第5課 機械能與內能實驗專題（原卷版）

第5課機械能與內能實驗專題學習目標學習目標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002預習導學1、機械能和內能：概念影響大小的因素單位動能由于運動而具有的能質量、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量、高度J機械能動能和勢能動能、勢能J內能物體內所有分子動能和分子勢能的總和叫作分子的內能溫度、質量、體積、狀態(tài)J機械能和內能的區(qū)別機械能是宏觀的能量，和物體整體的運動速度與是否受力有關；內能是物體內部分子的能量，是微觀的能量，和物體的整體無關；機械能和內能是不同形式的能，它們之間可以互相轉化。2、比熱容、熱值、熱量概念單位符號計算特點比熱容溫度升高時，吸收的熱量與它的質量和升高溫度的乘積之比J/（kg·℃）比熱容是物質本身的一種性質，同種物質在同一狀態(tài)下的比熱容與其質量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關。熱值燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質量之比叫作燃料的熱值J/kg或J/m3熱值是物質本身的一種性質，它的大小與物質的質量和是否完全燃燒沒有關系熱量物體在熱傳遞過程中轉移的能量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。003探究提升知識點一：探究影響動能的因素【實驗目的】探究影響動能大小的因素?！緦嶒炂鞑摹磕景?，長方形木塊，質量不同的小球?！緦嶒炘怼窟\動的小球碰到水平桌面上的木塊，木塊被推的越遠，說明小球對木塊做的功越多，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。換另一個質量不同的小球，重復上述兩步實驗，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論】物體動能與質量有關，與速度有關。質量越大、速度越大的物體，動能越大?！咎骄恐攸c】考查方向解答思路研究方法轉換法(動能大小轉換成木塊移動距離)如果水平面絕對光滑能否達到實驗目的不能，在光滑平面上，木塊做勻速直線運動比較哪兩步可以看出動能與速度有關步驟二、三比較哪兩步可以看出動能與物體質量有關步驟二、四判斷動能和質量有關必須控制小球到水平面時速度相同判斷動能和速度有關必須使用相同小球起點位置越高小球達到斜面底端速度越大木塊運動距離越大動能越大【例題精講】（2023·天津南開·統(tǒng)考三模）如圖所示，在“研究物體動能與哪些因素有關”的實驗中，將A、B、C三小球先后從同一裝置的hA、hB、hC高處滾下（mA=mB<mC，hA=hC>hB）推動紙盒運動一段距離后靜止。

（1）實驗中通過觀察________比較動能的大??；（2）實驗中采用________，使得小球滾到水平面的初速度相同；（3）從圖中可以看出，A、B、C三個小球剛到達水平面時，________球的動能最大；（4）因探究的因素較多，所以該探究實驗用到實驗方法中的_________法；（5）分析比較實驗甲與實驗乙，可得出結論：_________；（6）分析比較實驗甲與實驗丙，可得出結論：__________?！眷柟逃柧殹浚?022·廣西南寧·一模）在24屆冬奧會上，中國自由式滑雪運動谷愛凌在女子大跳臺決穿中獲得金牌，小紅觀看了電視播放比賽的實況，對運動員落地點感到好奇。小明猜想：影響運動員離開跳臺后沿水平方向運動距離的因素有三個：猜想A：運動員的質量；猜想B：運動員離地高度；猜想C：運動員水平運動的速度。為了驗證猜想，小紅進行了如圖所示的實驗；讓鋼球從光滑斜槽上的A點自由滾下，經拋出點C后離開斜槽，最后落在地面上的P點，用刻度尺分別測出拋出點離最高點的高度h1，拋出點離地高度h2，落地點P離拋出點C的水平距離s，實驗表格如表所示。序號鋼球質量m/g拋出點離最高點的高度h1/m拋出點離地的高度h2/m落地點與拋出點的水平距離s/m1100.0520.642200.0520.643100.221.284100.241.82（1）不計空氣阻力，離開拋出點C后的鋼球只受______力的作用，離開拋出點C后，鋼球沿如圖所示的路徑運動，說明鋼球的運動狀態(tài)是______（選填“改變”成“不變”）的；（2）為了研究猜想A是否正確，應選用實驗序號為______和______兩組實驗進行對比分析可得，鋼球水平運動的距離與鋼球質量______（選填“有關”或“無關”）；（3）進行實驗序號為3、4兩組實驗，第4次鋼球離開拋出點C的速度______（選填“大于”、“等于”或“小于”）第3次鋼球離開拋出點C的速度；對比這兩組實驗數(shù)據(jù)，可證明猜想B是______（選填“正確”或“錯誤”）的。知識點二：探究物質比熱容實驗實驗方法有控制變量法、轉換法(通過溫度變化快慢來反映吸熱能力的強弱)。實驗液體的選擇：質量相同的不同液體。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。結論:相同質量的不同物體，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(探究電流產生的熱量與哪些因素有關)?！