資源簡介

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機械能 動能 質量 速度
勢能 重力勢能 質量 高度
彈性勢能 物體的彈性形變程度
判斷一個物體的動能、勢能（重力勢能和彈性勢能）的變化情況，關鍵在于深入理解影響它們大小的因素．動能（勢能）的大小不僅與物體的速度大小（所處高度）有關，而且還與物體的質量大小有關．判斷一個物體的動能（勢能）是否發生變化或發生了怎樣的變化，首先要確定速度（所處高度）或質量這兩個因素中哪一個因素是不變的，然后再根據另一個因素的變化情況來判斷物體動能（勢能）的變化情況．
在3米板跳水運動過程中，其跳水的過程可為：重力為G的運動員將跳板向下壓到最低點和C，跳板自然伸展的位置點B，運動員向上運動到最高點A，AB、BC、B與水面間的豎直距離分別為，運動員從C點向上到A點的運動過程中（不受阻力的影響）。
（1）運動員在A點時速度為0，處于 　 　狀態 （選填“平衡”、“不平衡”）。
（2）運動員將跳板向下壓到最低點C，此時跳板的彈性勢能為 　 　。
（3）運動員從C點向上到A點的運動過程中，速度最大值在 　 　（選填“B點”、“B點上方”、“B點下方”）。
如圖所示，相同的甲、乙兩木塊用一無彈性的細線相連后靜置于粗糙水平地面，橡皮筋的兩端分別與墻面和甲木塊相連，如圖1所示，圖中橡皮筋松弛而細線處于繃直狀態。現用水平力F拉動乙木塊沿直線向右運動時開始計時，0～t1時間內橡皮筋逐漸被拉直至原長；t2時刻細線恰好被拉斷：t2～t3乙木塊繼續向右運動，整個過程乙木塊的速度始終保持不變，力F的大小隨時間t變化關系的如圖2所示。下列說法正確的是（　　）
A．0～t1時間內，乙受到的摩擦力是8N
B．t1～t2時間內，橡皮筋對甲的拉力方向是水平向右
C．整個過程中，細線能承受的最大拉力是10N
D．整個過程中，甲、乙的機械能始終守恒
機械能 動能 質量 速度
勢能 重力勢能 質量 高度
彈性勢能 物體的彈性形變程度
比較動能和勢能大小時，要從質量、速度和高度三個方面進行比較，缺一不可。
如圖甲所示，將一根彈簧和一個質量為1kg的金屬球（球上有小孔）套在鐵架臺的金屬桿AB上面。現將小球提到B端后松手，小球的高度隨時間變化情況如圖乙所示，彈簧原來的長度　
　 （選填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0﹣t1過程中，小球的動能　 　（選填“增大”、“減小”、“先增大后減小”或“不變”），此過程中小球重力勢能的變化量　 　（選填“大于”、“小于”或“等于”）動能變化量，在t1、t2、t3三個時刻，小球的動能分別為Ek1、Ek2、Ek3，其大小關系是　 　（用“＞”、“＝”、“＜”連接）。
（1）熱傳遞
①熱傳遞對物體內能的影響：溫度不同的兩個物體之間或存在溫度差的物體的不同部位之間會發生熱傳遞。在熱傳遞過程中，溫度高的物體放出熱，溫度降低，內能減少；溫度低的物體吸收熱，溫度升高，內能增加。
②熱傳遞時物體內能變化的量度：物體從外界吸收多少熱量，內能就增加多少；物體向外界放出多少熱量，內能就減少多少。因此，可以用熱量來量度內能的變化。從能量的轉化看，熱傳遞的過程實質上是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內能從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程。
（2）做功
①做功對物體內能的影響：外界對物體做功，可以使物體的內能增加；物體對外做功，物體的內能會減少。
②實質：外界對物體做了多少功，就有多少其他形式的能量轉化為內能；物體對外做了多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能量。因此，可以用功來量度內能改變的多少。從能量的轉化看，通過做功改變物體的內能，實質上是其他形式的能量與物體內能相互轉化的過程。
