第十二章 机械能和内能.ppt

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1、第十二章机械能和内能2021/9/23115.1 功功1功功的的定定义义：若若一一个个力力作作用用在在物物体体上上，且且物物体体在在力力的的方方向向上上移动了一段移动了一段距离，距离，我们就说这个力做了我们就说这个力做了功功。2功的计算：功的计算：WF s F s cosFFFSF是F 和 s 的夹角，若0则cos1，即WF s；若90则cos0，即W0。3功的单位：功的单位：SI 焦（耳）焦（耳）/J。1J1Nm。如如果果作作用用在在物物体体上上的的力力为为1N，物物体体在在力力的的方方向向上上移移动动的的距距离为离为1m，则这个力所作的功就是，则这个力所作的功就是1J。2021/9/232

2、15.3 功率功率（P）1.定义定义 单位时间内所做的功叫做功率。单位时间内所做的功叫做功率。2.公式公式3.单位单位4.物理意义物理意义 描述做功快慢的物理量。描述做功快慢的物理量。P W/tF s/t FvSI 瓦（特）瓦（特）/W1W1 J/s若物体在若物体在1秒内做秒内做1焦的功焦的功则功率为则功率为1瓦。瓦。该该式式特特别别适适用用于于运运动动物物体体的的有有关关计计算算，式式中中F表示牵引力，表示牵引力，v表示物体的运动速度。表示物体的运动速度。例：为什么拖拉机在耕地时的速度都是很小的？例：为什么拖拉机在耕地时的速度都是很小的？答：因为拖拉机耕地时要克服很大的土地阻力，答：因为拖拉

3、机耕地时要克服很大的土地阻力，而拖拉机的功率是一定的，根据而拖拉机的功率是一定的，根据PFv，它只能减它只能减小速度来产生较大的牵引力。小速度来产生较大的牵引力。2021/9/23315.4 动能和势能动能和势能能（量）：能（量）：描述物体的做功本领的物理量，单位也是焦。描述物体的做功本领的物理量，单位也是焦。物体正在做功说明它具有能量，物体对外做功的过程就是消物体正在做功说明它具有能量，物体对外做功的过程就是消耗能量的过程，但物体没有做功并不说明它没有能量。耗能量的过程，但物体没有做功并不说明它没有能量。1动能（动能（Ek）：）：物体由于运动而具有的能叫做动能。物体由于运动而具有的能叫做动能

4、。动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体具有的动能越多，而且速度对动能的影响更大。大，物体具有的动能越多，而且速度对动能的影响更大。Ek=m v 2。例：为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么不同的例：为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么不同的车型限速不同？车型限速不同？机动车刹车时克服摩擦力做功而消耗能量，由于质量一机动车刹车时克服摩擦力做功而消耗能量，由于质量一定的机动车速度越大具有的动能就越多，即做功本领越大，定的机动车速度越大具有的动能就越多，即做功本领越大，在阻力一定的情况下滑行的距离就越长（不容易停下来

5、），在阻力一定的情况下滑行的距离就越长（不容易停下来），容易发生交通事故，所以必须对他们进行限速。容易发生交通事故，所以必须对他们进行限速。由于动能多少还与质量有关，所以质量大的车子限制的由于动能多少还与质量有关，所以质量大的车子限制的最高车速要低一些。最高车速要低一些。2021/9/2342势能（势能（Ep）：）：重力势能和弹性势能统称势能。重力势能和弹性势能统称势能。重力势能：重力势能：物体由于被举高而具有的能。物体由于被举高而具有的能。重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、举得重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量越大、举得越高（越高（如果不作特别说明，通常以地面为零势能面

6、如果不作特别说明，通常以地面为零势能面），物体具），物体具有的重力势能越多。有的重力势能越多。Ep=m g h。弹性势能：弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性势能的大小与物体的弹性和形变量有关，弹性势能的大小与物体的弹性和形变量有关，物体的弹物体的弹性越强、形变越大具有的弹性势能越多。性越强、形变越大具有的弹性势能越多。Ep=k x 2。势势能能是是存存储储着着的的能能，我我们们在在把把物物体体举举高高的的过过程程中中对对物物体体做做了了功功，而而这这过过程程中中人人要要消消耗耗能能量量，这这部部分分能能量量就就转转化化为为被被举举高高的的物物体体的的

