2021年中考物理复习课件第14课时《机械能与内能 能源》
展开第14课时┃ 机械能与内能 能源
1. 能一个物体能对另一个物体________,就表示这个物体具有能量.
1.机械能动能和势能统称为机械能.单位:________,简称______,符号是________.
考点2 机械能及其转化
[说明] 物体在任何情况下都有内能,无论是高温的铁水,还是寒冷的冰块,内能均不为零.
2. 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(固态、液态、气态)——内能改变.
3. 改变内能的两种方法
[注意] (1)外界对物体做功,物体内能增加;物体对外界做功,物体内能减少.(2)热量是过程量,不能说“具有”或“含有”热量,更不能说“比较”两物体热量的多少,只能说物体“吸收”或“放出”了热量.(3)热传递过程中传递的是内能(热量),而不是温度.
考点5 能量的转化和守恒
1. 能量的转化和转移在自然界中,一定条件下,各种形式的能量可以相互________和________.能的转化和转移都是有方向性的.2. 能量守恒定律能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式________为其他形式,或者从一个物体________到其他物体,而在转化和转移的过程中,总量保持________.
温度、热量、内能的比较
探究1 动能、势能及其影响因素
例1 [2016·徐州]月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑,关于造成陨石坑大小不一的因素,下列猜测不合理的是( )A.陨石的质量 B.陨石的撞击速度C.被撞击处的硬度 D.被撞击处是否在阴影中
变式1 [2017·扬州] 扬州城区的高层建筑越来越多,但高空抛物却存在巨大的安全隐患,因为高处的物体具有较大的( )A.弹性势能 B.重力势能C.体积 D.阻力
变式2 [2017·东营] 如图14-1为某道路交通标志牌:小型车的最高行驶速度不得超过100 km/h,而大型客车、载货汽车的最高行驶速度则不得超过80 km/h。请用动能的知识解释这样规定的原因是__________________________________________________________。
车的行驶速度相同,质量越大,动能越大,行驶时危险性越大
变式3 [2016·南京]小明利用如图14-2所示的装置来验证影响物体动能大小的因素.甲、乙两图装置相同,分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下,钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景.
(1)纸盒被推得越远,小球对纸盒________越多,表明小球的动能越大.(2)对比图甲和图乙可知,小球的动能与________有关.(3)若要验证动能大小与另外一个因素的关系,需要添加的一个器材是____________________.
[解析] (1)纸盒被推得越远,表明小球传递给纸盒的能量越多,即小球对纸盒做功越多.(2)图甲中小球的初位置高,滚到水平面时速度大,对纸盒做的功多,图乙中小球的初位置低,滚到水平面时速度小,对纸盒做的功少,所以可得出动能与物体的速度有关.(3)动能还与物体的质量有关,所以还需要添加一个质量不同的小球.
例2 [2017·常州]我国火箭的回收方式是:火箭消耗完燃料后将自动脱离飞船,借助降落伞落回地面,如图14-3所示,匀速下落过程中,火箭的动能______(选填“变小”“不变”或“变大”),机械能________(选填“变小”“不变”或“变大”).
探究2 机械能及其转化
[解析] 匀速下落过程中,火箭的质量不变,速度不变,因而动能不变;下落过程中,火箭高度变小,因而重力势能变小,机械能变小.
变式1 [2017•南通]2017年4月,我国成功发射“天舟一号”飞船,“天舟一号”关闭发动机后,从椭圆形轨道上离地球较近的P点向离地球较远的Q点运动,如图14-4所示,该过程中“天舟一号”( )A.相对地球静止 B.受到平衡力的作用C.动能转化为势能 D.不受力的作用
变式2 [2016•泰州]如图14-5所示,将摆球从A点静止释放,摆球在A、C两点间来回摆动,B为最低点,不计空气阻力,下列说法正确的是( )A.从A点到B点,摆球的动能增大,机械能增大B.从B点到C点,摆球动能减小,机械能减小C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等D.摆球在B点的机械能最大,在A、C两点的机械能最小
[解析] 从A点到B点,摆球高度减小,速度增大,重力势能转化为动能,动能增大,机械能不变,故A错误;从B点到C点,摆球动能减小,重力势能增大,机械能不变,故B错误;不计空气阻力,摆球在摆动过程中,所经各点的机械能均相等,故C正确、D错误.