用做功的方式改變物體的內能，實質是不同形式的能之間的轉化．
外界對物體做功，機械能轉化為內能，物體內能增加（如：摩擦生熱、壓縮氣體做功）
物體對外界做功，內能轉化為機械能，內能減少（如：氣體膨脹）
如圖甲所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一團小棉花，把活塞迅速壓下去，棉花被點燃。如圖乙所示，大口玻璃瓶內裝有一些水，用瓶塞將瓶口塞緊，瓶塞通過導管與打氣筒相連，用打氣筒給瓶中打氣。
（1）乙實驗中，應該注意觀察的是 　 　。
A.打氣的過程中，水面的變化情況
B.瓶塞跳起瞬間，瓶內的變化情況
C.瓶塞跳起的高度
（2）如圖丙所示，B是一個被銷釘K鎖住的活塞，氣缸A密封有壓縮空氣，C是一支溫度計，若活塞與氣缸壁之間沒有摩擦，試根據甲、乙實驗的結論分析，當把銷釘K拔出后溫度計的示數 　 　（選填“升高”、“降低”或“不變”），你是根據實驗 　 　（選填“甲”或“乙”）的結論作出判斷的。
（1）工作原理
汽油在汽油機的汽缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，把內能轉化為機械能。活塞在汽缸內往復運動，通過連桿帶動曲軸轉動。
四沖程汽油機的剖面圖
（2）工作流程
活塞從汽缸的一端運動到汽缸的另一端的過程，叫做一個沖程。大多數的汽油機都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的循環往復來保證機器正常工作。
名稱 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程
示意圖
進氣門 開 關 關 關
排氣門 關 關 關 開
活塞 向下 向上 向下 向上
能量轉化 / 機械能→內能 內能→機械能 /
目的 將汽油和空氣的混合物吸入缸內 使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣 對外做功，實現能量轉化 把廢氣排出汽缸
（1）改變內能的方法有：做功和熱傳遞；當對物體做功，物體的內能將增大，溫度升高；內燃機有四個沖程，在壓縮沖程中，活塞壓縮空氣做功，將機械能轉化為內能。
（2）一個工作循環包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次。
如圖甲所示裝置，在玻璃筒底部放一小團浸有乙醚的棉花，快速壓下活塞，觀察到棉花燃燒，此實驗可得出的結論是：對 　 　（選填“浸有乙醚的棉花”或“筒內氣體”）做功，它的內能會增大。如圖乙所示為單缸四沖程汽油機工作過程中的四個沖程，其中 　 　（選填字母）與上述實驗過程中能量的轉化是一致的；若該汽油機的曲軸轉速是3600轉/分鐘，則其每秒對外做功 　 　次。
（1）熱量的計算公式：Q吸=cmΔt=cm（t-t0）。Q為物體吸收的熱量，c為物質的比熱容，m為物體質量，t0為物體加熱前的溫度，t為物體加熱后的溫度。
（2）熱平衡方程：兩個溫度不同的物體放在一起時，高溫物體放出熱量，溫度降低，低溫物體吸收熱量，溫度升高。若高溫物體放出的熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為達到熱平衡，該過程中Q吸=Q放。
學會利用公式進行計算：Q吸=cmΔt=cm（t-t0）
風能是一種清潔能源，在我國西部有著豐富的風力資源，如圖是某地區風力發電的外景。該地區空氣密度為1.3kg/m2，一臺風車的輪葉轉動時可以形成面積為100m2的圓面。如表給出了在不同風速下一臺風車獲得的風能。
平均風速（m/s） 5 10 15 20 25 30
1s內獲得的能量（×104J） 4 8 12 16 20 24
（1）對表格進行分析，你發現風車獲得的能量與風速有什么關系？