7、势势能能存存储储起起来来了了；同同样样，我我们们在在使使物物体体发发生生形形变变的的过过程程中中也也要要消消耗耗能能量量，这这部部分分能能量量也也转转化化为为发发生生形形变变的的物物体体的的势势能能存存储储起起来来了了，这这样样被被举举高高的的物物体体和和发发生生弹弹性性形形变变的的物物体体就就具具有有了了对对外外做做功功的的本本领领。“蓄蓄势势待待发发”这这句句成成语语形形象象、生动而又贴切的描述了势能的物理意义。生动而又贴切的描述了势能的物理意义。2021/9/23515.5 机械能及其转化机械能及其转化1.机械能的转化和守恒定律：机械能的转化和守恒定律：动动能能和和势势能能统统称称为为机

8、机械械能能。动动能能和和势势能能是是可可以以相相互互转转化化的的，在在此此过过程程中中如如果果只只有有动动能能和和势势能能的的相相互互转转化化（系系统统没没有有对对外外做做功，外界也没有对系统做功），那么机械能总量保持不变。功，外界也没有对系统做功），那么机械能总量保持不变。例例：如如图图，处处于于同同一一高高度度的的物物体体分分别别沿沿光光滑滑斜斜面面a、b、c滑滑到底端，速度分别为到底端，速度分别为va、vb和和vc，试比较它们的大小。，试比较它们的大小。habc解：解：物体沿光滑面下滑，没有对物体沿光滑面下滑，没有对外做功，能量没有损失，重力外做功，能量没有损失，重力势能全部转化为动能，

9、即物体势能全部转化为动能，即物体在在a、b、c具有相同的动能，所具有相同的动能，所以以vavbvc。2021/9/2362.2.功能关系：功能关系：机机械械能能之之间间的的转转化化或或机机械械能能和和其其他他形形式式能能的的转转化化是是通通过过做做功来实现的，功来实现的，“做功做功”过程就是过程就是“能量转化能量转化”过程。过程。物体对外做功就要消耗能量（能量减少），外界对物体做物体对外做功就要消耗能量（能量减少），外界对物体做功物体的能量就会增加。能量的改变量等于所做的功，功物体的能量就会增加。能量的改变量等于所做的功，“功功”是是“能能”的量度的量度。E W。例：试分析在高处的乒乓球落地后

10、又弹起过程中的能量转例：试分析在高处的乒乓球落地后又弹起过程中的能量转化情况。怎样向地板扔乒乓球才能使它弹跳到高于原抛球化情况。怎样向地板扔乒乓球才能使它弹跳到高于原抛球位置？位置？解：下落过程：高度降低，重力势能减少，势能转化为动能解：下落过程：高度降低，重力势能减少，势能转化为动能（速度增大）；着地后：乒乓球发生弹性形变，动能转化为弹（速度增大）；着地后：乒乓球发生弹性形变，动能转化为弹性势能，此后乒乓球恢复原状又把弹性势能转化为动能；上升性势能，此后乒乓球恢复原状又把弹性势能转化为动能；上升过程：速度减小，高度增加，动能转化为重力势能。过程：速度减小，高度增加，动能转化为重力势能。理想情

11、况下自由下落的乒乓球落地后将弹跳到原抛球位置，理想情况下自由下落的乒乓球落地后将弹跳到原抛球位置，但实际上乒乓球在下落和上升过程中要克服空气阻力对外做但实际上乒乓球在下落和上升过程中要克服空气阻力对外做功，乒乓球的能量会减少，所以弹跳高度低于抛球点。欲使功，乒乓球的能量会减少，所以弹跳高度低于抛球点。欲使弹跳高度高于抛球点，必须在抛出时先给它一点能量，即对弹跳高度高于抛球点，必须在抛出时先给它一点能量，即对它做功，用力向上或向下抛。它做功，用力向上或向下抛。2021/9/237例例：如如图图所所示示，物物重重G=100 N，工工人人拉拉住住绳绳子子的的自自由由端端从从定定滑滑轮轮正正下下方方沿

