• 1、【情境·问题】国家速滑馆是2022年北京冬奥会的标志性场馆建筑,是超级冰上运动中心,拥有世界上最平整、最光滑的冰面,“冰丝带”的碳排放量接近零,而这背后所采用的技术正是世界上最环保、最先进的二氧化碳跨临界直冷制冰技术,如图所示。

    (1)、问:二氧化碳跨临界直冷制冰技术的过程中发生了哪些物态变化,判断理由是什么?
    (2)、【温故·过关】

    活动1:根据下列实验图像,梳理物质熔化和凝固的规律。

    熔化和凝固:

    ①物质从态变为态的过程叫熔化,反之叫

    ②固体分为晶体和两类。它们的主要区别是晶体有一定的 , 非晶体没有。常见的非晶体有松香、蜡、玻璃、沥青等。

    ③晶体熔化(或凝固)过程中物质不断(或放出)热量,温度。熔化(或凝固)条件:温度达到(或凝固点)、继续吸热(或放热)。

    ④冰的熔点为。常见的晶体有海波、冰、食盐、水晶、明矾、萘、各种金属等。

    (3)、活动2:某科学兴趣小组的同学制作了一个不用电的“土冰箱”,如图所示。它由一个内罐和一个外罐组成,两罐之间填上潮湿的沙子,使用时将食物放在内罐,然后放在干燥通风的地方,并经常在两罐间的沙子上洒些水,炎热夏日罐内温度可以保持在20摄氏度左右,能起到保鲜作用。

    ①“土冰箱”能保鲜的原理是:液体蒸发时要热量,使周围环境温度降低。

    ②要将“土冰箱”放在干燥通风的地方的原因是:液面上空气越快,蒸发越快,吸收的热量越多,降温越快。

    (4)、活动3:在课堂上老师演示用小纸锅烧开水,如图甲。已知纸在空气中温度达到 183C就可以燃烧,酒精灯火焰外焰温度约520℃,为什么水能烧开而纸锅不会燃烧呢?带着这个问题,同学们探究“水沸腾时温度变化的特点”,如图乙。将收集的数据绘制成如图丙所示的“温度一时间”关系图像。

    ①为什么水能烧开而纸锅不会燃烧?

    ②水烧开后,若停止加热,则会慢慢凉下来,在图丙中画出水液化时“温度——时间”变化关系曲线。

    汽化和液化:

    ③物质从液态变成气态称为 , 反之称为

    ④蒸发和沸腾是的两种形式。蒸发是发生在液体表面的汽化现象,在下都会发生。沸腾是在一定温度下,在液体表面和同时发生的、剧烈的汽化现象。

    ⑤影响蒸发快慢的三个要素:液体越高,蒸发越快;液体越大,蒸发越快;液面空气流动越 , 蒸发越快。

    ⑥水在沸腾过程不断热量,温度。液体沸腾发生的条件:温度达到 , 并继续 , 两个条件缺一不可。

    ⑦液化的方法有两种:温度和压强(或压缩体积)

    (5)、活动4:将干冰投入装水的玻璃瓶中时,如图所示,发现水在剧烈“沸腾”,瓶口出现大量“白气”,干冰过一段时间消失。

    问:水为什么会剧烈“沸腾”?瓶口出现大量“白气”的原因是什么?

    答:水剧烈“沸腾”是干冰产生大量二氧化碳气体逸出。这个过程同时吸收热量,使周围降低,空气中水蒸气遇冷液化形成小水滴,瓶口就出现“白气”了。

    (6)、【归纳·知新】

    活动5:结合活动4以及下图所示的物态变化过程的微观模型图,梳理“物态变化”知识点。

    物态变化:

