1、专 题 十 机 械 能 和 内 能 专 题 十 机 械 能 和 内 能 知 识 结 构 一 、 机 械 能 及 其 转 化 能 量 定 义 : 一 个 物 体 能 够 做 功 我 们 就 说 这 个 物 体 具 有 能 量 单 位 : 焦 耳 ( ) 机 械 能 动 能 : 物 体 由 于 运 动 而 具 有 的 能 量 物 体 速 度 和 质 量 越 大 动 能 越 大 重 力 势 能 : 物 体 由 于 被 举 高 而 具 有 的 能 量 物 体 的 高 度 和 质 量 越 大 重 力 势 能 越 大 弹 性 势 能 : 发 生 弹 性 形 变 的 物 体 具 有 的 能 量 同 一 物
2、体 弹 性 形 变 越 大 弹 性 势 能 越 大 动 能 和 势 能 的 转 化 动 能 转 化 为 势 能 : 竖 直 向 上 抛 出 的 物 体 在 减 速 上 升 过 程 中 它 的 动 能 减 小 重 力 势 能 增 大 势 能 转 化 为 动 能 : 正 在 加 速 下 落 的 物 体 它 的 重 力 势 能 减 小 动 能 增 大 机 械 能 守 恒 : 一 个 物 体 如 果 只 有 动 能 和 势 能 之 间 的 相 互 转 化 在 转 化 过 程 中 机 械 能 保 持 不 变 或 者 说 机 械 能 是 守 恒 的 二 、 内 能 、 比 热 容 分 子 动 理 论 (
3、) 一 切 物 体 都 是 由 分 子 组 成 的 ( ) 分子 在永不 停息地做 无规则 运 动 同一 物体 温 度越高时 分子运动越 剧烈 这种运动叫 分子的 热 运 动 ( ) 分 子 间 存 在 着 相 互 作 用 的 引 力 和 斥 力 扩 散 现 象 : 不 同 物 质 接 触 时 彼 此 进 入 对 方 的 现 象 扩 散 现 象 说 明 分 子 间 有 间 隙 且 分 子 在 不 停 地 做 无 规 则 运 动 内 能 定 义 : 构 成 物 体 的 所 有 分 子 其 热 运 动 的 动 能 与 分 子 势 能 的 总 和 单 位 : 焦 耳 ( ) 改 变 内 能 的 方
4、法 做 功 : 实 质 是 内 能 与 机 械 能 间 的 相 互 转 化 热 传 递 : 实 质 是 内 能 的 转 移 比 热 容 定 义 : 一 定 质量的某种物 质 在温 度升高( 或降低 ) 时 吸 收( 或放出 ) 的 热量与它的 质量 和 温度变化量 的乘 积之 比 单 位 : 焦 每 千 克 摄 氏 度 / ( ) 影 响 因 素 : 物 质 种 类 和 物 体 状 态 应 用 水 的 比 热 容 为 . / ( ) 水 可 以 调 节 气 温 、 取 暖 、 作 冷 却 剂 是 因 为 水 的 比 热 容 比 较 大 热 量 的 计 算 : 其 中 表 示 升 高 或 降 低
5、 的 温 度 三 、 内 能 的 利 用 热 机 定 义 : 利 用 内 能 做 功 的 机 械 种 类 : 蒸 汽 机 、 内 燃 机 、 汽 轮 机 、 喷 气 发 动 机 等 内 燃 机 分 类 : 汽 油 机 和 柴 油 机 四 冲 程 依 次 为 吸 气 冲 程 、 压 缩 冲 程 、 做 功 冲 程 和 排 气 冲 程 有 能 量 转 化 的 冲 程 压 缩 冲 程 : 机 械 能 转 化 为 内 能 做 功 冲 程 : 内 能 转 化 为 机 械 能 热 值 定 义 : 某 种 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 与 其 质 量 之 比 单 位 : 焦 每 千 克 ( /
