第十二章-机械能与内能(初三物理总复习).ppt

第十二章机械能和内能,动能势能机械能内能热传递物质的比热容机械能与内能的相互转化,考点,1.知道机械能的概念，能判断机械能的变化。2.了解动能、重力势能的概念及影响因素，了解动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化。3.了解内能的概念，能简单地描述温度与内能的关系。4.从能量转化的角度认识燃料的热值，了解热量的概念。6.通过实验了解比热容的概念，尝试用比热容解释简单的自然现象。7.通过实例了解能量及其存在的不同形式，知道能量守恒定律。,一、动能势能机械能,能量（E）：能够做功的物体具有能量，其单位是焦耳，简称焦，符号为J能量的种类：机械能（动能、势能），内能，电能，光能，化学能等动能：运动的物体对其他物体做功，它就具有能量，这种由于运动而具有的能量叫做动能。物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多。动能公式：Ek=1/2mv2,探究动能的大小与什么因素有关,【提出问题】动能的大小与什么因素有关【猜想假设】猜想一：可能与物体的运动速度有关猜想二：可能与物体的质量有关【实验器材】小车、粘有泡沫塑料的木块、木板，砝码【实验方法】控制变量法：（1）控制木块的位置完全相同，水平面粗糙程度相同。（2）验证猜想一时，控制小车的质量相同。（3）验证猜想二时，控制小车从同一高度释放。转换法：将小车具有动能的大小转化为木块移动距离的远近。,【实验方案】将一辆小车从木板高度为a处释放，小车开始下滑，撞击置于水平木板上的木块，木块移动的距离记为S1猜想一：将同一辆小车从同一木板不同高度处释放，记下木块被撞击后移动的距离。多次改变小车释放时的高度，重复上述步骤，将所测距离与S1进行比较。现象：小车释放的高度越高，木块滑动距离越远。结论：在物体的质量一定时，物体运动速度越大，物体的动能越大。,猜想二：给小车上加一个砝码，让小车从高度A处释放，记下木块移动的距离。增加小车上砝码的质量，重复上述步骤，将所测距离与S1进行比较。现象：所加砝码的质量越大，木块滑动的距离越长。结论：在物体运动速度一定时，物体质量越大，物体的动能越大。【实验结论】物体动能的大小与物体的质量和速度有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能越大。,例：1.在探究“物体的动能与质量和速度是否有关”实验中，小明先探究“物体的动能与质量是否有关”，所用的器材有：一个用长木板搭成的斜面；三个质量不同的实心铁球；一个木块。各器材的组装示意图如图所示。（1）每次实验时，都要将铁球从斜面的由静止释放，其目的是。（2）铁球动能的大小是通过来间接反映的。（3）该实验在操作时很难做到的是_.（4）某同学对小明的实验方案进行改进：不用木块，在木块的位置上固定一个面积较大的挡板，在挡板前面贴上足够厚的长方体橡皮泥，如图所示，每次实验后都要换上另一块相同的橡皮泥。此外，还需要对小明的方案进行怎样相应的调整？_。（如果需要，可增加其他器材）,同一高度,控制铁球速度相同,木块移动距离,铁球撞击木块时，使木块沿与木板长边平行的方向直线运动,将铁球换成3个体积形状完全相同，质量不同的其他金属球,2.如图所示，盛有水的小车在光滑的水平面上作匀速直线运动，现打开小车底部的排水孔，排出车内的水。则在排水过程中，对小车的运动速度、小车和车内剩下水的动能的变化，其中正确的是（）A速度增加、动能不变B速度不变、动能减少C速度增加、动能减少D速度减少、动能减少,B,势能,弹性势能：发生弹性形变的物体能对其他的物体做功，表明它具有能量，这种能量叫做弹性势能。影响因素：形变量（x），弹簧劲度系数（k)，Ek=1/2mv2重力势能：被举高的物体也具有做功的本领，也具有势能，这种势能叫做重力势能。