12、沿水水平平方方向向移移动动了了S=4 m，不不计计绳绳重重和和摩摩擦擦。求工人所做的功。求工人所做的功。解解析析：由由图图可可知知，在在此此过过程程中中重重物物被被提提升升了了2m，重重物物的的重重力力势势能增加了能增加了 E=G h=100 N2 m=200 J重重物物重重力力势势能能的的增增加加来来自自工工人人对对它它做做的的功功，因因为为不不计计绳绳重重和和摩摩擦擦，所以工人所做的功所以工人所做的功 W=E=200 J。错错误误分分析析:W=F s=100 N4 m=400 J。在在上上述述过过程程中中，拉拉力力的的方方向向始始终终沿沿绳绳子子方方向向，而而题题中中所所给给的的条条件件是

13、是在在水水平平方方向向上上移移动了动了4m，所以上述计算方法是错误的。，所以上述计算方法是错误的。3mS=4mG2021/9/238解解二二：设设想想工工人人先先把把绳绳子子匀匀速速竖竖直直向向下下拉拉下下h h2m2m，工人所用的力为工人所用的力为FG100N，工人所做的功为，工人所做的功为 再再保保持持绳绳子子上上端端不不动动而而把把绳绳子子自自由由端端移移到到图图示示位位置置，在在此此过过程程中中工工人人对对重重物物没没有有做做功功，所所以以整整个个过过程程工工人人所的做功为所的做功为200J。评析：评析：此解法固然不错，但还是停留在就事论事学物此解法固然不错，但还是停留在就事论事学物理

14、这样一个层面上，要计算功，我只会用理这样一个层面上，要计算功，我只会用W=F s。而。而且深究下去此解法还真有点问题，因为重物从原来的且深究下去此解法还真有点问题，因为重物从原来的静止状态到被提高最后又处于静止状态这个过程不可静止状态到被提高最后又处于静止状态这个过程不可能是匀速运动，也就是说拉力大小是变化的，是变力能是匀速运动，也就是说拉力大小是变化的，是变力做功，中学生是不具备这个能力的。用功能关系解题做功，中学生是不具备这个能力的。用功能关系解题就不存在这个问题。就不存在这个问题。W=F h=100 N2m=200 J2021/9/239W总W有用W额外 动动 力力机机 械械对对 象象总

15、总 功（功（W总总）：动力对机械所做的功。动力对机械所做的功。有用功（有用功（W有用有用）：机械克服有用阻力所做的功。：机械克服有用阻力所做的功。额外功（额外功（W额外额外）：机械克服额外阻力所做的功。：机械克服额外阻力所做的功。动力：人力、畜力、电动机、内燃机等。动力：人力、畜力、电动机、内燃机等。有用阻力：对象产生的阻力。有用阻力：对象产生的阻力。额外阻力：机械本身产生的阻力（部件自重、部件额外阻力：机械本身产生的阻力（部件自重、部件间摩擦）。间摩擦）。2021/9/23104功的原理：使用任何机械时动力对机械所做的功等于机械克服有用阻力和额外阻力所做的功，即利利用用任任何何机机械械都都不

16、能省功。不能省功。W总总W有用有用W额外额外 例：工人利用一只动滑轮把重例：工人利用一只动滑轮把重100N的物体提升了的物体提升了3m，不计，不计绳重和摩擦，工人所用的力为绳重和摩擦，工人所用的力为55N。求：总功、有用功和动。求：总功、有用功和动滑轮的重量。滑轮的重量。解：解：工人所做的功是总功，因为是一只动滑轮，所以物体升高工人所做的功是总功，因为是一只动滑轮，所以物体升高3m绳子自由端移动的距离是绳子自由端移动的距离是6m，工人所用的力为，工人所用的力为55 N，W总总F S55N6m330J。克服货物重力所做的功是有用功，克服货物重力所做的功是有用功，W有用有用G h100N3m300

17、J。克服动滑轮重力所做的功是额外功，克服动滑轮重力所做的功是额外功，G 0 W额外额外/h 30J/3m10NW额外额外 G 0 h W总总W有用有用330J300J30J。2021/9/231115.2 机械效率机械效率1.定义：定义：有用功和总功的比值叫做机械效率。有用功和总功的比值叫做机械效率。2.公式：公式：W有用有用 /W总总理理想想情情况况下下（额额外外功功等等于于零零），机机械械效效率率等等于于1。但但实实际际上上额额外外功功是是不不可可避避免免的的，即即有有用用功功总总是是小小于于总总功功，所所以以机机械械效率总是小于效率总是小于1。由于有用功和总功是在同一时间内完成的，所以机