    ①物质直接从的过程叫升华,升华要热量;反之叫

    ②液化的相反过程称为 , 凝固和是一对。

    ③一般,微粒间距最小的物态是态,最大的是态。

    ④从间距最小变到较大或最大时,都需要热量。都要放热的三种物态变化是、 

  • 2、密闭的房间里有一台取暖器,闭合开关使其正常工作30min,消耗的电能为1.44×106J。若房间里空气质量为45kg,取暖器放出热量的15%被空气吸收,则房间里空气温度升高了多少摄氏度?[空气的比热为 1000J/kgC]
  • 3、如图甲所示,将质量相等的甲、乙两种物质分别装在两支相同的试管中,放入装有水的烧杯中加热。绘制出温度随时间变化的图像,如图乙所示,下列说法正确的是(    )

    A、甲物质是晶体,乙物质是非晶体 B、0~2min内乙物质比甲物质吸收的热量多 C、乙物质在BC段,温度不变,内能不变 D、乙物质在AB段的比热容比在CD段的比热容小
  • 4、单位质量的气体物质,在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热,已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示,质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内,气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定,当氦气的温度从20℃升高到30℃时,氦气吸收的热量是J。撤去力,氦气推动活塞做功,这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的冲程相同。

  • 5、为了比较液体a和液体b的比热大小,小宁分别称取相同质量的a和b,在初温相同条件下,利用如图所示装置在沸水中加热。

    (1)、做功和热传递是改变物体内能的两种途径。本实验中,液体a、b内能增加的途径是
    (2)、实验过程中,小宁观察到温度计甲的示数变化始终比乙快。由此可知,液体a的比热C。与液体b的比热 Cb的大小关系是:CaCb。
  • 6、对下面的图片所描述的过程,能量变化分析正确的是(   )

    A、图甲:厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气的内能减少 B、图乙:瓶子内的空气推动塞子跳起时,空气的内能增大 C、图丙:试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气的内能减少 D、图丁:汽缸内的气体推动活塞向下运动时,气体的内能增大
  • 7、【情境·问题】2023年9月22日保定高新区的拾光公园开园。它是一个结合了高科技元素的城市公园,不仅提供了休闲娱乐的空间,还融入了教育意义,为市民提供了一个充满科技感的游乐场所。特别引人注目的是“穿蓝、绿、橙三色服装”的三幢房子,它们使用了光伏绿色建材建造(图甲),既能挡住大部分阳光又能发电(图乙)。当有多余的电能时就被蓄电池储存,供夜间或阴天使用。

    (1)、问:房子为什么会“穿蓝、绿、橙三色服装”?

    答:它们用建造,能将能转化为能。蓄电池储存电能过程的能量转化是电能转化为能。

    (2)、【温故·过关】

    活动1:小科进行了两项活动,并对此进行深入思考。(1)她穿着新买的跑鞋在公园里跑步,这款跑鞋的鞋底采用了特殊材料。随着跑步强度的提升,鞋底的颜色发生变化。当她加快步伐时,鞋底从黑色逐渐变为浅绿色,如图甲和图乙所示。(2)为了让身体暖和起来,她尝试了三种不同的方法:用热水袋取暖(图丙),通过双手摩擦产生热量(图丁),对手哈气取暖(图戊)。结合以上信息,梳理“内能和热量”知识点。

    内能和热量:

    ①内能是物体内部大量做的粒子所具有的能,俗称“能”。内能包括分子能(分子等微粒无规则运动而具有的能)和分子能(分子等微粒间的相互作用而具有的能)。一切物体在任何下都具有内能,如0℃以下的冰也具有内能。内能大小与有关,其越高,微粒的无规则运动越 , 内能越;内能大小还与质量(微粒的个数多少)有关;内能大小与物质的状态也有关。

    ②改变内能的两种途径是做功和。因两种途径都能改变内能,所以内能的单位与热量和功的单位都一样,是。两种途径改变物体内能上产生的相同,所以说是“等效”的。物体对外做功,内能 , 温度。活动1中,因为鞋底中有热敏材料,走路时会对鞋子 , 使鞋子内能增加,温度升高从而变色。如图丙、丁、戊中,图是利用与“鞋子”不一样的方法使身体内能增加。

    ③热量是热传递中传递的多少,故可以用热量来量度热传递过程中变化的多少,用字母表示,单位:)。

    (3)、活动2:小科在公园里发现有两种长凳:一种是铁质的,另一种是木质的。他坐下时发现,铁质长凳比木质长凳温度更低。请结合图示信息回答问题并梳理“比热容和热值”知识点。

    ①问:为什么坐在铁质长凳上比坐在木质长凳上感觉温度更低(已知c<c)?

