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第14讲机械能与内能实验专题
探究影响物体动能大小的因素
探究不同物体的吸热能力
探究不同燃料热值
1、机械能和内能:
概念
影响大小的因素
单位
动能
由于运动而具有的能
质量、速度
J
势能
弹性势能
发生弹性形变的物体具有的能
弹性形变量
J
重力势能
物体由于被举高而具有的能
质量、高度
J
机械能
动能和势能
动能、势能
J
内能
物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作分子的内能
温度、质量、体积、状态
J
机械能和内能的区别
机械能是宏观的能量,和物体整体的运动速度与是否受力有关;内能是物体内部分子的能量,是微观的能量,和物体的整体无关;机械能和内能是不同形式的能,它们之间可以互相转化。
2、比热容、热值、热量
概念
单位符号
计算
特点
比热容
温度升高时,吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比
J/(kg·℃)
比热容是物质本身的一种性质,同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收(或放出)热量的多少及温度的改变无关。
热值
燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比叫作燃料的热值
J/kg或J/m3
热值是物质本身的一种性质,它的大小与物质的质量和是否完全燃烧没有关系
热量
物体在热传递过程中转移的能量
J
热量是一个过程量,在热传递过程中吸收或放出多少热量,不能说物体具有热量。
知识点一:探究影响动能的因素
【探究重点】
【实验目的】探究影响动能大小的因素。
【实验器材】木板,长方形木块,质量不同的小球。
【实验原理】运动的小球碰到水平桌面上的木块,木块被推的越远,说明小球对木块做的功越多,小球动能越大。
【实验步骤】
实验装置如图。
让小球A从斜面顶端自由滚下,小球碰到木块B后,将B推动一段路程,记录路程大小s1,并计入表格。
让小球A从斜面中间位置自由滚下,小球碰到木块B后,将B推动一段路程,记录路程大小s2,并计入表格。
换另一个质量不同的小球,重复上述两步实验,并记录路程s3、s4;数据并计入表格。
实验表格
整理器材。
【实验结论】物体动能与质量有关,与速度有关。质量越大、速度越大的物体,动能越大。
【例题精讲】
(2022·江苏·扬州中学教育集团树人学校一模)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,小明让钢球从斜面某一高度处由静止滚下,撞击水平面上的同一木块,如图所示是三次实验的情景,其中hAhB=hC,mA=mBmC。
(1)实验中研究的是______(选填“钢球”或“木块”)的动能大小,其动能大小是通过______反映的;
(2)比较甲、乙两图,假设图甲中木块克服摩擦力所做的功为W1,图乙中木块克服摩擦力所做的功为W2,则W1______W2。(选填“”“”或“=”);
(3)如果水平面光滑,则______(选填“能”或“不能”)完成本实验;
(4)结合该实验,小明联想到许多交通事故中,造成安全隐患的因素与汽车“超载”和“超速”有关,为探究“超载”的安全隐患,应选择______两图的实验来进行比较。
【巩固训练】
(2021温州模拟)小明骑自行车上学途中,要经过一段陡坡路。为了探究自行车冲上陡坡后能达到的最大高度与哪些因素有关,他利用小球代替自行车并提出了以下几个猜想:
猜想一:小球冲上斜面后达到的最大高度h可能与小球在斜面底端的速度v有关:
猜想二:小球冲上斜面后达到的最大高度h可能与小球的质量m有关:
猜想三:小球冲上斜面后达到的最大高度h可能与斜面的粗糙程度有关。
小明准备了木质斜面、50g、100g、150g小球各一个、挡板、弹簧、棉布、毛巾、刻度尺等实验器材,并按如图所示的方法组装好实验装置,水平面和斜面连接良好:
(1)器材准备完毕后进行了实验,实验所得到的数据如上表;
(2)实验过程中,同一小球到达斜面底端时的不同速度是通过改变来实现的。
(3)通过比较三组实验的数据,可以得出结论:小球冲上斜面后达到的最大高度h与斜面的粗糙程度有关。
(4)通过比较①、④、⑤三组实验的数据,便可以得出猜想二是正确的结论,该做法(选填“合理”或“不合理“),理由是:.
知识点二:探究物质比热容实验
【探究重点】
实验方法有控制变量法、转换法(通过温度变化快慢来反映吸热能力的强弱)。
实验液体的选择:质量相同的不同液体。
选择相同的热源目的是:以保证相同加热时间释放的热量相同。
使用电加热器代替酒精灯的好处:易于控制产生热量的多少。
实验中不断搅拌的目的:使液体受热均匀。
描述物体吸热能力的物理量是比热容。
结论:相同质量的不同物体,吸收相同的热量后升高的温度不同,比热容大的升高的温度低。
做哪些实验还能用的此实验器材?答:水的沸腾实验;焦耳定律(探究电流产生的热量与哪些因素有关)。
【例题精讲】
(2
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