专题12 机械能和内能（复习讲义）（江苏专用）2026年中考物理一轮复习讲练测

该初中物理中考复习教案聚焦“机械能和内能”专题，覆盖动能、势能、内能、比热容及能量转化等中考核心考点，以“考情剖析-考点通关-真题训练”为主线，通过教材知识夯基与中考考法聚焦结合，帮助学生构建能量观念体系，突破能量变化分析、实验探究等难点。 亮点在于实验探究与情境化教学融合，如设计“动能影响因素”“比热容比较”等教材原型实验，结合荡秋千、火箭升空等生活与科技情境，培养科学探究能力和科学思维。分层练习与真题精讲结合，确保学生高效掌握考点，教师可依此精准把控复习节奏，提升学生应考能力。

专题12 机械能和内能 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·时空导航·网络构建 3 03·考点通关·靶向突破 4 考点1 机械能 4 教材·知识夯基 1．动能 2．势能 3．动能和势能的相互转换 中考·考法聚焦 考法1 生活情景考察能量变化以及转换 考法2 教材素材链接 考点2 内能 热传递 8 教材·知识夯基 1．内能 2．热传递 中考·考法聚焦 考法1 结合古诗词跨学科融合 考法2 教材素材链接 考法3 以生活场景为切入点考查内能大小及变化 考点3 物质的比热容 10 教材·知识夯基 1．热量 2．比热容 3．热量计算 中考·考法聚焦 考法1 教材素材链接 考法2 通过生活场景考查比热容的应用 考法3 实验：不同物质吸热升温现象 考点4 机械能与内能的相互转化 16 教材·知识夯基 1．做功——改变内能的方式 2．热机 3. 燃料的热值 中考·考法聚焦 考法1 教材素材链接 考法2 结合生活情景考查机械能与内能的转化以及吸、放热计算 考法3 实验：探究燃料热值大小 04·优题精选·练能提分 21 考点 考查形式 考查内容 考法分析 机械能 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 动能、势能、机械能的大小变化以及相互转换。通过实验，了解动能和势能的大小影响因素 1.常见生活情景：结合生活中荡秋千、潮汐、滑梯、单摆、弹簧以及航天中的火箭升空等现象，判断动能和势能的变化以及它们间的相互转换。如2025·盐城T3，2025·自贡T12 2.教材原型实验：结合教材考察动能大小影响因素以及重力势能大小影响因素实验。如2025·南通T6 内能 热传递 ☑选择题 ☑填空题 内能大小的判断；热传递改变物体的内能 1.常见生活场景：结合生活中烧开水、雪熔化、取暖等现象考查物体的内能变化。如2025·广州T4，2025·南通T8 2.教材知识综合：结合物态变化、分子运动考查内能的大小变化以及影响因素。如2025·长春T5，2025·贵州T2 物质的比热容 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 运用比热容说明简单的自然现象；运用公式进行简单的热量计算；通过实验判断不同物质的吸热升温情况 1.常见生活情景：给出日常生活中海陆风、沿海与内陆温差不同等生活现象，可以利用比热容的概念解释这些现象的产生。如2025·黑龙江T9，2025·湖北T3 2.教材原型实验：结合教材实验，比较不同物质的吸热升温情况，深入理解比热容概念。如2025·哈尔滨T9 3.吸、放热计算：给出生活中烧水、降温、太阳能加热等情景考查物体吸收或放出热量的多少。如2025·南通T9 机械能与内能的相互转化 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 做功和热传递对内能的改变；热机的工作循环以及能量间转化；通过实验判断燃料热值的大小；计算热机的效率 1.常见生活情景：给出日常生活中搓手取暖、摩擦生热、压缩起火等现象考查机械能与内能间的相互转化；给出汽车热机的工作循环，考查能量的转化以及做功的多少。如2025·无锡T9 2.课本原型实验：结合教材考查不同物质燃烧放出热量的多少。如2025·黑龙江T26 3.科技发展：给出发动机或者液体火箭的模型考查工作过程中能量的转化以及热值的综合计算。如2025·成都T10 命题新趋势 情境生活化：荡秋千、滑梯、单摆、太阳能烧水、海陆风、压缩起火、摩擦生热等生活中熟悉且常见的场景，生动展现了生活处处有物理的理念。 新科技：火箭升空、喷气发动机、电磁弹射等，体现物理在科技发展中的应用。 命题预测 注重情境创设：试题越来越多地融入传统科技（如蒸汽机、热机）、前沿科技（如电磁弹射、喷气发动机）和日常生活（如烧水、滑梯）等真实情境，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力。 强化实验探究：用实验（如探究动能大小影响因素、重力势能大小影响因素、物质吸热升温情况、燃料燃烧放热情况）来考查学生对物理研究方法的理解，而不仅是结论的记忆。 