变式3 如图14-6所示,质量为m的小球静止从O点下落,落在与A点等高处、竖直放置的静止的轻弹簧上,当小球到达与B点等高处时其重力与弹簧的弹力大小相等,图中与C点等高处是小球到达的最低点(不计空气阻力).下列说法正确的是( )A.下落过程中,小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能不守恒B.下落过程中,小球重力势能一直减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能守恒C.到达C点时,小球的动能为零,受到的重力大于弹簧的弹力D.从点B到点C,小球重力势能减小,动能增大,重力势能转化成弹性势能和动能
[解析] 下落过程中,小球高度减小,重力势能减小;在OA段,小球的重力势能转化为动能,动能增大;在AB段,向下的重力大于向上的弹力,合力向下,小球做加速运动,动能逐渐增大,同时弹簧的弹性势能增加;在BC段,向上的弹力大于向下的重力,合力向上,小球做减速运动,动能逐渐减小,同时弹簧的弹性势能增加.综上所述,下落过程中小球的动能先增大后减小;不计空气阻力,整个过程中无能量损耗,则小球与弹簧机械能守恒,故A错误、B正确;到达C点时,小球的动能为零,由于小球在B点时的重力等于弹力,C点的弹性形变程度大于B点的弹性程度,所以C点的弹力大于B点的弹力,即C点的弹力大于小球的重力,故C错误;从B点到C点,小球高度减小,重力势能减小,速度减小,动能减小,减小的动能和重力势能转化成弹簧的弹性势能,故D错误.
例3 [2017•无锡]以下关于内能的说法正确的是( )A.0 ℃的物体没有内能B.做功和热传递都可以改变物体的内能C.汽油机的做功冲程将机械能转化为内能D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
[解析] 一切物体在任何状态下都有内能,故A错误;做功和热传递是改变物体内能的两种方式,故B正确;汽油机的做功冲程将内能转化为机械能,故C错误;热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,故D错误.
变式1 [2017·南京]小明将铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高,如图14-7,以下四个实例中能量转化与之相同的是( )
A.甲、丙 B.甲、丁C.乙、丙 D.乙、丁
[解析] 将铁丝快速弯折,对铁丝做功,铁丝的内能增加,温度升高,机械能转化为内能.甲图中,活塞迅速下压,对桶内空气做功,内能增加,温度升高,机械能转化为内能;乙图中,电火花放电,点燃燃料,燃料燃烧产生高温高压气体,气体膨胀,推动盒盖对外做功,燃气内能减少,温度降低,内能转化为机械能;丙、丁图中,汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能,做功冲程是内能转化为机械能,故A正确.
变式2 [2017·宿迁]如图14-8所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部,放入一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,玻璃筒内的空气温度升高,空气的内能________(选填“增加”或“减少”),空气的内能是通过________的方式改变的;筒内的棉花由于温度升高到达着火点而燃烧,棉花的内能是通过________的方式改变的.
[解析] 用力将活塞迅速下压,玻璃筒内的空气温度升高,内能增加,这是通过做功的方式改变内能的;棉花被点燃,是通过热传递的方式改变棉花的内能.
