机械能、内能及其转化 (2)
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第十章机械能、内能及其转化第一节机械能具体内容定义物体能对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称能.(关键词为能够做功)1。
能对外做功不等于正在做功。
2。
一个物体能够做的功越多,它具有的能就越大.单位在国际单位制中,功和能的单位为焦耳(J).分类错误!机械能一般分为动能、势能(重力势能和弹性)。
机械能守恒物体的动能和势能之间是可以相互转换的。
只有动能和势能相互转化的过程中,机械能总量保持不变.动能定义一切物体由于运动具有的能叫做动能。
影响因素质量速度相同时,质量越大的物体具有动能越大.速度质量相同时,速度越大的物体具有动能越大。
总之,物体动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,物体具有的动能就越大。
实验图示器材平木板光滑斜面钢球、木球纸盒、刻度尺过程错误!同一钢球(m1=m2)、不同高度(h1<h2)、由静止下滑撞击纸盒,移动距离(s1<s2);错误!木球钢球(m1〈m2)、同一高度(h1=h2)、由静止下滑撞击纸盒,移动距离(s1〈s2);解读错误!本实验运用了控制变量法。
即控制质量相同,研究动能与速度的关系;控制速度相同,研究动能与质量的关系.○,2本实验运用了转化法。
即动能的大小无法测量,转化成纸盒运动的距离。
○3同一钢球、不同一高度滚下,目的是控制钢球到达斜面底端的水平速度.运用错误!机动车限速:控制动能大小,避免交通事故。
○2严禁超载:质量越大,动能越大,遇到紧急情况时速度不易控制,易发生事故。
势能重力势能定义受到重力的物体被举高具有的能叫做重力势能。
影响因素质量高度相同时,质量越大,具有的重力势能就越大。
高度质量相同时,高度越高,具有的重力势能就越大.总之,物体的重力势能与物体质量和高度有关,高度越高、质量越大,重力势能就越大。
实验图示器材装有细沙的沙箱质量不同的铁块小方桌过程错误!同一重物(m1=m2)、不同高度(h1〈h2)、自由落下、冲击小饭桌,铁块被举越高,小饭桌桌脚下沉越深。
12.4 机械能与内能的相互转化第2课时 主备人:何颖班级 姓名 学号学习目标1.知道燃料的热值概念,能从能量转化角度认识燃料的热值。
2.会计算燃料燃烧时产生的热量。
3.了解燃料的燃烧效率和热机的效率。
学习重难点重点 燃料的热值概念形成,计算燃料燃烧产生的热量。
难点 燃料的热值是燃料的一种属性,燃料的燃烧效率。
学习过程★阅读课本p 51内容,完成下列问题:1.活动12.8中,相同质量的不同燃料完全燃烧后,烧杯中水温的变化情况 (一样/不一样);相同质量的酒精和碎纸片燃烧后,酒精比碎纸片放出的热量 (多/少)。
2.更多实验表明:质量相同的不同燃料,完全燃烧时放出的热量一般 (相同/不相同)。
3. 某种燃料 放出的热量叫做这种燃料的热值。
(注意是完全燃烧。
)燃料的热值用 表示,单位是 。
4.燃料的热值是燃料的一种 ,与燃料的质量、体积及是否完全燃烧 (有关/无关)。
一杯酒精和半杯酒精热值 (相同/不相同)。
5.酒精的热值是3.0×107 J/kg ,表示的物理意义是____________ 。
6.质量为m 的燃料完全燃烧放出的热量为 。
★燃料利用效率在实际利用燃料中,燃料很难完全燃烧,而且放出的内能不能被完全利用,有效利用的只是其中一部分。
有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量的比值叫燃料的利用效率,简称热效率。
热效率的计算过程如下:①利用热值公式,计算出燃料燃烧放出的热量,这就是总功。
