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文档简介

1、第十一章 机械功与机械能第1节 怎样才叫做功1.通过实例理解机械功的含义,知道做功的两个必要因素。 2.掌握功的计算公式,能够应用功的计算公式W=Fs 进行简单计算。3.在推导的基础上理解掌握机械功的原理,知道使用任何机械都不省功,会用机械功原理进行简单的分析。请说出下列词语中“功”的含义: 功劳 立功 大功告成 事半功倍在物理学中,什么是力学中“功”的物理概念呢?贡献成效思 考一、怎样才叫做功搬而不动拉而不动没有成效将货物提高拉小车前进汽车受阻力滑行有成效物理学中的“功”吸收了一种“贡献”和“成效”意思在里面。作用在物体上的力,使物体在力的方向上移动一段距离,就说这个力对物体做了机械功,简称

2、做了功。功用符号W 表示。起重机和直升飞机吊起重物都是做功的实例,你们知道力为什么做功了吗?有力作用在物体上。物体在力的方向上移动了一段距离。原因谁能归纳出做功的两个必要因素是什么?(1)作用在物体上的力(2)物体在力的方向上通过的距离两者具有同时性做功实例人用力推大石头而没推动举重运动员在把杠铃举起后在高处停留5秒过程中是否做功? 分 析s0F0没有做功(劳而无功)“两个必要因素”的含义是指“缺一不可” 冰壶在平滑的冰面上滑行分 析s0F0没有做功(不劳无功)“两个必要因素”的含义是指“缺一不可” 分 析s0F 0没有做功(劳而无功或垂直无功)提箱子在水平路上走Fs“两个必要因素”的含义是指

3、“缺一不可” 不做功的三种类型1. 有力,但是在力的方向上通过的距离为零。2. 有距离,但是和距离同一方向上没有力的作用。3. 有力,也有距离,但是力和距离方向是相互垂直的。 力对物体做功,一要有力,二要有距离,三是距离必须在力的方向上。总结二、怎样测算功功有大小,那么怎么来计算功呢?力对物体做的功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积计算公式:W = Fs功的单位:焦耳,简称焦,符号J1J = 1 Nm计算用1N的力使物体沿着力的方向移动1m的距离,则该力对物体做了1J的功。说明:1. 使用WFs 时,注意单位的统一。2. 做功的多少只由WFs决定,与物体的质量,速 度,运动方向,是否有摩

4、擦无关。公式WFs 的运用同体性同时性同向性力和物体移动的距离必须对应同一物体。力和物体移动距离必须对应同段时间。初中阶段力和物体移动距离在方向上必须一致。 对于估算类问题,不要盲目看结果,要善于与相接近的问题对比,要重视过程的估算,对于力和距离的估算,可以参考常见物体的一些物理量。如中学生体重约为500 N、身高约为1.6 m、一层楼高约为3 m等。总结三、机械功原理研究表明:省力的机械必然费距离;省距离的机械则一定费力。而功等于力乘以距离,所以既省力又省距离的机械是不存在的。使用任何机械都不省功,这就是机械功原理。 使用理想机械(忽略摩擦和机械本身的重力)时,人们所做的功(Fs)等于直接用

5、手对重物做的功(Gh)。 使用机械可以给人们带来方便。例如:使用省力杠杆可以省力;使用费力杠杆可以省距离;使用定滑轮可以改变用力的方向等。不过,根据机械功原理:省力的机械一定费距离,省距离的则一定费力;既省力又省距离是不可能的。 在不考虑摩擦及机械自重时,可运用机械功原理进行力、距离的分析与计算。若考虑机械自重及摩擦,人们对机械所做的功(W2)大于人直接对物体做的功(W1),即W2W1。总结功做功的两个必要因素作用在物体上的力物体在力的方向上通过的距离功的计算定义:力与物体在力的方向上移动距离的乘积公式:W=Fs单位:W-J F-N s-m机械功原理使用任何机械都不能省功1.在举重时,一运动员

6、在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶,第二阶段使杠铃在空中停留3s。关于运动员对杠铃做功的说法,正确的是()A.他在第一阶段内没做功 B.他在第二阶段内没做功C.他在两个阶段内都没做功 D.他在两个阶段内都做了功B2.某人用F=100 N的力把木箱从斜面底端沿斜面推到2 m高处。斜面长4 m。这个人做了多少功?已知:F=100 N、s=4 m。 求:W=? 解:W=Fs =100 N 4 m = 400 J 答:这个人做了了400 J的功。第十一章 机械功与机械能第2节 怎样比较做功的快慢1.类比速度,建立起功率的概念,理解功率的物理意义。2.会应用功率的定义式、变形式、推导式解题。3.能

7、根据功率的公式,测量登楼的功率。操场上有一堆砖,需要搬到正在修建的楼房上去,我们可以采用几种方法搬上去呢?观察下面两种不同的做功方式一、怎样比较做功的快慢他们两人中,女生依据做功的多少来判断,男生依据时间的长短来判断。你的看法是怎样的?交流与讨论 两位同学的说法都是片面的,不能只比较做功多少或只比较做功时间的长短。要比较物体做功的快慢,必须同时考虑两个因素: 一是物体做了多少功; 二是物体做功所用的时间。知识回顾 同学们还记的怎样表示物体运动的快慢吗?(1)物体运动相同的时间,比较物体运动路程的长短;(2)物体运动相同的路程,比较物体运动时间的多少。要比较物体做功的快慢用什么方法呢?(1)做相