例4[2016•无锡]关于温度、热量和内能,下列说法正确的是( )A.物体的温度升高,内能增大B.物体的温度越高,所含的热量越多C.物体内能增大,一定是从外界吸收了热量D.物体的温度不变,其内能就一定不变
探究4 温度、热量、内能的相关辨析
[解析] 物体的温度升高,内能一定增大,故A正确;热量是物体在热传递的过程中,吸收或放出能量的多少,离开热传递无法谈热量,不能说物体含有热量,故B错误;物体内能增大,可能是从外界吸收了热量,也可能是外界对它做了功,故C错误;物体的温度不变,其内能也可能变化,如正处于熔化或凝固过程中的晶体,温度不变,但内能变化,故D错误.
例5 [2017•淮安]人类社会的进步与能源的利用息息相关,下列能源中,属于可再生能源的是( )A.天然气 B.太阳能 C.核能 D.石油
探究5 能源的分类和利用 能量的转化和转移
变式1 [2017•绵阳]目前世界上很多国家把核能发电当作解决能源危机的主要措施.下列关于核能的认识,正确的是( )A.核能是可再生能源B.核能发电是利用原子核裂变释放的核能C.核能发电是利用原子核聚变或裂变释放的核能D.核能发电释放核能的过程与原子弹爆炸释放核能的过程相同
变式2 [2017•成都]成都正全面加强人居环境建设,让市民“望得见山,看得见水,记得住乡愁”,要实现这样的愿景,节能减排,使用新能源势在必行.下列说法不正确的是( )A.生物能、地热能、海洋能、太阳能都是新能源B.氢燃料发动机能够将化学能全部转化为机械能C.能源的大量消耗使人类面临严重的能源危机D.节能问题的核心是提高能量利用中的转化效率
变式3 “神舟七号”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14-9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,机械能转化为内能B.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
变式4 [2016·泰州]汽车刹车的过程,伴随着能量从机械能转化为内能,内能散失到空气中,此过程能量的总和________(选填“增大”“不变”或“减小”).散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车,这是因为能量的转移和转化具有________性.
变式5 [2016·丽水]央视二套《是真的吗?》栏目播出:人站在风车下就能让它转动(如图14-10所示).原理是人体可以加热周围空气,热空气密度变小会上升,导致风车转动.
(1)人体加热周围空气,导致风车转动,其实质是内能转化为________.(2)风车正下方站的人越多,风车转动得越________.
[解析] (1)人体加热周围空气,使空气的内能增加,导致风车转动,该过程是将内能转化为机械能.(2)风车正下方站的人越多,则空气增加的内能越多,风车得到的机械能就越多,风车转动得也就越快.
突破 探究物体的动能跟哪些因素有关
考点归纳 1.水平面上放置木块的作用:通过木块被撞后移动距离的远近反映物体动能的大小(转换法)。2.控制变量法:实验中探究动能与小球质量的关系时,必须保持小球到达斜面底部的速度相同;探究动能与小球速度的关系时,必须保持小球的质量相同。3.让不同质量的小球从斜面的同一高度由静止释放,目的是使小球到达水平面时具有相同的速度。
4.小球下滑过程中机械能的变化:机械能减少,重力势能转化为动能。在水平面上滚动时,因为受到摩擦阻力,最后静止,机械能转化为内能。5.影响动能大小的因素:物体的质量和物体运动的速度。质量越大、运动速度越大,动能越大。6.水平面绝对光滑不能完成实验:木块将一直做匀速直线运动,无法比较木块移动的距离。7.超速、超载问题的判断:超速问题质量不变,超载问题速度不变。
例 [2017·泰州]如图14-11所示,在探究物体动能的大小与哪些因素有关时,让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放,撞击水平面上的同一木块。
(1)本实验探究的是________(选填“木块”“小车”或“斜面”)的动能与________的关系,实验中是通过观察__________________________来比较动能大小的。(2)第一次实验的情景如图甲所示,在进行第二次实验前,应先将撞出的木块____________________。(3)若操作正确,第二次实验中木块最终的位置如图乙所示,则此实验的结论是___________________________________。
木块被撞后移动距离的远近
质量相同时,物体的速度越大,动能越大
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