第十二章機械能和內(nèi)能一、學習目標：二、知識梳理1、一個物體能夠 ，這個物體就具有能量。2、物體因為 叫做動能物體的動能大小與 和 有關(guān)， 越大， 越大，物體具有的動能就越大。3、物體由于 叫彈性勢能，物體由于 叫做重力勢能， 和 統(tǒng)稱為勢能。4、重力勢能的大小與 和 有關(guān)， 越大， 越高，重力勢能越大；彈性勢能的大小與 有關(guān)，在一定限度內(nèi)， 越大，形變物體的彈性勢能就越大。5、 和 統(tǒng)稱為機械能，動能和勢能之間可以發(fā)生 ，都是不同形式的機械能。6、物體內(nèi)的分子是 ，所以分子具有動能，分子間存在 ，所以分子具有勢能，物理學中，我們把物體內(nèi)所有分子 和 的總和叫做物體的 。7、熱傳遞是 的一種方式，只要兩物體間 ，就會發(fā)生 ，當 時，熱傳遞停止。8、改變物體內(nèi)能的方法有 和 ，它們在改變物體的內(nèi)能上是 （等效/不等效）。9、我們把 叫做熱量，用符號 表示。熱傳遞過程中吸熱的公式 ，放熱的公式 。10、熱機是 的裝置。熱機工作時，活塞在汽缸內(nèi)做往復(fù)運動，活塞從汽缸一端運動到另一端叫做一個沖程，常見的汽油機有幾個沖程，分別是 、 、 、 ，完成這四個沖程為一個工作循環(huán)，在一個循環(huán)中只有 沖程是燃氣對外做功的過程， 能轉(zhuǎn)化成 能；在壓縮沖程中 能轉(zhuǎn)化成 能；汽油機完成一個工作循環(huán)時，曲軸旋轉(zhuǎn) ，活塞往復(fù) 。11、 叫做這種燃料的熱值，熱值是燃料的一種特性，不同的燃料熱值一般 ；燃料完全燃燒是放出的熱量公式： 。三、例題分析【例題1】學生在做模擬“蹦極”的小實驗（如圖所示）。一根橡皮筋一端系一個小石塊，另一端固定在a點，b點是橡皮筋不系小石塊自然下垂時下端所在的位置，c點是小石塊從a點自由下落所能到達的最低點。在小石塊從a點到c點運動的過程中，以下說法正確的是 （ ） .小石塊動能一直在增加 小石塊減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能小石塊經(jīng)過b點時，橡皮筋具有彈性勢能 小石塊到達c點時，動能為零練習：直升飛機在勻速上升的過程中 （ ）A.動能變大，勢能變大 B. 動能不變，勢能變大C.動能變小，勢能變大 D. 動能不變，機械能不變【例題2】如圖是研究小球動能與小球的質(zhì)量和速度關(guān)系的實驗裝置示意圖。表中記錄了用甲、乙兩球分別進行實驗的數(shù)據(jù)。由表中數(shù)據(jù)可知：甲球的動能 （大于/小于/等于）乙球的動能；在質(zhì)量和速度兩個物理量中，對動能影響較大的是_ _。小 球小球質(zhì)量小球碰撞物體A時的速度物體A被推動的距離甲 球2mvs乙 球m2v2s【例題3】下列關(guān)于溫度、內(nèi)能、熱量和做功的說法中正確的是 ( )A物體吸熱，溫度一定升高 B一個物體的溫度升高，一定是外界對物體做功C某一鐵塊，溫度降低，內(nèi)能一定減小 D溫度高的物體把溫度傳給溫度低的物體練習：內(nèi)燃機在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此時這些氣體的溫度和內(nèi)能變化的情況是 （ ） A內(nèi)能減少，溫度降低 B內(nèi)能增加，溫度升高C內(nèi)能減少，溫度升高 D內(nèi)能增加，溫度降低圖1【例題4】（09威海）“神舟七號”載人飛船完成各項任務(wù)后，在返回的過程中，返回艙進入大氣層將通過一段黑障區(qū)，這一段時間飛船將“燒成”一個大火球，如圖1所示，而飛船內(nèi)的宇航員和設(shè)備則安然無恙，下列說法正確的是 （ ）A飛船“燃燒”是由于高速運動的飛船與大氣層摩擦內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能B飛船“燃燒”是由于高速運動的飛船與大氣層摩擦機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C飛船“燃燒”是航天員為了消除太空細菌采取的高溫消毒措施D飛船外殼上的燒蝕層先熔化后汽化，從而放出了大量的熱保護了飛船練習：1.