E=mgh,例：小明看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远小明猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关（1）为验证其猜想是否正确，他设计了如下实验（弹簧被压缩后未超过其弹性限度）；如图10所示，将同一个弹簧压缩（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较木块，从而比较弹性势能的大小（2）若水平面绝对光滑，本实验将（选填“能”或“不能”）达到探究目的（3）小明根据实验现象认为：小球推动木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了你认为小明的观点是的（选填“正确”或“错误”），理由是,不同,滑动距离,不能,错误,木块克服摩擦力做功，机械能转化为内能,模拟打桩,使桩打得深一些，可以采用什么方法？,方法一：在椅子高度不变的情况下，增大物块的质量。结论：在物体高度不变的情况下，物体质量越大，它具有的重力势能越大。,方法二：在物块质量不变的情况下，架高椅子。结论：在物体质量不变的情况下，物体的高度越高，它具有的重力势能越大。,物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，它具有的重力势能就越大。,潮汐能,因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。这种能量是无污染的能量。在涨潮的过程中，汹涌的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等有利地形，建筑水堤，形成水库，大量蓄积海水，并在其周围建造水利发电厂房，通过水轮发电机组进行发电。在出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量。,动能和重力势能的相互转化,如图，将摆球从A点静止释放摆球从A点向下摆动的过程中，它的速度越来越大，动能逐渐，重力势能逐渐.摆球到达最低点时，它的动能最、重力势能最.在此过程中，摆球的重力势能逐渐转化为能.接着，摆球又向另一侧运动.随着摆球向上摆动，它的速度越来越，动能逐渐转化为_能.当摆球到达最高处B点时，它的动能为，重力势能最.此过程中，摆球的机械能的总量.,增大,减小,大,小,动,小,重力势,零,大,不变,类比：如何理解皮球从空中下落，经地面反弹，又上升到最高点中的能量转化？皮球下落：重力势能转化为动能皮球着地：动能转化为弹性势能皮球弹起：弹性势能转化为动能皮球上升：动能转化为重力势能关于机械能总量（1）在忽略阻力等其他因素影响的情况下，能量转化中，一种形式能量减少的量完全等于另一种形式能量增加的量。（2）实际情况下，在能量转化的过程中，一部分机械能会转化成其他形式的能，机械能总量会发生变化。,例：1.如图所示是人造地球卫星的轨道示意图，人造地球卫星在大气层外环绕地球运行的过程中（不计阻力），它在近地点的动能_（选填“大于”“小于”或“等于”）它在远地点的动能；它从近地点向远地点运行的过程中，将_能转化为_能，在整个过程中机械能的变化情况是。（天文学上近地点是指月球绕地球公转轨道距地球最近的一点，远地点是指月球绕地球公转轨道距地球最远的一点。）,大于,动,重力势,不变,2.把篮球抛向空中，忽略空气阻力，如图哪一图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能与篮球离地高度（h）的关系（）,A.,B.,C.,D.,A,3.2005年10月13日,西昌卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭,成功地将“神州六号”飞船送人太空.在飞船随火箭一起加速离开发射塔飞向天空的过程中（）A飞船的势能不断减小,动能不断增大B飞船的势能不断增大,动能不断减小C飞船的势能和动能都在不断减小D飞船的势能和动能都在不断增大4.某块砖在一对平衡力作用下运动,则该砖（）A势能一定不变,动能一定不变B势能可能改变,动能一定不变C势能可能改变,动能可能改变D势能一定不变,动能可能改变,D,B,二、内能热传递,分子动能：做热运动的分子具有的能量分子势能：分子间存在斥力与引力，分子力相互作用产生分子势能内能：物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能，任何物体都具有内能内能的大小与物体的分子动能（温度）、分子势能（质量、体积、状态）有关内能与温度的关系：物体温度升高（或降低），具有的内能会增加（或减少）（反之不一定）问：0的冰和0的水的内能相等，这句话对吗，为什么？