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1、中国领先的个性化教育品牌第 1 页 共 20 页p10 精锐教育学科教师辅导讲义年级：辅导科目：科学课时数： 3课题机械能和内能教学目的教学内容1. 能的多种形式列举能的多种形式（机械能、内能、电能、化学能、核能等）a 2. 机械能识别动能、重力势能和弹性势能知道动能大小跟质量、速度的定性关系知道重力势能大小跟质量、举高高度的定性关系知道弹性势能大小跟弹性形变的定性关系举例说出动能和势能的相互转化描述机械能守恒的含义利用机械能守恒解释简单的现象a a a a a a b 3. 内能知道克服摩擦做功与物体内能改变的关系知道做功和热传递是改变内能的两种途径知道在热传递过程中用热量来量度内能的变化举
2、例说出化学能和内能的转化说明人体能量来源及其转化说明生物体能量的来源及其转化a a a a b b 4. 核能的利用知道裂变和链式反应知道聚变和热核反应知道放射性及其应用知道核电站是利用核裂变的原理来工作的a a a a 5. 能量的转化与守恒举例说出能量的转化与守恒定律举例说出能量的转化与传递有一定的方向性知道提高能量利用效率和节能的关系通过对能量转化与守恒定律定律发现史的学习，领悟科学思想和科学精神a a a c 一、知识解读：1，能的形式能的形式有：机械能、光能、电能、热能、化学能、生物质能等。2机械能 （ 1)动能动能是物体由于运动而具有的能。动能的大小与物体的质量及物体运动的速度有关
3、。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。(2）势能重力势能物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。势能的大小与物体的质量及物体所处的高度有 关。质量相同的物体， 所处的高度越高，它的重力势能越大；所处高度相同的物体，质量越大， 它的重力势能也越大。弹性势能物体由于弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小跟物体的材料以及弹性形变的大小有关，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。中国领先的个性化教育品牌第 2 页 共 20 页p10 (3) 在一定条件下，动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。单摆、滚摆的运动充分表明动能和势能可以相互转化
4、。机械能动能势能。(4)机械能守恒定律物体具有的势能和动能是可以互相转化的，如果没有摩擦等阻力，那么在势能和动能的相互转化中，机械能的总量保持不变。机械能守恒定律反映了物体的动能和势能之间可以相互转化，在不存在阻力的条件下，物体动能和势能在相互转化过程中，能的总量保持不变。即动能的减少量恰好等于势能的增加量；反之，势能的减少量恰好等于动能的增加量。利用机械能守恒定律解题的优点是：不需要考虑过程的细节，只要满足守恒条件，则初态的动能和势能之和一定等于末态的动能和势能之和。8核能的利用（ 1)裂变和链式反应裂变是质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2 个新原子核， 并释放出能量的过程。在裂变过程中，
5、 导致一系列原子核持续裂变，并释放出大量核能的反应称为链式反应。(2)聚变和热核反应聚变是使2 个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出大量能量的过程。由于聚变需要很高的温度，所以也称为热核反应。（ 3)放射性及其应用原子核的裂变和聚变都会产生肉眼看不见、能量很高的射线，如射线、 射线 , 射线。这些射线大剂量时会对人畜造成很大的伤害，但若用较小的量并谨慎地加以控制时，射线也可以用来探测机械设备、选育种子、治疗疾病等。(4)核能是原子核变化时释放的能，获得核能一般有两条途径：重核裂变和轻核聚变。目前建成的核电站都是利用重 核裂变将核能转化为电能。原子弹是根据裂变的原理制造的，氢弹是根
6、据聚变的原理制造的，氢弹的威力比原子弹大得多。9改变内能的两种途径 （ 1)改变物体内能的两种途径做功和热传递。(2)做功和热传递的区别(3)内能、温度和热量的比较内能物体内部大量做无规则热运动的粒子所具有的能状态量，对应的是某一个时刻J “ 摩擦生热 ” ，意思就是物体经摩擦后，内能会增加温度表示物体的冷热程度状态量，对应的是某一个时刻“ 热 ” 表示温度高，如“ 今天天气很热 ” ，意思说今天气温很古同热量物体在热传递过程中吸收或放出热的多少，其本质是内能，是物体与物体之间传递的内能过程量，对应的是一段时间J “ 蒸发吸热 ” ，意思是液体在蒸发时要从外界吸收热量10能量的转化与传递（ 1
7、)能量转化和守恒定律能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变，这就是能量转化和守恒定律。从本质上看， 能量的转化和转移是有所区别的。能量的转化是指能量的形式发生了变化，一种形式能量减少了，而另一种形式的能量却增加了。能量的转移是指能量从一个物体转移到另一个物体上去，一个物体的能量减少了，而另一个物体同一种能量却增加了，但能量的形式保持不变。能量转化和守恒是自然科学最基本的规律。“ 永动机 ” 是不可能成功的，因为它违背了能量转化和守恒定律。能量的转化与传递有一定的方向性：例如热能可以从高温物体转移到低温
8、物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体；可燃物可以通过燃烧将化学能转化成内能，但不可能将内能自发地转化成化学能。(2)化学能与内能的转化燃料燃烧释放热量的过程，就是将贮存在燃料中的化学能转化为内能的过程。中国领先的个性化教育品牌第 3 页 共 20 页p10 1 千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的燃烧值，其单位为焦千克。(3)生物体能量的来源和转化生物质能来自生物体，源于太阳能， 是一类可再生能源。绿色植物进行光合作用，把太阳能转化为化学能贮存在生物体内的有机物中，其表达式为：生物体通过呼吸作用释放能量，一部分供给生物体进行各种生理活动，另一部分则转化为热能而散失。呼吸作用是
9、生物体将贮存在体内有机物中的化学能释放、转化和利用的过程，其表达式为：第二节能源与社会1能源（ 1)能源的概念凡是能为人类提供能量的物质资源都可以叫做能源。(2）能源的分类 形成条件利用的广泛性可再生性一次能源常规能源可再生能源水能、风能、生物能等不可再生能源煤、石油、天然气等矿物资源新能源可再生能源太阳能、地热、沼气、潮汐能等不可再生能源核能、油页岩等二次能源如电能、沼气、汽油、焦炭、蒸气、工业余热等 (依靠其他能源来制取) (3)煤、石油与天然气的比较能源重要性元素组成主要分类用途煤我国第一能源碳元素无烟煤、烟煤和褐煤燃料、化工原料石油我国第二能源碳、氢元素汽油、柴油、煤油等燃料、化工原料
10、天然气我国重要能源碳、氢元素燃料、化工原料(4）水能、风能、原子能的比较能源能源来源能量转化途径主要特点水 (江河 )能太阳辐射能水的势能一水的动能一电能第三大能源，无污染，可再生风能太阳辐射能气压差一空气的动能一电能无污染，不会枯竭，但不稳定原子能核变化释放核能一热能一机械能一电能能量巨大，可控制，需防护目前，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。这部分能量为人类和动物界的生存提供了能源。煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，
11、水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。2能源与人类生存和社会发展的关系（ 1)能源与人类的关系能源是人类生存和发展不可缺少的物质基础之一。人类文明的每一进步，都和能源的利用息息相关。人类进化发展的过程，是一部不断向自然界索取能源的历史。随着全球人口的急剧膨胀，人类的能源消费大幅度增长。世界上的煤、石油、天然气等生物化石能源将在几十年至200 年内逐渐耗尽。另外，大量矿物能源的燃烧，是造成大气污染、“ 酸雨 ” 和“ 温室效应 ” 的罪魁祸首。人类在发展经济，改善生活质量的同时，对环境造成了很大的影响。(2)我国的能源状况我国是个能源大国，水力资源居世界第一，正在建设中的长江三峡水
