12机械能和内能复习

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十二章 机械能和内能,机械能,动能,势能,重力势能,弹性势能,物体做功的本领,能量,动能的大小跟哪些因素有关？,探究一,:,猜 想,:,猜想理由,:,1,、动能的大小跟物体运动的,速度,有关,2,、动能的大小跟物体的,质量,有关,实验：,探索动能与速度的关系,归纳结论：,质量相同时，速度的物体能做的功,多,，表明它具有的动能,大,多,实验思路,:,速度相同时，质量的物体能做的功多，这表明它具有的动能,大,多,通过探究活动可知,:,运动的物体的动能大小与物体的,_,和,_,有关，物体,_,越大,_,越大,它具有的动能就越多,速度,质量,实验：,探索动能与质量的关系,归纳结论,：,实验思路,:,速度,质量,24.,如图所示是小武同学设计的探究动能大小与哪些因素有关的实验,(1),实验中球的动能大小无法直接测到，通过观察,_,便知道动能大小，这种研究方法在物理学上叫,_,(2),实验中为使铜球和钢球滚到水平面的速度相同，可采用的方法是,_,(3),由图中甲、丙观察到的现象可得到的结论是,_,卡片为什么会跳起来,?,探究二,:,归纳结论,:,学生实验,:,发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功,因此它具有,_,在一定限度内,形变越大,形变的物体的,_,就越大,.,弹性势能,弹性势能,重力势能的大小可能跟哪些因素有关？,探究三,:,想一想,怎样才能使桩打得深些,可以有哪些方法,?,方法,1,方法,2,观察摆球动能与势能的转化,A,O,O,/,B,当摆球从,A,点向下摆动时，它的速度越来越快，它的动能逐渐,_,，势能逐渐,_,当摆球到达最低点,O,时，它的动能最,_,、势能最,_,，此过程中是摆球的势能逐渐转变成,_,能,增大,减小,小,大,动,观察摆球动能与势能的转化,A,O,O,/,B,此后，摆球又向,OO,/,的另一侧运动，随着高度的上升，它的速度越来越,_,，动能逐渐转变成,_,能，,当摆球到达最高处,B,时，它的动能为,_,、势能最,_,慢,势,零,大,分子做无规则,运动,分子间存在相互作用的,引力,和,斥力,内能,分子动能,分子势能,物体内部,所有分子,作无规则运动的,_,和分子,_,的总和，叫做物体的内能。,动能,势能,+,热运动,内能是能量的一种形式，单位是焦。,猜想,物体的内能与什么因素有关？,猜想的理由,实验验证,温度,试一试：,在分别盛有冷水和热水的两个玻璃杯中各滴入一滴墨水,看一看，哪杯水中的墨水扩散得快？,实验,现象,：,温度越高，扩散得越,（快,/,慢）,快,实验说明：,_,温度越高，分子的无规则运动就越剧烈,结论：一个物体温度升高，内能增大,一个物体温度降低时，它的内能就会,_,通过实验进一步说明：物体内能跟物体质量、温度、状态有关。,改变物体内能的方式之一：热传递,(1),条件,(2),方向,(3),实质,物体之间存在着温度差,内能的转移,从高温处向低温处,想一想：热量的单位是什么？,热水,冷水,变热,热水,变凉,得到,失去,?,?,内能,在物理学中,把物体在,热传递过程中,转移,能量,的多少叫做热量,.,Q,单位：,焦（,J,）,高温,物体,低温,物体,热量,热量,探究物质吸热升温的属性,实验设计,1.,实验中对沙子和水的质量有什么要求？,2.,如何使物体吸热相同？,3.,如何比较物体吸热多少？,4.,如何比较水和沙子哪个升温更快？