第14講 機(jī)械能與內(nèi)能實驗專題（原卷版）VIP

第14講機(jī)械能與內(nèi)能實驗專題探究影響物體動能大小的因素探究不同物體的吸熱能力探究不同燃料熱值1、機(jī)械能和內(nèi)能：概念影響大小的因素單位動能由于運(yùn)動而具有的能質(zhì)量、速度J勢能彈性勢能發(fā)生彈性形變的物體具有的能彈性形變量J重力勢能物體由于被舉高而具有的能質(zhì)量、高度J機(jī)械能動能和勢能動能、勢能J內(nèi)能物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和叫作分子的內(nèi)能溫度、質(zhì)量、體積、狀態(tài)J機(jī)械能和內(nèi)能的區(qū)別機(jī)械能是宏觀的能量，和物體整體的運(yùn)動速度與是否受力有關(guān)；內(nèi)能是物體內(nèi)部分子的能量，是微觀的能量，和物體的整體無關(guān)；機(jī)械能和內(nèi)能是不同形式的能，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化。2、比熱容、熱值、熱量概念單位符號計算特點(diǎn)比熱容溫度升高時，吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的乘積之比J/（kg·℃）比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關(guān)。熱值燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質(zhì)量之比叫作燃料的熱值J/kg或J/m3熱值是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，它的大小與物質(zhì)的質(zhì)量和是否完全燃燒沒有關(guān)系熱量物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量J熱量是一個過程量，在熱傳遞過程中吸收或放出多少熱量，不能說物體具有熱量。知識點(diǎn)一：探究影響動能的因素【探究重點(diǎn)】【實驗?zāi)康摹刻骄坑绊憚幽艽笮〉囊蛩亍！緦嶒炂鞑摹磕景?，長方形木塊，質(zhì)量不同的小球?！緦嶒炘怼窟\(yùn)動的小球碰到水平桌面上的木塊，木塊被推的越遠(yuǎn)，說明小球?qū)δ緣K做的功越多，小球動能越大?！緦嶒灢襟E】實驗裝置如圖。讓小球A從斜面頂端自由滾下，小球碰到木塊B后，將B推動一段路程，記錄路程大小s1，并計入表格。讓小球A從斜面中間位置自由滾下，小球碰到木塊B后，將B推動一段路程，記錄路程大小s2，并計入表格。換另一個質(zhì)量不同的小球，重復(fù)上述兩步實驗，并記錄路程s3、s4；數(shù)據(jù)并計入表格。實驗表格整理器材?！緦嶒灲Y(jié)論】物體動能與質(zhì)量有關(guān)，與速度有關(guān)。質(zhì)量越大、速度越大的物體，動能越大?！纠}精講】（2022·江蘇·揚(yáng)州中學(xué)教育集團(tuán)樹人學(xué)校一模）在“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，小明讓鋼球從斜面某一高度處由靜止?jié)L下，撞擊水平面上的同一木塊，如圖所示是三次實驗的情景，其中hA>hB=hC，mA=mB<mC。（1）實驗中研究的是______（選填“鋼球”或“木塊”）的動能大小，其動能大小是通過______反映的；（2）比較甲、乙兩圖，假設(shè)圖甲中木塊克服摩擦力所做的功為W1，圖乙中木塊克服摩擦力所做的功為W2，則W1______W2。（選填“>”“<”或“=”）；（3）如果水平面光滑，則______（選填“能”或“不能”）完成本實驗；（4）結(jié)合該實驗，小明聯(lián)想到許多交通事故中，造成安全隱患的因素與汽車“超載”和“超速”有關(guān)，為探究“超載”的安全隱患，應(yīng)選擇______兩圖的實驗來進(jìn)行比較。【鞏固訓(xùn)練】（2021溫州模擬）小明騎自行車上學(xué)途中，要經(jīng)過一段陡坡路。為了探究自行車沖上陡坡后能達(dá)到的最大高度與哪些因素有關(guān)，他利用小球代替自行車并提出了以下幾個猜想：猜想一：小球沖上斜面后達(dá)到的最大高度h可能與小球在斜面底端的速度v有關(guān)：猜想二：小球沖上斜面后達(dá)到的最大高度h可能與小球的質(zhì)量m有關(guān)：猜想三：小球沖上斜面后達(dá)到的最大高度h可能與斜面的粗糙程度有關(guān)。