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1、第12章 机械能和内能能量势能动能机械能重力势能弹性势能内能热传递热量做功热机汽油机比热容热值【本章知识结构】【例题】一、机械能知识点一： 动能：物体由于运动而具有的能。物体的质量越大，速度越大，动能越大例1如图所示是探究动能大小与哪些因素有并的实验：（1）实验中你通过观察 知道动能的大小。（2）实验中采用 方法，使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同。（3）甲和丙探究的问题是 。（1）物体运动的距离（2）控制起点高度相同（3）动能的大小与物体运动的速度的关系知识点二： 重力势能：物体由于被举高而具有的能。物体被举得越高、质量越大重力势能越大。例2我国发射的“神舟五号”宇宙飞船，载人舱于2003年
2、10月16日顺利地在内蒙古主着陆场成功着陆，载人舱在下落到地面附近的某一高度时，由于空气阻力的作用使其匀速运动，在匀速下落过程中，载人舱() BA重力势能增大B重力势能减小 C重力势能不变D动能增大知识点三： 弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能。物体形变越大弹性势能越大。例3如上右图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会跳的卡片，使这张卡片跳起来的做法是及 。卡片能跳起来的原因是 。把卡片按平后放在水平面上然后松开；橡皮筋发生弹性形变具有弹性势能例4一架飞机在某灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。投下物资后，飞机的动能和势能发生变化是
3、（ ）CA、动能不变，势能减小 B、动能变小，势能不变C、动能和势能都变小 D、动能和势能都不变知识点四：动能和势能的相互转化例5苹果从树上掉下的过程中，它的 能转化为 能。例6（实验题）如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动。请回答：这两个实验可以说明的同一个物理问题是： ；在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低。产生此现象的原因是： 。例7图6是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与_有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是
4、质量大的“子弹”射出时的_小。橡皮筋的长度 速度 例8小明分别沿三条路径滑到地面(如图所示)，在不考虑空气 阻力和摩擦的情况下，滑到地面时速度最大的路径是（ ） A1 B2 C3 D都一样二、内能知识点一：内能 ：所有做热运动的分子动能和势能的总和。内能与质量、温度和状态等因素有关例9阅读下面短文内 能内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温
5、度、体积都有关系请回答下列问题：(1)慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答： ；(2)加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答： ；(3)金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化?答： 。知识点二：改变内能的方法：做功和热传递例10按照如图所示的方法，假如你将铁丝快速地弯折十余次，然后用手指触摸一下弯折处，你会有何感觉?请用物理知识解释产生此现象的原因知识点三：比热容例11某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。他得到如下数据物质次数质量m/kg升高的温度t/加热的时间t/min水101
6、102202104煤油301101402102（1）分析第1、2次或第3、4次实验数据，可以得出的初步结论是：同种物质升高相同温度时，吸收热量的多少与物质的 有关。（2）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是： 质量 质量相同的不同物质（或水和煤油）升高相同的温度，吸收的热量不相同（或加热的时间不相同）例12A、海边的昼夜温差较小B、空调房间里放盆水可以增加湿度C、冬天暖气设备用热水供暖D、用水冷却汽车发动机水具有比热容大的特点，下列现象中与此特点无关的是 （ ）知识点四：热值例14一箱汽油用掉一半后，关于它的说法下列正确的是（ ）A它的密度变为原来的一半 B它的比热容变为原
7、来的一半C它的热值变为原来的一半 D它的质量变为原来的一半例15煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测煤炭的（ ）A比热容 B密度 C热值 D温度知识点五：热量例16一台太阳能热水器装满水后，水的质量是30kg。使这些水的温度从20升高到70C需要吸收 J的热量。若这些热量由燃烧天然气来提供，则至少应完全燃烧 m3的天然气。（C水=4.2103J(kg) 天燃气的热值为8.l107Jm3）知识点六：内能的利用内燃机1、汽油机的一个工作循环由 、 、 、 四个冲程组成。每个工作循环活塞往复运动 次，飞轮转动 圈，对外做功 次。2、在压缩冲程中， 能转化为 能；在做功冲程中， 能转化为