（2）若某地平均風速為10m/s，1臺這樣的風車420秒獲得的風能是多少？若這些能量中有10%被80kg溫度為20℃的水吸收，水溫可達到多少℃？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）請你分析利用風力發電優點或缺點（至少寫出一條）。
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機械能 動能 質量 速度
勢能 重力勢能 質量 高度
彈性勢能 物體的彈性形變程度
判斷一個物體的動能、勢能（重力勢能和彈性勢能）的變化情況，關鍵在于深入理解影響它們大小的因素．動能（勢能）的大小不僅與物體的速度大小（所處高度）有關，而且還與物體的質量大小有關．判斷一個物體的動能（勢能）是否發生變化或發生了怎樣的變化，首先要確定速度（所處高度）或質量這兩個因素中哪一個因素是不變的，然后再根據另一個因素的變化情況來判斷物體動能（勢能）的變化情況．
在3米板跳水運動過程中，其跳水的過程可為：重力為G的運動員將跳板向下壓到最低點和C，跳板自然伸展的位置點B，運動員向上運動到最高點A，AB、BC、B與水面間的豎直距離分別為，運動員從C點向上到A點的運動過程中（不受阻力的影響）。
（1）運動員在A點時速度為0，處于 　 　狀態 （選填“平衡”、“不平衡”）。
（2）運動員將跳板向下壓到最低點C，此時跳板的彈性勢能為 　 　。
（3）運動員從C點向上到A點的運動過程中，速度最大值在 　 　（選填“B點”、“B點上方”、“B點下方”）。
【解答】解：（1）運動員在最高點A點時，受重力作用，其運動狀態不斷發生變化，說明它受到非平衡力的作用，處于不平衡狀態；
（2）運動員將跳板向下壓到最低點C，跳板的彈性形變達到最大，因此具有的彈性勢能最大；
（3）運動員從C點向上到A點的運動過程中，當彈力等于重力時，速度最大，所以，速度最大值在B點下方。
故答案為：（1）不平衡；（2）最大；（3）B點下方。
如圖所示，相同的甲、乙兩木塊用一無彈性的細線相連后靜置于粗糙水平地面，橡皮筋的兩端分別與墻面和甲木塊相連，如圖1所示，圖中橡皮筋松弛而細線處于繃直狀態。現用水平力F拉動乙木塊沿直線向右運動時開始計時，0～t1時間內橡皮筋逐漸被拉直至原長；t2時刻細線恰好被拉斷：t2～t3乙木塊繼續向右運動，整個過程乙木塊的速度始終保持不變，力F的大小隨時間t變化關系的如圖2所示。下列說法正確的是（　　）
A．0～t1時間內，乙受到的摩擦力是8N
B．t1～t2時間內，橡皮筋對甲的拉力方向是水平向右
C．整個過程中，細線能承受的最大拉力是10N
D．整個過程中，甲、乙的機械能始終守恒
【解答】解：A、0～t1時間內，拉力和摩擦力大小相等，拉力大小不變，摩擦力大小不變，甲、乙整體摩擦力是8N，甲、乙受摩擦力分別都是4N，故A錯誤；
B、t1～t2時刻隨著橡皮筋被拉長，橡皮筋產生的拉力也逐漸增大，橡皮筋對甲的拉力方向是水平向左，故B錯誤；
C、t2時刻拉力達到14N時細線被拉斷，乙受到摩擦力是4N，整個過程中，細線能承受的最大拉力是14N﹣4N＝10N，故C正確；
D、整個過程中，拉力對物體做功，同時物體又克服摩擦力做功，甲、乙的機械能不守恒，故D錯誤。
故選：C。
機械能 動能 質量 速度
勢能 重力勢能 質量 高度
彈性勢能 物體的彈性形變程度
比較動能和勢能大小時，要從質量、速度和高度三個方面進行比較，缺一不可。
如圖甲所示，將一根彈簧和一個質量為1kg的金屬球（球上有小孔）套在鐵架臺的金屬桿AB上面。現將小球提到B端后松手，小球的高度隨時間變化情況如圖乙所示，彈簧原來的長度　
　 （選填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0﹣t1過程中，小球的動能　 　（選填“增大”、“減小”、“先增大后減小”或“不變”），此過程中小球重力勢能的變化量　 　（選填“大于”、“小于”或“等于”）動能變化量，在t1、t2、t3三個時刻，小球的動能分別為Ek1、Ek2、Ek3，其大小關系是　 　（用“＞”、“＝”、“＜”連接）。