小明準(zhǔn)備了木質(zhì)斜面、50g、100g、150g小球各一個、擋板、彈簧、棉布、毛巾、刻度尺等實驗器材，并按如圖所示的方法組裝好實驗裝置，水平面和斜面連接良好：（1）器材準(zhǔn)備完畢后進(jìn)行了實驗，實驗所得到的數(shù)據(jù)如上表；（2）實驗過程中，同一小球到達(dá)斜面底端時的不同速度是通過改變來實現(xiàn)的。（3）通過比較三組實驗的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論：小球沖上斜面后達(dá)到的最大高度h與斜面的粗糙程度有關(guān)。（4）通過比較①、④、⑤三組實驗的數(shù)據(jù)，便可以得出猜想二是正確的結(jié)論，該做法（選填“合理”或“不合理“），理由是：.知識點(diǎn)二：探究物質(zhì)比熱容實驗【探究重點(diǎn)】實驗方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法(通過溫度變化快慢來反映吸熱能力的強(qiáng)弱)。實驗液體的選擇：質(zhì)量相同的不同液體。選擇相同的熱源目的是：以保證相同加熱時間釋放的熱量相同。使用電加熱器代替酒精燈的好處：易于控制產(chǎn)生熱量的多少。實驗中不斷攪拌的目的：使液體受熱均勻。描述物體吸熱能力的物理量是比熱容。結(jié)論:相同質(zhì)量的不同物體，吸收相同的熱量后升高的溫度不同，比熱容大的升高的溫度低。做哪些實驗還能用的此實驗器材?答：水的沸騰實驗；焦耳定律(探究電流產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān))?！纠}精講】（2022·江蘇揚(yáng)州·二模）用相同的裝置給質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)（固態(tài)）加熱，它們的溫度隨時間變化情況的一部分如圖所示。當(dāng)加熱至2min時，甲吸收的熱量____乙吸收的熱量（選填“等于”、“大于”或“小于”）；從圖中可以看出固體物質(zhì)甲的吸熱能力______固體物質(zhì)乙的吸熱能力（選填“大于”、“小于”或“等于”）；根據(jù)圖像分析固體甲________晶體（選填“是”、“不是”或“可能是”）?！眷柟逃?xùn)練】（2022·江蘇鹽城·一模）小明在探究”海波熔化時溫度的變化規(guī)律”的實驗時，設(shè)計了甲、乙兩種方案（如圖所示）．實驗應(yīng)選用_____方案，其優(yōu)點(diǎn)是_____，實驗過程中溫度計的變化情況是_____．知識點(diǎn)三：探究相等質(zhì)量不同燃料燃燒放熱實驗【探究重點(diǎn)】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。對于的概念，要注重理解三個關(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。熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時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)大小；也就是說，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)。【例題精講】（2022·江蘇南通·三模）如圖所示，A、B、C三個實驗裝置完全相同，燃料的質(zhì)量都為10g，燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量都相同．（1）比較不同燃料的熱值應(yīng)選擇_____兩個裝置（選填裝置序號A、B、C），當(dāng)溫度計的示數(shù)變化相同時，燃料剩下的越多，則該燃料的熱值_____。（選填“越大”或“越小”）（2）比較不同物質(zhì)的吸熱能力應(yīng)選擇_____兩個裝置（選填裝置序號A、B、C），當(dāng)燃料燃燒相同的時間，溫度計示數(shù)變化越大的那杯液體的比熱容_____。（選填“越大”或“越小”）【鞏固訓(xùn)練】（2022·江蘇省錫山高級中學(xué)實驗學(xué)校一模）如圖所示，甲、乙、丙三圖中裝置完全相同，燃料的質(zhì)量相同，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量和初溫也相同。（1）比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇________兩圖進(jìn)行實驗；要完成本實驗，除了圖中的實驗器材，還必需的測量工具是________；燃料完全燃燒放出熱量的多少，通過________來反映的；（2）如果質(zhì)量和初始溫度均相同的a、b兩種液體（其中一種液體是水），采用相同的燃料和相同的加熱方式供熱，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖象如圖丁所示，由圖計算出，另一種液體的比熱容為________。