12、电站，设计容量为1842 万千瓦， 堪称世界之最。煤的储量居世界第三。石油、天然气正在不断探明中，据报道：新疆塔克拉玛干沙漠近来发现了丰富的油气层，埋藏的石油达500 亿吨，天然气达8 万亿米 3。但我国是一个人口大国，人均年耗能不足1 吨标准煤，不及世界平均值的一半；人均年用电600 千瓦时，约为世界人均的1/4，可见我国又是一个能源穷国。中国领先的个性化教育品牌第 4 页 共 20 页p10 （ 3）新能源太阳能、风能、地热能、波浪能和氢能、核能、生物质能是七种新能源。太阳能取之不尽，用之不竭，且不会产生任何污染，是人类最理想的可再生能源。理论计算表明，太阳每秒钟辐射到地球上的能量相当于5
13、00 多万吨煤燃烧时放出的热量。因此， 地球上每年获得的太阳能是十分巨大的。直接利用太阳能的途径有：利用太阳灶和太阳能热水器把太阳能转化为热能；通过光电转换装置把太阳能直接转化为电能。氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点，也是一种大有发展前途的新能源。目前该能源没有推广的原因是还没有廉价制氢的方法。核能是由于原子核的变化而释放的巨大能量，也叫原子能。 核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量发电的，它的核心是反应堆，反应堆里放出的核能转化为高温蒸气的热能，再通过气轮发电机转化为电能。核电站的特点： 消耗的 “ 燃料 ” 少，只需要很少的核燃料，就能产生大量的电能；成本低，1 kWh 电能的
14、成本要比火电站低20%以上。我国浙江秦山核电站 （1991年建成）和广东大亚湾核电站已运行发电，预计到 2010年， 我国核电站的功率可达5 lO7kW 。常考点清单练习：1、物体能够做功，我们就说它具有能。2、运动的物体所具有的能叫动能，动能的大小与质量和速度有关。3、被举高的物体所具有的能叫重力势能，重力势能的大小与质量和被举高度有关。4、物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。5、动能和势能统称为机械能。6、动能和势能可以相互转化。如果只在动能和势能之间发生相互转化，转化过程中机械能的总量保持不变。7、分子动理论的内容：一切物体都是由分子组成，分子在做永不停息的无规则运动，分子间存在着
15、相互作用的引力和斥力。8、不同的物质接触时，彼此进入对方的现象，叫做扩散现象。9、扩散现象表明分子在运动，分子间有间隙。10、温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的激烈程度。大量分子的无规则运动叫做热运动。11、 物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能。12、做功和 热传递是改变物体内能的两种方式，这两种方式对改变物体的内能是等效的。13、热传递的实质是内能的转移，做功的实质是能量的转化。14、单位质量的某种物质，温度升高1。C时， 吸收热量，叫做这种物质的比热容。15、水的比热容是 4.2 103J/ （Kg.。C），它表示 1Kg 水温度升高1。C所吸收的热量
16、是4.2 103J 。16、物体温度升高时吸收的热量Q吸=cm(t-t0) ，物体温度降低时放出的热量Q放=cm(t0-t) 。17、1Kg某种燃料完全燃烧所放出的热量叫做这种燃料的热值，热值的单位是 J/Kg ，符号 q 。18、一定质量m的燃料完全燃烧，所放出来的热量Q=m q 。19、把 内能转化为机械能的机器叫热机。20、物理学上把热机所做有用功的能量与 燃料完全燃烧所放出的能量之比叫做热机的效率。21、使用液体燃料的内燃机又分汽油机和柴油机两种。26、热机使用煤、石油、天然气等燃料，燃烧后产生二氧化碳、二氧化硫等废气，大气中的二氧化碳含量增加，会加剧 温室效应，使地球变暖，二氧化硫是产生酸雨的主要原因。二、命题规律：1、考查内容：本专题考察的知识点有分子运动论的基本应用动能和势能影响因素的探究，动能和势能的玎互转化；比热容的概念热量的相关计算；内能和机械能的相互转化，内能的利用，热机的效率等。例如： 2011 年沈阳题考查对分子运动的理解。201