【解答】解：
由圖象可知，小球最終會靜止在彈簧上，此時彈簧受到了小球向下的壓力，且此時小球的高度為40cm，故彈簧的原長要大于40cm；
在0﹣t1過程中，小球的質量不變、高度減小，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能，小球的動能增大；
由圖象可知，小球每次彈起的最大高度減小，說明小球運動時受到阻力的作用，且小球的機械能會轉化為彈簧的彈性勢能，故在0﹣t1過程中小球重力勢能的變化量大于動能變化量；
由于小球受到阻力的作用，小球的一部分機械能會轉化為內能，在t1、t2、t3三個時刻，小球的高度是相同的，小球的重力勢能相同，動能會越來越小，其大小關系為：Ek1＞Ek2＞Ek3。
故答案為：大于；增大；大于；Ek1＞Ek2＞Ek3。
（1）熱傳遞
①熱傳遞對物體內能的影響：溫度不同的兩個物體之間或存在溫度差的物體的不同部位之間會發生熱傳遞。在熱傳遞過程中，溫度高的物體放出熱，溫度降低，內能減少；溫度低的物體吸收熱，溫度升高，內能增加。
②熱傳遞時物體內能變化的量度：物體從外界吸收多少熱量，內能就增加多少；物體向外界放出多少熱量，內能就減少多少。因此，可以用熱量來量度內能的變化。從能量的轉化看，熱傳遞的過程實質上是內能從高溫物體傳遞到低溫物體，或者內能從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程。
（2）做功
①做功對物體內能的影響：外界對物體做功，可以使物體的內能增加；物體對外做功，物體的內能會減少。
②實質：外界對物體做了多少功，就有多少其他形式的能量轉化為內能；物體對外做了多少功，就有多少內能轉化為其他形式的能量。因此，可以用功來量度內能改變的多少。從能量的轉化看，通過做功改變物體的內能，實質上是其他形式的能量與物體內能相互轉化的過程。
用做功的方式改變物體的內能，實質是不同形式的能之間的轉化．
外界對物體做功，機械能轉化為內能，物體內能增加（如：摩擦生熱、壓縮氣體做功）
物體對外界做功，內能轉化為機械能，內能減少（如：氣體膨脹）
如圖甲所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一團小棉花，把活塞迅速壓下去，棉花被點燃。如圖乙所示，大口玻璃瓶內裝有一些水，用瓶塞將瓶口塞緊，瓶塞通過導管與打氣筒相連，用打氣筒給瓶中打氣。
（1）乙實驗中，應該注意觀察的是 　 　。
A.打氣的過程中，水面的變化情況
B.瓶塞跳起瞬間，瓶內的變化情況
C.瓶塞跳起的高度
（2）如圖丙所示，B是一個被銷釘K鎖住的活塞，氣缸A密封有壓縮空氣，C是一支溫度計，若活塞與氣缸壁之間沒有摩擦，試根據甲、乙實驗的結論分析，當把銷釘K拔出后溫度計的示數 　 　（選填“升高”、“降低”或“不變”），你是根據實驗 　 　（選填“甲”或“乙”）的結論作出判斷的。
【解答】解：（1）小李開始向噴壺內打氣時，活塞對氣體做功，能使氣體的內能變大，溫度升高；
（2）小李向壺內壓縮完氣體后，按下噴氣開關時，噴壺內的氣體對外做功，風車轉動，此時噴壺內氣體的內能減小，溫度降低。
故答案為：（1）升高；（2）氣體對外界做功。
（1）工作原理
汽油在汽油機的汽缸內燃燒，生成高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，把內能轉化為機械能。活塞在汽缸內往復運動，通過連桿帶動曲軸轉動。
四沖程汽油機的剖面圖
（2）工作流程
活塞從汽缸的一端運動到汽缸的另一端的過程，叫做一個沖程。大多數的汽油機都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的循環往復來保證機器正常工作。
名稱 吸氣沖程 壓縮沖程 做功沖程 排氣沖程
示意圖
進氣門 開 關 關 關
排氣門 關 關 關 開
活塞 向下 向上 向下 向上
能量轉化 / 機械能→內能 內能→機械能 /