    比热容和热值:

    ②物质的比热容:简称比热,是指单位质量的某种物质温度升高(降低)1℃时(或放出)的热量。水的比热:4.2×103。水的比热相对比较大。

    ③不同物质的比热一般是不同的,比热是物质的一种 , 物质的状态变化等对比热有影响。其与物质的密度相似。

    ④热量的计算公式:Q= , 注意使用时全部使用国际单位制的主单位。

    ⑤燃烧值:1kg某种燃料燃烧时放出的热量,计算公式:Q=

    ⑥生物体能量的来源和转化可看作与内能的转化,植物通过光合作用将光能转化为贮存在植物体内的有机物中,植物通过呼吸作用将体内的有机物分解,释放其中的能量。

    (4)、活动3:小科看见一群人在进行卡丁车比赛。他注意到这些卡丁车是由汽油机驱动的。如图是汽油机工作时依次进行的四个冲程。请结合信息,梳理“热机”知识点。

    热机:

    ①汽油机的工作原理

    冲程

    吸气

    压缩

    排气

    进气门

    打开

    关闭

    关闭

    关闭

    排气门

    关闭

    关闭

    关闭

     

    活塞运动方向

    向下

    向上

    向上

    能的转化

    /

    机械能转化为

    转化为(点燃式)

    /

    ②柴油机与汽油机的工作原理区别在点火方式上,柴油机采用的是“压燃”的方式,即向气缸中喷射柴油。两者工作效率更好的是。蒸汽机、内燃机等的发展,让人类社会踏入了工业革命时代,内能的利用推动人类社会发展滚滚向前。

    ③根据热值计算热机能耗:能/内能(燃料完全燃烧释放的能量)。

    (5)、【归纳·知新】

    活动4:小科在公园玩耍,观察到了许多与内能有关的现象。请比较温度、内能、热量之间的区别与联系。

    物理量

    区别

    联系

    温度

    物体的冷热程度

    可用“是多少”表示,不能用“传递”或“转移”表示

    (以下均选填“一定”或“不一定”)

    1.物体温度升高,内能一定增加;物体内能增加,温度升高

    2.物体吸收热量,内能增加;物体内能增加,不一定吸收热量

    3.物体温度升高,吸收热量;物体吸收热量,温度不一定升高

    内能

    物体内部所有分子具有的动能和分子势能的总和

    状态量

    可用“具有”等词来表示

    热量

    物体在热传递过程中传递能量的多少

    可用“吸收”或“放出”表示,不能用“具有”或“含有”表示

  • 8、斜面是一种简单机械,使用它的好处在于可以省力。省力的程度可以通过比较沿斜面的拉力F与物体重力G的比值来判断:比值越小,说明斜面越省力。那么,影响斜面省力情况的因素有哪些?小南进行了如下猜想:猜想1,与斜面的表面材料有关;猜想2,与斜面的倾斜程度有关;猜想3,与物体的重力大小有关。小南为验证上述猜想,利用如图所示的装置进行了实验。实验中所用物块的材料及表面粗糙程度相同,在沿斜面拉力的作用下,物块在斜面上做匀速直线运动。实验中相关的记录如表。