出现跨学科融合：部分题目开始体现物理与地理、数学等学科的融合，例如，分析海陆风的形成、热量的计算等。 考点1 机械能 【课标要求】知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。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。 1. 动能 能量 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量。能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J） 动能 运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量。这种由于运动而具有的能量叫作动能，物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多 动能大小的影响因素 1.实验设计：用如图所示的装置探究小车的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的小车来改变质量，让同一小车从不同高度处滚下来改变速度。小车动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。 2.实验步骤：（1）让同一小车从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图a、b所示。 （2）换用质量不同的小车，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图a、b所示。 3.实验结论：物体动能与物体的质量和运动的速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 2. 势能 弹性势能 物体由于发生弹性形变时而具有的能量。弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。如：拉长的橡皮及 重力势能 物体由于被举高而具有的能量。高度越高，质量越大物体的重力势能就越大 重力势能大小的影响因素 1.实验设计：将小方桌放置在沙箱中铺平的沙面上，让物体从某一高度自由下落撞击小方桌，小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多（转换法），即物体具有的重力势能越大。改变同一物体下落的高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比较物体对小方桌做功的多少。 2.实验步骤：（1）让同一物体从不同高度处自由下落撞击小方桌，如图（b）、（c）所示。 （2）让不同物体从同一高度处自由下落撞击小方桌，如图（c）、（d）所示。 3.实验结论：同一高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大。 3. 机械能 机械能 重力势能和动能的统称 相互转化 动能和势能之间可以相互转化。如：摆球从高处下落的过程中，重力势能转化为动能；从最低点上升的过程中动能转化为重力势能 机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒 【特别提醒】 1.判断动能大小时应注意的问题 一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素。例如：一颗子弹的速度大于火车的速度，但子弹的动能不一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能一定比子弹的动能大，例如当火车的速度为零时，其动能一定比飞行的子弹小。 【教材图片讲解】 踩着滑板从高处滑下，重力势能转化为动能，如果忽略摩擦机械能不变，若有摩擦则机械能减小 压缩的发条具有弹性势能，压缩量越大，弹性势能越大 从A点到O点，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大，机械能不变；从O点到B点动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大，机械能不变 小球下落过程，重力势能转化为动能，弹起高度降低说明有能量损失，机械能减小，同一高度处，重力势能相同，后面位置的小球动能小 海面涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电 列车进站时，动能转化为重力势能，出站时，重力势能转化为动能 橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能和重力势能，使卡片弹起 1.