②若加热另一物体,利用比热公式计算吸收的热量;若是热机,则计算出机械能。
这是有用功。
③热效率 = 总功有用功×100% 例1 完全燃烧3Kg 某种液体燃料,放出1.8×108J 的热量,则完全燃烧5Kg 这种燃料,放出的热量是多少?到掉一半这种燃料后,它的热值是多少?【解析】因为燃料完全燃烧,所以Q=mqq= 6×107J /KgQ 2=m 2q=3×108J因为燃料的热值是燃料的特性,与燃料燃烧多少无关,是一个确定值,所以到掉一半该燃料后热值不会改变,所以还是6×107J /Kg 。
苏科版九年级上册第十二章《机械能和内能》12.4机械能与内能的相互转化【知识梳理】一、改变物体内能的另一种方式——做功1.对物体做功甲乙丙丁(1)将铁丝快速弯折多次,用手指触摸一下弯折处,我们会发现弯折处温度较高,这说明我们对铁丝做功铁丝的内能增加,温度升高(2)将一个铁钉用铁锤反复敲打,一段时间后被敲打的铁钉很烫,这说明我们对铁钉做功,铁钉的内能增加,温度升高(3)用如图甲所示的空气压缩引火仪进行实验我们通过活塞对筒内的封闭气体做功,气体的内能增加,温度升高,当达到棉花的着火点时,棉花燃烧了(4)如图乙所示,将刀在磨刀石上来回迅速摩擦,人克服摩擦做功,则刀和磨刀石的温度升高,说明它们的内能增加了。
以上实验说明,我们对物体做功时,消耗的机械能转化为内能,使物体的内能增加,温度升高。
2.物体对外做功试管内装一些水,放在火上加热,使水沸腾,水蒸气会把木塞顶起来,水蒸气瞬间变成白气,说明物体的内能转化为了机械能,温度降低。
归根到底:做功是改变物体内能的一种方式物体对外做功(如爆炸、膨胀)内能→机械能外力对物体做功(如弯折、压缩、敲打、摩擦)机械能→内能二、热机(1)一种将内能(燃料产生的高温、高压燃气)转化为机械能的装置。
(2)汽油机工作循环①吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,吸入汽油和空气的混合气;②压缩冲程:进气门关闭,排气门关闭,活塞向上运动,活塞压缩缸内气体,气体温度升高,活塞的机械能转化为压缩气体的内能,当活塞运动到顶端时,混合气体温度达到最高;③做功冲程:进气门关闭,排气门关闭,当活塞在顶端时,火花塞点火,汽油燃烧,产生高温高压的燃气,对活塞做功,活塞向下运动,气体的内能转化为活塞的机械能;④排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,排出燃烧后的废气。
注意:冲程是指活塞从汽缸的一端运动到另一端。
(3)汽油机和柴油机的不同处1.探究不同燃料的放热能力【实验器材】铁架台、烧杯、玻璃棒、温度计、酒精灯、石棉网【实验设计】如图所示,用天平测出质量为10g的煤油和10g的菜籽油分别放入燃烧皿中,点燃后,给两个完全相同的烧杯和质量、温度相同的水加热,待煤油和菜籽油充分燃烧后分别记录水的温度【实验方法】①转换法将吸收热量的多少转化为温度计示数的变化②控制变量法控制相同的被加热条件、燃料的质量相等【实验分析】质量相等的煤油和菜籽油充分燃烧,水温的变化不同,燃烧煤油使水的温度变化较大【实验结论】质量相等的不同燃料,在完全燃烧时放出的热量一般是不相等的。
第十章 机械能和内能 【2 】一、机械能1.能量:界说:物体可以或许对外做功,我们就说这个物体具有能量.单位:焦耳(J ).能量是表示物体对外做功本领大小的物理量,所以能量 与功的单位雷同. 懂得:一个物体“可以或许做功”并不必定“要做功”,也不是“正在做功”或者“已经做功”. 2.动能:界说:物体因为活动而具有的能量. 影响身分:物体的速度与质量(221mv E k =) 探讨办法:掌握变量法和转换法.结论:物体的速度越大.质量越大,动能就越大. 3.势能:分类:重力势能和弹性势能(1)重力势能:界说:物体因为被抬高所具有的能量. 