中考物理立体设计精品绝版复习十八热和能知识要点+典型例题分析+巩固练习docx.docx

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中考物理立体设计精品绝版复习（十八）热和能

知识要点：

第一节分子热运动

1.扩散现象

●定义：

不同物质在相互接触时，彼此进入对方的现象。

●扩散现象说明：

①分子之间有间隙；②分子在不停地做无规则的运动。

●在课本图16.1-2中，二氧化氮被放在下面的目的：

防止二氧化氮扩散被误认为是重力作用的结果。

●固体、液体、气体都可以发生扩散现象，扩散速度与温度有关。

●分子运动与物体运动要区分开：

扩散、蒸发等是分子运动的结果，而灰尘飞扬、液体对流、气体对流是物体运动的结果。

2.分子的热运动：

一切物质的分子都在不停地做无规则运动。

3.温度越高，热运动越剧烈。

4.分子间的作用力

●分子间的作用力包括分子间的引力和斥力。

●当分子间的距离d＝分子间平衡距离r，引力＝斥力。

●d＜r时，引力＜斥力，斥力起主要作用。

●固体和液体很难被压缩是因为：

分子之间存在斥力。

●d＞r时，引力＞斥力，引力起主要作用。

●固体很难被拉断、钢笔能写字、胶水能粘东西都是因为：

分子之间存在引力。

●当d＞10r时，分子之间作用力十分微弱，可忽略不计。

●破镜不能重圆的原因是：

镜块间的距离远大于分子之间的作用力的作用范围，分子间几乎没有作用力。

第二节内能

1.定义：

物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

2.任何物体在任何情况下都有内能。

3.内能的单位为焦耳。

4.影响物体内能大小的因素

●温度：

在物体的质量、材料、状态相同时，物体的温度越高，物体内能越大。

●质量：

在物体的温度、材料、状态相同时，物体的质量越大，物体的内能越大。

●材料：

在温度、质量和状态相同时，物体的材料不同，物体的内能可能不同。

●存在状态：

在物体的温度、材料质量相同时，物体存在的状态不同时，物体的内能也可能不同。

5.内能与机械能不同

●机械能是宏观的，是物体作为一个整体运动所具有的能量，它的大小与机械运动有关。

●内能是微观的，是物体内部所有分子做无规则运动的能的总和。

内能大小与分子做无规则运动快慢及分子作用有关。

这种无规则运动是分子在物体内的运动，而不是物体的整体运动。

6.内能改变的外部表现

●物体温度升高，说明物体内能增大；物体温度降低，说明物体内能减小。

●内能改变，温度不一定变化。

温度变化，内能一定改变。

●熔化、凝固、沸腾过程中，物体的内能发生了改变，但是温度不变。

7.改变物体内能的方法：

做功和热传递。

8.做功：

●做功可以改变内能：

对物体做功物体内能会增加。

物体对外做功物体内能会减少。

●做功改变内能的实质：

内能和其他形式的能的相互转化。

●如果仅通过做功改变内能，可以用做功多少度量内能的改变大小。

●如课本图16.2-5甲，引火仪内的棉花燃烧起来，因为：

活塞压缩空气做功，使空气内能增加，温度升高，达到棉花着火点，使棉花燃烧。

●如课本图16.2-5乙，瓶塞跳出时容器内出现白雾，因为：

瓶内空气推动瓶塞对瓶塞做功，内能减小，温度降低，使水蒸气液化凝成小水滴。

9.热传递：

●定义：

热传递是热量从高温物体向低温物体或从同一物体的高温部分向低温部分传递的现象。

●热传递传递的是内能（热量），不是温度，温度变化只是热传递的一个表现。

●实质：

内能的转移

●

热量：

在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量。

热量的单位是焦耳。

●热量是变化量，只能说“吸收热量”或“放出热量”，不能说“具有热量”。

“传递温度”的说法也是错的。

●条件：

存在温度差。

如果没有温度差，就不会发生热传递。

●如右图，烧杯中的水不沸腾，因为没有温度差。

●热传递过程中，物体吸热，温度升高，内能增加；物体放热，温度降低，内能减少。

10.做功与热传递的异同

●相同点：

由于它们在改变内能上的效果相同，所以做功和热传递改变物体内能上是等效的。

●不同点：

做功时能量的形式发生了变化，热传递时能量的形式不变。

11.温度、热量、内能的区别

●温度表示物体的冷热程度。

温度升高，内能一定增加，但不一定吸收热量。

●热量是在热传递过程中的变化量。

吸收热量，温度不一定升高，内能也不一定增加。

●内能是一个状态量。

内能增加，温度不一定升高，也不一定吸收热量。

●“热”可以指热量、温度和内能，具体含义要根据实际情况而定。

12.内能的利用方式

●利用内能来加热：

从能的角度看，这是内能的转移过程。

●利用内能来做功：

从能的角度看，这是内能转化为机械能。

第三节比热容

1.探究：

比较不同物质的吸热能力

【实验设计】用天平称质量相等的水和食用油，调节两个酒精灯的火焰使火焰大小相同。

用这两个酒精灯分别给水和食用油加热一段时间，用温度计测量水和食用油的温度，比较二者温度上升速度。

【实验表格】下表可供参考。

物质

初温t0/℃

末温t/℃

温度变化△t/℃

质量m/g

加热时间/s

水

食用油

【实验结论】质量相等的不同物质，吸收的热量相同，升高的温度不同。

【注意事项】①比热容的概念是通过本实验引出来的，所以实验中不可以有“比热容”

