第十二章 机械能和内能（复习课件）物理苏科版2024九年级上册

第十二章 机械能和内能 九年级上册册•苏科版 清晨街道上疾驰的汽车引擎轰鸣——汽油在气缸内剧烈燃烧（化学能→内能），高温高压的燃气猛烈推动活塞（内能→机械能），驱动车轮飞转 。这份让钢铁奔腾的力量，正是能量转化的壮丽诗篇。让我们从滚摆的旋转、单摆的摇曳、铁丝弯折的火星中，揭开《机械能和内能》的奥秘——因为每一份动的力、每一丝热的源，都是宇宙写给物质世界的能量情书。 第十二章 机械能和内能 第1节 机械能 01 第2节 内能 02 第3节 物质的比热容 03 第4节 机械能和内能的相互转化 04 第十二章 机械能和内能 单元复习 第1节 机械能 第十二章 机械能和内能 一个物体_______对另一个物体做功，则称这个物体具有能量 即一个物体具有做功的本领 能量与做功的关系 能够 实验装置： 小车 研究对象: 木块被推动的距离 观察现象: 便于控制小车刚到达水平面时的速度 质量相同的物体,速度越_____,动能越_____. 结论1: 结论2: 大 大 大 大 速度相同的物体,质量越________,动能越_____. 影响动能大小的因素实验 使用斜面的目的 知识一 动能 1.（2022•宿迁）如图为某学习小组“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验操作（步骤甲、乙、丙中小球质量分别为m、2m、3m）。 （1）让小球从同一高度由静止开始滚下，目的是使小球到达水平面时具有相同的 ________。 （2）实验中通过比较木块B被小球撞击后移动的距离s来判断小球具有动能的大小，这种方法在物理学中属于 _________（选填“控制变量法”或“转换法”）。 （3）小华认为由实验步骤乙和实验步骤丙可以判断动能大小与速度的关系，你认为该观点是______（选填“正确”或“错误”），理由是_____________________________。 （4）通过比较步骤 _______和 _______可以判断动能大小与物体质量的关系。 速度 转换法 错误 没有控制小球的质量相同 甲 乙 知识一 动能 2．（2023•苏州模拟）小明为了探究动能大小的影响因素，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上开展了如图所示的探究活动。 （1）实验中探究的动能是指________； A.钢球撞击木块时的动能 B.钢球撞击木块后的动能 C.木块被钢球撞击后的动能 （2）钢球在水平面上的动能是由________________能转化而来的； （3）若斜面下方水平面光滑，本实验________（选填“能”或“不能”）达到实验目的，理由_______________________________________________； （4）小红认为根据乙、丙两图可以直接得出“物体的质量越大，速度越大，则动能越大”的结论，她的实验方法错误的理由是_______________________________________________； （5）通常来说，交通事故的原因主要是超载或超速，用甲、丙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 A 钢球的重力势 不能 撞击后木块将做匀速直线运动，无法比较钢球的动能 没有控制小球刚到达水平时的速度相等 超载 知识一 动能 实验装置： 木块 研究对象: 小桌下陷的深度 观察现象: 小结: 物体的重力势能与物体的 和 有关，_ 越大， _____越大，重力势能越大。 高度 质量 高度 质量 质量相同的物体,高度越____,重力势能越____. 结论1: 高度相同的物体,质量越_____,重力势能越____. 结论2: 高 大 大 大 知识二 重力势能 1.（2022•常州模拟）小明利用实验小桌、箱体透明的沙箱、质量不同的重物A和B（mA＜mB），让重物从高处落下，撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，探究重力势能的大小与哪些因素有关，请观察甲、乙、丙所示的实验操作，按要求回答下列问题： （1）比较甲、乙可知，物体的重力势能与物体被举高的_________有关； （2）比较_________可知，物体的重力势能与物体的质量有关； _________相同的物体，质量越大，它的重力势能越大； （3）在实验操作中通过观察桌腿陷入沙子的深度来比较物体重力势能大小， 以下实验探究采用的方法与此相同的是_________。 A.在探究压力对滑动摩擦力的影响时，保持接触面粗糙程度不变，改变压力 B.在探究阻力对物体运动的影响时，推理出物体不受阻力时的运动状态 C.在“探究杠杆的平衡条件”时，改变动力（臂）和阻力（臂），多次测量 D.在探究影响动能大小的因素时，通过小车推动物体的远近比较小车动能大小 （4）设乙实验操作中物体A的重力势能是WA，丙实验操作中物体B的重力势能是WB，则WA和WB的大小关系是_________。 