影响身分:物体的相对高度和质量(mgh E p =). 探讨办法:掌握变量法和转换法.结论:物体的质量越大地位越高,重力势能越大.留意:一个物体重力势能的若干取决于零势能面的拔取,物体的地位高度是指物体相对于零势能面的高度. (2)弹性势能:界说:物体因为产生弹性形变而具有的能量. 影响身分:物体的弹性形变程度与材料(材料的弹性). 探讨办法:掌握变量法和转换法.结论:物体的弹性越好.弹性形变越大,弹性势能越大. 4.机械能:界说:动能与势能的总和称为机械能.机械能守恒定律:内容:一个物体只有重力或弹力做功时,只会产活泼能与势能之间的转化,机械能的总量保持不变,我们就说机械能守恒.例:质量必定的物体,假如从高处加快下落时,只受重力感化,不受空气阻力,则动能越来越大,重力势能减小,全部进程中,重力势能逐渐转化为动能,机械能守恒;若下落进程中有空气阻力,则除了重力做功外还有其它力做功,部分重力势能转化为动能,但还有部分重力势能转化为物体的内能(摩擦生热),机械能不守恒.二、内能1.分子动理论:(1)物资构成:一切物体都是由分子和原子构成;(2)分子热活动:分子在不停的做无规矩活动;(3)互相感化力:分子间消失着互相感化的引力和斥力.2.集中现象:不同的物资接触时,彼此进入对方的现象.3.集中现象表明分子在活动和分子间消失间隙.4.温度反应了构成物资的大量分子做无规矩活动的激烈程度,即温度越高,分子的无规矩活动越激烈;大量分子的无规矩活动叫热活动.5.分子动能:界说:分子因为无规矩活动而具有的能量.影响身分:物体温度和分子质量.结论:物体温度越高.构成物体的分子质量越大,分子动能越大.6.分子势能:界说:因为分子间的互相感化力而具有的能量.影响身分:分子质量与分子间距(物体的状况).7.内能:物体内部所有的分子具有的分子动能和分子势能的总和称之为内能.影响身分:物体的质量(分子个数).温度和状况.结论:同种物资质量越大,温度越高,内能越大.8.转变内能的方法:(1)做功(摩擦.撞击.紧缩.膨胀等);外界对物体做功,物体内能增大;物体对外界做功,物体内能削减;做功的本质是不同种类的能量的转化.(2)热传递(热辐射.热传导.对流等);本质是同种能量的转移,老是从高温物体传递到低温物体,当温度雷同时(热均衡),热传递停止.9.温度.内能.热量的差别与接洽(1)差别(2)接洽:温度的变化,可以转变一个物体的内能.传递热量的若干可以量度内能转移的若干.物体只接收或放出热量,他的内能产生转变,但温度不必定转变.如晶体在熔化(或凝固)时要不断地接收(或放出)热量,内能要增长(或削减),但温度不变.三、物资的比热容1.比热容:界说:某种物资温度升高(或下降)所接收(或放出)的热量与其质量和温度变化量乘积的比,叫做这种物资的比热容(tm Qc Δ=). 单位:焦耳每千克摄氏度 )℃/(•kg J物理意义:表示物资吸热(或放热)才能的物理量.探讨办法:掌握变量法(掌握质量和温度变化量一样)和转换法(以加热时光的若干表示接收热量的若干).当不计热量损掉时,放吸Q Q =留意:比热容是物资的一种特征.它的大小与物资的种类与状况有关,与质量.体积.温度.密度.外形等无关.)/(J 102.43C kg c °•×=水,因水的比热容较大,所以水可以用来调骨气温.取暖.作冷却剂等.2.导出公式:3.热均衡方程:(不计热量损掉).(计热量损掉);在一般题型中,若不计热量损掉,则在热传递进程中,接收的热量等于放出的热量.如有热量损掉,则放出的热量等于接收的热量与损掉的热量之和.四.机械能与内能的转化1.热值:界说:某种燃料完整燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值.(或)单位:焦耳每千克(J/kg )或焦耳每立方米(J/m3) 2.热机:界说:把内能转化为机械能的机械叫热机. 