8、同的功,比较所用时间的长短;(2)用相同的时间,比较做功的多少。活动 人与起重机哪个做功快?你是怎样比较出来的?起重器,做功一样多,起重机所用的时间短。 人与起重机哪个做功快?你是怎样比较出来的?起重器,在相同的时间内,起重机做的功多。 人与起重机哪个做工快?你是怎样比较出来的?用做功与所用时间的比,得出单位时间内所做的功,进行比较。物理学中用速度来描述物体运动的快慢。那么做功的快慢用什么来表示呢?概念:物理学中,把做功的多少与所用时间的比叫做功率。物理意义:表示做功快慢的物理量。P表示功率W表示功t表示时间二、认识功率单位: 在国际单位制中,功的单位是焦,时间的单位是秒,功率的单位是焦/秒,

9、它有一个专门名称叫瓦特,简称瓦,符号是W,这个单位是为了纪念英国物理学家瓦特而用他的名字命名的。1W=1J/s工程上还常用到千瓦(kW)作为功率的单位1kW=1000W1.人在3s内做功150J,求人的功率? 已知:W=150J,t=3s求:P=?解:答:人的功率为50W。三、功率的计算2.挖掘机在1min内做了7.2106J的功,求挖掘机的功率?已知:W=7.2106J,t=1min=60s求:P=?解:答:挖掘机的功率为1.2105W 男女同学各选10名“运动员”排成两纵队,由两位同学记录时间t,一位同学负责测量学生质量m ,两位同学用卷尺测量四楼到地面的距离h ,由教师指挥发出信号,学生

10、开始以最快速度跑上四楼。记时员及时报时,将m、h、t三个数据填入表格中计算功率。最后比一比谁的功率大。四、功率的测量姓名体重G/N登楼的高度h/m登楼的时间t/s登楼做的功W/J功率P/W问题:两名同学功率不同的原因是什么?物体在力F的作用下,以速度v做匀速运动,怎么计算它的功率?在功率P一定时,力F与速度v成反比。五、功率的应用对于公式P=Fv(1)只适用于物体做匀速直线运动的情况;(2)由公式P=Fv知,在功率一定时,减小速度,从而增大牵引力。比较做功的快慢怎样比较做功的快慢相同的时间比较做功的多少做相同的功,比较所用时间的多少功率概念:做功的多少与所用时间的比叫作功率公式:PW/t单位:

11、牛米(Nm),名称焦耳,简称焦,符号“J”功率的测量(测量上楼的功率)公式P=Fv 的应用1.关于功率,以下说法正确的是()A功率的单位是焦耳 B功率是用来表示做功快慢的物理量 C功率是用来表示做功多少的物理量 D甲乙二人同时登山,先到达山顶的功率大B2.两台机器的功率之比是5:3,则它们在相同时间内所做功之比为_,它们做相等的功所用时间之比为_。5:33:52.如图是小明同学做引体向上的示意图,表格中记录了小明做引体向上所用的时间。已知小明的质量为50 kg(g 取10 N/kg),求:(1)小明做5 个“引体向上”时,克服重力做功的功率是多大?(2)小明做10 个“引体向上”时,克服重力做

12、功的功率是多大?(3)分析(1)、(2)所得数据,是否做功越多,功率越大?小明做1 个“引体向上”做的功为W=Fs=Gh=50 kg10 N/kg(1 m-0.55 m)=225 J。姓名:詹姆斯瓦特 国籍:英国成就:蒸汽机 在瓦特之前,已经有纽科门发明的蒸汽机,但是消耗大而效率低,瓦特花了10年时间,研制出精巧实用的新型蒸汽机,由此把英国带入了工业革命。无论是冶金、矿山、纺织还是交通运输,都开始使用蒸汽机来替代人和牲畜,为了纪念瓦特这位伟大的发明家,人们把常用的功率单位定为瓦特,简称瓦。瓦特 James Watt17361819第十一章 机械功与机械能第3节 如何提高机械效率课时1 认识机械

13、效率1.结合实例,理解有用功、 额外功和总功的概念,以及它们之间的关系。2.知道机械效率的定义,能结合使用机械的过程知道机械效率总小于1。3.掌握机械效率的公式,能利用机械效率公式求几种常见机械的机械效率。 如果老师让你提相同质量的水从1楼到3楼,你会选择哪个桶?为什么?说出你的理由甲乙(1)提水的过程中哪些是有用功?那些是无用功?(1)我们提水时,对所提的水做的功是什么功?(2)提水时对水桶做的功是什么功?(3)对水和水桶做的功是什么功?回答问题并说明你的理由!思 考讨论一、有用功、额外功和总功 日常生活中,人们搬移物体,不是将物体平移到另一个地方,就是将物体从低处搬到高处(或从高处搬到低处

14、)。实验1:用手将一重物直接从低处匀速搬到高处。实验2:利用斜面将该重物从低处匀速搬到高处。实验3:用动滑轮将该重物从低处匀速移到高处。利用机械时,所做的功为何多一些?思 考如图所示的两种机械做功的情况中,哪些功是我们需要的有用功?哪些功是不得不做的功?1有用功(W有用):我们需要的有价值的功。2额外功(W额外):对人们既无利用价值又不得不做的功。3总功(W总):动力对机械所做的功。4总功等于有用功与额外功之和,即W总=W有用+W额外。5. W总W有用归纳(1)当你用水桶提水时,有两只大小相同的水桶可供选择, 一只是轻质塑料桶,另一只是厚木桶,你选择哪一只 水桶?为什么?(2)当你用滑轮提升一

15、个重物时,你选择哪一种滑轮?二、什么是机械效率在物理学中,把有用功W有用与总功W总的比值叫做机械效率。用表示机械效率机械效率是表征机械性能的重要指标。归纳机械做功目的有用功(W有)总功(W总)杠杆使物体上升一定的高度GhFs滑轮组斜面滑轮组使物体水平前进fs物FsF1.做值日时,小阳将一桶水从一楼提到二楼。此过程中,关于做功的说法正确的是()A对桶做的功是有用功B对水做的功是有用功 C对水做的功是额外功 D克服自身重力做的功是总功B2.工人用滑轮组把一箱箱货物从一楼提升到五楼,在滑轮组上加润滑油后,机械效率提高了,则加润滑油后工人提升同样的重物时,做功的()A有用功减小,总功不变 B有用功增加