6、 ) 影 响 因 素 : 燃 料 的 种 类 热 量 计 算 : 热 机 的 效 率 定 义 : 热 机 用 来 做 有 用 功 的 那 部 分 能 量 与 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 之 比 提 高 效 率 的 方 法 ( ) 让 燃 料 燃 烧 更 充 分 ( ) 减 小 机 械 摩 擦 造 成 的 能 量 损 耗 ( ) 减 少 热 量 的 散 失 ( ) 废 气 再 利 用 能 量 守 恒 定 律 : 能 量 既 不 会 凭 空 消 灭 也 不 会 凭 空 产 生 它 只 会 从 一 种 形 式 转 化 为 其 他 形 式 或 者 从 一 个 物 体 转 移 到 其 他
7、 物 体 而 在 转 化 和 转 移 的 过 程 中 能 量 的 总 量 保 持 不 变 年 中 考 年 模 拟 考 点 清 单 考 点 一 机 械 能 及 其 转 化 一 、 影 响 动 能 与 势 能 大 小 的 因 素 影 响 动 能 大 小 的 因 素 是 物 体 的 质 量 和 速 度 物 体 质 量 越 大 运 动 速 度 越 大 它 具 有 的 动 能 也 越 大 影 响 重 力 势 能 大 小 的 因 素 是 物 体 的 质 量 和 高 度 物 体 质 量 越 大 被 举 得 越 高 所 具 有 的 重 力 势 能 越 大 影 响 同 一 个 物 体 弹 性 势 能 大 小 的
8、 因 素 是 发 生 弹 性 形 变 的 程 度 二 、 动 能 和 势 能 的 相 互 转 化 机 械 能 内 部 转 化 情 况 可 用 下 图 表 示 ( 不 计 能 量 损 失 、 物 体 质 量 不 变 ) 重 力 势 能 速 度 增 大 高 度 减 小 高 度 增 大 速 度 减 小 动 能 速 度 增 大 弹 性 形 变 减 小 弹 性 形 变 增 大 速 度 减 小 弹 性 势 能 总 机 械 能 守 恒 考 点 二 内 能 、 比 热 容 一 、 影 响 内 能 大 小 的 因 素 定 义 微 观 宏 观 量 值 分 子 的 动 能 分 子 由 于 热 运 动 而 具 有 的
9、 能 分 子 永 不 停 息 地 做 无 规 则 运 动 与 温 度 有 关 永 远 不 等 于 零 分 子 的 势 能 分 子 之 间 由 于 存 在 相 互 作 用 而 具 有 的 能 分 子 间 存 在 相 互 作 用 的 引 力 和 斥 力 与 物 体 的 体 积 有 关 可 能 等 于 零 物 体 的 内 能 物 体 内 所 有 分 子 的 分 子 动 能 和 分 子 势 能 的 总 和 分 子 永 远 在 运 动 、 分 子 间 存 在 作 用 力 与 质 量 、 温 度 及 体 积 等 有 关 永 远 不 等 于 零 二 、 改 变 内 能 的 两 种 方 式注 意 做 功 不
10、一 定 都 使 物 体 的 内 能 发 生 变 化 做 功 是 否 会 引 起 物 体 内 能 的 改 变 要 看 物 体 消 耗 的 能 量 是 否 转 化 为 物 体 的 内 能 如 举 高 物 体 时 做 功 所 消 耗 的 能 量 变 成 了 物 体 的 势 能 并 未 转 化 为 物 体 的 内 能 所 以 物 体 的 内 能 就 没 有 改 变 三 、 比 热 容 物 理 意 义 表 示 不 同 物 质 “ 容 纳 ” 热 量 本 领 强 弱 的 物 理 量 比 热 容 大 表 明 物 质 “ 容 纳 ” 热 量 本 领 强 公 式 吸 ( ) 、 放 ( ) 可 简 写 为 :
