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(共53张PPT)
第二节 内能
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
物质结构的微观模型1——物质的组成
知1－讲
1
常见的物质是由分子或原子(以下统称分子)组成的。
(1)无论是生命体还是非生命体，无论物体是大还是小，都是由分子组成的。
有的物质由分子构成，有的物质由原子直接构成。
知1－讲
(2)分子非常小，若把分子看成球形，一般分子的直径以 10－10 m 为单位来量度。
(3)构成物质的分子数量非常巨大。如体积为1 cm3的空气中分子数大约为2.7×1019个。
(4)分子是肉眼看不到的，但人们通过现代科技手段可以观察到。
知1－讲
特别提醒
一般物质可以分为分子，分子也可以分为原子，原子还可以再分，但是分子如果再分，物质就不再具有原来的化学性质了。
知1－练
例 1
专家称传染病病人咳嗽所产生的有大量病毒的飞沫，会使1 m范围内的其他人吸入而被感染，所以与传染病病人近距离接触要戴口罩。一粒飞沫的直径为1× 10－6～5×10－6 m(分子直径约为1×10－10 m)，由此可判断飞沫________(填“是”或“不是”)分子。
不是
知1－练
解题秘方：注意分子与固体(或液体)微小颗粒的区别。通常人眼能看得见的粉末、液体小颗粒等都包含很多的分子，它们本身不是分子。
解析：分子的直径约为1×10－10 m，是非常小的，我们用肉眼是看不见的，但病人咳嗽所产生的飞沫是肉眼可以看见的，所以飞沫不是分子。
这是分子的基本特点之一。
知1－练
1．关于物质的构成，下列说法正确的是(　　)
A. 分子的直径很小，一般为10－10 cm
B. 可以借助光学显微镜观察到分子
C. 分子是保持物质化学性质不变的最小微粒
D. 无生命的物体是由分子组成的，而有生命的物体不是由分子组成的
C
知2－讲
知识点
物质结构的微观模型2——分子的运动
2
1. 一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。
2. 扩散
两种不同的物质可以自发地彼此进入对方，这种现象称为扩散现象。
知2－讲
3. 分子运动的证据
观察体验：
(1)在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上方倒扣一个空瓶子，使两个瓶口相对， 中间用一块隔板隔开。抽掉隔板后，两者逐渐混合均匀。
二氧化氮密度大。将空瓶子放在上方，是为了避免重力的作用对实验结果产生影响。
知2－讲
(2)将蓝色的浓硫酸铜溶液缓慢注入烧杯内水的底部，几天之后，两种溶液混合均匀。
(3)把铅板和金板放在一起并压紧。几年之后，金板上渗入了一些铅，铅板上渗入了一些金。
知2－讲
4. 结论
(1)气体间可以发生扩散现象，液体间也可以发生扩散现象，固体间也可以发生扩散现象。
(2)扩散的快慢与温度有关：温度越高，扩散得越快；温度越低，扩散得越慢。
知2－讲
特别解读
理解分子热运动的要点：
1. 不同物质组成的两物体间都可以发生扩散现象。
2.温度越高，分子运动越剧烈。
3.分子的无规则运动叫作分子的热运动。
知2－讲
特别提示
观察液体间扩散的实验中，也要将密度大的液体放在下方。
知2－练
下列现象能说明分子做无规则运动的是(　　)
A. 春风拂面，柳絮飞扬 B. 晨曦微露，雾漫山野
C. 百花齐放，花香四溢 D. 天寒地冻，大雪纷飞
例 2
解题秘方：物质是由分子组成的，组成物质的分子很小，直接用肉眼看不到，即能被肉眼看到的运动不是分子的运动。
知2－练
解析：鲜花的芳香分子在不停地做无规则运动，所以人们能够感受到“花香四溢”；人眼能看到的柳絮飞扬、雾漫山野、大雪纷飞都是机械运动，与分子无规则运动无关。
答案：C
知2－练
2. 装修房屋时，如果选用不环保的材料会闻到对人体有害的刺激性气味。材料散发出刺激性气味是_______现象，说明了_____________________________。这种现象在夏天特别明显，原因是____________________________，所以我们要选用优质环保的材料进行装修。
扩散
分子在永不停息地做无规则运动
温度越高，分子无规则运动越剧烈
知3－讲
知识点
物质结构的微观模型3——分子间的作用力
3
1. 组成物质的分子间有相互作用的引力和斥力，分子间引力和斥力总是同时存在的。
2. 物质在三种常见状态下具有不同的物理性质，其原因是分子间距离决定了分子间作用力的大小。引力和斥力就像连着两个小球的弹簧中的弹力一样。
知3－讲
连着小球的弹簧 物质内相邻 的分子之间的距离 分子间 作用力 举例
等于平衡距离 0 常态的
物体
小于平衡距离 表现为 斥力 被压缩的物体
知3－讲
连着小球的弹簧 物质内相邻 的分子之间的距离 分子间 作用力 举例
大于平衡距离 表现为 引力 被拉伸的物体
相距很远时 作用力 可忽略 气体
续表
知3－讲
警示误区
分子间距离小于平衡距离时，以斥力为主(即斥力大于引力)，不要理解为只有斥力，而没有引力。
知3－讲
思想方法
类比法理解分子间作用力:
组成物质的分子有很多，为了研究方便，我们取两个相邻分子为研究对象。
把两个相邻分子，类比为用弹簧相连的两个小球；把分子间的作用力，类比为弹簧产生的弹力。
知3－练
[中考·宜昌]如图1所示，把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，读出弹簧测力计的示数。使玻
璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻
璃板，弹簧测力计的示数_______(填“变大”
“变小”或“不变”)，原因是
__________________。
例 3
变大
分子间存在引力
知3－练
解题秘方：由有关知识分别排除浮力和大气压对弹簧测力计示数的影响。找出唯一可能的原因—水分子对玻璃分子的引力导致拉玻璃板的拉力大于玻璃板的重力。
知3－练
解析：玻璃板下表面恰好与水面接触→排除浮力的影响。
液体能将压强大小不变地向各个方向传递，大气对玻璃板上下表面的压强(压力)相等→排除大气压影响弹簧测力计的示数。
确定：将玻璃板拉离水面时，水分子对玻璃分子的引力使弹簧测力计示数大于玻璃板的重力。
知3－练
3. [中考·无锡]如图所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压，它们会粘在一起，下方可以挂起重物。该现象主要说明了(　　)
A. 分子间有空隙
B. 分子间存在吸引力
C. 分子间存在排斥力
D. 分子处在永不停息的无规则运动中
B
知4－讲
知识点
固体、液体和气体的特征
4
利用模型法理解分子在固体、液体和气体中的运动状态。
物质的 状态 模型 分子间 间距 分子间 作用力 分子运动情况 形状和
体积
固态 较小 较强 在固定位置附近振动 有一定的体积和形状
知4－讲
续表
物质的 状态 模型 分子间 间距 分子间 作用力 分子运动情况 形状和
体积
液态 较大 较弱 在一定限度内可以 运动 有一定的体积，无确定的形状
气态 很大 很弱 自由 运动 无固定的体积和形状
知4－讲
思想方法
类比学生不同的活动状态理解物质三态的分子状态:
(1)固态物质的分子排列规则，就像坐在座位上的学生。
(2)液态物质的分子可以移动，就像课间教室中的学生。
(3)气态物质的分子几乎不受力的约束，就像操场上乱跑的学生。
知4－练
物质在不同状态下的分子模型如图2所示，
例 4
知4－练
下列有关说法正确的是(　　)
A. 图甲中分子间距
很远，组成的物
质具有流动性
B. 图乙中分子间距最近，不容易被压缩，容易被拉伸
C. 图丙中分子排列杂乱，分子间的作用力几乎为零
D. 图甲为气态物质分子模型，图乙为液态物质分子模型
知4－练
解题秘方：根据分子的排列特点判断物质的状态。
解析：图甲中，分子无固定排列，组成的物质具有流动性，故A正确；图乙中分子间距最近，分子间的作用力最大，既不容易被压缩，也不容易被拉伸，故B错误；图丙是液态物质分子模型，分子排列杂乱，分子间有一定的作用力，故C错误；图甲为气态物质分子模型，图乙为固态物质分子模型，故D错误。
答案：A
知4－练
4. [中山期末]如图是构成物质的固、液、气三态的分子模型，其中是液态分子模型的是图_____；物质从图丙状态变化到图乙状态时，分子间作用力______(填“变大” “变小” 或“不变”)； 当物质从图乙状态变化到图甲状态时，需_______(填“吸热”
或“放热”)。
甲
变小