【生活情境】（2025·盐城卷）如图所示，摆球下降的过程中，它的（　　） A．重力势能减小，动能减小 B．重力势能减小，动能增大 C．重力势能增大，动能增大 D．重力势能增大，动能减小 【答案】B 【详解】摆球下降的过程中，质量不变，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故摆球的重力势能减小，动能增大，故B正确、ACD错误。 故选：B。 2.【新科技】（2025·连云港卷）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程，下列说法正确的是（　　） A．动能增加，重力势能不变，机械能增加 B．动能增加，重力势能增加，机械能增加 C．动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．动能减小，重力势能增加，机械能不变 【答案】B 【详解】飞船加速升空时，质量不变，速度增大，所以动能增加；高度升高，所以重力势能增加。机械能等于动能与重力势能之和，因此机械能增加，故B正确。 故选：B。 3.【教材原型实验】（2025·无锡卷）用如图所示的装置探究物体的动能大小与速度的关系时，应让同一辆小车从斜面　　 高度处由静止滑下，撞击置于水平面上　　 （选填“相同”或“不同”）位置的同一木块。通过比较木块　　 来比较小车动能的大小。 【答案】不同；相同；被推动的距离。 【详解】要探究物体的动能大小与速度的关系，根据控制变量法，应控制小车的质量不变，改变小车的速度。让同一辆小车从斜面不同高度处由静止滑下，小车到达水平面时的速度不同，高度越高，速度越大；撞击置于水平面上相同位置的同一木块，这样能保证初始条件中木块的位置等因素一致。小车具有的动能越大，对木块做的功越多，木块被推动的距离就越远。所以通过比较木块被推动的距离，来比较小车动能的大小。答案依次为：不同；相同；被推动的距离。 考点2 内能 热传递 【课标要求】了解内能和热量。通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。 1.内能 分子势能 由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关 分子动能 分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大 内能 物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，单位：焦耳，简称焦，符号J 内能大小影响因素 （1）温度：同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）质量：在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）体积：在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）状态：同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。 2.热传递 热传递 能量从高温物体传到低温物体，或者是从同一物体的高温部分传到低温部分，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少 理解 （1） 条件：存在温度差 （2） 方向：高温物体到低温物体 （3） 最终状态：温度相同 （4） 实质：能量的转移 【特别提醒】 1. 内能与机械能 （1） 内能不可能为0，机械能可以为0。 （2） 内能研究对象是微观大量粒子，机械能研究对象是宏观物体。 2. 热传递的理解 （1）热传递的方向：热量只能自发地从高温物体传到低温物体，直至温度相同，而不是内能大到内能小。 （2）热传递过程中传递的是热量，而不是温度，而且内能是从高温物体传递到低温物体，而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。 【教材图片讲解】 温度越高分子运动越剧烈，红墨水扩散的越快 热量从高温的食物传递给冰箱内的冷空气，食物温度降低，内能减小 1.【生活情境】（2025·南通卷）热质说是18世纪流行的热学理论。该理论认为热质是一种无质量、看不见的特殊物质，物体吸收、放出热质会导致温度或物态的变化，它只能在物体间转移，不会产生或消失。下列事例中，不能佐证该理论的是（　　） A．热水暖手 B．冰袋冷敷 C．扬汤止沸 D．钻木取火 【答案】D 【详解】ABC、热水暖手、冰袋冷敷、扬汤止沸均属于热传递改变物体的内能，物体吸收、放出热质会导致温度或物态的变化，它只能在物体间转移，不会产生或消失，故ABC不符合题意； D、钻木取火属于做功改变物体的内能，能量发生转化，不是热质的转移，故D符合题意。 