答：不对，因为0的冰在熔化成为0的水的过程中，会吸收大量的热，分子动能会增大，会影响内能的总量，使内能增大，所以0的冰和0的水的内能不相等,热传递,热传递：当温度高低不同的两个物体（或同一物体的两个部分）相接触时，高温物体会向低温物体传递能量，使得自己的内能减少，温度降低；同时低温物体获得能量，内能增加，温度升高，直至温度相同，热传递是改变物体内能的一种方式，但是，热传递只发生在有温度差的两个物体（或同一物体的两个部分）之间，并不是发生在内能不同的两个物体（或同一物体的两个部分）之间实质：能量的转移热量：在热传递的过程中转移能量的多少，单位是焦耳，简称焦，符号为Q在高温物体中，减少的内能的多少即放出的热量（Q放）在低温物体中，增加的内能的多少即吸收的热量（Q吸）热能的关系Q放=Q吸=E,在物体的温度相同时，物体的内能与它的质量有关，且其质量越大，内能越大在物体的质量相同时，物体的内能与它的温度有关，且其温度越高，内能越大,1.热对流：液体或气体中较热部分和较冷部分之间通过循环运动使温度趋于均匀的过程。对流是液体和气体中热传递的特有方式，气体的对流现象比液体明显。2.热辐射：物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领，这种热传递的方式叫做热辐射。热辐射以电磁辐射的形式发出能量，温度越高，辐射越强。辐射的波长分布情况也随温度而变，如温度较低时，主要以不可见的红外光进行辐射。热辐射是远距离传热的主要方式，如太阳的热量就是以热辐射的形式，经过宇宙空间再传给地球的。3.热传导：热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象叫做热传导。是固体中热传递的主要方式。在气体或液体中，热传导过程往往和对流同时发生。,热量：物体热传递过程中转移的能量。用符号Q表示，其单位与能量的单位相同，也是焦（J),辨别温度，热量和内能1.温度：描述物体冷热程度的物理量。例：天气炎热、热水2.热量：热传递中转移的能量（或内能）例：熔化吸热，热水放热3.内能：分子能的总和例：摩擦生热,1.仔细观察图中甲、乙、丙三杯水，判断下列说法正确的是（）A甲杯中水的内能最大B乙杯中水的内能最大C丙杯中水的内能最大D乙、丙杯中水的内能一样大,C,2.关于热运动，下列说法正确的是（）,B,3.为了利用太阳能，科学家们设计了一种“太阳池”，池内下层是浓盐水，上层是淡水.阳光照射时，浓盐水的内能增加，升高，但不会浮到淡水上面散热，是因为浓盐水的比淡水大.浓盐水积聚的内能可以通过发电机转化为能.,温度,密度,电,4.能量的转化和转移具有_热量_自发地从低温物体传给高温物体；汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能_自动地再次开动汽车（后两空选填“能”或“不能”）,方向性,不能,不能,5.对热学概念的理解，下列说法正确的是（）A.水的比热容是4.2103J/（kg），表示1kg的水温度升高（降低）10吸收（放出）4.2103J的热量B.热量是指物体具有能量的多少C.温度高的物体具有的内能一定多D.热傎大的燃料完全燃烧放出的热量一定多,A,三、物质的比热容,比热容：单位质量（1kg）的某种物质温度升高（或降低）1，所吸收（或放出）的热量的多少公式：c=Q/mt单位：焦/（千克摄氏度）注意：1.比热容是物质的一种物理属性2.一般情况下c液c固c金属3.比热容的大小与物质的状态有关，如：冰和水的比热容不同,物体升高的温度的影响因素,【提出问题】物质升高的温度的多少与哪些因素有关【猜想假设】猜想一：与物质的比热容有关猜想二：与物质的质量有关【实验器材】铁架台、烧杯、石棉网、温度计、酒精灯【实验方法】控制变量法：（1）在验证猜想一时，控制选用的两种物质的质量相同（2）在验证猜想二时，选用同种物质并使其质量不同【实验步骤】1.将质量为m1的水和煤油，质量为m2(m2m1)的水分别装入烧杯中，测出三个烧杯中液体的温度2.将烧杯放在石棉网上，用酒精灯加热并不断搅拌，一段时间后，撤去酒精灯，测出此时三个烧杯中液体的温度3.