A.WA＞WB B.WA＜WB C.WA＝WB D.无法判断 高度 甲、丙 高度 D B 知识二 重力势能 2．（2023•武进区校级模拟）在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，已知重物A、B、C的底面积相同，质量关系为：mA＝mB＜mC。三个完全相同的木桩和三个从不同高度处释放时的重物位置如图甲所示，木桩被打击后陷入沙中的情形如图乙所示，重物B、C将木桩打入沙中的深度相同。 （1）让重物自由下落打击在木桩上，通过观察木桩陷入沙中的深度判断_________（选填“重物”“木桩”）的重力势能大小，这种研究方法是__________（选填“控制变量法”或“转换法”）。 （2）比较 _______两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力 势能的大小和高度的关系，得出的结论是：在_______一定时， 物体的高度越_______，重力势能越大。 （3）结合（2）中的实验结论，通过比较B和C两个重物将木桩 打入沙中的深度，我们_______（选填“能”或“不能”）得出物体 的重力势能与其质量有关的结论。 木桩 转换法 AB 质量 高 不能 知识二 重力势能 拉伸的橡皮筋 射出子弹 压缩或拉伸的弹簧 移动小车 拉开的弓 射出箭 能对其他物体做功，说明发生弹性形变的物体具有能量 发生弹性形变的物体 在一定限度内，物体的______________越大，它具有的弹性势能越大 具有弹性势能的物体对外做功的实质： 弹性势能转化为其他形式的能 弹性形变程度 知识三 弹性势能 1．（2022•盐城模拟）运动着的锤子能将钉子钉入木板中，运动着的子弹能射穿鸡蛋，这些现象都能说明运动着的物体具有_______；用弹弓弹射“子弹”时橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远，钟表上的发条上得越紧，钟表走的时间越长，这些都能说明弹性形变越大，物体的____________就越大。 动能 2．（2021•淮安）在“探究影响重力势能大小因素”的实验中，小明在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，目的是探究重力势能大小与____________的关系。如图所示，在纸上留下黑色圆斑A、B，圆斑______（填“A”或“B”）皮球的弹性势能大，由此可知圆斑______（填“A”或“B”）皮球从较高处下落形成的。 弹性势能 高度 B B 知识三 弹性势能 摆球由A点由静止释放 A→B 速度_______ 高度_______ 动能_______ 重力 势能________ 变大 B→C 增大 变小 降低 速度_______ 高度_______ 动能_______ 重力 势能________ 变小 减小 变大 升高 A B O C A、C点 B点 重力势能最大，动能最小 重力势能最小，动能最大 机械能： 动能和势能的统称 机械能 ＝ 动能 + 势能 在动能和势能的相互转化中，机械能守恒 不计阻力 知识四 机械能的相互转化 撑杆运动员起跳前为什么要助跑？ 为了获得较大的动能 撑杆的弹性势能 运动员下落的过程 运动员的重力势能 转化为动能 运动员的动能 运动员的重力势能 运动员的重力势能 不同物体间的机械能可以相互转化 知识四 机械能的相互转化 1．（2023•如东县二模）球竖直向上运动并落回地面的过程中，先后经过A、B两点。小球在这两点的动能和重力势能如图所示，下列说法正确的是（　　） A．小球在 A、B两点的动能相等 B．从A点到B点小球的机械能不变 C．小球在A点的速度比在B点小 D．小球在B点的离地高度比在A点高 A C 2．（2023•泰州）如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　） A．重力势能减小，机械能减小 B．动能不变，机械能不变 C．重力势能减小，动能增大 D．重力势能不变，机械能减小 知识四 机械能的相互转化 3．（2022•无锡模拟）如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球 C．从地面斜向上踢出的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球 4．（2023•南通）如图所示，从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，你认为排球运动的轨迹最有可能的是（　　） A B C D A D 知识四 机械能的相互转化 6．（2023•盐城）小华利用橡皮筋和钩码制作了如图所示的“魔罐”。在水平地面上用手将它推出，滚动一段时间后，它能自动折返。“魔罐”被推出后向前滚动的过程中（　　） A．动能转化为弹性势能 B．弹性势能转化为动能 C．重力势能转化为弹性势能 D．弹性势能转化为重力势能 5．（2023•无锡）在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．