资源简介

(共48张PPT)
第十二章
江苏科学技术出版社
机械能
和内能
九年级物理上册
无论是玩具车还是汽车，都深深地吸引着我们.
为什么有的玩具车不使用电池，它也能向前跑
为什么汽车要加注燃料后才能行驶
为什么要向汽车发动机的水箱中加水
… … … …
这其中的奥秘是什么呢？
发动机中的“秘密”
单元复习
一、动能 势能 机械能
二、 内能 热传递
三、 物质的比热容
四、 机械能与内能
的相互转化
第十二章
机械能
和内能
机械能
和内能
机械能
内能
燃料
动能
势能
弹性
势能
重力
势能
影响
因素
改变
方式
做功
热传递
热值
放热
公式
知识网络
动能 势能 机械能
一
本节
知识点
势 能
02
动 能
01
机械能
03
动能
势能
物体由于运动而具有的能量
物体由于发生弹性形变而具有的能
物体由于被举高而所具有的能
重力势能
弹性势能
影响因素：物体的运动速度和质量
影响因素：物体的质量和所在的高度
影响因素：物体的弹性形变程度
动能、势能、机械能
机械能
①动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
②动能、重力势能和弹性势能可以相互转化
③机械能守恒：
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。
异同点 动能 势能 重力势能 弹性势能
形成原因 物体由于____ 而具有的能量 物体由于被____ 而具有的能量 物体由于发生
______而具有的能量
相同点 都是能量的一种具体形式，都具有______的本领
影响因素 _____________ 　_____________ ____________
1. 动能和势能
运动
举高
弹性形变
质量和速度
质量和高度　
弹性形变程度
做功
②动能和势能的相互转化
动能和势能______（ “可以”/“不可以”）相互转化。
①机械能：动能和势能统称为________，一个物体_____（填“可以”或“不可以”）同时具有动能和势能。
机械能
可以
可以
2. 机械能
③机械能守恒
如果只有动能和势能相互转化（不考虑能量损失），尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的______不变。
总和
【例题1】2021年5月15日，我国“天问一号”火星探测器从距离火星表面125千米的高度，约2万千米/时的速度，经过三个减速阶段，距离火星表面100米时，反冲火箭启动，探测器处于悬停状态，完成精准避障后再缓速下降，成功登陆火星。以下说法正确的是（　　）
A．打开降落伞减速下降时，探测器的动能不断减小，重力势能不断增加
B．打开降落伞减速下降时，探测器的动能不断减小，重力势能不断减小
C．发动机燃料燃烧不充分时燃料热值减小
D．反冲火箭的原理是机械能转化为内能
解析见下页
A．打开降落伞减速下降时，探测器的动能不断减小，重力势能不断增加
B．打开降落伞减速下降时，探测器的动能
不断减小，重力势能不断减小
C．发动机燃料燃烧不充分时燃料热值减小
D．反冲火箭的原理是机械能转化为内能
AB．打开降落伞减速下降时，质量不变，速度变小，探测器的动能减小，高度不断降低，重力势能减小，故A错误，B正确；
C．热值是燃料的属性，与燃料燃烧是否充分无关，故C错误；
D．反冲火箭的原理是：将燃料燃烧产生的内能转化为火箭上升的机械能，故D错误。 故选B。
【例题2】如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。下列说法中正确的是（ ）
A.从A点到B点的过程中机械能守恒
B.在B点时处于平衡状态
C.在O点时重力势能最大
D.从A点到O点动能转化为重力势能
A
因为A、B两点等高，物体速度为0，所以重力势能相等，动能为0，即两点的机械能相等，从A到B的过程中机械能守恒，A正确。在B点时受力不平衡，不是平衡状态；在O点时重力势能最小，从A点到O点是重力势能转化为动能；所以BCD错误。
【例题3】如图，用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。
①实验中是通过比较_______________来比较动能大小；
②比较图甲、乙是为了研究动能大小与______有关；
③本实验研究的动能是指______；（填字母序号）
A．小球在斜面上时的动能
B．小球刚撞击木块时刻的动能
C．小球撞击木块后木块的动能
木块移动的距离
速度
B
④若在研究动能与质量的关系时发现木块运动到了长木板的末端之外，在不更换实验器材的条件下，最方便的解决的办法是：____________；