16、,总功增加C有用功减小,总功减小 D有用功不变,总功减小D第十一章 机械功与机械能第3节 如何提高机械效率课时2 机械效率的测量1.掌握机械效率的公式,能利用机械效率公式求几种常见机械的机械效率。2.会测算滑轮组的机械效率,知道提高机械效率的常见方法。复习旧知表达式:机械效率有用功总功机械效率:有用功跟总功的比值.理解:a: 常用百分数表示; b: 小于100%; c: 没有单位。 实验目的:测量滑轮组的机械效率实验原理:一、机械效率的测量1、测出一个钩码的重力2、在滑轮组甲(一动一静)上挂两个钩码,记下钩码和 绳子自由端的位置。匀速拉动弹簧测力计,使钩码上 升一定高度,读出测力计示数,用刻度

17、尺测出钩码上 升高度和绳自由端移动距离3、在滑轮组乙上(两动两静)挂两个钩码重复上述实验4、在滑轮组乙上挂四个钩码重复上述实验5、记录数据,并计算三次实验的机械效率实验步骤(1)滑轮组工作时的有用功怎样计算?需要测量哪些物理量?(2)滑轮组的额外功是怎样产生的,是否便于测量?(3)有其他简便的方法测算总功吗?需要测量哪些物理量? (4)为了求出滑轮组的有用功和总功,从而计算滑轮组工作时的机械效率,除滑轮组外,实验中还需要哪些测量器材? 思 考注意事项(1)钩码上升的高度h,可用竖直放置在钩码旁的刻度尺读出,以钩码的下端为标准读数。(2)拉力F的大小由弹簧测力计的示数读出,要竖直向上匀速拉动弹簧

18、测力计,弹簧不要和外壳摩擦。(3)测量细绳自由端通过的距离s时,可事先在细绳自由上作一标记,再拉弹簧测力计,用滑轮组提升重物。 用刻度尺量出钩码上升的高度后,再量出细绳标记移动的距离,就是细绳自由端通过的距离s。记录数据同一个滑轮组,在提升不同的重物时,其机械效率是不同的。实验结论还有什么因素会影响滑轮组的机械效率?思 考起重机的机械效率是40%60%滑轮组:50%70%一些机械的机械效率水泵:60%80%二、机械效率的应用如何提高机械效率?(1)减少机械自重。(2)减少机械的摩擦等来减小额外功。(3)在额外功一定时,增大有用功。(4)改进结构,使它更合理、更轻巧。(5)在使用中按照技术规程经

19、常保养,定时润滑,使机械 处于良好的运转态。如何提高机械效率有用功(W有用):我们需要的有价值的功。额外功(W额外):对人们既无利用价值又不得不做的功。总功(W总):动力对机械所做的功。机械效率提高机械效率的方法1.如图所示,用滑轮组提升重物时,重800N的物体在10s内匀速上升了1m。已知拉绳子的力F为500N,则提升重物的过程中()A做的有用功是800JB拉力F的功率是80W C绳子自由端被拉下3m DD滑轮组的机械效率是60%A2在“测滑轮组机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行两次实验,实验数据如下表: (1)此实验所用滑轮的个数至少是_个,其中动滑轮有_个。(2)第一次实验测得滑轮组的

20、机械效率为_,第二次实验时滑轮组的机械效率_第一次的机械效率(选填“大于”、“小于”或“等于”)3262.5%大于次数钩码重/N钩码上升高度/cm弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动距离/cm12100.8402551.520如图所示用滑轮或滑轮组(单个滑轮的型号、重力相等)提起同一重物,其中机械效率最高的是( )解析:机械的自身重力影响机械效率的大小,那么用定滑轮、动滑轮分别提起同一物体时,定滑轮的机械效率大些。BABCD第十一章 机械功与机械能第4节 认识动能和势能课时1 动能和势能1.知道能量、动能、重力势能、弹性势能的概念。2.通过实验,知道影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。能应用影

21、响因素解释生活现象。 鸽群“杀”客机一架刚从 机场起飞的民航班机突然遭遇鸽群,一台发动机被撞坏,飞机载着116名乘客在空中盘旋1个小时后才安全着陆。民航安全监督人员事后在被撞坏的飞机起落架上发现一只残留的鸽子脚和血迹。经查,飞机左发动机的38块风扇叶片,已有19块全部报废,估计造成直接损失约300万元。为什么鸟类在空中飞行时,伤害力如此之大?鸟在空中飞行时,能量非常高。一、什么是能 观察下列现象,你有什么发现?发生形变的跳板能使运动员弹起被拉开的弓能使箭射出升高的重锤能将木桩打入土中流动的水能推动水轮发电机发电物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量或能。能的单位就是功的单位,在国际单

22、位制中,功的单位是焦(J),能的单位也是焦(J)。下列哪种风具有的能量最大?四、五级风能够推动帆船“逆水行舟”八、九级大风可以使大树“前仰后合”飓风能把大树连根拔起 在物理学中,能量和做功有密切的联系,能量反映了物体做功的本领。一个物体能做的功越多,这个物体的能量就越大。利用风能发电利用海水做冲浪运动观察与思考物体由于运动具有的能叫动能。动能的大小跟哪些因素有关呢?猜想动能的大小可能跟物体的速度有关动能的大小可能跟物体的质量有关二、动能的大小跟哪些因素有关实验与探究实验一(1)让小球分别从斜面上A处和B处滚下(如图a),比较它们在平面上运动速度的大小。(2)让同一小球分别从A处和B处滚下(如图