故选：D。 2.【教材知识】（2025·连云港卷）关于内能，下列说法正确的是（　　） A．0℃的物体没有内能 B．内能大小与温度无关 C．具有机械能的物体不一定有内能 D．物体具有内能，也可以同时具有机械能 【答案】D 【详解】A、一切物体都有内能，温度为0℃的物体也具有内能，故AC错误； B、内能的大小与物体的温度、质量、状态等有关，故B错误； CD、内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和。机械能是指物体由于机械运动而具有的能，两者可以同时具有，故C错误、D正确。 故选：D。 考点3 物质的比热容 【课标要求】了解热量的概念；通过实验了解比热容；能运用比热容说明简单的自然现象；能运用公式进行简单的热量计算。 1.热量 热量 热传递过程中，传递能量的多少叫作热量（Q），热量的单位是焦耳 理解 （1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。 （2）热量只能用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量 2.比热容 比热容 定义：物体温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 定义式： 单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃） 水的比热容意义：水的比热容是4．2 ×103J/（kg·℃），表示的物理意义：1Kg的水温度每升高1℃吸收的热量是4.2×103J 实验：探究不同物质吸热升温现象 【猜想与假设】可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水快的缘故。 【实验器材】铁台架、酒精灯、石棉网、易拉罐、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和沙子。 【实验设计】如果热源和加热方法完全相同，就可以认为单位时间内物体吸收的热量相等。这样我们可以用酒精灯分别对质量相等的沙子和水加热相同的时间，比较它们温度上升的快慢。 【实验与记录】1.将相等质量的沙子和水分别装入易拉罐中，测量并记录沙子和水的初温。 2．如图所示,把装有沙子的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热并不断搅拌．每隔1min测量一次沙子的温度。一段时间后,撤去酒精灯．将数据记入下表。 3．把装有水的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热并不断搅拌，每隔1min测量一次水的温度，并将数据填入下表。 【实验结论】质量相同的水和沙子，吸收相同的热量，沙子的温度升高较大。 【交流与评估】（1）测量物质的选取：应选取质量、初温相同的不同物质； （2）器材安装顺序：自下而上。目的时使用酒精灯外焰加热； （3）实验改进：①用电加热器代替酒精灯，优点：热源更加稳定；②用同一热源同时加热（如图所示）优点：避免两次加热，同一热源加热确保相同时间内吸收的热量相同 3.热量的计算 吸热 Q吸=cm△t=cm(t-t0) 放热 Q放=cm△t= cm(t0-t) 【特别提醒】 1．不是所有跟水有关的应用都是利用水的比热容大的特点，如往教室洒水感到凉快是利用水蒸发吸热的原理。 2．比热容是物质的一种特性，只与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质，比热容一般不同。 【教材图片讲解】 沙子和海水的温度不同是因为水的比热容比较大，在吸收相同热量的情况下，海水升高的温度更低 用红外线灯照射同质量的沙子和水，比较它们的升温情况，相同时间内，沙子和水吸收的热量相同，沙子的温度更高，说明沙子的比热容小 1.【教材原型试验】（2025·南京卷）如图所示，用红外灯加热质量相同的水和沙子，水和沙子吸收热量的多少通过　　 来反映。加热过程中发现水升温较慢，原因是水的　　 较大，红外灯给水和沙子加热主要是利用了红外线的　　 效应。 【答案】加热时间；比热容；热。 【详解】在该实验中，用红外灯加热质量相同的水和沙子，由于红外灯的加热功率是一定的，那么加热时间越长，水和沙子吸收的热量就越多，所以水和沙子吸收热量的多少通过加热时间来反映； 水的比热容较大，意味着相同质量的水和沙子，在吸收相同热量时，水升高的温度比沙子升高的温度小，即水升温较慢，所以加热过程中发现水升温较慢，原因是水的比热容较大； 红外线具有热效应，它能使被照射的物体发热，所以红外灯给水和沙子加热主要是利用了红外线的热效应。 