11、特 点 ( ) 物 质 的 一 种 特 性 每 种 物 质 都 有 自 己 的 比 热 容 不 同 物 质 的 比 热 容 一 般 不 同 因 此 可 以 用 比 热 容 的 不 同 来 ( 粗 略 地 ) 鉴 别 不 同 的 物 质 ( ) 同 一 种 物 质 的 比 热 容 一 般 不 随 质 量 、 形 状 的 变 化 而 变 化 如 一 杯 水 与 一 桶 水 它 们 的 比 热 容 相 同 ( ) 对 同 一 种 物 质 比 热 容 大 小 与 物 态 有 关 例 如 水 的 比 热 容 与 冰 的 不 同 水 的 比 热 容 较 大 的 应 用 调 节 温 度 ( ) 使 沿 海
12、地 区 昼 夜 温 差 小 内 陆 地 区 昼 夜 温 差 大 形 成 海 陆 风 ( ) 农 民 在 秧 田 里 灌 一 些 水 在 夜 晚 降 温 时 使 秧 苗 的 温 度 变 化 不 大 对 秧 苗 起 了 保 护 作 用 作 冷 却 剂 或 取 暖 ( ) 汽 车 的 发 动 机 、 发 电 厂 的 发 电 机 的 冷 却 系 统 用 水 作 为 冷 却 剂 ( ) 冬 季 供 热 用 的 散 热 器 、 暖 水 袋 考 点 三 内 能 的 利 用 热 机 的 效 率 . 机 械 效 率 : 有 用 总 其 中 有 用 指 有 用 功 即 对 人 们 有 用 的 功 总 指 利 用
13、机 械 做 的 总 功 . 热 效 率 : 有 用 其中 有 用 指有效利用的 热量 指 总 能 量 如 果 是 炉 子 则 为 燃 料 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 ( 总 ) 如 果 是 太 阳 能 热 水 器 则 为 太 阳 光 照 射 到 热 水 器 上 的 总 能 量 如 果 是 电 热 器 则 为 电 流 做 功 放 出 的 热 量 ( ) . 热 机 的 效 率 : 有 用 总 其 中 有 用 指 用 来 做 有 用 功 的 那 部 分 能 量 总 指 燃 料 完 全 燃 烧 释 放 的 能 量 易 混 清 单 一 、 温 度 、 内 能 、 热 量 三 者 的 区 别 与
14、 联 系 . 区 别 从 分 子 动 理 论 的 观 点 理 解 概 念 辨 别 表 达 方 式 存 在 形 式 单 位 温 度 是 分 子 热 运 动 的 剧 烈 程 度 的 标 志 物 体 的 冷 热 程 度 不 能 “ 传 递 ” 和 “ 转 移 ” 只 能 说 “ 是 ” 多 少 状 态 量 内 能 物 体 内 所 有 分 子 的 分 子 动 能 和 分 子 势 能 的 总 和 能 量 的 一 种 形 式 “ 具 有 ” 状 态 量 专 题 十 机 械 能 和 内 能 续 表 从 分 子 动 理 论 的 观 点 理 解 概 念 辨 别 表 达 方 式 存 在 形 式 单 位 热 量 在
15、 热 传 递 过 程 中 内 能 转 移 的 多 少 在 热 传 递 过 程 中 传 递 内 能 的 多 少 “ 吸 收 ” 或 “ 放 出 ” 过 程 量 . 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 物 体 内 能 改 变 的 多 少 物 体 吸 收 或 放 出 热 量 它 的 内 能 可 能 发 生 改 变 但 它 的 温 度 不 一 定 改 变 如 冰 熔 化 时 要 吸 收 热 量 内 能 增 加 但 温 度 却 保 持 在 不 变 同 样 物 体 放 出 热 量 时 温 度 也 不 一 定 降 低 二 、 内
16、 能 与 机 械 能 的 区 别 定 义 存 在 情 况 研 究 对 象 相 关 因 素 改 变 大 小 的 方 法 机 械 能 物 体 动 能 和 势 能 的 总 和 可 以 为 零 宏 观 物 体 质 量 、 速 度 、 高 度 、 弹 性 形 变 量 等 做 功 内 能 物 体 内 部 所 有 分 子 的 分 子 动 能 和 分 子 势 能 的 总 和 不能为零 自 然 界 中 一 切 物 体 都 具 有 内 能 微 观 粒 子 质 量 、 体 积 、 温 度 等 做 功 、 热 传 递 方 法 一 用 控 制 变 量 法 研 究 影 响 动 能 大 小 的 因 素“ 控 制 变 量 法
