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第十二章機(jī)械能和內(nèi)能(原卷版)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解能量和動(dòng)能的概念;機(jī)械能概念;機(jī)械能守恒定律;四沖程熱機(jī)的構(gòu)造和工作原理;四沖程熱機(jī)各沖程工作過程;汽油機(jī)和柴油機(jī)異同;熱機(jī)效率的概念以及提高熱機(jī)效率的途徑;各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的;2.知道什么是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能;什么是物體的內(nèi)能;熱傳遞能夠改變物體的內(nèi)能,知道做功能夠改變物體的內(nèi)能;比熱容的概念、物理意義;水的比熱容較大,水在生活中的廣泛應(yīng)用;3.理解影響物體動(dòng)能大小的因素;理解影響物體重力勢(shì)能大小的因素;內(nèi)能的概念;在轉(zhuǎn)化的過程中,能量的總量是保持不變的;4.知道影響彈性勢(shì)能大小的因素;知道熱值的概念;5.會(huì)分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化過程;利用機(jī)械能分析生活中常見動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化例;設(shè)計(jì)并進(jìn)行“比較不同物質(zhì)吸熱能力”的實(shí)驗(yàn);進(jìn)行熱值的簡單計(jì)算;進(jìn)行熱機(jī)效率的簡單計(jì)算;6.認(rèn)識(shí)影響物體內(nèi)能大小的因素;熱機(jī)四沖程工作過程中的能量轉(zhuǎn)化;生活中常見的能量;7.能利用內(nèi)能的概念解釋有關(guān)現(xiàn)象;用比熱容解釋簡單的自然、生活中的現(xiàn)象,并能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、解決簡單的問題;利用吸熱、放熱公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算;識(shí)別熱機(jī)四沖程;舉出日常生活中能量守恒的實(shí)例。知識(shí)點(diǎn)一動(dòng)能1.能量:如果一個(gè)物體能對(duì)其他物體做功,那么這個(gè)物體一定具有能量。能量單位是焦耳(J)。2.什么是動(dòng)能:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。如圖(1)所示,物體都具有動(dòng)能。行駛的汽車飛翔的小鳥空中的客機(jī)自由下落的小球圖(1)運(yùn)動(dòng)的物體3.影響動(dòng)能的因素物體動(dòng)能的大小與兩個(gè)因素有關(guān):一是物體的質(zhì)量,二是物體運(yùn)動(dòng)的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí),物體運(yùn)動(dòng)的速度越大其動(dòng)能越大,物體的速度越小其動(dòng)能越??;具有相同運(yùn)動(dòng)速度的物體,質(zhì)量越大動(dòng)能越大,質(zhì)量越小動(dòng)能越小。4.動(dòng)能是“由于運(yùn)動(dòng)”而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量叫動(dòng)能”,不運(yùn)動(dòng)的物體也具有能量,但不具有動(dòng)能。例如在空中飛行的飛機(jī),不但有動(dòng)能而且還具有其它形式的能量?!局R(shí)拓展一】探究影響動(dòng)能大小的因素所謂能量,是指物體能夠做功的本領(lǐng)。能夠做的功越多,就表明這個(gè)物體的能量越大。能量簡稱為能。注意:“能夠做功”并不等于正在做功。只要該物體具有做功的本領(lǐng),不論它是在做功,還是沒在做功,做功的潛在本領(lǐng)始終存在,則說該物體具有能。判斷一個(gè)物體是否具有能的標(biāo)志是看它能否做功?!局R(shí)拓展二】探究影響動(dòng)能大小的因素【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄空n題:探究動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)【實(shí)驗(yàn)裝置】【實(shí)驗(yàn)方法】控制變量法,轉(zhuǎn)換法。【實(shí)驗(yàn)原理】察下車在木板上移動(dòng)的距離,如木塊移動(dòng)的越遠(yuǎn),表示木塊做的功越多,說明小車具有很大的動(dòng)能?!緦?shí)驗(yàn)步驟】1.按照?qǐng)D將木板的一端墊高,組成一個(gè)斜面;2.讓同一小球在斜面的不同高度滾下,推動(dòng)木塊在木板上前進(jìn),觀察木塊在木板上移動(dòng)的距離;3.讓不同質(zhì)量的小球從斜面的同一高度滾下,觀察木板在木板上移動(dòng)的距離(如圖乙);【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】1、質(zhì)量相同的物體,運(yùn)動(dòng)速度越大,動(dòng)能越大;2、運(yùn)動(dòng)速度相同的物體,質(zhì)量越大,動(dòng)能越大。【考查方向】1.斜面的作用:使物體具有速度并改變物體速度的大?。?.實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象:小球,實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法;轉(zhuǎn)換法;3.使質(zhì)量不同的小球從同一高度靜止釋放的目的:使小球到達(dá)水平面時(shí)的初速度相同;4.如何判斷動(dòng)能大?。和ㄟ^觀察木塊被推動(dòng)的距離多少;5.通過比較實(shí)驗(yàn)甲,得到的結(jié)論:當(dāng)物體的質(zhì)量相同時(shí),物體的速度越大,動(dòng)能越大;6.通過比較實(shí)驗(yàn)乙,得到的結(jié)論:當(dāng)物體的速度相同時(shí),物體的質(zhì)量越大,動(dòng)能越大。【例】灑水車沿平直公路勻速行駛,將水灑在路面上,這個(gè)過程中,下列說法正確的是()。A.動(dòng)能不變,勢(shì)能減小;B.動(dòng)能勢(shì)能都減小;C.動(dòng)能勢(shì)能都不變;D.不能確定動(dòng)能勢(shì)能是變大還是變小【變式1】用電梯往高處搬運(yùn)貨箱.當(dāng)貨箱隨著電梯一同勻速上升時(shí),貨箱的()。A.動(dòng)能變小,重力勢(shì)能變小 B.動(dòng)能變小,重力勢(shì)能變大C.動(dòng)能不變,重力勢(shì)能變小 D.動(dòng)能不變,重力勢(shì)能變大【變式2】如圖為撐桿跳的過程示意圖,在這項(xiàng)運(yùn)動(dòng)中,根據(jù)能量以及能量轉(zhuǎn)化的物理知識(shí),可知:運(yùn)動(dòng)員助跑的目的是為了在起跳前獲得較大的。撐桿起跳時(shí),能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,越過橫桿在最高點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最大,此時(shí)動(dòng)能(大于/等于/小于)0?!咀兪?】