十一讲、能量专题
［课标要求］
1、通过实例了解能量及其存在的不同形式。能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。
2、结合实例认识功的概念。知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。结合实例理解功率的概念。了解功率在实际中的应用。
3、能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化。能用实例说明机械能和其他形式的能的转化。
4、知道机械功的概念和功率的概念。能用生活、生产中的实例解释机械功的含义, 理解机械效率,了解机械使用的历史发展过程。认识机械的使用对社会发展的作用。
5、通过观察和实验，初步了解分子动理论的基本观点，并能用其解释某些热现象。了解内能的概念。能简单描述温度和内能的关系。
6、从能量转化的角度认识燃料的热值，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
7、了解热量的概念，通过实验，了解比热容的概念。尝试用比热容解释简单的自然现象。
8、知道能量守恒定律。能举出日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析物理现象的意识，通过能量的转化和转移，认识效率，初步了解在现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。
9、能通过具体事例，说出能源与人类生存和社会发展的关系，能结合实际，说出不可再生能源和可再生能源的特点。
10、了解核能的优点和可能带来的问题。
11、了解世界和我国的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识。
[知识网络]
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[解题指导]
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1、
（1）设计本实验的目的是研究 。
（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了 。
（3）此实验得出的结论是 。
（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据。
| 物体 | 质量m/kg | 速度v/m·s-1 | 动能E/J |
| 牛 | 约600 | 约0.5 | 约75 |
| 中学生 | 约50 | 约6 | 约900 |
分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是 ，你这样判断的依据是
。
分析：此题应这样分析：①因为是不同的小球，说明他想考查动能与质量的关系。②不同的小球从同一斜面的同一高度落下，重力势能转化为动能。到达斜面底部时的速度大小相同。
答案：（1）动能与质量的关系
（2）使钢球到达斜面底端时的速度大小相同
（3）速度相同时，质量越大，动能越大
（4）速度；人的质量约是牛的1/12，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对物体动能的影响较大。
例2站在地面上的人用滑轮组把重960N的货物由地面匀速提升到4m的高处，所用的时间是8S，人作用在绳子自由端的拉力为600N。（不计摩擦和绳重）（1）依据题意在图（11-2）甲中画出绳子的绕法。（2）请根据已知条件设疑并解答（至少求出4个物理量）。
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答案：（1）绳子的绕法如图11－2乙所示。
（2）问题一：人用滑轮做的有用功有多少？
解：W有用＝Gh×960N×4m＝3840j
问题二：人所做的总功是多大？
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问题三：滑轮组的机械效率是多少？
解：η＝W有用/W总＝3840j/4800j＝80%
问题四：物体上升的速度为多大？
解：v＝h/t＝4m/8s＝0.5m/s
例3下列四幅图中，不是利用做功方式来改变物体内能的是（
）
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分析：改变物体内能的方法有两种：做功和热传递，做功的方法通常有压缩体积、摩擦生热、锻生热、锻打物体弯折物体、电流做功等，题目中A、B、D项都是通过做功改变物体的内能，只有C是正确的。
答案：C
例4：水的比热容是4.2×103j(kg)，将质量为4kg的水从20℃加热到70℃，需要吸收_____j热量。如果将水倒掉一半，它的比热容将为__________j(kg)℃
分析：根据Q＝cm△t＝4.2×103j/(kg.c)×4kg×(70℃－20℃)＝8.4×105j
比热容是物质的一种特性，给出了水，比热容就是4.2×103j/(kg.c)不变，与质量、体积等因素无关。
答案：8.4×105 ；4.2×103
[能力训练]
1、跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞，下落过程中所受空气阻力随运动速度增大，直至与重力等大，在整个下落过程中，运动员和降落伞的（ ）
