专题02 机械能和内能（期中知识清单）九年级物理上学期新教材苏科版

专题02 机械能和内能 考点要求 课标要求 机械能 · 3.2.1知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 · 例1 定性说明荡秋千过程中动能和势能的相互转化。 · 例2 分析《天工开物》中汲水装置工作时能量的相互转化。 内能 · 3.3.1 了解内能和热量。 比热容 · 3.3.2 通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 · 例1 能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。 热机 · 3.3.3 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 · 例2 了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 热值 · 3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。 · 活动建议： · （1）调查当地近年来炊事、取暖、交通等方面燃料结构的变化，从经济与环保的角度开展讨论。 · （2）燃料的种类很多，如木柴、煤、汽油、酒精、天然气等，查阅资料并比较相同质量的不同燃料完全燃烧时放出热量的多少。 考查重点：动能和势能是物理学中的基本概念，动能与物体质量和速度相关，势能包括重力势能和弹性势能，分别与质量和高度、弹性形变程度相关。机械能守恒定律指出，在无外力作用下，动能和势能相互转化时，机械能总量不变。内能是物体分子热运动和分子势能的总和，与温度相关，做功和热传递都能改变内能。比热容是物质吸热或放热能力的量度，与物质种类和状态有关，与质量、温度变化无关。热量计算公式，用于计算物体在热传递过程中的吸热或放热。 主要题型包括选择题、填空题和实验题。选择题考查概念理解和现象分析，填空题检验基础知识记忆和现象理解，实验题考察实验设计和数据分析能力。计算题涉及比热容公式燃烧放热公式)计算。 命题趋势：题目将更贴近生活实际，综合考查多个知识点，并强调科学探究能力。物理与其他学科的融合也会更加紧密，要求学生具备跨学科知识应用能力。 本章在中考物理中通常占10%-15%的分值，其中基础题占比约60%（侧重概念辨析与简单计算），中档题占30%（综合考查能量转化与实验分析），难题占10%（涉及多知识点融合的效率计算及跨学科应用） 机械能及其转化问题 1．动能、势能变化及相互转化分析 解题策略：明确动能与物体质量和速度有关，重力势能与物体质量和高度有关，弹性势能与弹性形变程度有关。分析物体质量、速度、高度或弹性形变的变化，分析判断具体动能、重力势能、弹性势能如何变化。 方法技巧：在分析复杂情景时，可对物体运动过程分段，逐一分析各段中影响动能、势能的因素变化。比如一个小球从斜面上滚下，先分析在斜面上时质量不变，高度降低重力势能减小，速度增大动能增大；滚到水平面上后，高度不变重力势能不变，速度因摩擦力减小动能减小。抓住关键词，如“匀速”则表示动能不变；“上升”则重力势能增加。 易错点：物体由于质量变化带来的动能和势能的变化，如洒水车、喷洒农药的无人机等。 2．机械能守恒问题 解题策略：首先判断系统是否满足机械能守恒条件，即物体在运动过程中不受摩擦等阻力或忽略一切能量损耗。初始状态动能与势能之和等于末状态动能与势能之和。 方法技巧：确定研究对象和研究过程，找准初末状态的动能和势能。如“蹦极”问题，分析物体在下落过程中各阶段的受力情况，从而得出速度变化情况，据此分析动能和势能的转化。 内能相关问题 1．内能大小变化及改变方式 解题策略：内能与物体的温度、质量、状态等有关。判断内能大小变化时，综合考虑这些因素。改变内能的方式有做功和热传递，分析过程中明确是哪种方式改变内能。 方法技巧：对于做功改变内能，要分清是外界对物体做功（如压缩气体，机械能转化为内能）还是物体对外界做功（如气体膨胀，内能转化为机械能）。热传递改变内能则看物体间是否存在温度差及热量传递方向（高温物体向低温物体传递热量）。例如，摩擦生热是通过做功的方式增加物体内能；用热水袋取暖是通过热传递增加人体内能。 2．温度、热量与内能的关系问题 解题策略：关键在于理解温度、热量和内能的区别与联系。温度是物体冷热程度的度量，热量是热传递中能量的转移，内能是物体分子动能和势能的总和。温度变化通常伴随内能变化，热量转移导致内能重新分配。例如，晶体熔化时内能增加但温度不变，表明内能增加不必然导致温度升高。分析问题时，要区分三者，避免概念混淆。 方法技巧：温度是物体冷热程度的量度，内能是分子动能和势能的总和，热量是热传递中的能量转移。温度变化可能影响内能，但内能变化不一定导致温度变化。热量仅在热传递时存在，影响内能但不一定改变温度。例如，0℃的冰在熔化时吸收热量，内能增加，温度保持不变。分析时需区分温度、内能和热量的定义和影响。 比热容及热量计算问题 1．比热容概念及应用问题 解题策略：比热容是单位质量物质温度变化1℃所需热量，与物质种类和状态有关。例如，水比热容大，导致沿海昼夜温差小。理解比热容时，要区分其与质量、温度变化量的不同，如汽车发动机用比热容大的水作冷却剂。 方法技巧：比热容是物质固有属性，不随质量、温度或热量变化。不同物质比热容不同，可解释如暖气片中水传热现象。计算热量时用Q=cmΔt，注意Δt的正确取值和物态变化对热量的影响。 比较比热容时，控制变量后比较热量或温度变化。图像问题中，相同加热条件下，温度变化慢的物质比热容大。联系生活实际，理解水比热容大的应用，有助于分析热量计算问题。 2．热量有关计算问题 解题策略：（1）审题：明确题目中涉及的物质种类，判断其比热容是否已知。