皮球下落过程中动能转化为重力势能 B．皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能 C．形成圆斑B时皮球是从更高处下落的 D．形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小 B A 7．（2023•常州模拟）同学们在体育课进行实心球投掷训练，如图所示：B→C→D表示实心球离开手之后的运动轨迹。下列说法正确的是（　　） A．实心球到达最高点C时，动能为零 B．实心球从B→C→D过程中，没有力对它做功 C．实心球从B→C过程中，动能减小，重力势能增大 D．不论是否考虑空气阻力，实心球在空中运动时机械能守恒 C 知识四 机械能的相互转化 第2节 内 能 第十二章 机械能和内能 内能: 物体内所有___________和___________的总和。 分子动能 分子势能 思考：内能大小与哪些因素有关 单个分子质量 分子数 （物质的种类） （物体的质量） 分子运动速度 （物体的温度） 分子间的作用力 （物体的状态） 思考： 物体温度升高表示内能增大，温度不变的物体，内能一定不变吗？ 分子动能 分子势能 物体温度不变，仅表示物体分子动能不变。但物体内所有分子势能可能是变化的。 知识一 内能 2．（2022•泰州）夏天，将饮料放入冰箱冷藏室，饮料温度降低。下列说法正确的是（　　） A．饮料将温度传递给冰箱中的空气 B．饮料放出热量后自身所含热量减少 C．饮料温度降低的过程伴随着内能的转移 D．饮料放热是因为饮料的内能比冰箱中空气的内能多 1．（2023•徐州一模）关于内能，下列说法中正确的是（　　） A．0℃的物体没有内能 B．具有机械能的物体不一定具有内能 C．物体内能的大小与温度无关 D．物体具有内能也可以同时具有机械能 C D 3．（2022•苏州模拟）某物体具有的动能为aJ，分子总势能为bJ，机械能为cJ，弹性势能为dJ，内能为eJ，则它的重力势能为 __________J，分子的总动能为__________J。 c－a－d e－b 知识一 内能 4．（2023•常州模拟）有关物体的内能和机械能，下列说法中正确的是（　　） A．物体中一个分子的动能和势能之和叫做物体的内能 B．物体温度升高，内能增加时，机械能一定增加 C．物体的内能与温度有关，0℃的物体没有内能 D．物体的机械能为零时，其内能却不为零 D 知识一 内能 高温物体 热传递的实质 低温物体 内能 热传递的条件： 不同物体间或物体的不同部分之间存在温差。 温度相同，热传递停止。 热传递的方向： 高温物体 低温物体 内能转移 内能的减少量 内能的增加量 热量： 物体在热传递过程中转移的能量。 即内能的变化量。 热传递是高温物体______热量，内能______。低温物体______热量，内能______。 放出 减少 吸收 增大 知识二 热传递 2．（2023•泰州模拟）下列关于热现象的说法正确的是（　　） A．一个物体内能增加，一定是从外界吸收了热量 B．热传递过程中，热量只能从内能大的物体传给内能小的物体 C．碘蒸气在凝华过程中内能减小 D．温度相同的两物体间也能发生热传递 1．（2020•苏州）下列四张图中利用热传递来改变物体内能的是（　　） A．钻木取火 B．煤炉烧水 C．压缩空气升温 D．搓手取暖 3．（2023•海州区校级二模）关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　） A．物体的温度越高，放出的热量越多 B．物体的内能增加，温度一定升高 C．一个物体的温度升高，内能一定增加 D．物体吸收了热量，它的温度一定升高 B C C 知识二 热传递 第3节 物质的比热容 第十二章 机械能和内能 设计实验： 目的： 器材： 沙子和水、 红外灯、 瓷盘两只、 注意事项： 1.沙子和水的质量相等 2.相同时间内吸收的热量相等 影响物质温度升高快慢的因素： 物质的质量 吸收的热量 物质的种类 3.使沙子与水的表面积相同 秒表（或钟）、 相同的 天平（砝码）、 同一 温度计 探究物质吸热升温快慢与物质种类是否有关 知识一 比热容 器材组装： 注意事项 1.红外灯与沙子和水的距离相同 2.沙子与水的表面积相同 3.每隔1分钟记录一次数据 表格设计： 加热时间(min) 温度(℃) 沙子 水 0 1 2 4 3 1.调节红外灯与两瓷盘的位置，使两瓷盘与红外灯的距离相等。 2.根据水与空气接触的表面积，摊开沙子，使其面积与水的表面积相等。 控制沙子和水在相同时间内吸收的热量相等 便于比较吸热 知识一 比热容 加热时间(min) 温度(℃) 沙子 水 0 1 2 4 3 44 34 18 18 30 26 36 24 22 30 比热容： 水的比热容物理意义：_____kg水温度升高(或降低)_____℃，吸收（或放出）的热量为___________ J。 物质的一种物理属性。 与物质的种类、状态有关，与物质的质量无关。 分析下表，比较不同物质吸热升温的快慢 1 1 4.2×103 知识一 比热容 1．