咎骄恐攸c】考查方向解答思路兩套裝置相同目的在相同時間內，液體吸收熱量相同控制兩種裝置相同的量保證實驗結論可靠性，酒精燈火焰大小、液體質量和初溫實驗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驗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水表示不同物質吸熱能力的物理量比熱容吸收熱量計算利用比熱容公式進行計算安裝順序自下而上【例題精講】（2022·江蘇揚州·二模）如圖甲所示，小明用相同的酒精燈給質量相等的水和沙子加熱，實驗數(shù)據(jù)如表所示。已知水的比熱容為，則5min內水吸收的熱量__(選填“”、“”或“”)沙子吸收的熱量，測出沙子的比熱容是__。如果采用升高相同溫度，比較加熱時間的方式，得到的圖象應是乙圖A、B中的__。物質水沙子起始溫度19℃19℃同時加熱5min后的溫度29℃61℃【鞏固訓練】（2022·湖南岳陽）圖甲是“比較不同物質的吸熱能力”的實驗裝置。（1）兩支試管里水和煤油的質量_______（選填“相同”或“不同”）；（2）相同時間內，水吸收的熱量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的熱量；（3）由圖乙可知，________的吸熱能力更強。知識點三：探究相等質量不同燃料燃燒放熱實驗熱值(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，要注重理解三個關鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質量，如果燃料的質量不是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；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能就不是該熱值所確定的值。熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態(tài)、質量、體積等均無關。【探究重點】考查方向解答思路兩套裝置區(qū)別相同質量的不同燃料控制兩種裝置相同的量保證實驗結論可靠性，液體質量和初溫實驗方法控制變量法兩種燃料熱值是通過什么反映的溫度升高值實驗中不停攪拌液體的目的液體上下溫度均勻表示不同燃料燃燒放熱的物理量熱值安裝順序自下而上【例題精講】（2022·江蘇無錫·一模）為了比較水和煤油吸熱本領的大小，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、溫度計、天平，小明在實驗前還需要準備______（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量______的水；②______?！眷柟逃柧殹浚?022·江蘇鹽城·一模）如圖所示，甲、乙、丙三圖中裝置完全相同，燃料的質量相同，燒杯內的液體質量和初溫也相同。（1）比較不同燃料的熱值，應選擇_____兩圖進行實驗：要完成本實驗，燃料完全燃燒放出熱量的多少，通過_____（選填“加熱的時間”或“升高的溫度”）來反映的；（2）如果質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_____（選填“a”或“b”）是水。00601強化訓練(2021·天津中考真題)興趣小組的同學認為車禍的危害程度與汽車的動能大小有關，于是他們進行了如下探究：(提出問題)汽車的動能大小跟什么因素有關？(猜想假設)由“十次車禍九次快”可猜想：汽車的動能可能跟______有關；由“安全駕駛莫超載”可猜想：汽車的動能可能跟______有關。(進行實驗)他們做了如圖所示的三次實驗：用金屬球模擬汽車，讓金屬球從斜槽的某一高度由靜止開始滾下，碰到水平面上的物塊，將物塊撞出一段距離。物塊被撞得越遠，說明金屬球到達水平面時的動能就越______；(分析論證)分析甲、丙兩圖的實驗現(xiàn)象，可以初步得到的結論是：______；(實踐應用)用甲、乙兩圖的實驗現(xiàn)象所得到的結論，可以解釋汽車______(選填“超載”或“超速”)行駛時危險性大的原因。（2021·山東濟寧·）如圖所示，是探究“重力勢能的大小與什么因素有關”的實驗：（1）實驗中，使一定質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；甲與丙兩實驗可探究，鐵球重力勢能的大小與鐵球的______有關；（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·湖南岳陽）圖甲是“比較不同物質的吸熱能力”的實驗裝置。（1）兩支試管里水和煤油的質量_______（選填“相同”或“不同”）；（2）相同時間內，水吸收的熱量_______（選填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的熱量；（3）由圖乙可知，________的吸熱能力更強。(2021·湖南邵陽市·中考真題)去年暑假小明在爸媽的陪同下去邵水河畔玩要。他發(fā)現(xiàn)赤腳踩在水里清涼舒服，回到岸上踩在沙子上卻很燙，對此很好奇，他設計了如圖甲所示的裝置探究“水和沙子誰的吸熱本領大”。