专题02 机械能和内能（考点串讲）-2024-2025学年九年级物理上学期期中考点大串讲（苏科版）

期中复习·考点串讲 九年级物理上册 •苏科版 第十二章——机械能和内能 01 02 03 方法模型归纳 巩固提升 知识清单 目 录 知识清单 01 一、动能 势能 机械能 1．动能：物体由于 而具有的能，叫做动能。 2．势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 （2）重力势能：物体由于被 而具有的能量，叫做重力势能。 （3）弹性势能：物体由于发生 而具有的能，叫做弹性势能。 3．机械能：动能和势能之和称为机械能。 4．机械能守恒：动能和势能之间可以 ，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是 。 运动 举高 弹性形变 相互转化 守恒的 知识清单 01 5.探究影响物体动能大小的因素 （1）实验器材：斜面、钢球、木块。 （2）实验步骤 步骤1让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 步骤2换用质量不同的钢球，让它们从斜面的同一高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近。 知识清单 01 （3）实验现象 ①同一钢球从不同高度滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球滚到平面上时的速度越大，木块被推得越远。 ②质量不同的钢球从同一高度滚下，钢球滚到平面上时的速度相同。质量越大的钢球将木块推得越远。 （4）得出结论 ①物体动能的大小与物体的运动速度有关，物体运动速度越大，物体的动能越大。 ②物体动能的大小与物体的质量有关，物体的质量越大，物体的动能越大。 （5）归纳总结：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 知识清单 01 二、内能 热传递 1.内能：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的 ，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。 2.热传递：热量从 物体传递到 物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做热传递。 （1）热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。 （2）热传递的三种方式： 。 （3）热传递改变物体的内能：高温物体放出热量，温度降低，内能减少，低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。 总和 高温 低温 热传导、热对流和热辐射 知识清单 01 3. 内能与机械能的区别   概念 影响因素 研究对象 存在条件 内能 物体内部所有分子动能 与分子势能的总和  物体的温度、体积、 质量、状态等 微观世界的大量分子 任何物体在任何 情况下都具有内能 机械能  物体所具有的动能 和势能的总和 物体的质量、速度、 高度（或形变程度） 宏观世界的所有物体 运动或在高处或 发生弹性形变 知识清单 01 4. 温度、内能与热量的区别  物理量 温度 内能 热量 定义 温度表示物体的_________，是个状态量，一个物体在某一时刻，对应一定的温度。 物体内所有分子______和分子_____的总和叫物体的内能。 在热传递过程中转移的____。 语言描述 描述温度时，应该说“物体的温度高或低、是多少、降低或升高了“等。 物体“具有内能、内能改变了多少、转移了内能”等。 物体“吸收或放出”热量。 冷热程度 动能 势能 能量 知识清单 01 三、物质的比热容 1.单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的 ，简称比热。在国际单位制中，比热容的单位是J/（kg•℃），读作 。 （1）水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）；它的物理意义是1千克水，温度升高或者降低1℃，吸收或者放出的热量是4.2×103焦耳。 （2）由于水的比热容 ，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节气候。 （3）一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖。 比热容 焦每千克摄氏度 较大 知识清单 01 2.热量和比热容的计算 （1）热量的计算公式：Q吸=cm（t-t0）；降低时放出的热量为：Q放=cm（t0-t）。 （2）比热容公式：比热容 c= Q 表示物质吸收或放出的热量，单位是焦耳（J） m 表示物体的质量，单位是千克（kg） Δt 表示升高（或降低）的温度，单位是摄氏度（℃） 吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0 – t末温 c表示物质的比热容，单位是焦/（千克·℃），符号: J/(kg·℃) 知识清单 01 2.探究不同物质吸热情况 （1）实验分析：判断水与沙子的吸热本领的大小，有两种方法。 ①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少，用时较多的，说明吸收的热量多，则比热较大。 ②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少，温度升高较多的，则比热较小。 （2）实验方法：控制变量法、转换法。 （3）实验器材：2个相同的酒精灯、烧杯、水、沙子、温度计支、铁架台个、石棉网、火柴、停表。 