（2023•常州模拟）用相同的电加热器加热相同质量的水和煤油的过程中，水和煤油的温度随时间变化的图象如图所示，关于这一过程，下列说法正确的是（　　） A．煤油的温度高于水的温度，所以煤油的比热容大 B．20min后水的温度不变的过程中将不再吸收热量 C．煤油的温度升高的较快，说明煤油比热容比水比热容小 D．8min时间内煤油吸收的热量比水吸收的热量多 2．（2022•无锡）用如图所示的两套相同装置探究不同物质吸热升温的现象，将相等质量的沙子和水分别装入铝桶中，用温度计测出它们的初始________，点燃酒精灯加热，用玻璃棒________沙子和水，观察到沙子升温比水快，由此，可以推得，质量相等的沙子和水，升高相同的温度，________吸收的热量多。 3．（2023•扬州模拟）在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的水和某种液体（注：c水＞c液体）进行了实验，实验中，水和该液体在相同时间内放出的热量相等。两种液体的温度随时间的变化关系如图所示。分析图像可以得出____（选填“甲”、“乙”）物质为水，另一种液体的比热容为____________J/（kg•℃）。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] C 温度 搅拌 水 甲 4.2×103 知识一 比热容 4．（2023•扬州模拟）如图所示，甲、乙两个规格相同的烧杯中装了不同质量的煤油，用两只相同的加热器进行加热（忽略散热），得到如图所示的温度﹣时间图线，则加热2min，两只烧杯中的煤油吸收的热量Q甲_______Q乙（选填“大于”、“等于”、“小于”），两杯中煤油质量m甲_______m乙（选填“大于”、“等于”、“小于”）。 等于 小于 知识一 比热容 为什么中午海水比沙子的温度低？ 质量相等的海水与沙子吸收相等的热量（加热方式和时间相同），因为海水的比热容比沙子的比热容大，海水升温比沙子慢，所以中午海水比沙子温度高。 现象解释 海陆风的成因 海风：白天，因_______比___________的比热容大，陆地比大海吸热升温____，______附近密度较____的____空气上升，海面较____的空气就会来补充，于是空气沿_______吹向________。 海水 陆地沙石 快 陆地 小 冷 热 大海 陆地 知识二 比热容的应用 1．（2025·湖北襄阳·三模）新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，这主要是因为沙石的（　） A．密度较大 B．熔点较高 C．比热容较小 D．导热性好 2．（24-25九年级上·湖北武汉·期末）下列现象中没有利用“水的比热容大”这一特点的实例是（　　） A．甲图，冬天的暖气设备用热水供暖 B．乙图，汽车发动机用水来冷却 C．丙图，早春傍晚，农民向稻田里灌水保护秧苗 D．丁图，深秋夜晚，果农给树上喷水结冰防冻坏桔子 知识二 比热容的应用 C D 3．（2025·河南周口·模拟预测）秋冬季节，糖炒板栗很受人们欢迎。如图所示，在炒板栗时常要在锅中放入一些砂石，因为砂石的比热容________升温快，与板栗充分接触，并通过_______ 的方式使板栗内能增大。很远就能嗅到熟板栗香甜的气味，这属于_______现象。 知识二 比热容的应用 4．（2022·山西·模拟预测）根据著名诗人陆游在《老学庵笔记》里的记载，充满智慧的古人在南宋时期已经能采用陶瓷烧制出“省油灯”。如图所示是“省油灯”及其剖面图，其中灯油的温度越高，蒸发得就越快，而省油灯凭借其“上油下水”的独特构造可起到节油的作用，节油效果达1%。请你利用物理知识解释“省油灯”能省油的原因。 解：省油灯的下层中注有水，上层灯油在燃烧时会放出热量。因为水的比热容较大，同等质量的水相比其他物质，升高相同的温度，水吸收的热量比较多，因此可以使油的温度升高得慢些，从而减少油的蒸发，达到省油的目的。 小 热传递 扩散 计算公式： 温度升高物体吸收热量： Q吸=cmΔt =cm（t－t0） 终温 初温 温度降低物体放出热量： Q放=cmΔt =cm（t0－t） 知识三 热量计算 1．护城河雾霭升腾，坐上古色古香雕梁画栋的游船，围炉煮茶，恍若穿越千年时光。茶壶中装入0.5kg初温为20℃的水，用火炉加热至100℃，已知c水=4.2×103J/（kg·℃），求水吸收的热量是多少？ 解:水吸收的热量: 知识三 热量计算 质量为5千克的水经电热水器加热后温度升高了。求： (1)水的体积。 (2)水吸收的热量 解：（1）水的体积 （2）水吸收的热量 第4节 机械能与内能的相互转化 第十二章 机械能和内能 做功——改变物体内能 做功改变物体的内能的实质是： 对物体做功，物体内能_____ 机械能与内能间的相互转化 物体对外做功，物体内能_____ 实验现象： 现象实质： 铁丝的温度升高 人对铁丝做功，机械能转化为内能，铁丝内能增加 实验现象： 现象实质： 压缩空气，棉花被引燃 人压缩空气做功，机械能转化为内能，空气内能增加，温度升高，达到棉花的着火点。 