例如，常见物质如水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)要牢记。找出已知量，如质量m、初温、末温t、吸收或放出的热量Q等，以及所求物理量。 （2）分析：根据已知条件和所求问题，选择合适的公式。求热量用；求比热容用；求质量，用；求温度变化量，用。 （3）计算：将已知量代入公式时，要注意单位的统一。质量的单位是kg，温度的单位是℃，热量的单位是J，比热容的单位是J/(kg·℃) 。计算过程要细心，注意运算顺序和科学计数法的运算。 （4）检查：检查答案的合理性，比如计算出的比热容是否在常见物质比热容的合理范围内，质量、热量等物理量是否为正值等。检查单位是否正确，计算过程是否有误。 方法技巧：计算热量时，注意Δt表示温度升高或降低，避免混淆初温和末温。物体吸热时，Δt = t - t0；放热时，Δt = t0 - t。热传递问题中，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，据此列方程求解。 当两个温度不同的物体相互接触达到热平衡时，Q吸=Q放。在实际应用中，要准确判断哪个物体是高温物体放出热量，哪个物体是低温物体吸收热量。对于存在吸放热过程，不计热损失，则Q吸=Q放；若考虑热损失，则有Q放，其中 为吸热与放热之比，即热效率。 机械能与内能的转化问题 1．汽油机系列问题 解题策略：汽油机工作循环包含吸气、压缩、做功、排气四个冲程，涉及能量转化。压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物，机械能转为内能，温度升高；做功冲程中，燃料燃烧释放内能，推动活塞，内能转为机械能。分析能量转化时，需考虑冲程特点，判断能量转化方向。汽油机与柴油机工作过程有异同，需注意。解决计算题时，根据条件选择合适公式求解，如计算燃料燃烧释放内能，分析转化为机械能的量。 方法技巧：判断汽油机工作冲程，需看活塞方向和气门状态：吸气时进气门开排气门关，活塞下行；压缩时两门闭，活塞上行；做功时两门闭，活塞下行；排气时进气门关排气门开，活塞上行。汽油机吸入油气混合物，用火花塞点燃；柴油机吸入空气，用喷油嘴在压缩末喷油自燃。燃料热量用Q放=mq计算，有用机械能W有可由η=W有/Q放得出，其中η为热机效率。 2．燃料热值问题 解题策略：热值是燃料的一种特性，它表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，符号为q，单位是J/kg（对于固体和液体燃料）或（对于气体燃料）。不同燃料的热值一般不同，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关。 方法技巧：（1）燃料完全燃烧放热计算：根据公式Q放=mq（固体、液体燃料）或Q放=Vq（气体燃料）。例如，完全燃烧0.5kg干木柴，干木柴热值，则放出的热量。 （2）已知热量求燃料质量或体积：由Q放=mq可得，由Q放=Vq可得。比如，要获得的热量，需要完全燃烧多少酒精，酒精热值，则。 机械能 一、机械能 1．动能：物体由于 而具有的能，叫做动能。一切运动的物体都具有动能，动能与物体的 和 有关，物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越 。 2．势能： 势能和 势能统称为势能。 （2）重力势能：物体由于 而具有的能量，叫做重力势能。重力势能与物体的 和物体所处的 有关。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越 。 （3）弹性势能：物体由于发生 而具有的能，叫做弹性势能；弹性势能与 有关，同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越 。 3．机械能：动能和势能之和称为 ；单位： （ 、、）。 （1）动能和势能都属于 能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量， 能和 能是机械能的两种表现形式。 （2）机械能大小：动能和势能的 。 二、动能和势能的转化与守恒 1．动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受 作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 2．动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。 3．机械能守恒：如果只有 能和 能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 4．注意：机械能守恒一般都是 状态下才发生的，即没有任何 ，不受任何 ，且发生碰撞等现象时没有任何机械能转化为 的能，也没有 的能转化为机械能。实际上物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。 内能 热传递 一、内能 1．分子动能和分子势能：有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有 能；分子间存在着相互作用力，所以分子之间还具有 能；在物理学中，把物体内部所有分子动能与分子势能的 ，叫做物体的 能。 2．单位：内能的单位是 ，简称 ，用字母 表示。 3．注意：（1）任何物体在 情况下都具有内能。 （2）内能具有不可 性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。 （3）内能是可以 的。 （4）对单个分子或少量分子谈内能是无 的。 二、热传递 1．热传递：能量从 处传递到 处的现象，叫做 。 2．热传递的实质：热传递实质上传递的是 ，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用 来量度。 3．热传递改变物体的内能：（1）条件：两个物体之间或同一个物体的不同部分存在 。 （2）过程：高温物体放出热量，温度 ，内能 ，低温物体吸收热量，温度 ，内能 。 （3）结果：温度 。 （4）实质：内能的转移。能量的 没有改变。 4．注意：热传递具有 性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 三、温度、内能和热量的关系 1．内能和温度的关系：（1）物体内能的变化， 引起温度的变化，这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化； 如晶体的 和 过程，还有液体 过程，内能变化，温度保持不变。 （2）温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的 ，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大；温度降低，物体内能减小，物体温度的变化，一定会引起 的变化。  2．内能与热量的关系：（1）物体的内能改变了，物体却 吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式： 和 ，即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。 （2）热量是物体在热传递过程中 变化的量度，当物体与外界不做功时，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少，因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。  3．热量与温度的关系：（1）物体吸收或放出热量，温度 变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固），这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变。 （2）物体温度改变了，物体 要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。 4．注意：（1）内能和温度是物体本身就 的，而热量是伴随着 存在的，内能和温度都是 物理量，而热量则是 物理量；物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加．三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。 （2）热量、温度和内能：“热量不能 、温度不能 、内能不能 ”。 物质的比热容 一、比热容 1．比热容：物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比叫作 。定义式：；比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。在国际单位制中，比热容的单位是 ，读作焦每千克摄氏度。 2．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 焦耳。 3．比热容解释简单的自然现象：如为什么海水与沙子在同一时刻的温度不一样？因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子升温 ；没有日照时，海水降温比沙子降温 。 4．注意：（1）比热容是物质的 ，与物质的 和 有关，与 、 、温度的 等均无关。 （2）由于水的比热容较大，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 。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 或 。 二、热量的计算 1．吸放热公式：物体的温度升高时吸收热量为：Q吸=cm（t-t0）；降低时放出的热量为：Q放=cm（t0-t）。 其中c-物体的比热容-单位 。m-物体的质量-单位 。t0-物体原来的温度-单位 。t-物体后来的温度-单位 。 若用△t表示物体 （升高或降低的温度），物体温度升高过程吸收的热量或物体温度降低过程放出的热量可以统一写为： 。公式可以变形为 、 、 。 2．热平衡：在热传递过程中，如果没有热量 ，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放=Q吸，把这个关系叫热平衡方程。 3．注意：（1）注意热平衡方程只适用于无热量 的热传递过程；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。 （2）在使用热量公式进行计算时，首先各物理量的单位必须统一用国际单位，如温度t的单位用℃，质量m的单位用kg，比热容c的单位用J/（kg•℃），热量的单位用J；其次，对有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱套，注意分清“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的都是温度的改变量△t，而不是温度t；而“升高到”“降低到”对应的才是物体的末温t。 机械能和内能的相互转化 一、做功改变内能 1．