分别算出三个烧杯中液体升高的温度的多少t1、t2、t3【实验现象】t1t3,t1t2【实验结论】物体升高温度的多少与物质的比热容和物质的质量有关，且物质的比热容越大，物质的质量越大，升高的温度越少,热量的计算,Q放=cmt=cm（t-t0)Q吸=cmt=cm（t0-t)热平衡方程:Q放=Q吸c1m1(t-t1)=c2m2(t2-t)热传递的效率：=Q吸/Q放100Q吸=Q放c1m1(t-t1)=c2m2(t2-t),1.水的比热容是4.2103J/(kg)，冰的比热容是2.1103J/(kg)，则1kg水与2kg冰的比热容之比为（）A.1：1B.1：2C.2：1D.无法确定2.质量均为1kg的铝块、铅块、水银和水（c水c铝c水银c铅），将铝块和水银的温度从10加热到20，铅块和水的温度从40加热到50，则吸热最多的是（）A铝B铅C水D水银3.原来温度相同的甲乙两块铜块，m甲=2m乙，现将它们分别加热，使它们吸收相同的热量，然后充分接触，下列说法正确的是（）A温度由乙传给甲B热量由甲传给乙C温度由甲传给乙D热量由乙传给甲,C,C,D,4.两个相同的容器分别装满了质量相同的甲、乙两种液体用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图5所示，下列说法中正确的是（）A甲液体的比热容大于乙液体的比热容B如果升高相同的温度，两液体吸收的热量相同C加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D.加热相同的时间，甲液体温度升高的比乙液体温度升高的多5.将质量相同的甲、乙、丙三块金属加热到相同的温度后，放到上表面平整的冰块上。经过一定时间后，冰块形状基本不再变化时的情形如图所示。则三块金属的比热容c甲、c乙、c丙大小相比()A.c甲最大B.c乙最大C.c丙最大D.c甲=c乙=c丙,A,C,6.太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息求：（1）水在10h内吸收的热量；（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少m3的天然气;（天然气的热值为8.4107J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收）（3）该太阳能热水器的能量转化效率,（1）水吸收的热量（有用能量）Q吸=cmt=4.2103J/（kg）100kg50=2.1107J；（2）由题知，Q放=vq=Q吸=2.1107J，需要天然气的体积：v=0.25m3（3）10h太阳能热水器吸收的太阳能（总能量）Q放=1.68106J/（m2h）2.5m210h=4.2107J，=100%=100%=50%,四、机械能与内能的相互转化,改变物体内能的两种方式：热传递、做功热传递1.高温物体：放出热量，温度降低，内能减少2.低温物体：吸收热量，温度升高，内能增加热传递是物体内能的转移做功1.对物体做功，消耗了机械能，使得物体的温度升高，内能增大，实现了把机械能转化为物体内能2.物体（膨胀气体）对外做功，消耗了内能，温度降低（液化），内能减少，使得塞子盖子运动获得机械能，实现了内能向机械能的转化（P50观察点火爆炸现象）做功是内能和机械能的相互转化,热机,热机：热力发动机，将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置原理：内能通过做功转化为机械能种类：蒸汽机，内燃机（汽油机、柴油机），喷气式发动机,汽油机、柴油机,汽油机：1.构造：汽缸，活塞，连杆，曲轴，进气门，排气门，火花塞2.工作过程：（1）吸气冲程（2）压缩冲程（机械能转化为内能）（3）做功冲程（内能转化为机械能）（4）排气冲程,柴油机：1.构造：汽缸，活塞，连杆，曲轴，进气门，排气门，喷油嘴2.工作过程：（1）吸气冲程（2）压缩冲程（机械能转化为内能）（3）做功冲程（内能转化为机械能）（4）排气冲程,燃料的热值,定义：把单位质量（1kg）的某种燃料完全燃烧后能放出的热量叫热值公式：q=Q放/m单位：焦/千克（Jkg-1）燃料的利用效率：1.炉子的利用效率=2.热机的效率=,蒸汽机是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械。蒸汽机的出现曾引起了18世纪的工业革命。直到20世纪初，它仍然是世界上最重要的原动机，后来才逐渐让位于内燃机