实验现象： 现象实质： 点燃酒精，盖子飞出 酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气对盖子做功，盖子的机械能增加，燃气的内能减少。内能转化为机械能 增加 减少 知识一 机械能与内能相互转化 1．（2022•南通）如图所示，用充气的气球模拟“喷气火箭”，把封口的夹子松开，球内气体向后喷出，气球向前运动。此过程中（　　） A．气球的弹性势能增大 B．喷出的气体内能减小 C．喷出的气体热运动加剧 D．喷出的气体向外界传递热量 2．（2022•淮安）日常生活中，物体内能的改变，通过做功方式实现的是（　　） A．照晒取暖 B．摩擦生热 C．冰敷降温 D．炉火加热 3．（2023•无锡）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧。下压过程中活塞对筒内空气________，空气的________能增大，该能量转化过程与汽油机的________冲程相同。 B B 做功 内 压缩 知识一 机械能与内能相互转化 汽油机完成一个工作循环: 1.经历四个冲程,分别为___________、 ___________、 ___________、 ___________。 2.曲轴转动________ ，活塞往返次________。 3.在压缩冲程中_______能转化为____能， 在做功冲程中____能转化为______能。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 两周 两次 飞轮的作用： 在一个工作循环中，汽油机只对外做一次功，其余的三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的。 机械 内 内 机械 甲 乙 判断汽油机的冲程依据: 1.活塞运动的方向 2.进气门排气门打开与闭合 知识二 热机 1．（2025·江苏无锡·三模）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔， 从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。 用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 D 2．（2025·江苏南京·三模）图甲是四冲程汽油机某冲程的示意图，图乙是空气压缩引火仪，图丙是对试管中的水加热一段时间后而塞“飞出”。下列说法正确的是（   ） A．三个过程中改变气体内能的方式相同 B．三个过程中气体内能大小的变化情况相同 C．图甲是做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 D．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为600r/min A 知识二 热机 实验设计: 1.如何比较燃料燃烧放出的热量？ 2.实验中用质量相等的水，并用相同烧杯的目的是什么？ 通过比较水吸收热量的多少 便于比较水吸收热量的多少 Q放＝mq 无烟煤的热值3.4×107J/kg 1kg的无烟煤完全燃烧放出的热量为3.4×107J 影响燃料燃烧放出热量多少的因素： 燃料的种类 燃料的质量 燃料燃烧的程度 热值的物理意义： 热值公式： q＝—— m Q放 知识三 燃料热值 1．（2023•连云港模拟）小华在某次体育训练时，身体消耗了8.4×103J的热量，这些热量相当于完全燃烧___________kg干木柴所释放的热量，当干木柴燃烧了一半，则剩余干木柴的热值______（选填“不变”或“变为原来的一半”）；若将这些热量给水加热，可以使质量为100g，初温是30℃的水温度升高_______ 　℃。[q干木柴＝1.2×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 3．（2023•无锡模拟）如图所示，某学校物理小组设计实验，探究“酒精、煤油”的热值。甲、乙装置完全相同，水的质量和初温及待测燃料的质量也相同。通过测量______（选填字母A.燃烧相同时间/B.燃料全部燃烧）后水的末温t甲＜t乙（均未达到沸点），可以粗略知道它们的热值大小关系为：q酒精______（＞/＜/＝）q煤油。 2．（2023•扬州模拟）“自嗨锅”成为当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。它里面的发热包在将0.5kg水从20℃加热至沸腾（标准气压下）的过程中，提供给水的热量至少为___________。如果用酒精灯给0.5kg水加热升高同样温度，需要______kg酒精。[假设酒精完全燃烧有50%的热量被水吸收c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg] 1.68×105J 0.0112 B ＜ 7×10-4 不变 20 知识三 燃料热值