17、 ” 是 研 究 物 理 问 题 最 常 用 的 一 种 方 法 影 响 动 能 大 小 的 因 素 不 止 一 个 要 研 究 与 其 中 一 个 因 素 的 关 系 时 应 该 保 证 其 他 因 素 不 变 要 研 究 动 能 的 大 小 与 质 量 的 关 系 时 应 保 证 物 体 在 水 平 面 上 具 有 相 同 的 速 度 把 质 量 不 同 的 两 物 体 放 在 斜 面 的 同 一 高 度 可 以 使 物 体 在 到 达 平 面 时 具 有 相 同 的 速 度 “ 控 制 变 量 法 ” 便 于 研 究 物 体 动 能 的 大 小 与 物 体 质 量 的 关 系 例 ( 湖
18、 南 长 沙 分 ) 为 了 模 拟 研 究 汽 车 超 载 和 超 速 带 来 的 安 全 隐 患 小 亮 同 学 设 计 了 如 图 甲 、 乙 、 丙 所 示 的 探 究 实 验 将 、 、 三 个 小 球 先 后 从 同 一 装 置 高 度 分 别 为 、 、 的 位 置 滚 下 ( ) 推 动 小 木 块 运 动 一 段 距 离 后 静 止 请 你 对 以 下 问 题 进 行 解 答 : ( ) 选 择 甲 、 丙 两 图 所 示 实 验 进 行 比 较 是 用 来 研 究 带 来 的 安 全 隐 患 ( ) 选 择 甲 、 乙 两 图 所 示 实 验 进 行 比 较 可 以 得 到
19、 的 结 论 是 解 析 研 究 汽 车 超 载 和 超 速 带 来 的 安 全 隐 患 实 际 上 类 似 于 我 们 课 本 上 探 究 影 响 动 能 大 小 的 因 素 的 实 验 ( ) 选 择 甲 、 丙 两 图 所 示 实 验 进 行 比 较 两 次 实 验 小 球 的 质 量 不 同 但 小 球 从 同 一 高 度 滚 下 到 达 水 平 面 时 的 速 度 相 同 所 以 是 探 究 超 载 带 来 的 安 全 隐 患 ( ) 选 择 甲 、 乙 两 图 所 示 实 验 进 行 比 较 两 次 实 验 小 球 的 质 量 相 同 但 小 球 从 不 同 高 度 滚 下 到 达
20、 水 平 面 时 的 速 度 不 同 甲 图 中 小 球 到 达 水 平 面 时 的 速 度 快 小 木 块 移 动 的 距 离 远 可 以 得 到 的 结 论 是 : 在 质 量 一 定 时 速 度 越 大 安 全 隐 患 越 大 答 案 ( ) 超 载 ( ) 在 质 量 一 定 时 速 度 越 大 安 全 隐 患 越 大变 式 训 练 ( 湖 南 张 家 界 分 ) 某 兴 趣 小 组 提 出 利 用 “ 研 究 重 力 势 能 的 大 小 与 哪 些 因 素 有 关 ” 的 实 验 装 置 ( 如 图 所 示 ) 与 所 需 器 材 ( 斜 面 、 木 块 、 不 同 质 量 的 小
21、钢 球 ) 来 探 究 “ 影 响 重 力 势 能 大 小 的 因 素 ” 的 设 想 请 你 帮 助 完 成 如 下 实 验 方 案 : ( ) 实 验 中 通 过 观 察 的 大 小 来 判 断 小 球 重 力 势 能 的 大 小 ( ) 本 实 验 中 若 水 平 面 绝 对 光 滑 则 不 能 得 出 结 论 原 因 是 ( ) 实 验 中 为 了 要 探 究 重 力 势 能 与 物 体 的 质 量 的 关 系 要 选 用 上 述 图 具 体 的 操 作 方 法 是 让 小 球 从 ( 选 填 “ 相 同 ” 或 “ 不 同 ” ) 的 高 度 由 静 止 滚 下 ( ) 要 探 究