在探究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中,小欣同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲、乙、丙所示的三次實(shí)驗(yàn),讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運(yùn)動(dòng),然后與放在水平面上的紙盒相碰,鐵球與紙盒在水平面上共同移動(dòng)一段距離后靜止。(1)要探究動(dòng)能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系,應(yīng)保證鐵球達(dá)到水平面的相同,為了達(dá)到這一目的所采取的具體操作方法是使小球;(2)選用甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是:物體質(zhì)量相同時(shí),。(3)三次實(shí)驗(yàn)中,碰撞前動(dòng)能最小的是圖(填“甲”、“乙”或“丙”)中的小球,原因是;(4)小欣同學(xué)聯(lián)想到“探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”時(shí),也用到了斜面,讓小車從斜面頂端由靜止滑下,比較在不同表面滑行的距離(如表),小車在三個(gè)表面克服摩擦力做功(選填“相等”或“不相等”),若水平面絕對(duì)光滑,小車將做運(yùn)動(dòng)。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小車運(yùn)動(dòng)距離最近較遠(yuǎn)最遠(yuǎn)知識(shí)點(diǎn)二勢(shì)能1.重力勢(shì)能:物體由于被舉高而具有的能量,叫做重力勢(shì)能。(1)重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大,被舉得越高,則它的重力勢(shì)能越大。(2)重力勢(shì)能是“被舉高”這個(gè)原因而產(chǎn)生的,一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢(shì)能”,被舉高的物體具有重力勢(shì)能,同時(shí)也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機(jī),不但有重力勢(shì)能而且還具有其它形式的能量。2.彈性勢(shì)能:物體由于發(fā)生彈性形變,而具有的能叫做彈性勢(shì)能。如圖(2)所示,撐桿跳高時(shí)彎曲的桿、拉開的弓箭都具有彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小與彈性形變的程度有關(guān);形變程度越大,其彈性勢(shì)能越大。撐桿跳高拉開的弓箭要點(diǎn)詮釋:勢(shì)能1.重力勢(shì)能:對(duì)于重力勢(shì)能,其大小由地球和地面上物體的相對(duì)位置決定。物體質(zhì)量越大、位置越高、做功本領(lǐng)越大,物體具有的重力勢(shì)能就越多。判斷一個(gè)物體是否具有重力勢(shì)能,關(guān)鍵看此物體相對(duì)某一個(gè)位置有沒有被舉高,即相對(duì)此位置有沒有一定的高度。若有,則物體具有重力勢(shì)能,若沒有,則物體不具有重力勢(shì)能。2.彈性勢(shì)能:由于物體發(fā)生形變而具有的能量。確定彈性勢(shì)能的大小需選取零勢(shì)能的狀態(tài),一般選取彈簧未發(fā)生任何形變,而處于自由狀態(tài)的情況下其彈力勢(shì)能為零。【例】(2021·湖南懷化市·中考真題)田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)上,運(yùn)動(dòng)員投出的鉛球在下落過程中,下列說法正確的是()。A.動(dòng)能增加 B.重力勢(shì)能增加C.動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 D.機(jī)械能增加【變式1】(2021·陜西中考真題)如圖所示為拉弓射箭的情景,下列說法正確的是()。A.用力將弓拉彎說明力可以改變物體的形狀;B.箭被射出的過程中,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能;C.射出的劍可以繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槭艿綉T性作用;D.斜向上射出的箭在空中飛行時(shí)重力勢(shì)能不變【變式2】用“模擬打樁”來探究物體重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān),物體的質(zhì)量m1=m2<m3,實(shí)驗(yàn)時(shí),讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落,將木樁打入沙中,三次實(shí)驗(yàn)?zāi)緲哆M(jìn)入沙中的深度如圖所示,木樁進(jìn)入沙中的深度越深,則物體對(duì)木樁做的功越,比較a、b可知:物體重力勢(shì)能的大小與物體的有關(guān);比較可知:物體重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)?!咀兪?】某同學(xué)猜想重力勢(shì)能的大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān),在探究“重力勢(shì)能的大小與高度是否有關(guān)”時(shí),所用的實(shí)驗(yàn)器材有:金屬球、尖桌腿的小桌、細(xì)沙和塑料盆。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。(1)該實(shí)驗(yàn)可以通過判斷來判斷出金屬球重力勢(shì)能的大小。依據(jù)是:金屬球?qū)π∽涝蕉?,金屬球具有的重力?shì)能就越大。(2)請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格,表中要有必要的信息。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),該同學(xué)發(fā)現(xiàn):由于金屬球的撞擊點(diǎn)偏離桌面中央較大,使小桌傾斜較大,甚至被撞翻。于是他改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)裝置,如圖乙所示,較好地解決了這個(gè)問題。他的主要操作是:每次實(shí)驗(yàn)時(shí),先拉起金屬球,將沙面抹平;;由靜止開始釋放金屬球,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。知識(shí)點(diǎn)三機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(1)在一定的條件下,動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊,從低處拋向高處,再從高下落的過程中,先是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,后又是重力勢(shì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。(2)在一定的條件下,動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳水運(yùn)動(dòng)員,在起跳的過程中,壓跳板是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,跳板將運(yùn)動(dòng)員反彈起來是彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。