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初中三年级物理

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    生火煮饭,是利用_______方式来改变物理的内能的,水煮沸后把锅盖顶起,这是水蒸气的内能转化为_______ 能;火炉里的烟,在风较大时能更顺利地排出烟道口,如图所示,其主要原因是____________________。

    本题信息:2011年月考题物理填空题难度一般 来源:牛青丹
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本试题 “生火煮饭,是利用_______方式来改变物理的内能的,水煮沸后把锅盖顶起,这是水蒸气的内能转化为_______ 能;火炉里的烟,在风较大时能更顺利地排出烟道口,如...” 主要考查您对

流体压强和流速的关系

物体内能的改变方法(做功、热传递)

能量转移和能量转化

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  • 流体压强和流速的关系
  • 物体内能的改变方法(做功、热传递)
  • 能量转移和能量转化
定义:
流体:物理学中把没有一定形状、且很容易流动的液体和气体统称为流体。如:空气、水;

流体压强与流速的关系:
气体流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。液体也是流体。它与气体一样,流速大的位置压强小;流速小的位置压强大。轮船的行驶不能靠得太近就是这个原因。
总之,对于流体来说,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。

生活中跟流体的压强相关的现象:
(1)窗外有风吹过,窗帘向窗外飘;
(2)汽车开过后,路面上方尘土飞扬;
(3)踢足球时的“香蕉球”;
(4)打乒乓球时发出的“旋转球”等。


生活中与流体压强相关问题的解答方法:
    在实际生活和生产中有许多利用流体压强跟流速的关系来工作的装置和现象,如飞机的机翼形状、家用煤气灶灶头工作原理、小汽车外形的设计等。利用这些知识还可以解释许多常见现象,如为什么两艘船不能并排行驶、列车站台上要设置安全线等。
    方法指南(1)首先要弄清哪部分流速快,哪部分流速慢;
(2)流速快处压强小,压力也小,流速慢处压强大,压力也大;
(3)流体受压力差作用而产生各种表现形式和现象。
例1如图是非洲草原犬鼠洞穴的横截面示意图,犬鼠的洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆,生物学家不是很清楚其中的原因,他们猜想:草原犬鼠把其中一个洞的洞口堆成了包状,是为了建一处视野开阔的嘹望台,但是如果这一假设成立的话,它又为什么不在两个洞口都堆上土包呢?那样不是有两个嘹望台了吗?实际上两个洞口形状不同,决定了洞穴空气的流动方向。吹过平坦表面的空气运动速度小,压强大;吹过隆起表面的空气流速大,压强小。因此,地面上的风吹进了犬鼠的洞穴,给犬鼠带来了阵阵凉风。

请回答下列问题:
(1)在图上标出洞穴中的空气流动的方向。
(2)试着运用上文提到的物理知识说明,乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?
解析:本题结合草原犬鼠奇妙的洞穴结构考查了流体压强与流速的关系。草原犬鼠的一个洞口很平坦,而另一个洞口处有凸起的土堆,这样当空气流经两个洞口时,洞口表面处空气的流速会不同,所以洞口处的气体压强会不同,洞内的空气就会从气压大的一端流向气压小的一端,给犬鼠带来了阵阵凉风。
答案:(1)如图所示 (2)运行的火车周围的空气速度大,压强小,乘客靠近运行的火车容易发生事故,所以必须站在安全线以外。


 科学解释足球中的“香蕉球”是怎么回事:
    如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时候,通常是防守方五六个球员在球门前组成一道“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员起脚一记劲射,球绕过了“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁地看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。看到那潇洒多变的“香蕉球”,你有没有想过是怎么回事呢?
   
    流体(液体或气体)中的旋转圆柱体或球体相对于流体运动时,会在旋转体上产生一个侧向力。足球在气流中运动时,如果其旋转的方向与气流同向,则会在球体的一侧产生低压,而球体的另一侧则会产生高压,这就是为什么会产生香蕉球的原因。当足球旋转时,除了可以改变球体周围的气流,球的运动轨迹也会相应发生改变。而且足球不仅可以侧旋,触球部位的不同,还可以产生不同的旋转,从而使足球上飘和下沉。这样就达到了迷惑防守方的目的。任何一次成功的任意球中,必不可少的一项技术就是使球按照自己的控制产生旋转。不知道你注意到没有,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是踢中足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。同时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度不一样,它们对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯了。

 


改变物体内能的两种方式:
1.热传递可以改变物体的内能
(1)热传递:温度不同的物体互相接触,低温物体温度升高,高温物体温度降低的过程叫做热传递。
(2)热传递条件:物体之间存在着温度差。
(3)热传递方向:能量从高温物体传递到低温物体。
(4)热传递的结果:高温物体内能减少,低温物体内能增加,持续到物体的温度相同为止。
注意:
(1)热传递传递的是内能,而不是传递温度,更不是传递某种热的物质。
(2)热传递是把内能由温度高的物体传给温度低的物体,不是由内能多的物体传递给内能少的物体。