三个字。

②本实验利用到控制变量法，所以要控制水和食用油的质量相等，控制酒精灯的火焰大小，控制加热时间相同。

2.定义：

单位质量的某种物质温度升高（降低）1℃时吸收（放出）的热量。

3.物理意义：

比热容是表示物体吸热或放热能力的物理量。

4.水的比热容c水＝4.2×103J/（kg·℃），物理意义为：

1kg的水温度升高（降低）1℃，吸收（放出）的热量为4.2×103J。

5.比热容是物质的一种性质，比热容的大小与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。

6.水常用来调节气温、取暖、作冷却剂、散热，是因为水的比热容大。

7.比较比热容的方法：

●质量相同，升高温度相同，比较吸收热量多少（加热时间）：

吸收热量多，比热容大。

●质量相同，吸收热量（加热时间）相同，比较升高温度：

温度升高慢，比热容大。

8.热量的计算公式：

●温度升高时用：

Q吸＝cm（t－t0）

●温度降低时用：

Q放＝cm（t0－t）

●只给出温度变化量时用：

Q＝cm△t

●Q——热量——焦耳（J）；c——比热容——焦耳每千克摄氏度（J/（kg·℃））；m——质量——千克（kg）；

●t——末温——摄氏度（℃）；t0——初温——摄氏度（℃）

●用公式求液体温度时，一定要注意液体的沸点：

求出水的温度为105℃，但最终结果应该是100℃。

●审题时注意“升高（降低）到10℃”还是“升高（降低）了10℃”，前者的“10℃”是末温（t），后面的“10℃”是温度的变化量（t0）。

9.热平衡方程：

在不计热损失的情况下，Q吸＝Q放。

第四节热机

1.内燃机

●热机的定义：

利用内能来做功的机器。

●热机的能量转换：

内能转化为机械能。

●热机的种类：

蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等

●四冲程内燃机包括四个冲程：

吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

●内燃机的工作过程（图16.4-3）：

在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。

另外压缩冲程将机械能转化为内能。

冲程

进气门

排气门

活塞运动方向

缸内温度

飞轮转速

能量转化

吸气

打开

关闭

向下

压缩

关闭

关闭

向上

升高

减慢

机械能转化为内能

做功

关闭

关闭

向下

降低

加快

内能转化为机械能

排气

关闭

打开

向上

●汽油机和柴油机的比较：

汽油机

柴油机

不

同

点

构造

顶部有一个火花塞

顶部有一个喷油嘴

燃料

汽油

柴油

吸气冲程

吸入汽油与空气的混合气体

吸入空气

点燃方式

点燃式

压燃式

效率

低

高

应用

小型汽车、摩托车

载重汽车、大型拖拉机

相

同

点

冲程：

活塞在往复运动中从汽缸的一端运动到另一端。

一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，经历四个冲程，做功1次。

2.热值

●定义：

1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。

●单位：

固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。

●热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积无关。

●公式：

Q放＝qm、Q放＝qV

●①Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。

●②Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。

●酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：

1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。

●煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：

1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。

●火箭常用液态氢做燃料，是因为：

①液态氢的热值大；②液态氢的体积小，便于储存和运输。

3.燃料的有效利用、热机的效率

●燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。

●在实际应用中，燃料很难完全燃烧，所以放出的热量比实际计算出的要少。

另外，放出的热量又很难得到全部有效利用，总会有一部分热量损失。

例如，用蜂窝煤烧水时，热量损失的部分包括：

①未完全燃烧的部分；②高温烟气带走的热量；③被容器、炉具、周围空气等吸收的热量。

●有效利用燃料的一些方法：

把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）

●以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）

●热机的效率：

热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。

●公式：

