2019-2020年九年級(jí)物理上冊《第十二章 機(jī)械能和內(nèi)能》期中復(fù)習(xí)學(xué)案 蘇科版.doc

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2019-2020年九年級(jí)物理上冊《第十二章 機(jī)械能和內(nèi)能》期中復(fù)習(xí)學(xué)案 蘇科版 【知識(shí)梳理】 1．機(jī)械能 A.能 a.定義 在物理學(xué)中，把物體做功的本領(lǐng)叫做能． 物體能做多少功，它就具有多少能．具有能的物體不一定做功．能是一個(gè)狀態(tài)量． b．單位 在國際單位制中，能的單位與功的單位一樣是焦耳． B.機(jī)械能 a.動(dòng)能 i．定義 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能． ii．決定因素 質(zhì)量和速度．運(yùn)動(dòng)的物體速度越大，質(zhì)量越大，它具有的動(dòng)能就越多． 式中的υ是相對(duì)速度，一般以地面為參照物． b．重力勢能 i．定義 物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能． ii．決定因素 質(zhì)量和高度．物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢能就越多． Ep=mgh． 式中的h是相對(duì)高度，一般從地面豎直向上量． c.彈性勢能 i．定義 物體由于發(fā)生彈性形變(外力撤消后完全恢復(fù)原來形狀的形變)而具有的能叫做彈性勢能． ii．決定因素 彈性強(qiáng)弱和形變大?。畯椥晕矬w的彈性越強(qiáng)，形變越大，它具有的彈性勢能就越多． d．機(jī)械能 動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能． 某物體在某狀態(tài)下所具有的機(jī)械能，等于該狀態(tài)下該物體所具有的動(dòng)能和勢能之和． e.機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒 物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)化的過程中，若沒有摩擦等阻力，機(jī)械能的總量保持不變；若有摩擦等阻力，機(jī)械能的總量減少． 2．內(nèi)能 A.定義 物體內(nèi)部大量分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫做熱運(yùn)動(dòng)． 物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能． 嚴(yán)格地說，內(nèi)能還應(yīng)包括分子內(nèi)部所具有的能，比如核能． B.決定因素 物體的質(zhì)量、溫度、體積、物態(tài)、物質(zhì)種類等． 說明：內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別． 內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不同形式的能，它們的決定因素不同：內(nèi)能的決定因素如上所述，機(jī)械能是指整個(gè)物體所具有的動(dòng)能和勢能的總和，它由物體的質(zhì)量、速度、高度(或形變)等因素決定．內(nèi)能和機(jī)械能兩者互不包含：一個(gè)物體在某一狀態(tài)下可能同時(shí)具有機(jī)械能和內(nèi)能，也可能機(jī)械能為零，但內(nèi)能一定不為零． C.改變物體內(nèi)能的兩種方式一熱傳遞和做功 a.熱傳遞 只要物體間或同一物體的不同部分間存在著溫度差，就會(huì)發(fā)生熱傳遞．熱從高溫物體傳到低溫物體，或從物體的高溫部分傳到低溫部分，直到溫度相等(熱平衡)時(shí)為止． 熱傳遞的三種方式： i．傳導(dǎo) 熱從物體的高溫部分沿著物體傳到低溫部分叫做傳導(dǎo)．它的特征是熱沿著物體傳遞，而傳導(dǎo)熱的物體本身并沒有發(fā)生流動(dòng)．固體中的熱傳遞以傳導(dǎo)方式為主． 善于傳導(dǎo)熱的物質(zhì)叫做熱的良導(dǎo)體，如各種金屬，其中最善于傳導(dǎo)熱的是銀，其次是銅和鋁．