的波长(频率)，才具有不同的特性.
四、电磁波的能量
《电磁感应与电磁波初步》知识点
电磁波具有能量，电磁波是一种物质．
第3节 电磁感应现象及应用
五、电磁波的通信
一、划时代的发现
1．互联网信息通过电磁波来传递．
1．奥斯特发现的电流的磁效应，震动了整个科学界，它证实电现象与磁现象是有联系的．
2．电磁波携带的信息既可以有线传播，也可以无线传播．
2．1831年，法拉第领悟到“磁生电”，把这种现象定名为电磁感应，产生的电流叫作感应电
六、热辐射
流．
1．定义：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射．辐射强度
二、产生感应电流的条件：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生
按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．
感应电流．
2．黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫作黑体．
【核心深化】
七、能量子
感应电流产生条件的理解
1．定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍，这个不可再分的最小
(1)不论什么情况，只要满足电路闭合和磁通量发生变化这两个条件，就必然产生感应电流．
能量值 ε 叫作能量子．该能量子假设理论由普朗克提出.
(2)只要产生了感应电流，那么电路一定是闭合的，穿过该电路的磁通量也一定发生了变化．
2．能量子ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 是一个常量，称为普朗克常量．
ΔΦ与Φ的区别
3．爱因斯坦把普朗克的能量子假设进行了推广，认为光本身就是由一个个不可分割的能量子组
ΔΦ与Φ意义不同，大小也没有必然的联系．感应电流的产生与Φ无关，只取决于Φ的变化，
成的，频率为ν的光的能量子为 hν，这些能量子叫作光子．
即与ΔΦ有关．
八、能级
磁通量变化的几种情形：
1．定义：原子的能量是量子化的．这些量子化的能量值叫作能级．
(1)磁感应强度B不变，有效面积S发生变化．如图(a)所示．
2．原子处于能量最低的状态，这是最稳定的．
(2)有效面积S不变，磁感应强度B发生变化．如图(b)所示．
3．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差．
(3)磁感应强度B和有效面积S都不变，它们之间的夹角发生变化．如图(c)所示．
【核心深化1】
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学科网（北京）股份有限公司1．麦克斯韦的电磁场理论 4.紫外线
(1)电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场 (1)波长范围在5 nm到370 nm之间，不能引起人的视觉.
如图所示，在变化的磁场中放一个闭合电路，电路里会产生感应电流，其实质是变化的磁场在 (2)具有较高的能量，应用于灭菌消毒，具有较强的荧光效应，用来激发荧光物质发光.
它周围产生了电场，电路中的自由电荷在电场力作用下做定向运动，形成了感应电流，即使在 5.X射线和γ射线
变化的磁场周围没有闭合电路同样可以产生电场． (1)X射线频率比紫外线高，穿透力较强，用来检查工业部件有无裂纹或气孔，医学上用于人体
(2)电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场
透视.
麦克斯韦认为：由电现象和磁现象的相似性和变化的磁场能产生电场的观
(2)γ射线频率比X射线还要高，具有很高的能量，穿透能力很强，医学上用来治疗某些癌症，
点猜想变化的电场就像导线中的电流一样，会在空间产生磁场．
工业上用于探测金属部件内部是否有缺陷.
根据麦克斯韦理论，在给电容器充电的时候，不仅导体中的电流要产生磁
各种电磁波的共性
场，而且在电容器两极板间变化着的电场周围也要产生磁场．(如图所示)
1.在本质上都是电磁波，遵循相同的规律，各波段之间的区别并没有绝对的意义.
2．对麦克斯韦电磁场理论的理解
2.都遵循公式v＝λf，在真空中的传播速度都是c＝3×108 m/s.
(1)恒定的电场不产生磁场．(2)恒定的磁场不产生电场．(3)均匀变化的磁场在周围空间产生恒定
3.传播都不需要介质. 4.都能发生反射、折射、衍射和干涉现象.
的电场．(4)均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场．(5)周期性变化的电场产生同频率的周
期性变化的磁场．(6)周期性变化的磁场产生同频率的周期性变化的电场．
《第一章 动量守恒定律》知识点
【核心深化2】
一、动量
1．一般物体与黑体的比较
1．动量
热辐射特点 吸收、反射特点
(1)定义：物体的质量与速度的乘积。(2)表达式：p＝ m v 。
一般 辐射电磁波的情况与温度、材料的种 既吸收又反射，其能力与材料的种类
(3)方向：动量的方向与瞬时速度的方向相同。
物体 类及表面状况有关 及入射波长等因素有关
2．动量的变化
辐射电磁波的强度按波长的分布只与
黑体 完全吸收各种入射电磁波，不反射
黑体的温度有关 (1)因为动量是矢量，动量的变化量Δp也是矢量，其方向与速度的改变量Δv的方向 相同 。
2.随着温度的升高，黑体辐射的各种波长的辐射强度都有增加，且辐 (2)动量的变化量Δp的大小，一般用末动量p′减去初动量p进行计算，也称为动量的增量。
射强度的极大值向波长较短的方向移动． 即Δp＝ p ′ － p 。
【核心深化3】 二、冲量
1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡 (1)定义：力与力的作用时间的乘积叫做力的冲量。(2)公式： I ＝ Ft 。
到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态． (3)方向：恒力冲量的方向与力的方向相同，变力的冲量方向与动量变化量的方向相同。
2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连 三、动量定理
续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须 1．内容：物体在一个过程中所受合力的冲量等于它在这个过程始末的动量变化量。
考虑能量量子化． 2．公式：F 合 ( t ′ － t ) ＝ m v ′ － m v 或I 合 ＝ p ′ － p。
3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．
3．动量定理的理解
【核心深化4】电磁波的特性及应用
(1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系，即外力的冲量是原因，物体的动量
1.无线电波：波长大于1 mm(频率小于300 GHz)的电磁波是无线电波，主要用于通信、广播及其
变化量是结果。
他信号传输. (2)动量定理中的冲量是合力的冲量，而不是某一个力的冲量，它可以是合力的冲量，可以是各
2.红外线 (1)红外线是一种光波，波长比无线电波短，比可见光长，不能引起人的视觉. 力冲量的矢量和，也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和。
(2)所有物体都发射红外线，热物体的红外辐射比冷物体的红外辐射强. (3)动量定理表达式是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。
(3)红外线主要用于红外遥感和红外高速摄影. 四、动量守恒定律
3.可见光：可见光的波长在760 nm到400 nm之间. 1．相互作用的两个或几个物体组成一个整体，称为系统。系统内部物体间的相互作用，称为内
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学科网（北京）股份有限公司力。系统以外的物体对系统以内的物体施加的作用力称为外力。 1．碰撞的分类
2．内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。 (1)按碰撞过程中机械能是否损失分类
3．表达式 ①弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒，即碰撞前后系统的总动能不变，E ＋E ＝E ′＋E ′。
k1 k2 k1 k2
(1)p＝p′，系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p′。 ②非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒，即碰撞后系统的总动能小于碰撞前系统的总动能，
(2)m 1 v 1 ＋m 2 v 2 ＝m 1 v 1 ′ ＋ m 2 v 2 ′，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动 E k1 ′＋E k2 ′
