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机械能和内能复习

导言

能量与生活

从我们每天的活动到整个宇宙的运行，能量无处不在。

课程目标

回顾机械能和内能的概念，加深对能量转换和守恒定律的理解。

什么是机械能

机械能是物体由于运动和位置而具有的能量。运动的物体具有动能，位置高的物体具有势能。

机械能是物体运动状态和位置的综合体现，它反映了物体做功的可能性。

机械能的定义

一个物体能够做功的本领

反映了物体做功的可能性

是物体运动状态改变的可能性

机械能的组成

动能

物体由于运动而具有的能叫做动能，动能的大小与物体的质量和速度有关。速度越大、质量越大，动能就越大。例如，一辆高速行驶的汽车比一辆静止的汽车具有更大的动能。

势能

物体由于位置或形状改变而具有的能叫做势能。势能分为重力势能和弹性势能。重力势能的大小与物体的质量、高度和重力加速度有关。高度越高、质量越大、重力加速度越大，重力势能就越大。弹性势能的大小与物体形变的程度有关，形变程度越大，弹性势能就越大。

位能的概念

重力势能

物体由于受到地球引力而具有的能量称为重力势能。

弹性势能

物体由于发生弹性形变而具有的能量称为弹性势能。

动能的概念

1

运动物体所具有的能量

动能是物体由于运动而具有的能量。

2

与速度和质量有关

动能的大小与物体的质量和速度有关，速度越大、质量越大，动能就越大。

3

动能的计算公式

动能的计算公式为：Ek=1/2*mv^2，其中Ek表示动能，m表示质量，v表示速度。

功与机械能

1

功

力对物体做的功，等于力的大小与物体在力的方向上移动距离的乘积

2

动能

物体由于运动而具有的能，大小与物体的质量和速度的平方成正比

3

势能

物体由于位置或状态而具有的能，如重力势能和弹性势能

功是能量转移的一种方式，当对物体做功时，物体的机械能会发生变化。例如，推动物体前进，物体获得动能；将物体抬升，物体获得势能。

机械能转化定律

1

守恒

能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，总量保持不变。

2

转化

机械能可以转化为内能，例如摩擦生热，压缩气体温度升高。

3

转移

机械能可以从一个物体转移到另一个物体，例如用锤子敲击钉子，锤子的动能转移给钉子。

能量守恒定律

1

总能量守恒

在一个封闭的系统中，能量的总量保持不变，不会凭空产生，也不会凭空消失。

2

能量转化

能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总量保持不变，例如机械能转化为内能。

3

重要应用

能量守恒定律是自然界中最基本的法则之一，在物理学、化学、生物学等领域都有广泛的应用。

机械能转化和转移

1

转化

动能和势能可以相互转化，如自由落体运动中，势能转化为动能，抛物体上升过程中，动能转化为势能

2

转移

机械能还可以从一个物体转移到另一个物体，例如，在撞击过程中，动能可以从一个物体转移到另一个物体

3

守恒

在没有外力做功的情况下，机械能守恒，即动能和势能的总和保持不变

能量转化的效率

能量转化

能量转化是指一种形式的能量转变为另一种形式的能量的过程。

效率

能量转化效率是指有用能量占总能量的比例，可以用公式表示：效率=有用能量/总能量。

内能的概念

定义

物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子间相互作用势能的总和称为物体的内能。

影响因素

内能的大小取决于物体的质量、温度和状态。物体温度越高，分子运动越剧烈，内能越大。

内能的形式

动能

分子不停地做无规则运动，具有动能，这是内能的一种形式。

势能

分子之间存在相互作用力，这是一种势能形式，也是内能的一部分。

热与温度

热是一种能量的形式，它是物体内部粒子运动的剧烈程度的体现。

温度是衡量物体冷热程度的物理量，反映了物体内部粒子平均动能的大小。

热传递是指热量从高温物体转移到低温物体的过程，可以通过传导、对流和辐射三种方式进行。

热量与温度变化

热量

是指物体在热传递过程中所吸收或放出的能量.

温度

表示物体的冷热程度,是衡量物体内部热运动剧烈程度的物理量.

关系

物体吸收或放出热量,温度会发生改变.

影响因素

温度变化量与热量、物质的种类和质量有关.

热量与内能变化

1

吸热

物体吸收热量，内能增加。温度升高。

2

放热

物体放出热量，内能减少。温度降低。

功与内能的关系

做功改变内能

物体做功可以改变物体的内能，如压缩气体，做功使气体内能增加。

内能改变做功

物体内能变化也可以做功，如气体膨胀，内能减少，对外做功。

热力学第一定律

能量守恒

热力学第一定律表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。

热量转化

热量可以转化为其他形式的能量，例如机械能，而其他形式的能量也可以转化为热量。

热功当量

定义

做功1焦耳的机械能，相当于消耗的热量

符号