《中考物理總復(fù)習(xí)》專題十 機(jī)械能和內(nèi)能

1、專題十 機(jī)械能和內(nèi)能 專題十機(jī)械能和內(nèi)能對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)起始頁(yè)碼 頁(yè)機(jī)械能和內(nèi)能分子世界分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微粒。 分子直徑的數(shù)量級(jí)為分子動(dòng)理論常見(jiàn)的物質(zhì)是由大量的分子、原子構(gòu)成的，分子間有空隙分子處在永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)中分子間不僅存在吸引力，而且還存在排斥力機(jī)械能能量：一個(gè)物體能對(duì)另一個(gè)物體做功，那么這個(gè)物體就具有能量動(dòng)能定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能決定因素：物體的質(zhì)量；物體的速度勢(shì)能重力勢(shì)能定義：物體由于被舉高而具有的能決定因素：物體的質(zhì)量；物體所在的高度彈性勢(shì)能定義：物體因彈性形變而具有的能決定因素：彈性形變的程度；物體自身材料等機(jī)械能動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能保持不變的條件：只有動(dòng)能

2、與勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的 內(nèi)能概念：物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和與溫度的關(guān)系：溫度升高，內(nèi)能增大；溫度降低，內(nèi)能減少改變物體內(nèi)能的方式熱傳遞（能量的轉(zhuǎn)移）發(fā)生條件：有溫度差方向：高溫處低溫處結(jié)果：溫度相同做功（能量的轉(zhuǎn)化）物體對(duì)外界做功，內(nèi)能減少外界對(duì)物體做功，內(nèi)能增大比熱容定義：一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度的乘積之比，叫作這種物質(zhì)的比熱容單位： （）熱量計(jì)算公式：水的比熱容的應(yīng)用：由于水的比熱容較大，一般把水用作冷卻劑、傳熱介質(zhì)；另外，水還有調(diào)節(jié)氣溫的作用熱機(jī)定義：將燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置汽油機(jī)的一個(gè)工作循

3、環(huán)吸氣沖程壓縮沖程（機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）做功沖程（內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）排氣沖程活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 次，對(duì)外做功次，飛輪運(yùn)轉(zhuǎn)周熱值定義：我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值符號(hào)及單位：用 表示，單位是 質(zhì)量為 的燃料完全燃燒放出的熱量為：放 考點(diǎn)一 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 影響動(dòng)能與勢(shì)能大小的因素（）影響動(dòng)能大小的因素是物體的質(zhì)量和速度。 物體的質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)速度越大，它具有的動(dòng)能也越大。（）影響重力勢(shì)能大小的因素是物體的質(zhì)量和高度，物體的質(zhì)量越大，位置越高，所具有的重力勢(shì)能越大。（）影響同一個(gè)物體彈性勢(shì)能大小的因素是發(fā)生彈性形變的程度。機(jī)械能內(nèi)部轉(zhuǎn)化情況可用下圖表示（不計(jì)能量損失、物

4、體質(zhì)量不變）。重力勢(shì)能速度增大，高度減小高度增大，速度減小 動(dòng)能速度增大，彈性形變減小彈性形變?cè)龃?，速度減小 彈性勢(shì)能總機(jī)械能守恒 年中考 年模擬 中考物理考點(diǎn)二 內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化 一、內(nèi)能微觀解釋宏觀影響因素量值分子動(dòng)能物體內(nèi)部分子由于永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能溫度 溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越激烈，分子平均動(dòng)能越大永遠(yuǎn)不等于零分子勢(shì)能分子勢(shì)能是由于分子間相互作用而產(chǎn)生的能量物態(tài)和體積 反映在分子間作用力大小和分子間距離的大小上。 當(dāng)體積變化不顯著時(shí)，從物態(tài)去判斷分子勢(shì)能，例 如： 的 冰 熔 化 成 的水，分子勢(shì)能是增加的可能等于零物體的內(nèi)能物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的

5、總和溫度、體積和物質(zhì)的量永遠(yuǎn)不等于零 二、內(nèi)能和機(jī)械能機(jī)械能是宏觀的，是物體作為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)所具有的能量，它的大小與物體運(yùn)動(dòng)和位置的整體情況有關(guān)。內(nèi)能是微觀的，內(nèi)能大小與分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)快慢及分子間作用力、分子間距離有關(guān)，這些具體特點(diǎn)與物體整體的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有直接關(guān)系。 所以物體的內(nèi)能大小與機(jī)械能沒(méi)有直接關(guān)系，但內(nèi)能可以和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化。 三、改變內(nèi)能的兩種方式 注意 做功不一定都使物體的內(nèi)能發(fā)生變化。 做功是否會(huì)引起物體內(nèi)能的改變，要看物體消耗的能量是否轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能。 如舉高物體時(shí)，做功所消耗的能量變成了物體的勢(shì)能，并未轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，所以物體的內(nèi)能就沒(méi)有改變?？键c(diǎn)三 物質(zhì)的比熱容及熱量的計(jì)