要點(diǎn)詮釋:機(jī)械能的轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的2.在滾擺實(shí)驗(yàn)中可以看到,滾擺旋轉(zhuǎn)著下降,越轉(zhuǎn)越快。到最低點(diǎn)時(shí),滾擺轉(zhuǎn)而上升,上升中它越轉(zhuǎn)越慢,直到差不多回到原來的位置。然后它又下降、上升,重復(fù)原來的運(yùn)動(dòng)。滾擺下降時(shí),它的重力勢(shì)能越來越小,動(dòng)能越來越大,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。滾擺上升時(shí),它的動(dòng)能越來越小,重力勢(shì)能越來越大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。【知識(shí)拓展】機(jī)械能間的轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。①動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小,所處的高度增加;②重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是所處的高度減小,速度增大。2.動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。①動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小,形變?cè)龃螅?、②彈性?shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是動(dòng)能增大,形變減??;③動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在同一物體上,也可以發(fā)生在不同物體之間。3.在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過程中,若沒有能量損失(如克服阻力)或其他形式的能量的補(bǔ)充,機(jī)械能的總和保持不變,機(jī)械能守恒。4.機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量?!纠咳鐖D所示,小球在A點(diǎn)由靜止開始釋放,向右側(cè)擺動(dòng),B點(diǎn)是小球擺動(dòng)的最低點(diǎn),C點(diǎn)是小球擺動(dòng)到右側(cè)的最高點(diǎn),且A、C兩點(diǎn)到B點(diǎn)的豎直距離hA>hC。在小球從B點(diǎn)擺動(dòng)到C點(diǎn)的過程中,下列說法正確的是()。A.小球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變;B.小球的機(jī)械能總量逐漸減??;C.繩的拉力對(duì)小球做了功;D.小球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能【變式1】2015年12月20日,深圳市光明新區(qū)發(fā)生山體滑坡事故,損失慘重,對(duì)人民群眾生命和財(cái)產(chǎn)造成重大損失。事發(fā)時(shí),廢棄渣土堆填體從高處加速下滑,具有巨大的能量。關(guān)于渣土堆填體,描述正確的是()。A.渣土下滑時(shí)動(dòng)能不變;B.渣土下滑時(shí)重力勢(shì)能變大;C.渣土下滑時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;D.渣土下滑時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能【變式2】如圖所示,一名運(yùn)動(dòng)員投擲鉛球的過程示意圖。鉛球在b點(diǎn)離手,c點(diǎn)是鉛球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn),不計(jì)空氣阻力。在a到d的整個(gè)過程中,下列說法不正確的是()。A.只有在a到b的過程中,運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球做了功;B.在b到d的過程中,鉛球的機(jī)械能先增加后減少;C.在c到d的過程中,鉛球的重力勢(shì)能減少;D.在a到d的過程中,鉛球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在不斷的變化【變式3】球豎直向上運(yùn)動(dòng),并落回地面,這過程中先后經(jīng)過M、S兩點(diǎn)。球在這兩點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能如圖所示,則球在M點(diǎn)的()。A.速度比在S點(diǎn)的大 B.機(jī)械能大于在S點(diǎn)的 C.機(jī)械能等于在S點(diǎn)的 D.離地高度比在S點(diǎn)的低知識(shí)點(diǎn)四機(jī)械能守恒、能量利用1.對(duì)能量轉(zhuǎn)化的理解:(1)分析某個(gè)物體在物理變化的過程中機(jī)械能的大小發(fā)生改變與否時(shí),應(yīng)全面考慮。即同時(shí)考慮動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的變化情況。(2)物體儲(chǔ)存能量時(shí),物體具有做功的本領(lǐng),物體損失能量時(shí),就說物體正在做功。(3)物體對(duì)外界做功時(shí),物體的能量減小。(4)外界對(duì)物體做功時(shí),物體的能量增加。2.機(jī)械能守恒:如果一個(gè)過程中,只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總和就保持不變,這個(gè)規(guī)律叫做機(jī)械能守恒。3.水能和風(fēng)能的利用:自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機(jī)械能的天然資源。利用水能發(fā)電,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力勢(shì)能越大,能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電,在風(fēng)力資源豐富的地區(qū),可以同時(shí)安裝幾十臺(tái)到幾百臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī),組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。要點(diǎn)詮釋:機(jī)械能守恒動(dòng)能與勢(shì)能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,即動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化成勢(shì)能,勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。在只有動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過程中,機(jī)械能的總量保持不變。如圖:衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),由于太空是真空,動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能不變。