●提高热机效率的途径：

①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；②机件间保持良好的润滑，减小摩擦。

●常见热机的效率：

蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%

第五节能量的转化和守恒

1.我们接触过以下形式的能量：

机械能、内能、光能、化学能、电能

2.动能和势能属于机械能，“动能或势能转化为其他形式的能量”的说法是错误的。

3.能量守恒定律：

能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为为其他形式，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，能量的总量保持不变。

4.判断能量的转化，要看能量大小的变化。

在某一现象中，如果一种形式的能力在减小的同时，引起另一种形式的能量增大，那么就可以确定这种形式的能量转化成了另一种形式的能量。

5.若发生能量的转移，必有一物体能量减少，另一种物体能量增加，并且能量的形式不变。

6.热传递的过程是内能的转移过程，内能转移的多少等于吸收或放出热量的多少。

典型例题分析：

例1.（•天津）如图10、试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的____能转化为塞子的机械能。

四冲程汽油机工作过程中的_____冲程与上述能量转化过程相

【解题思路】酒精灯酒精的化学能转化为水的内能，内能做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，汽油机中，正是汽油燃烧的内能做功，转化为机械能

【答案】内能、做功

例2.（·广东湛江）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）

A．0℃的冰没有内能

B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变

C．物体的温度越低，所含的热量越多

D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变

【解题思路】温度是指物体的冷热程度；热量是指在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量，只有发生热传递才有热量，跟热量搭配的词语只有：

“放出热量”、“吸收热量”、“传递热量”，而不能说“某物体具有热量”、“某物体的热量”、“所含的热量”，故C错；内能是指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，一切物体，不论温度高低，都具有内能。

物体的内能跟物体的质量、温度、体积、状态有关，故A错；晶体熔化或者凝固过程中温度保持不变，但要吸收热量或者放出热量，所以物体的内能是变

化的，故D错。

【答案】C

例3.（·广东湛江）城市中到处可见的违章“小广告”，严重影响着城市市容市貌，被称为“城市牛皮癣”，已成为城市管理中的一大“顽症”．在创建“宜居港城”活动中，小敏和同学们一起到街头巷尾用砂纸清除那些违章“小广告”；砂纸表面很粗糙，是为了摩擦力（填“增大”或“减小”），过了一会儿，小敏感觉砂纸发热，是因为机械能转化为能，这是通过________方式改变的．

【解题思路】增大摩擦力的方法是增大压力和增大接触面的粗糙程度，减小摩擦力的方法是减小压力、减小接触面的粗糙程度、变滑动为滚动、在接触面之间加润滑油或者利用磁极间的相互作用使接触面彼此分开。

砂纸表面很粗糙是为了增大摩擦力；摩擦生热是消耗机械能而产出内能，所以是机械能转化为内能，这是通过做功的方式改变物体内能的。

【答案】增大；内能；做功；

例4.（·广东湛江）如果蒸螃蟹时把质量为1kg温度为20℃水烧开（1标准大气压），则烧开这些水需要吸收的热量为_________J．[水的比热容是4.2103J/（kg·℃）]

【解题思路】首先要知道1标准大气压下水的沸点是100℃，然后根据公式Q吸=cm（t-t0）计算出吸收的热量。

【答案】（3）3.36×105J；

例5.（山东聊城）用天然气灶烧水，燃料0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。

已知水的比热容c＝4.2×103J（kg·℃），天然气的热镇q＝7.0×107J/m3。

求：

（1）0.5m3的天然气完全燃料放出的热量Q放。

（2）水吸收的热量Q吸。

（3）燃气灶的效率η。

【解题思路】第

（1）

（2）问可分别直接利用公式Q放＝qV、Q吸＝cm（t-t0）代入相关数据计算即可；第（3）问燃气灶的效率就是指水吸收的热量与天然气放出热量的比值。

【答案】

（1）Q放＝qV＝7.0×107J/m3×0.5m3＝3.5×107J

（2）Q吸＝cm（t-t0）＝4.2×103J（kg·℃）×100kg×（70℃-20℃）＝2.1×107J

（3）燃气灶的效率η＝Q吸/Q放＝2.1×107J/3.5×107J＝60%

例6.（·福州）作为宜居城市，福州近年来大力整治西湖、左海、内河，新建了琴亭湖，全力打造一个美丽的水城，较好地调节了福州市区的气温。

请你用所学知识解释修建人工湖和内河可以调节气温的主要原因。

【解题思路】因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得昼夜的温差小，能有效调节周围环境的气温。

