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  • 2021-11-11 发布

中考物理(苏科版)基础知识专题复习课件:第12章 机械能和内能

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第十二章 机械能和内能 (中考物理基础复习) 南京晓庄学院附中 谢庆广 考纲解读 1. 知道动能、势能和机械能 . 通过实验,了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 2. 了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。 3. 通过实验,了解比热容,尝试用比热容说明简单的自然现象。 4. 了解热机的工作原理,知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。 5. 了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。通过实验,认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。结合实例,认识功的概念。 知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。 知识框架 内能概念大小及影响因素 热传递概念本质 比热容概念单位解释现象 热量概念单位公式计算 热值概念单位公式计算 机械能和内能 内能 机械能 其他能量概念 相互转化及举例 改变内能的方法 机械能与内能转化分类举例 内燃机原理工作过程能量转化 机械能概念及分类 动能概念及大小影响因素 重力势能概念及大小影响因素 弹性势能概念及大小影响因素 动能与势能的转化及机械能守恒 概念实例 功与能量关系 其他能量 机械能内能转化 能量 知识梳理 能量 能量的概念是什么?理解时注意什么?单位是什么?相同单位还有什么物理量?功与能量的关系是什么?能举例说明吗? 一个物体如果 能够 对另一个物体 做功 ,这个物体就具有能量,简称能。 能量的单位为 J 。 功是能量转化的量度,做功的过程就是能量转化的过程,做多少功就有多少能量转化为其他形式能量。 知识梳理 机械能 动能的大小与物体的 质量和速度 有关,质量大动能大,速度大动能大。重力势能大小与物体的 质量和高度 有关,质量越大重力势能越大,高度越高重力势能越大。弹性势能与 弹性形变量 有关,弹性形变量越大,弹性势能越大。 物体 由于 运动 而具有的能叫做动能。被 举高 的物体具有的能量叫作重力势能。发生 弹性形变 的物体具有的能量叫作弹性势能。动能和势能的 总和 叫做机械能。 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 机械能有哪些?概念分别是什么?与什么有关? 卡片实验怎么做? 1 .某物体在一对平衡力的作用下运动,则该物体的 A. 动能一定不变,势能也一定不变 B. 动能和势能都在不断的变化 C. 动能一定不变,势能可能会变化 D. 势能一定不变,动能在不断的变化 练一练 知识梳理 动能与势能转化及机械能守恒 最高点速度为零 动能和势能可以相互转化 能举例说明动能与势能可以相互转化吗?实验中怎么转化的?最高点的含义是什么?什么情况下机械能守恒?如何判断? 动能可以转化为势能,势能也可以转化为动能,在没有能量损失的情况,机械能的总量保持不变。 1. 一般情况下若说不计摩擦空气阻力则可认为机械能守恒。 2. 动能加势能也是判断机械能是否守恒的一个方法。 2. 关于机械能的下列说法,正确的是( ) A. 汽车匀速下坡,机械能不变 B. 上紧发条的闹钟指针转动时,动能转化为势能 C. 从高山上滚下的石块越来越快,重力势能转化为动能 D. 平直公路上匀速行驶的洒水车,在向路面洒水的过程中,机械能保持不变 练一练 3. 在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同的高度处自由下落时,能在纸上留下黑色圆斑 A 、 B ,球从较高处落下的是哪一个,你判断的依据是什么? A B 练一练 4. 