18、械效率又可以表述为P有用 t/P总t P有用/P总例：某抽水机的机械效率为例：某抽水机的机械效率为75，其物理意义是什么？若抽，其物理意义是什么？若抽水机抽水功率为水机抽水功率为150W，那么带动该抽水机工作的电动机功，那么带动该抽水机工作的电动机功率应多大？率应多大？解：抽水机的机械效率为解：抽水机的机械效率为75 意即抽水机每做意即抽水机每做100份功当中份功当中75份是有用的。份是有用的。150W是有用功率，是有用功率，P总总 P有用有用 /150W/0.75200 W2021/9/2312例：例：工人利用一只重工人利用一只重10 N的动滑轮把重的动滑轮把重100N的物体提升了的物体提升

19、了3m，不计绳重和摩擦，求动滑轮的机械效率。不计绳重和摩擦，求动滑轮的机械效率。解：解：W总总F S55N6m330JW有用有用G h100N3m300J。W有用有用 /W总总300J/330J0.9191 若用该动滑轮提升重若用该动滑轮提升重200N的物体，动滑轮的机械效率是否的物体，动滑轮的机械效率是否改变？改变？解：解：W有用有用G h，W总总W有用有用W额外额外 G h G 0 h W有用有用 /W总总 G h /G h G 0 h G /G G 0200N/210N0.9595 若用重若用重20N动滑轮提升重动滑轮提升重100N的物体，动滑轮的机械效的物体，动滑轮的机械效率又是多大？

20、率又是多大？解：解：G/G G 0100N/120N0.8383 根据该题提供的信息，你可以得到什么结论？根据该题提供的信息，你可以得到什么结论？2021/9/2313 结论：同一台机械（额外阻力一定），有用阻力结论：同一台机械（额外阻力一定），有用阻力越大机械效率越大；有用阻力一定时，额外阻力越小越大机械效率越大；有用阻力一定时，额外阻力越小机械效率越大。机械效率越大。3.提高机械效率的方法提高机械效率的方法理论：减小额外阻力。理论：减小额外阻力。具体措施：合理减小部件自重；减小部件之间摩擦。具体措施：合理减小部件自重；减小部件之间摩擦。4.斜面的机械效率斜面的机械效率倾斜程度相同的斜面越光

21、滑机械效率越高倾斜程度相同的斜面越光滑机械效率越高;光滑程度一样的斜面倾斜程度越大其机械效率越大。光滑程度一样的斜面倾斜程度越大其机械效率越大。2021/9/231416.1 分子热运动分子热运动扩散：扩散：不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩不同的物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散，扩散现象说明了分子的运动。散，扩散现象说明了分子的运动。扩散速度与温度有关，温度越高，扩散越快。扩散速度与温度有关，温度越高，扩散越快。分子运动是一种微观运动，人们无法直接感知，分子运动是一种微观运动，人们无法直接感知，而分子运动表现出来的宏观现象而分子运动表现出来的宏观现象“扩散扩散”现象，人现象

22、，人们是可以直接感知的，们是可以直接感知的，“通过直接感知的现象推测无通过直接感知的现象推测无法直接感知的事实法直接感知的事实”是一种重要的物理方法，这种方是一种重要的物理方法，这种方法叫做法叫做推理观察法。推理观察法。通俗说法：通俗说法：透过现象看本质。透过现象看本质。例：大量事实表明：物体温度越高扩散越快，请利用例：大量事实表明：物体温度越高扩散越快，请利用推理观察法说明分子运动的剧烈程度与温度的关系。推理观察法说明分子运动的剧烈程度与温度的关系。答：答：扩散是分子运动的宏观表现，扩散快说明分子运扩散是分子运动的宏观表现，扩散快说明分子运动剧烈，所以动剧烈，所以温度越高表明物体内部分子运动

23、越剧烈。温度越高表明物体内部分子运动越剧烈。2021/9/2315分子动理论：分子动理论：物质是由分子组成的；物质是由分子组成的；分子在永不停息作无规则运动（热运动）；分子在永不停息作无规则运动（热运动）；分子间存在着相互作用的引力分子间存在着相互作用的引力和和斥力。斥力。分子间引力和斥力是同时存在的，分子力的大小与分子间引力和斥力是同时存在的，分子力的大小与分子间距有关，分子间距分子间距有关，分子间距（r）越小分子力越大。当分越小分子力越大。当分子间距离等于分子直径时子间距离等于分子直径时（r r0），引力和斥力的，引力和斥力的大小相等，大小相等，这个距离叫做平衡距离这个距离叫做平衡距离。分

