第十二章 机械能和内能（培优复习课件）物理新教材苏科版九年级上册

第十二章 机械能和内能 苏科版·九年级上册（新教材） 儿时，各种玩具车吸引着我们， 为什么有的玩具车不用电池也能向前运动? 现在，我们有了更多的疑问： 为什么燃油汽车要加注燃料才能行驶?为什么要向发动机的水箱中加水? ………… 让我们从能量的视角来探究其中的奥秘! 机械能 01 内能 热传递 02 物质的比热容 03 第十二章 机械能和内能 机械能与内能的相互转化 04 本章思维导图 第十二章 机械能和内能 考点01 机械能 第十二章 机械能和内能 知识一 机械能 1．一个物体 对另一个物体 ，则物体就具有能量．一个物体具有的能量越多，它做功的本领就越 ． 2．物体 叫做动能．物体的动能大小与 和 有关， 越大， 越大，物体具有的动能就越大． 3.物体由于 叫做重力势能。重力势能的大小与 和 有关， 越大， 越高，重力势能越大． 4.物体由于__________________________ 叫弹性势能．弹性势能的大小与________有关，在一定限度内，___________越大，形变物体具有的弹性势能就越大． 5. 和 统称为机械能，它们之间可以相互转化． 6．如果在物体的动能和势能转化过程中，机械能没有与其他形式的能之间发生转化，则机械能的____________保持不变． 能 做功 大 由于运动而具有的能量 质量 速度 质量 速度 被举高而具有的能 质量 高度 质量 高度 发生弹性形迹而具有的能 形变程度 形变程度 动能 势能 总量 【例1】2026年6月横州市云表镇发生了严重的洪涝灾害，志愿者利用无人机运送物品投放到灾民手中，无人机在运送救灾物资加速升空的过程中（     ） A．重力势能和动能都增大 B．重力势能和动能都减小 C．重力势能减小，动能增大 D．重力势能增大，动能减小 一、 判断动能、势能的变化 A 【详解】无人机加速升空过程中质量不变，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大。 故选A。 【例2】如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，当滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，则下列有关滚摆机械能的论述中不正确的是（     ） A．滚摆在下降过程中，重力势能转化为动能 B．滚摆在上升过程中，动能转化为重力势能 C．滚摆在上下运动过程中，机械能总量减少 D．滚摆在运动到最低点时，重力势能和动能都最小 二、 动能和势能的转化 D 二、 动能和势能的转化 【详解】A． 滚摆下降过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故A正确； B．滚摆上升过程中，质量不变，高度增大，速度减小，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故B正确； C．滚摆每次上升高度逐渐减小，说明克服摩擦和空气阻力做功，部分机械能转化为其他形式的能，机械能总量减少，故C正确； D．滚摆运动到最低点时，质量不变，高度最小，重力势能最小，速度最大，动能最大，故D错误。 本题选择描述错误的，故选D。 【例3】从水平乒乓球台边缘滚落后乒乓球的运动轨迹如图所示，C、F两处高度相同，D为球与水平地面的接触点，D点到E点过程中，动能转化为____________；F点的机械能____________（选填“大于”“等于”或“小于”）C点的机械能。 三、 机械能守恒及其辨析 小于 重力势能 【详解】由图可知，由D点到E点过程中乒乓球高度增大、速度减小，可知动能转化为重力势能； 因乒乓球运动过程中需克服空气阻力做功，且与地面碰撞时有能量损耗，机械能持续减小，故F点的机械能小于C点的机械能。 考点02 内能 热传递 第十二章 机械能和内能 知识一 内能和热传递 1．物体内所有分子的___________和____________的总和，叫做物体的内能．内能的单位是 ． 2．任何一个物体都_______内能．同一物体温度越高，内能_____． 3．改变物体内能的方式之一是____________，它的实质是能量的_________ 的． 4．当物体或物体的不同部分之间存在___________时，就会发生热传递．热传递时，能量从_________处转移到________处，直到温度 ，高温物体内能__________，低温物体内能____________． 5．