3.内燃机:分类:汽油机和柴油机.工作进程:(1)吸气冲程:进气门打开,排气门封闭,活塞由汽缸最上端向下活动;(2)紧缩冲程:进气门和排气门封闭,活塞由汽缸最下端向上活动,汽缸内温度升高,气压增大,机械能转化为内能;(3)做功冲程:进气门和排气门封闭,活塞由汽缸最上端向下活动,汽缸内温度下降,气压削减,内能转化为机械能;的数目 递内能若干的量度 收”或“放出”(4)排气冲程:进气门封闭,排气门打开,活塞由汽缸最下端向上活动.汽油机与柴油机的差别:(1)构造:在汽缸顶部汽油机是火花塞,柴油机是喷油嘴;(2)吸气冲程:汽油机吸入的是汽油与空气的混杂物,柴油机吸入的是空气;(3)焚烧方法:汽油机是点燃式,柴油机是压燃式(柴油机将空气吸入汽缸后,在紧缩冲程将空气紧缩成高温(温度超过柴油的可燃点)高压的气体,再将柴油经由过程喷油嘴喷入汽缸,柴油碰到高温气体产生自燃).(4)柴油机比汽油机轻盈.效力高.功率大;柴油机一般运用于须要较大动力的机械中,如拖沓机.坦克.汽船.载重汽车等;汽油机一般运用于小型轿车.摩托车等.数目关系:冲程数=2倍曲轴转数=2倍飞轮转数=4倍工作轮回=4倍做功次数4.火箭:构造:火箭重要由燃料箱.氧化剂箱.输送装配.燃烧室和尾部喷口.道理:火箭运用的是喷气式发念头,喷气式发念头的燃料在燃烧室内燃烧产生高温.高压的气体,这种气体从发念头尾部以极高的速度喷出,同时产生很大的反冲推力,推念头身向前活动.喷气式发念头种类:(1)空气喷气发念头:只携带燃料,运用外界空气助燃;(2)火箭喷气发念头:本身携带燃料和氧化剂,不需外界空气助燃.5.效力:用来做有效功的那部分能量Q有效与燃料完整燃烧所放出的热量Q放之比叫做热机的效力6.燃料缺陷:煤.石油.自然气等燃料燃烧后会产生二氧化碳.二氧化硫等废气,大气中的二氧化碳含量增长,会加剧温室效应,使地球变暖,二氧化硫是产生酸雨的重要原因.。
铁佛中学活页教案授课教师李中权授课日期课型新授课班级三(2)、(4)、(6)课题第四节机械能与内能的相互转化(第2课时)教学目标知识技能:1、知道燃料的热值概念。
2、通过探究,能从能量转化的角度认识燃料的热值。
3、会查热值表。
4、会计算燃料燃烧时产生的热量。
5、了解燃料的燃烧效率和热机的效率。
6、能从能量转化的角度认识燃料的热值,并认识燃料排放物对环境的影响,初步认识能源与人类生存与社会发展的关系。
过程与方法:1、通过调查实践活动与自主实验探究活动,培养学生的收集信息、处理信息、交流信息的能力。
2、通过阅读课本“读一读”,培养学生阅读、语言表达能力。
情感态度价值观:1、经历调查实践活动和自主探究、自主学习活动,培养学生乐于与他人合作进行探讨的团队精神,并让学生在科学探究中体验成功的喜悦,激发科学探究的兴趣,乐于参与科学实践活动。
2、通过环保意识教育,增强学生的社会责任感和使命感。
教学重点1、燃料的热值概念的形成。
2、会计算燃料燃烧时产生的热量。
教学难点燃料的热值是燃料的一种属性。
集体备课个人修改教学过程一、创设情景、导新课在家我们用到了哪些燃料呢?提问:我们如何区分一瓶酒精和一瓶汽油,有哪些方法可以区分它们呢?这些方案中用的了哪些物质的特性?———气味、颜色、密度、透明度等。
燃料燃烧时能量是怎样转化的?———化学能转化为内能引入:燃料燃烧时放出的热量跟哪些因素有关呢?二、预习设计、成果展示三、小组合作、师生探究探究活动12.8 比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量提出问题:燃料燃烧时放出的热量跟哪些因素有关呢?猜想与假设:要求学生说出猜想及猜想的依据(可能与质量有关;可能与燃料的种类有关;可能与燃料的燃烧程度有关)设计实验与制定计划:采用控制变量法、对比法、转化法等研究方法,以酒精和汽油为例进行探究。
引导学生积极思考,设计实验步骤:1、按照课本第51页插图12—33组装实验。
2、用天平称出10g酒精、10g汽油。
第十章机械能、内能及其转化一、机械能知识点梳理(一)、能1.物体能对外做功,我们就说这个物体具有能。
2.物体能够做的功越多,它具有的能就越大。
3.所有能量(功、能、热量)的单位都是焦耳。
(二)、动能:1.物体由于运动具有的能叫做动能。
Ek=1/2 mv2流动的空气、抛出的保龄球、飞行的子弹、行驶的汽车、跑步的运动员2.质量相同的物体,运动的速度越大,它具有的动能就越大;3.运动速度相同的物体,它的质量越大,它具有的动能就越大。
4.物体的动能与物体的质量和速度有关。
物体的质量越大,速度越大,它具有的动能就越多。
5.在探究动能大小与什么因素有关的实验中,用到了控制变量法和转换法。
(三)、重力势能:1.受到重力的物体被举高后也具有能,这种能叫作重力势能。
Ep=Gh=mgh。
高处的砖块、高处的江水、高处的重锤、高处的铁块、瀑布、流星2.质量相同的物体,高度越高,它具有的重力势能就越大;3.高度相同的物体,质量越大,它具有的重力势能就越大;4.物体的重力势能与物体的质量和高度有关。
物体质量越大,位置越高,它做功的本领就越大,物体具有的重力势能就越多。
5.在探究重力势能大小与什么因素有关的实验中,用到了控制变量法和转换法。
(四)、弹性势能:1.具有弹性的物体发生弹性形变后也具有能,这种能叫做弹性势能。
拉弯的弓、蹦床、皮筋、弹簧、篮球、撑杆、跳板2.同一弹性物体弹性形变越大,具有的弹性势能就越大。
(五)、机械能1.动能和势能〔重力势能、弹性势能〕统称为机械能。
(机械能E=动能Ek+势能Ep)。
2.物体动能和重力势能〔及弹性势能〕之间是可以发生互相转化的(六)、机械能守恒定律1.内容:物体动能和重力势能〔及弹性势能〕之间是可以发生互相转化的。
在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变,即机械能是守恒的。
2.物体初态的总机械能等于末态的总机械能。
3.物体减少的总重力势能等于物体增加的总动能。
(七)、功能关系1.当只有重力〔或弹簧弹力〕做功时,物体的机械能守恒。
机械能与内能的相互转化1. 引言在物理学中,机械能和内能是两个重要的概念。
机械能是指物体在运动或位置改变过程中所具有的能量,而内能则是物体内部微观粒子(如分子和原子)的动能和势能的总和。
机械能和内能在物体的能量转化过程中相互转化,本文将详细讨论这一转化过程的原理和应用。
2. 机械能的概念和公式机械能是指物体的动能和重力势能的总和。
动能是物体由于运动而具有的能量,可以用公式表示为:$$ E_k = \\frac{1}{2} m v^2 $$其中,E k表示动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
重力势能是物体由于距离地面的高度而具有的能量,可以用公式表示为:E p=mgℎ其中,E p表示重力势能,g表示重力加速度,ℎ表示物体的高度。
因此,机械能可以表示为:$$ E_m = E_k + E_p = \\frac{1}{2} m v^2 + m g h $$3. 内能的概念和公式内能是物体内部微观粒子的动能和势能的总和。
微观粒子的动能包括粒子的热运动和分子振动的能量,势能包括粒子之间的相互吸引或排斥的能量。
内能无法直接测量,但可以通过测量温度变化和转化热量来间接推算。
内能的公式可以表示为:$$ E_i = \\sum \\frac{1}{2} m_i v_i^2 + \\sum U_i $$其中,E i表示内能,m i表示微观粒子的质量,v i表示微观粒子的速度,U i表示微观粒子的势能。
4. 机械能与内能的相互转化机械能和内能之间存在相互转化的关系。
当物体发生机械运动时,其机械能将转化为内能。
例如,当一个物体从高处下落时,其重力势能逐渐减小,而速度则逐渐增大,这意味着机械能转化为了动能。
同时,由于气体分子受到挤压和碰撞等作用,分子的动能增加,内能也随之增加。
另一方面,当物体受到外部作用力时,其内能可以转化为机械能。
例如,当一个物体被拉伸或被压缩时,其内能增加,而机械能则减小。
这是因为通过外力对物体施加压力或拉力,微观粒子的势能增加,而动能减小。
机械能和内能的相互转化〔二〕1.热水与冷水混合后,温度趋于一致,说明〔〕A.热水将温度传给了冷水 B.热水减少了热量,冷水增加了热量,C.热水减少了内能,冷水增加了内能D.热水对冷水做了功.2.以下过程中,物质的比热容会发生变化的是〔〕A.把煤块碾碎成煤屑B.把铁屑熔化后浇铸成铁块.C.把铜块投入热水中再取出D.冰熔化成水.3.一台柴油机飞轮的转速为2400R/min,那么每1S做功的次数为〔〕A 10次;B 20次;C 30次;D 40次。
4.汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高,说明〔〕A 甲做的有用功多;B 甲比乙用的汽油少;C 完全燃烧相等的汽油,其内能转化为有用功的能量甲比乙多;D 相同时间内,甲用的汽油比乙少。
5.四冲程汽油机工作时,依靠飞轮的惯性来完成的是〔〕A 只有吸气冲程和压缩冲程;B 只有压缩冲程和排气冲程;C 只有吸气冲程和排气冲程;D 只有吸气、压缩和排气冲程。
6.两只完全相同的烧杯中,分别装上质量与温度均相同的水和煤油,用同样的加热器分别对它们加热,那么〔〕A.假设加热的时间相同,煤油升高的温度比水的大B.假设加热的时间相同,水升高的温度比煤油的大C.假设要使水和煤油升高相同的温度,对煤油加热的时间要长些.D.假设要使水和煤油升高相同的温度,对水和煤油加热的时间应相同7.以下各例中,由机械能转化为内能的是〔〕A.爆竹点燃后腾空升起.B.用钻头钻孔时,钻头发热.C.在炉子上烧水.D.人晒太阳取暖8.关于热机,以下说法错误的选项是〔〕A.热机性能好坏的重要标志之一是热机效率B.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率C.柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大D.在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能9.水具有比热容大的特点,以下现象中与此特点无关的是〔〕10.汽车散热器等制冷设备常用水作为冷却剂,这是利用了水的_____________________较大的性质;如果汽车散热器中装有5kg的水,在温度升高10℃的过程中,水吸收的热量是__________________J。
1二 内能一、选择题1.下列现象中,能说明分子在不停地做无规则运动的是 ( B ) A.冬天大雪纷飞 B.桂花香飘满园 C.成群的蝴蝶翩翩起舞D.美丽的烟花在空中绽放2.“不能与烟共舞,吸烟有害健康”,如图K-2-1所示是禁止吸烟的标志。
在空气不流通的房间里,只要有一个人吸烟,整个房间都会充满烟味,这是因为 ( D ) A.分子间有引力 B.物质是由分子组成的C.分子间有斥力图 K-2-1D.分子在不停地做无规则的运动 3.下列关于扩散现象的叙述错误的是( B )A.玫瑰花开,闻到阵阵花香,属于扩散现象B.扩散现象可以发生在气体之间、液体之间,不能发生在固体之间C.扩散的快慢与温度有关D.扩散现象说明物质的分子一直在不停地做无规则运动4.用高强度钛材料做成的钛管很难被拽长,说明钛分子间 ( C ) A.没有引力 B.没有斥力 C.存在引力D.存在斥力5.分子之间既有引力又有斥力。
其中,分子之间的斥力大小F斥随着分子间距离r 变化的情况如图K-2-2所示。
根据图像可知:分子之间斥力的大小( D )图K-2-2A.随着分子间距离的增大先增大后减小B.随着分子间距离的增大先减小后增大C.随着分子间距离的减小而减小D.随着分子间距离的减小而增大6.酒精和水混合后总体积变小,如图K-2-3所示,该现象直接说明了 ( D )图K-2-3A.分子在永不停息地做无规则运动B.分子间存在引力C.分子间存在斥力D.分子间有空隙7.如图K-2-4所示,甲、乙、丙三幅图中,能形象地描述气态物质分子排列方式的是( C )图K-2-4。
第十章 机械能和内能
一、机械能
1.能量:定义:物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量。
单位:焦耳(J )。
能量是表示物体对外做功本领大小的物理量,所以能量 与功的单位相同。
理解:一个物体“能够做功”并不一定“要做功”,也不是“正在做功”或者“已经做功”。
2.动能:定义:物体由于运动而具有的能量。
影响因素:物体的速度与质量(22
1mv E k =
) 探究方法:控制变量法和转换法。
结论:物体的速度越大、质量越大,动能就越大。
3.势能:分类:重力势能和弹性势能
(1)重力势能:定义:物体由于被举高所具有的能量。
影响因素:物体的相对高度和质量(mgh E p =)。
探究方法:控制变量法和转换法。
结论:物体的质量越大位置越高,重力势能越大。
注意:一个物体重力势能的多少取决于零势能面的选取,物体的位置高度是指物体相对于零势能
面的高度。
(2)弹性势能:定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量。
影响因素:物体的弹性形变程度与材料(材料的弹性)。
探究方法:控制变量法和转换法。
结论:物体的弹性越好、弹性形变越大,弹性势能越大。
4.机械能:定义:动能与势能的总和称为机械能。
机械能守恒定律:内容:一个物体只有重力或弹力做功时,只会发生动能与势能之间的转化,机
械能的总量保持不变,我们就说机械能守恒。
例:质量一定的物体,如果从高处加速下落时,只受重力作用,不受空气阻力,则动能越来越大,
重力势能减小,整个过程中,重力势能逐渐转化为动能,机械能守恒;若下落过程中有空气阻力,则除了重力做功外还有其它力做功,部分重力势能转化为动能,但还有部分重力势能转化为物体的内能(摩擦生热),机械能不守恒。
二、内能
1.分子动理论:(1)物质组成:一切物体都是由分子和原子组成;
(2)分子热运动:分子在不停的做无规则运动;
(3)相互作用力:分子间存在着相互作用的引力和斥力。
2.扩散现象:不同的物质接触时,彼此进入对方的现象。
3.扩散现象表明分子在运动和分子间存在间隙。
4.温度反映了构成物质的大量分子做无规则运动的剧烈程度,即温度越高,分子的无规则运动越剧烈;大量分子的无规则运动叫热运动。
5.分子动能:定义:分子由于无规则运动而具有的能量。
影响因素:物体温度和分子质量。
结论:物体温度越高、构成物体的分子质量越大,分子动能越大。
6.分子势能:定义:由于分子间的相互作用力而具有的能量。
影响因素:分子质量与分子间距(物体的状态)。
7.内能:物体内部所有的分子具有的分子动能和分子势能的总和称之为内能。
影响因素:物体的质量(分子个数)、温度和状态。
结论:同种物质质量越大,温度越高,内能越大。
8.改变内能的方式:(1)做功(摩擦、撞击、压缩、膨胀等);外界对物体做功,物体内能增大;物体对
外界做功,物体内能减少;做功的本质是不同种类的能量的转化。
(2)热传递(热辐射、热传导、对流等);本质是同种能量的转移,总是从高温物
体传递到低温物体,当温度相同时(热平衡),热传递结束。
9.温度、内能、热量的区别与联系
(1)区别
(2)联系:温度的变化,可以改变一个物体的内能。
传递热量的多少可以量度内能转移的多少。
物体只吸收或放出热量,他的内能发生改变,但温度不一定改变。
如晶体在融化(或凝固)时要不断地吸收(或放出)热量,内能要增加(或减少),但温度不变。
三、物质的比热容
1.比热容:定义:某种物质温度升高(或降低)所吸收(或放出)的热量与其质量和温度变化量乘积的
比,叫做这种物质的比热容(t
m Q c Δ=)。
单位:焦耳每千克摄氏度 )℃/(•kg J
物理意义:表示物质吸热(或放热)能力的物理量。
探究方法:控制变量法(控制质量和温度变化量一样)和转换法(以加热时间的多少表示吸
收热量的多少)。
当不计热量损失时,放吸Q Q =
注意:比热容是物质的一种特性。
它的大小与物质的种类与状态有关,与质量、体积、温度、
密度、形状等无关。
)/(J 102.43C kg c °•×=水,因水的比热容较大,所以水可以用来调节气温、
取暖、作冷却剂等。
2.导出公式:Q =cm?t
3.热平衡方程:Q 吸=Q 放(不计热量损失)、Q 放=Q 吸+Q 损(计热量损失);在一般题型中,若不计热
量损失,则在热传递过程中,吸收的热量等于放出的热量。
若有热量损失,则放出的热量等于吸收的热量与损失的热量之和。
四、机械能与内能的转化
1.热值:定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值。
q =
Q 放m (或q =Q 放V )
单位:焦耳每千克(J/kg )或焦耳每立方米(J/m 3) 2.热机:定义:把内能转化为机械能的机械叫热机。
3.内燃机:分类:汽油机和柴油机。
工作过程:(1)吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞由汽缸最上端向下运动;
(2)压缩冲程:进气门和排气门关闭,活塞由汽缸最下端向上运动,汽缸内温度
升高,气压增大,机械能转化为内能;
(3)做功冲程:进气门和排气门关闭,活塞由汽缸最上端向下运动,汽缸内温度
降低,气压减少,内能转化为机械能;
(4)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞由汽缸最下端向上运动。
汽油机与柴油机的区别:(1)构造:在汽缸顶部汽油机是火花塞,柴油机是喷油嘴;
(2)吸气冲程:汽油机吸入的是汽油与空气的混合物,柴油机吸入
的是空气;
(3)点火方式:汽油机是点燃式,柴油机是压燃式(柴油机将空气
吸入汽缸后,在压缩冲程将空气压缩成高温(温度超过柴油的可燃
点)高压的气体,再将柴油通过喷油嘴喷入汽缸,柴油遇到高温气
体发生自燃)。
(4)柴油机比汽油机笨重、效率高、功率大;柴油机一般应用于需要
较大动力的机器中,如拖拉机、坦克、轮船、载重汽车等;汽油机
一般应用于小型轿车、摩托车等。
数量关系:冲程数=2倍曲轴转数=2倍飞轮转数=4倍工作循环=4倍做功次数
4.火箭:结构:火箭主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和尾部喷口。
原理:火箭使用的是喷气式发动机,喷气式发动机的燃料在燃烧室内燃烧产生高温、高压的气体,这种气体从发动机尾部以极高的速度喷出,同时产生很大的反冲推力,推动机身向前
运动。
喷气式发动机种类:(1)空气喷气发动机:只携带燃料,利用外界空气助燃;
(2)火箭喷气发动机:本身携带燃料和氧化剂,不需外界空气助燃。
5.效率:用来做有用功的那部分能量Q有用与燃料完全燃烧所放出的热量Q放之比叫做热机的效率η=
Q
有用
×100%
Q
放
6.燃料缺点:煤、石油、天然气等燃料燃烧后会产生二氧化碳、二氧化硫等废气,大气中的二氧化碳含量增加,会加剧温室效应,使地球变暖,二氧化硫是产生酸雨的主要原因。