专项突破——机械能、内能及其转化 课件-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

专项突破——机械能、内能及其转化 运用科学推理法认识微观世界 素养解读 科学推理是科学思维的一个要素，是物理学中常用的科学研究方法，物理学中一些规律不能直接用实验验证，只能在实验的基础上经过概括、抽象、推理才能得出。如物质的分子很小，用眼睛无法直接观察到，通过水和酒精混合后体积变小推出分子间有间隙，通过扩散现象推出分子在不停地做无规则运动，即通过观察到的宏观现象推理出物质的微观特性。 素养演练 例 通过可直接感知的现象，推测无法直接感知的物理规律，这是物理学中常用的探究方法，下列根据所列现象进行的推测既合理又符合事实的是 （ ） A．现象：山间大雾弥漫。推测：分子永不停息地做无规则的运动 B．现象：用手捏海绵，海绵的体积变小了。推测：分子之间有空隙 C．现象：炒菜比腌菜咸得快。推测：分子运动的快慢与温度有关 D．现象：钢丝绳很难被拉断。推测：分子之间存在斥力 ［解析］雾是液态小水滴，大雾弥漫是小水滴的机械运动，不是分子的运动，故A项错误；海绵内部存在较大的缝隙，用手捏海绵，缝隙减小，所以海绵体积减小，不能说明分子有间隙，故 B 项错误；炒菜时菜的温度比较高，腌菜时菜的温度比较低，所以加盐时，炒菜比腌菜咸得快，说明分子运动的快慢与温度有关，故 C 项正确；钢丝绳很难被拉断，说明分子之间存在着相互作用的引力，故 D 项错误。 ［答案］ C ［点拨］ 由于微观世界是我们无法直接感知的，故应注意掌握与微观粒子联系密切的宏观现象，在学习中要注意总结归纳。 ■专项一 机械能及其转化 1. 若只有动能和势能之间的相互转化，则机械能的总量不变，即动能减少了多少，势能就增加了多少（动能转化为势能），反之亦然，这就是机械能守恒。 2. 动能与势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。 返回目录 典例 1 风力发电是一种可再生、可持续发展的清洁能源，一直是国家大力提倡和发展的能源项目，具有重要的经济价值，下列风力发电的过程中涉及的能量转化的说法正确的是 （ ） A．风车把太阳能转化为电能 B．风车把电能转化为风能 C．风车把风能转化为电能 D．风车把水能转化为电能 返回目录 ［解析］ 弧形轨道 ab 段光滑，从 a 点到 b 点，机械能守恒，质量不变高度减小，速度增加，重力势能转化为动能，故经过 b 点时 ，小球动能最大，故 A 项正确；从 a 到 c 的过程中，bc 段粗糙，小球有部分机械能转化为内能，故机械能不守恒，故 B 项错误；从 b 到 c 的过程中，高度增加，速度减小，故小球动能减少，故 C 项错误；从 a 到b 的过程中，小球重力势能转化为动能，故 D 项错误。 ［答案］ A 返回目录 ■专项二 有关比热容的计算 1.热量计算公式 若温度的变化量用Δｔ表示，那么吸、放热公式可统一表示为Ｑ＝ｃｍΔｔ。 2.变形公式的应用 利用热量的计算公式，不仅可以计算物体吸收（或放出）热量的多少，还可以计算物质的比热容、质量、温度变化等。 变形式为ｃ＝ ，ｍ＝ ，Δｔ＝ 。 返回目录 3.热平衡方程（Q吸=Q放）的应用 在热传递过程中，如果没有能量损失，那么，高温物体降温放出的热量就等于低温物体升温吸收的热量。 4. 热量计算解题的一般步骤 （1）根据题意是吸热还是放热找出相应的公式。 （2）明确要求的物理量。 （3）根据已知条件求解。 返回目录 典例 2 “卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，常用于营养计量中。 1 卡等于在标准大气压下，1 g 水温度升高 1 ℃吸收的热量，那么 1 卡等于 _______ J。 某成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为 8.4×106 J，相当于 _______ 卡。 这些能量如果以热量的形式被 20 kg、25 ℃的水吸收，在标准大气压下可使水温升高 _____ ℃。［c水=4.2×103 J/（ kg·℃）］ 返回目录 ［解析］由题知，1g的水温度升高 1℃所吸收的热量为 1卡，1g的水温度升高1℃所吸收的热量：Q 吸1=c水m1Δt1= 4.2×103 J/（ kg·℃）×0.001 kg×1 ℃=4.2 J，即1卡=4.2 J；因为1卡=4.2 J，所以8.4×106 J= =2× 106卡；若这些热量全部被水吸收，水吸收的热量：Q吸2 =8.4×106 J，由Q吸 =cmΔt 可得，水升高的温度：Δt2= = =100 ℃，则水的末温：t=t0+Δt2=25 ℃+100 ℃=125 ℃，由于在标准大气压下水的沸点为 100 ℃，所以水的末温为 100 ℃，则水升高的温 返回目录 度：Δt2′=100 ℃-25 ℃=75 ℃。 ［答案］ 4.2 2×106 75 返回目录 ■专项三 热效率综合计算 效率综合计算涉及的主要公式： 知识点 公式 注意事项 物体吸放热 Q 吸=cm（t-t0） Q 放=cm（t0-ｔ） 计算时注意区分物体的初温、末温和温度的变化量 燃料燃烧 Q 放=mq 适用于固体或液体燃料 Q 放=qV 适用于气体燃料 返回目录 效率 η= 锅炉的效率 η= 热机的效率 续表 返回目录 典例3 一般家用燃油汽车每消耗 1 kg 汽油就会排放 2.3 kg 的二氧化碳气体，为了实现节能减排，各种新能源汽车相继出现，如图所示为某太阳能汽车，能将太阳能转化为电能储存起来供汽车行驶，真正实现了零排放。若该太阳能汽车行驶时受到的阻力恒为 900N，某天接收到的太阳能为 1.08×108 J， 可供汽车匀速直线行驶 30 km 路程。 求： 返回目录 （1）该太阳能汽车匀速直线行驶 30 km过程中牵引力所做的功； （2）该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率； （3）相比较效率为 30%的家用燃油汽车，牵引力做相同的功可以减少多少千克二氧化碳气体的排放？（汽油热值为 4.6×107 J/kg） 返回目录 ［解题思路］ 返回目录 ［解］ （1）该太阳能汽车匀速直线行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，即 F=f=900 N，匀速行驶 30 km 过程中牵引力所做的功： W=Fs=900 N×30 000 m=2.7×107 J； （2）某天接收到的太阳能为 E=1.08×108 J，该太阳能汽车太阳能转化为机械能的效率： η= = =25%； 返回目录 （3）如果是效率为 30%的家用燃油汽车，设牵引力做相同的功消耗的汽油质量为 m，由 η= = = kg，因为家用燃油汽车每消耗 1 kg 汽油就会排放2.3 kg的二氧化碳气体，所以消耗 kg 的汽油排放4.5 kg 的二氧化碳气体，太阳能汽车是零排放的，即可以减少 4.5 kg 的二氧化碳气体排放。 返回目录 $$