A、 势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B、 势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
C、 势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少。
D、势能不断减少，动能先增加后减少，机械能不变。
2、2005年“神舟六号”飞船在太空飞行了108圈后，完成了它的太空之旅，顺利返回我国内蒙古中部地区，返回舱下落到地面附近的一段时间内，由于受空气阻力作用做匀速运动，在匀速下降过程中，它的（ ）
A、动能不变，势能减少，内能增加
B、动能不变，势能增大，内能减少
C、动能减小，势能不变，内能增加
D、动能增大，势能减小，内能不变
3、如图（11-4）所示，在水平拉力F的作用下使物体m沿水平地面做匀速
直线运动，若滑轮与绳子质量及磨擦不计，已知物体m与地面间的摩擦力为10N，物体m运动的速度为2m/s，那么关于拉力F的大小和拉力的功率P的大小，下列说法中正确的是（ ）
A、拉力F的大小为20N
B、拉力F的大小为5N
C、拉力的功率P的大小为20W
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4、如图（11-5）所示的各种现象中，能够说明分了间存在引力的是（ ）
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5、关于温度、热量、内能的关系下列说法中正确的是（ ）
A、温度高的物体一定比温度低的物体内能大
B、温度高的物体一定比温度低的物体热量多
C、物体的温度升高，它的内能一定增大
D、物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量
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甲：水和水蒸气吸热，内能增加
乙：酒精燃烧，洒精的化学能转化为内能传给水和水蒸气
丙：水蒸气对木塞做功，内能转化为木塞的机械能
以上三句话正确的顺序是（ ）
A、甲乙丙 B、乙丙甲
C、乙甲丙 D、丙乙甲
7、如图（11-7）所示为燃机工作时的某冲程示意图，它所表示的是（ ）
A、吸气冲程
B、压缩冲程
C、做功冲程
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8、关于能源，下列说法正确的是（ ）
A、煤、石油、天然气以及水能、风能、电能等都是常规能源
B、核能、太阳能、潮汐能、地热能、水能和风能等都是新能源
C、一次能源都是开发利用后不能再生的能源，二次能源是可以再生的能源
D、解决能源的重要出路是开发和利用新能源，特别是核能和太阳能
9、关于核能的下列说法中不正确的是（ ）
A、核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的
B、核电站与原子弹在利用核能方面的根本区别是对链式反应的速度是否能人为控制
C、氢弹的工作原理与原子弹相同
D、原子核聚变反应的速度尚不能人为控制
10、洒水车沿街道匀速行驶，将水洒向路面，在此过程中它的动能将 ，这是因为
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12、如图（11-9）是探究动能大小与哪些因素有关的实验。
（1）实验中你通过观察 知道动能的大小。
（2）实验中采用 办法，使铜球与钢球滚到水平面的速度相同。
（3）图甲和丙探究的问题是
。
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13、瞪羚、猎豹等动物具有很强的奔跑能力。
（1）瞪羚、猎豹等关于奔跑的动物一般生活水平在哪类生态系统（ ）
A、草原生态系统 B、森林生态系统
C、农田生态系统 D、湖泊生态系统
（2）瞪羚、猎豹善于奔跑的生活习性主要是（ ）
A、变异的结果 B、遗传的结果
C、自然选择的结果 D、因生活所迫经常锻炼的结果
（3）猎豹的心脏每跳一次输送2×10-4m3的血液，其血压（可看为心脏送血液的压强）的平均值为3×104Pa心跳约每分钟60次，猎豹的心脏工作的平均功率为（ ）
A、2W B、3W C、6W D、18W
14、如图（11-10）所示，用滑轮组拉着一只木块P沿水平面以0.5m/S的速度匀速向右运动，此时弹簧测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳与滑轮间的磨擦不计，则该滑轮组的机械效率为 ，在2S内拉力F做的功为 j。
15、小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图（11-11）所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。
（1）小红 向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5N；同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算机的数据如下表：