規(guī)律總結(jié):在只有重力、彈力做功時(shí),機(jī)械能是守恒的,其他力做功,機(jī)械能不守恒。【知識(shí)拓展】機(jī)械能守恒與轉(zhuǎn)化1.滾擺:滾擺又稱麥克斯韋擺,它是在學(xué)習(xí)機(jī)械能時(shí),常用來演示重力勢(shì)能和動(dòng)能之間相互轉(zhuǎn)化的儀器,如圖。做滾擺實(shí)驗(yàn)時(shí),先調(diào)整懸繩,使擺輪處于水平最低位置,然后轉(zhuǎn)動(dòng)擺輪,使懸繩均勻地繞在擺輪的軸上,直至擺輪上升到懸繩的最上部,并且保持?jǐn)[輪的軸與水平地面平行。此時(shí),擺輪具有一定的重力勢(shì)能,而動(dòng)能為零。當(dāng)由靜止釋放擺輪,在重力和懸繩拉力的共同作用下,擺輪邊旋轉(zhuǎn),邊下降,擺輪的重力勢(shì)能不斷減少,轉(zhuǎn)化成擺輪的動(dòng)能。當(dāng)懸線全部伸開時(shí),擺輪的重力勢(shì)能不再減少,擺輪的動(dòng)能達(dá)到最大值。由于慣性,擺輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),擺輪軸又開始把繩繞在軸上,使擺輪開始上升,隨著重力勢(shì)能的增加,動(dòng)能不斷減少,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。直到上升到開始位置,擺輪停止轉(zhuǎn)動(dòng),停止上升。接著又開始新的一輪下降、上升……實(shí)際上,擺輪每次下降后再上升都不會(huì)上升到前一次的高度,這是摩擦力、空氣阻力等作用的結(jié)果,使一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2.水能及其利用:水能及其利用流動(dòng)的水具有動(dòng)能,高處的水具有勢(shì)能,水所具有的機(jī)械能統(tǒng)稱水能。瀑布的水向下流時(shí)(如圖),它會(huì)以極大的力量沖擊瀑布下的巖石,并且以很大的速度沖刷土壤。數(shù)千年前,人們已知道利用流水的能量來轉(zhuǎn)動(dòng)水車,汲水灌溉。自從19世紀(jì)末德國建成世界上第一座水電站以來,水力發(fā)電就成了水能利用的主要形式。當(dāng)上游的水沖擊水輪機(jī)的葉片時(shí),就把大部分動(dòng)能傳遞給水輪機(jī),使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來,由此帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。為了增加水的機(jī)械能,必須修筑攔河大壩來提高河流上游的水位。如圖是水力發(fā)電站的原理圖?!纠抠だ哉J(rèn)為:一個(gè)金屬小球從光滑斜面的某一高度處靜止?jié)L下,由于不受阻力,沒有能量損耗,那么它必定到達(dá)另一光滑斜面的同一高度,如果把斜面放平緩一些,也會(huì)出現(xiàn)同樣的情況。其模擬實(shí)驗(yàn)如圖所示,則下列說法中正確的是()。A.小球在運(yùn)動(dòng)過程中只受重力作用;B.在滾下斜面的過程中,小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,機(jī)械能減少;C.另一斜面越平緩,小球在它上面運(yùn)動(dòng)的距離越??;D.如果另一斜面變成水平面,則小球達(dá)不到同樣的高度而會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去【變式1】如圖所示是蹦極運(yùn)動(dòng)的簡化示意圖,彈性繩一端固定在O點(diǎn),另一端系住運(yùn)動(dòng)員,運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落,到A點(diǎn)處彈性繩自然伸直。B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn),C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)(忽略空氣阻力),下列說法正確的是()。A.從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員速度一直減?。籅.從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能一直在增大;C.從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能一直在減小 ;D.從O點(diǎn)到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能不變【變式2】(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球從靜止下落,落在與A點(diǎn)等高處,豎直放置靜止的輕彈簧上,到達(dá)與B點(diǎn)等高處時(shí)小球重力與彈簧的彈力大小相等,圖中與C點(diǎn)等高處是小球到達(dá)的最低點(diǎn)(不計(jì)空氣阻力)。下列說法正確的是()。A.下落過程中,小球重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,小球與彈簧機(jī)械能不守恒;B.下落過程中,小球重力勢(shì)能一直減小,動(dòng)能先增大后減小,小球與彈簧機(jī)械能守恒;C.到達(dá)C點(diǎn)時(shí),小球的動(dòng)能為零,受到的重力大于彈簧的彈力;D.從B到C,小球重力勢(shì)能與動(dòng)能都減小,轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能【變式3】高空中形成的雨滴在重力和空氣阻力的共同作用下,開始下落的一段時(shí)間速度越來越大,落到地面前一段時(shí)間勻速下落。雨滴在空中下落的整個(gè)過程中()。A.動(dòng)能一直增大,機(jī)械能守恒;B.動(dòng)能先增大后不變,機(jī)械能守恒;C.動(dòng)能先增大后不變,機(jī)械能一直減小;D.動(dòng)能先減小后不變,機(jī)械能一直減小知識(shí)點(diǎn)五內(nèi)能內(nèi)能的概念:(1)分子由于熱運(yùn)動(dòng)而具有的能叫作分子動(dòng)能;分子之間由于存在相互作用的力而具有的能叫作分子勢(shì)能。(2)定義:物體內(nèi)所有分子的分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫作物體的內(nèi)能。(3)影響內(nèi)能大小的因素:物體內(nèi)能的大小,除與溫度有關(guān)外,還與物體的體積、狀態(tài)、質(zhì)量等因素有關(guān)?!疽c(diǎn)詮釋】1.內(nèi)能是物質(zhì)分子的熱運(yùn)動(dòng)能量,是由物質(zhì)內(nèi)部狀況決定的能量。物質(zhì)由大量分子、原子組成,儲(chǔ)存在系統(tǒng)內(nèi)部的能量是全部微觀粒子各種能量的總和,即微觀粒子的動(dòng)能、勢(shì)能、等的總和。物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)跟溫度直接相關(guān),物體內(nèi)部大量做熱運(yùn)動(dòng)的粒子之間也具有動(dòng)能和勢(shì)能,動(dòng)能和勢(shì)能的總和叫做內(nèi)能。理解物體內(nèi)能時(shí),要注意以下三點(diǎn):(1)內(nèi)能是指物體的內(nèi)能,不是分子的,更不能說內(nèi)能是個(gè)別分子和少數(shù)分子所具有的。內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子共同具有的動(dòng)能和勢(shì)能的總和,所以,單純考慮一個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能是沒有現(xiàn)實(shí)意義的。