23、b),看看哪种情况下小球将纸盒推得更远。结论:质量相同时,速度越大的物体能做的功越多,表明它具有的动能越大。实验二(1)让不同质量的小球先后从斜面上同一高度处滚下(如图a),比较它们在平面上运动速度的大小。(2)让这两个小球从斜面上同一高度处滚下(如图b),看看哪种情况下小球将纸盒推得更远。结论:速度相同时,质量越大的物体能做的功越多,表明它具有的动能越大。 物体的动能跟质量和速度有关,速度越大,质量越大,它具有的动能就越大。观察下列图片,你有什么发现?三、势能的大小跟哪些因素有关交流与讨论物理学中把被举高的物体具有的能叫作重力势能。物体发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。重力势能和弹性势能统

24、称为势能。重力势能的大小跟什么因素有关?思考(1)先让同一重物从不同的高度落下,打击小木桩,观察和比较小木桩被打入沙中的深度。(2)用质量不同的物体分别从同一高度落下,打击小木桩,观察和比较小木桩被打入沙中的深度。结论:物体被举得越高,质量越大,它具有的重力势能就越大。实验与探究 大量事实和实验表明:物体的位置越高,质量越大,它具有的重力势能就越大;弹性物体的弹性越强,形变越大,它具有的弹性势能就越大。机械能动能定义:物体由于运动而具有的能影响因素:物体的质量和速度势能重力势能定义:物体由于被举高而具有的能影响因素:物体的质量和高度弹性势能定义:物体由于形变而具有的能影响因素:物体弹性形变的大

25、小1.下列物体具有动能的是()A静止不动的课桌 B挂在树上的椰子C拉长了的橡皮筋 D正在行驶的汽车D2.如图所示的苹果树上结有三个质量相等的苹果,其中重力势能最大的苹果是( )。A.甲 B.乙C.丙 D.一样大C 人造地球卫星在轨道中运行时它的能量转化情况人造地球卫星在大气层外环绕地球运行时,由于太空中没有空气,卫星不受阻力,它在运行过程中机械能守恒,即动能和势能的转化过程中机械能总量不变。如图所示,当卫星从远地点向近地点运行时,高度减小,重力势能减小,动能增大,由于卫星的质量一定,故其速度增大。当卫星运行到近地点时,它的动能最大,势能最小。当卫星从近地点向远地点运行时,高度增加,重力势能增大

26、,动能减小,由于卫星的质量一定,故其速度减小。当卫星运行到远地点时,它的动能最小,重力势能最大。第十一章 机械功与机械能第4节 认识动能和势能课时2 机械能及其转化1. 知道机械能的概念。2.通过实验和生活经验,知道物体的动能与势能是可以相互转化的,了解机械能守恒的条件。 你会害怕吗?用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子,稳定后松手,头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗?会距离你的鼻子很远吗?在这个实验里,铁锁的动能和势能在不断转化。在转化过程中,机械能的总量有什么变化吗?一、机械能及其转化说说下列情况都具有哪些能?动能和重力势能动能和重力势能物体的动能和势能统

27、称为机械能。一个物体可以既有动能,又有势能,也可以只具有动能或者只具有势能。动能与势能是否可以相互转化呢?思考A.探究摆球的动能与势能的转化如图所示,将小球拉到A处,然后释放。仔细观察小球摆动的情况;比较小球在点A、B和中间点C的势能和动能的情况。实验与探究AC重力势能转化为动能CB动能转化为重力势能结论:物体具有的动能与势能是可以相互转化的。B.动能与势能转化的应用在跳板表演中,杂技演员们的动能与势能是怎样相互转化的? 在玩蹦蹦床的过程中,人的动能与势能是怎样相互转化的?游乐场中的过山车沿轨道运动时,动能与势能是怎样相互转化的?摆球每次上升达到的高度都比前一次要低些,这是什么原因? 由于存在

28、着空气阻力的作用,使摆球每次上升的高度和到达最低处的速度都逐渐减小,这说明摆球的机械能减少了。观察与思考 物体的动能与势能是可以相互转化的;有摩擦等阻力时,在动能与势能的相互转化中,机械能会减少。1.如图为某蹦床运动员从床面上起跳后腾空瞬间的照片,运动员在空中下落的过程中,她的 能转化为 能。重力势动2.如图所示,斜面PM与水平面MN平滑连接,弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点下滑,在小物块压缩弹簧的过程中, 能转 化为 能;在弹簧把小物块弹开的过程中, 能转化为 能。动弹性势弹性势动 潮汐能由于太阳和月球的引力作用,地球上海洋水面出现周期性涨落的现象称为海洋潮汐。海水一涨一落,水位的高度差可

29、达十几米。为了利用潮汐的机械能,人们在海湾或河口建筑拦水堤坝,形成水库,并在坝下设置一些装有水轮机的闸门。当海水涨落时,海水流经闸门,带动水轮发电机发电(如图)。位于浙江省温岭市的江厦潮汐发电站,是我国最大的潮汐发电站,也是世界第四大潮汐发电站,如图所示。第十二章 内能与热机第1节 认识内能1.了解内能的概念,知道内能的单位。2.通过分析内能的定义得出影响内能大小的因素,知道同一物体的内能与温度的关系。3.结合具体实例,知道改变物体内能的两种方式。现代生活已经离不开这些交通工具,相信大家都知道这些交通工具是什么。这些交通工具的能量是从哪里来的呢?原来,许多交通工具的能量来自于燃料燃烧时释放出来

30、的内能。那么什么是内能呢?思 考一、什么是内能运动着的篮球具有动能运动着的分子也具有动能自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能运动着的分子也具有动能被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能互相排斥的分子也具有势能在物理学中,把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫作物体的内能。总结单位:焦耳,简称焦,用字母J表示。(1)用类比法理解内能:(2)用对比法区分内能和机械能:内能机械能概念分子动能与分子势能的总和物体动能和势能的总和实质与物体内部的分子热运动及相互作用情况有关与物体的整体运动情况有关,如物体的速度、相对于地面的高度及弹性形变大小等(3) 理解:一切物体都具有内能。温度质量物质的种类物质的