6、算 一、比熱容定義一定質(zhì)量的某種物質(zhì)，在溫度升高時(shí)吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高的溫度乘積之比，叫作這種物質(zhì)的比熱容意義表示物質(zhì)吸熱（或放熱）能力的物理量單位 （）公式吸（）、放（），可簡(jiǎn)寫(xiě)為：續(xù)表特點(diǎn)比熱容是反映物質(zhì)自身性質(zhì)的物理量，不同物質(zhì)的比熱容一般不同；因此，可以用比熱容的不同來(lái)（粗略地）鑒別不同的物質(zhì)同一種物質(zhì)的比熱容一般不隨質(zhì)量、形狀的變化而變化。 如一杯水與一桶水，它們的比熱容相同對(duì)同一種物質(zhì)，比熱容大小與物態(tài)有關(guān)，例如水的比熱容與冰的不同水的比熱容較大的應(yīng)用調(diào)節(jié)溫度沿海地區(qū)晝夜溫差小，內(nèi)陸地區(qū)晝夜溫差大，形成海陸風(fēng)農(nóng)民在秧田里灌一些水，在夜晚降溫時(shí)，使秧苗的溫度變化不大，對(duì)秧苗起了

7、保護(hù)作用作為冷卻劑或取暖汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)的冷卻系統(tǒng)用水作為冷卻劑冬季供熱用的散熱器、暖水袋 二、機(jī)械效率、熱效率、熱機(jī)效率的對(duì)比提高效率是節(jié)約能源，增強(qiáng)環(huán)保的重要途徑。 效率問(wèn)題是衡量各種機(jī)械優(yōu)劣的重要指標(biāo)，例如前面我們學(xué)習(xí)了簡(jiǎn)單機(jī)械的效率、爐子的熱效率、熱機(jī)的效率等。 三種效率的計(jì)算如下：（）機(jī)械效率：有用總，其中 有用指有用功，即對(duì)人們有用的功；總指利用機(jī)械做的總功。（）熱效率：有用，其中 有用指有效利用的熱量，指總能量。 如果總能量來(lái)源于燃料完全燃燒，則 放 。如果總能量來(lái)源于電熱，則 。（）熱機(jī)效率：有用總，其中 有用指用來(lái)做有用功的那部分能量，總指燃料完全燃燒釋放的能量。

8、 提高熱機(jī)效率的途徑：使燃料充分燃燒；盡量減小各種熱量損失；保持機(jī)件間良好的潤(rùn)滑、減小摩擦等。例 （ 四川成都， 分）小李家使用的燃?xì)鉄崴?，?的水從 加熱到 ，消耗了 的天然氣。 已知水的比熱容為 （），天然氣的熱值為 ，則下列與該過(guò)程有關(guān)的計(jì)算結(jié)果和分析正確的是（ ）水吸收的熱量與水的末溫成正比水吸收的熱量是 熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是 熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無(wú)關(guān)解析 根據(jù)公式 吸 可知水吸收的熱量與水溫度的變化量成正比，故 錯(cuò)誤；水吸收的熱量 吸 （） （ ） ，故 錯(cuò)誤；放 ， 吸放 ，所以 正確；熱水器的轉(zhuǎn)化效率和環(huán)境溫度有關(guān)，故 錯(cuò)誤。答案 當(dāng)水的質(zhì)量和初溫一定時(shí)，隨著末溫的

9、升高，水吸收的熱量增大，不能錯(cuò)誤地認(rèn)為水吸收的熱量與末溫成正比。 掌握吸收熱量的計(jì)算公式，知道水吸收的熱量為有用能量，燃料完全燃燒放出的熱量為總能量是解答本題專題十 機(jī)械能和內(nèi)能 的關(guān)鍵。溫度、內(nèi)能、熱量三者的區(qū)別與聯(lián)系區(qū)別從分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)看概念辨別表達(dá)方式存在形式單位溫度分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的標(biāo)志物 體 的 冷熱程度不能說(shuō)“傳遞”和“轉(zhuǎn)移”，只能說(shuō)“是”多少狀態(tài)量?jī)?nèi)能物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和能 量 的 一種形式“具有”狀態(tài)量熱量在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量在 熱 傳 遞過(guò)程中，傳遞 內(nèi) 能 的多少“吸收”或“放出”過(guò)程量 聯(lián)系（）同一物體溫度變化，物體的內(nèi)能一定發(fā)生