24、子间距增大时分子间距增大时(r r0)，其合力其合力表现为引力表现为引力。分子间距减小时分子间距减小时(r r0)，其合力其合力表现为斥力表现为斥力。分子间距大于分子直径分子间距大于分子直径10倍以上时倍以上时（r 10 r0），分子力可忽略不计分子力可忽略不计。2021/9/2316例：用分子动理论解释影响蒸发速度的三个因素。例：用分子动理论解释影响蒸发速度的三个因素。温度越高分子运动越剧烈，分子动能越大，液体表面温度越高分子运动越剧烈，分子动能越大，液体表面的分子越就容易摆脱周围液体分子的束缚而跑出成为气的分子越就容易摆脱周围液体分子的束缚而跑出成为气体，所以温度越高蒸发越快。体，所以温度

25、越高蒸发越快。液体表面积越大单位时间内跑出的分子数越多，所以液体表面积越大单位时间内跑出的分子数越多，所以表面积越大蒸发越快。表面积越大蒸发越快。蒸发出来的分子在液面附近作无规则运动，肯定会有蒸发出来的分子在液面附近作无规则运动，肯定会有一部分分子又回到液体中，液体表面空气越流通，回到一部分分子又回到液体中，液体表面空气越流通，回到液体中的分子数量越少，所以液体表面空气越流通蒸发液体中的分子数量越少，所以液体表面空气越流通蒸发越快。越快。2021/9/231712.2 内能内能1.内能内能:物体内部物体内部所有分子所有分子做无规则运动的动能和分子相互做无规则运动的动能和分子相互作用力的势能的总

26、和，叫做物体的内能。作用力的势能的总和，叫做物体的内能。分子动能的宏观表征是温度，对于某一确定的物体分子动能的宏观表征是温度，对于某一确定的物体（分子数一定），温度越高内能越多。（分子数一定），温度越高内能越多。分分子子势势能能的的宏宏观观表表征征是是体体积积，但但不不能能根根据据体体积积变变化化判判定定其其多多少少，因因为为分分子子间间同同时时存存在在着着引引力力和和斥斥力力，若若克克服服分分子子引引力力做做功功（体体积积增增大大）分分子子势势能能增增加加，克克服服分子斥力做功（体积变小）分子势能也增加。分子斥力做功（体积变小）分子势能也增加。内内能能是是状状态态量量，其其多多少少取取决决于

27、于分分子子数数量量、分分子子运运动动平均速率和分子力。平均速率和分子力。一切物体不论温度高低都有内能，即使分子动能为零一切物体不论温度高低都有内能，即使分子动能为零（温度为（温度为0K时时），分子势能总是有的。），分子势能总是有的。机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内部机械能与整个物体的机械运动有关，内能与物体内部分子运动有关，所以内能与机械能是不同形式的能，它分子运动有关，所以内能与机械能是不同形式的能，它们之间没有任何关系。们之间没有任何关系。2021/9/23182.物体内能的改变物体内能的改变 热传递：热传递：若两个物体之间存在温差，高温物体温度会若两个物体之间存在温差，高温物

28、体温度会降低（内能减少），低温物体温度升高（内能增加），降低（内能减少），低温物体温度升高（内能增加），即内能从高温物体即内能从高温物体转移转移到低温物体。到低温物体。热传递的本质是内能的转移。吸热，内能增加；放热，内能热传递的本质是内能的转移。吸热，内能增加；放热，内能减少。减少。热传递过程中，传递内能的多少叫做热传递过程中，传递内能的多少叫做“热量热量”。热量是内能热量是内能改变的量度，改变的量度，E=Q。热量的。热量的单位也是焦耳。单位也是焦耳。热量是过程量，脱离了过程讲热量是没有意义的，所以不能热量是过程量，脱离了过程讲热量是没有意义的，所以不能说说“物体具有（含有）多少热量物体具有（

