第12章 机械能和内能【本章知识结构】【例题】一、机械能知识点一： 动能：物体由于运动而具有的能。

物体的质量越大，速度越大，动能越大例1．如图所示是探究动能大小与哪些因素有并的实验：（1）实验中你通过观察 知道动能的大小。

（2）实验中采用 方法，使得铜球与钢球滚到水平面的速度相同。

（3）甲和丙探究的问题是 。

（1）物体运动的距离（2）控制起点高度相同（3）动能的大小与物体运动的速度的关系知识点二： 重力势能：物体由于被举高而具有的能。

物体被举得越高、质量越大重力势能越大。

例2．我国发射的“神舟五号”宇宙飞船，载人舱于2003年10月16日顺利地在内蒙古主着陆场成功着陆，载人舱在下落到地面附近的某一高度时，由于空气阻力的作用使其匀速运动，在匀速下落过程中，载人舱( ) BA ．重力势能增大B ．重力势能减小C ．重力势能不变D ．动能增大知识点三： 弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能。

物体形变越大弹性势能越大。

例3．如上右图所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，就做成了一个会跳的卡片，使这张卡片跳起来的做法是及 。

卡片能跳起来的原因是 。

把卡片按平后放在水平面上然后松开；橡皮筋发生弹性形变具有弹性势能例4．一架飞机在某灾区上空沿水平方向匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。

投下物资后，飞机的动能和势能发生变化是（ ）CA 、动能不变，势能减小B 、动能变小，势能不变C 、动能和势能都变小D 、动能和势能都不变知识点四：动能和势能的相互转化例5．苹果从树上掉下的过程中，它的 能转化为 能。

例6．（实验题）如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动。

请回答： ⑴这两个实验可以说明的同一个物理问题是： ；⑵在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低。

产生此现象的原因是： 。

能量势能 动能机械能重力势能 弹性势能 内能热传递热量 做功 热机 汽油机 比热容 热值例7．图6是玩弹弓的情景。

经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与______________________有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的_________小。

橡皮筋的长度速度例8．小明分别沿三条路径滑到地面(如图所示)，在不考虑空气阻力和摩擦的情况下，滑到地面时速度最大的路径是（）A．1 B．2 C．3 D．都一样二、内能知识点一：内能：所有做热运动的分子动能和势能的总和。

内能与质量、温度和状态等因素有关例9．阅读下面短文内能内能是指物体内部所包含的总能量，包括分子的动能(即分子无规则热运动动能)、分子的势能(即分子间相互作用能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等．在热学中，由于在热运动中上述后三项能量不发生变化，所以内能一般指前两项．由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系．请回答下列问题：(1)慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答：；(2)加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化?答：；(3)金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化?答：。

知识点二：改变内能的方法：做功和热传递例10．按照如图所示的方法，假如你将铁丝快速地弯折十余次，然后用手指触摸一下弯折处，你会有何感觉?请用物理知识解释产生此现象的原因．知识点三：比热容例11．某同学在做“比较不同物质吸热能力”的实验时，使用相同的电加热器给水和煤油加热，用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少。

他得到如下数据物质次数质量m/kg 升高的温度Δt/℃加热的时间t/min水1 0．1 10 22 0．2 10 4煤油3 0．1 10 14 0．2 10 2吸收热量的多少与物质的有关。

（2）分析第1、3次或第2、4次实验数据，可以得出的初步结论是：⑴质量⑵质量相同的不同物质（或水和煤油）升高相同的温度，吸收的热量不相同（或加热的时间不相同）例12．水具有比热容大的特点，下列现象中与此特点无关．．的是（）知识点四：热值例14．一箱汽油用掉一半后，关于它的说法下列正确的是（）A．它的密度变为原来的一半B．它的比热容变为原来的一半C．它的热值变为原来的一半D．它的质量变为原来的一半例15．煤炭是一种重要能源。