8、 能。分析：四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程 一个工作循环中有四个冲程，四个冲程活塞往复两次（飞轮两转），对应一次功，简称1421.如果是多缸发动机，做功次数还要看缸的个数1内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。2冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。3工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃
9、气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸；（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。例17、汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，右图是 冲程，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过 方式增加内能的。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的
10、方式 减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的 。分析：汽油机的四个冲程的判断，根据进气门和排气门的开闭情况和活塞运动情形，好比用针筒抽气、压缩、排气一样，如图两个门都关闭，活塞向下运动，看出是做功冲程，内能转化为机械能，四个冲程中只有这一个做功冲程，其余三个冲程靠飞轮的惯性完的的，用水为气缸降温是利用热传递的方式，用水不用油是因为水的比热容大，升高相同的温度，水吸收的热量多。【巩固练习】1下列关于功、能和热量的描述中正确的是 ( B )A“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，机械能的总量保持不变B汶川地震形成的“堰塞湖”之所以危险是因为这些高处的湖水积蓄了很大的重力势能C物体的温度越高，具有的
11、热量就越多 D物体的内能越大，具有的功就越多2两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图8所示根据图线可知（ A ） 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，两种液体吸收的热量相同 C加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多3爆米花是将玉米放入铁锅内边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成玉米花。下列 说法正确的是（ B ） A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加 B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递使其内能增加 C.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变
12、 D.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加4柴油机的效率比汽油机高，是由于（C）A 柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大B 柴油的比热比汽油的比热大C 柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高D 柴油的密度比汽油的密度大 5在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（B）A 吸气冲程和压缩冲程 B 压缩冲程和做功冲程C 做功冲程和排气冲程 D 排气冲程和吸气冲程 6.小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时。指针最可能停在如图4所示的哪个位置附近 （ A ）7为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤： A在两个同样的烧杯中，分别装入等体积
13、的水和煤油； B用两支温度计分别测出水和煤油的初温； C在烧杯中，分别放人功率相同的电热器，加热时间相同； D.用温度计分别测出水和煤油的末温。 小聪认为：(1)步骤A存在的错误是：_，应改为_；(2)步骤C，加热时间相同是为了使水和煤油_；(3)步骤B和D是为了得出水和煤油的_。(1)装入等体积的水和煤油 装入等质量的水和煤油 (2)吸收相同的热量 (3) 升高的温度8(6分)右图为农用扬场机的示意图。谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮W和皮带B的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成1、2、3三堆，达到分离的目的。其中1是 ，2是 。从能量的角度看，它们
14、在运动过程中能够分离，是因为答案：糠皮、谷粒。它们以同样的速度被抛出,碎石的质量最大,动能最大,所以克服空气阻力运动的距离最大,糠的质量最小,运动的距离最小。型 号JL88水 容 量/L扇形的面积S扇形=LR280自身质量/kg2、会数，会读，会写100以内的数，在具体情境中把握数的相对大小关系，能够运用数进行表达和交流，体会数与日常生活的密切联系。4023.53.11加与减（一）4 P4-12104.305.6加与减（二）2 P57-603、认真做好培优补差工作。 开展一帮一活动，与后进生家长经常联系，及时反映学校里的学习情况，促使其提高成绩，帮助他们树立学习的信心与决心。(二)知识与技能：