31、状态影响内能的因素炽热的钨丝温度高达2500,它具有的内能比常温时多液态空气的温度为-200,它具有的内能比常温时少物体的温度越高,内能越多;物体的温度越低,内能越少。思 考用钻头在金属块上钻孔时,钻头和金属块会发热在橙汁中放入冰块,温度会发生变化观察下列情况是通过怎样的途径来改变物体的内能? 做功和热传递都可以改变物体的内能。二、怎样改变物体的内能 如图所示,在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉,迅速向下压活塞,硝化棉燃烧起来了,这是为什么呢? 因为活塞压缩空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的燃点,导致硝化棉燃烧。实验与探究实验一实验二 将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯

32、折处会发热。 铁丝弯折处会发热,表明铁丝弯折处的温度升高了,铁丝的内能增大了,铁丝的内能增大是由于人对铁丝做了功。小结:做功可改变内能。下面的铁锅、棉被的内能改变了吗?这是通过什么方式改变了物体的内能?生活中还有哪些现象和这些类似?铁锅热得烫手棉被被晒得暖呼呼的观察与思考生活中有哪些例子是利用热传递来改变内能的?太阳能热水器凸透镜点燃木柴炉子烧水想一想热传递改变内能的实质是什么?转移到高温部分的内能低温部分(同一物体之间)高温物体的内能低温物体(不同物体之间)改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。这两种方式对于改变物体的内能是等效的。总结用温度更高的物体使铁丝温度升高温度升高的过程,往往伴随

33、着运动热传递做功使铁丝温度升高1用火烧2太阳晒4用手焐3用手搓5在地上摩擦6用锤敲7反复弯折2、做功和热传递改变物体的内能是等效的改变内能的方式做功热传递实质内能和机械能的转化内能的转移1、实质1、古代人们利用“钻木取火”是利用 方法改变物体内能的;今天 人们用划火 柴的方法取火,是 方法改变物体内能的。做功做功2、下列说法中正确的是 ( )A.温度为0的物体没有内能B.温度高的物体内能一定多C.物体内能增加,它的温度一定升高D.物体温度升高,其内能一定增加D3.以下实例中物体的内能是如何改变的?(1)流星在大气层中烧毁.(2)从锉刀锉铁块,过一会儿锉刀和铁块的温度会升高.(3)手捧热水袋,手

34、变暖和了.做功做功热传递(1)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和势能的总和,是一个状态量,常说“具有多少内能”; (2)热量是指在热传递过程中,转移的那部分内能,是一个过程量,常说“吸收热量”或“放出热量”,“传递热量 。不能说“物体具有或含有热量”。【内能与热量的区别】第十二章 内能与热机第2节 热量与热值1.结合内能的转移过程,了解热量的概念。2.经历探究水吸热与其温度变化、质量的关系的活动过程,进一步熟悉其中的控制变量法。3.从能量转化的角度认识燃料的热值, 知道不同燃料的热值不同。4.会根据热值来计算燃料完全燃烧时放出的热量。 冬天时,用暖手宝捂手,手变热了。将铁勺放入到热水中

35、,不一会勺把变热了。上面两个事例具有的共同特点是什么?(1)热量是怎样传递的?(2)物体之间的内能发生了怎样的变化?一、什么叫热量热传递过程中,物体能改变的多少叫作热量。热量是物体内能改变的一种量度。Q 吸热时Q吸,放热时Q放热量和内能的单位焦(J)1.定义3.单位2.符号发生热传递的条件是有温差存在。1. 热量是过程量;温度、内能是状态量2.单位区别:热量和内能的单位都是J,温度的单位是热传递可以改变物体的内能,使内能增加或减少,但温度不一定改变。温度、热量、内能的区别 3.表述区别温度只能说“是、降低、升高”热量只能说“吸收、放出”内能只能说“有、具有、改变”温度、热量、内能的联系 某种物

36、质升温时吸收热量的多少可能与哪些因素有关,有怎样的关系呢?二、探究水吸热与温度、质量的关系烧开满壶水与烧开半壶水需要的热量一样多吗?不一样多,满壶水所需热量多。把一壶水烧开与烧成温水需要的热量一样多吗?1055100不一样多,烧成开水所需热量多。对于同种物质(如水),水吸收的热量与水的升高的温度(t)和质量(m)有关。质量越大,吸收的热量越多;温度升高的度数越高,吸收的热量越多。归纳从哪里获得内能?柴薪煤炭石油天然气思 考例举一下生活中我们可以使用哪些可燃烧的材料烧开一壶水?草木、煤炭等石油、酒精、汽油等煤气、天然气 等固体燃料液体燃料气体燃料三、燃料的热值不同燃料的放热本领相同吗?怎么比较它

37、们谁的放热本领强呢? 经验告诉我们,等质量的煤和干木柴,充分燃烧,煤放出的热量要比柴多得多。我们用热值这个概念来表示燃料放出热量的本领。思 考某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫作这种燃料的热值。国际单位:焦每千克;符号:J/kg。气体燃料的单位:焦每立方米;符号:J/m3。1热值热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。(1)定义(2)物理意义 (3)单位煤油 4.6107木炭 3.4107汽油 4.6107无烟煤 3.4107氢气 14.3107石油 4.4107焦碳 3.0107天然气 4.4107柴油 3.3107烟煤 2.9107煤气 4.2107酒精 3.0107干