⑤若水平面绝对光滑，本实验______（能/不能）达到探究目的；
⑥忽略小球撞击木块时的能量损失，
甲、乙两次实验中小球和木块在水平
长木板上克服摩擦做功分别为WA和WB，
则WA_____（大于/小于/等于）WB。
降低高度
不能
大于
内能 热传递
二
本节
知识点
热 传 递
02
内 能
01
①定义：物体内所有分子动能和分子势能的总和
叫作物体的内能。单位是焦（J）。
内 能
热传递
内 能 热传递
①热传递：当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同。
②影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态。
③热传递：是改变内能的一种方式。
②热量：物体在热传递过程中转移的能量叫作热量，
用符号Q表示，单位是焦（J）。
①内能：物体内部所有分子做无规则运动的______和分子______的总和叫内能。单位是：J。
②物体的内能与_______有关：物体的温度越高，分子运动速度越快，内能就越大。
1. 内能
2．改变物体的内能两种方法：_______和________，
这两种方法对改变物体的内能是_______的。
做功
热传递
等效
做功改变内能：外界对物体做功，物体的内能增大；物体对外做功，物体的内能减小。实质是内能与其它能的_____。
转化
温度
动能
势能
②热量Q：在热传递过程中，传递______的多少叫热量。（注意：描述热量时，用“吸收热量”或“放出热量”，不能讲“物体含有多少热量” 。）
3. 热传递：
① 当物体或物体的不同部分之间存在_______时，就会发生热传递。发生热传递时，_______从高温处转移到低温处，直至温度相同，实质是内能的转移。
温度差
内能
能量
【例题4】关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小
B．物体的内能与温度有关，温度不变，物体的内能就一定不变
C．物体的温度越高，所含热量越多
D．内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D
A．影响内能大小的因素有：物体的质量、物质的种类、温度、状态等，温度高的物体内能不一定大，温度低的物体内能不一定小，故A错误；
B．温度不变时，物体的内能也可能改变；例如晶体的熔化过程，不断吸收热量，但温度不变，内能增大，故B错误；
C．热量是一个过程量，不能说物体“含有” 多少热量，故C错误；
D．内能小的物体可能温度高，所以内能小的物体也可以将热量传给内能大的物体，故D正确。 故选D。
【例题5】 分别在冷水和热水中同时滴人一滴墨水，5s后的现象如图所示，该现象可以说明（ ）
A.只有热水的分子在做热运动
B.热水有内能，冷水没有内能
C.温度越高，分子运动越剧烈
D. 扩散只能在液体中发生，不能在气体、固体中发生
由图可知，墨水在冷、热水中都发生了扩散现象，表明冷、热水的分子都在做热运动，A错；任何物体都具有内能，B错；
由图知，热水中的墨水扩散快，表明温度越高，分子运动越剧烈，C正确；
因为扩散的原因是热运动，一切物体中的分子都在做热运动，所以扩散可以在任何状态的物体中发生，D错。
C
【例题6】如图甲所示，把凉牛奶放在热水中加热，经过一段较长时间，它们的温度随时间变化的图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A
A．有温度差的时候才会发生热传递，因此最终水和牛奶的温度会相同时停止热传递，A符合题意；
BCD．由题意可知，要给牛奶加热，因此牛奶温度升高，水温度降低，由图像可知，Ⅰ为水的温度变化图像，Ⅱ是牛奶温度变化图像，且牛奶的温度变化比水小，BCD不符合题意 。
A．水和牛奶最后温度相同 B．水的温度变化比牛奶大
C．牛奶温度变化比水大 D．曲线①是牛奶温度变化图像
物质的比热容
三
本节
知识点
热传递过程中吸收放出的热量
02
比热容
01
①物质的吸热能力：与质量、升高的温度、物质种类有关。
物质的比热容
比热容
②物理意义：用来比较物质吸热能力的物理量。
③定义：物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与
它的质量和升高温度的乘积之比，叫做比热容。
⑤单位：J/(kg·℃)。
④公式： c=
⑥比热容是物质的一种物理属性。
热量的
计算
影响吸放热多少的因素：物质种类、质量、升高的温度。
计算公式
①吸热公式：
②放热公式：
Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
①物理意义：用来比较物质_______能力的物理量。
②定义：物理学中，将物体温度升高时吸收的热量与
它的质量和升高温度的乘积之____，叫做比热容。
④单位：J/(kg·℃)，读作：_________________。
③公式： c=
⑤比热容是物质的一种物理_______。它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变，只要物质相同，比热容就相同。
1. 比热容
吸热
比
焦耳每千克摄氏度
属性
2. 热量的计算
①吸热公式：
②放热公式：
Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt
Q放=cm (t0-t) ＝cmΔt
物理量 比热容 质量 初温 末温 热量
表示符号 c m t0 t Q
单位 J/(kg·℃) kg ℃ ℃ J
【例题7】将质量、初温分别相等的铁块和铝块（c铁　　A．铁块和铝块吸收的热量一样多　
　　B．铝块比铁块吸收的热量多
　　C．铁块比铝块吸收的热量多　
　　D．条件不足，无法确定
初温分别相等的铁块和铝块放在沸水中煮一段较长的时间，则它们的末温度相等，升高的温度也相等。根据Q=cmΔt可知：
m与△t相同，因为 C铁B
【例题8】如图甲所示为“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置，小华用两个相同的容器（用虚线框表示）分别装入质量相等的 A、B 两种液体，用相同的装置加热。
①从实验效果考虑，本实验选择_______（烧杯/易拉罐）作为盛放液体的容器较好，实验中使用玻璃棒的目的是_________。
因为易拉罐比烧杯易传热，且在传热过程中吸热比烧杯少，所以从实验效果考虑，本实验选择易拉罐作为盛放液体的容器较好.
实验中用玻璃棒不断搅拌容器中的液体，目的是使液体各处受热均匀。
易拉罐
使液体各处受热均匀
②两种液体吸收的热量可通过_______________(液体升高的温度/加热时间)比较.
③根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，___吸收的热量多；质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时，___升温较高(A/B)。
②用相同的装置对两种液体加热，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间的长短来比较，加热时间长，液体吸热多.
③分析图像可知，质量相等的 A和B两种液体，在升高相同温度时，A加热的时间较长，吸收的热量较多；质量相等的A和B两种液体，在加热相同时间(即吸收相同热量)时，B升温较高。
加热时间
A
B
【例题9】夏天我们在海边玩耍时，会觉得沙子烫脚，而海水却凉凉的。为了比较沙子和水的吸热本领大小，两个实验小组设计了如图A、B所示的实验：
（1）在此实验中，如果每组都有甲、乙、丙三个酒精灯，那么应选取乙和_________进行实验；
（2）从实验效果考虑，应选择______（选填“烧杯”或“易拉罐”）作为盛放沙子和水的容器；
丙
易拉罐
（1）因乙、丙酒精灯的火焰大小相同，在相同时间内放出的热量相同，即沙子和水吸收的热量相同。（2）因金属导热性能好，故从实验效果考虑，应选择易拉罐作为盛放沙子和水的容器。
（3）两个小组选择不同的方式，实验数据显示：①等质量的沙子和水升高相同的温度，沙子加热的时间短；②等质量的沙子和水加热相同的时间，沙子的温度上升得多，说明______（选填“沙子”或“水”）的吸热本领强；
（4）实验中仔细观察的小华同学还发现：刚开始加热时，沙子升温情况与结论②不符，你认为可能的原因是：_____________；
（3）比较吸热能力方法：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（或加热时间），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（加热时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。所以①②都能说明水的吸热本领强。
（4）刚开始加热时，沙子升温情况与结论②不符，即沙子升高的温度比水小，这是因为：沙子的导热性能差，受热不均匀。
水
沙子的导热性
能差，受热不均匀
（5）小明用两个相同的电加热器分别给质量相同的水和某种液体加热，每隔1min记录一次数据如表所示，则该液体的比热容为______ ；
