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中考物理一輪復(fù)習(xí)資料匯編專(zhuān)題13內(nèi)能和內(nèi)能的利用二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與思維導(dǎo)圖一、新課標(biāo)要求三、知識(shí)梳理與典例四、實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題五、綜合練習(xí)目錄專(zhuān)題13內(nèi)能和內(nèi)能的利用一、新課標(biāo)要求(2022版)新課標(biāo)要求(2022版)1.3.1
知道常見(jiàn)的物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的。2.1.2
知道自然界和生活中簡(jiǎn)單的熱現(xiàn)象。了解分子熱運(yùn)動(dòng)的主要特點(diǎn),
知道分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)。3.1.1
了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生產(chǎn)生活的聯(lián)系。3.1.2
通過(guò)實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體,
不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。3.3.1
了解內(nèi)能和熱量。從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。3.3.2
通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解比熱容,嘗試用比熱容說(shuō)明簡(jiǎn)單的自然現(xiàn)象。3.3.3
了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史中的重要意義。3.5.1
知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實(shí)例。
有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的意識(shí)。3.5.2
從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率。專(zhuān)題13內(nèi)能和內(nèi)能的利用二、內(nèi)容結(jié)構(gòu)與思維導(dǎo)圖復(fù)習(xí)內(nèi)容分子動(dòng)理論01內(nèi)能02比熱容03專(zhuān)題13內(nèi)能和內(nèi)能的利用熱機(jī)04熱機(jī)的效率05能量的轉(zhuǎn)化與守恒06思維導(dǎo)圖專(zhuān)題13內(nèi)能和內(nèi)能的利用三、知識(shí)梳理與典例知識(shí)一、分子動(dòng)理論1.物質(zhì)的構(gòu)成(1)物質(zhì)都是由極其微小的粒子——分子、原子構(gòu)成的。(2)分子的體積非常小分子直徑的數(shù)量級(jí)為_(kāi)____m。用肉眼直接看不到,用電子隧道掃描顯微鏡可以幫助我們觀察到分子、原子。(3)分子數(shù)量巨大
2500萬(wàn)個(gè)水分子一個(gè)挨一個(gè)地排成一行,長(zhǎng)約1cm.(4)分子間有_______。水與酒精混合后的總體積小于混合前的體積之和。10-10空隙知識(shí)一、分子動(dòng)理論2.分子熱運(yùn)動(dòng)(1)擴(kuò)散不同物質(zhì)在互相接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象。擴(kuò)散現(xiàn)象表明:一切物質(zhì)的分子都在不停地做______的運(yùn)動(dòng),分子間存在間隙。(2)分子熱運(yùn)動(dòng)一切物質(zhì)的分子都在不停地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng),這種無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)叫分子的熱運(yùn)動(dòng)。溫度越高,分子運(yùn)動(dòng)越______,溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的標(biāo)志。熱水冷水劇烈無(wú)規(guī)則知識(shí)一、分子動(dòng)理論3.分子間存在著引力和斥力(1)分子間的引力和斥力與分子間距離的關(guān)系我們可以利用彈簧連著的小球類(lèi)比分子間的作用力。①當(dāng)兩個(gè)分子的距離處于平衡距離時(shí),分子間的引力_____斥力。②當(dāng)兩個(gè)分子的距離變大時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)___力。③當(dāng)兩個(gè)分子的距離變小時(shí),分子間的作用力表現(xiàn)為_(kāi)___力。等于引斥知識(shí)一、分子動(dòng)理論(2)
分子間存在著引力和斥力的現(xiàn)象
①將兩個(gè)表面光滑的鉛塊相互緊壓,兩塊鉛會(huì)結(jié)合起來(lái),在下面吊一個(gè)重物都不能把它們拉開(kāi)。②將一塊干凈的玻璃板吊在彈簧測(cè)力計(jì)下稱(chēng)量并讀數(shù),然后將玻璃板水平接觸水面,稍稍向上用力拉彈簧測(cè)力計(jì),則示數(shù)將變大。③用力壓縮活塞內(nèi)的水時(shí),活塞內(nèi)的水會(huì)產(chǎn)生“抵抗”。知識(shí)一、分子動(dòng)理論(3)物質(zhì)三態(tài)的微觀特征和宏觀特征固態(tài)固態(tài)分子間距離很小,分子間的作用力很____,只能在平衡位置附近振動(dòng)。很難被壓縮,具有一定的體積和______.液態(tài)液態(tài)分子間距離比固體稍大,作用力較大,既可以振動(dòng),也可以移動(dòng)。具有一定的____,沒(méi)有一定的形狀,可以流動(dòng).氣態(tài)氣態(tài)分子間距離很___,分子間力的作用可以忽略,能夠自由移動(dòng)。