第12章 机械能和内能.docx

1、第12章 机械能和内能第十二章 机械能和内能一、动能、势能、机械能及其转化1一个物体如果能够对另一个物体 ，这个物体就具有能量。物体由于 而具有的能，叫做动能动能的大小与 和 有关质量相同的物体，运动速度越大，动能 ；运动速度相同的物体，质量越大，动能 2被 同样具有做功的本领，它也具有势能，这种势能叫做 重力势能的大小与 和 有关同一物体，位置越高，重力势能 3发生 能对其他物体做功，它就具有弹性势能4在物理学中，我们将 和 统称为机械能；能的国际单位是 5动能和势能可以相互 在相互转化的过程中，机械能的总量 ，即机械能守恒若在转化中存在摩擦阻力等消耗能量的因素，则机械能总量要 ，机械能不守

2、恒二、分子热运动1分子运动论的初步知识：物体是由 组成的；分子之间有 ；构成物质的分子在不停的 ；物质内部的分子存在相互作用的 和 。2分子的运动剧烈程度跟 有关，因此叫热运动。温度越高，分子的运动越 。三、内能、热传递1物体内部大量分子的无规则运动叫作 。 2我们把物体内所有分子做无规则运动的 能与 能的总和叫做物体的内能。一切物体，不论温度高低，都具有内能。3改变物体内能的方式有 和 两种。4热量：把物体在热传递过程中转移 的多少叫做热量，用符号 表示。热量的单位与功的单位相同，也是 。5当物体或物体的不同部分之间存在 时，就会发生热传递，热传递时，能量从 转移到 ，直至 。三、物质的比热

3、容和热值1单位质量的某种物质，温度升高（降低） 所吸收（放出）的热量叫做这种物质的比热容。比热容用符号 表示，它的单位是 ，用符号表示为 。比热容是物质的 。水的比热容为4.2103J/（kg0C），它表示的物理意义是 。2计算物体吸热的公式是 ；放热公式是 。3单位质量某种燃料 放出的热量叫做这种燃料的热值。无烟煤的热值是3.4107J/kg，它的物理意义是 。四、热机1热机是将燃料燃烧时产生的高温、高压燃气的 能转化为 能的装置。2汽油机的一个工作循环是由 冲程、 冲程、 冲程和 冲程组成。曲轴旋转 圈，活塞往复 次。其中 冲程是机械能转化为内能的过程， 冲程是内能转化为机械能的过程。3热

4、机用来 的那部分能量跟燃料 放出的能量之比叫做热机效率。1关于能的理解有能量的物体能够做功它可能正在做功，也可能目前没有做功，但具有做功的本领例如：被举高的重锤，当它下落将木桩打入大地时，做了功；当它静止在空中时，没有做功重锤只要被举高了，就具有重力势能2物体的内能跟物体机械能的区别机械能是整个物体由于运动和物体间相互作用而具有的能，而内能是组成物体的分子因运动和相互作用而具有的能。它们是不同的，在一定条件下，物体可以没有机械能，但是物体在任何条件下都具有内能。3怎样判断机械能是否守恒在动能和势能转化中，机械能是否守恒的问题重点应关注质量、速度及高度是否有变化例如：一物体沿斜面匀速下滑到底端的

5、过程中，物体质量不变、速度不变、高度下降，所以动能不变、势能变小、机械能不守恒原因是物体在下滑过程中受到摩擦力的作用，消耗了部分机械能4温度、热量、内能三个既有联系又有区别的物理量。在物体之间发生热传递，并且物体没有发生物态变化时温度、热量和内能之间是有一定联系的。热传递过程中，内能总是由高温物体向低温物体传递，高温物体温度降低，内能减少，低温物体温度升高，内能增大，直到温度相同为止。物体具有内能，但并不含有（或具有）热量，热量是在热传递过程中，失去或得到的那部分内能，即内能转移的量就是热量。温度与物体内大量分子做无规则运动的速度有关，物体内大量分子做无规则运动的速度越快，它的温度越高。内能是