知识清单 01 （4）实验步骤 步骤①在两个铁架台的底座上各放一个规格相同的酒精灯，调好铁圈的高度，将石棉网放在铁圈上。 步骤②将盛有等质量的水和沙子的烧杯分别放在石棉网上。 步骤③将两支温度计分别挂在铁架台的支架上，并将玻璃泡全部浸入液体中，读出此时水和沙子的初温度，填入表中。 步骤④点燃酒精灯，同时对水和沙子加热，加热时间均为6分钟，停止加热前分别读出水和沙子的末温度, 填入表中。 步骤⑤整理实验器材。 （5）实验结论：质量相同的水和沙子吸收相同的热量,食用油的温度升高的较大。 知识清单 01 四、机械能与内能的相互转化 1.做功改变物体的内能：当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小（实质是其他形式的能量与内能之间的相互转化）。 2.比较改变内能的两种方式 做功 对物体做功 内能_____ 实质是机械能与内能发生_____ 做功 物体对外做功 内能______ 实质是机械能与内能发生_____ 热传递 物体吸收热量 内能_____ 实质是内能发生_______ 热传递 物体放出热量 内能_____ 实质是内能发生_______ 转化 增大 减小 转移 增大 减小 知识清单 01 3.内燃机：热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为 和 。 4.汽油机 （1）构造：由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 （2）工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 汽油机 柴油机 知识清单 01 （3）工作流程：内燃机通过 四个冲程不断循环来保证连续工作的。 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。 ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高。 吸气、压缩、做功、排气 知识清单 01 ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 知识清单 01 5.燃料的热值：1kg某种燃料 放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。单位是焦/千克（J/kg），读作 。同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （1）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 （2）公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）。 q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）。 Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 完全燃烧 焦每千克 知识清单 01 6.热机的效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量 ，叫做热机的效率。 （1）公式： η 或η （2）物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 （3）提高热机效率的主要途径 ①尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量。 ②在热机的设计和制造上，采用先进的技术。 ③使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 之比 方法模型归纳 02 一、判断物体的动能和重力势能的变化问题 1、动能的大小与物体的质量和速度有关，对于同一个物体，只要质量和速度不变，其动能就保持不变。 2、重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关，改变其中一个量，物体的重力势能就要发生变化。 方法模型归纳 02 1、动能与重力势能间的转化：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 2、动能与弹性势能间的转化：关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。加速运动时：弹性势能转化为动能；减速运动时：动能转化为弹性势能。 3、动能、重力势能、弹性势能间的转化：在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 二、动能和势能之间的转化 方法模型归纳 02 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。【即忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型】 在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力” 、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的。 三、 机械能守恒的条件 方法模型归纳 02 四、温度、内能与热量辨析温度、内能与热量辨析 1、温度：温度表示物体的冷热程度，同一物体，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大。 2、热量：热量和功一样，是过程量，只是用来衡量物体内能或机械能变化了多少，离开过程，谈热量毫无意义。就某一状态而言，只有内能，不存在热量。 3、内能：内能是状态量，一般描述物体“具有内能、内能改变了多少、转移了内能”等。 方法模型归纳 02 1、 比热容是物质的一种特性：每种物质都有自己的比热容。同种物质的比热容是不变的，与质量、变化的温度、吸收的热量无关，它仅与物质的种类和状态有关。 2. 比热容图像 （1）等时分析法：作一条垂直于温度轴的直线，可以看出升高相同的温度时，加热时间的长短； （2）等温分析法：作一条垂直于时间的直线，可以比较加热时间相同时，温度升高的多少。 3. 水的比热容大的应用，主要有两个方面 （1）一定质量的水吸收（或放出）很多的热量而自身的温度却变化不多，有利于调节温度； （2）一定质量的水升高（或降低）一定温度，吸热（或放热）很多，常用作冷却剂或供热介质。 五、比热容 方法模型归纳 02 六、比热容相关计算 1、用公式计算时注意区分温度和温度差：计算物质吸收或放出热量时，要注意公式中的△t是温度差而不是某一温度。 吸热时Δt =t末温- t0 放热时Δt=t0 – t末温 2、用比例法解题：第一步，以比值的形式写出要求的比值；第二步，用公式展开要求的比值；第三步，代入各物理量的数值；第四步，计算求解。 方法模型归纳 02 七、做功改变物体的内能 1、做功可以改变物体的内能有两层含义：外界对物体做功，则机械能转化为物体的内能；若物体对外界做功，则物体的内能转化为机械能。 2、判断物体内能的改变方式的关键是看内能改变过程中能量形式是否发生了变化。热传递是能量的转移过程，在此过程中能的形式不发生变化；做功的实质是能的转化过程，能量从一种形式转化成另一种形式。 巩固提升 03 1. “绿野忽而雪花飘，闻香方知春来到”，闻到花的香味说明（　　） A．分子间有空隙 B．分子间有引力 C．分子做无规则运动 D．分子间有斥力 C 巩固提升 03 2．2024年1月，来自广西南宁的11位“砂糖橘”勇闯哈尔滨的新闻和视频霸占了各大网站和平台的头条，这群可爱的小朋友在黑龙江游学的一举一动都受到了全国网友的关注。下列与哈尔滨有关说法正确的是（　　） A．看冰雕，冰在熔化过程中，温度不变，内能不变 B．玩滑雪，滑雪板宽大，是为了减小压强，滑雪杖的端部尖细，是为了增大压强 C．泡澡堂，澡堂里热气腾腾，是水池里的热水汽化形成的白色水蒸气 D．烤肉串，木炭燃烧的越旺，木炭的热值就越大 B 巩固提升 03 3．关于同一种物质的比热容，下列说法正确的是（　　） A．若物体质量增大一倍，则比热容减小一半 B．若物体温度升高一倍，则比热容增大一倍 C．比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少都无关 D．若物体吸收的热量增大一倍，比热容增大一倍 C 巩固提升 03 4．下面几个研究实例：①研究动能时，用木块移动的距离表示动能大小。 ②研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变。③研究功率时把它与速度相比。④研究动能时将高度转换成速度。其中，采用了相同科学方法的是（　　） A．①和② B．②和③ C．①和④ D．③和④ C 巩固提升 03 5．下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑 C 巩固提升 03 6．用相同规格的电加热器分别同时对质量相等的甲、乙两种液体加热（不计热量损失），如图所示是甲、乙两种液体的温度随加热时间变化的关系图像。下列说法正确的是（　　） A．1min内，乙吸收的热量比甲多 B．1min后乙温度不变，内能不变 C．甲、乙的比热容之比为3：2 D．甲、乙的比热容之比为2：1 D 巩固提升 03 7．如图所示，是由微颗粒（1~50nm）制备得到的新型防菌“纳米纸”，在“纳米纸”的表面细菌无法停留且油水不沾，与此现象有关的判断正确的是（　　） A．组成“纳米纸”的分子间没有间隙 B．油分子间引力使纸面上的油汇集成小油珠 C．“纳米纸”可阻止细菌分子无规则运动 D．油与“纳米纸”分子间只有斥力没有引力 B 巩固提升 03 8．判断下列几种情况下，物体的机械能是增加还是减少？ (1)直升飞机匀速上升 。 (2)洒水车沿街道匀速行驶，将水洒向路面 。 增加 减少 巩固提升 03 9．汽油机作为汽车的“心脏”，一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟做功 次。如图所示的汽油机正处于 冲程，为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸内能。 900 压缩 热传递 巩固提升 03 10．某太阳能热水器，水箱容量为50L，该地点平均每平方米每秒钟太阳辐射内能为1×103J，如果将整箱水的温度从20℃加热到80℃，需要阳光照射5h（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的35%转化为水的内能），热水器上集热器的面积至少为 m2。 2 巩固提升 03 11．桃花盛开的季节，小明漫步于生态园，闻到阵阵花香，闻到花香是因为分子 ；他看到树叶上的两滴小水珠接触后合成更大的一滴，这表明分子间存在 。 在不停地做无规则运动 引力 巩固提升 03 12．为了捍卫国家主权，我军派调排水量达67500t的“辽宁”号航空母舰加强了对南海黄岩岛等岛屿的巡逻。辽宁号航空母舰以重油（原油提出汽油、柴油后剩余的重质油）为燃料，总功率1.5×108W，最高航速约54km/h。如果航母总功率全部用来提供它向前的牵引力，求：（g取10N/kg，重油的热值取4×107J/kg） (1)当航母以最高航速航行时，它产生的牵引力； (2)若这种状态下匀速航行1000km，航母发动机的效率25%，至少需要燃烧多少重油。 巩固提升 03 （1）航母的最高航速为 由 得，航母的牵引力为 （2）航母牵引力做的功为 需要重油完全燃烧释放的热量 由 得，所需油的质量为 课堂小结 机械能 机械能和内能 势能 动能 内能 重力势能 弹性势能 改变方式：做功和热传递 热机 汽油机和柴油机