（2020·江蘇模擬）取一個空塑料飲料瓶，將一個溫度計放入其中，在瓶蓋上裝一個自行車的氣門芯，然后將蓋子擰緊密封，如圖111所示，用打氣筒向瓶內(nèi)打氣，那么溫度計的示數(shù)將會 ( ) A不變B減小C增大D無法確定 圖1112. 2.（2020·晉江市）圖118中，通過熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（ ） 圖118圖16【例題5】圖16為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣壓縮和排氣工作。（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如圖16表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離（既沖程長）。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。該發(fā)動機在1 s內(nèi)做功 J，單缸排量V = L。在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W = J。（3）在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W = p V，式中 p表示燃氣對活塞的壓強，則p= Pa。（1 L=10-3 m3）（4）圖16右圖為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W = p V的證明，請將推導(dǎo)過程補充完整（要求各表達式均用Sl或p表示）：設(shè)活塞的面積為 S，沖程長為 l，燃氣對活塞的壓強為 p，則燃氣對活塞的壓力F= ，燃氣對活塞所做的功W= ，又根據(jù)數(shù)學知識可知發(fā)動機的單缸排量V= ，故 W= p V。練習：一臺四沖程汽油機曲軸轉(zhuǎn)速是1800 rmin，此汽油機每秒鐘完成_個工作循環(huán)，_個沖程，對外做_次功1000時間1020304050溫度20406080甲乙圖4【例題6】（09河北）根據(jù)表中幾種物質(zhì)的比熱容，判斷下列說法中不正確的是（ ）A.制作體溫計常用水銀做介質(zhì)，原因之一是水銀的比熱容小B.北方樓房中的暖氣用水做介質(zhì)，利用了水的比熱容大的特性C.由于水比沙石的比熱容大，所以內(nèi)陸地區(qū)的晝夜溫差比沿海地區(qū)大圖3D.由于水比冰的比熱容大，所以冷卻食品時0oC的水比0oC的冰效果好練習：1.（09濟寧）用兩個相同的“熱得快”分別給質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙兩種液體同時加熱，兩液體的溫度隨時間變化的圖像如圖4所示。如果要你從甲、乙兩液體中選擇汽車的冷卻液，應(yīng)選擇 液體。2.（09泰安）若一太陽能熱水器內(nèi)裝有100kg溫度為20的水，陽光照射一天后, 水溫升高到70，則熱水器內(nèi)的水吸收了 J的太陽能；這是通過 （選填“做功”或“熱傳遞”）改變了水的內(nèi)能。已知水的比熱容為4.2×103J(kg·) 【例題7】（09蘭州）汽油的熱值是4.6×107 J/ kg,完全燃燒210g汽油能放出 J的熱量；若這些熱量全部被水吸收，可使 kg水，從20升高到43（水的比熱容為4.2×103 J/(kg·) ）。練習：（09泰安）泰安五岳專用汽車有限公司是一家大型的特種專用汽車生產(chǎn)基地。該廠某型號專用車在車型測試中，在一段平直的公路上勻速行駛5.6km，受到的阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×103m3（假設(shè)燃油完全燃燒）。