    实验序号

    斜面倾角θ/度

    30

    30

    30

    30

    35

    40

    斜面表面的材料

    木板

    毛巾

    木板

    木板

    木板

    木板

    物块重G/N

    2.0

    2.0

    4.0

    6.0

    2.0

    2.0

    沿斜面拉力 F/N

    1.25

    1.45

    2.50

    3.75

    1.36

    1.48

    (1)、除了图中所示的器材外,要完成实验还需要的测量工具有
    (2)、通过对比实验序号①、⑤、⑥中的数据,得出的结论是
    (3)、分析表中数据,小南验证了猜想3是错误的,他的证据是 
  • 9、如图所示,在50N的水平拉力F的作用下,重600N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间的滑动摩擦力是自身重力的0.2倍,绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s。则(    )

    A、拉力F的功率为3W B、1m in内物体移动的距离为36m C、1m in内所做的有用功为1440J D、该滑轮组的机械效率为85%
  • 10、某建筑工地上,工人用如图的滑轮组将重为1200N的建筑材料从地面运到高10m的楼上,手竖直向上的拉力是500N,在这个过程中,滑轮组做的有用功是 , 总功是。当所运的建筑材料重力增加时,滑轮组的机械效率将(选填“变大”“变小”或“不变”)。(绳子质量及滑轮与转轴、绳子间的摩擦均忽略不计)

  • 11、如图所示,斜放的平板构成了一个斜面,利用它可以更省力地将货物从低处搬运到高处。斜面作为一种简单机械,使用时也存在效率高低的问题。搬运同一货物,斜面越长效率越;同一斜面,货物越重效率越

  • 12、在“研究动滑轮”实验中,小宁通过如图所示装置进行实验,得到结论:使用动滑轮匀速提升物体,竖直向上的拉力F小于物重G。小宁思考后认为,即使不计摩擦和绳重,上述结论要成立,物重G和动滑轮重G动之间也必须满足一定条件。请你说出这一条件,并予以证明:

  • 13、【情境·问题】滑轮在生活中的应用非常广泛,如图甲、乙、丙、丁所示的升旗、晾衣架、起吊机、健身器材等,均用到了滑轮。

    (1)、问:①如图中使用到定滑轮的是(填图标,以下同)。

    ②如图所示,一定能省力的是 , 因其中使用了

    (2)、【温故·过关】

    活动1:实验、分析和梳理:如图甲,定滑轮绕着固定不动的点转动;如图乙,定滑轮的实质是一个杠杆;如图丙,在称量物体的重力;如图丁,物体通过定滑轮被拉起时,弹簧秤的示数;如图戊是物体斜拉时的示数;如图己是物体被提升的距离和拉力端拉升的距离。结合上述信息,梳理“简单机械和滑轮”知识点。

    简单机械和滑轮:

    ①简单机械有杠杆、、轮轴、斜面等。

    ②滑轮

    滑轮

    定滑轮

    动滑轮

    滑轮组

    图例

    定义

    转轴固定的滑轮

    转轴和重物一起的滑轮

    定滑轮、动滑轮在一起构成滑轮组

    实质

    杠杆

    动力臂是阻力臂倍的杠杆

    /

    特点

    省力,但能改变力的

    能省力,但距离,且改变力的方向

    既能又能改变力的

    (3)、活动2:如图所示是测量斜面的机械效率的实验。结合所给的信息,梳理“斜面”知识点。

    斜面:

    ①斜面是一种简单机械。一般斜面长要大于斜面高,所以使用斜面可以 , 如推货物上卡车等。如图所示,斜面机械效率的表达式为 η=W/W×100%=(用图中字母表达)。

    ②斜面高度相同时,斜面越长越

    (4)、活动3:解释生活中的现象:

    现象一,用水桶从井里打水。

    现象二,水桶不小心掉入井中,将水桶打捞上来。

    回答下列问题并梳理“机械效率”知识点。

    ①现象一,对桶中的水所做的功为 , 对水桶做的功为

    ②现象二,对桶中残余的水所做的功为 , 对水桶做的功为。(以上四空均选填“有用功”或“额外功”)