热传递的三种方式：____________、____________、____________。 分子动能 分子势能 J 具有 越大 转移 温度差 热传递 高温 低温 相等 减小 增大 热传导 热对流 热辐射 【例4】如图所示，把一块烧红的圆柱体铁块放在冰面上，圆柱体铁块慢慢向下运动。下列说法正确的是（　　） A．烧红的铁块含有内能，而冰没有内能 B．烧红的铁块含有的内能一定比冰含有的内能多 C．铁块含有的热量一定比冰块含有的热量要多 D．铁块的内能减少量一定大于冰的内能增加量 一、 内能 D 一、 内能 【详解】 A．一切物体在任何温度下都具有内能，冰也有内能，故A错误； B．内能的多少与物体的质量、温度、状态等都有关，虽然铁块温度高，但不知道铁块和冰的质量关系，无法确定铁块的内能一定比冰多，故B错误； C．热量是过程量，只能说 “吸收” 或 “放出” 热量，不能说 “含有” 热量，故C错误； D．铁块放在冰面上，铁块内能减少（放出热量），冰的内能增加（吸收热量），但铁块放出的热量会有一部分散失到空气中，因此铁块内能的减少量一定大于冰内能的增加量，故D正确。 故选D。 【例5】如图所示，在两只相同的杯子中分别装有质量和温度均不同的水，若甲乙两杯水之间发生热传递，________（选填“温度”或“能量”）将从________杯传递到________杯。 二、 热传递 400 210 0.5m 【详解】热传递过程中传递的是能量，能量从高温物体传向低温物体。因甲杯水温度高于乙杯水，所以能量从甲杯传递到乙杯。 考点03　物质的比热容 第十二章 机械能和内能 知识一 物质的比热容 1．________________________________________________________________叫做物质的比热容，比热容是物质的一种性质，它只与___________________有关，与物质的体积和质量等因素无关，比热容的国际单位是_______________． 2．物体在热传递过程中_______________ 叫做热量，其符号是___，国际单位是_____． 3．物体吸热公式： ；物体放热公式： ． 4．自然界中_____ 的比热容最大，为____________________。 将物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积 物质的种类和状态 转移能量的多少 Q J Q吸=cm△t Q放=cm△t J/(kg·℃) 水 4.2×103J/(kg·℃) 【例6】下列关于比热容的说法正确的是（     ） A．比热容大的物质吸热能力强 B．质量大、温度高的物体，比热容一定大 C．水结成冰后比热容不变 D．比热容相同的，一定是同一种物质 一、 比热容的概念 A 【详解】A．比热容是反映物质吸热能力的物理量，比热容越大的物质吸热能力越强，故A正确； B．比热容是物质的固有特性，仅与物质的种类和状态有关，与质量、温度无关，故B错误； C．水结成冰后物质状态改变，比热容发生变化，故C错误； D．不同物质的比热容也可能相同，如煤油和冰的比热容相同，因此比热容相同的不一定是同一种物质，故D错误。故选A。 【例7】将质量为1kg、温度为80℃的热水倒入2kg的冷水中，最后温度为40℃，热水放出的热量为____________J；如果不计热损耗，冷水的初温是____________℃。[c=4.2×103J/（kg·℃）] 二、 物质吸放热计算 1.68×105 20 【详解】热水放出的热量为 因不计热损耗，故 由 代入数据得 解得冷水初温 【例8】用相同的电加热器分别对质量相同的甲、乙两种液体加热，如图所示是两种液体的温度随加热时间变化的图像，下列说法正确的是（     ） A．升高相同温度，甲吸收热量较多 B．加热相同时间，甲吸收热量较多 C．甲与乙的比热容之比为1:3 D．甲与乙的比热容之比为2:5 三、 图像类比热容计算 D 三、 图像类比热容计算 【详解】 AB．用相同的电加热器加热，加热相同时间，甲、乙吸收热量相同；由图可知，升高30℃，甲加热8min，乙加热20min，乙吸收热量较多，故AB错误； CD．甲、乙质量相同，升高相同温度时，加热时间8min，2min，吸收热量之比 甲与乙的比热容之比 ，故C错误，D正确。 故选D。 考点04　机械能与内能的相互转化 第十二章 机械能和内能 知识一 机械能与内能的相互转化 3．改变物体内能的方式之一是____________，它的实质是能量的_________ 的． 5．对物体做功，物体的内能会_____；物体对外做功，物体本身的内能会______． 