(2)任何物體存任何情況下都有內(nèi)能。(3)內(nèi)能具有不可測(cè)性。只能比較物體內(nèi)能的大小,不能確定這個(gè)物體具有的內(nèi)能究竟是多少,因?yàn)閮?nèi)能是物體的所有分子具有的總能量,宏觀量度比較困難。2.影響內(nèi)能的因素:(1)溫度是影響物體內(nèi)能最主要的因素,同一個(gè)物體,溫度越高,它具有的內(nèi)能就越大,物體的內(nèi)能還受質(zhì)量、材料、狀態(tài)等因素的影響。(2)物體的內(nèi)能跟質(zhì)量有關(guān)。在溫度一定時(shí),物體的質(zhì)量越大,也就是分子的數(shù)量越多,物體的內(nèi)能就越大。(3)物體的內(nèi)能還和物體的體積有關(guān)。存質(zhì)量一定時(shí),物體的休積越大,分子間的勢(shì)能越大,物體的內(nèi)能就越大。(4)同一物質(zhì),狀態(tài)不同時(shí)所具有的內(nèi)能也不同。3.內(nèi)能和機(jī)械能的區(qū)別:4.綜上所述,可以用“溫度不能傳、熱量不能含、內(nèi)能不能算”作概括?!纠筷P(guān)于物體的內(nèi)能,下列說法正確的是()。A.晶體熔化時(shí),吸熱、溫度不變,內(nèi)能不變;B.物體內(nèi)能增加,一定要從外界吸收熱量;C.溫度為0℃的物體沒有內(nèi)能;D.在相同物態(tài)下,同一物體溫度降低,它的內(nèi)能會(huì)減少【變式1】四只相同規(guī)格的燒杯中裝有水,水量及其溫度如圖所示。關(guān)于四只燒杯中水的內(nèi)能的大小,下列判斷正確的是()。A.a(chǎn)燒杯中水的內(nèi)能大于b燒杯中水的內(nèi)能;B.c燒杯中水的內(nèi)能大于d燒杯中水的內(nèi)能;C.a(chǎn)燒杯中水的內(nèi)能大于c燒杯中水的內(nèi)能;D.d燒杯中水的內(nèi)能大于c燒杯中的內(nèi)能【變式2】0℃的冰完全熔化成0℃的水,體積變小,比較0℃的冰和0℃的水所具有的內(nèi)能,下列說法中正確的是()。A.它們具有的內(nèi)能相等;B.0℃的冰具有的內(nèi)能較大;C.0℃的水具有的內(nèi)能較大;D.無法確定【變式3】下列說法正確的是()。A.“破鏡不能重圓”說明分子間沒有引力;B.發(fā)生熱傳遞時(shí),熱量總是從內(nèi)能大的物體傳遞到內(nèi)能小的物體;C.把0℃的冰塊加熱熔化成0℃的水,若不考慮水的蒸發(fā),其內(nèi)能不變;D.若沒有外界做功時(shí),同一物體溫度降低得越多,放出的熱量就越多知識(shí)點(diǎn)六改變物體內(nèi)能的方式改變物體內(nèi)能的方式:做功和熱傳遞。(1)外界對(duì)物體做功,或者物體從外界吸收了熱量,物體的內(nèi)能增加,反之,物體的內(nèi)能將減少。通過做功和熱傳遞這兩種方法都可以改變物體的內(nèi)能。(2)不同形式的能量(如內(nèi)能和機(jī)械能、化學(xué)能和內(nèi)能)之間可以相互轉(zhuǎn)化。(3)熱量:物體吸收或放出熱的多少。熱量是一個(gè)過程量,一般說吸收或放出“熱量”,而不能說具有“熱量”?!疽c(diǎn)詮釋】改變物體的內(nèi)能的方式:做功和熱傳遞。1.做功可分為兩種情況,一是物體對(duì)外做功,物體自身的內(nèi)能會(huì)減少。如為藥爆炸后產(chǎn)生的燃?xì)鈱⒆訌椡瞥龊螅細(xì)獾膬?nèi)能會(huì)減少,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;二是外界對(duì)物體做功,物體自身的內(nèi)能會(huì)增加,如壓縮空氣后,空氣的溫度會(huì)升高,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。常見現(xiàn)象有:冬天搓手取暖、用砂輪磨刀、太空中的星體碎片墜入大氣層成為流星、用打氣筒給輪胎打氣、反復(fù)彎折鐵絲彎折處變熱、汽缸內(nèi)氣體被壓縮溫度升高;鉆木取火、水蒸汽對(duì)壺蓋做功導(dǎo)致水的內(nèi)能減小等。2.熱傳遞改變物體的內(nèi)能。如將手放在暖氣片上,手會(huì)覺得暖和;用熱水袋焐手;曬太陽覺得暖和;將水燒熱;鐵鍋燙手;將食物放人入冰箱內(nèi)冷卻;太陽將棉被曬得暖乎乎的等。3.做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的。做功改變物體的內(nèi)能,是內(nèi)能與其它形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化的過程;熱傳遞改變物體的內(nèi)能是能量轉(zhuǎn)移的過程。4.熱傳遞:(1)實(shí)質(zhì):內(nèi)能(或能量)的轉(zhuǎn)移。(2)條件:接觸的物體間或物體不同部分存在溫度差。(3)方向:從高溫物體傳遞到低溫物體,或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分。(4)結(jié)果:等溫。【例】下列現(xiàn)象中,通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是()。A.反復(fù)彎折后,鐵絲的溫度升高;B.火車經(jīng)過后,鐵軌的溫度升高;C.用火爐燒水,水的溫度升高;D.兩手相互搓揉,手掌發(fā)熱【變式1】將熱水倒進(jìn)玻璃杯中,玻璃杯會(huì)變熱,下列說法正確的是()。A.水將溫度傳給了玻璃杯;B.水含有的熱量減少;C.玻璃杯增加的內(nèi)能大于水減少的內(nèi)能;D.能的總量保持不變【變式2】下面是研究黑點(diǎn)標(biāo)注的物體內(nèi)能改變的情景,通過做功使物體內(nèi)能增加的是()。A把鐵絲反復(fù)彎折,彎折處變熱;B.把鋼球放入爐火中,燒一段時(shí)間;C.冬天,用熱水袋對(duì)手進(jìn)行取暖;D.水燒開時(shí),水蒸氣將壺蓋頂起【變式3】下列有關(guān)溫度、內(nèi)能和熱量的說法中,正確的是()。A.物體的溫度不變,它的內(nèi)能一定不變;B.物體內(nèi)能增加,它一定吸收了熱量;C.物體放出了熱量,它的溫度一定降低;D.物體溫度降低,它的內(nèi)能一定減少知識(shí)點(diǎn)七比熱容比熱容概念:(1)在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少叫做熱量。溫度不同的兩個(gè)物體相互接觸,高溫物體內(nèi)能減少,低溫物體內(nèi)能增大;對(duì)物體做功時(shí),物體內(nèi)能會(huì)增大,物體對(duì)外做功時(shí),物體內(nèi)能會(huì)減少。(2)比熱容是物質(zhì)的一種特性,與物質(zhì)的種類和狀態(tài)有關(guān),與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度和吸熱、放熱的多少無關(guān)。(3)水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),表示的物理意義是:1千克的水溫度升高1℃吸收的熱量是4.2×103J?!疽c(diǎn)詮釋】1.一定質(zhì)量的某種物質(zhì)在溫度升高時(shí),吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比叫做這種物質(zhì)的比熱容,用符號(hào)c表示。比熱容是物質(zhì)的特性之一,所以某種物質(zhì)的比熱容不會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)吸收或放出熱量的多少而改變,也不會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量的多少或溫度變化的多少而改變。