不善于傳導(dǎo)熱的物質(zhì)叫做熱的不良導(dǎo)體，如瓷、紙、木頭、玻璃、皮革、棉花、石棉等，液體(除水銀外)都不善于傳導(dǎo)熱，氣體比液體更不善于傳導(dǎo)熱． ii．對(duì)流 靠液體或氣體的流動(dòng)來傳遞熱的方式叫做對(duì)流．它的特征是靠物質(zhì)的流動(dòng)來傳熱，因此對(duì)流是液體和氣體特有的熱傳遞方式． 當(dāng)發(fā)生對(duì)流時(shí)，密度小的物質(zhì)上升，密度大的物質(zhì)下降，即只有在上部物質(zhì)密度大于下部物質(zhì)密度時(shí)才會(huì)產(chǎn)生對(duì)流．因此用對(duì)流的方式對(duì)物體加熱時(shí)，熱源應(yīng)放在被加熱物體的下方，而用致冷物對(duì)物體冷卻時(shí)，應(yīng)將致冷物置于被冷卻物體的上方． iii.輻射 熱由物體以電磁波的形式直接向外射出去叫做輻射．它的特征是不需要介質(zhì)，可在真空中進(jìn)行．太陽的熱就是通過輻射的方式傳給地球的． 物體吸收(輻射)熱的本領(lǐng)與它的溫度高低、表面積大小和表面顏色深淺有關(guān)，物體溫度越低(高)、表面積越大、表面顏色越深，越有利于吸收(輻射)熱． 利用熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，內(nèi)能改變的多少可用傳遞的熱量來量度． 在沒有做功的條件下，物體放熱，其內(nèi)能減少；物體吸熱，其內(nèi)能增加． b．做功 利用做功的方式改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式能的相互轉(zhuǎn)化，內(nèi)能改變的多少可用做功的多少來量度． 在不發(fā)生熱傳遞的條件下，物體對(duì)外做功，其內(nèi)能減少；外界對(duì)物體做功，其內(nèi)能增加． 做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的． D．內(nèi)能的利用 利用內(nèi)能來直接加熱物體和利用內(nèi)能來做功． 3．熱量 A.定義 在物理學(xué)中，把物體在熱傳遞過程中放出或吸收能量的多少叫做熱量．用字母Q表示． 熱量是一個(gè)過程量．離開了熱傳遞過程，說一個(gè)物體含有多少熱量是沒有意義的． B.單位 在國際單位制中，熱量的單位與功和能的單位相同，都是焦耳(J)． C.物體狀態(tài)未變、溫度改變過程中的吸、放熱 i．物體溫度升高時(shí)吸收的熱量 ii．物體溫度降低時(shí)放出的熱量 公式中的t表示物體的末溫、t0表示物體的初溫、△t表示物體溫度的變化值． 由公式變形可得：，對(duì)于混合物 D．物態(tài)變化過程中的吸、放熱 i．熔化熱與凝固熱 單位質(zhì)量的某種物質(zhì)(晶體)，在熔點(diǎn)時(shí)從固態(tài)完全熔化成同溫度的液態(tài)時(shí)，所需要吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的熔化熱，用字母λ表示． 定義式： 在國際單位制中，熔化熱的單位是焦／千克(J／kg)． 物質(zhì)在凝固時(shí)要放出熱量，這叫凝固熱．在相同的熱學(xué)狀態(tài)下，同一物質(zhì)的凝固熱與熔化熱相同． ii．汽化熱與液化熱 單位質(zhì)量的某種液體，完全變成同溫度的氣體時(shí)所需要吸收的熱量，叫做這種物質(zhì)的汽化熱，用字母L表示． 定義式：L=Q/m . 在國際單位制中，汽化熱的單位是焦／千克(J／kg)． 物質(zhì)在液化時(shí)要放出熱量，這叫液化熱．在相同的熱學(xué)狀態(tài)下，同一物質(zhì)的液化熱與汽化熱相同．同種物質(zhì)溫度升高時(shí)，汽化熱減小． iii．升華熱與凝華熱 單位質(zhì)量的固態(tài)物質(zhì)升華時(shí)，所需要吸收的熱量叫做這種物質(zhì)的升華熱．物質(zhì)在凝華時(shí)要放出熱量，這叫凝華熱．在相同的熱學(xué)狀態(tài)下，同種物質(zhì)的凝華熱等于升華熱，且等于相同條件下，它的汽化熱和熔化熱之和． E熱平衡方程 原來溫度不同的物體，經(jīng)過熱傳遞而變得溫度相同，即達(dá)到了熱平衡狀態(tài)． 