2.做功可以改变物体的内能
(1)对物体做功,物体的内能会增加。
(2)物体对外做功,物体的内能会减少。
说明:做功和热传递是改变物体内能的两种方式;做功是其他形式的能和内能的相互转化,热传递是内能的转移;两种方式对改变物体内能是等效的。
注意:做功不一定都使物体的内能发生变化。做功是否一定会引起物体内能的改变,这要看物体消耗的能量是否转化为物体的内能。如举高物体时,做功所消耗的能量变成了物体的势能,并未转化为物体的内能,所以物体的内能就没有改变。
如何区别对物体做功和物体对外做功:
     做功改变物体的内能的实质是能量的转化,即内能的变化是由于内能与机械能之间的相互转化引起的,对物体做功时机械能转化为内能,则内能增加,物体对外做功时内能转化为机械能,则物体内能减小。
    如向下压活塞时,活塞压缩玻璃筒内空气,对筒内空气做了功(图甲)棉花燃烧表明筒内空气的温度升高了,也就是说,筒内空气的内能增加了。在这一过程中,机械能转化为内能将一根铁丝快速反复弯折数十次,铁丝弯折处就会发热(图乙),表明铁丝弯折处的温度升高.铁丝的内能增大,铁丝内能的增大是由于人对铁丝做了功。

能量的形式:
   在自然界和生活中,能量以多种形式存在,主要有机械能、内能、电磁能、化学能、核能等。
1.机械能:分动能和势能两类,机械能是物体所具有的动能和势能的和。

2.内能:物体内所有分子的动能和势能的和叫内能,与物体的温度、质量等因素有系。

3.电磁能:指的是储存在特定物体或空间中的能量,比如说,两个带电体相互靠近时会相互影响,同级相斥异极相吸;通电导体在磁场中会受到力的作用;两块磁铁相互靠近,也会相互影响,这些都是电磁能

4.化学能:是指南于化学反应,物质的分子结卡句发生变化而产生的能量。燃料燃烧产生的光和热,以及蓄电池、干电池产生的电都是来源于燃料和蓄电池里储存的化学能。食物也具有化学能。

5.核能:是指由于核反应,物质的原子核结构发生变化而产生的能量。原子弹爆炸产生的能量,以及核电站发出的电都是来源于原子核的核能。


能量转化和转移的方向性
     能量的转化和能量的转移,都是有方向性的,如温度不同的两个物体接触后,一部分内能从高温物体转移到低温物体上,并不能自发地由低温物体转移到高温物体上;燃料燃烧,化学能转化为内能,但此时得到的内能并不能自发地转化为具有化学能的燃料;电流通过灯泡发光,电能转化为内能和光能,但是这些内能和光能并不能自发地重新转化为电能;汽车制动时,由于摩擦,机械能转化为内能,但这些内能并不能自动地用来再次开动汽车。
能量的转化和转移
解释 实例
能量的转移 能量由一种形式转变为另一种形式 电灯发光:电能转化为光能和内能;摩擦生热:机械能转化为内能
能量的转化 能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 碰撞时:动能从一个物体转移到另一物体;围着火炉烤火:内能从火炉转移到人体

能量转化和转移的判断方法
   物体间发生能量转移时,能量的形式不变;而发生能量的转化时,能的形式要发生改变,在确定能量转化的方向时,可从消耗什么能,得到什么能进行比较来确定.

例:下面关于能量转化或转移的说法中,错误的是(  )
A.摩擦起电是将电能转化为机械能的过程
B.冬天将手放在炉旁烤火感到暖和,是内能从一个物体转移到另一个物体的过程
C.木柴燃烧是将化学能转化为内能的过程
D.打桩机的重锤下落的过程,是将重力势能转化为动能的过程

解析:摩擦起电是消耗了机械能,最终获得电能,冈而是机械能转化为电能;木柴燃烧是消耗了储存在木柴中的化学能获得内能的过程,因而是化学能转化为内能;烤火是将木炭等燃料燃烧后获得的内能转移给手,是内能的转移;打桩机的重锤下落时,高度减小,重力势能减小转化为重锤的动能。故A选项错误。

答案:A

补充常见的能量转化形式有:
①电灯发光时,电能转化为光能和内能;
②植物通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在体内;
③人对机械做功,将人体的化学能转化为机械能;
④摩擦生热,机械能转化为内能;
⑤水电站里水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能;
⑥电动机带动水泵把水送到高处,电能转化为机械能;
⑦燃料燃烧时发热,化学能转化为内能。
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