    机械效率:

    ③机械效率:有用功跟总功的 , 用 η=WW×100%表示。

    ④有用功:人在提升物体过程中必须对做的功,用 W表示。

    ⑤额外功:利用机械时,人们不得不做的功,用W额外表示。

    ⑥总功:人的拉力(动力)对机械所做的功,用W表示,总功等于有用功和额外功之和,即 W= 

    ⑦有用功、额外功、总功的单位都是(J),机械效率(选填“有”或“无”)单位。

    (5)、【归纳·知新】

    活动4:有个学生很认真地梳理了滑轮组竖直提升物体和水平拉动物体时,相关的有用功、总功、额外功和机械效率等的计算公式,并努力记忆了所有公式。

    滑轮组

    有用功

    总功

    额外功

    机械效率

     W=G

     W=Fs

     W=G+G(不计绳重和摩擦)

     W=WW W=G(不计绳重和摩擦)

     η=WW=GFs=GFn=GFn

     η=WW=GG+G=GG+G

     W=Fs

     W=Fs

     W=WW

     η=fsFs=fsFns=fnF

    问:你对此有何看法?

    答:该学生精神可嘉,但其总结不可取。计算机械效率的基本公式只有一个,即η=×100%。不同的情形,对应不同形式表达的各种功。如竖直拉时, W=G,W=G+G;水平拉时,W有用= Fs物,W总=FS绳,求机械效率用两者的比值即可。

  • 14、停放自行车时,若要从图中A、B、C、D四点中选择一点施加竖直向上的力,将后轮略微提起。其中最省力的点是( )

    A、A点 B、B点 C、C点 D、D点
  • 15、图甲是某简易吊装机,其简化结构如图乙所示。

    (1)、吊装机总重为1500N,其重力作用线通过A点。结合图乙数据计算,当吊装机匀速吊起重物时,为防止翻倒,最多能吊起N的重物。
    (2)、吊装机在使用时,通常在一定位置压上配重防止翻倒。将同一配重分别放在图中D、E、F处时,能达到最佳防翻效果的是放在处(填写相应的字母)。
  • 16、学习了杠杆知识后,小科利用身边的物品来探究杠杆的平衡条件,选择的器材有:铅笔、橡皮若干(每块橡皮质量为10g)、细线、刻度尺、弹簧测力计等。

    (1)、将细线大致系在铅笔的中部位置,铅笔静止后如图甲所示。若想调节铅笔水平平衡,应该将细线向(选填“左”或“右”)移动。
    (2)、调节铅笔水平平衡后,用细线绑定数量不等的橡皮挂在杠杆支点两侧,如图乙所示。做了几次实验后,将数据记录在表中。小科得出如下结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离。”小江认为这个结论不能反映普遍规律,需要进一步完善实验。小江接下来的操作是

    次数

    动力F1/N

    支点到动力作用点的距离l1/m

    阻力F2/N

    支点到阻力作用点的距离l2/m

    1

    0.2

    0.04

    0.4

    0.02

    2

    0.2

    0.04

    0.1

    0.08

    3

    0.3

    0.05

    0.3

    0.05

    (3)、铅笔水平平衡后,小科不小心将前端细长的铅笔芯弄断了(如图丙),他立刻将铅笔稳住并将铅笔芯放到左端细线下方固定(如图丁),则铅笔____。
    A、左端下沉 B、右端下沉 C、仍然水平平衡
  • 17、生活中处处有科学。下列日常工具,在使用时属于费力杠杆的是( )
    A、独轮车 B、开瓶器 C、钓鱼竿 D、大铡刀
  • 18、在图甲中画出起重臂OB受到的动力和阻力(分别用F1、F2表示),并画出动力臂和阻力臂(分别用l1、l2表示);在图乙中画出杠杆的五要素。