1．热机的共同特点是将燃料燃烧时的________能转化成________能，又通过________ ，把内能转化为___________能． 2．汽油机的一个工作循环由_______、_______、________和_______四个冲程组成．每个工作循环活塞上下往复____次，曲轴转动____周，飞轮转过 圈，完成_______个冲程，对外做功___次． 3．__________________________________________________叫做这种燃料的热值．热值的大小只与燃料____ 有关，与物体的质量无关． 4．燃料完全燃烧放热公式为： ． 化学 内 做功 机械 吸气 压缩 做功 排气 2 2 2 1 4 燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比 种类 Q放=mq 做功 转化 增加 减少 【例9】把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后，图钉帽热得烫手；把瓶装水放在冰箱里，一会儿变凉了，这两种情况改变物体的内能的方法是（   ） A．热传递，热传递 B．热传递，做功 C．做功，做功 D．做功，热传递 一、 做功、热传递的辨析 【详解】图钉帽在课桌上来回摩擦几下后热得烫手，这是通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能；瓶装水放在冰箱里一会儿变凉了，是因为水的温度高于冰箱内的温度，水放出热量，内能减少，这属于热传递改变物体的内能，故选D。 D 一、 做功、热传递的辨析 【详解】 （1）由图可知，承担物重的绳子段数3，绳子自由端的速度为 拉力大小为 （2）滑轮组的机械效率为 （3）不计绳重和摩擦，动滑轮重力为 （4） 装置不变，提起重为1110N的物体时，滑轮组的机械效率为 【例10】某同学在公园里利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中。“水火箭”被推出的过程相当于图乙中______（选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程，若该单缸内燃机1s对外做功20次，则飞轮转速是_________r/min。 二、 汽油机的工作循环及相关计算 2400 B 二、 汽油机的工作循环及相关计算 【详解】 水火箭被推出过程中内能转化为机械能；由内燃机冲程特点可知，A图两气门关闭、活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能；B图两气门关闭、火花塞点火、活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，因此“水火箭”被推出的过程相当于图乙中B所示的内燃机冲程。 四冲程内燃机每对外做功1次，飞轮转动2r。1min内对外做功的次数为1200次 飞轮每分钟转动的次数为2400次 【例10】新型节能燃气灶能够提高热效率、减少能源消耗和环境污染。旧燃气灶将5kg的20℃的水加热到100℃，消耗了的天然气0.1m3。天然气的热值4×107J/kg，水的比热容4.2×103J/（kg·℃）。 (1)求水吸收的热量； (2)假设0.1m3的天然气完全燃烧，则燃气灶烧水的效率为多少？ (3)如果新型燃气灶的效率能够提升到70％，仍将5kg的20℃的水加热到100℃，可以节省多少天然气？ 三、 燃料燃烧热量的计算 三、 燃料燃烧热量的计算 【详解】 （1） 温度变化量 水吸收的热量     （2）天然气完全燃烧放出的热量    旧燃气灶的烧水效率 （3） 新型燃气灶需要天然气完全燃烧放出的热量      新型燃气灶需要完全燃烧的天然气体积    节省的天然气体积 　课堂巩固与总结 第十二章 机械能和内能 1．如图所示，弹性轻绳一端系在天花板上，另一端与小球相连，b为不系小球时绳子自由端的位置，现用手托住小球从a点静止释放，c为小球下落最低位置，不计空气阻力，小球始终在同一竖直线上运动，下列说法正确的是（     ） A．小球由a→c的过程机械能守恒 B．小球由a→c的过程重力势能一直减小 C．小球由a→c的过程动能先增大后减小，b点时动能最大 D．小球在c点时绳子的弹性势能等于小球在b点的动能 B 课堂巩固 课堂巩固 【详解】A．小球由a→c的过程，绳子的弹力对小球做功，小球的机械能转化为绳子的弹性势能，小球的机械能不守恒，故A错误； B．