（2021·山東煙臺·八年級期末）如圖所示是小明同學(xué)利用斜面、鋼球和木塊等器材探究“物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗。（1）實驗中通過比較___________來反映鋼球動能的大?。唬?）若要探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)該選擇___________兩個圖進(jìn)行實驗；（3）木塊在水平面上滑動時，受到水平面的摩擦力___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）；（4）實驗結(jié)束得出結(jié)論后，小明想到了五一假期在高速路上看到的道路限速標(biāo)志牌，請你從能量的角度幫他解釋一下為什么大型客車的限制速度比小型客車的更小___________？(2020·四川省雅安市)小明在“探究物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)”的實驗中，他用質(zhì)量不同的兩個鋼球m和M(M的質(zhì)量大于m)，分別從不同的高度h和H(H>h)靜止開始滾下，觀察木塊B被撞擊后移動的距離，實驗過程如圖所示。(1)小明通過觀察木塊B移動的距離長短，來判斷小球動能的大小，這種研究方法是________(選填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”)。若水平面絕對光滑，本實驗將_____(選填“能”或“不能”)達(dá)到探究目的。(2)由甲、乙兩圖可得實驗結(jié)論：物體的動能大小與______有關(guān)。(3)小麗根據(jù)甲、丙兩圖得出結(jié)論：物體的動能大小與質(zhì)量有關(guān)，她的看法是否正確？_____(選填“正確”或“錯誤”)，理由是：_________________。(4)另同學(xué)用圖所示的方法探究動能的大小與速度的關(guān)系，他將相同質(zhì)量的小球從不同高度(h2>h1)由靜止開始釋放，通過觀察木塊在鐵板和毛巾上滑行的距離來判斷小球動能的大小，這種方法是_____(選填“正確的”或“錯誤的”)。（2022·江蘇無錫·一模）為了比較水和煤油吸熱本領(lǐng)的大小，小明做了如圖所示的實驗：在2個相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量、初溫都相同的水和煤油，用兩個相同的酒精燈對其加熱。（１）除了火柴、酒精燈、燒杯、煤油、水、鐵架臺、石棉網(wǎng)、溫度計、天平，小明在實驗前還需要準(zhǔn)備______（填一種測量器材）；（2）在此實驗中我們可以通過比較______（選填“加熱時間”或“液體升高溫度”）來知道水和煤油吸收熱量多少；（3）小明在原實驗裝置上進(jìn)行兩處改動來比較酒精和煤油的熱值大小，需要的兩處改動是：①將燒杯中的煤油換成質(zhì)量______的水；②______。(2020·江蘇省鎮(zhèn)江市)在探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象實驗中∶(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，天平平衡時的場景如圖2所示，則小強(qiáng)在稱取中存在的問題是____?(2)小強(qiáng)組裝的實驗裝置如圖3所示，他在器材安裝中的一處錯誤是____?(3)實驗中某時刻溫度計的示數(shù)如圖4所示，其讀數(shù)為____℃?(4)實驗結(jié)東后，小強(qiáng)根據(jù)圖5所示的溫度隨時間變化圖像，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在相同的時間t內(nèi)比較溫度變化；②在相同的溫度變化內(nèi)比較時間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____的快慢時也用到了上述方法。（2022·江蘇南通·三模）如圖所示，A、B、C三個實驗裝置完全相同，燃料的質(zhì)量都為10g，燒杯內(nèi)液體的質(zhì)量都相同．（1）比較不同燃料的熱值應(yīng)選擇_____兩個裝置（選填裝置序號A、B、C），當(dāng)溫度計的示數(shù)變化相同時，燃料剩下的越多，則該燃料的熱值_____。