氣體沒(méi)有一定的______和形狀,具有流動(dòng)性。大形狀體積大體積典例分析【例題1】裝修房屋時(shí),如果選用不環(huán)保的材料會(huì)聞到對(duì)人體有害的刺激性氣味。材料散發(fā)出刺激性氣味是_________現(xiàn)象,說(shuō)明了__________________________。這種現(xiàn)象在夏天特別明顯,原因是__________________,所以我們要選用優(yōu)質(zhì)環(huán)保的材料進(jìn)行裝修。聞到刺激性氣味是由于不環(huán)保材料的分子進(jìn)入到空氣中,屬于不同物質(zhì)相互接觸時(shí)彼此進(jìn)入對(duì)方的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象叫做擴(kuò)散現(xiàn)象;擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明一切物質(zhì)的分子都在做永不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān),溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈,擴(kuò)散得越快,所以裝修房屋時(shí)聞到刺激性氣味的現(xiàn)象在夏天特別明顯。溫度越高,分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈擴(kuò)散分子在做不停息的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)典例分析【例題2】圖甲所示的實(shí)驗(yàn)常用來(lái)說(shuō)明分子之間存在引力,但小亮覺(jué)得也可能是大氣壓力把兩塊鉛柱擠壓在一起使之難以分開(kāi),于是他想在真空罩內(nèi)重做這個(gè)實(shí)驗(yàn),如圖乙所示。當(dāng)逐漸抽出真空罩中的空氣時(shí),若兩塊鉛柱被重物拉開(kāi)了,則說(shuō)明兩塊鉛柱難以分開(kāi)是因?yàn)樗鼈兪艿搅薩________的作用;若兩塊鉛柱仍然沒(méi)有被重物拉開(kāi),則說(shuō)明它們難以分開(kāi)是因?yàn)樗鼈兪艿搅薩_________的作用。分子引力將兩塊在空氣中擠壓在一起的鉛柱放在真空罩中,空氣抽掉后,鉛柱不受到大氣壓力的作用,兩塊鉛柱被拉開(kāi),說(shuō)明是受到大氣壓力的作用,兩塊鉛柱仍很難被分開(kāi),說(shuō)明它們受到分子引力的作用。大氣壓力典例分析【例題3】物質(zhì)是由______組成的,如圖所示是表示物質(zhì)處于固、液、氣三種狀態(tài)時(shí)分子的分布,丙圖分子間間距較大,作用力______,______圖表示固體分子之間的相互作用情況。物質(zhì)是由分子組成的,分子由原子組成,原子由更小的原子核和核外電子組成。分子間間距最小的物質(zhì)為固態(tài),形狀、體積不易改變,說(shuō)明分子間作用力較強(qiáng);液體分子間距離介于固體和氣體分子間距離之間,形狀隨容器形狀的變化而變化,但體積不易改變,說(shuō)明分子間作用力較固體弱;氣體分子間距離最大,體積隨容器容積的增大而增大,形狀隨容器形狀的變化而變化,說(shuō)明分子間作用力最弱。所以,丙圖分子間間距較大,作用力較小,甲圖表示固體分子之間的相互作用情況。
甲分子較小知識(shí)二、內(nèi)能
1.內(nèi)能(1)分子動(dòng)能運(yùn)動(dòng)的籃球具有動(dòng)能,分子在做熱運(yùn)動(dòng),所以也具有動(dòng)能。(2)分子勢(shì)能①被壓縮的彈簧各部分互相排斥,被拉伸的彈簧各部分互相吸引;所以具有彈性勢(shì)能。②分子間既相互吸引又相互排斥,所以分子間具有勢(shì)能,叫作分子勢(shì)能。(3)內(nèi)能:構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動(dòng)的_____能與______勢(shì)能的總和,叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的單位是焦(J)。動(dòng)分子知識(shí)二、內(nèi)能2.影響內(nèi)能大小的因素(1)內(nèi)能大小與溫度的關(guān)系同一個(gè)物體,溫度越高,它具有的內(nèi)能就越大。(2)內(nèi)能大小與質(zhì)量的關(guān)系溫度相同時(shí),物體的質(zhì)量越大,分子數(shù)目越多,分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和也會(huì)越大,物體的內(nèi)能也越大。(3)內(nèi)能大小與狀態(tài)(體積)的關(guān)系
0℃的冰吸熱熔化成0℃的水時(shí),體積變小,分子間的距離變小,作用力變大,水的內(nèi)能變大??偨Y(jié):物體的內(nèi)能跟物體的______、質(zhì)量、狀態(tài)等有關(guān)。溫度知識(shí)二、內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能概念影響因素研究對(duì)象存在條件物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能的總和物體的溫度、體積、質(zhì)量、狀態(tài)等物體的質(zhì)量、速度、高度、形變程度微觀世界的大量分子宏觀世界的所有物體永遠(yuǎn)存在運(yùn)動(dòng)或在高處或發(fā)生彈性形變3.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別知識(shí)二、內(nèi)能(1)熱傳遞改變物體的內(nèi)能①在熱傳遞過(guò)程中,傳遞______的多少叫熱量,單位是焦。②發(fā)生熱傳遞的實(shí)例:燒水燒飯、曬太陽(yáng)、熱水袋取暖等.③發(fā)生熱傳遞時(shí),低溫物體吸收熱量,內(nèi)能增加;高溫物體放出熱量,內(nèi)能減少。物體吸收或放出的熱量越多,它的內(nèi)能改變?cè)酱蟆"軣醾鬟f的實(shí)質(zhì):是____能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的過(guò)程。4.改變物體內(nèi)能的兩種方法能量?jī)?nèi)知識(shí)二、內(nèi)能(2)做功改變物體的內(nèi)能①在厚玻璃筒里放硝化棉,把活塞迅速壓下去,棉花會(huì)燃燒。