6、物体所有分子的动能与分子势能的总和，它不但与物体的温度有关，还与物体的质量及体积有关。物体吸收热量温度是否变化，要看物体的状态有没有变化。晶体在物态变化过程中要吸收热量但温度保持不变，而物体在吸热过程中如果状态保持不变时，温度是变化的。（如200C的水吸热升温到500C）5比热容是物质的特性质量相同的不同物质在升高相同的温度时吸收的热量一般不同，为了比较物质的吸热（放热）本领大小而引入了比热容。对于不同的物质，它们的比热容一般是不同的，而同一种物质（状态确定）的比热容是一定的，决不会随着吸收（放出）热量的多少、物体质量的多少、温度变化的大小而改变。例1我们小时候都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高

7、时底的感觉如同在飞 对于图8-2中荡秋千的小孩，下列分析错误的是（ ）A小孩在 A点具有最大的动能 B 小孩从B点荡到C点的过程中，动能转化为势能C小孩在B点势能最小 D 如果没有能量损失，他将一直荡下去解析小孩在A点的动能最小，所以分析错误的是 A 例2下列与内能有关的说法，正确的是（ ）A内能的改变必须通过做功才能实现B同一物体的机械能增加，其内能也增加C内能可以通过做功转变为机械能D热传递一定是从内能多的物体传到内能少的物体解析 改变物体内能的途径有做功和热传递，它们在改变物体内能上是等效的，故A的说法错误；机械能与物体的机械运动情况有关，而内能与物体的温度有关，两者有本质的不同，故B的

8、说法是错误的；内能可以用来做功，将内能转化为机械能，同样内能也可以用来加热物体，使内能从温度高的物体转移到温度低的物体，即内能的转移是由高温物体向低温物体转移。本题答案选C。例3下列过程中，属于热传递改变物体内能的是（ ）A钻木取火B锯木头时，锯片发热C卫星进入大气层时外壳发热D热水中放入冰块，水温下降解析 改变物体内能的途径有做功和热传递。A、B、C选项都是通过做功来改变物体的内能的，只有D选项是通过热传递的方式来改变物体的内能。本题答案选D。 例4目前，我国很多城市都修建了人工湖，这是利用了水的比热容较 的性质来调节气候。若一人工湖湖水的质量是1107kg，水温升高2 0C，则湖水吸收的热

9、量是 J。水的比热容为 4.2103J/（kg） 解析 根据比热容的意义可知，在吸收或放出相同热量时，比热容大的水温度变化小，同时由于水的蒸发吸热还可以降低周围环境的温度。水吸收热量可以利用公式计算。故本题答案为：大，8.41010J。 例5过春节时，同学们喜欢燃放鞭炮。其中有一种鞭炮，不需用火去点燃，只要稍用力将它甩向地面，鞭炮就可以爆响。鞭炮与地面发生碰撞时，通过 的方式，使它的内能 （选填“增大”或减小）解析 用力将鞭炮甩向地面，鞭炮与地面发生碰撞，将机械能转化为内能，温度增加，火药点燃发生爆响，这是通过做功的方式增大物体的内能。本题答案：做功，增大一、填空题1从地面上看，下列物体只有动

10、能的是 ，只有重力势能的是 ，只有弹性势能的是 ，又有动能又有势能的是 （只填相应的字母）在水平路面上行驶的汽车 B被举高的重锤C空中飞行的炮弹 D拧紧的钟表发条E屋顶的瓦 F被拦河坝挡住的江水2如图8-1所示，从斜面上滚下来的小球，接触弹簧后，将弹簧压缩至最短在这一过程中，小球的 能转化为 能，又转化为弹簧的 能3在房间里喷洒空气清新剂，室内很快能闻到香味，这种现象叫 。夏天香味散发的更快，这说明 越高，分子热运动越快；卫生间的毛巾吊钩，用胶可以牢牢粘在瓷瓦墙上，这说明分子间存在 力；水银不易被压缩，说明分子间存在 力。4寒冷的冬天，在哈尔滨冰雪大世界参观的游客经常边跺脚边对手哈气，就会感到

11、暖和了。“跺脚”是用 的方法增加脚的内能；“哈气”是用 的方法增加手的内能。5汽车发动机工作时把内能转化为 能，在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物使它的温度升高，是通过 的方式增加了燃料混合物的内能。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这是发动机的效率 （选填“升高”、“不变”或“降低”）。为了不让柴油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这样就可以通过 的方式降低汽缸的温度（减少汽缸的内能）6炎热的夏天，在太阳的照射下，海滨浴场沙滩上沙子的温度升高、内能增大，这是通过 方式改变内能的。而海水的温度明显低于沙滩的温度其原因是 。7我国许多城市中建