也就是說,比熱容的大小只與物質(zhì)的種類及其狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))有關(guān),與物質(zhì)的質(zhì)量、溫度的變化無關(guān)。在國際單位制中,比熱容的單位是:焦每千克攝氏度,符號(hào)是J/(kg·℃)。2.比熱容的大小與物質(zhì)的種類和物質(zhì)的狀態(tài)有關(guān)。不同物質(zhì)的比熱容一般不同。同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下,比熱是一個(gè)不變的定值。如果物質(zhì)的狀態(tài)改變了,比熱容的大小隨之改變,如水變成冰。3.水的比熱容較大。這就意味著,在同樣受熱或冷卻的情況下,水的溫度變化要小些。水的這個(gè)特征對(duì)氣候的影響很大。在受太陽照射條件相同時(shí),白天沿海地區(qū)比內(nèi)陸地區(qū)溫度升高的慢,夜晚沿海地區(qū)溫度降低也少。所以一天之中,沿海地區(qū)溫度變化小,內(nèi)陸地區(qū)溫度變化大。在一年之中,夏季內(nèi)陸比沿海炎熱,冬季內(nèi)陸比沿海寒冷。水比熱容大的特點(diǎn),在生產(chǎn)生活中也經(jīng)常利用。如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等機(jī)器,在工作時(shí)要發(fā)熱,通常要用循環(huán)流動(dòng)的水來冷卻。冬季也常用熱水取暖?!纠恳罁?jù)表格中的數(shù)據(jù),下列說法正確的是()。物質(zhì)比熱容c/【J/(kg·°C)1】水4.2×103煤油2.1×103砂石約0.92×103A.一杯水倒出一半,杯內(nèi)剩余水的比熱容變?。籅.水和砂石放出相等熱量,水的溫度降低得較多;C.水的比熱容表示水的溫度升高1°C吸收的熱量是4.2×103J;D.質(zhì)量相等的水和煤油,吸收相等熱量,煤油溫度升高得較多【變式1】(多選)已知銅的比熱容比鋁的比熱容小,下列說法正確的()。A.物體的比熱容跟物體吸收和放出的熱量有關(guān);B.將一塊銅的質(zhì)量減小一半,它的比熱容不變;C.質(zhì)量相等的鋁塊和銅塊,吸收相同的熱量,銅塊升高的溫度多;D.質(zhì)量和初溫都相等的銅和鋁,放出相等熱量后相接觸,熱傳遞的方向是從銅傳給鋁【變式2】給一定質(zhì)量的水加熱,其溫度與時(shí)間的關(guān)系如圖a圖所示,若其他條件不變,僅將水的質(zhì)量增加,則溫度與時(shí)間的關(guān)系圖線正確的是()。A.aB.bC.cD.d【變式3】在比較兩種不同液體吸收相同熱量后溫度升高快慢的實(shí)驗(yàn)中,需要控制一些變量,下列各控制內(nèi)容,有必要的是()。A.加熱時(shí)所用酒精燈里裝有的酒精量必須相等;B.盛放液體的容器要相同,兩種液體的質(zhì)量要相等;C.兩種液體的體積要完全相等;D.兩種液體的初溫一定要相同知識(shí)點(diǎn)八比熱容的應(yīng)用與熱量計(jì)算熱量的簡單計(jì)算:熱量的計(jì)算:(1)吸熱:Q吸=cm△t=cm(tt0);(2)放熱:Q放=cm△t=cm(t0t)。其中:Q吸—吸收的熱量,單位:焦(J),Q放—放出的熱量。c—比熱容,單位:焦每千克攝氏度(J/(kg·℃))m—質(zhì)量,單位:千克(kg)△t—變化的溫度(升高或降低的溫度),單位:攝氏度(℃);t0—初始溫度、t—末溫?!疽c(diǎn)詮釋】1.與質(zhì)量相同的其他物質(zhì)相比,水的比熱容在常見的物質(zhì)中是比較大的。動(dòng)物體中70%左右是水,例如黃牛。與質(zhì)量相同的其他物質(zhì)相比,水吸收(或放出)相同的熱量,升高(或降低)的溫度相對(duì)較小。體型較大的溫血?jiǎng)游矬w內(nèi)水分多,對(duì)維持自身的體溫有優(yōu)勢(shì)。2.水是生命之源,人的生活離不開水,冬天人們用熱水流過散熱器來取暖,用熱水的好處是由于相同質(zhì)量的水和其他物質(zhì)相比,降低相同的溫度,由于水的比熱容大,水放出的熱量多,所以用熱水流過散熱器來取暖。3.炒栗子時(shí)里面加沙子有何作用?炒栗子時(shí),栗子表面與熱鍋的接觸面積很小,不利于傳熱。沙子的顆粒小可以填塞栗子間的空隙,這些被炒熱的沙子大大增加了對(duì)栗子傳熱的面積,使栗子能均勻受熱。另外,沙子的比熱容較小,吸熱時(shí)升溫較快,可縮短炒熟的時(shí)間。也可以節(jié)能。4.城市種植花草樹木,提高綠地覆蓋率,修建人工湖,擴(kuò)大水域面積,大大改善了市民的居住環(huán)境,讓全市民享受到了“綠城”帶來的實(shí)惠。從物理角度講,花草樹木對(duì)聲音有一定的吸收作用,起到減弱噪音的作用:人工湖的建成,由于水的比熱容較大,吸收或放出熱量時(shí),水的溫度變化較小,即溫差小,有恒溫作用。5.夏日,在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱,這是因?yàn)橘|(zhì)量相等的水和混凝土,照射同樣的時(shí)間,吸收相同熱量,由于水的比熱容較大,水的溫度升高較小。因此,池水的溫度比混凝土低,所以在烈日暴曬下,游泳池旁的混凝土地面熱得燙腳,而池中的水卻不怎么熱?!纠筷P(guān)于比熱容,下列說法正確的是()。A.物體的比熱容跟溫度有關(guān);B.物體的比熱容跟它的吸熱多少有關(guān);C.物體的比熱容跟它的放熱多少有關(guān);D.物體的比熱容是物體本身的一種特性【變式1】比熱容是物質(zhì)的一種特性。用同種物質(zhì)制成兩個(gè)質(zhì)量不等的物體,其比熱容(填“相同”或“不同”)。質(zhì)量均為1kg的銅塊
[c銅=0.39×103J/(kg·℃)]
和鉛塊[c鉛=0.13×103J/(kg·℃)]
,如吸收了相等的熱量,則銅塊與鉛塊升高的溫度之比為____︰____;若銅塊溫度升高了100℃,則它吸收了_________J的熱?!咀兪?】質(zhì)量和初溫都相等的銅和鋁(c銅<c鋁),放出相等的熱量后相互接觸,熱量()。A.一定從銅傳給鋁B.一定從鋁傳給銅C.不會(huì)發(fā)生熱傳遞D.不能確定是否發(fā)生熱傳遞【變式3】質(zhì)量和初溫相同的甲乙兩種液體,經(jīng)同一加熱器加熱相同的時(shí)間后甲的溫度大于乙的溫度,則甲液體的比熱容乙液體的比熱容(填“大于”、“等于”或“小于”)。如果乙液體的質(zhì)量為1kg,初溫為20℃,加熱一段時(shí)間后溫度升高到50℃,吸收的熱量為1.26×105J,則乙液體的比熱容為J/(kg?℃)。要點(diǎn)九比較不同物質(zhì)吸熱能力實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹刻骄坎煌矬w的吸熱能力?!緦?shí)驗(yàn)器材】相同的鐵臺(tái)架、酒精燈、石棉網(wǎng)、燒杯、溫度計(jì)、攪拌器兩套,火柴、秒表、水和另一種液體(如煤油)?!緦?shí)驗(yàn)步驟】一、按圖組裝器材。二、取質(zhì)量相同的水和煤油(60g),常溫下待溫度穩(wěn)定后(控制兩種液體初溫相同),測(cè)出兩種液體的溫度,并計(jì)入表格。三、點(diǎn)燃酒精燈,同時(shí)給水和煤油加熱,加熱時(shí)間為5分鐘,測(cè)量此時(shí)兩種液體溫度并計(jì)入表格。四、實(shí)驗(yàn)表格(參考數(shù)據(jù))物質(zhì)種類質(zhì)量/g初溫/°C末溫/°C溫升/°C加熱時(shí)間(min)水602040205煤油602056365…五、整理器材?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相同的水和另一種液體(如煤油),吸收相同的熱量,煤油的溫度升高較大。2.