因?yàn)榛钊麎嚎s氣體做功,使空氣的內(nèi)能增大,溫度升高,達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)??梢?jiàn),對(duì)_______做功,物體的內(nèi)能增大。②給內(nèi)盛少量水的燒瓶?jī)?nèi)打氣,當(dāng)瓶塞跳出時(shí),可以看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧,說(shuō)明水蒸氣液化成了可以看到的小水滴。在這個(gè)過(guò)程中,氣體膨脹對(duì)外做功,溫度降低,內(nèi)能減小??梢?jiàn),物體_____做功,物體的內(nèi)能減小.結(jié)論:外界對(duì)物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對(duì)外界做功,物體的內(nèi)能減少.做功改變物體的內(nèi)能,實(shí)質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化,是內(nèi)能與其他形式的能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。物體對(duì)外(3)生活及自然界中利用做功改變內(nèi)能的現(xiàn)象克服摩擦做功、壓縮氣體做功、氣體膨脹做功等都可以改變物體的內(nèi)能。例如:①冬天人們搓手感到暖和;②從滑梯下滑時(shí)屁股有點(diǎn)發(fā)燙;③鋸條鋸木頭,鋸條發(fā)燙;擦劃火柴,火柴頭著火;④汽車(chē)急剎車(chē)時(shí),輪胎克服地面間的摩擦做功,內(nèi)能增加,溫度升高,輪胎表面被燒焦。⑤流星穿越大氣層時(shí),克服空氣阻力做功,內(nèi)能增加,溫度太高,達(dá)到流星燃點(diǎn),流星燃燒。知識(shí)二、內(nèi)能典例分析【例題1】如圖所示情景中,下列物體的內(nèi)能增加的是()A.①②③ B.③④ C.①② D.①②④D①搓手取暖因摩擦而發(fā)熱,屬于做功改變物體的內(nèi)能,內(nèi)能變大;②用火燒水,屬于熱傳遞改變物體的內(nèi)能,水的內(nèi)能變大;③水蒸氣將塞子沖出,水蒸氣對(duì)外做功,本身的內(nèi)能減少;④壓縮中的空氣,對(duì)空氣做功,空氣的內(nèi)能變大。故ABC不符合題意,D符合題意。故選D。故選D.①搓手取暖②用火燒水③水蒸氣將塞子沖出④壓縮中的空氣典例分析【例題2】下列關(guān)于內(nèi)能知識(shí)的描述正確的是()A.物體溫度越高內(nèi)能越大,所以0℃的冰沒(méi)有內(nèi)能B.溫度越高的物體含有的熱量越多,所以0℃的冰沒(méi)有熱量C.摩擦生熱是通過(guò)做功的方式改變了物體的內(nèi)能D.物體吸收熱量,內(nèi)能增加,溫度一定升高A.一切物體,無(wú)論溫度高低,都具有內(nèi)能,0℃的冰有內(nèi)能,故A錯(cuò)誤;B.熱量是過(guò)程量,不能說(shuō)含有多少熱量,故B錯(cuò)誤;C.摩擦生熱,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能,故C正確;D.物體吸收熱量,內(nèi)能增加,但溫度不一定升高,例如晶體熔化時(shí),吸熱內(nèi)能增加,但溫度不變,故D錯(cuò)誤。故選C。C典例分析【例題3】如圖所示,把圖釘按在鉛筆的一端,手握鉛筆使圖釘釘帽在粗糙的硬紙板上來(lái)回摩擦,然后用手輕觸釘帽,感覺(jué)釘帽的溫度明顯升高了,甚至發(fā)燙。關(guān)于該實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法正確的是()A.釘帽的溫度升高,內(nèi)能不變B.此實(shí)驗(yàn)中改變圖釘釘帽內(nèi)能的方式是熱傳遞C.摩擦后釘帽的分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈 D.釘帽的內(nèi)能的大小等于釘帽克服摩擦力做功的多少C解析見(jiàn)下頁(yè)
A.物體的內(nèi)能增加物體的溫度才會(huì)升高,所以由圖釘?shù)臏囟壬呖芍鋬?nèi)能增加,故A錯(cuò)誤;B.硬紙板對(duì)圖釘釘帽做功使其內(nèi)能增加,因此改變圖釘內(nèi)能的方式是做功,故B錯(cuò)誤;C.釘帽溫度升高,甚至發(fā)燙,說(shuō)明釘帽分子熱運(yùn)動(dòng)更劇烈,故C正確;D.釘帽和硬紙板內(nèi)能增加的大小之和等于圖釘克服摩擦力做功的多少,故D錯(cuò)誤。典例分析故選C。知識(shí)三、比熱容
2.對(duì)比熱容的理解(1)比熱容是物質(zhì)的______之一。物質(zhì)的比熱容不會(huì)因?yàn)槲镔|(zhì)吸收或放出熱量的多少而改變,也不會(huì)因?yàn)橘|(zhì)量的多少或溫度變化的多少而改變。也就是說(shuō),比熱容的大小只與物質(zhì)的種類(lèi)及其狀態(tài)(固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài))有關(guān),與物質(zhì)的質(zhì)量、吸收的熱量、溫度的變化無(wú)關(guān)。(2)不同物質(zhì)的比熱容一般不同。同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下,比熱容是一個(gè)不變的值。如果物質(zhì)的狀態(tài)改變了,比熱容的大小往往隨之改變,如水變成冰,比熱容變小。(3)單位質(zhì)量的某種物質(zhì),溫度降低1°C所放出的熱量,與它溫度升高1°C所吸收的熱量______,數(shù)值上也等于它的比熱容。知識(shí)三、比熱容特性相等3.水的比熱容(1)在常見(jiàn)物質(zhì)中,水的比熱容比較大。表明在同樣受熱或冷卻的情況下,水的________要小些。(2)應(yīng)用:作散熱劑或冷卻劑。如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用水作冷卻劑;如冬天用水作取暖設(shè)備的供熱介質(zhì)等。知識(shí)三、比熱容發(fā)動(dòng)機(jī)利用水的循環(huán)吸熱來(lái)散熱(3)解釋現(xiàn)象沙漠地區(qū)晝夜溫差比較大,沿海地區(qū)晝夜溫差比較小。這是由于水的比熱容比較大,一定質(zhì)量的水與相同質(zhì)量的沙石相比,吸收或放出相同的熱量時(shí),水的溫度變化比較小。溫度變化