實驗數(shù)據(jù)記錄如下：質量m/g升高的溫度℃加熱的時間s沙子5020120水5020200(1)此實驗中把沙子或者水吸收熱量的多少轉換為______(“升高溫度的多少”或“加熱時間的長短”)；(2)分析實驗數(shù)據(jù)可得：質量相同的水和沙子，升高相同的溫度，水吸收的熱量大于沙子吸收的熱量，說明______(選填“水”或“沙子”)的吸熱本領大；(3)粗心的小明實驗完成后忘記熄滅酒精燈，發(fā)現(xiàn)燒杯中的水已經沸騰，此時溫度計示數(shù)如圖乙，請讀出此時水的溫度是______℃；(4)由(3)小題可知當?shù)貧鈮篲_____(選填“大于”“等于”或“小于”)標準大氣壓。（2021溫州模擬）小明騎自行車上學途中，要經過一段陡坡路。為了探究自行車沖上陡坡后能達到的最大高度與哪些因素有關，他利用小球代替自行車并提出了以下幾個猜想：猜想一：小球沖上斜面后達到的最大高度h可能與小球在斜面底端的速度v有關：猜想二：小球沖上斜面后達到的最大高度h可能與小球的質量m有關：猜想三：小球沖上斜面后達到的最大高度h可能與斜面的粗糙程度有關。小明準備了木質斜面、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）器材準備完畢后進行了實驗，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)，可以得出結論：小球沖上斜面后達到的最大高度h與斜面的粗糙程度有關。（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論，該做法（選填“合理”或“不合理“），理由是：.（2022·江蘇南京·模擬預測）為了比較A、B兩種液體比熱容的大小，某實驗小組做了如圖甲所示的實驗，在兩個相同的試管中，分別裝入質量相等的A、B兩種液體，將兩個試管放入盛有水的同一燒杯中，用酒精燈加熱；按要求回答下列問題：（1）兩試管放在同一杯熱水中加熱的優(yōu)點是：______；（2）根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制的溫度與時間的關系圖像如圖乙所示，分析圖像可知：質量相等的A和B兩種液體，在升高相同溫度時，______（選填“A”或“B”）液體吸收的熱量較多；質量相等的A和B兩種液體，在吸收相同熱量時，______（選填“A”或“B”）液體升溫較高；（3）冬天，小華想自制一個暖手袋，若只能從A或B中選一種液體裝入暖手袋中作為供熱物質，則應選擇______（選填“A”或“B”）液體。小明同學學習了燃料的熱值后，考慮到燃料燃燒放出的熱量會被水吸收，而水的比熱容已知。自己設計一個實驗來探宄煤油和菜籽油的熱值的大小關系。他組裝了如圖所示的裝置進行實驗，記錄結果如表：燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后的水溫/℃煤油2544油菜籽2534

(1)取質量____(選填“相等”或“不相等”)的煤油和菜籽油做燃料，制成煤油燈和菜籽油燈。安裝實驗器材時，應按照____(選填“自下而上”或“自上而下”)的順序安裝。為了保證實驗結論的可靠，小明同學應該選擇兩套完全相同的裝置，在實驗中還應控制水的質量和____相同。(2)實驗中燃料燃燒放出的熱量，通過____的方式使水內能增大(選填“做功”或”熱傳遞”)。小明知道水的比熱容，還想利用上圖實驗方案粗略計算出煤油和菜籽油的熱值，那么小明還要補充的測量工具是____，利用此實驗方法計算出的熱值將比真實值____(選填“偏大”或“偏小”)。.(3)分析得出：煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大的是____。（2022·廣西河池·中考真題）如圖所示是某實驗小組探究動能的大小與什么因素有關的實驗裝置。實驗中，用力將鋼球推出，讓鋼球瞬間獲得速度并向右運動，鋼球跟彈簧碰撞后把彈簧壓縮。（1）本實驗是通過觀察________來比較鋼球動能的大?。唬?）保持鋼球的質量不變，推出鋼球的速度越大，彈簧被壓縮的程度也越大。表明：物體的動能大小與________有關；（3）換不同質量的鋼球，以相同的速度推出，鋼球的質量越大，彈簧被壓縮的程度也越大。表明：物體的動能大小與________有關；（4）本實驗中用到的研究方法是________（填其中一種即可）。如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同燃料的質量都是10g，燒杯內的液體質量也相同；(1)選擇甲、乙兩圖來進行比較不同燃料的熱值實驗過程中，燃料燃燒放出熱的多少是通過______來反映的；(2)選擇甲、丙兩圖來進行比較不同物質的吸熱本領實驗，不同物質吸熱的多少是通過______來反映的；物質質量/g初始溫度/℃加熱時間/min最后溫度/℃液體a6020645液體b6021668(3)實驗中發(fā)現(xiàn)液體b的溫度比液體a的溫度升高得______(選填“快”或“慢”)，這表明液體______吸熱本領更強；(4)把物質吸熱升溫能力與用容器盛水水面升高來做類比，比熱容和容器的哪個屬性類似______。A．高度B．容積C．底面積D．表面積如圖所