10、變化。（）內(nèi)能變化有可能是熱傳遞的結(jié)果，也可能是做功的結(jié)果。（）物體吸收或放出熱量一定是發(fā)生了熱傳遞。（）物體只吸收或放出熱量，它的內(nèi)能一定變化，但溫度不一定改變。 如冰熔化時(shí)吸收熱量，內(nèi)能增加，但溫度卻保持在 不變。 同樣，物體放出熱量，溫度也不一定降低。 蹦極蹦極，也叫機(jī)索跳，是一項(xiàng)非常刺激的戶外休閑活動(dòng)。 跳躍者站在 米以上高度的橋梁、塔頂、高樓、吊車甚至熱氣球上，把一端固定的一根長(zhǎng)長(zhǎng)的橡皮繩綁在踝關(guān)節(jié)處然后兩臂伸開(kāi)，雙腿并攏，頭朝下跳下去。 綁在跳躍者踝部的橡皮繩很長(zhǎng)，足以使跳躍者在空中享受幾秒鐘的“自由落體”。 當(dāng)人體落到離地面一定距離時(shí)，橡皮繩被拉開(kāi)、繃緊、阻止人體繼續(xù)下落，當(dāng)?shù)竭_(dá)

11、最低點(diǎn)時(shí)橡皮繩再次彈起，人被拉起，隨后，又落下，這樣反復(fù)多次直到人靜止為止，這就是蹦極的全過(guò)程。蹦極時(shí)什么時(shí)候速度最大下落過(guò)程中剛開(kāi)始只受到重力（空氣阻力忽略），向下加速運(yùn)動(dòng)；下落距離大于橡皮繩長(zhǎng)度時(shí)有向上的彈力，且彈力隨著橡皮繩伸長(zhǎng)量的增加而增大。在彈力和重力相等之前橡皮繩彈力小于重力，合力向下與運(yùn)動(dòng)方向相同，加速運(yùn)動(dòng)。在彈力和重力相等之后橡皮繩彈力大于重力，合力向上與運(yùn)動(dòng)方向相反，減速運(yùn)動(dòng)。所以速度最大的時(shí)候產(chǎn)生于加速和減速的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，也就是橡皮繩彈力和重力相等的時(shí)候。對(duì)應(yīng)學(xué)生用書(shū)起始頁(yè)碼 頁(yè)方法一 判斷動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能大小是否變化的方法 機(jī)械能動(dòng)能勢(shì)能動(dòng)能重力勢(shì)能彈性勢(shì)能影響因素動(dòng)能：質(zhì)

12、量、速度重力勢(shì)能：質(zhì)量、被舉高度彈性勢(shì)能：彈性形變量、材料等分析題目中各因素的變化情況，就可以知道機(jī)械能的變化情況。由機(jī)械能的大小變化情況可判斷動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中能量減少還是增大 如果只有重力做功（即沒(méi)有其他形式能量補(bǔ)充或沒(méi)有能量損失），則動(dòng)能、勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中機(jī)械能不變。 如果物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到摩擦和介質(zhì)阻力等其他外力，物體的機(jī)械能大小將變化。例 （ 天津， 分）用細(xì)線將小球系好后，固定在天花板上，做成一個(gè)擺。 如圖所示，小球從 點(diǎn)擺動(dòng)到 點(diǎn)的過(guò)程中（ ）速度變小，動(dòng)能變大速度變小，動(dòng)能變小速度變大，重力勢(shì)能變小速度變大，重力勢(shì)能變大解析 小球從 點(diǎn)到 點(diǎn)，高度降低，故重力勢(shì)能減少，重

13、力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故速度增大，動(dòng)能增大，故選擇 。答案 變式訓(xùn)練 （ 福建 ， 分） 年 月 日，中國(guó)國(guó)產(chǎn)航母完成首次艦載直升機(jī)起降。 直升機(jī)減速下降靠近航母甲板的過(guò)程中（ ） 慣性變大動(dòng)能變小重力勢(shì)能不變機(jī)械能不變答案 解析 慣性是一切物體所固有的一種屬性，只與物體的質(zhì)量有關(guān)，直升機(jī)減速下降，質(zhì)量不變，所以慣性不變，故 錯(cuò)；與動(dòng)能相關(guān)的物理量是質(zhì)量和速度，直升機(jī)減速下降，質(zhì)量不變，而速度變小，所以動(dòng)能變小，故 正確；重力勢(shì)能與物體質(zhì)量和物體所處高度有關(guān)，直升機(jī)減速下降，雖質(zhì)量不變，但所處高度變小，所以重力勢(shì)能變小，故 錯(cuò)；動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能，前面已分析，動(dòng)能和重力勢(shì)能變小，所以機(jī)械能也變

14、小，故 錯(cuò)誤。方法二 區(qū)分內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程的方法 一要看進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)的開(kāi)閉狀態(tài)，二要看活塞的運(yùn)動(dòng)方向，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析。具體情況如表所示：沖程進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向吸氣沖程打開(kāi)關(guān)閉向下運(yùn)動(dòng)壓縮沖程關(guān)閉關(guān)閉向上運(yùn)動(dòng)做功沖程關(guān)閉關(guān)閉向下運(yùn)動(dòng) 年中考 年模擬 中考物理續(xù)表沖程進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向排氣沖程關(guān)閉打開(kāi)向上運(yùn)動(dòng) 例 （ 山東濰坊， 分）如圖是四沖程汽油機(jī)的剖面圖，它是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。 其中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（ ） 吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程解析 做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程，燃料燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功。 故選 。答案 變式訓(xùn)練 （ 甘肅