| 钩码 重（N） | 弹簧测力计提升的高度（m） | 有用功（J） | 总功（J） | 机械效率 | ||
| 2 | 0．4 | 0．2 | 0．2 |
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（2）小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮助我找出原因： 。
（3）该滑轮的机械效率实际为 。
（4）若提升的钩码重增加到6N，则该滑轮组的机械的效率将
(选填“变大”“变小”或“不变”)
16、如图（11-12）实验装置，斜面长2m，高0.5m，秒表每格1S，重为1N的小车在沿斜面方向、大小是0.3N的拉力F作用下，从底端匀速到达顶端，秒表变化如图（指针转动未超过一周），求：
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（3）斜面的机械效率
17、分别用两个完全相同的“热得快”，同时给质量和温度相同的A、B两种液体加热，它们的温度随时间变化的图象如图（11-13）所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较慢， 液体的比热较大。
18、小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4.2×103J/(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水，做饭需用的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30kg,20℃的水烧开。
（1）小明家每天烧水做饭需用多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3×107J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需用多少kg煤？
（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5kg算，他家每天实际用煤2kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5%，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？
19、每年五六月份，武汉地区向着阳光的地方每1m2的面积在1h内得到的太阳辐射平均为3.6×106J。有一种太阳能热水器，它接收太阳能的15根真空镀膜管总有效面积约为1.35m2，能把接收到的太阳能的50%转变为水的内能，求：
（1）如果每天接收太阳能的时间以10h计算，则可以将质量100kg、初温为20℃的水加热到多少摄氏度？
（2）如果一台RZ100-F型电热水器（铭牌见下表）在额定电压下工作台，将质量100kg、初温为20℃的水升高到上面同样的温度要多少时间（设无能量损失）？
| 额定功率 | 1500W |
| 额定电压 | 220V |
| 容量 | 100L |
十一、能量参考答案
1、C 2、A 3、BC 4、C 5、C
6、分析：在这个实验中，酒精的燃烧过程是酒精的化学能转化为内能的过程，这部分内能传给水和水蒸气使其温度升高，内能增大，当水蒸气把塞子冲出去时，水蒸气的内能又转化为塞子的机械能，所以正确的顺序应是：乙甲丙。
答案：C
7、B 8、D 9、C
10、减小；洒水车的质量在减小 11、300，60
12、（1）物体运动的距离；（2）控制起点高度相同的；
（3）动能的大小与物体运动速度的关系。
13、（1）根据生物学的知识，生物的形态、分布、生理以至生活习性均与其生存环境相适应，善于奔跑的动物一般生活在草原生态系统，选A。
（2）瞪羚、猎豹善于奔跑的生活习性是在长期的生存斗争中经历多代自然选择而形成的。选C。
（3）心脏跳动一次做的功
W=FL=pSL=PV
=3×104Pa×2×10-4m3=6J
心跳一次的时间t==1S
心脏平均功率P===6W.选C
答案：（1）A （2）C （3）C
14、80% ； 5
15、（1）匀速
（2）弹簧测力计提升的高度值有错误，砝码和动滑轮的总重力由5股绳子承担，弹簧秤升高的高度是物体升高高度的5倍，s=5h=5×0.1=0.5m
(3)80%
(4)变大
16、解：（1）w =Fs=0.3N×0.2m=0.6J
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17、分析：二个完全相同的热得快，说明在相同的时间内放出的热量是相同的。在A、B、二种物质的质量、初温都相同的情况下，根据Q=cm△t，升温小的一定是比热大的。由图可知。B升温慢则B的比热大。
答案：B；B：
18．分析：
（1）水的比热须记住，其他量：质量、升温都已知，根据Q=cmΔt就可以计算，(2)Q=Mq可计算用煤的质量M，另外，两个质量不一样注意区分开，（3）效率低的主要原因是能量损失，此外还有燃烧不完全等因素，（4）污染是煤燃烧的最大隐患，
答案：（1）Q=cm(t2-t1) ,将数据代入得Q=1.0×107J
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(3)煤不能完全燃烧；热量散失严重
(4)产生废渣、废气，造成环境污染。
19、77．9℃;4.5h