如图是位于水平桌面上的玩具 “ 不倒翁 ” 摆动过程的示意图, O 点是 “ 不倒翁 ” 的重心 . 将 “ 不倒翁 ” 扳到位置 1 后静止释放, “ 不倒翁 ” 向右摆动,经过竖直位置 2 ,到达另一侧最大摆角的位置 3. 请分析说明 “ 不倒翁 ” 由位置 1 经 2 到 3 的摆动过程中机械能是如何转化的: 位置 1 到位置 2 :      ; 位置 2 到位置 3 :         . 练一练 5. 如图所示,同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出.在只考虑重力作用的情况下,则小球刚落地时速度 v 1 、 v 2 、 v 3 的大小关系正确的是 ( ) A . v 1 > v 2 > v 3 B . v 1 < v 2 < v 3 C . v 1 = v 2 = v 3 D .初始速度 v 及重力大小均未知,故无法确定 练一练 知识梳理 内能 在物理学中,我们把 物体内所有分子 做无规则运动的 分子动能 和(因分子间作用力而存在的) 分子势能 的 总和 叫做物体的内能。 类比法 一切物体都具有内能。 物体的内能与温度、质量、体积(状态)有关。 什么叫内能?方法?怎么理解?内能与什么有关?怎么理解? 6. 比较图中所示三杯水的内能的大小,并简要说明理由。 练一练 7. 下面的几幅图运用了 的方法说明分子也具有动能和势能。 练一练 知识梳理 热传递 热量 什么叫热传递?怎么理解?本质是什么?有什么实例?什么叫热量?单位是什么?怎么理解?热量的计算公式是什么?热平衡方程是什么? 当两个物体或同一物体的不同部分之间 存在温度差 时, 内能 从 高温 物处 转移到低温 处, 直至温度相同, 这个过程 热传递。 热传递的本质是:内能的转移。 概念: 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 . 热量用符号 Q 表示。 热量是 过程 量 : 热量只有在热传递过程中有意义 . 我们只能说物体 吸收 或 放出 多少热量 , 而 不能说 物体 含有(或具有) 多少热量 . Q 吸 =cm△t Q 放 =mq Q 放 =I 2 Rt 8. 在标准大气压下, 1kg20 O C 的水吸收了 3.78×10 5 J 的热量后,其温度为 ( ) A . 80 O C B . 90 O C C . 100 O C D . 110 O C 练一练 知识梳理 比热容 0.13×10 3 铅 0.92×10 3 沙石 0.14×10 3 水银 1.8×10 3 蓖麻油 0.39×10 3 铜 2.1×10 3 冰 0.46×10 3 铁、钢 2.1×10 3 煤油 0.84×10 3 干泥土 2.4×10 3 酒精 0.88×10 3 铝 4.2×10 3 水 一些物质的比热容c/[J/(kg · ℃)] 水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃) 。 表示: 一千克的水温度升高 ( 降低 ) 1 ℃ , 吸收 ( 放出 ) 热量 4.2×10 3 J 。 比热大,吸热多 ( m△t 同), 升温慢 ( Qm 同)。 同种物质比热容是相同的,不同物质比热容一般不同。 比热是 物质 的一种物理属性。与 Q 、 m 、△ t 等无关。 定义:物理学中,将物体温度升高时 吸收的 热量( Q )与它的质量和升高温度的乘积( m△t )之 比 叫做比热容( c ) . c=Q/m△t 比热容的定义是什么?从表格能看出哪些结论?水的比热容大小的意义是什么?水比热容大的含义是什么? 9. 用两个相同的 “ 热得快 ” 分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,两液体的温度随时间变化的图像如图 4 所示。如果要你从甲、乙两液体中选择汽车的冷却液,应选择 液体。 练一练 10. 小明根据下表提供的几种物质的比热容得出以下四个结论,其中正确的是( ) A.200g 煤油的比热容与 100g 水的比热容一样大 B. 同一物质发生物态变化后,比热容不变 C. 汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大 D. 