29、含有）多少热量”。做功：做功：若外界对物体做功，物体的内能增加；物若外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功，物体内能减少。体对外做功，物体内能减少。做功（机械功、电功）改变内能的本质是其他形式的能（机械做功（机械功、电功）改变内能的本质是其他形式的能（机械能、电能）与内能之间的转化。能、电能）与内能之间的转化。内能的改变量用内能的改变量用“功功”来量度。来量度。E=W=F s=I 2 R t。2021/9/231912.3 物质的比热容物质的比热容（c）定义：定义：单位质量的某种物质温度升高单位质量的某种物质温度升高1所吸收的热量。所吸收的热量。单位：单位：物理意义：物理意义：焦焦/(千

30、克摄氏度千克摄氏度)J/(kg)。比比热热容容是是描描述述物物质质吸吸（容容）热热能能力力的的物物理理量量，它是物质的一种固有属性。它是物质的一种固有属性。阅读阅读p132 “比热容表比热容表”，你能从中获取哪些信息？，你能从中获取哪些信息？不同物质的比热容一般是不同的；不同物质的比热容一般是不同的；一般来说一般来说液体的比热容比固体大；液体的比热容比固体大；金属的比热容都比较小；金属的比热容都比较小；同种物质在不同的物态时比热容不同。同种物质在不同的物态时比热容不同。2021/9/2320例：查比热容表可知水的比热容很大，水的这种特性有何重要例：查比热容表可知水的比热容很大，水的这种特性有何

31、重要意义？在生产和生活中有哪些应用？意义？在生产和生活中有哪些应用？答：我们知道地球表面约答：我们知道地球表面约70 被水覆盖，由于水的比热容很大，被水覆盖，由于水的比热容很大，他们在吸、放热时引起的温度变化就很小，地球能有这样一个他们在吸、放热时引起的温度变化就很小，地球能有这样一个适宜的环境，水的比热容大功不可没。适宜的环境，水的比热容大功不可没。由于水的比热容很大，在温度变化不大的情况下吸收或放出的由于水的比热容很大，在温度变化不大的情况下吸收或放出的热量很多，所以在生产和生活中人们往往把水作为热量很多，所以在生产和生活中人们往往把水作为“搬运能量搬运能量”的介质，例如把水作为的介质，例

32、如把水作为“冷却剂冷却剂”等等。等等。热量的计算热量的计算Q吸吸 =c m（tt0）Q放放 =c m（t0t）Q=c mt吸热升温吸热升温t t t0放热降温放热降温t t0 t上式只适用于物体温度变化时（没有物态变化）的上式只适用于物体温度变化时（没有物态变化）的热量计算。热量计算。2021/9/2321比热容的物理模型：比热容的物理模型：Qtcm容器的容器的单位高度的底面积单位高度的底面积相当于物质相当于物质的的比热容；比热容；容器的容器的高高相当于物体的相当于物体的质量；质量；容器中的容器中的水的多少水的多少相当于物体吸收相当于物体吸收的的热量；热量；容器中的容器中的水位水位相当于物体温

33、度的相当于物体温度的变化量。变化量。质量相同的不同物质升高相同的温度质量相同的不同物质升高相同的温度 吸收的热量多；吸收的热量多；质量相同的不同物质吸收相同的热量质量相同的不同物质吸收相同的热量 温度升高的多；温度升高的多；质量相同的不同物质放出相同的热量比热容小的温度降低得质量相同的不同物质放出相同的热量比热容小的温度降低得 。比热容大的比热容大的比热容小的比热容小的例：多多高度相同的不同容器液面升高相同高度相同的不同容器液面升高相同 容纳的液体多；容纳的液体多；底面积大的底面积大的高度相同的不同容器装相同的液体高度相同的不同容器装相同的液体 液面升高得多；液面升高得多；底面积小的底面积小的

34、高度相同的不同容器放出相同的液体高度相同的不同容器放出相同的液体 液面降低的多；液面降低的多；底面积小的底面积小的2021/9/232212.4 机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化热机热机:把内能转化为机械能的机器。把内能转化为机械能的机器。化学能化学能燃烧燃烧内能内能做功做功机械能机械能热机种类：热机种类：蒸汽机蒸汽机蒸汽轮机蒸汽轮机内燃机内燃机燃气轮机燃气轮机喷气发动机喷气发动机内燃机：内燃机：燃料在气缸燃料在气缸内内部部燃燃烧生成高温高压的燃气，烧生成高温高压的燃气，燃气膨胀推动活塞做功，把内能转化为机械燃气膨胀推动活塞做功，把内能转化为机械能。用汽油作燃料的叫做汽油能。用汽油