做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能 ，当物体对外界做功时，物体的内能就会 。 2．做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互 。 二、内燃机 1．内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为 机和 机。 2．汽油机的工作原理：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 能； 3．汽油机的工作流程：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， 和 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， 汽缸内燃料混合物，温度 。 （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 ，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外 。 （4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把 排出气缸。 4．工作过程中能量的转化 （1）压缩冲程： 能→ 能； （2）做功冲程：先是 能→ 能，再由 能→ 能； 5．一个工作循环中对外做功 次，活塞往复 次，曲轴转 周，飞轮转 圈。 三、燃料的热值 1．热值：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量 ，叫作这种燃料的热值，符号时 。单位是 ，读作焦耳每千克。 2．公式：Q放=mq，m-燃料的质量-单位 ；q-燃料的热值-单位 ；Q放-燃烧放出的热量-单位 。 3．热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在 时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 4．热值是燃料的物理属性：热值是燃料的一种 ，同种燃料的热值 ，不同种燃料的热值一般 。热值与 、 无关。 四、热机的效率 1．定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为： ，由于热机在工作过程中总有能量 ，所以热机的效率总小于 ； 2．热机在工作过程中造成能量损失的因素：燃料很难 燃烧、排出的 带走能量、热机部件要 、克服运转机件之间的 消耗能量。 3．提高热机效率的方法：尽量让燃料 燃烧、设法利用 的能量、减少能量 、保证良好的 。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 机械能和内能 考点要求 课标要求 机械能 · 3.2.1知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 · 例1 定性说明荡秋千过程中动能和势能的相互转化。 · 例2 分析《天工开物》中汲水装置工作时能量的相互转化。 内能 · 3.3.1 了解内能和热量。 比热容 · 3.3.2 通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。 · 例1 能运用比热容说明为什么沙漠中的昼夜温差比海边的大。 热机 · 3.3.3 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 · 例2 了解热机对社会发展所起的作用和对环境的影响。 热值 · 3.3.1 从能量转化的角度认识燃料的热值。 · 活动建议： · （1）调查当地近年来炊事、取暖、交通等方面燃料结构的变化，从经济与环保的角度开展讨论。 · （2）燃料的种类很多，如木柴、煤、汽油、酒精、天然气等，查阅资料并比较相同质量的不同燃料完全燃烧时放出热量的多少。 考查重点：动能和势能是物理学中的基本概念，动能与物体质量和速度相关，势能包括重力势能和弹性势能，分别与质量和高度、弹性形变程度相关。机械能守恒定律指出，在无外力作用下，动能和势能相互转化时，机械能总量不变。内能是物体分子热运动和分子势能的总和，与温度相关，做功和热传递都能改变内能。比热容是物质吸热或放热能力的量度，与物质种类和状态有关，与质量、温度变化无关。热量计算公式，用于计算物体在热传递过程中的吸热或放热。 主要题型包括选择题、填空题和实验题。选择题考查概念理解和现象分析，填空题检验基础知识记忆和现象理解，实验题考察实验设计和数据分析能力。计算题涉及比热容公式燃烧放热公式)计算。 命题趋势：题目将更贴近生活实际，综合考查多个知识点，并强调科学探究能力。物理与其他学科的融合也会更加紧密，要求学生具备跨学科知识应用能力。 本章在中考物理中通常占10%-15%的分值，其中基础题占比约60%（侧重概念辨析与简单计算），中档题占30%（综合考查能量转化与实验分析），难题占10%（涉及多知识点融合的效率计算及跨学科应用） 机械能及其转化问题 1．动能、势能变化及相互转化分析 解题策略：明确动能与物体质量和速度有关，重力势能与物体质量和高度有关，弹性势能与弹性形变程度有关。分析物体质量、速度、高度或弹性形变的变化，分析判断具体动能、重力势能、弹性势能如何变化。 方法技巧：在分析复杂情景时，可对物体运动过程分段，逐一分析各段中影响动能、势能的因素变化。比如一个小球从斜面上滚下，先分析在斜面上时质量不变，高度降低重力势能减小，速度增大动能增大；滚到水平面上后，高度不变重力势能不变，速度因摩擦力减小动能减小。