质量相等的铝块和铜块,吸收相等的热量,铝块升高的温度多 几种物质的比热容 /[J · (kg · ℃) -1 ] 水 4.2×10 3 煤油 2.1×10 3 铜 0.39×10 3 沙石 0.92×10 3 酒精 2.4×10 3 冰 2.1×10 3 水银 0.14×10 3 铝 0.88×10 3 练一练 知识梳理 热值 固体 液体 气体 干木材 1.2×10 7 酒精 3.0×10 7 煤气 4.2×10 7 烟 煤 2.9×10 7 柴油 3.3×10 7 天然气 4.4×10 7 焦 碳 3.0×10 7 石油 4.4×10 7 无烟煤 3.4×10 7 汽油 4.6×10 7 氢气 14.3×10 7 木 炭 3.4×10 7 煤油 4.6×10 7 定义: 1kg 某种燃料 完全燃烧 放出的热量叫做这种燃料的热值,用符号“ q” 表示, 单位: J/kg 定义式: q=Q/m 推导公式: Q=mq q=Q/m 燃料热值是 物质 的物理 属性 ,其大小 与 m 、 Q 等无关。 酒精的热值为 3.0×10 7 J/kg。表示: 一千克的酒精 完全燃烧 放出的热量为 3.0×10 7 J 。 气体的热值单位为 J/ m3 , 公式为 Q=Vq . 热值的定义是什么?定义公式是什么?定义方法是什么?推导公式有哪些?对气体有什么特殊?单位是什么?热值是什么属性? 11 .质量为1 kg 的煤油,用去 1/3 后,剩下的煤油 A .比热容为原来的 2/3 ,密度为原来的 2/3 ,热值不变 B .比热容不变,密度不变,热值为原来的 2/3 C .比热容、密度为原来的 2/3 ,热值不变 D .比热容、密度、热值均不变 练一练 知识梳理 改变内能方式 机械能与内能的转化 内能改变 热传递 (内能的转移) 做 功 (机械能与内能转化) 吸热内能增加 放热内能减小 对物体做功内能增加 物体对外做功内能减小 克服摩擦做功 压缩气体做功 气体膨胀做功 改变内能的两种方式是什么?本质是什么?做功改变内能有几种形式分别是什么?有什么例子? 两个实验的细节有哪些? 12 . 在进行如图 4 所示的实验或有关装置工作时,能量转化由机械能转化为内能的是 A B C D 图 4 ( 电暖炉 ) 练一练 13 .下列有关能量转化的说法错误的是( ) A .核电站发电 —— 核能转化为电能 B .电饭锅烧饭 —— 电能转化为内能 C .热机工作 —— 机械能转化为内能 D .太阳能电池一一太阳能转化为电能 练一练 知识梳理 热机 热机 是 热力发动机 的简称,它是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的 内能转化为机械能 的装置。热机的分为 蒸汽机 和 内燃机 ,生活中常见内燃机分为 汽油机和柴油机 。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 做功冲程:内能转化为机械能(气体膨胀做功) 压缩冲程:机械能转化为内能(压缩空气做功) 1 个工作循环 =4 个冲程 =2 圈 =1 次功 热机的概念是什么?有哪些分类?汽油机有哪些主要结构?工作过程是怎样的?汽油机的 2 、 4 两个冲程的能量转化是什么?工作过程还有什么特点?如何判断冲程?汽油机柴油机有什么区别? 一看门 二看方向 练一练 14. 如图所示,为四冲程内燃机工作过程的示意图(左侧阀门为进气门,右侧阀门为排气门),则按吸气、压缩、做功和排气冲程排列的顺序是( ) A. 乙丙甲丁 B. 甲丁乙丙 C. 丙丁乙甲 D. 甲乙丙丁 15. 汽油机的曲轴转速是 3600r/min ,则每秒钟该汽油机完成 个工作循环,做功 次,共完成 个冲程,活塞往复    次,若每次做功为 500J ,则汽油机的功率为 W 。 练一练 探究回顾 动能影响因素实验 让 质量不等 小车从 同一斜面 , 同一高度 、由静止开始 自由下滑 的目的是使 小车到达斜面底端的初始速度相同 。 小车能使木块移动的 距离 越大,表明小车对木块做的 功 越多,说明小车具有的 动能 越大。 控制变量法 转化法 实验用了什么研究方法?具体是什么?