35、作燃料的叫做汽油机机。2021/9/2323汽油机的构造：汽油机的构造：气缸：气缸：金属圆筒，顶部有气门，金属圆筒，顶部有气门，内部有活塞。内部有活塞。活塞：活塞：可在气缸中上下往复运动，可在气缸中上下往复运动，活塞从气缸的一端运动到另活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫做一个冲程。一端的过程叫做一个冲程。气门：气门：进气门、排气门。进气门、排气门。曲柄、连杆：曲柄、连杆：把燃气产生的动力传递出来，并能把活塞把燃气产生的动力传递出来，并能把活塞的往复式直线运动转化为圆周运动。的往复式直线运动转化为圆周运动。曲柄曲柄连杆连杆排气门排气门进气门进气门活塞活塞气气缸缸2021/9/2324汽油机的工

36、作过程：汽油机的工作过程：内内燃燃机机的的一一个个工工作作循循环环由由吸吸气气、压压缩缩、做做功功、排排气气四四个个冲冲程程组组成成，一一个个工工作作循循环环活活塞塞往往复复二二次次，曲曲柄柄转动二周。转动二周。吸气冲程：吸气冲程：压缩冲程：压缩冲程：做功冲程：做功冲程：排气冲程：排气冲程：进气门打开，排气进气门打开，排气门关闭，活塞向下门关闭，活塞向下运动，吸入空气和运动，吸入空气和汽油混合物。汽油混合物。进气门排气门都关进气门排气门都关闭，活塞向上运动，闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。机械能转化为内能。进气门排气门关闭，进气门排气门关闭，高温高压的燃

37、气膨胀高温高压的燃气膨胀推动活塞向下运动。推动活塞向下运动。内能转化为机械能。内能转化为机械能。进气门关闭，排进气门关闭，排气门打开，活塞气门打开，活塞向上运动，排出向上运动，排出废气。废气。2021/9/2325燃料的热值燃料的热值定义：定义：1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。单位：单位：焦每千克（焦每千克（J/kg）。）。气体燃料气体燃料:1m3燃料完全燃烧时放出的热量燃料完全燃烧时放出的热量,单位是（单位是（J/m3）热效率与热机效率热效率与热机效率定义：定义：用来作有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量用来作有

38、用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率。之比，叫做热机效率。提高热机效率的方法：提高热机效率的方法：1.使燃料充分燃烧；使燃料充分燃烧；2.设法利用废气的能量；设法利用废气的能量；3.减少各种热损失。减少各种热损失。Q有用有用Q废气废气Q冷却、摩擦冷却、摩擦Q总总2021/9/2326 自然界具有各种形式的能量，如机械能（动能、重自然界具有各种形式的能量，如机械能（动能、重力势能、弹性势能）、电能、内能、核能（原子能）、力势能、弹性势能）、电能、内能、核能（原子能）、生物质能（化学能）、太阳能、生物质能（化学能）、太阳能、，各种形式的能在，各种形式的能在一定的条件下都可以相

39、互转化。一定的条件下都可以相互转化。能量守恒定律能量守恒定律 能量既不会消灭也不会创生，它只会从一个物体能量既不会消灭也不会创生，它只会从一个物体转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，转移到另一个物体或从一种形式转化为另一种形式，在转移和转化过程中能的总量保持不变。在转移和转化过程中能的总量保持不变。2021/9/2327比热容习题课例：例：有甲、乙两杯质量和初温都相等的液体，先把小球有甲、乙两杯质量和初温都相等的液体，先把小球投入甲杯，小球和甲液体达到热平衡后小球的温度降低投入甲杯，小球和甲液体达到热平衡后小球的温度降低了了5，接着把小球取出投入乙杯，和乙液体达到热平衡，接着把小球取出投入乙杯，和乙液体达到热平衡后小球的温度又降低了后小球的温度又降低了5。请比较甲、乙两种液体比热。请比较甲、乙两种液体比热容的大小。容的大小。解：小球分别与甲、乙液体发生了热交换，根据题意，小球两次放出的热量相等，即甲、乙两液体吸收的热量是相等的。2021/9/2328