抓住关键词，如“匀速”则表示动能不变；“上升”则重力势能增加。 易错点：物体由于质量变化带来的动能和势能的变化，如洒水车、喷洒农药的无人机等。 2．机械能守恒问题 解题策略：首先判断系统是否满足机械能守恒条件，即物体在运动过程中不受摩擦等阻力或忽略一切能量损耗。初始状态动能与势能之和等于末状态动能与势能之和。 方法技巧：确定研究对象和研究过程，找准初末状态的动能和势能。如“蹦极”问题，分析物体在下落过程中各阶段的受力情况，从而得出速度变化情况，据此分析动能和势能的转化。 内能相关问题 1．内能大小变化及改变方式 解题策略：内能与物体的温度、质量、状态等有关。判断内能大小变化时，综合考虑这些因素。改变内能的方式有做功和热传递，分析过程中明确是哪种方式改变内能。 方法技巧：对于做功改变内能，要分清是外界对物体做功（如压缩气体，机械能转化为内能）还是物体对外界做功（如气体膨胀，内能转化为机械能）。热传递改变内能则看物体间是否存在温度差及热量传递方向（高温物体向低温物体传递热量）。例如，摩擦生热是通过做功的方式增加物体内能；用热水袋取暖是通过热传递增加人体内能。 2．温度、热量与内能的关系问题 解题策略：关键在于理解温度、热量和内能的区别与联系。温度是物体冷热程度的度量，热量是热传递中能量的转移，内能是物体分子动能和势能的总和。温度变化通常伴随内能变化，热量转移导致内能重新分配。例如，晶体熔化时内能增加但温度不变，表明内能增加不必然导致温度升高。分析问题时，要区分三者，避免概念混淆。 方法技巧：温度是物体冷热程度的量度，内能是分子动能和势能的总和，热量是热传递中的能量转移。温度变化可能影响内能，但内能变化不一定导致温度变化。热量仅在热传递时存在，影响内能但不一定改变温度。例如，0℃的冰在熔化时吸收热量，内能增加，温度保持不变。分析时需区分温度、内能和热量的定义和影响。 比热容及热量计算问题 1．比热容概念及应用问题 解题策略：比热容是单位质量物质温度变化1℃所需热量，与物质种类和状态有关。例如，水比热容大，导致沿海昼夜温差小。理解比热容时，要区分其与质量、温度变化量的不同，如汽车发动机用比热容大的水作冷却剂。 方法技巧：比热容是物质固有属性，不随质量、温度或热量变化。不同物质比热容不同，可解释如暖气片中水传热现象。计算热量时用Q=cmΔt，注意Δt的正确取值和物态变化对热量的影响。 比较比热容时，控制变量后比较热量或温度变化。图像问题中，相同加热条件下，温度变化慢的物质比热容大。联系生活实际，理解水比热容大的应用，有助于分析热量计算问题。 2．热量有关计算问题 解题策略：（1）审题：明确题目中涉及的物质种类，判断其比热容是否已知。例如，常见物质如水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)要牢记。找出已知量，如质量m、初温、末温t、吸收或放出的热量Q等，以及所求物理量。 （2）分析：根据已知条件和所求问题，选择合适的公式。求热量用；求比热容用；求质量，用；求温度变化量，用。 （3）计算：将已知量代入公式时，要注意单位的统一。质量的单位是kg，温度的单位是℃，热量的单位是J，比热容的单位是J/(kg·℃) 。计算过程要细心，注意运算顺序和科学计数法的运算。 （4）检查：检查答案的合理性，比如计算出的比热容是否在常见物质比热容的合理范围内，质量、热量等物理量是否为正值等。检查单位是否正确，计算过程是否有误。 方法技巧：计算热量时，注意Δt表示温度升高或降低，避免混淆初温和末温。物体吸热时，Δt = t - t0；放热时，Δt = t0 - t。热传递问题中，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，据此列方程求解。 当两个温度不同的物体相互接触达到热平衡时，Q吸=Q放。在实际应用中，要准确判断哪个物体是高温物体放出热量，哪个物体是低温物体吸收热量。对于存在吸放热过程，不计热损失，则Q吸=Q放；若考虑热损失，则有Q放，其中 为吸热与放热之比，即热效率。 机械能与内能的转化问题 1．汽油机系列问题 解题策略：汽油机工作循环包含吸气、压缩、做功、排气四个冲程，涉及能量转化。压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物，机械能转为内能，温度升高；做功冲程中，燃料燃烧释放内能，推动活塞，内能转为机械能。分析能量转化时，需考虑冲程特点，判断能量转化方向。汽油机与柴油机工作过程有异同，需注意。解决计算题时，根据条件选择合适公式求解，如计算燃料燃烧释放内能，分析转化为机械能的量。 方法技巧：判断汽油机工作冲程，需看活塞方向和气门状态：吸气时进气门开排气门关，活塞下行；压缩时两门闭，活塞上行；做功时两门闭，活塞下行；排气时进气门关排气门开，活塞上行。汽油机吸入油气混合物，用火花塞点燃；柴油机吸入空气，用喷油嘴在压缩末喷油自燃。燃料热量用Q放=mq计算，有用机械能W有可由η=W有/Q放得出，其中η为热机效率。 2．燃料热值问题 解题策略：热值是燃料的一种特性，它表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量，符号为q，单位是J/kg（对于固体和液体燃料）或（对于气体燃料）。不同燃料的热值一般不同，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关。 方法技巧：（1）燃料完全燃烧放热计算：根据公式Q放=mq（固体、液体燃料）或Q放=Vq（气体燃料）。例如，完全燃烧0.5kg干木柴，干木柴热值，则放出的热量。 （2）已知热量求燃料质量或体积：由Q放=mq可得，由Q放=Vq可得。比如，要获得的热量，需要完全燃烧多少酒精，酒精热值，则。 