【答案】根据Q=cmΔt因为水的比热容较大，相同质量的水和沙石比较，吸收或放出相同的热量时，水的温度降低的少。

这样能有效调节周围环境的气温。

例7.（·福州）（3分）福州首辆油电混合动力公交车于今年28日正式上路，这种公交车比普通公交车节能30%以上，百公里仅消耗柴油26kg，这些柴油完全燃烧放出的热量是多少？

（柴油的热值q＝3.3×107J/kg）

【解题思路】知道柴油的质量和柴油的热值，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求柴油完全燃烧放出的热量。

【答案】柴油完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.58×108J。

答：

26kg柴油完全燃烧放出的热量是8.58×108J。

例8．（广州）利用太阳能的方式之一是用太阳电池把能转化成能；另一种方式是用集热器加热。

从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了J热量．（水的比热容4.2×103J/（kg·℃））

【解题思路】能量的转化是指一种减少的能量转化为一种增加的能量；改变内能的方式有两种，即做功和热传递，太阳能热水器是通过热传递的方式增加内能的；根据水吸热公式：

Q吸=cm（t-t0）求出水吸收热量的多少。

【答案】太阳；电；热传递；6.3×107

巩固练习：

一、选择题

1．（山东省潍坊市第13题）下列说法，正确的是（）

A.橡皮筋被拉长后，分子之间只有引力

B.建筑工地上，汽车驶过时尘土飞扬，这是一种扩散现象

C.用锯锯木头，锯条发热，这是通过做功改变物体的内能

D.四冲程汽油机的做功冲程使汽车获得动力

2．（福建省福州第1题）今年的“5.18”海交会两岸交流更加广泛，来自台湾阿里山的桧木聚宝盆散发出的芬芳奇香，吸引人们在十几米外就能闻香而去，这是因为桧木芳香的分子（　　）

A．相互之间存在引力

B．相互之间存在斥力

C．相互之间存在间隙

D．在不停地做无规则运动

3．（广东省广州市第7题）把干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的读数。

如图2让玻璃板的下表面接触水面，然后稍稍用力向上拉，发现弹簧测力计读数变大，其原因是玻璃板与水的接触面之间存在（）

A．摩擦力

B．分子引力

C．分子斥力

D．大气压力

4．（四川内江，第Ⅰ卷8题）关于热现象，以下说法中正确的是（）

A.物体的机械能和物体的内能是同种形式的能，都与物体的机械运动和分子热运动以及分子间的相互作用情况有关

B.铁丝很难被拉断，说明分子之间只存在引力

C.分子间存在相互作用的引力和斥力

D.扩散现象只能说明分子是运动的，不能说明分子之间有空隙

5．（广东湛江，第8题）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（）

A．0℃的冰没有内能

B．水沸腾时继续吸热，温度保持不变

C．物体的温度越低，所含的热量越多

D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变

6．（江苏无锡，第2题）下列现象中，能说明分子不停地做无规则运动的是（）

A．细雨濛濛B.桂花拣香C．雪花飞舞D．树叶飘落

7．（山东威海，第3题）下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是：

（）

A、物体温度升高，一定吸收了热量　　　B、物体放出热量时，温度一定降低

C、物体温度升高，内容一定增加　　　D、物体内能增加时，温度一定升高　　

8．（湖北宜昌，第18题）关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A.在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少