是否有其他方法? 弹簧行吗? 实验的过程是什么?实验的结论是什么?相关实验是什么?如果木板光滑能否实验?速度与质量哪个对动能影响大? 练一练 16. 在探究动能的大小与哪些因素有关时,让小车分别从斜面的不同高度由静止开始下滑,撞击水平面上的同一木块,看哪次木块被推得远(如例 1 图所示). (1) 设计本实验的目的是研究 . (2) 让小车从不同高度滑下是为了 . (3) 实验中通过观察 来比较动能大小的. (4) 此实验得出的正确结论是 . (5) 现要利用上述器材探究动能大小与质量的关系,请简要地写出实验操作: . (6) 假如图中的水平面绝对光滑,则用图中装置能否进行探究动能大小的实验? .你判断的理由是 . 探究回顾 重力势能影响因素实验 木块将使 “桩”打的越深 ,表明木块 做的功 越多,说明木块具有的 重力势能 越大。 控制变量法 转化法 自由释放 高度相同时,质量大的物体具有的重力势能大。 质量相同时,高度越高的物体具有的重力势能大。 实验用了什么研究方法?具体是什么?实验的过程是什么?注意什么?实验的结论是什么?有什么相关实验?区别是什么? 探究回顾 比热容实验 加热时间 /min 0 1 2 3 4 温度 /℃ 沙子 20 30 40 50 60 水 20 25 30 35 40 温度计 秒表 天平 控制变量法 Q m △t 物质 如果 加热方法完全相同 ,就可以认为单位 时间 内物体吸收的 热量 相等 . 时间的本质是热量 。 受热均匀 方案一: 相同的加热时间比温度变化 方案二: 相同的温度变化比加热时间 实验用了什么研究方法?实验需要哪些测量工具?时间的本质是什么?对加热方式有什么要求?还可以怎么加热?如何比较升温快慢?实验的表格图像是怎样的?得出什么结论?实验还有什么细节?有什么相关实验?区别在哪里? 17. 为了比较水和沙子容热本领的大小,小明做了图 2l 所示的实验:在 2 个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下: (1)在此实验中,用加热时间的长短来表示物质    。 (2)分析下表中的实验数据可知;质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量    ( 大于/小于 ) 沙子吸收的热量。 (3)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,   ( 沙子/水 ) 升高的温度更高. (4)实验中有些同学发现:刚开始加热时,情况与 (3) 结论不符,你认为可能的原因是:            。 练一练 18 .小明同学在探究物质吸收热量与哪些因素有关的实验中,把四个相同的烧杯中分别盛有水和煤油,用同样的加热器加热,下表是他的实验数据记录, (1) 分别比较 1 、 2 和 3 、 4 两个烧杯的实验记录,可看出 ; (2) 分析比较 ( 填烧杯号 ) 烧杯的实验记录,可得出的初步结论是:在质量和升高的温度相同时,不同物质吸收的热量不同; (3) 实验中可看出,水和煤油的 “ 容热本领 ” 不一样,请你写出一种表示物质的 “ 容热本领 ” 的方法: ; (4) 综合分析实验记录,可以发现,物质吸热的多少取决于质量、比热容和 。 烧杯号 液体 质量/ g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/ min 1 水 300 20 30 12 2 水 150 20 30 6 3 煤油 300 20 30 6 4 煤油 300 20 25 3 练一练 19 .右图是用相同加热器对 a 、 b 两种物质加热时时温度随时间变化 的图像。由图像可知,属于晶体的物质是 ______( 选填 “ a ” 或 “ b ” ) 该晶体的比热容为 2 . 1×10 3 J / (kg · ℃) . 实验中 a 、 b 两种物质的质量均为 50g ,则从一 5℃ 加热到 O℃ 时晶体吸收热量为 _____J 。相同时间内另一种物质吸收热量 ______ 晶体吸收的热量。 ( 选填 “ 大于 ” 、 “ 小于 ” . “ 等于 ” ) 练一练 探究回顾 比热容实验 温度 燃料 水的初温 /℃ 水的末温 /℃ 水温的变化 /℃ 10 克酒精 10 克碎纸片 通过等质量同种液体的 温度变化 来反映燃料放出热量的多少( Q=cm△t ) 控制变量法 转化法 燃料质量、液体质量、液体种类 温度计 天平 实验用了什么研究方法?具体是什么?实验需要哪些测量工具?实验过程是怎样的?实验的表格图像是怎样的?得出什么结论?实验还有什么细节?有什么相关实验?区别在哪里? 20 .如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量都是 10g ,烧杯内的液体质量也相同. (1) 比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择 两图进行实验; (2) 水的比热容为 4.2×10 3 J / (kg · ℃) ,它的物理含义 ; (3) 酒精的热值为 3.0×107J / kg ,完全燃烧 10g 酒精放出的热量为 J . 第 17 题图 练一练 生活中“热”有 三层 含义 : 温度 (热水) 热量 (吸热) 内能 (热传递) 知识纵横 生活与物理 生活中的 “ 高 ” 在物理中有几层含义?生活中的 “ 影 ” 在物理中有几层含义?生活中的 “ 重 ” 在物理中有几层含义?生活中的 “ 热 ” 在物理中有几层含义?生活中的 “ 平衡 ” 在物理中有几层含义?还有什么?你能举例分析吗? 生活中“重”有 三层 含义 : 质量 (三斤重的猪肉) 密度 (铁比棉花重) 重力 (物重) 正确认识内能、温度和热量之间的关系 1. 一个物体的温度升高(或降低),它的内能增加(或减少).但物体内能增加(或减少),温度不一定升高(或降低).如晶体在熔化、液体在沸腾时,温度不变,但要吸热,内能是增加的;液态晶体在凝固时,温度不变,但要放热,内能减少. 2. 内能是能量的一种形式,也是某一时刻的状态量,一切物体都具有内能;热量是一个过程量,要用“吸收”或“放出’,来表述,而不能用“具有”或“含有”来表述. 重点辨析 内能 温度 热量 温度高的物体内能一定大? 物体吸收热量温度一定升高? 物体温度升高一定吸收了热量? 21. 关于温度、热量和内能,下列说法正确的是 A. 物体的温度越高,所含热量越多 B. 具有机械能的物休不一定具有内能 C. 一块 0℃ 的冰块化成 0℃ 的水,内能不变 D. 温度相同的两物体间不会发生热传递 练一练 22. 下列说法正确的是( ) A. 温度高的物体,内能一定大 B. 物体温度升高,内能一定增加 C. 物体内能增大,温度一定升高 D. 冰熔化成水内能不变 练一练 23. 下列说法中正确的是( ) A .做功和热传递是等效的 B .物体的温度升高,一定是吸收热量 C .做功改变物体内能的本质是机械能与内能的转化 D .对物体做功物体内能一定增大 练一练 把握“三个注意”,正确进行热且计算 注意正确理解热量计算公式中各物理量的物理意义; 注意公式中各物理量单位要统一; 注意文字叙述中温度“升高”(或“降低”)及“升高了”(或“降低了”)是指温度的变化量,而“升高到”或“降低到”表示物体的末温. 重点辨析 热量计算三个注意 24. 小明家新安装了一台容积为 0.5m 3 的太阳能热水器,加满水后,经过 4h 阳光的照射,水温由原来的 20℃ 升高了 40℃. 则: (1) 在这 4h 内水吸收了多少热量? (2) 若这些热量由效率为 20 %的火炉燃烧焦炭来提供,则需要燃烧多少焦炭?[水的比热容 C 水 =4.2x10 3 J/(kg·℃) ,焦炭的热值 q=3.OX10 7 J/kg] (3) 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). 练一练 1. 生活中,掉在地上的弹性小球会跳起,由于与空气摩擦,小球会越跳越低,最终停在地面上,在此过程中, 能最终转化为 能. 典型例题 2. 如图 l6 所示,是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。 (1) 实验中通过观察 的大小,来判断小球动能的大小。 (2) 实验中为了研究动能大小与质量的关系.需要控制小球撞击时的速度不变,具体的控制方法是 。 (3) 质量和速度谁对动能的影响较大呢 ? 小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。分析这两组数据可以得出: 对物体的动能影响较大.依据是 . 序 号 钢球质量 m/g , 木块滑行距离 s / cm 1 100 10 2 200 20 3 300 30 表二 ( 钢球质量为 m : 100g) 表一 ( 钢球撞击时的速度为 v=8cm / s) 序 号 钢球撞击速度 v / cm.s-1 木块滑行距离 s/cm 1 8 10 2 16 40 3 24 90 典型例题 3 .掉在水平地面上的弹性小球会跳起,而且弹跳的高度会越来越低。图示是小球弹跳的频闪照片,小球在 1 、 2 位置的高度一样。下面说法正确的是(   ) A.小球在 1 、 2 位置的动能相同,机械能也相同 B.小球在 1 、 2 位置的动能相同, 2 位置的机械能较小  C.小球在 1 、 2 位置的机械能相同, 2 位置的动能较小  D.小球在 2 位置的动能较小,机械能也较小 典型例题 4 .小明用如图 11 甲所示的实验装置观察冰的熔化(冰的质量为 200g ),收集数据后绘制了图乙所示的温度 — 时间图像。 (l) 根据图像可知 : 冰的熔点是 ℃,熔化过程经历了 ____ min 。在熔化过程中,冰不断吸收热量,温度 (选填 “ 升高 ”“ 降低 ” 或 “ 不变 ” )。 (2) 热量由酒精灯的火焰传给水,但不会反过来传递,这说明能量转移具有 性。 (3) 根据图像信息和相关知识,可估算出烧杯中冰熔化吸收的热量约 J 。 [ 冰的比热容为 2.1×10 3 J/(kg · ℃) ,设酒精灯在相同的时间内放出的热量相等,且不计热损失] 典型例题 5 .用图甲所示装置 “ 比较不同液体吸热升温特点 ” .在两个相同烧杯中分别加入初温、体积相同的水和食盐水,用相同酒精灯加热直到沸腾.( 1 )分别测量出水和食盐水的沸点,发现食盐水的沸点比水高.其中水沸腾时温度计的局部放大图如乙图所示,水的沸点为 ___ ℃ .( 2 )实验中加热食盐水到沸腾需要的时间长,说明食盐水吸收的热量比水 ___ (选填 “ 多 ” 或 “ 少 ” ).( 3 )能否仅由 “ 加热食盐水到沸腾需要的时间长 ” 得出食盐水比热容大的结论?答: ____ ;其原因是: 。 90 100 ℃ 乙 典型例题 6 .为了研究物质的某种特性,某小组的同学做了如下实验:他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入 l00g 和 200g 的温水,实验时,让它们自然冷却,并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况,记录数据分别如表 1 、表 2 所示(设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等).( 1 )分析比较表 l 和表 2 中的数据可知,实验时,两杯水所处环境的温度是 的 ( 选填 “ 相同 ” 或 “ 不同 ” ) .( 2 )分析比较表 1 (或表 2 )中的第一行和第三行的数据及相关条件,可得出的初步结论是: ,放出的热量与降低的温度成正比.( 3 )分析比较表 1 和表 2 中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件,可得出的初步结论是: . 时间 /min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 温度 / ℃ 36 35 34 33 32 31 30 30 30 降低温度 / ℃ 0 1 2 3 4 5 6 6 6 表 2 m 2 = 200g 时间 /min 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 温度 / ℃ 36 35 34 33 32 32 30 29 28 28 降低温度 / ℃ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8 表 1 m 1 = 100g 典型例题