知識(shí)三、比熱容5.熱平衡(1)概念兩個(gè)溫度不同的物體放在一起時(shí),高溫物體放出熱量,溫度降低;低溫物體吸收熱量,溫度升高。若放出的熱量沒(méi)有損失,全部被低溫物體吸收,最后兩物體_____相同,稱(chēng)為“達(dá)到熱平衡”。(2)熱平衡方程:Q吸
=Q放
知識(shí)三、比熱容溫度典例分析【例題1】依據(jù)表格中的數(shù)據(jù),下列說(shuō)法正確的是()A.一杯水倒出一半,杯內(nèi)剩余水的比熱容變小B.水和砂石放出相等熱量,水的溫度降低得較多C.水的比熱容表示水的溫度升高1°C吸收的熱量是4.2×103JD.質(zhì)量相等的水和煤油,吸收相等熱量,煤油溫度升高得較多物質(zhì)比熱容c/【J/(kg·°C)】水4.2×103煤油2.1×103砂石約0.92×103D解析見(jiàn)下頁(yè)A.比熱容是物質(zhì)特有的一種物理屬性,只跟物質(zhì)的種類(lèi)、狀態(tài)有關(guān),所以一杯水倒出一半,杯內(nèi)剩余水的比熱容不變,故A錯(cuò)誤;B.根據(jù)Q=cmΔt可知,相同質(zhì)量的水和沙石放出相等熱量,由于沙石的比熱容比水小,則沙石的溫度降低得較多,故B錯(cuò)誤;C.水的比熱容表示的是1kg的水溫度升高(或降低)1°C時(shí)吸收(或放出)的熱量是4.2×103J,故C錯(cuò)誤;D.根據(jù)Q=cmΔt可知,相同質(zhì)量的水和煤油吸收相等熱量,由于煤油的比熱容比水小,則沙石的溫度升高得較多,故D正確。典例分析故選D.典例分析【例題2】“早穿皮襖午穿紗”表明沙漠地區(qū)晝夜溫差大,而沿海地區(qū)則晝夜溫差小,這是因?yàn)樗壬笆腳______大,樓房中的“暖氣”用水作為介質(zhì),正是利用了水的這一特性。某同學(xué)家“暖氣”管道中500kg的水從65℃降低到35℃,放出的熱量為_(kāi)_______J,這一過(guò)程中水的內(nèi)能減少。除熱傳遞外,_______也可以改變物體的內(nèi)能。[c水=4.2×103J/(kg·℃)]做功沙漠地區(qū)晝夜溫差大,而沿海地區(qū)則晝夜溫差小,這是因?yàn)樗壬笆谋葻崛荽?,相同質(zhì)量的水和砂石,白天吸收相同的熱量后,水的溫度升高的少;夜晚放出相同的熱量后,水的溫度降低的少。放出的熱量Q放=c水m(t0-t)=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(65℃-35℃)=6.3×107J改變內(nèi)能的方式有兩種:做功和熱傳遞。比熱容6.3×107J典例分析【例題3】甲物體質(zhì)量為2kg,乙、丙兩物體質(zhì)量都為1kg,三個(gè)物體初始溫度都是20℃,吸收相同熱量后溫度如圖,以下說(shuō)法正確的是()A.甲的比熱容比乙的大B.乙的比熱容與丙的相等C.若乙、丙都升高相同的溫度,乙比丙吸收的熱量多D.若甲、丙都升高相同的溫度,丙比甲吸收的熱量多
C解析見(jiàn)下頁(yè)
典例分析知識(shí)四、熱機(jī)
1.熱機(jī)(1)熱機(jī):各種利用______做功的機(jī)械叫做熱機(jī).(2)工作原理:熱機(jī)利用內(nèi)能做功,把燃料的______能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,再轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能.(3)種類(lèi):蒸氣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.(4)內(nèi)燃機(jī)燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)_____內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩類(lèi).內(nèi)能機(jī)械氣缸化學(xué)知識(shí)四、熱機(jī)2.汽油機(jī)(1)工作原理:利用汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦?lái)推動(dòng)活塞做功。(2)主要結(jié)構(gòu):汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門(mén)、排氣門(mén)、火花塞。(3)工作過(guò)程①?zèng)_程:活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程,叫做一個(gè)______。②四個(gè)沖程:汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由四個(gè)沖程組成:吸氣沖程、_____沖程、______沖程和排氣沖程。③完成一個(gè)工作循環(huán),活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)__次,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)__周,對(duì)外做功__次.沖程做功壓縮221知識(shí)四、熱機(jī)沖程名稱(chēng)進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)沖程的作用能量轉(zhuǎn)化吸氣沖程開(kāi)閉向下吸入燃料和空氣的混合物壓縮沖程閉閉向上
壓縮燃料和空氣的混合物,