放热
知5－讲
知识点
物体的内能
5
1. 回顾机械能，认识内能，即利用类比法认识内能。
两种能量 机械能 内能
动能 物体由于运动而具有的能量 分子在不停地运动，每个分子都具有动能
知5－讲
续表
两种能量 机械能 内能
势能 受到重力作用的物体被举高而具有重力势能；具有弹性的物体发生弹性形变能对外做功，即具有的能叫作弹性势能 分子间有相互作用的引力和斥力，每个分子都具有分子势能
定义 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和叫作物体的内能
知5－讲
2. 单位 焦耳(J)，各种形式能量的单位都是焦耳。
3. 物体内能的影响因素
知5－讲
深度理解
一切物体不论温度高低、状态如何都具有内能。例如，高温铁水有内能、低温冰山也有内能；固体有内能，液体和气体也有内能。
知5－练
关于物体的内能，下列说法正确的是(　　)
A. 温度相同的1 kg 和100 g 的水内能相同
B. 同种物质构成的两个物体，温度高的内能一定大
C. 温度为0 ℃的物体没有内能
D. 同一物体温度降低，它的内能减小
例 5
知5－练
解题秘方：比较同种物质构成的不同物体内能的大小，可用控制变量法或综合分析法分析。
知5－练
解析：物体内能的大小与温度和质量都有关，水的温度相同，若质量不同，内能也不同，A错误；同种物质构成的不同物体，若不知道两物体质量的关系，温度高的物体内能不一定大，B错误；一切物体在任何温度下都有内能，C 错误；同一物体，即物质种类及质量相同，温度升高时，内能增加，温度降低时，内能减小，D正确。
答案：D
知5－练
5. 甲、乙、丙三个杯子中，装有成分配比相同的奶茶，甲杯中奶茶的质量为450 g，温度为35 ℃，乙杯中奶茶的质量为600 g，温度为35 ℃，丙杯中奶茶的质量为600 g，温度为55 ℃，则_____杯中奶茶的内能最大，_____杯中奶茶的内能最小。
丙
甲
知6－讲
知识点
改变内能的方式
6
1. 热传递改变内能 (1)热传递
条件 两物体间或同一物体不同部分间有温度差
过程 高温物体放热，内能减小；低温物体吸热，内能增大
结果 温度相同
实质 能量从高温物体(或高温部分)向低温物体(或低温部分)转移
不一定是由内能大的物体向内能小的物体转移。
知6－讲
(2)热量
①定义：物体吸热或放热过程中所传递的能量，叫作热量。通常用符号Q表示。
②单位：焦耳(J)。
③注意：热量与内能是两个不同的概念。
知6－讲
知识链接
●热量是热传递过程中转移的能量，它不属于哪个物体，不能说某物体含有多少热量。
●热量可以用来量度物体内能改变的多少，一个物体吸收(或放出)多少焦耳热量，则它的内能就增加(或减小)多少焦耳。
知6－讲
2. 做功改变内能
(1)实验探究
实 验 设 计
知6－讲
续表
实 验 现 象 活塞下压，硝化棉被点燃 向瓶内打气，瓶塞被顶出，瓶口出现“白气”
实 验 结 论 对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，内能 减少
知6－讲
(2)做功改变内能的实质：机械能和内能发生了转化。
知6－讲
3. 温度、热量和内能的关系
相互影响关系
内能与温度 同一物体温度升高，内能一定增大；但内能增大时，温度不一定升高
内能与热量 物体吸收热量(不对外做功)，内能一定增大；但内能增大时，不一定是因为吸收了热量
热量与温度 物体温度升高时，不一定是因为吸收了热量；而物体吸收热量后，温度也不一定升高
知6－讲
深度理解
只有合适的做功方式，才能改变物体的内能。
(1)使物体内能增大的做功方式：压缩做功、克服摩擦做功、锻打做功和弯折做功。
(2)气体膨胀做功，其内能减小。
知6－练
[中考·连云港]下列事例中，用热传递的方式来改变物体内能的是(　　)
A. 古人钻木取火 B. 冬天双手摩擦取暖
C. 一杯热水慢慢变凉 D. 人从滑梯滑下臀部发热
例 6
知6－练
解题秘方：抓住做功与热传递改变内能的区别。热传递改变内能的关键点是在改变物体内能的过程中，有“温度差”这个特征；而做功改变物体内能的过程中，则有克服摩擦、锻打、压缩体积或膨胀等做功方式。
知6－练
解析：钻木取火、双手摩擦取暖、人从滑梯滑下臀部发热都是由于摩擦生热，都是通过做功的方式改变内能；一杯热水慢慢变凉，即热水放出热量，这是通过热传递的方式改变物体内能。
答案：C
知6－练
6. [中考· 福建]如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过_______的方式，使筒内空气内能_____，温度升高，达到艾绒的着火点。
做功
增加
内能
分子
内能
影响因素
改变
方式
热传递
做功
作用力
物质
分子热运动
扩散现象
影响因素(共39张PPT)
第五节 调查燃料的利用及其对环境的影响
第十章 机械能、内能及其转化
任务
认识常见的燃料
知1－讲
1
1. 燃料
(1)定义： 能够燃烧的物质。
(2)分类： 固体燃料、液体燃料、气体燃料。
(3)能量转化： 化学能内能。
只有燃料完全燃烧时，燃料的化学能全部转化为内能。
知1－讲
2. 热值
(1)物理意义 表示不同燃料完全燃烧时放热的能力。
(2)定义 一定质量的某种燃料完全燃烧，化学能转化为内能的量(放出的热量)与其质量的比叫作这种燃料的热值。
(3)定义式
比值定义法
知1－讲
(4)理解要点 ①热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。②气体燃料的热值q＝，热值单位为“J/m3”；气体燃料完全燃烧放出的热量Q＝qV。
知1－讲
类比思考 热值和比热容都是物质的特性，那么热值和比热容有什么不同？
类比结果
热值和比热容的比较：①定义不同；②描述对象不同，热值针对燃料，而比热容针对所有物质；③单位不同，热值单位是“J/kg” 或“J/m3”，而比热容单位是“J/(kg·℃)”。
知1－讲
3. 探究燃料的放热能力
实验设计：测量出10 g 石蜡和10 g 酒精，将其分别放在两个燃烧皿中，对质量相等的水加热，使石蜡和酒精充分燃烧，记录加热前后放在水中两支温度计的示数。
知1－讲
分析论证：质量相等的石蜡和酒精充分燃烧后，两杯水升高的温度不同，表明这些燃料燃烧时，放出热量的多少不同。
实验结论：不同燃料的放热能力不同。
知1－讲
思想方法
控制变量法：探究燃料放出的热量和燃料种类的关系，需要控制燃料质量相同，改变燃料种类，比较放出的热量，这里使用了控制变量法。
转换法：燃料放出热量的多少可以通过液体升高的温度比较，这里使用了转换法。
知1－练
例 1
小聪为比较酒精和汽油热值的大小，利用如图1所示的装置进行了实验。
知1－练
解题秘方：比较不同燃料热值的大小实验利用了控制变量法和转换法。
知1－练
(1)取质量相等的酒精和汽油为燃料，制成酒精灯和汽油灯。在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的_______(填“同种”或“不同”)液体。同时点燃两灯，对两杯液体加热。
解析：根据控制变量法，应在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的同种液体。
同种
知1－练
(2)小聪从开始加热时，记录温度计的示数，待燃料__________(填“全部燃烧”或“燃烧相同的时间”)后，小聪根据温度计的示数变化绘制出了如图丙所示的图像，由图像可知，_____(填“酒精”或“汽油”)的热值较大。
全部燃烧
汽油
知1－练
解析：实验中待燃料全部燃烧，通过观察温度计示数的变化来比较两种燃料热值大小；由图丙可知，b图像中的液体的末温高，则汽油放出的热量多，汽油的热值大。
知1－练
(3)如果该实验选择比热容______(填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更加明显。
解析：在吸收相同热量的情况下，比热容小的物质温度升高得多，所以用比热容小的液体可以使实验现象更明显。
小
知1－练
(4)若已知液体的比热容、液体的质量及两种燃料的质量，小聪计算出液体吸收的热量，他通过这些数据______ (填“能”或“不能”)准确地计算出酒精和汽油的热值，因为____________________________________________
___________。
不能
燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收，存在
热量损失
知1－练