区别优劣煤质最科学的办法是检测煤炭的（）A．比热容 B．密度 C．热值 D．温度知识点五：热量例16．一台太阳能热水器装满水后，水的质量是30kg。

使这些水的温度从20℃升高到70"C需要吸收J的热量。

若这些热量由燃烧天然气来提供，则至少应完全燃烧m3的天然气。

（C水=4.2×103J／(kg·℃) 天燃气的热值为8.l×107J／m3）知识点六：内能的利用——内燃机1、汽油机的一个工作循环由、、、四个冲程组成。

每个工作循环活塞往复运动次，飞轮转动圈，对外做功次。

2、在压缩冲程中，能转化为能；在做功冲程中，能转化为能。

分析：四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程A、海边的昼夜温差较小B、空调房间里放盆水可以增加湿度C、冬天暖气设备用热水供暖D、用水冷却汽车发动机一个工作循环中有四个冲程，四个冲程活塞往复两次（飞轮两转），对应一次功，简称1421.如果是多缸发动机，做功次数还要看缸的个数1．内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。

它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。

2．冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

3．工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。

四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。

（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸；（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。

高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。

例17、汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，右图是冲程，其中在压缩冲程中，气体的温度升高，是通过方式增加内能的。

为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的，用水来包围汽缸是因为水的。

分析：汽油机的四个冲程的判断，根据进气门和排气门的开闭情况和活塞运动情形，好比用针筒抽气、压缩、排气一样，如图两个门都关闭，活塞向下运动，看出是做功冲程，内能转化为机械能，四个冲程中只有这一个做功冲程，其余三个冲程靠飞轮的惯性完的的，用水为气缸降温是利用热传递的方式，用水不用油是因为水的比热容大，升高相同的温度，水吸收的热量多。

【巩固练习】1．下列关于功、能和热量的描述中正确的是( B )A．“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，机械能的总量保持不变B．汶川地震形成的“堰塞湖”之所以危险是因为这些高处的湖水积蓄了很大的重力势能C．物体的温度越高，具有的热量就越多D．物体的内能越大，具有的功就越多2．两个相同的容器分别装了质量相同的两种液体，用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图8所示．根据图线可知（A ）A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容B．如果升高相同的温度，两种液体吸收的热量相同C．加热时间相同，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量D．加热时间相同，甲液体温度升高比乙液体温度升高得多3．爆米花是将玉米放入铁锅内．边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成玉米花。

下列说法正确的是（B ）A.玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加B.玉米粒主要通过与铁锅间的热传递．使其内能增加C.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变D.玉米粒内水份受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加4柴油机的效率比汽油机高，是由于（C）A 柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大B 柴油的比热比汽油的比热大C 柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高D 柴油的密度比汽油的密度大5在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（B）A 吸气冲程和压缩冲程B 压缩冲程和做功冲程C 做功冲程和排气冲程D 排气冲程和吸气冲程6.小新同学家中的墙壁上竖直悬挂着一指针式电子钟，当其因电池电能不足而停止时。

指针最可能停在如图4所示的哪个位置附近（ A ）7．为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤：A．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油；B．用两支温度计分别测出水和煤油的初温；C．在烧杯中，分别放人功率相同的电热器，加热时间相同；D.用温度计分别测出水和煤油的末温。

小聪认为：(1)步骤A存在的错误是：___________________，应改为___________________________________；(2)步骤C，加热时间相同是为了使水和煤油_______________________________________________；(3)步骤B和D是为了得出水和煤油的___________________________________________________。

(1)装入等体积的水和煤油装入等质量的水和煤油(2)吸收相同的热量(3) 升高的温度8．(6分)右图为农用扬场机的示意图。

谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石的混合物在快速转动的轮W和皮带B的带动下被抛出，谷粒、糠皮、碎石落地的远近不同，从而形成1、2、3三堆，达到分离的目的。

其中1是，2是。

从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为答案：糠皮、谷粒。

它们以同样的速度被抛出,碎石的质量最大,动能最大,所以克服空气阻力运动的距离最大,糠的质量最小,运动的距离最小。

8．有一款太阳能热水器，铭牌上的部分参数如右表所示。

将它安装在阳光充足的水平台面上，并送满水。

(1)泰州地区（晴天）平均每平方米的面积上，每小时接收的太阳能约为2.8×106J. 若该热水器接受太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，则它一天中接收的太阳能（E）约为多少？若这些太阳能有60%被热水器中的水吸收，则可使水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 3.36×107 J 60℃(2)若该热水器一天中接收的太阳能，由燃烧煤气(热值q=4.2×107J/kg)来获得，则需要完全燃烧多少千克煤气？0.8(3)请你：①从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由；②说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难（可从自然因素或技术因素等方面思考）。