机械能 一、机械能 1．动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切运动的物体都具有动能，动能与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 2．势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 （2）重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。重力势能与物体的质量和物体所处的高度有关。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 （3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；弹性势能与弹性形变程度有关，同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 3．机械能：动能和势能之和称为机械能；单位：焦耳（J）。 （1）动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。 （2）机械能大小：动能和势能的总和。 二、动能和势能的转化与守恒 1．动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。 2．动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。 3．机械能守恒：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，机械能是守恒的。 4．注意：机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，即没有任何阻力，不受任何摩擦，且发生碰撞等现象时没有任何机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为机械能。实际上物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。 内能 热传递 一、内能 1．分子动能和分子势能：有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有动能；分子间存在着相互作用力，所以分子之间还具有势能；在物理学中，把物体内部所有分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 2．单位：内能的单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。 3．注意：（1）任何物体在任何情况下都具有内能。 （2）内能具有不可测量性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能。 （3）内能是可以变化的。 （4）对单个分子或少量分子谈内能是无意义的。 二、热传递 1．热传递：能量从高温处传递到低温处的现象，叫做热传递。 2．热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。 3．热传递改变物体的内能：（1）条件：两个物体之间或同一个物体的不同部分存在温度差。 （2）过程：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。 （3）结果：温度相同。 （4）实质：内能的转移。能量的形式没有改变。 4．注意：热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。 三、温度、内能和热量的关系 1．内能和温度的关系：（1）物体内能的变化，不一定引起温度的变化，这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化； 如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能变化，温度保持不变。 （2）温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大；温度降低，物体内能减小，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。  2．内能与热量的关系：（1）物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）。 （2）热量是物体在热传递过程中内能变化的量度，当物体与外界不做功时，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少，因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。  3．热量与温度的关系：（1）物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固），这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变。 （2）物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。 4．注意：（1）内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是状态物理量，而热量则是过程物理量；物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加．