专题01 机械能、内能及其转化（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期中考点大串讲（北师大版）

期中复习·考点清单 九年级物理上册 •北师大版 第十章—机械能、内能及其转化 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 知识清单 01 第十章 机械能、内能及其转化 清单01 机械能 一、动能和势能 1.能量 （1）一个物体 ，我们就说这个物体具有能量。 （2）理解 ① 能量表示物体 大小的物理量；能量的大小可以用能够做功的多少来量度，一个物体能够做的功越多，它具有的能量就 。 ② 一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”，是说它具有做功的本领。 2.动能和势能 （1）动能 ①概念：物体由于 而具有的能 ②影响因素： 、 。 （2）势能 ①重力势能 a.概念：物体由于受到 并处在一定高度时所具有的能 b．影响因素： 、 。 ②弹性势能 a.概念：物体由于 而具有的能； b．影响因素： 。 （3）联系：动能和势能在一定条件下可以相互转化。 3.探究物体的动能跟哪些因素有关 ① 研究对象：小钢球 ② 研究方法： 。 如何判断钢球的动能大小：看 （ ）。 ③ 研究过程 如何控制速度不变：不同钢球从 的 由 滚下，使到达斜面底端时 相同。 如何改变钢球速度：使钢球从 滚下。 ④ 分析归纳：保持钢球质量不变时结论： ； 保持钢球速度不变时结论： 。 ⑤得出结论：物体动能与 和 有关；速度越大，质量越大，动能也越大。 二、机械能及其转化 1.机械能及其转化 （1）概念： 、 和 统称为机械能。 （2）方法：判断动能和势能的相互转化时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 2.机械能守恒 物体的动能和势能之间是可以转化的，在 ，机械能的总量保持不变。 3.做功过程实质上就是 。功是能量变化的量度，即力对物体做了多少功，就有多少能量发生了变化。 清单02 内能及其转化 一、分子热运动 1.物质的构成 （1）常见的物质是由大量的 、 构成的。 （2）分子大小：分子很 ，一般分子的直径只有百亿分之几米。 2.分子热运动 （1）扩散：两种 的物质可以 彼此进入对方的现象。 ①气体、液体、固体均能发生扩散现象； ②扩散快慢与 有关，温度越 ，扩散越快。 ③扩散现象说明：a. ；b. 。 ④用肉眼直接看到的运动 （填“是”或“不是”）分子热运动。 （2）分子热运动：组成物质的分子处于永不停息地无规则运动之中，温度越高，分子的 ，这种 运动叫做分子的热运动。 3.分子间的作用力 （1）分子间 存在相互作用的引力和斥力。 （2）分子间作用力与分子间距离的关系： ①当分子间距离变小时，引力和斥力都 ，斥力 的更明显，此时F斥>F引，作用力表现为斥力； ②当分子间距离变大时，引力和斥力都 ，斥力 的更明显，此时F斥<F引，作用力表现为引力。 ③当分子间的距离等于r0（r0为平衡距离）时，分子间引力与斥力 ；当分子间的距离大于10r0时，分子间的作用力可以忽略不计。 （3）固体、液体、气体的特性 物态 分子模型图 微观特性 微观特性 宏观特性 宏观特性 物态 分子模型图 分子间距离 分子间作用力 有无固定体积 有无固定形状 固态 很 很 有 有 液态 较大 较大 有 气态 很 很小，可以忽略 无 二、内能 1.内能 （1）内能：物体内部所有分子热运动 与分子 的总和。 （2）影响因素：①温度：温度 ，内能增加；温度降低，内能 。 ②质量：同种物质在温度、状态均相同，质量大的物体内能 。 ③其他：物体的内能与其材料、状态（固、液、气）也有关。 （3）一切物体在 温度下都有内能。 2.热量 ①温度不同的物体接触时，温度低的物体要升温，温度低的物体要 。低温物体从高温物 ，高温物体向低温物体 ，物体吸收或放出 的多少叫作热量（Q）。 ②热量是能量转移多少的量度，是一个 量。 ③不能说“含有”“有”“具有”“物体的热量”，可以说“吸收”或“放出”。 3.热传递改变物体的内能 （1）热传递：能量从 温物体传到 温物体，或者是从同一物体的 温部分传到 温部分。 （2）条件：不同物体或同一物体的不同部分之间存在 。 （3）最终结果：温度 ，没有温度差。 （4）实质：能量的 ，能量的形式并未发生变化。 （5）热传递过程，物体吸收热量，内能 ；放出热量，内能 。 注意：①热传递是传递 ，而不是传递 ； ②物体内能改变，温度 （选填“一定”或“不一定”）发生变化，如晶体的熔化、水的沸腾等。 4.做功改变物体的内能 （1）外界对物体做功，物体内能会 ，即其他形式的能转化为内能； （2）物体对外界做功，物体内能会 ，即内能转化为其他形式的能； （3）做功的实质：其他形式的能和内能的相互 ； （4）热传递与做功改变物体的内能是 的。 三、比热容 1.比热容 （1）物理意义：反映了物质的 本领。 （2）定义：一定质量某种物质在温度升高（降低）时，吸收（放出）热量与它的质量和升高（降低）温度乘积之 叫做这种物质的比热容，符号c表示。 （3）定义式： ，单位： ，符号是： 。 （4）比热容是物质的一种特性，只与物体的 、 有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等 。不同的物质，比热容一般不同。 （5）质量相同的不同的物质，当吸收（或放出）相同的热量，比热容小的温度变化 ；相同质量的不同物质，升高（或降低）相同的温度，比热容小的吸收（或放出）的热量 。 （6）水的比热容较大的应用 ①做传热介质：水作冷却剂、早春灌水护苗，汽车发动机常用水作冷却剂。 ②调节温度：内陆地区温差比沿海地区大，湿地公园利用水调节气温。 2.热量的计算：（1）物质吸热时热量的简单计算，吸热： ； （2）物质放热时热量的计算，放热： 。 四、热机 1.热机 （1）热机：各种利用 做功的机械叫做热机。 （2）工作原理：热机利用内能做功，将 能转化为 能。 2.内燃机 （1）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 （2）分类： 机和 机。 （3）内燃机的能量转化：化学能转化为内能，内能再转化为机械能。 3.汽油机 （1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由 、 、 、 四个冲程组成。 多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （3）汽油机的工作过程 （4）在四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成。 （5）四冲程汽油机一个工作循环包括 个冲程，活塞往复运动 次，曲轴转 圈，对外做功 次。 4.柴油机 （1）柴油机汽缸顶部无火花塞，只有 ；吸入气缸内的物质只有 。 （2）在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“压燃式”）。 冲程 示意图 特点 能量转化 冲程 进气门打开，排气门关闭，活塞向 运动， 混合物进入汽缸 冲程 进气门和排气门关闭，活塞向 运动，燃料混合物被 能转化为能 冲程 火花塞产生电火花，燃料燃烧。高温高压气体推动活塞 向运动，带动曲轴，对 （燃料化学能转化内能） 能转化为 能 冲程 进气门关闭，排气门打开，活塞向 运动，把废气排出汽缸 废气带走大部分内能 五、火箭 1.喷气式发动机 （1）火箭使用的是 发动机。 （2）工作原理：喷气式发动机的燃烧在燃烧室内燃烧后产生 的气体，产生很大的 推动机身向前运动。 （3）喷气式发动机又分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类。 2.火箭 （1）火箭：火箭本身带有燃料和氧化剂，不需要依靠 来助燃，飞行高度不受限制。 （2）液体燃料火箭主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、 和 组成。 （3）工作原理：输送系统 把燃料和氧化剂输送到燃烧室中，电火花点燃，产生高温、高压气体。进入高温的燃烧室的燃料和氧化剂可以 。燃烧产生的气体以很大的速度从喷口喷出，同时对火箭产生强大的反冲力，使火箭前进。 六、燃料的利用和环境保护 1.热值 （1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之 ，叫做这种燃料的热值（q）。热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出 。 （2）单位： ，符号： 。有些气体的热值单位为： 。热值大的物质常用作航空航天燃料。 （3）燃料燃烧放出的热量计算公式： 或 （用哪个公式计算取决于热值的单位）。 （4）木炭的热值为3.4×107J/kg的物理意义： 。 （5）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的 有关，与燃料的质量、燃料燃烧放出热量的多少以及燃料是否完全燃烧 。 2.热机的效率 （1）定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之 ，叫做热机的效率（η） （2）计算公式： 。 （3）提锅炉效率的方法 ①使燃料 燃烧； ②尽量 各种热量损失。 3.污染物的产生与危害 （1）煤、石油等燃料含有杂质，在燃烧时会产生 等有害气体，在燃烧不充分时，还会产生烟尘和 。这些烟尘、废气是大气污染的主要来源。 （2）大气污染直接危害人体健康，影响植物的正常生长。大气中的 和 溶于水中发生化学变化，会产生 ，危害农作物、森林及湖泊中的生物。 （3）有效地利用能源，又要很好地控制和减弱它对大气的污染，重视环境保护成为重要的国策。垃圾发电不仅对垃圾进行了有效的处理，节约了能源，还保护了自然环境。 方法模型归纳 02 1.影响物体动能和势能的因素 (1)物体动能由质量和速度共同决定，判断物体动能变化，看其质量和运动速度是如何变化的。 (2)物体重力势能由质量和高度决定，判断重力势能变化，看其质量和所处高度是如何变化的。 (3)物体弹性势能由物体形变程度决定，判断弹性势能变化，看其形变程度的变化情况。 2.动能和势能的转化 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，动能和势能之间可以相互转化。 在动能和势能转化过程中，总是一种(或多种)形式的能量在增加，另一种(或多种)形式的能量在减少。若一种形式的机械能发生了变化，而其他形式的机械能没有发生变化，或物体的动能和势能同时增大(或减小)，则物体的机械能一定与其他形式的能量发生了转化。 一、动能、势能及其转化 方法模型归纳 02 例1 如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆停止上下滚动．下列说法正确的是（　　） A．滚摆下降时，重力势能减小，动能减小 B．滚摆到最低点后又上升，重力势能转化为动能 C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒 D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能减小 【答案】D 典例突破 方法模型归纳 02 二、分子动理论 1. 物质的构成 （1）常见物质是由大量及其微小的粒子—分子、原子构成的； （2）分子的直径很小，以10-10m来量度。 2. 分子热运动 （1）一切物质的分子都在不停地做无规则热运动； （2）同一物体，分子运动越剧烈，物体的温度越高，即温度是物体分子热运动剧烈程度的标志； （3）扩散：不同的物质相互接触时，彼此进入对方的现象，扩散现象的实质是分子(原子)的相互渗入。 扩散现象表明：一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动，也说明物质的分子间存在间隙。 3. 分子间的作用力 （1）分子间存在着引力和斥力； （2）固体中分子间的距离小，相互作用力很大，有一定体积，有一定的形状。液体中分子间的距离较小，相互作用力较大，液体有一定体积，有流动性，形状随容器而变化。气体分子间的距离很大，彼此间几乎没有作用力，气体没有固定的体积，也没有同定的形状，可充满能够达到的整个空间。 方法模型归纳 02 典例突破 例2 分子动理论是人们用来解释热现象的初步知识，针对四幅图片的解释或实验操作说明中，错误的 是（　　） A B C D A．天气转暖，更浓郁的花香引来了长喙天蛾——分子热运动与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈 B．电子显微镜下看到金原子相距很近排列很整齐——固体分子间的作用力很大 C．上瓶装空气，下瓶装密度较大的二氧化氮，演示扩散现象——目的是避免重力对实验造成影响 D．削平底面的两个铅柱压在一起能吊起一个很重的钩码——分子在不停地做无规则运动。 方法模型归纳 02 三、改变物体内能的方法 1.热传递改变物体的内能 2.做功改变物体的内能 现象分析 实验结论 用暖袋暖手 暖袋温度降低，内能减少；人体温度升高，内能增大；能量从热水袋传递给人 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能 烧水 烧水时，水的温度升高，内能增加，能量从火焰传递给锅和水 温度不同的物体相互接触时，发生热传递，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少；即能量从高温物体传递给低温物体，所以热传递可以改变物体的内能 做功情况 探究过程与现象 分析与论证 得出结论 外界对物体做功 迅速压下活塞，玻璃筒内的气体被压缩，活塞对筒内气体做功，从而使筒内气体的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉开始迅速燃烧 做功可改变物体内能；外界对物体做功，物体温度升高，内能增加；物体对外界做功，温度降低，内能减少 物体对外界做功 向瓶内打气，压缩瓶内的空气，不断对瓶内空气做功，瓶内空气内能增加，温度升高，随着打入空气的增加，气压越来越大，直至冲开瓶塞，此时，瓶内的空气推动瓶塞做功，内能减少，温度降低，其中水蒸气液化成小水滴，形成白雾 做功可改变物体内能；外界对物体做功，物体温度升高，内能增加；物体对外界做功，温度降低，内能减少 方法模型归纳 02 典例突破 例3 在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，用酒精灯将水加热一段时间，可以看到塞子飞出，瓶口有白雾产生。如图所示，其中正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．试管内水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能增大 C．加热过程中水的比热容变大，内能增大 D．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大 【答案】D 方法模型归纳 02 四、比热容的实验探究 两套装置相同目的 控制两种装置相同的量 实验方法 两种液体吸收热量能力是通过什么反映的 实验中不停搅拌液体的目的 如果要使水和煤油的最后温度相同如何操作 温升相同那种液体吸收热量多 哪种液体的吸热能力强 表示不同物质吸热能力的物理量 吸收热量计算 安装顺序 在相同时间内，液体吸收热量相同 保证实验结论可靠性，酒精灯火焰大小、液体质量和初温 控制变量法 温度升高值 液体上下温度均匀 给水继续加热 水 水 比热容 利用比热容公式进行计算 自下而上 方法模型归纳 02 典例突破 例4 某同学利用如图甲所示的装置比较a、b两种液体吸热的情况： （1）实验中应量取质量相等的两种液体，分别倒入相同的烧杯中，用相同规格的电加热器加热，通电后电加热器的内能增加是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）方式改变的。 （2）图乙是该同学根据实验数据绘制的图象，同时加热6min，a液体吸收的热量　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）b液体吸收的热量。分析图象可知：质量相等的液体a和b，升高相同温度时，　 　吸收的热量多。 （3）物理学中用比热容表示物质的吸热能力，由图象可知，a、b液体的比热容之比是　 　。 【答案】（1）做功；（2）等于；a；（3）5：4 方法模型归纳 02 五、热机的四冲程过程 一个工作循环有两个活塞周期来回，四个工作冲程，一个做功冲程。 （1）吸气冲程：是向气缸内填充新鲜气体的过程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 （2）压缩冲程：是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。 （3）做功冲程：在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 （4）排气冲程：是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。活塞到达上止点时该过程结束。 方法模型归纳 02 典例突破 例5 如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说说法正确的是（　　） A．这四个冲程的正确顺序是丁→甲→乙→丙 B．丙冲程存在着化学能转化为内能的过程 C．乙冲程使汽车获得动力 D．甲、乙、丙冲程是靠惯性完成的 【答案】D 方法模型归纳 02 六、燃料的热值、效率及其相关计算 1. 热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 2. 热值的物理意义： （1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值； （2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它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、体积等均无关。 （3）热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） 3. 燃料的效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： ，对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成： 。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 方法模型归纳 02 典例突破 例6 汽油的热值为4.6×107J/kg。这个数值究竟有多大？我们可以通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：一个50kg的中学生，从大厦的1楼步行至第11楼（走了10层楼），每层楼的层高为3m，如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和该中学生克服重力做的功相等，就可以算出所需汽油的质量m0。下列相关说法正确的是（　　） A．该中学生克服重力做了1.5×103J的功 B．汽油的热值与汽油燃烧的情况有关 C．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg汽油燃烧放出的热量为4.6×107J D．通过计算可知m0约为0.33g 【答案】D 巩固提升 03 1．2024年7月份巴黎奥运会，中国跳水队拿了八块金牌，让世界各地的跳水爱好者为之瞩目。跳板跳水包括起跳、腾空、下落、入水几个阶段（如图所示），忽略空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．运动员即将离开跳板时，跳板的弹性势能最小 B．跳板被压弯，说明力可以改变物体的运动状态 C．运动员腾空上升过程中，其重力势能减小 D．运动员从腾空到刚接触水面的过程中，其动能先增大后减小 【答案】A 2．（2024•河北中考）2024年5月7日，河北省首条低空无人机物流运输航线试航成功。如图为正在运输货物的无人机，下列说法正确的是（　 　） A．无人机上升过程中，货物的重力势能可能减小 B．无人机水平匀速飞行时，货物的机械能保持不变 C．无人机在某一高度悬停时，货物的机械能一定为零 D．无人机下降过程中，货物的动能一定增大 【答案】B 巩固提升 03 3．（2024春•郑州市中原区外国语中学期中）下列有关分子动理论的说法中正确的是（　　） A．“破镜难圆”是因为固体分子间存在着斥力 B．松软的面包用手一捏体积会大大缩小，这说明分子间存在间隙 C．打扫教室时，看见尘土飞扬，说明分子在不停地做无规则运动 D．用热水相比较冷水更容易去掉衣物上污渍说明温度越高分子的无规则运动越剧烈 【答案】D 4．（2024春•黄冈黄州区期中）如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会儿看到塞子被弹起。 （1）拉动绳子克服摩擦 　 　，使筒壁温度 　 　，内能增大。 （2）现象：塞子被弹起，原因是筒内气体膨胀对塞子做功。气体膨胀内能减小，这是通过 　 　（选填“热传递”或“做功”）改变的。 （3）实验中筒口会出现白气，是 　 　（选填“筒内”或“筒外”）水蒸气发生 　 　（填物态变化）形成的。 【答案】（1）做功；升高；（2）做功；（3）筒内；液化 巩固提升 03 5．（2024春•鄂州梁子湖区期中）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（　　） A．物体内能增大，温度一定升高 B．物体温度升高，一定吸收了热量 C．物体温度升高，内能一定增大 D．物体内能增大，一定吸收了热量 【答案】C 6．（2023秋•河南期中）已知水的比热容比铜的比热容大，将质量和初温都相等的水和铜块，放在相同的加热装置上，加热相同的时间后，将铜块放入水中。则（　　） A．温度由铜块传递给水 B．铜块和水不发生热传递 C．热量由铜块传递给水 D．热量由水传递给铜块 【答案】C 7．（2024春•河南郑州市西工区期中）水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），如果将2kg的水倒掉一半，剩下的水的比热容是 　 　J/（kg•℃）；水结冰后，它的比热容将 　 　（选填“改变”或“不变”）；在1标准大气压下，初温为21℃、质量为1kg的水吸收3.36×105J的热量后，温度将升高 　 　℃。 【答案】4.2×103；改变；79 巩固提升 03 8．如图所示，是某种内燃机的四个冲程，则下列说法错误的是（　　） A．这是汽油机的四个冲程 B．其中丙为做功冲程 C．走完四个冲程，内燃机做功一次 D．走完四个冲程，曲轴转动一周 【答案】D 9．（2024春•湖南湘潭市期中）某太阳能热水器装有100kg、20℃的冷水，经过一天，水温升高到60℃，若用效率为20%的燃气灶对这些水加热，达到同样的效果需要2kg的燃气。求： （1）水吸收的热量； （2）燃气的热值。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】（1）水吸收的热量为1.68×107J；（2）燃气的热值为4.2×107J/kg 课堂小结 动能、势能、机械能 内能、改变内能的方式 热机工作循环 能量转 化 与 转 移 机械能 与内能 可 互相 转化 机械 能、 内 能 及 其 转 化 热值