高、低溫物體組成的系統(tǒng)，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行熱傳遞的過程中，若與外界不發(fā)生熱交換，則Q放=Q吸；若與外界發(fā)生了熱交換，則Q放=Q吸+Q損． 熱平衡方程在整個(gè)熱傳遞過程中的任一階段都成立，并不是只有達(dá)到熱平衡時(shí)才成立．其實(shí)質(zhì)是能量守恒． 4．．燃料的熱值 A.物理意義 熱值是表示燃料燃燒時(shí)釋放熱量多少的物理量． B.定義 單位質(zhì)量(或單位體積)的某種燃料完全燃燒時(shí)所放出的熱量叫做這種燃料的熱值．用字母q表示． 熱值是燃料的一種屬性，它的大小只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量(或體積)、是否燃燒以及燃燒的程度均無關(guān)． C.單位 在國際單位制中，固體和液體燃料熱值的單位是焦／千克(J／kg)，氣體燃料熱值的單位是焦／米3(J／m3)． D．質(zhì)量為m千克(或體積為V米3)的燃料完全燃燒放出的熱量Q=qm或Q=qV 說明：溫度、內(nèi)能、熱量及它們之間的關(guān)系． 從微觀角度看，溫度反映了在某一狀態(tài)下，物體內(nèi)部分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，一個(gè)物體的溫度越高，它內(nèi)部分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)就越劇烈，溫度是一個(gè)狀態(tài)量．內(nèi)能是物體內(nèi)部所具有的能量，一切物體都具有內(nèi)能，內(nèi)能也是一個(gè)狀態(tài)量．對(duì)于同一個(gè)物體，它的溫度變化可以反映出其內(nèi)能的變化：溫度升高，內(nèi)能增大；溫度降低，內(nèi)能減?。珜?duì)于不同的物體，溫度高的物體不一定比溫度低的物體內(nèi)能大，這是因?yàn)閮?nèi)能的大小不僅僅由溫度決定．熱量是在熱傳遞過程中傳遞的內(nèi)能的多少，它是一個(gè)過程量．在熱傳遞過程中被傳遞的是熱量而不是溫度．當(dāng)物體吸、放熱時(shí)，其內(nèi)能發(fā)生變化，但溫度不一定改變，如晶體的熔化和凝固、液體的沸騰等過程．物體內(nèi)能的改變不一定由熱傳遞造成，因?yàn)楦淖兾矬w內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞． 5．熱機(jī) A.所有熱機(jī)的共同特點(diǎn) 將燃料燃燒時(shí)獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能． B．內(nèi)燃機(jī) i．定義 燃料直接在氣缸內(nèi)燃燒而推動(dòng)活塞做功的熱機(jī)叫做內(nèi)燃機(jī)． ii．工作原理 內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功和排氣四個(gè)沖程組成．活塞從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程．在壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱?duì)外做功，其余三個(gè)沖程叫做輔助沖程，都是依靠飛輪的慣性帶動(dòng)曲軸完成的． 在內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，活塞共來回兩次，曲軸共轉(zhuǎn)動(dòng)兩周． C.熱機(jī)的效率 i．能量損耗的原因 燃料不可能充分燃燒；熱機(jī)部件散熱損耗部分內(nèi)能；克服機(jī)件之間的摩擦做功要損耗部分內(nèi)能；廢氣帶走部分內(nèi)能． ii．熱機(jī)的效率 在熱機(jī)里，用來做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所獲得的能量之比，叫做熱機(jī)的效率． 式中 iii．提高熱機(jī)效率的主要途徑：在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失；在使用時(shí)注意保養(yǎng)，例如加潤滑劑以保證良好的潤滑，以減小摩擦，合理調(diào)整運(yùn)動(dòng)零部件之間的間隙，以減小摩擦和防止漏氣；充分利用廢氣帶走的內(nèi)能． D．