1. 如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验；要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过___________(填“加热的时间”或“升
高的温度”) 来反映的。
甲、乙
升高的温度
知1－练
[中考·陕西]在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量是________J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧______kg的煤气，这是通过________的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值______(填“变大”“变小”或“不变”)。[水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值q煤气＝4.2×107 J/kg]
例 2
6.72×105
0.016
热传递
不变
知1－练
解题秘方：不计热量损失，煤气完全燃烧放出的热量Q放＝Q吸，先用Q吸＝cm(t－t0)计算出水吸收的热量；根据Q放＝mq计算出需要完全燃烧煤气的质量。
知1－练
解析：水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×
2 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J。不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq得， 需要完全燃烧煤气的质量m＝＝
＝0.016 kg。用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。
知1－练
2. [安徽模拟]完全燃烧0.3 m3液化石油气放出的热量全部被100 kg 水吸收，可以使水的温度升高到45℃。已知水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，液化石油气的热值q＝4.9×107 J/m3，则水的初温为_______℃。
10
知2－讲
1. 热机的效率
(1)定义 热机用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫作热机的效率。
(2)定义式
任务
了解燃料的利用效率
2
知2－讲
2. 锅炉的效率
(1)定义 锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作锅炉的效率。
(2)定义式
知2－讲
易错提醒
1. 热机效率是个比值，与功率大小、消耗燃料多少、转速快慢等因素无关。
2.热机的效率越高意味着消耗相同质量的燃料输出的有用功越多。
3.热机的效率总是小于1。
知2－讲
3. 提高燃料利用效率的方法
(1)使燃料充分燃烧，如将煤炭研磨成粉末，吹入炉内燃烧，加大送风量。
(2)尽量减少各种热量的损失。
(3)通过技术革新，改良燃料品种、燃烧方式。
知2－讲
深度理解
炉子烧水中的能量损失：煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器吸收了一部分能量；煤气灶本身也会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量；还有一部分能量直接散失掉了。
知2－练
我国在世界上首次对可燃冰实现安全可控开采。1 m3可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，已知 q天然气＝2.1×l07 J/m3，c水＝4.2×l03 J/(kg·℃)。求：
(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是多少？
(2)若上述热量80% 被水吸收，可将多少千克的水从25 ℃加热至85 ℃？
例 3
知2－练
解题秘方：先根据放热公式Q放＝qV计算出燃料完全燃烧
放出的热量，然后根据效率公式η＝的变形公式求出水吸收的热量，最后根据吸热公式Q吸＝cmΔt的变形公式求出水的质量。
知2－练
解：(1)由题知，1 m3可燃冰分解后，可释放出约150 m3天然气，则1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧放出的热量
Q放＝q天然气V天然气＝2.1×107 J/m3×150 m3＝3.15×109 J。
知2－练
(2)水吸收的热量Q吸＝Q放×80%＝3.15×109 J×80%＝2.52× 109 J，水的质量m水＝＝
＝1×104 kg。
知2－练
3. 菜油最适宜的烹饪温度在150 ℃至180 ℃之间。用天然气将质量为0.02 kg 的菜油从室温20 ℃加热到170 ℃，天然气燃烧释放出的热量有60% 被菜油吸收，则菜油吸收了_______J 热量，燃烧了_________m3的天然气。[取c菜油＝2.0×103 J·(kg·℃)－1，天然气的热值为4×107 J/m3]
6×103
2.5×10－4
知3－讲
1. 环境污染
常见的废气污染：
任务
认识燃料的利用对环境的影响
3
知3－讲
2. 环境保护措施
(1)改进燃烧设备，消除烟尘。
(2)提高燃料的利用率，采取集中供热，以减少大气污染。
(3)充分开发利用污染少和无污染的能源。
(4)在内燃机排气管上安装尾气处理装置及消声器，以减少有害物排放和噪声污染。
(5)推广和普及气体燃料的使用，比如将煤转化为煤气再使用。
知3－讲
知识拓展
我国提出的碳中和就是减少二氧化碳等温室气体排放并通过植树造林、节能减排等形式，以抵消自身产生的二氧化碳排放量，实现二氧化碳“零排放”。
知3－练
某学校每天需将1 000 kg、20 ℃的水烧开供师生饮用。
例 4
解析：利用公式Q吸＝cmΔt计算烧开水所需要吸收的热量。煤炭燃烧不完全，产生大量的一氧化碳；煤气的成分是一氧化碳，燃烧生成二氧化碳；天然气的主要成分是甲烷，燃烧生成二氧化碳和水。
知3－练
(1)试计算每天烧开水所需要的热量是多少？(当地气压为1 标准大气压)
解：在1标准大气压下，水的沸点是100℃，把水烧开，
水吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃ )×1 000 kg×(100℃－20℃)＝3.36×108 J。
知3－练
(2)若分别用煤炭、煤气、天然气作为燃料，根据课本中的知识和你生活时的经验，简述以上三种燃料中使用哪种燃料对大气污染程度最重以及它对大气的污染物主要是什么？
解：煤炭对大气污染最严重；它对大气的主要污染物是粉尘、二氧化硫等。
知3－练
4. 为实现国家“碳达峰”“碳中和”的目标，我国某汽车集团研发了一款新型汽车。与另一款汽车相比，在同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。
知3－练
如图所示是汽车发动机某一冲程的示意图，下列说法错误的是(　　)
A. 该冲程为压缩冲程，机械能转化为内能
B. 尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸
中燃烧更完全
C. 新型汽车在行驶时，能量转移或转化过程中，能量的总量不变
D. 该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
A
调查燃料的利用及其对环境的影响
燃料的热值
效率
定义式
q＝
定义式
η=、η=
燃烧放热(共52张PPT)
第一节 机械能
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
能量
知1－讲
1
1. 概念 物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，通常用符号E表示。例如，流动的河水可以使水车转动，河水对水车做功，我们就说此时河水具有能量。
2. 单位 能量的单位与功的单位相同。在国际单位制中，能量的单位是焦耳(J)，简称焦。
知1－讲
3. 能量和功的关系 能量大小可以通过做功多少来体现。能够做的功越多，表明物体具有的能量越大。
知1－讲
深度思考 具有能量的物体是否正在做功？是否做了功？
深度理解
具有能量的物体可以不在做功，甚至就没有做功。例如，拉弯的弓具有能量，但手松开之前，弓没有对箭做功。
知1－练
例 1
下列关于能量的叙述，不正确的是( )
A. 弯弓射箭，弓具有能量
