初三下册物理第十章知识点集锦(北师大版)
一、机械能
能量简称为能。
一个物体能够做功,就说它具有能量。能够做功,表示物体有能力做功,但物体不一定正在做功。由于物体所处的条件不同,能够做功的物体可以做功,也可以不做功。比如,一块静止的石头,虽然没有做功,但它在高处依然具备将自身向下抛掷的能力,因此它具有重力势能。
二、内能
1、内能是什么:
内能是指物体内部所有分子运动所具有的能量总和。从微观角度来看,内能来源于物质内部分子的动能和分子间的势能。宏观上,内能表现为物质分子的无规则运动,其大小与温度密切相关,温度越高,分子运动越剧烈,内能也就越大。内能永远不等于零,因为即使在绝对零度,分子依然存在微弱的热运动。
定义:
分子的动能,即物质的分子永不停息地运动着,运动着的分子所具有的能量。分子永不停息地做无规则运动,这种运动导致了物质的内能。内能的大小与温度直接相关,温度越高,分子的平均动能越大,内能也就越大。内能的数值永远不为零,因为分子始终在运动,即使在接近绝对零度的情况下,分子也存在微弱的热运动。
量值:
内能的量值与温度有关,温度越高,内能越大。内能的数值永远不为零,因为分子的热运动是不可避免的。
探究——物质的比热容
比热容是什么:
比热容是物质的一种特性,表示单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃时,吸收(或放出)的热量多少。比热容的单位是焦耳每千克摄氏度,符号是J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度。
比热容的物理意义在于描述了物质吸收或释放热量的能力,不同的物质有不同的比热容,这使得我们可以根据比热容来分析和计算物质在加热或冷却过程中的能量变化。
比热容的应用:
比热容可以用来解释一些简单的自然现象。例如,水的比热容较大,这意味着水需要更多的热量才能升高相同的温度。因此,在夏季,海水的温度变化较慢,而陆地上的空气温度变化较快。此外,比热容还可以帮助我们理解为什么金属制品容易变热,因为它们的比热容较小,更容易吸收热量。
热机
1、内燃机:
内燃机是一种将化学能转化为机械能的装置,广泛应用于汽车、摩托车等领域。内燃机主要包括四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在单缸四冲程内燃机中,吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个完整的工作循环。每个工作循环中,曲轴旋转两周,活塞上下移动两次,其中只有做功冲程产生有用功。
在吸气冲程中,活塞下行,进气门打开,新鲜的燃料空气混合物进入气缸;在压缩冲程中,活塞上行,进气门关闭,燃料空气混合物被压缩;在做功冲程中,火花塞点燃燃料,燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞下行,带动曲轴旋转,从而产生机械能;在排气冲程中,活塞上行,排气门打开,废气被排出气缸。
这样,内燃机就完成了一个工作循环。
2、热机的工作原理:
热机的工作原理基于热力学第一定律和第二定律。在吸气冲程中,燃料空气混合物被吸入气缸;在压缩冲程中,燃料空气混合物被压缩;在做功冲程中,燃料燃烧,产生高温高压气体,推动活塞下行,从而产生机械能;在排气冲程中,废气被排出气缸。
整个过程中,燃料的化学能通过燃烧转化为热能,再通过热机的机械结构转化为机械能。热机的工作效率取决于燃料的燃烧效率和热机的设计。
火箭
火箭的原理:
火箭是一种利用发动机产生的推力克服地球引力和空气阻力,实现太空飞行的航天器。火箭上升时依靠高速喷射出燃烧气体而获得反作用力,这是基于牛顿第三定律。牛顿第三定律指出,每一个作用力都有一个大小相等、方向相反的反作用力。
当火箭向后喷射燃烧气体时,气体受到向后的推力,同时火箭受到向前的反作用力,从而实现上升。
火箭的速度:
火箭要摆脱地球的引力,即达到逃逸速度,最小速度约为7800公里/秒。这个速度是根据地球的引力场和火箭的质量计算得出的。只有当火箭的速度达到或超过逃逸速度时,它才能克服地球的引力,进入太空。
火箭的设计:
现代火箭通常设计为多级火箭,分为一级、二级甚至三级。一级火箭主要用于将火箭推进到一定高度,然后脱离,以减轻火箭的重量。这种设计可以提高火箭的效率,减少燃料消耗。火箭的外层涂料采用特殊的材料,可以在高温下升华吸热,从而防止火箭机体因过高的温度而损坏。
燃料的利用和环境保护
1、人类使用火的历史:
人类最早使用火的时间可以追溯到大约200万年前,当时的人类祖先学会了控制和使用火。火的使用极大地改变了人类的生活方式,使人类能够烹饪食物、取暖、照明,并且驱赶野兽。这一时期,火的使用标志着人类文明的一个重要转折点。
2、日常生活中常用的燃料:
日常生活中的常用燃料主要分为固态、液态和气态三种。常见的固体燃料有煤炭、木柴、炭块等;液态燃料有汽油、柴油、酒精等;气态燃料有天然气、煤气、液化石油气等。这些燃料在家庭、工业和交通领域得到了广泛应用。
3、燃料燃烧时的能量转化:
燃料燃烧时,化学能转化为热能。热能进一步转化为机械能或其他形式的能量。例如,在内燃机中,燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞,从而转化为机械能;在锅炉中,燃料燃烧产生的蒸汽推动涡轮机,从而转化为电能。燃料燃烧时的能量转化过程是复杂而高效的,但也会伴随一定的能量损失。
4、燃料燃烧时热量的比较:
相同质量的不同燃料在燃烧时,放出的热量并不相同。这是因为不同燃料的热值不同。热值是指单位质量的燃料完全燃烧时释放的热量。例如,煤炭的热值约为24000千卡/千克,而天然气的热值约为9900千卡/千克。因此,相同质量的不同燃料在燃烧时,放出的热量会有所不同。这一差异对能源的选择和使用具有重要意义。
通过上述对初三下册物理第十章知识点的总结,我们可以看到,机械能、内能及其转化是物理学中的重要概念,它们不仅涉及到微观粒子的运动,还关系到宏观物体的能量转换。通过对内能、比热容、热机和火箭等知识点的学习,我们不仅能更好地理解自然界的现象,还能掌握实际应用中的技术原理。
这些知识对于未来的科学研究和技术发展具有重要的指导意义。