B.物体内能增加，一定要从外界吸收热量

C.温度为0℃的物体没有内能

D.温度相等的1kg水和100g水内能相同

9．（湖南株洲，第3题）如图1所示，将两个铅柱的底面削平、削干净、然后紧紧地压在一起，两铅块就会结合起来，甚至下面吊一个钩码都不能把它们拉开。

这个实验说明了（）

A.一切物质的分子都在不停地做无规则运动

B分子之间存在吸引力

C.分子之间存在斥力

D分子之间存在间隙

10．（甘肃兰州，第10题）用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为（）

A．2.1×103J／（kg·℃）B．4.2×103J／（kg·℃）

C．1.2×103J／（kg·℃）D．条件不足，不能确定

11．（湖南株洲，第13题）株洲沿江风光带有一段人造沙滩，在炙热的夏天赤脚踩在沙滩上感觉烫脚，而站在湘江边得浅水滩处却感觉到凉爽。

形成这种现象的原因，下面解释正确的是（）

A.沙子的密度小，水的密度大B.沙子的密度大，水的密度小

C.沙子的比热容大，水的比热容小D.沙子的比热容小，水的比热容大

12．（江苏宿迁，第12题）在科学探究中，常把直接测量有困难的量转换成便于测量的量来研究．这种方法称之为转换法．例如在探究物质吸热升温的属性时，沙子和水吸收热量的多少不便直接测量，可以通过测量加热时间的长短来比较吸热的多少．下述实验中采用了转换法的是（）

A．在探究影响动能大小的因素时，动能大小的比较方法

B．在探究阻力对物体运动的影响时，推理出物体不受阻力时的运动状态

C．在探究串联电路电流特点时，换用不同灯泡及改变电源电压，多次实验

D．在探究压力对滑动摩擦力的影响时，保持接触面粗糙程度不变，改变压力

二、填空题

13．（山东济宁，第Ⅱ卷第4题）“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴。

”这是宋代诗人陆游《村居书喜》中的一句诗。

诗中描述的“花气袭人”现象表明：

分子在。

14．（广东省广州市第14题）利用太阳能的方式之一是用太阳电池把能转化成能；另一种方式是用集热器加热。

从改变物体内能的途径来看，太阳能热水器是通过来增加水的内能，一台太阳能热水器储有300kg的水，若水温从20℃升到70℃，这些水吸收了J热量．（水的比热容4.2×103J/（kg·℃））

15．（江西，第3题）生活中的“热”含义非常丰富，物理学中，“天气很热”中的“热”是指高；“两手相互摩擦手会发热”的“热”是指增加。

16．（广东湛江，第16题）城市中到处可见的违章“小广告”，严重影响着城市市容市貌，被称为“城市牛皮癣”，已成为城市管理中的一大“顽症”．在创建“宜居港城”活动中，小敏和同学们一起到街头巷尾用砂纸清除那些违章“小广告”；砂纸表面很粗糙，是为了摩擦力（填“增大”或“减小”），过了一会儿，小敏感觉砂纸发热，是因为机械能转化为能，这是通过________方式改变的．

17．（安徽芜湖，第5题）国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能源——天然气，天然气燃烧时，可以将__________能转化为内能，已知天然气的热值为4×107J/m3，则每输送100m3的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了_____________J的能量。

18．（山东省荷泽市，第13题）鄄城温泉度假村利用地热水供房间洗浴用水，请计算质量为100kg的地热水，温度从70℃降低到20℃，放出的热量是J（c水=4.2×103J／（kg·℃）。

19．（山东省潍坊市第15题）潍坊白浪河湿地公园建成后，水域面积大大增加，不仅起到了美化绿化作用，提升了城市形象，而且改善了周边生态环境，附近居民明显感觉到昼夜温度差变小了，请你运用所学物理知识，做出简要的解释。

20．（甘肃兰州，第21题）单缸四冲程柴油机，做功冲程将能转化为

能，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的来完成。

21．（湖北省荆门市第题）某电热水壶的铭牌如表所示，当此电热水壶正常工作时，用时8分钟将额定容量的水在一个标准大气压下从20℃加热到沸腾，水吸收的热量为J，消耗的电能为J。

此电热水壶的效率为。

（c水=4.2×103J/（kg·℃））

型号

WS-1217

额定电压

220V

额定功率

1200W

额定容量

1.2L

三、简答题

22．汽车发动机工作时，缸体的温度很高，为确保发动机正常工作，需对缸体进行冷却。

汽车发动机常用水作为冷却剂，这主要利用了水的的特性。

若汽车的水箱中装有10kg水，当水温升高50℃时吸收的热量是J[c水=4.2×103J/（kg·oC）]。

23．（福建省福州第22题）作为宜居城市，福州近年来大力整治西湖、左海、内河，新建了琴亭湖，全力打造一个美丽的水城，较好地调节了福州市区的气温。

请你用所学知识解释修建人工湖和内河可以调节气温的主要原因。

四、计算题

24．（浙江杭州，第5题）人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。

钻木取火的一种方法，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。

木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化