38、木柴 1.2107 气体 液体 固体烟煤的热值是多少,其物理意义是什么?常用燃料的热值(单位:J/kg)2了解燃料的热值表为什么发射火箭上天要用氢做燃料?3有关燃料燃烧放热的计算 热值是燃料的一种特性,其大小只与燃料的种类有关,与燃料的质量(体积)、是否完全燃烧无关。热值计算公式(1)固体或液体燃料:Q放=mq(2)气体燃料:Q放=Vq归纳4.燃烧的效率阅读教材最后一段文字并思考。 普通的家用煤炉燃烧无烟煤,热效率只有15%;普通燃煤锅炉的热效率约为30%;现代化的锅炉,热效率可达90%左右。问题:什么是燃烧效率?怎样提高燃料的燃烧效率?5.提高燃料利用率的措施(1)改善燃烧的条件,使燃料充分

39、燃烧;(2)尽可能减少各种热量损失。热量和热值热量定义:热传递过程中,物体能改变的多少单位:焦耳(J)物体吸收或放出的热量与升高或降低的温度及物质质量的关系热值定义:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比单位:焦耳每千克(J/kg)或焦耳每立方米(J/m3)公式:Q=qm或Q=qV提高燃料燃烧效率的方法1.关于内能、温度和热量,下列说法正确的是 ( )A温度高的物体内能一定大B做功也可以改变物体的内能C物体温度升高,一定吸收了热量D物体吸收热量,温度一定升高B2.酒精的热值比干木材大,下列说法中正确的是( )A.酒精含有的内能比干木材高 B.燃烧酒精比燃烧干木材放出的热量多C.燃烧酒精比燃烧干

40、木材产生的温度高D.要使它们完全燃烧放出同样多的热量,所需酒精比干木材质 量小D 气体燃料热值的物理意义是体积为1 m3的某种气体燃料完全燃烧时所放出的热量。放出热量的计算公式为Q放=qV(V表示气体燃料的体积),其中q的单位是J/m3 ,V的单位是m3 ,Q放的单位是J。气体燃料第十二章 内能与热机第3节 研究物质的比热容1.会运用控制变量法和转换法探究不同物质的吸热能力。2.了解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性。3.能利用公式Q=cmt进行简单的吸、放热计算。4.应用水的比热容大来解释有关的简单现象。去过海边的人有这样的体会:白天,海滩上的沙子热得烫脚,而海水非常凉爽;傍晚,太阳西

41、落,沙子很快凉了下来,而海水缺仍然暖暖的。同样的日照条件,为什么沙子和海水的温度不一样呢?沙子和海水吸收或放出相同的热量,它们的温度发生了怎样的变化?为什么会存在变化差异?思 考一、探究物质的吸、放热功能提出问题为什么在同一时刻砂石和海水的温度不一样?1.海水是液体,液体蒸发吸热有制冷作用, 所以海水温度低。2.沙石比海水吸收的热量多。3.沙石吸热升温或放热降温都要比水快。猜想与假设提出问题设计实验研究对象:砂石、水实验方案:用两盏相同的酒精灯分别给盛在两个规格相同的烧杯里的质量相等的水和砂石加热,用温度计测量水和砂石的温度变化。记录数据表格实验结果:等质量的沙石和水升高相同温度,沙石比水 需

42、的时间短。实验结论:质量相等的不同物质, 在升高相同的温度时, 吸收的热量不同。 归纳定义:符号:单位:c焦耳每千克摄氏度,J/(kg)比热容是反映物质自身性质的物理量,数值上等于单位质量的某种物质温度升高1所吸收的热量。一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,叫作这种物质的比热容。二、什么是比热容一些物质的比热容水的比热容是:4.2 103J(kg) 4.2103 焦耳每千克摄氏度1kg水每升高(降低)1需吸收(放出)热量为4.2103J。读 作:物理意义:比热容是物质的一种特性,只与物体的种类和状态有关,而与物体的质量、温度的高低、吸热的多少无关。归纳我国

43、北方楼房中的“暖气”用水作为介质,把燃料燃烧时产生的热量带到房屋中取暖。用水做输运能量的介质有什么好处?如图人们选择用水给发动机冷却,用水取暖,这是为什么?三、水的比热容大的应用思 考 水稻是喜温作物,在每年三四月份育秧时,为了防止霜冻,傍晚常常在秧田里灌一些水过夜,第二天太阳升起后,再把秧田里的水放掉,你能解释原因吗? 同一纬度沿海地区和内陆地区的昼夜温差为何差异如此大?(1)由于水的比热容较大,一定质量的水升高(或降低)一定 温度吸收(或放出)的热量很多,有利于作冷却剂或用来 取暖。(2)由于水的比热容较大,一定质量的水吸收(或放出)很多 的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气温。归纳比

44、热容的计算公式: Q:吸收的热量m:物体质量t1:物体初温度t2:物体末温度四、热量的计算已知:c=4.2103J/(kg),m=2kg, t1=20,t2=100。 求:Q吸。解:Q吸=cm(t2-t1) =4.2103J/(kg)2kg(100-20) =6.72105J。答:至少需供给6.72105J的热量。要把2kg的水从20加热到100,至少需供给多少热量?典例分析例一、影响物体吸热(或放热)多少的因素:1.物体的质量; 2.温度变化量; 3.物质的种类二、比热容2、水的比热容大在生活、生产中的应用1、定义:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1所吸收(或放出)的热量,叫做这种物质

45、的比热容,用符号c表示,单位:J/(kg)用冷水冷却物体热水供暖调节气候三、热量的计算吸=cm(t-t0)放=cm(t0-t)1.下列说法正确的是 ( )A.物体温度越高,比热容越大B.物体的质量越大,比热容越小C.物体吸收的热量越多,比热容越大D.物质的比热容跟物体的质量大小,温度变化的多少以及物体吸收热量的多少都无关D 2.下列物质的比热容发生改变的是 ( )A.一杯水倒掉半杯 B.水凝固成冰C.0的水变成4 的水 D.将铁块锉成铁球B 新疆有句谚语:“早穿皮袄午穿纱,围着火炉吃西瓜”,你现在能说出它的道理吗? 这是对沙漠气候的生动描述。白天,当太阳照射到沙漠时,由于砂石的比热容较小,砂石

