本试题 “下面四句话摘自一位同学的“物理学习日记”,其中错误的是( ) A.使用任何机械都不省功 B.晶体在熔化过程中温度保持不变 C.温度为-10℃的冰块没有内能 D.长...” 主要考查您对功的原理
机械能转化与守恒
内能的概念
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使用任何机械都不省功。
功的原理:
1.忽略机械自重和摩擦时,使用简单机械所做的功等于不使用机械而直接用手做的功。或者说使用机械不省功。如果直接用手把重为G的物体提升一个高度h,手使用的力就是G,手移动的距离就是h。手做的功是W1=G·h。如图所示,使用动滑轮,手用的力变了G/2(不考虑动滑轮的重及摩擦),手移动的距离变了2h。
使用动滑轮时手做的功Gh。可见,W2=W1,即有:使用机械时对物体做的功等于不使用机械时而直接对物体做的功。结论:在不考虑机械的重力和相关的摩擦力时,使用机械不省功——功的原理。
2.功的原理对于任何机械都适用,它是成立在一种“理想化的状态”前提下的。例如,杠杆、滑轮都是不考虑机械自身的重力及工作时的摩擦力,而这些又都是客观存在的,所以在应用功的原理进行计算时,是一种“理想化”状态下的计算。
3.使用简单机械可以省力,或者可以省距离,但省力必然费距离,省距离必然费力,即力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积是一个不变量。例如,动滑轮做功,由于有两根绳子承重,所以可以省一半的力,但绳端却要移动两倍的距离,因此,将功定义为力和物体在力的方向上移动的距离的乘积。有时使用机械,即不省力,也不费力,但可以使做功方便,如改变力的方向。
滚摆:
滚摆又称麦克斯韦摆,它是在学习机械能时,常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器,如图。
做滚摆实验时,先调整悬绳,使摆轮处于水平最低位置,然后转动摆轮,使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上,直至摆轮上升到悬绳的最上部,并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时,摆轮具有一定的重力势能,而动能为零。当由静止释放摆轮,在重力和悬绳拉力的共同作用下,摆轮边旋转,边下降,摆轮的重力势能不断减少,转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时,摆轮的重力势能不再减少,摆轮的动能达到最大值。由于惯性,摆轮继续旋转,摆轮轴又开始把绳绕在轴上,使摆轮开始上升,随着重力势能的增加,动能不断减少,动能转化为势能。直到上升到开始位置,摆轮停止转动,停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上,摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度,这是摩擦力、空气阻力等作用的结果,使一部分机械能转化为内能。
水能及其利用:
水能及其利用流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能统称水能。
瀑布的水向下流时(如图),它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石,并且以很大的速度冲刷土壤。
数千年前,人们已知道利用流水的能量来转动水车,汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来,水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时,就把大部分动能传递给水轮机,使水轮机转动起来,由此带动发电机发电。
为了增加水的机械能,必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。
定义 | 微观 | 宏观 | 量值 | |
分子的动能 | 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 | 与温度有关 | 永远不等于零 |
分子的势能 | 物质的分子由它们的相对位置所决定的能量 | 分子间存在的相互作用的引力和斥力 | 与物体的体积有关 | 可能等于零 |
物体的内能 | 物体内所有分子动能和势能的总和 | 分子永远在运动和分子间存存作用力 | 与分子数及温度、体积有关 | 永远不等于零 |
定义 | 存在情况 | 研究对象 | 相关因素 | 改变大小的方法 | |
机械能 | 物体动能和势能的总和 | 可以为零 | 宏观物体 | 质量、速度、高度、弹性形变量 | 做功 |
内能 | 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 | 不能为零,自然界中一切物体都有内能 | 微观粒子 | 质量、状态、温度等 | 做功、热传递 |
理解物体内能时,要注意以下三点:
(1)内能是指物体的内能,不是分子的内能,更不能说内能是个别分子和少数分子所具有的。内能是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和,所以,单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。
(2)任何物体存任何情况下都有内能。
(3)内能具有不可测性。只能比较物体内能的大小,不能确定这个物体具有的内能究竟是多少,因为内能是物体的所有分子具有的总能量,宏观量度比较困难。
0℃的物体有无内能?
一切物体都具有内能.一个物体温度越高内能越大.我们易误认为“0℃”的物体没有内能。
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