目的 將汽油和空氣的混合物吸入缸內 使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣 對外做功，實現能量轉化 把廢氣排出汽缸
（1）改變內能的方法有：做功和熱傳遞；當對物體做功，物體的內能將增大，溫度升高；內燃機有四個沖程，在壓縮沖程中，活塞壓縮空氣做功，將機械能轉化為內能。
（2）一個工作循環包括四個沖程，飛輪轉兩周，對外做功一次。
如圖甲所示裝置，在玻璃筒底部放一小團浸有乙醚的棉花，快速壓下活塞，觀察到棉花燃燒，此實驗可得出的結論是：對 　 　（選填“浸有乙醚的棉花”或“筒內氣體”）做功，它的內能會增大。如圖乙所示為單缸四沖程汽油機工作過程中的四個沖程，其中 　 　（選填字母）與上述實驗過程中能量的轉化是一致的；若該汽油機的曲軸轉速是3600轉/分鐘，則其每秒對外做功 　 　次。
【解答】解：（1）在壓縮空氣引火儀的玻璃筒底部放一小團浸有乙醚的棉花，快速壓下活塞，棉花燃燒起來；此過程中壓縮筒內空氣做功，使筒內氣體的內能增加；在該實驗中，活塞的機械能轉化為筒內空氣的內能，與汽油機的壓縮沖程的能量轉化相同。乙圖中B的兩氣門都關閉，活塞向上運動，為壓縮沖程，與上述實驗過程的能量轉化一致。
（2）汽油機的曲軸轉速為3600r/min，所以曲軸每秒轉60r，因為曲軸每轉兩周對外做功一次，所以在1s內，對外做功次數n＝30次。
故答案為：筒內氣體；B；30。
（1）熱量的計算公式：Q吸=cmΔt=cm（t-t0）。Q為物體吸收的熱量，c為物質的比熱容，m為物體質量，t0為物體加熱前的溫度，t為物體加熱后的溫度。
（2）熱平衡方程：兩個溫度不同的物體放在一起時，高溫物體放出熱量，溫度降低，低溫物體吸收熱量，溫度升高。若高溫物體放出的熱量沒有損失，全部被低溫物體吸收，最后兩物體溫度相同，稱為達到熱平衡，該過程中Q吸=Q放。
學會利用公式進行計算：Q吸=cmΔt=cm（t-t0）
風能是一種清潔能源，在我國西部有著豐富的風力資源，如圖是某地區風力發電的外景。該地區空氣密度為1.3kg/m2，一臺風車的輪葉轉動時可以形成面積為100m2的圓面。如表給出了在不同風速下一臺風車獲得的風能。
平均風速（m/s） 5 10 15 20 25 30
1s內獲得的能量（×104J） 4 8 12 16 20 24
（1）對表格進行分析，你發現風車獲得的能量與風速有什么關系？
（2）若某地平均風速為10m/s，1臺這樣的風車420秒獲得的風能是多少？若這些能量中有10%被80kg溫度為20℃的水吸收，水溫可達到多少℃？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）請你分析利用風力發電優點或缺點（至少寫出一條）。
【解答】
（1）由表中數據可知，風車獲得的能量隨風速的增大而增大，并且風速增大幾倍，風車獲得的能量也增大幾倍，所以風車獲得的能量與風速成正比關系；
（2）由表中數據可知，當風速為10m/s時，每秒風車獲得的能量為8×104J，
所以420秒風車獲得的風能為：W＝8×104J/s×420s＝3.36×107J，
由題知水吸收的熱量：Q吸＝W×10%＝3.36×107J×10%，
根據Q吸＝cmΔt可得：4.2×103J/（kg ℃）×80kg×Δt＝3.36×107J×10%，
解得：Δt＝10℃，
因為水的初溫為t0＝20℃，
所以水的末溫：t＝t0+Δt＝30℃；
（3）風力發電的優點有：風能是清潔能源，環保；風能屬可再生能源；其缺點有：受季節、地域和天氣影響較為明顯，發電量不穩定。
答：（1）風車獲得的能量與風速是正比關系；
（2）1臺這樣的風車420秒獲得的風能是3.36×107J；水溫可達到30℃；
（3）風力發電的優點有：風能是清潔能源，環保（風能屬可再生能源）；其缺點有：受季節、地域和天氣影響較為明顯，發電量不穩定（答案合理即可）。
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