B. 高空坠物伤人，坠物具有能量
C. 风吹船行，风具有能量
D. 激流冲走巨石，激流没有能量，巨石具有能量
知1－练
解题秘方：利用概念辨析法解答：判断物体是否具有能量，关键是看物体能否对外做功。
解析：弓对箭做功，坠落的物体对人做功，风对船做功，激流对巨石做功，它们都能够做功，都具有能量。
答案：D
知1－练
1. 关于功和能的关系，下列说法正确的是( )
A. 物体具有的能越多，它做的功越多
B. 物体具有能就一定正在做功
C. 正在做功的物体一定具有能
D. 物体能够做功的多少与它具有的能无关
C
知2－讲
知识点
动能
2
1. 定义 物体由于运动而具有的能叫作动能。
知2－讲
2. 探究动能大小和速度大小的关系
实验设计： 如图1所示，质量相同的两个小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击置于水平面上的小木盒，观察小木盒移动距离的长短。
控制变量法(控制质量相同，改变速度)。
转换法
知2－讲
实验现象：由较高位置释放的小球，推动木盒移动的距离长。
分析讨论：位置越高的小球到达水平面的速度越大；小球推动木盒移动的距离越长，表明小球的动能越大。
实验结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大。
知2－讲
深度思考 实验过程中，是探究小球的动能还是木盒的动能
深度理解
实验中的研究对象是小球，即探究小球动能大小和速度大小的关系。
知2－讲
3. 探究动能大小和质量大小的关系
实验设计：如图2所示，质量不同的两个小球分别从斜面的同一高度由静止开始滚下，观察小木盒移动距离的长短。
实验现象：质量较大的小球，推动小木盒移动的距离长。
实验结论：速度相同的物体，质量越大，动能就越大。
知2－讲
4. 动能的影响因素 物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关，质量越大，运动速度越大，物体的动能越大。
知2－讲
方法点拨
小球从同一斜面的同一高度由静止开始滚下，到达水平面时的速度相同。
知2－练
为了模拟汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行了如图3所示的实验探究。
例 2
知2－练
解题秘方：对于以教材实验为基础的探究题，必须综合教材实验的体验和实验探究的方法进行分析思考。
知2－练
(1)实验中，通过比较小车推动木块移动距离的远近，来判断_______(填“小车”或“木块”)动能的大小，这种常用的实验方法是_________(填“控制变量法”或“转换法”)。
解析：实验中通过观察木块被推动的距离的远近，比较小车对木块做功的多少，从而判断小车动能的大小，这是转换法的运用。
小车
转换法
知2－练
(2)为了研究汽车的超速问题，实验中应选择图中_____、______两图进行比较，得到的结论是小车的质量一定时，速度越大，则动能越大，安全隐患越大。
解析：研究超速问题应控制质量相同，改变速度，实验中应选择甲、乙两图进行比较。
甲
乙
知2－练
(3)为了研究汽车的超载问题，实验中应选择图中乙、丙两图进行比较，得到的结论是______一定时，______越大，______越大，安全隐患越大。
解析：研究超载问题应控制速度相同，改变质量，实验所得结论：速度一定时，质量越大，动能越大。
速度
质量
动能
知2－练
2. [中考·潍坊]为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜面上自由滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。
知2－练
(1)实验中探究的“物体的动能”是指_______(填字母)。
A. 钢球在斜面上的动能 B. 钢球撞击木块时的动能
C. 木块被撞击后的动能
(2)若水平面是光滑的，______(填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：_______________。
B
不能
增大钢球的释放高度
知3－讲
知识点
势能
3
1. 势能 包括重力势能和弹性势能。
(1)重力势能：受到重力作用的物体被举高后具有的能量。一切被举高的物体都具有重力势能。
(2)弹性势能：具有弹性的物体发生弹性形变能对外做功，即具有能。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。对弹簧、橡皮筋等物体而言，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。
知3－讲
知识链接
形变不同于弹性形变，物体受到外力作用而发生形状变化叫形变；如果外力撤销，物体能恢复原状，这种形变叫弹性形变；如果外力撤销，物体不能恢复原状，这种形变叫塑性形变；形变包括弹性形变和塑性形变。
知3－讲
2. 探究重力势能和质量、高度的关系
实验设计：如图4所示，将木质小桌正立放置在细沙上。
知3－讲
方案一：让质量相同的铁块从不同高度由静止落下，观察比较铁块对小桌做功后桌腿陷入细沙的深度。
方案二：让质量不同的铁块从同一高度由静止落下，观察比较铁块对小桌做功后桌腿陷入细沙的深度。
知3－讲
实验现象：(1)相同质量的铁块，释放时的位置越高，小桌桌腿陷入细沙的深度越大。
(2)从同一高度下落的铁块，质量越大，小桌桌腿陷入细沙的深度越大。
知3－讲
实验要点
方案一：控制质量相同，改变高度进行实验，探究重力势能和高度的关系。
方案二：控制高度相同，改变质量进行实验，探究重力势能和质量的关系。
知3－讲
3. 重力势能的影响因素 物体的重力势能大小与物体的质量和所处的高度有关，质量越大、所处的高度越大，具有的重力势能就越大。
知3－练
如图5所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验
过程。(容器中装有细沙，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小)
例 3
知3－练
解题秘方：对于以教材实验为基础的探究题，必须综合教材实验的体验和实验探究的方法进行分析思考。
知3－练
(1)由_______两图可探究重力势能的大小与质量的关系，得出的关系是____________________________________
_____________。
解析：探究重力势能的大小与质量的关系，需要控制物体自由释放的高度相同，物体的质量不同，由图可知，乙、丙符合此条件。结论是当高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。
乙、丙
在高度相同时，质量越大，物体的重力
势能越大
知3－练
(2)由甲、丙两图_____(填“能”或“不能”)探究重力势能的大小与高度的关系，理由是______________________。
解析：要探究重力势能的大小与高度的关系，要控制物体的质量相同，由甲、丙两图可知，A、B 的质量不相等，因此不能探究重力势能的大小与高度的关系。
不能
没有控制A、B的质量相等
知3－练
(3)本实验是通过_______________________来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的______法。
解析：在此实验中，通过观察桌腿陷入细沙中的深度来比较各铁块重力势能的大小，这种方法叫转换法。
桌腿在细沙中下陷的深度
转换
知3－练
3. 在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中，小明准备了四块相同的花泥，两个体积相同但质量不同的钢球和玻璃球(m钢＞m玻)。
(1)将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由实验现象可知，实验的自变量是_________，控制不变的量是_____________。
球的质量
球释放的高度
知3－练
(2)将钢球分别从距花泥h1和h2(h1＞h2)高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由实验现象得出结论：当______相同时，重力势能与_______有关。
质量
高度
知4－讲
知识点
机械能及其转化
4
1. 机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能。例如，空中飞行的客机具有动能和重力势能；瀑布中的水具有重力势能和动能。
