机械能、内能及其转化(2)

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。

机械能和内能的转化1. 机械能的定义在物理学中，机械能是指物体由于其位置和运动而具有的能量形式。

它包括了物体的动能和势能两个方面。

•动能：物体由于运动而具有的能量。

动能的计算公式是$E_k = \\frac{1}{2}mv^2$，其中m为物体的质量，v为物体的速度。

动能与物体的质量和速度的平方成正比，当质量或速度增大时，动能也会增大。

•势能：物体由于其位置而具有的能量。

势能的计算公式根据不同的情况而有所不同：–重力势能：对于静止在某一高度上的物体，其重力势能可以表示为E p=mgℎ，其中m为物体的质量，g为重力加速度，ℎ为物体的高度。

重力势能与物体的质量和高度成正比，当质量或高度增大时，重力势能也会增大。

–弹性势能：对于弹簧或弹性体系，其弹性势能可以表示为$E_p = \\frac{1}{2}kx^2$，其中k为弹簧的弹性系数，x为弹簧的形变量。

弹性势能与弹簧的弹性系数和形变量的平方成正比，当弹性系数或形变量增大时，弹性势能也会增大。

机械能的守恒原理指出，在不受外力的情况下，物体的机械能保持不变。

这意味着，一个物体的动能增加时，其势能会减少；而势能增加时，动能会减少。

2. 机械能和内能的关系机械能和内能都属于能量的不同形式，但它们之间可以发生转化。

内能是指物体由于其分子之间的相互作用所具有的能量。

它包括了分子的动能和势能这两个方面，并且与物体的温度有关。

内能的计算公式可以表示为$E_{\\text{内}} = \\frac{3}{2}nkT$，其中n为物体的摩尔数，k为玻尔兹曼常量，T为物体的温度。

当机械能转化为内能时，意味着物体失去了一部分的动能和势能，并将其转化为分子间的相互作用。

这一转化过程通常发生在摩擦、碰撞等情况下，比如一个滑动的物体在与表面摩擦时会产生热量，使得物体的机械能转化为内能。

相反地，当内能转化为机械能时，意味着物体吸收了外界的热量，使得分子间的相互作用减弱，从而具有更多的动能和势能。

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。

机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化主要涉及热机和热泵的工作原理。

1. 热机：机械能可以通过燃料的燃烧或其他能源形式的消耗转化为热能，然后通过热能的流动将部分热能转化为机械能。

例如，内燃机中，燃料燃烧产生高温高压的气体，气体膨胀驱动活塞运动，进而通过连杆和曲轴将其机械能转化为机械功。

2. 热泵：热泵则是将外界低温热源的热能转化为机械能。

热泵的工作原理类似于制冷机，通过循环工质的循环流动，从低温热源吸收热能，通过压缩提高其温度，然后释放到高温热源，同时将一部分热能转化为机械能。

在这两种情况下，机械能和热能之间的转化是通过工作物质（例如气体）的热力学循环进行的。

多数热力循环都违背了热力学第二定律，无法将完全的热能转化为机械能，一部分热能会被排放或者耗散掉，因而无法实现百分之百的能量转化效率。

在机械能与内能的相互转化中，还有其他一些现象和机制需要考虑：1. 摩擦热：当两个物体之间发生摩擦时，由于摩擦力的作用，机械能转化为内能，导致物体温度升高。

这是因为摩擦形成了微观层面的不规则运动，使得物体的内部分子或原子运动增加，从而增加了其内部能量。

2. 热传导：当热量从一个物体传导到另一个物体时，会伴随着内能的转化。

例如，当一个热源与一个冷体接触时，热量会通过热传导的方式从热源传递到冷体，导致冷体温度升高。

这种过程中，一部分机械能也转化为了内能。

总之，机械能和内能的相互转化是通过能量的传递和相互作用来实现的，其中热能的传递和热力学循环是重要的机制。

不同的情况和系统会有不同的机械能和内能转化方式，例如燃烧释放热能产生机械能，或者在热泵中通过压缩工质将热能转化为机械能。

机械能和内能相互转换的物理实质机械能和内能是物质的两种基本能量形式，它们之间存在着相互转换的物理实质。

本文将从机械能和内能的基本概念入手，探讨它们相互转换的物理实质。

首先介绍机械能和内能的概念，然后探讨它们之间的相互转换。

最后通过具体的例子，展示机械能和内能相互转换的物理实质。

一、机械能和内能的基本概念机械能是物体由于运动或者位置而具有的能量。

它由动能和势能两部分组成。

动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关。

动能的公式为：K=1/2mv^2，其中K为动能，m为物体的质量，v为物体的速度。

势能是物体由于位置而具有的能量，与物体的位置和外力有关。

势能的公式为：U=mgh，其中U为势能，m为物体的质量，g 为重力加速度，h为物体的高度。

内能是物体分子和原子内部的能量。

它包括了物体的热能、化学能和核能。

热能是物体由于分子和原子的热运动而具有的能量。

化学能是物体由于分子和原子之间的化学结合而具有的能量。

核能是物体由于核反应而具有的能量。

二、机械能和内能的相互转换机械能和内能之间存在着相互转换的物理实质。

这种相互转换可以通过以下几种方式实现。

1.机械能转化为内能当物体受到外力作用，发生形变或运动时，它的机械能会发生相应的变化。

这时，机械能会转化为内能。

例如，当一个物体受到外力挤压时，它的形变会使得其中的分子和原子发生热运动，从而产生热能。

这样，物体的机械能就转化为了内能。

2.内能转化为机械能反过来，内能也可以转化为机械能。

当一个物体内部的分子和原子发生热运动时，它的内能会发生相应的变化。

这时，内能会转化为机械能。

例如，蒸汽机利用水的内能产生蒸汽，蒸汽推动活塞做功，最终将内能转化为了机械能。

3.机械能和内能的相互转化在一些情况下，机械能和内能可以相互转化。

例如，在机械摩擦中，机械能会转化为内能，使得物体的温度升高；而在热机中，热能会转化为机械能，实现功的输出。

三、机械能和内能相互转换的物理实质机械能和内能相互转换的物理实质可以通过能量守恒定律来解释。

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.。