  • 19、【情境·问题】我国民俗活动丰富多彩。立夏时节,有的地方会给孩子称体重(如图),祈求孩子健康成长,俗称“立夏称人”。至今,我国还有一些民间艺人在做传统的称量工具——杆秤。

    (1)、问:①用杆秤称人利用了杠杆的

    ②如上右图,若换称一个质量更大的孩子时,当秤杆水平平衡后,秤砣悬挂在B点的(选填“左侧”或“右侧”)。

    (2)、【温故·过关】

    活动1:如图是杠杆的三种类型,依次是等臂杠杆、省力杠杆和费力杠杆。结合所给的信息,梳理“杠杆的五要素及分类”知识点。

    杠杆的五要素及分类:

    ①杠杆的五要素:支点(O)、动力(F1)、(F2)、动力臂(l1)、(l2)。

    ②动(阻)力臂是支点到动(阻)力作用线的距离。

    ③三种类型杠杆的特点:①等臂杠杆,动力臂等于阻力臂;②省力杠杆,动力臂(选填“>”“=”或“<”)阻力臂;③费力杠杆,动力臂(选填“>”“=”或“<”)阻力臂。

    (3)、活动2:如图是探究杠杆平衡条件实验。据此梳理“探究杠杆平衡条件”知识点。

    探究杠杆平衡条件

    ①杠杆保持状态,我们就说杠杆处于平衡。

    ②在研究杠杆的平衡条件实验中,若实验前杠杆左侧向下倾斜,可调节杠杆两端的(与天平的调节类似),并将其向(选填“左”或“右”)移动。实验时让杠杆在“水平”位置上保持平衡,不仅可以直观地读出两个的数值,操作方便,还能避免杠杆自重的干扰。

    ③实验中,改变力和力臂的数值,多次实验,目的是排除 , 寻找

    ④杠杆动态平衡问题的解决方法:将整个过程分解为“若干个”平衡态,每一个平衡态(静止或匀速运动)“回归”到我们熟悉的“环境”。如:起始和的静止状态、匀速运动过程中的中间位置的平衡态等。

    ⑤根据平衡条件,保持平衡所需的动力F1的大小由阻力F2 、阻力臂l2共同决定。

    ⑥如上图所示,杠杆平衡时的条件是(用字母表示)。

    (4)、【归纳·知新】

    活动3:杠杆建模:为防止门被风吹动,常在门背后和墙上安装“门吸”(图甲)。将其简化后得到的模型门可以绕支点O自由转动,门宽为1.2m,“门吸”与O的位置关系、“门吸”引力大小和方向如图乙所示(摩擦力忽略不计)。

    ①门被“门吸”吸住时处于(选填“静止”或“运动”)状态,模型门杠杆平衡。

    ②支点是(选填“A”“B”或“O”)点,阻力为N,阻力臂为m,关门所需的最小的动力F作用在点。

    ③在图乙中画出F的作用点和方向。

    ④最小的动力F=N。

    杠杆建模:

    ⑤定义系统:确定杠杆的工作环境,如抽象出杠杆的部分,判断是的还是动态的。

    ⑥物理参数:标记杠杆的支点、、动力。

    ⑦几何尺寸:测量或确定阻力臂、

    ⑧应用力学原理:杠杆平衡条件[用模型(公式)表达]。

    ⑨数学模型:建立或方程组,解决问题。

  • 20、小科用如图所示的滑轮组匀速提升重物,已知动滑轮重为90N,不计绳重和摩擦:

    次数

    重物

    重物上升高度

    重物上升速度

    机械效率

    1

    210N

    2m

    v

    η1

    2

    210N

    4m

    v

    η2

    3

    300N

    4m

    v

    η3

    4

    210N

    4m

    2v

    η4

    (1)、第1次滑轮组提升重物用时10s,做的有用功为J,拉力的功率为W。
    (2)、在第2次滑轮组提升重物中,滑轮组的机械效率为
    (3)、通过分析上表中的数据,得出的结论是
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