小球由a→c的过程，高度一直降低，所以重力势能一直减小，故B正确； C．小球由a→b的过程，只受重力，加速下落；由b→c的过程，受到向上的弹力，开始时弹力小于重力，合力向下，继续加速，当弹力等于重力时速度最大，动能最大，此后弹力大于重力，减速下落，故动能最大点在b点和c点之间，故C错误； D．动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。由于不计空气阻力，a→c的过程小球和弹性绳组成的整体是机械能守恒的。小球在b点时弹性绳的弹性势能为0，那么小球在c点时弹性绳的弹性势能是由小球在b点时的机械能转化而来，小球在c点时弹性绳的弹性势能等于小球在b点时小球的动能加上b→c过程中小球减少的重力势能，所以小球在c点时绳子的弹性势能不等于小球在b点的动能，故D错误。 故选B。 2．如图所示，有一小球沿粗糙的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．在C点的动能最大，E点的动能为零 B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能 C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能 D．小球从B运动到C和从C运动到D的过程中动能变化量相等 C 课堂巩固 课堂巩固 【详解】A．小球从A点运动到最低点C点的过程中，需要克服摩擦力做功，将重力势能转化为动能和内能，小球运动至最低点C点时，速度最大；小球从D点抛出后，小球运动到E点时，是空中运动轨迹的最高点，此时竖直方向的速度为零，但仍有水平方向的速度，所以动能并不为零，故A错误； B．从E点到F点是下降过程，小球高度降低重力势能减小、速度增大动能增大，将重力势能转化为动能，故B错误； C．小球从A点到D点在粗糙轨道运动，机械能因克服摩擦不断减少；从D点到E点在空中运动，只有重力做功，机械能守恒，因此E点机械能小于A点机械能，故C正确； D．B点、D点等高，二者重力势能相等，B点到C点的过程中，动能的增加量等于重力势能减少量与克服摩擦做功的差值；C点到D点过程中，动能减少量等于重力势能增加量与克服摩擦做功的和，因此两个过程动能变化量并不相等，故D错误。 故选C。 3．如图所示，A、B是两个底部装有完全相同加热器的容器，已知加热器每秒钟产生的热量有1050J被容器中的液体吸收。现将甲、乙（煤油）两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为200g，加热过程中甲、乙两种液体温度随加热时间的变化曲线如图所示,水的比热容4.2×103J/（kg·℃）。分析回答下列问题： (1)加热60s时，乙吸收的热量； (2)B容器中煤油的质量； (3)甲液体的比热容。 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 （1）根据题意可知，乙液体60s吸收的热量 （2）乙液体的质量 （3）由图可知，0~20s甲液体的温度从10℃升高到40℃，甲液体在20s内吸收的热量 甲液体的比热容 4．10．某混合能源轿车发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气=1.5×108J/kg、q汽油=4.5×107J/kg。某司机驾驶该型轿车沿平直公路行驶，设燃料在气缸内均完全燃烧，轿车匀速行驶中所受阻力为900N恒定不变，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶。 （1）轿车从甲地出发，使用汽油为燃料匀速行驶300km到达乙地，共消耗汽油20kg。求： ①20kg汽油完全燃烧放出的热量； ②使用汽油时发动机的效率； （2）原路返程时改用氢气为燃料匀速行驶，若已知发动机的效率为50%，每加注1kg汽油所需的费用为12元，每加注1kg氢燃料所需的费用为30元，求： ①需要消耗氢气多少kg？ ②可比使用汽油节约多少元？ 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 （1）①20kg汽油完全燃烧放出的热量为 ②车做匀速直线运动，受到的牵引力与阻力相等，则全程牵引力做的功为 汽油发动机的效率为 （2）①需要的总能量为 ②消耗的氢气为 节约费用为 课堂小结 1.重点： 机械能及守恒、内能、热传递和做功、比热容、热量的计算、热值、汽油机的工作原理、燃料热量的计算。 2.难点： （1）动能和势能的转化。 （2）热量的计算 谢谢观看