（選填“越大”或“越小”）（2）比較不同物質(zhì)的吸熱能力應(yīng)選擇_____兩個裝置（選填裝置序號A、B、C），當(dāng)燃料燃燒相同的時間，溫度計示數(shù)變化越大的那杯液體的比熱容_____。（選填“越大”或“越小”）（2021·陜西商洛·八年級期末）在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，小欣同學(xué)設(shè)計了如圖甲、乙、丙所示的三次實驗。讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運(yùn)動，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一段距離后靜止。（1）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保證鐵球到達(dá)水平面的______（填“質(zhì)量”、“速度”、“動能”）相同；（2）選用甲、丙兩次實驗可以得出的結(jié)論是：物體質(zhì)量相同時，______；（3）此套裝置能否用來探究重力勢能大小的影響因素？______；（4）小欣同學(xué)聯(lián)想到“探究阻力對物體運(yùn)動的影響”時，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（如表所示），小車在三個表面克服摩擦力做功______（選填“相等”或“不相等”）；若水平面絕對光滑，小車將______。表面毛巾棉布木板摩擦力最大較大最小小車運(yùn)動距離最近較遠(yuǎn)最遠(yuǎn)（2021·山東濟(jì)寧·）如圖所示，是探究“重力勢能的大小與什么因素有關(guān)”的實驗：（1）實驗中，使一定質(zhì)量的鐵球從一定高度自由落下，撞擊靜止在沙槽里的小桌，通過______來顯示重力勢能的大小。這也是我們物理實驗中常采用的一種實驗方法，稱之為______；（2）甲與乙兩實驗可探究，鐵球重力勢能的大小與鐵球的______有關(guān)；甲與丙兩實驗可探究，鐵球重力勢能的大小與鐵球的______有關(guān)；（3）實驗中有時會發(fā)現(xiàn)，三次實驗小桌都會全部陷入沙中，不能比較重力勢能的大小。針對這一情況，請你提出一條合理的建議______。（2022·江蘇揚(yáng)州·一模）小明和小華一起進(jìn)行了“不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”和“不同燃料燃燒放熱能力”兩項探究，他們設(shè)計的兩組實驗裝置如圖所示．（1）探究“不同燃料燃燒放熱能力”應(yīng)選用______（甲/乙）組器材；（2）實驗需要用到一些測量工具，除了圖中已經(jīng)呈現(xiàn)的，你認(rèn)為兩個實驗都要用到的測量工具是______；甲組實驗還需要的測量工具是______；（3）甲組實驗是通過______來比較不同物質(zhì)吸收熱量的多少，乙組是通過______來比較不同燃料放出熱量的多少；（4）小明通過乙組實驗中酒精燃燒結(jié)束后水溫的變化，根據(jù)測量所得數(shù)據(jù)，利用公式______計算出水吸收的熱量，進(jìn)而計算出酒精的熱值，小華認(rèn)為該方法不合理，理由是______。(2021·湖北荊州·中考真題)體育課上，小明在同一位置用相同的力多次將足球踢出，發(fā)現(xiàn)足球斜向上飛出的角度越大，球運(yùn)動得越高，但并不能運(yùn)動得越遠(yuǎn)。小明查閱資料后知道：足球所做的運(yùn)動叫做斜拋運(yùn)動，其運(yùn)動軌跡如圖所示。足球起始運(yùn)動方向與水平方向的夾角叫做推射角，拋出點(diǎn)到落地點(diǎn)的水平距離叫做射程，射程與拋出速度和拋射角的大小有關(guān)。若物體的動能大小EK=mv2，重力勢能大小Ep=mgh不計空氣阻力，g=10N/kg，則：(1)若將質(zhì)量為0.4kg足球從地面踢出時，具有的動能是120J，踢出后能達(dá)至的最大高度是5m，則足球在最高點(diǎn)時具有的動能是______；(2)若足球的射程x與拋出速度、拋射角之間滿足公式，當(dāng)足球以20m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出，足球的射程是______；

(3)足球運(yùn)動的速度v可以分解成水平速度vx和豎直速度vy，三者可構(gòu)成如圖所示的矩形。足球在空中飛行時，水平速度保持不變，豎直速度先減小后增大。若足球在地面以10m/s的速度且與水平方向成45°角被踢出，當(dāng)足球的速度與水平方向夾角為30°角時，此時足球距地面的高度是______m。(小數(shù)點(diǎn)后保留2位數(shù)字)(2020·陜西師大附中九年級其他模擬)王老師家裝