使其內(nèi)能增大,溫度升高機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能做功沖程閉閉向下火花塞產(chǎn)生電火花,點(diǎn)燃燃料,高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功,通過(guò)連桿、曲軸帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能排氣沖程閉開(kāi)向上排出廢氣④汽油機(jī)四個(gè)沖程工作情況總結(jié)知識(shí)四、熱機(jī)3.柴油機(jī)(1)柴油機(jī)的工作過(guò)程與汽油機(jī)大致相同,一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣4個(gè)沖程構(gòu)成,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)___次,曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)____周,對(duì)外做功____次。(2)柴油機(jī)和汽油機(jī)構(gòu)造及工作過(guò)程的不同點(diǎn):①汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞,在壓縮沖程末,火花塞產(chǎn)生電火花,使燃料燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的氣體(俗稱(chēng)“______式”);柴油機(jī)汽缸頂部只有噴油嘴,在壓縮沖程末,壓縮空氣的溫度超過(guò)柴油的燃點(diǎn),此時(shí)從噴油嘴噴出的霧狀柴油就立刻燃燒起來(lái)(俗稱(chēng)“______式”)。②汽油機(jī)吸氣沖程吸入空氣和______的混合物;柴油機(jī)吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有______。221點(diǎn)燃?jí)喝计涂諝狻纠}1】如圖所示,用酒精燈給試管中的水加熱,水溫上升,直至沸騰一段時(shí)間后,會(huì)看到試管口的橡皮塞被沖出。下列描述正確的是()A.試管中的水在升溫過(guò)程中是通過(guò)做功的方式增加內(nèi)能的B.試管中的水沸騰時(shí)吸收熱量,溫度升高C.水蒸氣對(duì)橡皮塞做功,水蒸氣的內(nèi)能增加D.水蒸氣對(duì)橡皮塞做功,其能量轉(zhuǎn)化與汽油機(jī)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同典例分析DA.試管中的水在升溫過(guò)程中是通過(guò)熱傳遞的方式增加內(nèi)能的,故A錯(cuò)誤;B.試管中的水沸騰時(shí)吸收熱量,溫度不變,故B錯(cuò)誤;C.水蒸氣對(duì)橡皮塞做功,水蒸氣的內(nèi)能減小,故C錯(cuò)誤;D.水蒸氣對(duì)橡皮塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,其能量轉(zhuǎn)化與汽油機(jī)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同,故D正確。典例分析【例題2】如圖所示是四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)示意圖,其中能使汽車(chē)獲得動(dòng)力的沖程是()A.吸氣沖程 B.壓縮沖程
C.做功沖程 D.排氣沖程解析見(jiàn)下頁(yè)CA
B
C
D
在汽油機(jī)中只有做功沖程是靠燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功,使汽車(chē)獲得動(dòng)力,其它的三個(gè)沖程都是靠慣性完成的,故使汽車(chē)獲得動(dòng)力的沖程是做功沖程;A.圖中:進(jìn)氣門(mén)打開(kāi),活塞向下運(yùn)行,氣缸容積增大,是吸氣沖程,故A不符合題意;B.圖中:兩氣門(mén)都關(guān)閉,活塞向上運(yùn)行,氣缸容積減小,是壓縮沖程,故B不符合題意;C.圖中:兩氣門(mén)都關(guān)閉,火花塞點(diǎn)火,活塞向下運(yùn)行,氣缸容積增大,是做功沖程,故C符合題意;D.圖中:排氣門(mén)打開(kāi),活塞向上運(yùn)動(dòng),氣缸容積減小,是排氣沖程,故D不符合題意。故選C。典例分析1.燃料(1)燃料的種類(lèi):常見(jiàn)的固體燃料如木柴、煤;液體燃料如汽油、酒精;氣體燃料如煤氣、天然氣等。(2)燃料燃燒時(shí)能量的轉(zhuǎn)化:燃料的燃燒是一種化學(xué)變化,在燃燒過(guò)程中,燃料的______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能。2.熱值(1)定義:我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量_____,叫做這種燃料的熱值。(2)公式:q=_________Q放是燃料放出的熱量,單位是J;m是質(zhì)量,單位是kg;q是熱值,單位是________,J/kg。知識(shí)五、熱機(jī)的效率
化學(xué)內(nèi)之比焦/千克知識(shí)五、熱機(jī)的效率
焦/米33.熱機(jī)的效率(1)熱機(jī)能量流向示意圖熱機(jī)在工作時(shí),汽油在汽缸內(nèi)不能完全燃燒,損失了一部分能量;機(jī)械裝置吸收了一部分能量;廢氣帶走了一部分能量;由于機(jī)械傳動(dòng)等克服摩擦消耗了一部分能量,等等。真正轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)外做有用功的能量只是燃料燃燒所釋放能量的一部分。只有對(duì)外做有用功的能量是被有效利用的。燃料的內(nèi)能知識(shí)五、熱機(jī)的效率
知識(shí)五、熱機(jī)的效率有用(3)提高熱機(jī)效率的主要途徑①盡量減少各種熱量損失,設(shè)法利用_____的能量大型發(fā)電機(jī)常常用蒸汽輪機(jī)推動(dòng),為了提高燃料的利用率,人們利用蒸汽輪機(jī)排出的廢氣來(lái)供熱,這就是熱電站。②在熱機(jī)的設(shè)計(jì)和制造上,采用先進(jìn)的技術(shù)。③使用時(shí),注意保養(yǎng),保證良好的潤(rùn)滑,合理調(diào)整各零件之間的間隙,減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。知識(shí)五、熱機(jī)的效率廢氣典例分析【例題1】關(guān)于燃料及其熱值,下列說(shuō)法中正確的是()A.沒(méi)有燃燒的燃料,熱值等于零B.燃料完全燃燒時(shí),它的熱值最大C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)D.燃料燃燒時(shí)溫度越高,放出的熱量越多ABC.熱值是燃料自身的一種屬性,大小與燃料的質(zhì)量、溫度、燃燒情況無(wú)關(guān),故AB錯(cuò)誤,C正確;D.根據(jù)公式Q=mq可知,燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量有關(guān),與燃燒時(shí)的溫度無(wú)關(guān),故D錯(cuò)誤。故選C。C典例分析【例題2】下列選項(xiàng)可能符合汽車(chē)等熱機(jī)能量流向的是()解析見(jiàn)下頁(yè)A