12、有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若某一人工湖湖水的质量为1.0107kg，水温度升高2，则湖水吸收的热量为 J。若这些热量被同等质量的砂石吸收，（c砂石 c水），则砂石升高的温度 2（选填“大于”、“等于”或“小于”）。8下列现象中，属于利用热传递改变物体内能的是 （填序号）A小孩从滑梯上滑下，臀部会感到发热； B冬天，利用热水袋取暖C流星坠落时在空中划出一条美丽的光带；D夏天到空调房里看书，感觉很凉爽E晒太阳时会感到很热； F冬天，人们用两只手掌互相摩擦取暖；9如图8-2所示为内燃机工作时的某冲程示意图，叫 冲程，该冲程工作时将 能转化为

13、 能。10内能有不同的用途。图8-3中，图甲和图乙的共同之处都是通过燃烧酒精获得内能，不同之处在于图甲中烧杯中的水获得的内能用来对试管 。图乙中试管中的水获得了内能变为水蒸气用来对活塞 。11如图8-4所示是甲、乙两种质量相等的非燃料液体吸收的热量与温度变化情况的图像，请根据图像中提供的信息判断， 液体的比热容较大；如果要你在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液，你认为选择 液体更好。12近年来，一些地区推广使用乙醇汽油(乙醇俗称酒精)乙醇汽油是由10的乙醇与90的汽油混合而成(1)乙醇汽油燃烧过程是_能转化为内能的过程；(2)按照能源分类，由于乙醇是由植物酿造而成，所以乙醇属于_能源(选

14、填“可再生”或“不可再生”)。使用乙醇汽油较使用汽油的好处有(请你说出一条)：_二、选择题1下列事例中，物体的动能不发生变化的是（ ）A正在匀速向前洒水的洒水车 B正在空投救援物资的匀速飞行的飞机C在空中匀速下落的跳伞运动员 D从光滑斜面上下滑的木块2体积相等的实心铜球和铝球，被举高到相同的高度后（ ）A铜球的重力势能大 B二者的重力势能一样大 C铝球的重力势能大 D无法确定 3物体受到平衡力作用时，它的（ ）A动能一定不变 B机械能一定不变C重力势能一定不变 D以上选项都正确4射钉枪是向墙内打钉的重要工具，它利用强大的气流将钉子打人墙内,在气流把钉子打入墙内的过程中（ ）A气体对钉子做功 B

15、气体对钉子不做功C钉子的机械能守恒 D钉子的动能转化为内能5下面的四幅图中属于动能转化为重力势能的是（ ） 6如图8-5，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从 a点运动到 d点，钢珠（ ） A通过d时的速度比通过c时大 B在 c点比在 b点的重力势能小 C从 a运动到 b的过程中，动能转化为重力势能 D从 b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能 7下列现象中，能用分子热运动知识来解释的是（ ）A春天，柳絮飞扬 B夏天，荷花飘香C秋天，落叶飘零 D冬天，雪花飘飘8关于分子动理论和内能，下列说法正确的是（ ）A一桶水的比热容比一杯水的比热容大B太阳能热水器吸收太阳能使水的温度升高是利用做功改变了

16、水的内能C物体的内能与物体的速度有关，物体的速度越大，物体的内能越大D扩散现象不仅说明了分子在不停的运动，还说明了分子间是有间隙的9下列说法中正确的是（ ）A物体在发生物态变化时都要吸热 B内能总是自发地从高温物体传给低温物体 C物质的比热容与物体的质量有关 D00C的水结成00C的冰时，其内能将要增加10“神舟六号”载人航天飞船于2005年10月17日安全着陆，为防止飞船从太空返回地面的过程中因高温而损坏，飞船的表面层用耐高温材料制成。你认为飞船表面层温度升高的主要原因是（ ）A大气温度过高 B与大气摩擦做功C吸收太阳的辐射热 D燃烧室内燃料燃烧放出热量11下列事例中不是利用水的比热容大这一

17、特性的是（ ）A在河流上建水电站，用水发电 B汽车发动机用循环水冷却C让流动的热水流过散热器取暖 D晚上向秧苗田里放水，以防冻坏秧苗12关于比热容，下列说法中正确的是（ ） A物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关 B物体的比热容跟物体的温度有关 C物体的质量越大，它的比热容就越大D物体的比热容与物体吸、放热及温度和质量都没有关系132008年6月5日19时30分，中央气象台发布了西安和香港两城市在未来24小时内的天气预报：西安，晴，气温2134；香港，晴，气温2428。造成两地在同一天内气温变化差别较大的原因之一是（ ）A水的内能比泥土、砂石的内能大 B水的比热容比泥土、砂石的比热容大C水的

18、内能比泥土、砂石的内能小 D水的比热容比泥土、砂石的比热容小14单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程是主要不用靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是（ ）A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程15甲汽油机的热效率比乙汽油机的热效率高，这表明（ ）A甲比乙做功多 B甲比乙做功快 C甲比乙耗油少 D做相同的有用功，甲比乙耗油少16为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（ ） A尽量使燃料充分燃烧 B尽量增加热机的工作时间 C尽量减少废气带走的热量 D尽量减少热机部件间的摩擦17贝贝根据表一、表二所提供的几种物质的比热容和密

19、度，得出以下四个结论，其中正确的是（ ）表一几种常见物质的比热容 表二几种常见物质密度（常温常压下）物质比热容/J/(kg.)物质比热容/J/(kg.)物质密度/kg/m3物质密度/kg/m3水4.2103冰2.1103纯水1.0103冰0.9103酒精2.4103铝0.88103酒精0.8103铝2.7103水银0.14103铜0.39103水银13.6103铜8.9103A固体的密度大于液体的密度，固体的比热容小于液体的比热容。B质量相等的水和酒精，吸收相等的热量后，温度的变化一定相等。C体积相等的铝块和铜块升高相同的温度，铜块吸收的热量多。D体积相等的铝块和冰块, 冰块质量是铝块的3倍。

20、三、计算题1小华家使用的是瓶装煤气，煤气从气瓶的减压阀释放出来后可供煤气炉使用。（1）若完全燃烧1kg的煤气，则释放出的热量是多少焦？ （2）用煤气烧开水，它释放出的热量有63被水吸收，那么上述1kg的煤气完全燃烧可以把多少千克温度为20的水烧开？煤气正常情况下的热值是1.6107J/kg ，水的比热容为4.210J/（kg）2焚烧秸秆不仅造成严重的环境污染，还造成大量的能源浪费。研究表明，秸秆的热值为0.75107J/kg，相当于标准煤的四分之一。（1）我国第一家秸秆发电厂，已于2007年1月1日开始正式发电，从此，中国电网里出现了由农民“种”出来的电流。据了解，我国每年仅农作物秸秆产量就有

21、6亿吨（合61011kg）。如果这些秸秆完全燃烧放出的热量全部转化为电能，则每年可发电多少千瓦时？（2）学校食堂锅炉盛水1.5t，如果通过燃烧秸秆的方式将这些水从20加热到100，共需要多少秸秆？（设秸秆完全燃烧，且放出的热量有42%被水吸收）一、实验、探究1物理兴趣小组的同学为了探究物体动能的大小与哪些因素有关，做了如下探究实验：如图8-6所示，让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，推动木块做功（1）让同一钢球从不同高度沿斜面自由滚下，看哪次木块被推得远这是控制了_，改变了_，目的是为了探究动能与_的关系（2）换用质量不同的钢球，让它们从同一高度沿斜面自由滚下看哪个钢球把木块推得远这是控制了_

22、，改变了_，目的是为了探究动能与_的关系（3）通过该实验，你得出的结论是 2小明做“比较牛奶和豆浆的吸热本领”的实验，他在两个相同的试管中，装入质量相等、初温相同的牛奶和豆浆，将两支相同的温度计分别插入试管内，然后放入如图8-7所示的容器中，进行实验：在实验中，主要是通过控制牛奶和豆浆的初温相同、 相同，看它们吸收相同热量时，比较 ，判断谁的吸热本领大。3夏天中午海边的沙子热，海水却很凉；傍晚海边的沙子凉，海水却较暖和。对此，同学们提出以下猜想：可能是沙子吸热升温或放热降温都比水快。两研究小组都设计实验去验证。（1）他们在实验前准备了火柴、酒精灯、烧杯、沙子、水、搅棒、铁架台、石棉网，除此之外