兩種內(nèi)燃機(jī)的不同點(diǎn) 機(jī) 種 項(xiàng) 目 汽油機(jī) 柴油機(jī) 構(gòu) 造 有火花塞，無噴油嘴 有噴油嘴，無火花塞 燃 料 汽油 柴油 吸氣沖程中吸進(jìn)的物質(zhì) 汽油和空氣的燃料混合物 空氣 壓縮沖程末氣缸內(nèi)的溫度 250～300℃ 500～700℃ 點(diǎn)火方式 點(diǎn)燃式 壓燃式 做功沖程開始時(shí)燃?xì)獾膲簭?qiáng) 3106～5106 Pa 5106～107 Pa 效 率 20％～30％ 28％～40％ 主要用途 汽車、摩托車等 拖拉機(jī)、坦克、輪船、內(nèi)燃機(jī)車、載重汽車等 柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的效率高的主要原因是：在做功沖程中，柴油機(jī)氣缸內(nèi)燃?xì)獾膲簭?qiáng)較大． E．環(huán)境保護(hù) 煤、石油、天然氣等燃料的利用，使人類獲得大量的內(nèi)能，但同時(shí)也造成環(huán)境污染．污染環(huán)境主要有以下幾個(gè)方面：(1)燃燒生成有害氣體；(2)燃燒排放大量煙塵、廢氣；(3)內(nèi)燃機(jī)的噪聲． 保護(hù)環(huán)境的途徑：(1)改進(jìn)燃燒設(shè)備；(2)加消塵除塵裝置；(3)集中供熱，提高燃燒率；(4)普及推廣氣體燃料． 【典例剖析】 1. 兩個(gè)相同的籃球，表面潮濕，從不同高度自由落至同一地面，留下的印跡如圖所示．關(guān)于初始時(shí)籃球的重力勢能，下列說法正確的是 ( ) A. 落在a處的大 B.落在b處的大 C. 兩個(gè)一樣大 D．無法比較大小 2. 如圖所示，同一物體分別從三個(gè)不同斜面PA、PB、PC的頂端由靜止滑下，已知物體在三個(gè)斜面上下滑時(shí)受到的摩擦力均為f(f>0)．當(dāng)物體從斜面頂端P滑到底端A或B或C時(shí)，速度分別為υ1、υ2、υ3，則 ( ) D. 不能確定 3. 學(xué)生在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn)(如圖所示)．一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在a點(diǎn)，b點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，c點(diǎn)是小石塊從a點(diǎn)自由下落所能到達(dá)的最低點(diǎn)，在小石塊從a點(diǎn)到c點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，以下說法正確的是 A.小石塊動(dòng)能一直在增加 B.小石塊減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 C.小石塊經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)，橡皮筋具有彈性勢能 D.小石塊到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零 4. 一個(gè)光滑圓管軌道固定在豎直平面內(nèi)，AB是圓管的一條水平直徑，如圖所示，從A點(diǎn)以相同大小的速度同時(shí)向上、下拋出甲、乙兩個(gè)小球，那么 ( ) A.甲先到B點(diǎn) B.乙先到B點(diǎn) C.兩球同時(shí)到達(dá)B點(diǎn) D．無法確定哪個(gè)球先到達(dá)B點(diǎn) 5. 分析下列幾種現(xiàn)象中溫度變化的原因，其中一種與其他三種不同，它應(yīng)該是( ) A. 開啤酒蓋瞬間，瓶口的二氧化碳?xì)怏w溫度會(huì)降低 B. 化妝品或殺蟲劑之類的自動(dòng)噴劑，當(dāng)噴了一會(huì)兒，罐身溫度會(huì)降低 C. 用打氣筒打氣了，過了一會(huì)兒就感到筒身發(fā)熱 D．夏天，用嘴向手背快速吹氣，會(huì)感到?jīng)鲆? 6. 