B
C
D
D熱機(jī)燃燒燃料放出的能量,有部分轉(zhuǎn)化為提供熱機(jī)動(dòng)力的機(jī)械能,還有相當(dāng)部分能量散失了。而汽油機(jī)的效率一般為20%~30%,則機(jī)械能約為W機(jī)械能=ηW=30%×1000J=300J散失的內(nèi)能W內(nèi)能=W-W機(jī)械能=1000J-300J=700J故ABC不符合題意,D符合題意。故選D。典例分析典例分析【例題3】天然氣熱水器將40kg的水從15°C加熱到65°C,此過(guò)程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收,水吸收熱量___________J,天然氣完全燃燒釋放熱量
J,需要消耗天然氣
kg,這是通過(guò)
方式改變水的內(nèi)能。[c水=4.2×103J/(kg?°C),q天然氣=4×107J/kg]解析見(jiàn)下頁(yè)0.258.4×106熱傳遞1×107
典例分析典例分析【例題4】汽車(chē)在給人們的出行帶來(lái)便利的同時(shí),也帶來(lái)了能源消耗、尾氣污染等問(wèn)題。材料一:如圖是一輛小汽車(chē)行駛時(shí)的能耗分配圖。汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒時(shí)放出的能量,大約只有13%用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)前進(jìn),而其余87%的能量則被損耗掉了。材料二:排出的尾氣除了CO2、H2O外,還有CO、NO、NO2及未燃燒的碳?xì)浠衔锏扔泻怏w。結(jié)合材料:(1)對(duì)汽車(chē)行駛時(shí)能量形式的轉(zhuǎn)化與損耗途徑作出分析。(2)請(qǐng)從節(jié)能、減排等方面對(duì)燃油汽車(chē)提出技術(shù)改進(jìn)建議。解析見(jiàn)下頁(yè)(1)汽車(chē)行駛時(shí)的能量轉(zhuǎn)化分析:汽車(chē)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為氣體內(nèi)能,然后再轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能,最后為汽車(chē)機(jī)械能,轉(zhuǎn)化率很低;損耗途徑分析:絕大部分是以熱能形式損失的,部分是未完全燃燒的碳?xì)浠衔飺p失,有少量是汽油蒸發(fā)損失。(2)技術(shù)改進(jìn)建議:減少散熱器、排氣管和汽油機(jī)的熱損失;減少汽油的蒸發(fā);使汽油充分燃燒;研制和使用混合動(dòng)力或者純電動(dòng)的新能源汽車(chē)。典例分析1.自然界存在著各種不同形式的能量(1)機(jī)械能:機(jī)械能包括動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。(2)內(nèi)能:構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和,叫做物體的內(nèi)能。一切物體都具有內(nèi)能。(3)太陽(yáng)能:太陽(yáng)能是一種可再生能源。(4)化學(xué)能:各種物質(zhì)都儲(chǔ)存化學(xué)能,如燃料、動(dòng)物、食物都儲(chǔ)存有化學(xué)能。(5)電能:電能是指使用電以各種形式做功的能力。(4)核能:即原子能。原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化放出的能量。知識(shí)六、能量的轉(zhuǎn)化與守恒知識(shí)六、能量的轉(zhuǎn)化與守恒2.能量的轉(zhuǎn)化(1)自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。在一定條件下,各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的.“鉆木取火”是________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能;蒸汽機(jī)火車(chē)是_______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能.3.能量的轉(zhuǎn)移能量可以從一個(gè)物體______到其他物體,也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分。例如,在熱傳遞過(guò)程中,內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分,這些都屬于能量的轉(zhuǎn)移。機(jī)械內(nèi)機(jī)械內(nèi)轉(zhuǎn)移4.能量守恒定律(1)內(nèi)容能量既不會(huì)憑空消滅,也不會(huì)憑空產(chǎn)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的______保持不變。這就是能量守恒定律。(2)對(duì)能量守恒定律的理解能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天體,小到原子核,無(wú)論是物理學(xué)的問(wèn)題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問(wèn)題,所有能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程,都遵守能量守恒定律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù),這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。知識(shí)六、能量的轉(zhuǎn)化與守恒總量5.永動(dòng)機(jī)有人曾設(shè)想制造一種不消耗任何能量和燃料,卻源源不斷對(duì)外做功的機(jī)器,人們把這種機(jī)器叫永動(dòng)機(jī)。