15、(2)如圆中有直径的条件,可作出直径上的圆周角.（直径添线成直角）3. 圆的对称性:8有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示。 将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水。(3)边与角之间的关系：(二)知识与技能： (1)泰州地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8106J. 若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？c水=4.2103J/(kg) 3.36107 J 603.余弦：(2)若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2
16、107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？0.8 5、能掌握一些常见的数量关系和应用题的解答方法，逐步提高解答应用题的能力。(3)请你：从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）。1.正切：=0 抛物线与x轴有1个交点；利用太阳能可节约化石类能源,减少环境污染（或“减少污染”、“无污染”） 受天气影响,或转换效率低圆内接四边形的性质: 圆内接四边形的对角互补;9、（7分）有一种型号的单缸四冲程柴油机，其部分技术规格如下：2、会数，会读，会写100以内的数，在具体情境中把握数的相对大小
17、关系，能够运用数进行表达和交流，体会数与日常生活的密切联系。1.正切：试计算这种柴油机的功率。当a0时，抛物线开口向上，并且向上方无限伸展。当a0时，抛物线开口向下，并且向下方无限伸展。答案：作用在活塞表面上的压力：扇形的面积S扇形=LR2定义：在RtABC中，锐角A的对边与邻边的比叫做A的正切，记作tanA，做功冲程每次的功：W=FL=353250.4=14130（焦耳）柴油机每分钟转360转，即每秒转6转，对外做功3次。答：这台柴油机的功率约为58马力。五、（8分）水在热电厂的锅炉中变为水蒸汽，通过涡轮机带动发电机发电，用过的水蒸汽在液化器中凝结成水，再到锅炉，循环使用。液化器中的冷却水则
18、流到冷却塔中降温，如图。水的比热为4.2103焦/（千克），求：夏天，来自冷却塔的水温为16，而回到冷却塔的水温为30。若冷却塔和液化器间水的流量为15米3/秒，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。如果发电机的发电功率是56万千瓦，发电机把机械能转化为电能的效率为80%，不计水蒸汽通过涡轮机过程中由于热传递赞成的能量损失及涡轮机的摩擦，试求水蒸汽的能量转化为电能的效率。答案：1水蒸汽冷却时所放的热量为冷却水所吸收，所以冷却所丢失的功率（即散热功率）为P散Q吸/t4.2103焦/（千克）15103千克/秒（3016）8.82108瓦2水蒸汽的能量转化为电能的效率P用/P总P电/（P机+P散）100
19、%P机560106W/0.8700106W所以有一堆从河中捞出的温砂子，测得其比热容为1.2103焦/（千克）。已知干砂子的比热容为0.9103焦/（千克），则按质量说，这堆砂子含水的百分比是多少？先取 1kg 湿沙子 设含有m kg水，干沙子为(1-m)kg 当湿沙子温度升高1C时 Q吸=1.2X103J 又Q吸=Q干沙吸+Q水吸 所以1.2103J=0.9103J/kg(1-m)kg1 4.2X103J/kgCmkg1 3.3m=0.3 解得m=1/11kg 则这堆砂子的含水的百分比是 (1/11)/1 100%=9.1%二(10分)李老师的家离学校大约10km，为了便于上下班，他购买了一
20、部轻便摩托车来代步，使用的燃料为93#汽油。根据表2提供的数据，请回答： 1如果李老师上班时骑车的平均速度为36km/h，试根据表2中所提供的有关信息，为李老师计算一下，他骑车从家到学校至少需花多少油费?2小洪同学学过物理以后，给李老师建议：在上述条件不变的情况下，采用加快车速缩短时间的办法，就一定可以省油费。请你根据自己掌握的知识，分析说明这种方法是否可行。轻便摩托车93#汽油燃料汽油密度0.7103kgm3油箱容量7L热值4.5107Jkg功率6kW价格4.90元L答案：1、因为李老师的骑车速度为：v=36km/h=10m/s1分 李老师上学校所用的时间为：t=s/v=1000m/10m/
21、s=1103s1分 摩托车所做的功应为：W=pt=6103W6103s=6106J1分 所用的汽油放出的热量应为：Q=W1分 所以李老师上学校时须用去汽油的质量为：m=Q/q=6106J/4.5107J/kg=0.133kg1分 所用汽油的体积为：V=m/p=0.133kg/0.7103kg/m3=0.1910-3m3=0.19L0.5分 所以，李老师上学校应花去油费为：4.90元/L0.19L=0.93元0.5分 2.单独从t=s/v和W=pt来考虑，在功率P不变的情况下，提高车速可以减小发动机所做功，好象可以省油。但根据W=Fs和P=W/t可得，P=Fv。也就是说，在行驶阻力不变的情况下，提高车速v，必然导致发动机的功率P增大2分 所以单纯靠提高车速并不一定能减小发动机所做的功、达到省油的目的