若燃油的密度0.8×103kg/m3，熱值q4×107J/kg，求：（1）專用車牽引力所做的功。（2）已知熱機效率（式中W為熱機在某段時間內(nèi)對外所做的功，Q為它在這段時間內(nèi)所消耗的燃油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量），則該專用車的熱機效率是多少？【反饋練習】1汽車油箱的汽油用掉一半后，關(guān)于油箱內(nèi)汽油的說法正確的是（ ）A它的質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼囊话?B它的密度變?yōu)樵瓉淼囊话隒它的熱值變?yōu)樵瓉淼囊话?D它的比熱容變?yōu)樵瓉淼囊话?以下說法中,正確的是（ ）A溫度低的物體吸收的熱量一定少 B質(zhì)量為5g,溫度為100的水含有2.1×104J的熱量C在物體對外做功過程中,物體不斷地放出內(nèi)能D在熱傳遞過程中,物體吸收或放出的熱量越多,它的內(nèi)能變化就越大3完全燃燒42g焦炭所放出的熱量，若有50被2kg30的水吸收，則水溫可升高 c水=42´103J/(kg·)q焦炭=30´107J/kg此時外界為標準大氣壓( )A70 B75 C100 D1054下面是汽油機工作的四個沖程，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（ ）A吸氣沖程 B壓縮沖程 C做功沖程D排氣沖程5下列說法中正確的是（）A物體內(nèi)能增加，一定是外界對物體做了功 B液體表面上的氣壓越小，沸點越高C冬天在火爐旁烤手是通過熱傳遞改變手的內(nèi)能的 D物體的溫度越高，所含的熱量越多6一茶杯開水，從剛倒入到可以喝的這段時間內(nèi)，放出的熱量大約是（ ）A5×102J B5×103J C5×104J D5×105J 7.曉麗在物理手冊中查到如下數(shù)據(jù)：溫度t/20406080100120140160180p1=0.98×106Pa時的比熱容2.412.622.843.063.283.523.75氣態(tài)氣態(tài)p1=5.8×106Pa時的比熱容2.382.582.793.003.213.443.663.904.19不同溫度和壓強下液態(tài)酒精的比熱容c/×103J·(kg·)1（1）圖像9中能正確反映液態(tài)酒精比熱容與溫度關(guān)系的是_。（2）增大壓強，既能使酒精的比熱容_，又能提高酒精的_。乙圖98如圖10所示，用酒精燈加熱試管中的水，當水沸騰一段時間以后，塞子被試管內(nèi)水蒸氣推出，水蒸氣的 能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。圖 中汽油機的工作過程與這一實驗過程中能量的轉(zhuǎn)化是一致的。9為了比較水和沙子容熱本領(lǐng)的大小，小明做了圖13所示的實驗：在2個相同的燒杯中分別裝有質(zhì)量初溫都相同的水和沙子，用兩個相同的酒精燈對其加熱，實驗數(shù)據(jù)記錄如圖14所示：（）在此實驗中，用加熱時間的長短來表示物質(zhì) 。（）分析下表中的實驗數(shù)據(jù)可知；質(zhì)量相同的水和沙子，升高相同的溫度時，水吸收的熱量 (大于小于)沙子吸收的熱量。（）如果加熱相同的時間，質(zhì)量相同的水和沙子， (沙子水)升高的溫度更高（）實驗中有些同學發(fā)現(xiàn)：剛開始加熱時，情況與(3)結(jié)論不符，你認為可能的原因是： 。 圖14型號8B13流量300m3/h揚程12m質(zhì)量111kg效率80%10春天農(nóng)民需用水泵缺水灌溉農(nóng)田，有一水泵銘牌如下：（1）水泵連續(xù)正常工作5h，所做有用功多少？（2）此水泵總功率為多少？（3）若此水泵用一柴油機帶動，假設(shè)柴油完全燃燒所釋放的內(nèi)能有40%轉(zhuǎn)化為水泵軸的機械能，則每小時消耗多少kg柴油？(柴油熱值按3×107J/ kg計算，g=10N/kg)