知4－讲
2. 动能和重力势能的转化
实验设计：如图6所示，将小球从A点由静止释放，小球左右来回不断地摆动，C位置是右侧最高点。
知4－讲
论证思考 (1)小球从A位置摆向B位置的过程中，什么能减小？什么能增加？什么能转化为什么能？
(2)小球从B位置摆向C位置的过程中，什么能转化为什么能？
论证结果
(1)重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能。
(2)动能转化为重力势能。
知4－讲
实验结论：重力势能可以转化为动能，动能也可以转化为重力势能，即动能和重力势能可以相互转化。
知4－讲
3. 机械能守恒
大量实验表明：物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。
知4－讲
4. 机械能的应用
《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓，如图7所示。水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势
能增大，然后石锤落下，石锤的重力
势能又转化为石锤的动能，再对下面
的米做功。
知4－讲
知识拓展
生产、生活中因各种阻力的存在，动能和势能的转化中，机械能总和往往会逐渐减小，即机械能不守恒。
知4－练
下列四个情境中，属于动能转化为势能的是( )
A. 滚摆下落 B. 踩板下滑
C. 秋千上摆 D. 弹簧拉车
例 4
知4－练
解题秘方：机械能转化方向是由减少的那种能转化为增加的那种能。
解析：滚摆下落的过程是重力势能转化为动能；踩板下滑的过程是重力势能转化为动能；秋千上摆的过程是动能转化为重力势能；弹簧拉车的过程是弹簧的弹性势能转化为车的动能。
答案：C
知4－练
4. [中考·安徽]在射箭比赛中，运动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转化为箭的_______能。
动
知4－练
[中考·呼和浩特]如图8所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。
例 5
知4－练
下列说法正确的是( )
A. 从a到c的过程中，小球重力势能不变
B. 小球在c、d两点的动能可能相等
C. 从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大
D. 从a到d的过程中，小球机械能守恒
知4－练
解题秘方：小球从a到c的过程中，ac段内壁光滑，不受摩擦阻力的作用，机械能守恒。
知4－练
解析：从a到c的过程中，高度先降低后增大，小球重力势能先变小后变大，ac段内壁光滑，小球机械能守恒；从c到d的过程中，小球受摩擦阻力的作用，机械能转化为内能而减小，小球可能做匀速运动，且小球的质量不变，根据动能的影响因素可知，小球在c、d两点的动能可能相等，等高的b、d两点相比，在b点时小球的动能最大。
答案：B
知4－练
5. 如图所示，轨道的右侧有一弹簧。小明将一个小球从A点静止释放，小球沿轨道滚下，先后经过B、C、D点，然后到达E点。
知4－练
小球到达D点时的能量与在A点的能量比较______(填“变大”“变小”或“不变”)；当到达E点时，弹簧长度最短，小球的速度变为零，小球处于 ___________(填“平衡状态”或“非平衡状态”)；小球压缩弹簧的过程中，其动能转化为_______________。(整个过程中不计空气阻力和摩擦)
不变
非平衡状态
弹簧的弹性势能
机械能
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
产生原因
影响因素
能量
功
物体做功的过程就是
能的转化过程(共26张PPT)
第六节 能量转化与守恒
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
各种形式的能量
知1－讲
1
自然界中的能量以多种不同的形式存在，按照物质的不同运动形式分类，能量可分为机械能、化学能、内能、电能、核能、光能等。
知1－讲
能量形式 概念
机械能 动能、重力势能和弹性势能的统称
电能 由于电流做功而消耗的能量
内能 物体内所有分子无规则运动的动能，以及分子势能的总和
光能 物体发光时具有的能量
化学能 由于化学反应而产生的能量
核能 由于核反应，物质的原子核结构发生变化而释放的能量
知1－讲
知识链接
物质的运动形式多种多样，每一个具体的物质运动形式存在相应的能量形式。宏观物体的机械运动对应的能量形式是机械能；分子运动对应的能量形式是内能；原子运动对应的能量形式是化学能；带电粒子的定向运动对应的能量形式是电能；光子运动对应的能量形式是光能等。
知1－练
例 1
下列有关能量存在形式说法错误的是(　　)
A. 运动的物体具有动能 B. 被压缩的弹簧具有势能
C. 食物中存在化学能 D. 蓄电池中存在电能
解题秘方：根据物质的不同运动形式和各种能量的定义来解答本题。
知1－练
解析：运动的物体具有速度，具有动能，故A正确；被压缩的弹簧发生了弹性形变，具有弹性势能，故B正确；食物中存在化学能，化学能可以转化为其他形式的能，故C 正确；蓄电池在充电时是电能转化为化学能，故蓄电池中存在化学能，故D错误。
答案：D
知1－练
1. 下列能量形式与运动形式对应正确的是( )
A. 汽车的运动—— 机械能
B. 空气的运动——内能
C. 分子的运动——电能
D. 原子的运动——核能
A
知2－讲
知识点
能量守恒定律
2
1. 能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式转化为另一种形式，这种现象叫能量的转化。自然界中各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图1为能量转化示意图。
知2－讲
知2－讲
知识链接
能量的转化和转移的区别方法：能量的转化是指通过做功使能量的形式发生了改变，从一种形式的能量转化为另一种形式的能量；能量的转移是指同一种形式的能量，从一个物体转移到另一个物体或从物体的某一部分转移到另一部分，能量的形式没有改变。
知2－讲
2. 能量守恒定律
(1)内容 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物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
知2－讲
(2)对能量守恒定律的理解
①能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
③在能量发生转化时，某种形式的能量总量就不是保持不变的，这时不能认为能量是不守恒的。
知2－讲
关联思考 机械能守恒和能量守恒的区别是什么？
关联结果
机械能守恒是有条件的，在没有任何阻力时，动能和势能相互转化过程中，机械能总量保持不变。能量守恒是没有条件的，任何时候能量的转移或转化过程中，能量总量保持不变。能量守恒不是某种形式的能保持不变，而是各种能量的总和保持不变。(对比法理解)
知2－讲
3. 永动机
(1)不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫作永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
(2)能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
知2－练
[中考·岳阳]根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是(　　)
A. 出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
B. 电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C. 两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
D. 孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
例 2
知2－练
解题秘方：熟知能量守恒定律，并知道能量转化的方向性是解答此类问题的关键。
知2－练
解析：子弹射穿木板，由于摩擦阻力会使子弹动能减小，速度减慢，故A错误；在使用电水壶烧水的过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故B错误；机械表工作靠表内弹簧的弹性势能转化为机械能，很快就会消耗完毕，不可能默默地走了几十年，故D错误。
答案：C
知2－练
2. [长沙期中]有关能量转化与守恒定律，下列说法中正确的是( )
A. 能量转化与守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B. 能量转化与守恒定律只适用于能量转化过程
C. “摩擦生热”是创造了热，它不符合能量转化与守恒定律
D. 按照能量转化与守恒定律，永动机是不存在的
D
知3－讲
知识点
能量转化的方向性
3
1. 能量转化的方向性
能量转化的过程可以自发地朝某个方向进行，却不能自发地向相反方向进行。例如，电灯发光的同时产生的内能散失到空气中，而这些内能无法自动转化为电能。
知3－讲
2. 能量转移的方向性
热量可以自发地从高温物体传到低温物体，但不会自发地从低温物体传到高温物体。
知3－讲
深度思考 能量守恒定律告诉我们，能量在转移和转化的过程中，总量保持不变。那么为什么还要节约能源？
深度理解
由于能量的转化和转移具有方向性，导致自然界可利用的能量(能源)只会减少，要节约能源和合理利用能源，注重开发利用风能、水能等可再生能源，控制煤、石油等不可再生能源的开采。
知3－练
各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的。下面几幅图(图2)按能量转化的顺序排列，正确的是( )
A. ①②③④
B. ②③④①
C. ④③①②
D. ②①③④
例 3
知3－练
解题秘方：了解能源的来源及形式是解答本题的关键。
解析：本题采用综合分析法解答。各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上大多数能量都直接或间接来自于太阳，植物通过光合作用，将太阳能转化为自身的生物质能，再经过地壳变动在地质作用下，最终形成煤炭，
知3－练
发电厂将煤炭的化学能转化为电能，家用电器再将电能转化为其他形式的能，故四幅图中能量的转化顺序为太阳→树林→燃煤电厂→空调，故C 正确。
答案：C
知3－练
3. [北京海淀区期末]如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时，转化成的内能最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和______(填“增大”“不变”或“减小”)。散失到空气中的内能无法再直接利用了，这是因为能量的转化和转移具有______。
不变
方向性
能量转化与守恒
各种形式
的能量
能量的转化
能量守恒定律
具有方向性
能量的转移(共43张PPT)
第三节 比热容
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
影响物体吸收或放出热量多少的因素
知1－讲
1
1. 问题与猜想 日常生活中，我们有如下经历。
生活现象 同样的燃气灶烧开一壶水比烧开半壶水需要的时间长(需要吸收的热量多) 同样的燃气灶加热一壶水，水升高的温度越高(未沸腾)，需要的加热时间越长(需要吸收的热量多)
结论 物体吸收热量的多少与质量有关 物体吸收热量的多少与升高的温度有关
知1－讲
那么，不同种类的物质，质量相同时，升高(或降低)相同的温度，它们吸收(或放出)的热量相同吗
知1－讲
2. 实验设计 取等质量的水和煤油，用相同的电热器给它们加热，让它们升高相同的温度，比较加热的时间，如图1所示。
知1－讲
3. 分析与论证
(1)相同质量的水和煤油，升高相同的温度，水加热的时间长，即水吸收的热量多。
(2)水的吸热能力比煤油的吸热能力强。
知1－讲
4. 实验结论
(1)相同质量的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量 不同。
(2)不同物质的吸热能力不同。
知1－讲
方法点拨
实验中给不同物质加热用的是相同规格的电加热器(或相同的酒精灯)，相同时间提供的热量相同，实验中通过加热时间来比较吸收热量的多少，这属于转换法。
知1－讲
方法点拨
比较物质吸热能力的两种方法：
(1)使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量(即比较加热时间)，吸收热量多的吸热能力强。
(2)使相同质量的不同物质吸收相同的热量( 即加热相同的时间)，比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
知1－练
例 1
如图2所示是“比较不同物质吸热情况”的实验装置。两个相同的烧杯中分别装有质量相等的煤油和水。
解题秘方：解答实验型题目可以采用从一般到特殊的思维模式。
知1－练
(1)选用两个相同规格的电加热器加热，目的是使水和煤油在相等时间内_________________。
相同时间内提供的热量相同。
吸收的热量相同
知1－练
(2)实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和________。
解析：为准确测量液体的温度，温度计的玻璃泡应充分与被测液体接触，实验过程中温度计的玻璃泡不要碰到烧杯和电加热器。
注意用温度计测量液体温度的正确方法。
电加热器
知1－练
(3)图3中能合理反映该实验结果的图像是______(填“甲” “乙”或“丙”)。
乙
知1－练
解析：相同质量的水和煤油在吸收相同的热量时(加热时间相同)，由于水的吸热能力强，水的温度变化小，图像乙与实验结果相符。
知1－练
1. [中考·岳阳]图甲是“比较不同物质的吸热能
力”的实验装置。
(1)两支试管里水和煤油的质量_______(填“相
同”或“不同”)。
(2)相同时间内，水吸收的热量_______(填“大于”
“等于”或“小于”)煤油吸收的热量。
相同
等于
知1－练
(3)由图乙可知，_______的吸热能力更强。
水
知2－讲
知识点
比热容
2
1. 物理意义 表示不同物质吸热能力的物理量，比热容越大，吸热能力越强，温度越不容易变化。
2. 定义 一定质量的某种物质，温度升高(或降低)的过程中所吸收(或放出)的热量，与物质的质量和温度变化量乘积的比，叫作这种物质的比热容。
利用了比值定义法。
知2－讲
3. 定义式
4. 单位 焦每千克开，符号是J/(kg·K)；
焦每千克摄氏度，符号是J/(kg·℃)。
知2－讲
深度思考 比热容随着热量、质量、温度的改变而改变吗？
深度理解
比热容是物质的一种性质，与定义式中的物理量没有必然联系。“质量和升高(或降低) 的温度相同时，比热容与吸收(或放出)的热量成正比”“吸收(或放出)的热量和质量相同时，比热容与升高(或降低) 的温度成反比”等都是错误的说法。
知2－讲
阅读表格：常温常压下一些常见物质的比热容[J/(kg·K)]
物质 比热容
水 4.2×103
酒精 2.4×103
冰 2.1×103
煤油 2.1×103
砂石 0.92×103
物质 比热容
铝 0.88×103
玻璃 0.84×103
干泥土 0.84×103
钢铁 0.46×103
铜 0.39×103
物质 比热容
水银 0.14×103
铅 0.13×103
知2－讲
分析思考 从上面表格中发现了什么？
分析结论
不同物质的比热容一般不同；水的比热容最大；同种物质不同状态的比热容不同，例如冰和水；不同物质的比热容可能相同，例如煤油和冰、玻璃和干泥土。
知2－讲
5. 水的比热容大的应用
(1)水的比热容大，和其他常见物质相比，在质量相同时，吸收(或放出)相同的热量，温度变化小。
(2)水的比热容较大的应用：①散热剂和冷却剂；②冬天，人们常在热水袋中装入热水来取暖；③调节气候等。
知2－练
[中考· 常德改编] 下表是一些物质的比热容[单位
J(/ kg·K)]，
例 2
水 4.2×103
煤油、冰 2.1×103
砂石 0.92×103
铝 0.88×103
铁、钢 0.46×103
铜 0.39×103
知2－练
根据表中数据和生活现象，下列判断中正确的是(　　)
A. 不同种类的物质，比热容一定不同
B. 比热容与物质的状态无关
C. 质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜块的末温更高
D. 一杯水倒出一半，剩余水的比热容变小解
知2－练
解题秘方：比热容是物质本身的性质，决定于物质的种类和状态，不会随物质吸收(或放出)的热量、质量、温度的改变而改变。
知2－练
解析：煤油和冰是不同的物质，但它们的比热容是相同的，故A 错误；物质的比热容与物质的状态有关，如水和冰的比热容不同，故B错误；由Q吸=cm(t－t0)知，质量相同、初温相同的铝块和铜块吸收相同的热量，铜的比热容小，铜块的末温更高，故C正确；比热容的大小与质量无关，故D错误。
答案：C
知2－练
2．关于c＝，下列说法中正确的是(　　)
A. 物体吸收的热量越多，比热容越大
B. 物体的质量越小，比热容越大
C. 物体的温度变化量越小，比热容越大
D. 物质的比热容与热量、质量及温度的变化量无关
D
知2－练
[中考·扬州]下列与比热容有关的生活现象，描述正确的是(　　)
A. 沙漠地区昼夜温差小
B. 汽车发动机常用水作为冷却剂
C. 在太阳光的照射下，干泥土比湿泥土升温慢
D. “早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”是我国沿海地区的生活写照
例 3
知2－练
解题秘方：水的比热容较大，对于相同质量的水与其他物质，放出相同的热量，水的温度降得少一些。
知2－练
解析：沙漠地区的砂石多，由于砂石的比热容较小，会出现早晚温差大的现象，产生了“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”的现象；水的比热容大，吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少，因此汽车发动机常用水作为冷却剂；湿泥土中有水，水的比热容大，则太阳照射下，干泥土比湿泥土升温快。
答案：B
知2－练
3. [宜兴月考]下列实例中不属于利用水的比热容较大特性的是(　　)
A. 让流动的热水流过散热器取暖
B. 春季，晚上向稻田里放水，以防冻坏秧苗
C. 为了缓解城市“热岛效应”修建人工湖
D. 夏天，往室内地面上洒水降温
D
知3－讲
知识点
热量的计算
3
1. 热量计算公式及变形式
待求量 计算公式 特别说明
热量 Q=cmΔt c为物质的比热容
c的单位是J/(kg·℃)
m为物体的质量
m的单位是kg
Δt为升高或降低的温度
Δt的单位是℃
Q为物体吸收或放出的热量
Q的单位是J
比热容 c= 质量 m= 升高(或降低) 的温度 Δt=
知3－讲
2. 计算物体初温和末温的方法
(1)已知初温求末温：先由Δt＝求出物体升高(或降低)的温度，再由t＝t0＋Δt(或t＝t0－Δt)来求末温。
(2)已知末温求初温的方法同上。
“升高”和“升高了”是指温度的变化量，即Δt。
“升高到”是指末温，即t。
知3－讲
特别提醒
进行热量计算时注意以下四个问题：
1. 注意公式中各物理量的单位。
2. 公式只适用于计算物质状态不变时的吸热升温或放热 降温。
3. 注意比热容的单位：不可去掉括号而写成“J/kg· ℃ ”。
4. 注意认真审题：“升高”“升高了”不同于“升高到”
知3－练
[中考·上海]5 kg的水温度由40℃下降到20℃，放出的热量Q放为多少？[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
例 4
解题秘方：公式法的运用技巧是先找出所需的已知条件，再将已知条件代入到公式中求解。
解：水放出的热量Q放＝c水m(t0－t)＝4.2×103J/(kg·℃) ×5 kg×(40℃－ 20℃)＝4.2×105 J。
知3－练
4. [中考·重庆A]新能源太阳灶是一种烧水做饭的器具，太阳灶烧水时将太阳能转化为水的______能，将2 kg的水从20 ℃ 加热到70 ℃，水吸收的热量为________J。
内
4.2×105
知3－练
有一根烧红的铁钉，质量是2 g，放出920 J的热量后，
温度降低到20 ℃，求铁钉的初温。
[c铁＝0.46×103J/(kg·℃)]
例 5
先求出Δt，再求t0。
解：铁钉温度降低Δt＝＝＝1 000 ℃，
铁钉的初温t0＝t＋Δt＝20℃＋1 000℃＝1 020℃。
知3－练
5. [中考·长沙]雷电是大气中一种剧烈的放电现象，某次雷电释放了2.1×109 J 的能量，若这些能量全部被水吸收，可使质量为_________kg的水从0℃升高到50℃。
1×104
知4－讲
知识点
导热性
4
1. 概念 物质传导热量的性能。
2. 导热性是物质的一种属性，不同的物质具有不同的导热性。金属的导热性一般比非金属的导热性好，纯金属的导热性通常优于合金材料。
知4－讲
知识拓展
导热性是物质的一种物理属性。物质的物理属性还有状态、硬度、密度、比热容、透光性、导电性、磁性、弹性等。
知4－练
在寒冷的冬季，用手分别触摸长时间停放在室外的自行车车架的铁管和车把上的塑料把套，感觉铁管比塑料把套更冰冷一些。此时铁管和塑料把套的温度______(填“相同”或“不相同”)。从导热性能角度来讲，导热性______(填“好”或“差”)的材料更适合做车把的把套。
例 6
相同
差
知4－练
解题秘方：根据生活实际需要选择导热性能不同的材料。
解析：因为外界环境温度不变，所以铁管和塑料把套的温度是相同的，因为铁管的导热性好，塑料的导热性差，摸铁管时，容易把人体的热量导出，所以摸铁管感觉更冷一些，所以应该选择导热性差的材料作为车把的把套。
知4－练
6. [贵阳期中]小王同学在使用家里的铁锅发现，用铁锅加热相同质量的油和水时，水的温度上升较慢，这是因为水的__________。而他家的铁锅的手柄用塑料制成，这是利用了塑料的导热性_____(填“强”或“弱”)的特点。
比热容较大
弱
比热容
比热容
定义
物理意义
热量计算
水的比热容
大的应用(共38张PPT)
第四节 热机
第十章 机械能、内能及其转化
知识点
热机的种类
知1－讲
1
1. 定义 将燃料燃烧产生的高温、高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。
2. 热机工作原理 化学能 内能 机械能。
3. 常见热机类型 蒸汽机、内燃机(包括汽油机、柴油机)、汽轮机、喷气发动机等。
知1－讲
知识关联
内燃机是燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，常见的内燃机有汽油机和柴油机。
知1－练
例 1
如图1所示，取一只透明胶卷盒，底部钻一小孔，刚好能将电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮。
解题秘方：本题主要考查学生改变内能的方法，要结合热机的工作原理进行类比分析，学会综合运用。
知1－练
(1)实验中，你将观察到的现象是__________________。
解析：打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，观察到的现象是酒精燃烧产生的内能使塑料盒盖飞出去。
塑料盒盖飞出去了
知1－练
(2)在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外做功，燃气的_______能减少，转化为盒盖的_______能。
解析：酒精燃烧后产生的内能对外做功，燃气的内能减少，内能转化为盒盖的机械能。
内
机械
知1－练
1. [中考·无锡]如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞________，水蒸气的一部分________能
转化为软木塞的_____能，利用这一原理，
可以制成热机。
做功
内
机械
知2－讲
知识点
汽油机
2
1. 定义 用汽油做燃料，使汽油在汽缸内燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。
2. 结构 进气门、排气门、火花塞、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
知2－讲
模型图 主要部件 作用
汽缸 汽油燃烧的场所
活塞 被高温、高压燃气推动，把内能转化为机械能
连杆 把活塞的上下运动转变为曲轴的圆周运动
火花塞 产生电火花使燃料混合物猛烈燃烧
知2－讲
释疑解难
1. 热机启动的动力：先靠外力使飞轮和曲轴转动起来，然后带动活塞运动。
2. 活塞向上运动的动力：在做功冲程中，气体迅速膨胀，推动活塞向下运动，并通过连杆推动曲轴旋转，从而带动飞轮旋转。飞轮旋转的惯性，会反过来带动曲轴旋转，实现活塞的上下移动。
知2－讲
3. 汽油机工作的四个冲程
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
图示
知2－讲
续表
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
气门开闭 进气门打开 排气门关闭 进气门关闭 排气门关闭 进气门关闭 排气门关闭 进气门关闭
排气门打开
活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动
主要过程 吸入汽油和空气的混合物 压缩混合物 火花塞点火产成高温高压气体，推动活塞向下运动 排出废气
知2－讲
续表
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
能量转换 无 机械能→内能 内能→机械能 无
说明 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2 圈，对外做功1次
知2－讲
深度思考 汽油机的做功冲程中，能量是如何转化的？
深度理解
做功冲程的两次能量转化：一是燃料燃烧，化学能转化为内能；二是燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。
知2－练
如图2是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是(　　)
例 2
知2－练
解题秘方：通过气门的开闭情况和活塞的运动情况来判断是哪一个冲程。
知2－练
解析：图A中的两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能；图B中的一个气门打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程；图C中的一个气门打开，活塞向上运动，所以为排气冲程；图D中的两个气门都关闭，活塞向下运动，所以为做功冲程，是内能转化为机械能；在做功冲程中，燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能。
答案：A
知2－练
2. [中考· 玉林]如图所示是一台四冲程汽油机的_______(填“压缩”或“做功”)冲程，这个冲程是通过_______(填“做功”或“热传递”)的方式改变汽缸内气体的内能。
压缩
做功
知3－讲
知识点
柴油机
3
1. 主要结构 进气门、排气门、喷油嘴、汽缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。
知3－讲
2. 利用对比法分析柴油机和汽油机的不同点
机种 项目 汽油机 柴油机
构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料 汽油 柴油
知3－讲
续表
机种 项目 汽油机 柴油机
工 作 过 程 吸气 冲程 吸进汽油和空气的混合物 吸进空气
压缩 冲程 混合物被压缩后， 压强达6~15 atm，温度达250~300 ℃ 空气被压缩后，压强达35~45 atm，温度达500~700 ℃
做功 冲程 火花塞点火，燃料燃烧，即点燃式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式
知3－讲
续表
机种 项目 汽油机 柴油机
用途 轻巧、体积小，常用于汽车、轻型飞机等 笨重、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克、带动发电机发电等
知3－讲
3. 柴油机和汽油机的相同点 各冲程中能量转化情况相同。
知3－讲
深度理解
柴油机的结构如图3所示，柴油机的压缩冲程更充分，压缩冲程末汽缸内的压强更大，温度更高，已超过了柴油的着火点，此时喷油嘴喷出雾状柴油，燃料燃烧更充分。
知3－练
汽油机和柴油机的主要不同是( )
A. 在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞
B. 在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C. 汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D. 在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高
例 3
知3－练
解题秘方：用对比法区别两种内燃机，要能找出两种内燃机的主要不同点。
解析：汽油机汽缸顶部是一个火花塞，而柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，这是汽油机和柴油机在构造上的区别。此外，汽油机和柴油机吸气冲程时吸入的工作物质、压缩冲程时的压缩程度及点火方式都有所不同。
答案：C
知3－练
3. 下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是(　　)
A. 汽油机和柴油机都属于内燃机
B. 汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车
C. 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D. 在压缩冲程中，柴油机汽缸内气体被压缩程度更大
C
知4－讲
知识点
火箭
4
1. 液体燃料火箭
(1)构造：液体燃料火箭主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和尾部喷口组成，如图4所示。
知4－讲
(2)工作过程：输送系统按时按量地把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，用电火花点燃，产生高温、高压气体，燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，同时对火箭产生强大的反冲推力，使火箭前进。
知4－讲
2. 我国的航天事业起步较晚，但经过我国航天人几十年的努力，现在已达到国际领先水平。我国航天事业创造了以“两弹一星”“载人航天”“北斗工程”“月球探测”为代表的辉煌成就。中国航天日是中国为了纪念航天事业成就，发扬中国航天精神而设立的一个纪念日，时间为每年的4月24日。
知4－讲
易错提醒
火箭在发射时的能量转化：先由燃料的化学能转化为内能，再由内能转化为机械能。火箭发射时机械能不守恒，这是同学们常出错的地方，他们误认为火箭上升，势能增加动能就要减小，忽略了内能转化为机械能这一情况。
知4－练
[多选]2024年5月3日嫦娥六号成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图5所示为嫦娥六号发射的场景。
例 4
知4－练
下列说法正确的是(　　)
A. 嫦娥六号用的火箭喷气发动机也是热机的一种
B. 嫦娥六号升空的过程是内能转化为机械能的过程
C. 随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能
D. 嫦娥六号卫星舱内携带的月球车等物品，在升空过程中，内能和机械能都增加
知4－练
解题秘方：明白火箭升空的原理是解题的关键。
解析：火箭使用的喷气发动机工作时将内能转化为机械能，是热机的一种，故A 正确；嫦娥六号升空的过程，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B正确；由于能量转化过程中不可避免有损耗(如热损失)，不可能实现内能全部转化为机械能，故C错误；
知4－练
卫星舱内物品在升空过程中，质量不变，速度增大，所以动能增加；升空过程中高度增大，所以重力势能增加；机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增加，但内能不一定增加，故D错误。
答案：A、B
知4－练
4. 某社团老师带领学生们制作了水火箭，使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。
知4－练
结合材料，你认为以下说法错误的是(　　)
A. 利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能增大
B. 使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程 相同
C. 水火箭加速升空阶段机械能增大
D. 水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的
C
热机
热机
工作原理、过程
其他热机
内燃机
柴油机
汽油机
结构

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