,加热时间相同升温高,升温相同加热时间短,吸热相同比升温,升温相同比吸热,（,转换法,）,加热方,法,、时间相同,看加热时间,探究物质吸热升温的属性,进行实验,分别将质量相同的沙子和水装入易拉罐，放在石棉网上用酒精灯加热并搅拌，观察升温,10、20,所需要的时间,.,测量两组数据,测量器材：,温度计、秒表,比热容,表示物体吸热本领的物理量,单位质量的某种物质温度升高（降低）,1,所吸收（放出）的热量叫做这种物质的,比热容,.,用符号,表示,单位：,焦,/(,千克,),符号：,J/(kg),读做：焦耳每千克摄氏度,同种物质的比热容相同，不同物质的比热容一般不同,.,比热容是物质的一种物理属性,.,比热容大：,升温相同吸热多；吸热,升温慢.,比热容,一些物质的比热容 ,J/(kg ),水,4.210,3,铝,0.8810,3,酒精,2.410,3,干水泥,0.8410,3,煤油、冰,2.110,3,铁、钢,0.4610,3,蓖麻油,1.810,3,铜,0.3910,3,砂石,0.9210,3,水银,0.1410,3,分析表格,找出规律,.,水的比热容的物理意义,.,25.,小明和小敏在烈日当空的海边玩耍时，发现沙子烫脚，而海水却很凉同样的太阳照射为什么会出现不同的结果呢？小明和小华讨论后，认为可能是沙子和水吸热升温的快慢不同，于是他们从海边取了一些沙子和水带回实验室分别进行探究,(1),他们分别找来两个完全相同的易拉罐组装成了如图所示的实验装置从物理学的角度看，用易拉罐而不用烧杯做容器的好处有：,_,、,_,(2),小明在两个相同的易拉罐中装入等质量的海水和沙子，用相同的酒精灯同时给它们加热，并用温度计测出它们不同时刻的温度，记录数据如下：,传热性能好，不易爆裂,加热时间,/min,0,2,4,6,8,10,12,温度,/,海水,31.0,31.6,32.1,32.5,32.8,33.0,33.1,沙子,31.0,31.8,33.8,34.5,35.8,36.0,36.3,随后他又在方格纸中画出了下图海水温度随时间变化的图象，请你在下图中补画出沙子温度随时间变化的图象,(3),分析小明实验获得的数据可得出的结论是,_,(4),小敏刚开始实验时，未能及时对沙子进行搅拌，结果他观察到的现象是,_,水比沙子升温快,质量相同的不同物质，吸收相同的热量，升高的温度不同。,热传递过程中吸收或放出的热量,热传递过程中，物体温度升高时，所吸收的热量为：,热传递过程中，物体温度降低时，所放出的热量为：,设比热容为,c,、,质量,m,、,初温,t,0,、末温,t,、,Q,=,c,m,t,Q,吸,=,c,m,(,t,-,t,0,),实验表明：,物体在吸热或放热过程中，物体的质量越大、比热容越大、温度变化越大，,物体吸收或放出的热量就越多.,Q,放,=,c,m,(,t,0,-,t,),弯折铁丝,实验中,铁丝的温度是否发生变化,?,实验中铁丝的内能变高了吗,?,活动一,增加的内能是哪里来的,?,机械能和内能的相互转化,观察与思考,空气压缩引火仪,归纳与总结,改变物体内能的方式,热传递,做功,(,内能的转移,),(,能量的转化,),吸热,内能增加,放热,内能减小,对物体做功,内能增大,物体对外做功,内能减小,五、内燃机,内燃机的工作一个循环有,吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程；活塞往复,2,次，曲轴、飞轮转动两周，对外做功,1,次。,如图是内燃机的剖面图，它表示的是,_,冲程从能量的转化角度来说，它是将,_,能转化为,_,能。,压缩,机械,内,20.,一台四冲程汽油机曲轴转速是,1800 r,min,，此汽油机每秒钟完成,_,个工作循环，,_,个冲程，对外做,_,次功,21.,如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的,_,能转化为塞子的机械能。图,_,中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。,22.,如图所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，压缩玻璃筒内的空气，对筒内空气做了,_,，空气,_,增加，温度升高，棉花燃烧起来。,单位质量某种燃料,完全燃烧,放出的热量叫做这种,燃料的热值,。,热值的符号：,q,单位：,J/kg,无烟煤的热值为,3.410,7,J/kg,，表示的含义,表示,1kg,的煤在,完全燃烧,时所放出的热量为,3.4107J,。