初三物理知识点复习——机械能和内能

机械能和内能 【知识结构】    物体速度越大、质量越大，动能就越大 重力势能 1．　　　　　　　　　　　　　　　 2．　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 3．　　　　　　　　　　　　　　　 1．定义：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 放热：　　　　　　　　　　　　　 吸热：　　　　　　　　　　　　　 4．热量计算： 2．内然机 热机 1．种类：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ②　　　　 ①　　　　 构造和工作原理 ①　　　　　 1．是分子　　　和　　　　　　的总和。 2．改变内能的方法 ②　　　　　 分子热运动 3．计算：　　　　　　　　　　　　 2．单位：　　　　　　　　　 比热容 扩散 引力和斥力 内能 热和能 3．燃料的热值 4．热机的效率 【中考考点】 这一章的知识相对来说比较基础，应用比较广泛，题型主要集中在选择、填空、探究、热量的计算中。考点主要内容为：动能和势能的转化、分子动理论、机械能和内能的区别、热量、温度、内能之间的关系、热机、热传递的理解、热量的计算、改变内能的方法、能源、：利用比热熔解释自然现象。 【知识梳理】 一、动能和势能 1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能   理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。         ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。     2、探究决定动能大小的因素：     ①猜想：动能大小与物体质量和速度有关； ②实验研究：研究对象：小钢球  方法：控制变量；        ？如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少     ？如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；       ？如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下； ③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大； 保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大； ④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。 3、机械能：动能和势能统称为机械能。 理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。 二、动能和势能的转化 1、动能和重力势能间的转化规律： ①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能； ②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能； 2、动能与弹性势能间的转化规律： ①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能； ②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。 3、动能与势能转化问题的分析： ⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。 ⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。 ⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。 三、水能和风能的利用 发电 1、 知识结构： 2、水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。 四、分子动理论及其应用： 1、物质是由分子组成的。 分子若看成球型，其直径以10-10m来度量。 2、一切物体的分子都在不停地做无规则的运动 ①扩散：不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。 ②扩散现象说明：A分子之间有间隙。B分子在做不停的无规则的运动。 ③装置下面放二氧化氮这样做的目的是：防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。实验现象：两瓶气体混合在一起颜色变得均匀，结论：气体分子在不停地运动。 ④固、液、气都可扩散，扩散速度与温度有关。 ⑤分子运动与物体运动要区分开：扩散、蒸发等是分子运动的结果，而飞扬的灰尘，液、气体对流是物体运动的结果。 3、分子间有相互作用的引力和斥力。 ①当分子间的距离ｄ＝分子间平衡距离 r ，引力＝斥力。 ②ｄ＜ｒ时，引力＜斥力，斥力起主要作用，固体和液体很难被压缩是因为：分子之间的斥力起主要作用。 ③ｄ＞ｒ时，引力＞斥力，引力起主要作用。图2-4说明：分子之间存在引力 固体很难被拉断，钢笔写字，胶水粘东西都是因为分子之间引力起主要作用。 ④当ｄ＞10ｒ时，分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。 破镜不能重圆的原因是：镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，镜子不能因分子间作用力而结合在一起。 