（5）由表中数据可知，加热2分钟，水升高的温度为
32℃-20℃=12℃ 液体升高的温度为48℃-20℃=28℃
根据 Q吸=cm (t-t0) ＝cmΔt ，质量和吸热相同，
c水mΔt水=c液mΔt液， c水12 ℃ =c液28℃ ，
c液= 1.8×103 J/(kg·℃)
加热时间/min 0 1 2
水的温度/℃ 20 26 32
液体的温度/℃ 20 34 48
（6）小刚同学又利用该装置研究酒精和食用油的热值是否一样。要完成该实验应该在上图容器中装入相同质量的______（选“相同”或“不同”）物质，比较两种燃料______（选填“燃烧相同时间”或“燃尽后”）容器里物质升高的温度。
（6）为了比较热值大小，要用不同的燃料（燃烧完毕后），加热质量相同的同种液体，根据 q，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大。小刚同学利用该装置研究酒精和食用油的热值是否一样。要完成该实验应该在上图容器中装入相同质量的相同物质，比较两种燃料燃尽后容器里物质升高的温度。
燃尽后
相同
机械能与内能
的相互转化
四
本节
知识点
汽油机
02
做功改变内能
01
热 值
03
外界对物体做功，物体的内能增大；
物体对外做功，物体的内能减小。实质是内能与其它能的转化。
吸气冲程：燃料和空气的混合气体吸入汽缸
压缩冲程：压缩气体，机械能转化为内能
做功冲程：燃料的内能转化为机械能
排气冲程：废气排出汽缸
汽油机的
工作循环
机械能与
内能的相
互转化
做功改
变内能
定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比。
是燃料的一种特性。
热值
q
q（气体）
单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/ m3 ）
①外界对物体做功，物体的内能_______；物体对外做功，物体的内能_______。
②实质是内能与其它能的_______。
1. 做功改变物体的内能
2. 比较改变内能的两种方式
做功 外界对物体做功 物体对外做功
内能增大 内能减小
实质是机械能与内能发生_____ 热传递 物体吸收热量 物体放出热量
内能增大 内能减小
实质是内能发生_______ 增大
减小
转化
转移
转化
①内燃机可分为______机和_____机，它们一个工作循环包括吸气、______、_____和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功____次，活塞往复_____次，曲轴转____周。做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮的______完成。
2. 内燃机的工作循环
②能量转化情况
压缩冲程：把_____能转化为____能；
做功冲程：把___能转化为______能。
汽油
柴油
做功
压缩
1
2
2
惯性
机械
内
内
机械
①定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量（体积）之比，叫做这种燃料的热值。
3．燃料的热值q
②单位：焦每千克；符号：J/kg；
公式：
q: 燃料的热值；
Q：燃料完全燃烧放出的热量；
m: 燃料的_______；
V: 燃料的__________.
q（固、液体）
q （气体）
焦/米3；符号：J/m3。
Q
Q
③燃料完全燃烧放出的热量
质量
体积
【例题10】 如图所示，向盒中滴入几滴酒精后就闻到了酒精的气味，酒精发生的物态变化是______，将盒盖盖紧后启动电火花发生器，盒盖向外飞出，这说明了力可以改变物体的_______。盒盖的机械能是由燃气的_____能转化而来的.
人闻到了酒精的气味，是一部分酒精蒸发(汽化)，气态的酒精扩散到空气中，被人嗅到的结果；将盒盖盖紧后启动电火花发生器，酒精燃烧产生燃气，燃气膨胀，推动盒盖，盒盖由静止向外飞出，这说明了力可以改变物体的运动状态；燃气推动盒盖时，燃气对盒盖做功，燃气的一部分内能转化为盒盖的机械能。
汽化
运动状态
内
【例题11】在下面的探究实验中：
①图示的实验通过_________________(加热时间/温度计升高的示数)比较两种燃料完全燃烧放出热量的多少。
②小明认为图示实验中，两杯水质量一定要相同，但两杯水的初温不一定要相同。小明的理由是____________。
温度计升高的示数
见解析
根据Q放=Q吸=cmΔt可知，当两杯水的质量相同时，比较两杯水升高的温度 Δt 即可比较燃料完全燃烧放出的热量的多少.
