機(jī)械能、內(nèi)能和轉(zhuǎn)化

1、第十章機(jī)械能和內(nèi)能一、機(jī)械能1. 能量：定義：物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量。單位：焦耳（J）。能量是表示物體對(duì)外做功本領(lǐng)大小的物理量，所以能量與功的單位相同。理解：一個(gè)物體“能夠做功”并不一定“要做功”，也不是“正在做功”或者“已經(jīng)做功”。2. 動(dòng)能：定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。影響因素：物體的速度與質(zhì)量（Ek= -mv2）2探究方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法。結(jié)論：物體的速度越大、質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大。3. 勢(shì)能：分類：重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能（1）重力勢(shì)能：定義：物體由于被舉高所具有的能量。影響因素：物體的相對(duì)高度和質(zhì)量（Ep= mgh ）。探究方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法。結(jié)論：物體的

2、質(zhì)量越大位置越高，重力勢(shì)能越大。注意：一個(gè)物體重力勢(shì)能的多少取決于零勢(shì)能面的選取，物體的位置高度是指物體相對(duì)于零勢(shì)能 面的高度。（2）彈性勢(shì)能：定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量。影響因素：物體的彈性形變程度與材料（材料的彈性）。探究方法：控制變量法和轉(zhuǎn)換法。結(jié)論：物體的彈性越好、彈性形變?cè)酱螅瑥椥詣?shì)能越大。4. 機(jī)械能：定義：動(dòng)能與勢(shì)能的總和稱為機(jī)械能。機(jī)械能守恒定律：內(nèi)容：一個(gè)物體只有重力或彈力做功時(shí)，只會(huì)發(fā)生動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化，機(jī) 械能的總量保持不變，我們就說(shuō)機(jī)械能守恒。例：質(zhì)量一定的物體，如果從高處加速下落時(shí)，只受重力作用，不受空氣阻力，則動(dòng)能越來(lái)越大， 重力勢(shì)能減小，整個(gè)過(guò)程中

3、，重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒；若下落過(guò)程中有空氣阻力, 則除了重力做功外還有其它力做功，部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，但還有部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為物體 的內(nèi)能（摩擦生熱），機(jī)械能不守恒。二、內(nèi)能1. 分子動(dòng)理論：（1）物質(zhì)組成：一切物體都是由分子和原子組成；（2）分子熱運(yùn)動(dòng)：分子在不停的做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)；學(xué)習(xí)參考（3）相互作用力：分子間存在著相互作用的引力和斥力2. 擴(kuò)散現(xiàn)象：不同的物質(zhì)接觸時(shí)，彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。3. 擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子在運(yùn)動(dòng)和分子間存在間隙。4. 溫度反映了構(gòu)成物質(zhì)的大量分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，即溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)越劇烈； 大量分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫熱運(yùn)動(dòng)。5. 分子動(dòng)能：

4、定義：分子由于無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)而具有的能量。影響因素：物體溫度和分子質(zhì)量。結(jié)論：物體溫度越高、構(gòu)成物體的分子質(zhì)量越大，分子動(dòng)能越大。6. 分子勢(shì)能：定義：由于分子間的相互作用力而具有的能量。影響因素：分子質(zhì)量與分子間距（物體的狀態(tài)）。7. 內(nèi)能：物體內(nèi)部所有的分子具有的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和稱之為內(nèi)能。影響因素：物體的質(zhì)量（分子個(gè)數(shù)）、溫度和狀態(tài)。結(jié)論：同種物質(zhì)質(zhì)量越大，溫度越高，內(nèi)能越大。8. 改變內(nèi)能的方式：（1）做功（摩擦、撞擊、壓縮、膨脹等）；外界對(duì)物體做功，物體內(nèi)能增大；物體對(duì)外界做功，物體內(nèi)能減少；做功的本質(zhì)是不同種類的能量的轉(zhuǎn)化。（2）熱傳遞（熱輻射、熱傳導(dǎo)、對(duì)流等）；本質(zhì)是同種能量

5、的轉(zhuǎn)移，總是從高溫物體傳遞到低溫物體，當(dāng)溫度相同時(shí)（熱平衡），熱傳遞結(jié)束。9. 溫度、內(nèi)能、熱量的區(qū)別與聯(lián)系（1）區(qū)別從分子動(dòng)理論看概念表達(dá)方式存在形式單位溫度分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志物體的冷熱程度不能說(shuō)“傳遞”和“轉(zhuǎn) 移”，只能說(shuō)“是多少”狀態(tài)量攝氏度C）內(nèi)能物體內(nèi)所有分子的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和能量的一種形式“具有”狀態(tài)量焦耳（J）熱量在熱傳遞過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量在熱傳遞過(guò)程中， 傳遞內(nèi)能多少的量度不能說(shuō)“具有”，只能 說(shuō)“吸收”或“放出”過(guò)程量焦耳（J）（2）聯(lián)系：溫度的變化，可以改變一個(gè)物體的內(nèi)能。傳遞熱量的多少可以量度內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少。物體只吸收或放出熱量，他的內(nèi)能發(fā)生改變，但溫度不