五、内能的初步概念： 1、内能：物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。 2、物体在任何情况下都有内能：既然物体内部分子永不停息地运动着和分子之间存在着相互作用，那么内能是无条件的存在着。无论是高温的铁水，还是寒冷的冰块。 3、影响物体内能大小的因素：①温度：在物体的质量，材料、状态相同时，温度越高物体内能越大。②质量：在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。③材料：在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。④存在状态：在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。 4、内能与机械能不同：机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关 内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。 5、热运动：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。 现象：温度越高扩散越快。说明：温度越高，分子无规则运动的速度越大。 六、内能的改变： 1、内能改变的外部表现： 物体温度升高（降低）——物体内能增大（减小）。 物体存在状态改变（熔化、汽化、升华）——内能改变。 反过来，不能说内能改变必然导致温度变化。（因为内能的变化有多种因素决定） 2、改变内能的方法：做功和热传递。 A、做功改变物体的内能： ①做功可以改变内能：对物体做功物体内能会增加。 物体对外做功物体内能会减少。 ②做功改变内能的实质是内能和其他形式的能的相互转化 ③如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。（Ｗ＝△Ｅ） ④解释事例：看到棉花燃烧起来了，这是因为活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花燃点使棉花燃烧。钻木取火：使木头相互摩擦，人对木头做功，使它的内能增加，温度升高，达到木头的燃点而燃烧。图2-11看到当塞子跳起来时，容器中出现了雾，这是因为瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。 B、热传递可以改变物体的内能。 ①热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。 ②热传递的条件是有温度差，传递方式是：传导、对流和辐射。热传递传递的是内能（热量），而不是温度。 ③热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；放热温度降低，内能减少。 ④热传递过程中，传递的能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。热传递的实质是内能的转移。 C、做功和热传递改变内能的区别：由于它们改变内能上产生的效果相同，所以说做功和热传递改变物体内能上是等效的。但做功和热传递改变内能的实质不同，前者能的形式发生了变化，后者能的形式不变。 D、温度、热量、内能 区别： △温度：表示物体的冷热程度。     温度升高——→内能增加                 不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热。 △热量：是一个过程。     吸收热量      不一定升温。如：晶体熔化，水沸腾。               内能不一定增加。如：吸收的热量全都对外做功，内能可能不变。 △内能：是一个状态量     内能增加      不一定升温。如：晶体熔化，水沸腾。                 不一定吸热。如：钻木取火，摩擦生热 七、热量： 1、比热容：⑴ 定义：单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。 ⑵ 物理意义：表示物体吸热或放热的本领的物理量。 ⑶比热容是物质的一种特性，大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。 ⑷水的比热容为4.2×103J(kg·℃) 表示：1kg的水温度升高（降低）11℃吸收（放出）的热量为4.2×103J。 ⑸水常调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大。 2、计算公式：Ｑ吸＝Ｃm（t－t0），Ｑ放＝Ｃm（t0－t） 3、热平衡方程：不计热损失 Ｑ吸＝Ｑ放 八、内能的获得——燃料的燃烧 燃料燃烧：化学能转化为内能。 九、热值 1、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。 2、单位：J/kg 3、关于热值的理解： ①　对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 ② 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 3、公式：Q＝mq（q为热值）。 实际中，常利用Q吸＝Q放即cm(t-t0)=ηqm′联合解题。 4、酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。 煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。 5、火箭常用液态氢做燃料，是因为：液态氢的热值大，体积小便于储存和运输 6、炉子的效率： ①定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 ②公式：η=Q有效/ Q总= cm(t-t0)/ qm′ 十、内能的利用 1、内能的利用方式： ⑴ 利用内能来加热；从能的角度看，这是内能的转移过程。 ⑵ 利用内能来做功；从能的角度看，这是内能转化为机械能。 2、热机：定义：利用燃料的燃烧来做功的装置。 能的转化：内能转化为机械能 蒸气机——内燃机——喷气式发动机 3、内燃机：将燃料燃烧移至机器内部燃烧，转化为内能且利用内能来做功的机器叫内燃机。它主要有汽油机和柴油机。 4、内燃机大概的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。 5、 热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 公式：η=W有用/ Q总= W有用/qm 提高热机效率的途径  使燃料充分燃烧 机件间保持良好的润滑、减小摩擦 尽量减小各种热量损失 6、汽油机和柴油机的比较： 【典例详解】 例1、2003年10月16日，“神州五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天”梦. 当飞船减速着陆时，“航天英雄”杨利伟的  (    ) A、动能增加，重力势能减少        B、动能减少，重力势能减少 C、动能减少，重力势能不变        D、动能不变，重力势能减少 解析：本题考查的是动能和势能的转化，从影响动能的因素：质量和速度；影响势能的因素：质量和高度入手，飞船减速着陆时，质量不变，速度减小，高度减小。 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ：B 例2、对以下现象解释不正确的是（    ） A、萝卜放在泡菜坛里会变咸，这个现象说明分子是运动的 B、两块表面干净的铅块压紧后会结合在一起，说明分子间存在斥力 C、两杯质量相同的热水和冷水，往其中各加一块糖，过一会儿品尝，热水较甜--温度越高，热运动越剧烈 解析：考点为运用分子动理论解释日常生活中的问题，物质是由分子组成的，分子不停的做无规则的运动，分子间存在相互作用的引力和斥力。扩散现象和热现象说明了分子不停的做无规则运动，温度代表分子平均动能。答案：B 例3、甲、乙两个冰块的质量相同，温度均为0℃。甲冰块位于地面静止，乙冰块静止在10米高处。这两个冰块（    ）   A. 机械能一样大  B. 乙的机械能大        C. 内能一样大    D. 乙的内能大 解析：本题考查了机械能和内能的区别：内能属于分子的能量，微观能量，分子的热运动和分子势能的总称，与温度和分子间的相互作用有关。而机械能是物体宏观的能量和物体的质量、速度、高度有关。答案：B 例4、关于热量、温度、内能之间的关系，下列说法正确的是　（  ）   A．物体温度升高，内能一定增加      B．物体吸收热量，温度一定升高   C．物体温度不变，一定没有吸热      D．物体温度升高，一定吸收热量 解析：本题考查了热量、内能、温度之间的关系，关于三者的关系记住两句话：物体的温度升高（降低），内能一定增加（减少）；物体吸收（放出）热量，物体的内能一定增加（减少）。三者关系中只有这两句存在一定的关系。答案：A 例5、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 解析：关于比热容和密度、热值一样都是物体的属性，只要物质的种类不变，一般情况下，比热容、密度、热值均不变。答案：D 例6、在热传递的过程中，传递的能量总是从 A．质量大的物体传到质量小的物体    B．密度大的物体传到密度小的物体 C．温度高的物体传到温度低的物体    D．比热大的物体传到比热小的物体 解析：本题考查了热传递的知识，热传递的条件是存在温度差，热传递的实质是：能量的传递；热传递的方向是：从高温物体到低温物体，或从物体的高温部分到低温部分。答案：C 例7、质量为0.5kg的水，温度从 60℃降至40℃，会放出______J的热量。若将这部分热量全部被初温为10℃、质量为0.7kg的酒精吸收，则酒精的温度将上升______℃。[酒精的比热容为2.4×103J／（kg·℃），水的比热容为 4.2 ×103J／（kg·℃）] 解析：这道题主要考查学生对热量的计算公式的掌握。由题可知，前半部分是用放热计算公式，后半部分是用吸热公式进行计算。则对前半部分因是放热，所以，Q放=Cm（t0—t）=4.2 ×103J／（kg·℃）×0.5kg×（60℃—40℃）=4.2×104J；对后半部分，由Q吸= Cm（t’—t0’）变形得，t’=Q吸/C酒精m+t0=4.2×104J/（2.4×103J／（kg·℃）×0.7kg）+10℃=35℃。答案：4.2×104   35 例8、铝的比热是0. 88×103焦 / (千克·℃)，水的比热是4.2×103焦 / (千克·℃) ．质量为0.3千克的铝锅中放有2千克的水，把它们从20℃加热到80℃时，求：   （1）铝锅需要吸收多少热量？（2）水需要吸收多少热量？（3）一共需要吸收多少热量? 解析：本题考查了热量的计算，关于热量的计算首先建立热平衡方程，然后根据公式进行求解，注意△t表示的是温度差，C表示比热容，m表示质量。在解答此题时，关键是注意铝锅中加水加热，是铝锅和水同时吸收热量，它们的初温和末温是一样的，但吸收的热量不一样，因铝和水的比容热及质量不同，在计算吸收的热量时分别利用热量的吸热公式进行计算即可，共同吸收的热量为二者热量之和。 解：(1)Q铝=C铝m铝(t-t0)=0.88×103J/（kg·℃）×0.3kg×(80℃-20℃)=15840J； (2)Q水=C水m水（t-t0)=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×(80℃-20℃)=504000J； (3)Q=Q铝+Q水=15840J+504000J=519840J。 例9、下列事例中，用做功方法改变物体内能的是（  ）     A．