22、重 力 势 能 与 物 体 的 高 度 的 关 系 要 选 用 上 述 图 具 体 的 操 作 方 法 是 让 小 球 从 ( 选 填 “ 相 同 ” 或 “ 不 同 ” ) 的 高 度 由 静 止 滚 下 ( ) 通 过 比 较 分 析 可 以 得 出 的 结 论 是 答 案 ( ) 木 块 被 推 出 的 距 离 ( ) 钢 球 与 木 块 将 会 做 匀 速 直 线 运 动 ( ) 乙 相 同 ( ) 甲 不 同 ( ) 重 力 势 能 的 大 小 与 物 体 的 质 量 和 高 度 有 关 解 析 ( ) 物 体 的 位 置 越 高 重 力 势 能 越 大 到 达 水 平 面 时 转
23、化 成 的 动 能 越 大 把 木 块 推 得 越 远 所 以 可 通 过 观 察 木 块 被 推 出 的 距 离 的 大 小 来 判 断 小 球 重 力 势 能 的 大 小 ( ) 若 水 平 面 是 绝 对 光 滑 的 则 球 与 木 块 在 水 平 面 上 运 动 时 将 不 受 任 何 阻 力 所 以 木 块 和 球 将 一 直 运 动 下 去 无 法 比 较 被 推 出 距 离 的 大 小 ( ) 探 究 重 力 势 能 与 物 体 的 质 量 的 关 系 应 让 球 所 处 的 高 度 年 中 考 年 模 拟 相 等 球 的 质 量 不 同 所 以 应 选 乙 图 并 让 小 球
24、从 同 一 高 度 由 静 止 滚 下 比 较 木 块 被 推 出 的 距 离 ( ) 探 究 重 力 势 能 与 物 体 的 高 度 的 关 系 时 要 选 用 质 量 相 同 的 小 球 从 不 同 的 高 度 由 静 止 下 滑 所 以 应 选 甲 图 ( ) 通 过 以 上 分 析 实 验 可 以 得 出 : 重 力 势 能 的 大 小 与 物 体 的 质 量 和 高 度 有 关 方 法 二 区 分 内 燃 机 的 四 个 冲 程 的 方 法一 要 看 进 气 门 、 排 气 门 的 开 闭 状 态 二 要 看 活 塞 的 运 动 方 向 在 此 基 础 上 进 行 综 合 分 析 具
25、 体 情 况 如 下 表 所 示 冲 程 进 气 门 排 气 门 活 塞 运 动 方 向 吸 气 冲 程 打 开 关 闭 向 下 运 动 压 缩 冲 程 关 闭 关 闭 向 上 运 动 做 功 冲 程 关 闭 关 闭 向 下 运 动 排 气 冲 程 关 闭 打 开 向 上 运 动例 如 图 表 示 四 冲 程 内 燃 机 的 某 个 冲 程 示 意 图 这 个 冲 程 是 ( ) . 吸 气 冲 程 . 压 缩 冲 程 . 做 功 冲 程 . 排 气 冲 程 解 析 由 图 可 知 两 气 门 都 关 闭 活 塞 下 行 汽 缸 容 积 变 大 火 花 塞 产 生 电 火 花 所 以 是 做
26、功 冲 程 故 选 答 案 方 法 技 巧 根 据 气 门 的 开 、 闭 情 况 以 及 活 塞 的 运 行 方 向 就 可 以 确 定 是 哪 一 个 冲 程 变 式 训 练 ( 湖 南 永 州 分 ) 如 图 是 汽 油 机 工 作 的 四 个 冲 程 的 示 意 图 其 中 表 示 做 功 冲 程 的 是 ( ) 答 案 解 析 图 进 气 门 开 启 气 体 流 入 汽 缸 是 吸 气 冲 程 不 符 合 题 意 图 两 气 门 都 关 闭 活 塞 上 行 汽 缸 容 积 变 小 是 压 缩 冲 程 不 符 合 题 意 图 两 气 门 都 关 闭 活 塞 下 行 汽 缸 容 积 变 大 是 做 功 冲 程 符 合 题 意 图 排 气 门 开 启 气 体 流 出 汽 缸 是 排 气 冲 程 不 符 合 题 意 故 选