如圖所示,高處的水具有一定的機(jī)械能W總,在水向下流動(dòng)時(shí),對(duì)水輪機(jī)做功,水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),把低處的水抽到高處.由于水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的各部件間存在摩擦,會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能W內(nèi)能,只有一部分能量W抽水用來(lái)抽水做功.根據(jù)能量守恒定律可知:W總=W內(nèi)能+W抽水,最后抽水的能量小于原來(lái)水的總能量,使流下的水不能全部抽回。由能量守恒定律知:無(wú)法制成永動(dòng)機(jī)。知識(shí)六、能量的轉(zhuǎn)化與守恒典例分析【例題1】下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中,屬于能量轉(zhuǎn)移的是()A.燃料燃燒時(shí)發(fā)熱B.用熱水袋取暖C.鉆木取火D.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面A.燃料燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,是能量的轉(zhuǎn)化,A不符題意;B.用熱水袋取暖,是熱傳遞過(guò)程,內(nèi)能從熱水袋轉(zhuǎn)移到其它物體向上,屬于能量的轉(zhuǎn)移,故B符合題意;C.鉆木取火,是克服摩擦做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,屬于能量的轉(zhuǎn)化,故C不符合題意;D.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面,電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,屬于能量的轉(zhuǎn)化,故D不符合題意。故選B。B典例分析【例題2】夜幕下的廣場(chǎng),孩子們喜歡騎上能發(fā)光的滑板車(chē)遛彎,滑板車(chē)在人的助力下可以滑行起來(lái),同時(shí)輪子會(huì)發(fā)光,停下來(lái)時(shí)就不發(fā)光。關(guān)于這種滑板車(chē)發(fā)光的原理,從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是()A.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,再轉(zhuǎn)化為光能B.電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再轉(zhuǎn)化為光能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能,再轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再轉(zhuǎn)化為電能A人運(yùn)動(dòng)時(shí)具有機(jī)械能,而輪子發(fā)光需要電能,所以滑板車(chē)發(fā)光的能量轉(zhuǎn)化是:機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,電能再轉(zhuǎn)化為光能。故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選A?!纠}3】如圖為火箭發(fā)射的場(chǎng)景,火箭的燃料使用了液態(tài)氫,主要是因?yàn)樗腳_____大,火箭發(fā)射升空時(shí),燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能,再轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能,這個(gè)過(guò)程中火箭的機(jī)械能______(選填“守恒”或“不守恒”)。利用液態(tài)氫作為燃料,主要是因?yàn)橐簯B(tài)氫的熱值大,相同質(zhì)量的液態(tài)氫完全燃燒產(chǎn)生的熱量多。燃料燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。箭發(fā)射升空時(shí),高度和速度都增大,所以重力勢(shì)能和動(dòng)能增大,機(jī)械能增大,機(jī)械能不守恒。不守恒熱值內(nèi)典例分析四、實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題【猜想與假設(shè)】物質(zhì)吸收的熱量可能與質(zhì)量、升高的溫度、物質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)?!驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】(1)該實(shí)驗(yàn)用控制變量法、轉(zhuǎn)換法進(jìn)行探究。①控制變量法探究物質(zhì)吸收的熱量可能與質(zhì)量、升高的溫度、物質(zhì)的種類(lèi)有關(guān)時(shí),控制兩個(gè)量不變,每次實(shí)驗(yàn)只能改變一個(gè)量。②轉(zhuǎn)換法因?yàn)闊崃繜o(wú)法直接測(cè)量,所以我們可以用加熱時(shí)間來(lái)比較物質(zhì)吸收的熱量。探究不同物質(zhì)的吸熱能力【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集數(shù)據(jù)】(1)取質(zhì)量相等的水與食用油各200g.(2)按照如圖所示安裝器材。觀察溫度計(jì)的示數(shù),記下加熱前水和食用油的溫度.(3)接通電源,同時(shí)對(duì)燒杯中的水和食用油加熱3~5min(根據(jù)實(shí)際情況而定).(4)停止加熱,同時(shí)讀出兩只溫度計(jì)的示數(shù),記下水和食用油的溫度.(5)算出加熱過(guò)程中水和食用油的溫度各升高多少℃.探究不同物質(zhì)的吸熱能力(6)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)液體質(zhì)量m/g初溫t0/℃末溫t1/℃(t1-t0)/℃吸收的熱量(加熱時(shí)間)水200204222相等食用油200205535相等【分析與論證】質(zhì)量相等的水和食用油吸收相同的熱量,升高的溫度不相同,食用油升高的溫度比水的多?!