考查內(nèi)容考查方向解答思路兩套裝置相同目的在相同時(shí)間內(nèi),液體吸收熱量相同控制兩種裝置相同的量保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論可靠性,酒精燈火焰大小、液體質(zhì)量和初溫實(shí)驗(yàn)方法控制變量法兩種液體吸收熱量能力是通過什么反映的溫度升高值實(shí)驗(yàn)中不停攪拌液體的目的液體上下溫度均勻如果要使水和煤油的最后溫度相同如何操作給水繼續(xù)加熱溫升相同那種液體吸收熱量多水哪種液體的吸熱能力強(qiáng)水表示不同物質(zhì)吸熱能力的物理量比熱容吸收熱量計(jì)算利用比熱容公式進(jìn)行計(jì)算安裝順序自下而上【例】在探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)中∶(1)小強(qiáng)將天平放在水平桌面上并將游碼歸零后,若指針靜止時(shí)位置如圖1所示,則他應(yīng)將平衡螺母向____端調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)天平平衡后,為稱取質(zhì)量相等的沙子和水,小強(qiáng)將裝有沙子和水的相同燒杯分別放在天平的左、右托盤上,稱取完成后,天平平衡時(shí)的場(chǎng)景如圖2所示,則小強(qiáng)在稱取中存在的問題是____?(2)小強(qiáng)組裝的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示,他在器材安裝中的一處錯(cuò)誤是____?(3)實(shí)驗(yàn)中某時(shí)刻溫度計(jì)的示數(shù)如圖4所示,其讀數(shù)為____℃?(4)實(shí)驗(yàn)結(jié)東后,小強(qiáng)根據(jù)圖5所示的溫度隨時(shí)間變化圖像,用三種方法來比較沙子和水吸熱升溫的快慢,從而建立比熱容的概念∶①在相同的時(shí)間t內(nèi)比較溫度變化;②在相同的溫度變化內(nèi)比較時(shí)間t;③若和t均不同,則可用____來比較沙子和水吸熱升溫的快慢。在初中物理中,比較物體____的快慢時(shí)也用到了上述方法。【變式1】為了比較水和沙子容熱本領(lǐng)的大小,小明做了如下圖所示的實(shí)驗(yàn):在2個(gè)相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量、初溫都相同的水和沙子,用兩個(gè)相同的酒精燈對(duì)其加熱,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下:質(zhì)量/g升高10℃所需要時(shí)間/s升高20℃所需時(shí)間/s升高30℃所需時(shí)間/s沙子306489124水3096163220(1)在此實(shí)驗(yàn)中采用了轉(zhuǎn)換法的思想,用加熱時(shí)間的長短來表示物質(zhì),請(qǐng)?jiān)倭信e一個(gè)類似思想的實(shí)驗(yàn):(請(qǐng)仿造上面的句式填)。(2)分析上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知;質(zhì)量相同的水和沙子,升高相同的溫度時(shí),水吸收的熱量(填“大于”或“小于”)沙子吸收的熱量.(3)如果加熱相同的時(shí)間,質(zhì)量相同的水和沙子,(填“沙子”或“水”)升高的溫度更高,所以白天在海邊會(huì)吹(填“海風(fēng)”或“陸風(fēng)”)。(4)有一次小明在白天進(jìn)入森林游玩時(shí)迷了路,經(jīng)過思考,他(填“順風(fēng)”或“逆風(fēng)”)走了下去,終于走出了森林?!咀兪?】小明用除顏色不同外,其他都相同的黑白兩張紙分別將兩個(gè)相同的瓶子包起來,再將質(zhì)量、初溫相同的水分別倒入兩個(gè)瓶中,然后將兩個(gè)瓶子放在太陽光下,過一段時(shí)間后,小明用溫度計(jì)測(cè)量了兩瓶中水的溫度,發(fā)現(xiàn)包有黑紙的瓶中水的溫度升高的較多。請(qǐng)回答下列問題:(1)黑紙的吸熱性能比白紙的要(選填“好”或“差”);(2)兩瓶中的水是通過(選填“做功”或“熱傳遞”)的方式使其內(nèi)能增加的;(3)已知包有黑紙的瓶中裝有0.5kg水。0.5kg的水溫度升高20℃,需吸收J(rèn)的熱量。[c水=4.2×103J/(kg?℃)]【變式3】為了探究相同質(zhì)量的不同物質(zhì)在升高相同溫度時(shí),吸收熱量的多少是否相同,某實(shí)驗(yàn)小組取相同質(zhì)量的水和煤油放入兩個(gè)相同的容器中,用同樣的熱源分別對(duì)它們加熱,比較它們升高相同溫度時(shí)吸收熱量的多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖11所示。(1)加熱時(shí),某一時(shí)刻在水中的溫度計(jì)示數(shù)如圖12所示,則此時(shí)水的溫度是________℃。(2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表:液體名稱液體質(zhì)量m/g液體初溫t1/℃液體末溫t2/℃加熱時(shí)間t/min水200203012煤油20020306分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得:相同質(zhì)量的不同種物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量________(選填“相同”或“不同”),________的吸熱本領(lǐng)更強(qiáng)(選填“水”或“煤油”)。(3)根據(jù)以上表格的數(shù)據(jù)計(jì)算,當(dāng)加熱時(shí)間為12min時(shí),這些水吸收的熱量是________J。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)]。要點(diǎn)十熱機(jī)1.汽油機(jī)(1)汽油機(jī)的構(gòu)造:氣缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞。(2)汽油機(jī)的工作過程:吸氣、壓縮、做功、排氣。吸氣沖程。進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞由氣缸最上端向下運(yùn)動(dòng),汽油和空氣的混合物從進(jìn)氣門被吸入氣缸。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí),進(jìn)氣門關(guān)閉。壓縮沖程。進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞由氣缸的最下端向上運(yùn)動(dòng),燃料混合物被壓縮,氣缸內(nèi)溫度升高,氣壓增大。做功沖程。在壓縮沖程結(jié)束后,火花塞產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃燃料混合物。燃料混合物劇烈燃燒,產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),并通過連桿驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。排氣沖程。進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞從氣缸最下端向上運(yùn)動(dòng),把廢棄排出氣缸,為下一個(gè)循環(huán)做好準(zhǔn)備。2.柴油機(jī)(1)柴油機(jī)的構(gòu)造:氣缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、噴油嘴。(2)柴油機(jī)的工作過程:吸氣、壓縮、做功、排氣。