23、，还需要 、 ；实验时使用搅棒的作用是 。（2）两小组获得的实验结论分别是： 等质量的沙子和水升高相同的温度，加热沙子的时间短； 等质量的沙子和水加热相同时间，沙子的温度上升得多。你认为上述结论能验证实验猜想的是 （选填“仅是”、“仅是”或“和”）4实验探究和推理都是科学研究的基本方法，比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到： 是由大量分子构成的向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水观察到墨水扩散的快慢不一样大量类似现象使我们推想到：

24、分子无规则运动的快慢与_有关（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：示例：物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论；一个物体的温度越高，内能越大。推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大物体内能的大小还可能与物体的_有关推理性结论：_ 推理依据： （3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题同学们也来尝试一下：在图8-8中，（a）杯中水量较少、（b）（c）（d）的水量相同根据问

25、题（2）中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小：_杯中水的内能最大，因为_两杯中水的内能不好比较，因为_图9-8二、综合题1在综合实践活动课上，王艳同学发现学校运动场上有若干大小不等的铅球，如图8-9所示，于是她想利用这些器材亲自体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”（1）请你帮她设计如何去做（2）说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小2冬天，小林的爷爷和奶奶分别穿上了羽绒衣和棉衣，他们都说自己的衣服很保暖。小林想知道到底是羽绒保温性能好还是棉絮保温性能好，于是她找来了两只相同的密闭烧瓶各盛80的热水l.5kg，瓶内各插入一只温度计，瓶外分别用大小和厚度都相同的羽绒和棉絮包好，放在同一

26、地点使其自然冷却，然后每隔一段时间观察并记录水温于下表中（C水=4.2103J/（kg.）时间tmin0102030140150160包羽绒的瓶内水温T180706452121110包棉絮的瓶内水温T280676452101010根据表中数据回答下列问题(1)保温性能较好的是 ：(2)经过160min，包羽绒瓶中的热水向外界放出了 J的热量(3)从表中水温变化的快慢情况分析，瓶中热水放热的规律是 3如图8-10所示，用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，会发现气筒的上部筒壁只是略有发热，而气筒的下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：a、打气时活

27、塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；b、打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加、温度升高，但这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：(1)你猜想_是主要原因(填“a或“b”)；(2)你猜想的依据是：_。4太阳能热水器是把太阳能转变成内能的装置。为有效利用太阳能，某“研究性学习”小组对“吸收太阳能与表面颜色之间的关系”进行了实验研究：在黑色塑料袋和白色透明塑料袋内装入相同质量的水，插入温度计后系好，放在阳光下曝晒，每隔相同的时间，读出温度计的示数，数据记录如下 ：塑料袋水的质量m/kg温度温度温度温度黑色1.015.0

28、22.327.831.5白色透明1.015.016.517.819.0（1）他们在实验中采用的科学研究方法是 ；（2）由以上研究可知，太阳能热水器的集热管表面的颜色以 色为宜。（3）若一太阳能热水器装水量为100kg，集热管接收太阳能的有效接收面积约为2.0m2，每小时1m2接收面上有效接收太阳能约为2.1106J，则该热水器每小时水温升高多少？水的比热容为4.2103J/（kg）本章自测题一、选择题（每题2分，共36分）1【09赤峰】如图1所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是（ ）2【09昆明市】 “嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中（ ） A动能不变，势能减小，机械能不变 B动能不变，势能减小，机械能减小 C动能减小，势能减小，机械能减小 D动能增大，势能减小，机械能不变3【09玉林市】如图2所示，小孩从滑梯上自由滑下的过程中，臀部有灼热的感觉，下列说法正确的是（ ）A机械能一定变小B机械能一定保持不变C重力势能一定变大D动能一定变小4【09柳州市】下列物体中，具有弹性势能的是（ ） A弓开如满月 B箭去