,1.,定义,2.,单位及符号,*,意义,四、燃料的热值,23.,为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧,(1),小明设计了一张记录实验数据的表格，其中两项内容漏写了，请你帮他补充完整。,(2),实验后小明根据实验数据利用公式,Q=,cmt,算出了水吸收的热量，结合“,10g,酒精”这一数据，算出了酒精的热值，,算出的酒精热值是否可靠，请说明理由,燃料,完全燃烧,时放出热量的计算：,由热值所表示的物理意义可得出：,燃料,燃烧放热计算公式,Q=,qm,Q=,qV,V,的单位是,m,3,m,的单位是,kg,燃料燃烧计算公式,26.,小王学习了有关热学的知识后，知道水的比热容是,4.2103J,(kg),(1),如果用燃气灶将质量为,5kg,、温度为,20,的水加热到,100,，则水需要吸收多少热量,?,(2),若小王烧水用的燃气灶使用的是热值为,4.2107J/kg,的煤气，且燃气灶烧水时的热效率,(,热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比,),为,20,，则实际消耗的煤气为多少千克,?,(3),为了节约能源，小王对燃气灶进行了改进，使燃气灶的热效率得到了提高若小王在同样的条件下将质量为,5kg,、温度为,20,的水加热到,100,，可比原来节省,0.04kg,的煤气，则现在燃气灶烧水时的热效率为多少？,解：（,1,）,Q,吸,=c,水,m,水（,t-t0,）,=4.210,3,J/,（,kg,）,5kg,（,100-20,）,=1.6810,6,J,（,2,）,m=Q,放,q=Q,吸,/(20%q)=1.6810,6,/(20%4.210,7,J/kg)=0.2kg,（,3,）改进后需要的天然气（,0.2kg-0.04kg,）,放热为：,Q,放,=,mq,=,（,0.2kg-0.04kg,）,4.210,7,J/kg=6.7210,6,J,所以现在燃气灶的热效率为：,=Q,吸,/Q,放,100%=1.6810,6,J/6.7210,6,J100%=25%,27.,小明家新安装了一台如图所示的太阳能、电能两用热水器。平常使用太阳能，在阳光不足时，用电热丝辅助加热。热水器名牌如下。,(l,）电热水器正常工作时，电热丝的电阻和电流各是多少？,(2,）太阳能热水器贮满水，水温从,20,加热到,50,时吸收了多少热量？,(1L=10-3m3),(3,）若通过完全燃烧天然气加热一满箱水，使其温度从,20,升高到,50,时，不考虑热量的损失，需要多少立方米天然气？（天然气的热值为,4.0107J,m3,）,(4,）由于寒冷阴雨，太阳能热水器只将水加热到,35,，现要通过电热丝将水加热到,50,使用，需电加热器正常工作多长时间？（设电能全部转化为内能）,系统承压,3.,牌热水器,型号,HM-20,集热管数,28,支,额定频率,50Hz,水箱容积,200L,集热管管长,180cm,额定电压,220V,防水等级,A,0MPa,额定功率,4400W,(l,）,I=P/U=4400W/220V=20A,；,R=U/I=220V/20A=11,；,（,2,）水的质量：,m=,水,V=1000kg/m,3,20010,-3,m,3,=200kg,；,吸收太阳的热量：,Q,吸,=cm,（,t-t,0,）,=4.210,3,J/,（,kg,）,200kg,（,50-20,）,=2.5210,7,J,；,（,3,）由题知，,Q,吸,=Q,放,=,Vq,，所以需要天然气的体积：,V=Q,放,/q=2.5210,7,J/(4.010,7,J/m,3,)=0.63m,3,；,（,4,）水从,35,加热到,50,吸收的热量：,Q,吸,=cm,（,t-t,0,）,=4.210,3,J/,（,kg,）,200kg,（,50-35,）,=1.2610,7,J,，,由题知，,W,电,=Q,吸,，电加热器正常工作时间,t=W,电,/P=1.2610,7,J/4400