酒精涂在手上觉得凉              B．冬天晒太阳，人感到暖和 C．锯木头时，锯条会发烫            D．烧红的铁块温度逐渐降低 解析：本题考查改变物体内能方法的区别，改变物体内能的方法有：做功和热传递，做功的实质是能量的转化，热传递的实质是能量的转移。答案：C 例10、 关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法（  ）     ①在做功冲程中，是机械能转化为内能     ②在做功冲程中，是内能转化为机械能     ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同 以上说法中正确的是 A．只有②③            B．只有①③        C．只有②④            D．只有②③④ 解析：考点是热机，关于热机应掌握柴油机和汽油机的区别。答案：A 【精题演练】 1、娄底市境内煤炭资源丰富，矿山工作车昼夜繁忙，其中金竹山煤矿的空中索道是连接山顶矿区和山下火车站的重要通道，当运煤车从山下沿索道匀速上升时 A．动能减少，重力势能增加    B．动能减少，重力势能减少 C．动能不变，重力势能增加        D．动能增加，重力势能减少 2、人们用冷水冷却汽车发动机，用热水取暖，主要是因为水的____较大。通常情况下，与同等质量的其他物质构成的物体相比，升高或降低相同温度，水吸收或放出的热量较____（填“多”或“少”）。答案：比热容    多 3、“神舟七号”载人飞船完成各项任务后，在返回的过程中，返回舱进入大气层将通过一段黑障区，这一段时间飞船将“烧成”一个大火球，如图6所示，而飞船内的宇航员和设备则安然无恙，下列说法正确的是 A．飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦内能转化为机械能 B．飞船“燃烧”是由于高速运动的飞船与大气层摩擦机械能转化为内能 C．飞船“燃烧”是航天员为了消除太空细菌采取的高温消毒措施 D．飞船外壳上的烧蚀层先熔化后汽化，从而放出了大量的热保护了飞船            答案：B 4、泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10－3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，热值q＝4×107J/kg，求：（1）专用车牵引力所做的功。（2）已知热机效率η＝（式中W为热机在某段时间内对外所做的功，Q为它在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量），则该专用车的热机效率是多少？ 答案：解：（1）因为专用车匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3.0×103N 牵引力做的功W＝Fs＝3.0×103N×5.6×103m ＝1.68×107J （2）消耗燃油的质量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3＝1.2kg  燃油完全燃烧所产生的热量：Q＝mq＝1.2kg×4×107J/kg＝4.8×107J  热机效率η＝＝＝35% 【考题预测】    1、荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会的一个比赛项目。小丽同学荡秋千时在从右侧最高点荡到左侧最高点这一过程中，小丽的 A．动能一直增大，重力势能一直减小 B．动能一直减小，重力势能一直增大 C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 答案：D 2、根据表中几种物质的比热容，判断下列说法中不正确的是 A.制作体温计常用水银做介质，原因之一是水银的比热容小 B.北方楼房中的暖气用水做介质，利用了水的比热容大的特性 C.由于水比沙石的比热容大，所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大 D.由于水比冰的比热容大，所以冷却食品时0oC的水比0oC的冰效果好答案：D 3、如图所示,是我国选手在第24届世界大学生冬运会女子冰壶比赛中夺冠的一个场景.比赛时两名队员在冰壶前方“刷冰”,通过      ________的方式改变冰的内能,使表面的冰      成薄薄的一层水(填物态变化名称)，这样就能够减小冰壶与冰面之间的          ，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动.  答案：做功    熔化    摩擦                                         4、根据图中提供的信息回答下列问题。 （1）问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？ 回答：                                            ； （2）问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？ 回答：                                                  ； （3）提出一个与物态变化有关的问题并回答。 问题：                                                    ？ 回答：                                                    。 答案：（1）由于塞子具有惯性；（2）内能转化为动能； （3）塞子冲出试管口后，“白气”是如何形成的？水蒸气液化形成的