吸氣沖程。進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞由氣缸最上端向下運(yùn)動(dòng),空氣從進(jìn)氣門被吸入氣缸。當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到最下端時(shí),進(jìn)氣門關(guān)閉。壓縮沖程。進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞由氣缸的最下端向上運(yùn)動(dòng),燃料混合物被壓縮,氣缸內(nèi)溫度升高,其溫度超過柴油的燃點(diǎn)。做功沖程。在壓縮沖程結(jié)束后,由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴射霧狀的柴油,這些柴油在氣缸內(nèi)高溫的空氣中劇烈燃燒,產(chǎn)生高溫、高壓燃?xì)?,推?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng),并通過連桿驅(qū)使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。排氣沖程。進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞從氣缸最下端向上運(yùn)動(dòng),把廢棄排出氣缸,為下一個(gè)循環(huán)做好準(zhǔn)備?!疽c(diǎn)詮釋】(1)汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理:汽油或柴油在氣缸里燃燒時(shí)生成高溫高壓的燃?xì)?,用來推?dòng)活塞做功。活塞通過連桿使內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)其他機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)。(2)活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程,叫做一個(gè)沖程。(3)在一個(gè)工作循環(huán)中,汽缸內(nèi)的活塞往復(fù)兩次,曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。(4)四個(gè)沖程中只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功,其他三個(gè)沖程都是靠飛輪慣性完成的。(5)一個(gè)工作循環(huán)有兩次能量轉(zhuǎn)化,在壓縮過程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,在做功過程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能?!纠坎裼蜋C(jī)工作一個(gè)循環(huán)需四個(gè)沖程,其中由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是()。A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程【變式1】柴油機(jī)和汽油機(jī)在構(gòu)造上的主要區(qū)別是:柴油機(jī)氣缸頂部有,汽油機(jī)氣缸頂部有,在吸氣沖程中的不同是:汽油機(jī)吸入氣缸里的是,柴油機(jī)吸入氣缸里的是。【變式2】如圖,表示做功沖程的示意圖是()?!咀兪?】關(guān)于四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作過程有以下幾種說法:①在吸氣沖程中,都會(huì)吸入空氣;②在做功沖程中,是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;③只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)外做功;④汽油機(jī)和柴油機(jī)的點(diǎn)火方式相同;以上說法中正確的是()。A.只有①②③ B.只有①③ C.只有②④ D.只有②③④要點(diǎn)十一熱值及其相關(guān)計(jì)算熱值(q):1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫熱值;熱值單位是:J/kg。(1)對(duì)于熱值的概念,要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞:“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量,如果燃料的質(zhì)量不是1kg,那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值;某種燃料是指熱值與燃料的種類有關(guān);完全燃燒意思是燃料要完全燒盡,否則1kg燃料燃燒過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。(2)熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性,同時(shí)反映出不同燃料燃燒過程中,化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大?。灰簿褪钦f,它是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類有關(guān),與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)?!疽c(diǎn)詮釋】(1)燃料燃燒放出的熱量與哪些因素有關(guān):①燃料的種類;②燃料的質(zhì)量;③燃料是否充分燃燒。(2)燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式:,其中m為燃料的質(zhì)量,q為燃料的熱值?!纠抠|(zhì)量是500g的鐵壺內(nèi)裝有2kg15℃的水,把這壺水加熱到100℃,共需要吸收多少焦耳的熱量?如果這些熱量全部由木炭的燃燒來提供,需要完全燃燒多少kg的木炭?(,木炭的燃燒值)【變式1】用煤氣灶把2kg、初溫為20℃的水加熱到70℃,消耗了20g煤氣。已知水的比熱容是4.2×103J/(kg·℃),煤氣的熱值為4.0×107J/kg,則水吸收的熱量為______J,煤氣灶燒水的效率為______?!咀兪?】若一輛小汽車一年行駛一萬公里,消耗1t汽油,這次汽油完全燃燒放出________J的熱量;某次行駛過程中,該汽車汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min,在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)?!咀兪?】某同學(xué)家使用燃?xì)鉄崴?,平均每天需?00kg的水從18℃加熱到58℃,若天然氣完全燃燒放出熱量的70%被水吸收,則熱水器平均每天消耗天然氣________m3。[c水=4.2×103J/(kg·℃),q天然氣=4.0×107J/m3]。要點(diǎn)十二熱機(jī)效率及其計(jì)算1.熱機(jī)的效率:用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比,叫熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。公式:。2.在熱機(jī)的各種損失中,廢氣帶走的能量最多,設(shè)法利用廢氣的能量,是提高燃料利用率的重要措施。注意:熱機(jī)能量的損失:①燃料未完全燃燒(完全燃燒條件:充足空氣,研磨成細(xì)顆
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