6、一定改變。如晶體在融化（或凝固）時(shí)要不斷地吸收 （或放出）熱量，內(nèi)能要增加（或減少），但溫度不變。三、物質(zhì)的比熱容1. 比熱容：定義：某種物質(zhì)溫度升高（或降低）所吸收（或放出）的熱量與其質(zhì)量和溫度變化量乘積的比，叫做這種物質(zhì)的比熱容（c=）。mA t單位：焦耳每千克攝氏度J/（kg?C）物理意義：表示物質(zhì)吸熱（或放熱）能力的物理量。探究方法：控制變量法（控制質(zhì)量和溫度變化量一樣）和轉(zhuǎn)換法（以加熱時(shí)間的多少表示吸 收熱量的多少）。當(dāng)不計(jì)熱量損失時(shí)，Q吸二Q放注意：比熱容是物質(zhì)的一種特性。它的大小與物質(zhì)的種類與狀態(tài)有關(guān)，與質(zhì)量、體積、溫度、密度、形狀等無(wú)關(guān)。c水 = 4.2x103J/（kg? C

7、），因水的比熱容較大，所以水可以用來(lái)調(diào)節(jié)氣溫、 取暖、作冷卻劑等。2. 導(dǎo)出公式：3. 熱平衡方程：吸 放（不計(jì)熱量損失）、放 吸 損（計(jì)熱量損失）；在一般題型中，若不計(jì)熱量損失，則在熱傳遞過(guò)程中，吸收的熱量等于放出的熱量。若有熱量損失，則放出的熱量等于 吸收的熱量與損失的熱量之和。四、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化1. 熱值：定義：某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比叫做這種燃料的熱值。-（或 -）單位：焦耳每千克（J/kg ）或焦耳每立方米（J/m3）2. 熱機(jī)：定義：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械叫熱機(jī)。3. 內(nèi)燃機(jī)：分類：汽油機(jī)和柴油機(jī)。工作過(guò)程：（1）吸氣沖程：進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞由汽缸最上

8、端向下運(yùn)動(dòng)；（2）壓縮沖程：進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉，活塞由汽缸最下端向上運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)溫度 升高，氣壓增大，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；（3）做功沖程：進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉，活塞由汽缸最上端向下運(yùn)動(dòng)，汽缸內(nèi)溫度 降低，氣壓減少，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（4）排氣沖程：進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞由汽缸最下端向上運(yùn)動(dòng)。汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別：（1）構(gòu)造：在汽缸頂部汽油機(jī)是火花塞，柴油機(jī)是噴油嘴；學(xué)習(xí)參考（2）吸氣沖程：汽油機(jī)吸入的是汽油與空氣的混合物，柴油機(jī)吸入 的是空氣；（3）點(diǎn)火方式：汽油機(jī)是點(diǎn)燃式，柴油機(jī)是壓燃式（柴油機(jī)將空氣吸入汽缸后，在壓縮沖程將空氣壓縮成高溫（溫度超過(guò)柴油的可燃 點(diǎn)）高壓的氣體，再將柴油通過(guò)噴

9、油嘴噴入汽缸，柴油遇到高溫氣 體發(fā)生自燃）。（4）柴油機(jī)比汽油機(jī)笨重、效率高、功率大；柴油機(jī)一般應(yīng)用于需要 較大動(dòng)力的機(jī)器中，如拖拉機(jī)、坦克、輪船、載重汽車等；汽油機(jī) 一般應(yīng)用于小型轎車、摩托車等。數(shù)量關(guān)系：沖程數(shù)=2倍曲軸轉(zhuǎn)數(shù)=2倍飛輪轉(zhuǎn)數(shù)=4倍工作循環(huán)=4倍做功次數(shù)4. 火箭：結(jié)構(gòu)：火箭主要由燃料箱、氧化劑箱、輸送裝置、燃燒室和尾部噴口。原理：火箭使用的是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料在燃燒室內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫、高壓的氣 體，這種氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)尾部以極高的速度噴出，同時(shí)產(chǎn)生很大的反沖推力，推動(dòng)機(jī)身向前 運(yùn)動(dòng)。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)種類：（1）空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：只攜帶燃料，利用外界空氣助燃；（2）火前噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：本身攜帶燃料和氧化