一、做功——改变物体内能的另一种方式
活动:探究做功对物体内能的影响。
1. 反复快速弯折铁丝十余次,用手摸一下弯折处,有何感觉?
现象:弯折处温度
,说明铁丝的内能
。
2. 用打气筒给自行车打气十余次,用手摸摸气筒的下部与上部,温度如何?
现象:下部的温度比上部的温度
,说明压缩气体时可以使气体内能
。
再想一想,还有哪些类似的生活体验?准备在课上与同学交流。
3. 观察教科书第46页图12-28所示的空气压缩引火仪的实验时,把视线对准在空气压缩引火仪的底部,应该看到硝化纸被点燃了。思考发生此现象的原因,并写下来。
上述事例说明:除热传递可以改变物体内能外,做功是改变物体内能的另一种方式。
思考:上述事例中,物体增加的内能是从何而来?做功改变物体内能的实质是什么?
答案:解:
1. 升高;增大
2. 高;增大
3. 用力下压活塞时,活塞对引火仪内的空气做功,机械能转化为空气的内能,空气内能增大,温度升高,当温度达到硝化纸的着火点时,硝化纸被点燃。
思考:物体增加的内能是由机械能等其他形式的能转化而来的;做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能(主要是机械能)之间的相互转化。
解析:
【分析】本题围绕“做功改变物体内能”的实验展开,解题时需结合每个实验的操作过程,分析能量的转化情况,进而判断物体的温度、内能变化,以及做功改变内能的实质。具体思路:1. 弯折铁丝时,对铁丝做功,机械能转化为内能,由此判断温度和内能变化;2. 打气筒打气时,压缩气体做功,不同部位的做功情况不同,分析温度差异和内能变化;3. 空气压缩引火仪实验中,活塞对空气做功,使空气内能增加、温度升高,结合硝化纸的着火点分析现象;最后思考做功改变内能的能量来源和实质。
【解析】1. 反复弯折铁丝时,人对铁丝做功,机械能转化为铁丝的内能,因此弯折处温度升高,铁丝的内能增大;2. 用打气筒打气时,压缩筒内气体做功,机械能转化为气体的内能,气筒下部是压缩气体的区域,温度更高,说明压缩气体可使气体内能增大;3. 空气压缩引火仪实验中,用力下压活塞,活塞对引火仪内的空气做功,机械能转化为空气的内能,空气内能增大、温度升高,当温度达到硝化纸的着火点时,硝化纸被点燃;思考部分:物体增加的内能是由机械能等其他形式的能转化而来,做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能(主要是机械能)之间的相互转化。
【答案】1. 升高;增大;2. 高;增大;3. 用力下压活塞时,活塞对引火仪内的空气做功,机械能转化为空气的内能,空气内能增大,温度升高,当温度达到硝化纸的着火点时,硝化纸被点燃;思考:物体增加的内能是由机械能等其他形式的能转化而来的;做功改变物体内能的实质是内能与其他形式的能(主要是机械能)之间的相互转化。
【知识点】做功改变物体内能;内能的改变方式;能量的转化
【点评】本题通过三个典型实验考查做功改变物体内能的核心知识点,将实验现象与内能变化的原理相结合,帮助学生理解做功改变内能的本质,是初中热学部分的基础内容,注重实验与理论的联系。
【难度系数】0.6
二、热机
活动:将内能转化为机械能。
1. 教科书第47页图12-29所示的实验中,点火后能观察到盒盖飞出,并听到响声。
思考:此过程中,酒精燃烧后的高温燃气对盒盖做功,燃气的
能减少,转化为盒盖的
能。
根据这一原理,可以制造出一种将
转化为
的机器——热机。
阅读教科书第47~48页的内容,试着回答以下问题。
(1) 热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的
能转化为
能的装置。
(2) 汽油机的一个工作循环由
、
、
和
四个冲程组成。
(3) 在压缩冲程中,
能转化为
能;在做功冲程中,
能转化为
能。
阅读教科书第49~50页“生活·物理·社会”,了解热机的发展历程以及它在人类社会发展史上的重要意义。
答案:解:
此过程中,酒精燃烧后的高温燃气对盒盖做功,燃气的内能减少,转化为盒盖的机械能。
根据这一原理,可以制造出一种将内能转化为机械能的机器——热机。
(1) 热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。
(2) 汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成。
(3) 在压缩冲程中,机械能转化为内能;在做功冲程中,内能转化为机械能。
解析:
【分析】
首先分析实验中的能量转化:燃气对盒盖做功,根据做功改变物体内能的规律,物体对外做功时内能减少,因此燃气的内能减少,转化为盒盖的机械能;热机的原理就是利用内能做功,将内能转化为机械能;接着回忆热机的定义,以及汽油机的工作循环组成和各冲程的能量转化,这些都是课本要求掌握的基础内容,需准确对应记忆。
【解析】
1. 酒精燃烧后的高温燃气对盒盖做功,燃气的内能减少,转化为盒盖的机械能;根据这一原理,可制造出将内能转化为机械能的机器——热机。
2. (1) 热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置;
(2) 汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成;
(3) 压缩冲程中,活塞压缩气缸内气体,机械能转化为内能;做功冲程中,高温高压燃气推动活塞做功,内能转化为机械能。
【答案】
此过程中,酒精燃烧后的高温燃气对盒盖做功,燃气的内能减少,转化为盒盖的机械能。根据这一原理,可以制造出一种将内能转化为机械能的机器——热机。
(1) 热机是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。
(2) 汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程四个冲程组成。
(3) 在压缩冲程中,机械能转化为内能;在做功冲程中,内能转化为机械能。
【知识点】
内能与机械能的转化、热机的工作原理、汽油机的工作冲程
【点评】
本题是热机相关的基础概念题,考查对课本核心知识点的记忆,内容均为教材要求掌握的基础内容,难度较低,适合巩固热机相关的基础知识。
【难度系数】
0.9