【例题12】2021年5月17日，神舟十二号载人飞船返回舱进入大气层，在进入大气层过程中因摩擦而燃烧。神舟十二号载人飞船返回舱在这个过程中，说法正确的（ ）
A．内能是通过做功的方式改变的
B．减少的重力势能全部转化成内能
C．动能和重力势能都增加
D．机械能保持不变
B．在整个过程中，减少的重力势能会有一部分转化为动能，故B错误；
C．在进入大气层过程中，速度虽然变大，但质量因烧蚀在减小，所以动能不能确定；同时高度降低，重力势能一定减小，故C错误；
D．由于返回舱克服空气的摩擦阻力做功，一部分机械能转化为内能，所以其机械能减小，故D错误。
A
A．返回舱在进入大气层和空气摩擦，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能的，故A正确；
【例题13】如图所示是四冲程汽油机工作时的_______冲程。若该汽油机飞轮转速为1800r/min，则汽油机每秒钟对外做功____次。汽油机需要用冷却液进行降温，是利用冷却液_______大的特性。
如图所示，进气门、排气门关，活塞向下运动，是气油燃烧产生的内能推动活塞做功，故是做功冲程。
汽油机转速为1800r/min=30r/s
每转2圈，对外做功一次，故对外做功的次数为15次。
做功
15
比热容
【例题14】如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内液体的质量都相等。
（1）安装甲图中实验器材时，合理的顺序是先调整固定_________的位置。（选填“A”或“B”）；
（1）安装实验装置的顺序是自下而上，因此要先调整固定B。
B
（2）“比较不同燃料的热值”应选择_________两个装置，“比较不同物质的比热容”应选择_________两个装置。在“比较不同物质的比热容”的实验中，液体吸收热量的多少，是通过__________来反映的；在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过_________来反映的；
（2）比较不同燃料的热值，要选择燃料不同，被加热的液体相同，因此选甲乙两个装置。
比较不同物质的吸热能力，要选择被加热的物质不同，燃料相同，因此选甲丙两个装置。
在“比较不同物质的比热容”的实验中，液体吸收热量的多少，是通过比较加热时间的长短来反映的。在“比较不同燃料的热值”的实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过比较温度计示数的高低来反映的。
温度计示数升高的多少
甲乙
甲丙
加热时间长短
（3）通过实验得到的燃料的热值与实际相比会______（选填“偏大”“偏小”或“一样”）原因是___________。
通过实验得到的燃料的热值会偏小，因为燃料燃烧可能不完全，或者放出的热量有损失，并没有被水全部吸收。
酒精不能完全燃烧
或存在热损失
偏小
【例题15】在“观察液体的沸腾”实验中，将质量和初温相同的a、b两种液体分别倒入相同容器中，用相同的热源加热，如图甲、乙所示。
每隔相同时间，测量液体的温度，并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像，如图丙所示。由a、b两种液体沸腾前的温度与加热时间的关系图像，可以探究物质的一种物理属性，这种属性是物质的__________；小明认为利用此装置还可以探究不同燃料燃烧时放出的热量与燃料种类的关系。于是增加了相同的装置如图丁，向容器内倒入的液体a与甲、乙装置中的液体质量______（选填“相等”或“不相等”），燃烧相同质量的燃料后应与图______所示的实验相比较。
甲
比热容
相等
解析见下页
[1]由图像可知，质量和初温相同的a、b两种液体分别倒入相同容器中，用相同的热源加热，沸腾前，加热相同时间即吸收相同热量，两种液体温度变化不同，即吸收热量的能力不同，由此可探究物质的比热容。
[2]探究不同燃料燃烧时放出的热量与燃料种类的关系，应使燃料质量相等，同时需给质量相同的同种液体加热，通过比较液体温度的变化来比较燃烧放出热量的多少，故丁装置中与甲乙装置中的液体质量应相等。
[3]由于图丁装置中的容器内倒入的液体a，所以燃烧相同质量的燃料后应与图甲所示的实验相比较。

展开更多......

收起↑