三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。 （2）热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。 物质的比热容 一、比热容 1．比热容：物体温度升高时吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比叫作比热容。定义式：；比热容在数值上等于单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。在国际单位制中，比热容的单位是J/（kg·℃），读作焦每千克摄氏度。 2．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。 3．比热容解释简单的自然现象：如为什么海水与沙子在同一时刻的温度不一样？因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热比沙子的比热容大，所以海水升温比沙子升温慢；没有日照时，海水降温比沙子降温慢。 4．注意：（1）比热容是物质的物理属性，与物质的种类和状态有关，与质量、温度、温度的变化量等均无关。 （2）由于水的比热容较大，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。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。 二、热量的计算 1．吸放热公式：物体的温度升高时吸收热量为：Q吸=cm（t-t0）；降低时放出的热量为：Q放=cm（t0-t）。 其中c-物体的比热容-单位J/（kg•℃）。m-物体的质量-单位kg。t0-物体原来的温度-单位℃。t-物体后来的温度-单位℃。 若用△t表示物体变化的温度（升高或降低的温度），物体温度升高过程吸收的热量或物体温度降低过程放出的热量可以统一写为：Q=cm△t。公式可以变形为、、。 2．热平衡：在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放=Q吸，把这个关系叫热平衡方程。 3．注意：（1）注意热平衡方程只适用于无热量损失的热传递过程；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态。 （2）在使用热量公式进行计算时，首先各物理量的单位必须统一用国际单位，如温度t的单位用℃，质量m的单位用kg，比热容c的单位用J/（kg•℃），热量的单位用J；其次，对有关温度的文字叙述应特别谨慎，不可乱套，注意分清“升高”“升高了”“降低”“降低了”对应的都是温度的改变量△t，而不是温度t；而“升高到”“降低到”对应的才是物体的末温t。 机械能和内能的相互转化 一、做功改变内能 1．做功可以改变物体的内能，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。 2．做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转化。 二、内燃机 1．内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为汽油机和柴油机。 2．汽油机的工作原理：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； 3．汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气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。 （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．工作过程中能量的转化 （1）压缩冲程：机械能→内能； （2）做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； 5．一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。 三、燃料的热值 1．热值：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值，符号时q。单位是焦/千克（J/kg），读作焦耳每千克。 2．公式：Q放=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放-燃烧放出的热量-单位焦耳（J）。 3．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。 4．热值是燃料的物理属性：热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。热值与质量、燃烧程度无关。 四、热机的效率 1．定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为： ，由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1； 2．热机在工作过程中造成能量损失的因素：燃料很难全部燃烧、排出的废气带走能量、热机部件要散热、 克服运转机件之间的摩擦消耗能量。 3．提高热机效率的方法：尽量让燃料充分燃烧、设法利用废气的能量、减少能量损失、保证良好的润滑。 学科网（北京）股份有限公1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $