2022年高中物理簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量教案6 新人教版選修3-4例1 試分析子彈從槍膛中飛出過程中能的轉(zhuǎn)化分析 發(fā)射子彈的過程是：火藥爆炸產(chǎn)生高溫高壓氣體，氣體推動(dòng)子彈從槍口飛出答火藥的化學(xué)能通過燃燒轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾膬?nèi)能子彈的動(dòng)能 例2 核電站利用原子能發(fā)電，試說明從燃料鈾在核反應(yīng)堆中到發(fā)電機(jī)發(fā)出電的過程中的能的轉(zhuǎn)化分析 所謂原子能發(fā)電，是利用原子反應(yīng)堆產(chǎn)生大量的熱，通過熱交換器加熱水，形成高溫高壓的蒸汽，然后推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電答 能的轉(zhuǎn)化過程是：核能水的內(nèi)能汽輪機(jī)的機(jī)械能發(fā)電機(jī)的電能說明在能的轉(zhuǎn)化過程中，任何熱機(jī)都不可避免要被廢氣帶走一些熱量，所以結(jié)合量守恒定律可得到結(jié)論：不消耗能量，對(duì)外做功的機(jī)器（稱為第一類永動(dòng)機(jī)）是不可能的；把工作物質(zhì)（蒸汽或燃?xì)猓┑哪芰咳哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能（稱第二類永動(dòng)機(jī)）也是不可能的 【例3】 將一個(gè)金屬球加熱到某一溫度，問在下列兩種情況下，哪一種需要的熱量多些？（1）將金屬球用一根金屬絲掛著（2）將金屬球放在水平支承面上（假設(shè)金屬絲和支承物都不吸收熱量）A情況（1）中球吸收的熱量多些B情況（2）中球吸收的熱量多些C兩情況中球吸收的熱量一樣多D無法確定誤解選（C）。正確解答選（B）。錯(cuò)因分析與解題指導(dǎo)小球由于受熱體積要膨脹。由于小球體積的膨脹，球的重心位置也會(huì)變化。如圖所示，在情況（1）中，球受熱后重心降低，重力對(duì)球做功，小球重力勢(shì)能減小。而在情況（2）中，球受熱后重心升高。球克服重力做功，重力勢(shì)能增大。可見，情況（ 1）中 球所需的熱量較少。造成誤解的根本原因，是忽略了球的內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)變過程。這是因?yàn)閮?nèi)能的變化是明確告訴的，而重力勢(shì)能的變化則是隱蔽的。在解題時(shí)必須注意某些隱蔽條件及其變化。例4 用質(zhì)量M=05kg的鐵錘，去打擊質(zhì)量m=2kg的鐵塊。鐵錘以v=12m/s的速度與鐵塊接觸，打擊以后鐵錘的速度立即變?yōu)榱恪ＴO(shè)每次打擊產(chǎn)生的熱量中有=50%被鐵塊吸收，共打擊n=50次，則鐵塊溫度升高多少？已知鐵的比熱C=460J/kg。分析 鐵錘打擊過程中能的轉(zhuǎn)換及分配關(guān)系為據(jù)此，即可列式算出t解答 鐵錘打擊n=50次共產(chǎn)生熱量：設(shè)鐵塊的溫度升高t，由 例5 用功率P=600W的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鉆頭在鐵板上鉆孔，在t=3min內(nèi)產(chǎn)生熱量的最大值為多少？若其中=75被鐵塊吸收，鐵塊的質(zhì)量為m=07kg，則鐵塊的溫度升高多少？已知鐵的比熱為C=460j/kg·。 分析 在這個(gè)鉆孔過程中，能的轉(zhuǎn)換及分配如下：當(dāng)供給電動(dòng)機(jī)的電能完全轉(zhuǎn)化為鉆頭的機(jī)械能，鉆頭的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)，就可算出所產(chǎn)生的最大熱量由上述能的分配，根據(jù)吸熱公式可算出鐵塊所升高的溫度。解 在t=3min內(nèi)產(chǎn)生的熱量的最大值為：Q=Pt=600×3×60J=108×105J設(shè)鐵塊升高的溫度為t，由吸熱公式：Q=cmt=251.6例6 光滑水平桌面上一塊質(zhì)量M=400g的木塊，被一顆質(zhì)量m=20g，以水平速度v=500ms飛行的子彈擊中，子彈穿出木塊時(shí)的速度v1=300ms若子彈擊中木塊的過程中，系統(tǒng)損失的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能，其中=418部分被子彈吸收使其溫度升高已知子彈的比熱c=125Jkg·，試求子彈穿越木塊過程中升高的溫度分析 子彈穿越木塊過程中，水平方向不受外力，由動(dòng)量守恒可算出木塊獲得的速度根據(jù)子彈-木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能可算出產(chǎn)生的內(nèi)能由此即可算出子彈所升高的溫度解 子彈穿出木塊后，木塊的速度設(shè)為V，由mv=mv1+MV，得子彈木塊系統(tǒng)損失的機(jī)械能根據(jù)量守恒，子彈穿越木塊過程中產(chǎn)生的內(nèi)能（即增加的內(nèi)能）為Q=U=1580J設(shè)子彈升高溫度為t，則由Q=cmt，說明 有的學(xué)生認(rèn)為子彈損失的動(dòng)能就等于穿越木塊過程中產(chǎn)生的熱能，這是不對(duì)的，不能忽略木塊所獲得的動(dòng)能子彈擊中木塊過程中，整個(gè)系統(tǒng)能的轉(zhuǎn)化及分配情況如下：