46、吸收热量后,其温度会迅速升高;而到傍晚,砂石要放出热量,由于砂石的比热容较小,砂石的温度会马上下降,温度很低,所以沙漠气候温差变化很大。第十二章 内能与热机第4节 热机与社会发展1.了解热机的工作原理。2.结合图示,了解四冲程汽油机的基本结构、工作原理及工作过程。3.在了解四冲程热机工作过程的基础上,知道汽油机和柴油机工作过程中的能量转化。4.结合柴油机和汽油机结构的区别,理解柴油机与汽油机工作过程的异同。 收割小麦从镰刀到联合收割机从马车到小轿车热机给人们的生活和出行带来了很多方便,热机有哪些种类?你了解热机的工作原理吗?它们有什么共同特点?一、热机蒸汽机汽油机柴油机 燃气轮机喷气发动机火箭

47、发动机化学燃料高温气体燃烧推动机械运动共同特点:各种各样的热机热机中能量的转化(对外做功)化学能 热机是一种将燃料燃烧时的化学能转化为内能,然后通过做功,把内能转化为机械能的机械。机械能(燃烧)内能 汽油机是用汽油作燃料,使汽油在机器内部燃烧,将内能转化为机械能的一种热机。二、汽油机汽油机的构造火花塞气缸进气门活塞连杆排气门曲轴汽油机的四个冲程吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程汽油机四冲程的特点冲程名称进气门排气门活塞运动方向 作用 能量的转化吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程开关向下吸入汽油和空气无关关向上压缩气体提高温度关关向下高温气体膨胀推动活塞做功关开向上排出废气无机械能转化为内能内能转化

48、为机械能一个工作循环里,活塞往返两次,曲轴转动两周。做功冲程是燃气对外做功,其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成。三、热机效率汽油机的运转过程中,燃料放出的能量是否全部用来对外作功了?燃气内能E有用机械能废气损失散热损失机械损失E1E2E3E4思 考热机工作时,用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫作热机的效率。公式:= 100%W有:用来做有用功的那部分能量,单位是JQ总:燃料完全燃烧放出的能量,单位是J :热机效率,无单位汽油机的效率:20%30%提高热机效率的途径(1)尽量使燃料充分燃烧,减少因燃料未完全燃烧而损失的能量;(2)保证良好的润滑从而减少摩擦,减少克服摩擦损失的能量;

49、(3)利用废气发电,减少废气带走的能量。1.热机的利用带来的环境污染(1)排出的废气温度较高。(2)废气中含有各种有害的气体和粉尘。(3)热机工作时噪声污染严重四、热机与环境2.怎样控制热机对环境造成的污染(1)改进燃烧设备(EFI系统);(2)充分利用污染少的能源(无铅汽油)(3)在排气管上安装消声器,以减少噪声污染热机与社会发展热机种类:蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机共同点:将燃料燃烧时的化学能转化为内能,通过做功把内能转化为机械能汽油机以汽油为燃料的热机工作时完成的四个冲程一个工作循环完成四个冲程,其中只有做功冲程对外做功,其他三个冲程为辅助冲程,靠飞轮惯性来完成1.下列装置中,

50、能把内能转化为机械能的是( )A热机 B发电机 C电动机 D电吹风机A2.汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分,现代汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )A甲冲程是把机械能转化为内能 B乙冲程是把内能转化为机械能C丙冲程是把机械能转化为内能 D丁冲程是把内能转化为机械能A3.1kg铀核全部裂变释放的能量超过2 000 t煤完全燃烧释放的能量如果煤的热值为3107 J/kg,那么1 kg铀全部裂变释放的能量至少为 J4.已知汽油的热值为4.6107J /kg ,则完全燃烧100 g汽油放出的热量为 J .610136106 柴油机结构和汽油机

51、相似,它们的主要区别是:柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气,在压缩冲程结束时,压缩空气的温度已经超过柴油的燃点,此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。喷油嘴第十三章 探究简单电路第1节 从闪电开始谈起1了解摩擦起电现象。2知道两种电荷及其相互作用的规律。3知道闪电是一种瞬间发生的大规模放电现象。闪电是大自然强大力量的象征之一,不少神话传说都以闪电作为题材,甚至代表了天罚,一种人类无法战胜的力量。听到天雷滚滚,看到一道闪电,像一把利剑,划破沉寂的长空闪电是怎样产生的?人类对电的认识始于闪电。那么,电是什么?一、电是什么将与

52、头发摩擦过的塑料梳子靠近碎纸屑,观察会有什么现象。将与干燥纸巾摩擦过的塑料梳子靠近自来水细水流,观察会有什么现象? 一些物体被摩擦后,能够吸引轻小物体。人们就说这些摩擦后的物体带了“电”,或者说带了电荷。用摩擦的方法使物体带电的方式叫摩擦起电。思考生活中还有哪些摩擦起电现象?小结擦拭玻璃的时候,为什么玻璃面上会有一层绒毛?为什么电风扇用的时间久了,扇叶上会有灰尘?自然界中存在两种电荷:(1)正电荷:把与丝绸摩擦过的玻璃棒所的带电荷规定为 正电荷,可用“+”表示。(2)负电荷:把与毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷规定为 负电荷,可用“-”表示。 将两个气球充气后挂起来,让他们碰在一起,用毛织品分别摩

53、擦两个气球相接触的部分,放开气球后,你观察到什么现象?二、电荷间的相互作用(a)将两根用丝绸摩擦过的玻璃棒相互靠近;(b)将两根用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近;(c)将用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒相互靠近。实验探究相互排斥相互排斥相互吸引 用丝绸摩擦过的玻璃棒和用毛皮摩擦过的橡胶棒,所带电荷的性质是不一样的。电荷间的相互作用规律:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。小结1.常见物质是由分子、原子构成的。原子核外电子 原子核质子中子电中性带正电带负电不带电带正电2.原子结构摩擦起电的原因不同物质的原子核束缚电子的本领不同。摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体,