如圖所示，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，迅速向下壓活塞， 可以看到硝化棉燃燒起來，放手后活塞被彈起． (1)活塞壓縮筒內(nèi)氣體做功是將 能轉(zhuǎn)化 能． (2)請(qǐng)?jiān)陬}目中找一現(xiàn)象并簡述原因． 現(xiàn)象： ； 原因： ． 7. 有一堆從河中撈出的濕砂子，測得其比熱為l.2103J／(kg℃)．已知干砂子的比熱為0.9103J／(kg℃)，則按質(zhì)量說，這堆砂子含水的百分比是多少? 8. 質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙兩個(gè)物體，先把甲放在一杯冷水中，熱平衡后水的溫度升高了△t℃；把甲取出后再立即把乙放入此杯水中，熱平衡后水溫又升高了t℃．若忽略熱損失，甲、乙兩種物質(zhì)的比熱哪個(gè)大?請(qǐng)加以論證說明． 車 型 某品牌轎車 測試道路 標(biāo)準(zhǔn)水平國道 測試距離 100 km 測試速度 80 km／h勻速行駛 整車質(zhì)量 900 kg 消耗汽油 9 L 受到阻力 整車重的0.08倍 型 號(hào) 8813 流 量 330 m3／h 揚(yáng) 程 12 m 質(zhì) 量 111 kg 效 率 80％ 9. 近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，各種新型汽車不斷投放市場．以下是我國某品牌轎車的測試報(bào)告． (1)汽油的熱值q=3.3107J／L，燃料完全燃燒放出熱量的公式是Q=qV，式中V表示燃料的體積．請(qǐng)計(jì)算該品牌轎車在測試過程中，汽油完全燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)牽引轎車前進(jìn)的能量的效率．(g取10 N／kg) (2)近年來，我國部分省份開始推廣使用乙醇汽油，乙醇汽油是由l0％體積的乙醇與90％體積的汽油混合而成，已知乙醇的熱值q=2.4107J／L，設(shè)混合后總體積不變，請(qǐng)計(jì)算乙醇汽油的熱值為多少焦每升． (3)乙醇，俗稱酒精．推廣使用乙醇汽油，有何積極意義?(請(qǐng)寫出一點(diǎn)) 10. 有一臺(tái)水泵的銘牌如附表所示： (1)水泵連續(xù)正常工作5 h，所做的有用功為多少焦？ (2)此水泵總功率是多少千瓦? (3)如果該水泵的動(dòng)力由一臺(tái)柴油機(jī)提供，并假設(shè)柴油完全燃燒所釋放的內(nèi)能有40％轉(zhuǎn)化為水泵軸的機(jī)械能，則每小時(shí)要消耗多少柴油?(柴油熱值3107J／kg，g取10 N／kg) 型 號(hào) CWNG 0.7-80／60-AⅡ CWNG1.O5-80／60-AⅡ CWNG1.4-80／60-AⅡ 功率／MW ( ) 1.05 1.4 容水量／t 3 3.5 4 耗煤量／(kgh－1) 145 ( ) 290 外型尺寸／m3 2.71.52 3．O1.52.9 3.O1.92.9 煙囪尺寸 φ30015000 φ35015000 φ40015 000 熱效率／％ 75 75 75 出水溫度 80 80 80 回水溫度 60 60 60 總重量／t 5 7.5 9 運(yùn)行壓力 常壓 常壓 常壓 供暖面積／m2 6 000 ( ) 12 000 循環(huán)水量／(m3h－1) ( ) 45 60 11. 下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)表． CWNG系列三種鍋爐主要技術(shù)參數(shù) ` 已知水的比熱容為4.2103J／(kg℃)，假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同，且煤均可達(dá)到完全燃燒 請(qǐng)根據(jù)上表回答以下問題： (1)根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诒砀裰械乃膫€(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)． (2)按表格中的出水溫度和回水溫度，計(jì)算CWNGl．05-80／60-AⅡ型鍋爐每小時(shí)向住宅內(nèi)釋放的熱量是多少． (3)根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃煤的熱值為多少．