緦?shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相等的不同物質(zhì),升高相同的溫度,吸收的熱量不相等。探究不同物質(zhì)的吸熱能力【交流與討論】(1)測(cè)量物質(zhì)的選?。簯?yīng)選取質(zhì)量、初溫相同的不同物質(zhì);(2)選擇相同的熱源目的:是為了讓兩種物質(zhì)在相同加熱時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相同;(3)該實(shí)驗(yàn)用裝置常見(jiàn)的有兩種,甲裝置中散熱集中,可以控制水與煤油在相同的加熱時(shí)間內(nèi)吸收的熱量基本相等。甲乙探究不同物質(zhì)的吸熱能力(4)擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)—用傳感器比較不同物質(zhì)的比熱容不同物質(zhì)吸熱的差異還可以用圖所示的實(shí)驗(yàn)很快比較出來(lái)。用鐵夾將溫度傳感器及分別盛有質(zhì)量相同的水和色拉油的兩個(gè)試管固定在鐵架臺(tái)上,溫度傳感器的探頭部分要與試管內(nèi)的水或色拉油良好接觸,兩只溫度傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集線與計(jì)算機(jī)相連接。在計(jì)算機(jī)上打開(kāi)與此儀器配套的專(zhuān)用軟件,點(diǎn)擊“開(kāi)始記錄”,同時(shí)打開(kāi)紅外加熱器開(kāi)關(guān),對(duì)盛有水和油的試管進(jìn)行加熱,在計(jì)算機(jī)上可以得到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)圖線。探究不同物質(zhì)的吸熱能力【例題1】圖甲是“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)兩支試管里水和煤油的質(zhì)量______(選填“相同”或“不同”);(2)相同時(shí)間內(nèi),水吸收的熱量_______(選填“大于”、“等于”或“小于”)煤油吸收的熱量;(3)由圖乙可知,______的吸熱能力更強(qiáng)。典例分析相同等于水(1)根據(jù)控制變量法,比較不同物質(zhì)的吸熱能力實(shí)驗(yàn)中,用相同的加熱裝置,對(duì)質(zhì)量相同、初溫相同的水和煤油進(jìn)行加熱。(2)比較不同物質(zhì)的吸熱能力實(shí)驗(yàn)中,用加熱時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較物質(zhì)吸收熱量的多少,所以同時(shí)間內(nèi),水吸收的熱量等于煤油吸收的熱量。(3)由乙圖可知,質(zhì)量相同的水和煤油,吸收相同的熱量,煤油的溫度變化大,根據(jù)Q=cmΔt可知,水的比熱容大,即水的吸熱能力更強(qiáng)。典例分析【例題2】為了研究不同物質(zhì)的吸熱能力,某小組利用規(guī)格相同的電加熱器給水和煤油加熱,如圖所示,他們利用實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)繪制出兩種液體溫度隨加熱時(shí)間的變化圖像。(1)在燒杯中加入兩種液體時(shí),要控制它們的初溫和______相同。(2)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)比較__________來(lái)反映液體吸收熱量的多少;若讓水和煤油加熱時(shí)間相同,通過(guò)比較它們_________的多少,來(lái)比較它們的吸熱能力。典例分析加熱時(shí)間
升高溫度質(zhì)量(1)研究不同物質(zhì)的吸熱能力,要控制水和煤油的質(zhì)量、初溫都相同。(2)實(shí)驗(yàn)中選擇相同規(guī)格的電加熱器,根據(jù)轉(zhuǎn)換法可知,在相同時(shí)間內(nèi)水和煤油吸收的熱量相同,故實(shí)驗(yàn)中通過(guò)比較加熱時(shí)間反映液體吸收熱量的多少。若讓水和煤油加熱時(shí)間相同,水和煤油吸收的熱量相同,通過(guò)比較它們升高溫度的多少,來(lái)比較它們的吸熱能力。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),小明作出了水和煤油的溫度隨加熱時(shí)間變化的圖像,由圖像可知,煤油的比熱容是__________
J/(kg?℃);[c水=4.2×103J/(kg?℃)](4)若在這兩種液體中選擇一種作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑,_____冷卻效果更好。典例分析2.1×103
水
五、綜合練習(xí)1.下列現(xiàn)象用分子動(dòng)理論的觀點(diǎn)解釋?zhuān)渲姓_的是()A.落葉在風(fēng)中飛舞表明空氣分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)B.鐵塊很難被壓縮表明分子間沒(méi)有間隙C.鮮花香氣四溢是一種擴(kuò)散現(xiàn)象D.水和酒精混合后總體積減少表明分子間有引力綜合練習(xí)A.落葉在風(fēng)中飛舞屬于機(jī)械運(yùn)動(dòng),故A錯(cuò)誤;B.鐵塊很難被壓縮表明分子間存在斥力,故B錯(cuò)誤;C.鮮花香氣四溢是花香分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,是一種擴(kuò)散現(xiàn)象,故C正確;D.水和酒精混合后總是體積減少表明分子間有間隙。故選C。C2.沿海地區(qū)晝夜溫差較小,而內(nèi)陸沙漠地區(qū)晝夜溫差較大,這主要是因?yàn)椋ǎ〢.海水的內(nèi)能大,砂石的內(nèi)能小B.海水吸收的熱量多,砂石吸收的熱量少C.海水的比熱容大,砂石的比熱容小D.海水吸收的熱量少,砂石吸收的熱量多綜合練習(xí)沿海地區(qū)水多,內(nèi)陸沙漠地區(qū)水少、沙石多,因?yàn)樗谋葻崛葺^
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