54、使正、负电荷分开。束缚电子能力弱束缚电子能力强电子带正电带负电 常见验电器及简易验电器三、验电器金属球绝缘垫金属杆金属箔金属罩接线柱验电器的构造验电器的原理:同种电荷相互排斥把物体与验电器金属球相接触,如果验电器金属箔张开,则说明物体带电;如果验电器金属箔不张开,则说明物体不带电。检验物体是否带电的方法:四、静电现象的应用和防护正电荷异种电荷相互吸引验电器电荷间的相互作用负电荷同种电荷相互排斥摩擦起电电荷两种电荷静电及其应用1.如图所示,有四个带等量电荷的小球a、b、c、d,已知d带正电荷,相互作用的情况如图所示,则下列判断正确的是( )A.a带正电,b带负电,c带负电 B.a带负电,b带正电

55、,c带正电C.a带正电,b带正电,c带负电 D.a、b、c均带正电D2.A、B、C三个完全相同的验电器,A带正电,B带二倍于A的负电,C不带电。先使B、C两金属球接触,分开后使A、B两金属球接触再分开,则三个验电器所带电荷情况分别是( ) A.B、C带负电,A带正电 B.A、C不带电,B带负电C.A、B不带电,C带负电 D.A带正电,B不带电,C带负电C3.下列用电器中,利用静电的吸附作用进行工作的是( )A电饭煲 B电话机 C复印机 D电冰箱C 集成电路集成电路是应用半导体技术制成的特殊电路。许多家用电器和电子仪器都使用了集成电路。如图所示的一块比指甲还小的超大规模集成电路。上集成了上千万个

56、电子元件。集成电路和超大规模集成电路的使用,在优化了电路结构的同时,使电路的体积大大缩小,因而提高了电子线路的各种性能,使电器的小型化微型化得以实现,促进人类迈入了信息时代。第十三章 探究简单电路第2节 电路的组成和连接方式课时1 电路的组成1.结合实例,知道什么是电路、电路的组成及各部分的作用。2.结合实例,知道通路、开路和短路三种电路状态及各自的特点。 人在人行道上行走汽车在机动车道上行驶飞机在航线上飞行人行有道,车行有路,电的流动也要有路,那么电路是什么样的呢?在生活中你见到过哪些用电器,它是如何工作的?利用的电能从哪儿来的呢?思考一、认识电路 这些看似复杂的电路都是由最简单的电路组合而

57、成的,下面,我们就对简单电路进行探究。输电线路印刷电路家庭电路 利用如图所示的器材,设法使小灯泡发光,并在图中画出你的连接方式。提示:不能把电池的两端用导线直接连在一起。 用导线把电源,用电器、开关连接起来组成的电流通路就称为电路。 干电池氧化银电池蓄电池硅光电池锂电池学生电源燃料电池发电机各种电源电视机电冰箱洗衣机电风扇台灯微波炉电脑电烤箱各种用电器按钮开关接线开关单刀开关空气开关声控开关光控开关感应开关温控开关各种开关 一个最基本的电路由电源、开关、用电器、导线组成。 电源为电路提供电能;用电器消耗电能,将电能转化为其他形式的能; 开关控制电路的通断;导线用于输送电能到用电器上。总结二、通

58、路、开路和短路1通路:处处连通,用电器能够工作的电路。2断路:某处被断开,没有电流通过的电路。3短路:直接用导线将电源正负极相连的电路。电源被短路,电路中会有很大的电流,可能把电源烧坏,这是不允许的。通路处处连通的电路;开路在某处断开的电路;短路不经过用电器而直接跟电源两极连接的电路。 注意:短路时,电流很大,会烧坏电源和导线,在生产和生活中发生短路,轻则用电器不工作,重则会引发火灾。小结1. 通路和断路(对比思想):电路的状态概念图示特点通路处处连通的电路电路中有电流,用电器工作断路某处断开的电路电路中无电流,用电器不工作2.电源短路和局部短路(对比思想):电路的状态概念图示特点电源短路导线

59、不经过用电器而直接将电源两极连接起来用电器不工作,电路中有很大的电流,会损坏电源甚至烧坏导线的绝缘层,引起火灾局部短路当电路中有多个用电器时,把其中部分用电器两端直接用导线连接起来 被短路的部分用电器不能工作,其他用电器能够工作 在设计、安装、修理各种实际电路的时候,常常需要画出表示电路连接情况的图,为了简单,通常不画实物图,而用统一规定的符号来代表电路中的各种元件。 用这些规定符号表示电路连接情况的图就叫电路图。三、怎样画电路图如何正确画出电路图?(1)要用统一符号表示元件;(2)电路图与实物图要对应,符号要布局合理,不能画在拐角处;(3)最好呈长方形,导线要横平竖直,画得简洁、整齐。电流电

60、路图短路电路通路断路方向含义1.如图所示电路,当开关S闭合后,灯L1、L2均不亮,某同学用一根导线去检查电路故障,他将导线先并联在灯L1两端,发现L2亮,L1不亮,然后又将导线并联在L2两端,发现两灯均不亮,由此可以判断( ) A灯L1断路 B灯L1短路 C灯L2短路 D灯L2断路D2.下图中的电路图和实物图相对应的是()D3.节日用的小彩灯,在一个灯泡坏了以后,其他的灯泡都不能正常工作,则这些小彩灯( )A一定是串联 B一定是并联 C可能是串联,也可能是并联 D无法判定C实验室常用的电源1.干电池 干电池是日常生活中使用最多的直流电源。它是一种化学电池,正常工作的干电池中,化学物质进行化学反

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