故答案为：加热时间；比热容；热。 2.【生活情境】（2025·南通卷）小明用电水壶烧水给爷爷奶奶泡茶。该壶保温性能较好，烧水时壶会吸收一些热量。在壶中装入500mL的水，加热至沸腾，用时2min。水用完后，他又在壶中装入1000mL的水，加热至沸腾，所需时间最有可能的是（　　） A．2min B．4min C．大于2min且小于4min D．大于4min 【答案】C 【详解】用电水壶烧水，已知该壶保温性能较好，且烧水时壶会吸收一些热量，在壶中装入500mL的水，加热至沸腾，用时2min，由Q＝cmΔt知壶温度达到水的沸点过程中会吸收一些热量，则仅将500mL的水，加热至沸腾，用时小于2min。水用完后，小明又在壶中装入1000mL的水，加热至沸腾，相当于在第一次的基础上，又单独对500mL的水加热至沸腾，故所需时间大于2min且小于4min，故C正确。 故选：C。 3.【生活情境】（2025·徐州卷）小华在家中烧水时有个疑问：水吸收的热量与什么因素有关呢？她猜想：水吸收的热量与水的质量和升高的温度有关。为了探究其中的关系，她借助一个电热水壶进行实验。 （1）水吸收的热量无法直接测量，实验中用加热时间t表示，因为水吸收的热量Q与加热时间t成　　 。 （2）在探究水吸收的热量与水升高的温度之间的关系时，小华量取0.8kg水，用电热水壶加热，每隔1min测量一次水的温度。测得数据如下表所示。请在坐标图中画出水的温度随加热时间变化的图像。 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ 20 30 40 50 60 70 （3）在探究水吸收的热量Q与水的质量m之间的关系时，应控制水　 　 相同，量取不同质量的水，分别用电热水壶加热，记录加热时间。小华进行实验并根据数据得出Q与m之间的关系。 （4）小华总结实验结论：水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，即Q＝km•Δt。如果想要测出比例系数k的值，她还需要做什么？　 　 。 【答案】（1）正比；（2） （3）升高的温度；（4）进行多组不同质量水、不同升高温度的实验，利用电能表测出消耗的电能W，不计热损失的话，Q＝W，进而得出k值。 【详解】（1）因为电热水壶在相同时间内产生的热量是相同的，水吸收的热量等于电热水壶放出的热量（不考虑热量损失），所以水吸收的热量Q与加热时间成正比。 （2）根据表格中的数据，在坐标图中描点（时间为横坐标，温度为纵坐标），然后用平滑的曲线将这些点连接起来，就可以得到水的温度随加热时间变化的图像，如图所示： （3）在探究水吸收的热量Q与水的质量m之间的关系时，根据控制变量法，应控制水升高的温度相同，改变水的质量，分别用电热水壶加热，记录加热时间。 （4）如果Q＝km•Δt，想要得出比例系数k的值，需要测量水的质量m、升高的温度Δt以及对应消耗的电能，然后根据多组实验数据，通过计算k来求出k的值。即需要进行进行多组不同质量水、不同升高温度的实验，利用电能表测出消耗的电能W，不计热损失的话，Q＝W，进而得出k值。 故答案为：（1）正比；（2） （3）升高的温度；（4）进行多组不同质量水、不同升高温度的实验，利用电能表测出消耗的电能W，不计热损失的话，Q＝W，进而得出k值。 考点4 机械能与内能的相互转化 【课标要求】了解做功和热传递对内能的改变；认识热机的工作循环以及能量间转化；理解热值的概念；理解热机的效率，以及简单的效率计算。 1.做功改变物体的内能 做功 （1）做功可以改变物体的内能； （2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； （3）物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少 做功 热传递 实质 能量的转化 能量的转移 条件 / 存在温度差 规律 物体吸收热量，内能增加 物体放出热量，内能减少 外界对物体做功，物体内能增加 物体对外界做功，物体内能减少 实例 哈气取暖、热汤中的勺子变烫、冰箱中的物品变凉、烧水 摩擦生热、压缩起火、钻木取火 说明 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的 2.温度、热量与内能间的区别与联系 温度 内能 热量 概念 宏观上：表示物体的冷热程度。 微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 在热传递过程中，物体间内能转移的多少称为热量 性质 状态量 状态量 过程量 表述 用“是”“降低（到）”“升高（到）”来描述 用“有”“具有” “改变”“增加” “减少”等描述 用“放出”“吸收”等描述 联系 在热传递的过程中，物体吸收热量，内能会增加；物体放出热量，内能会减少，但此过程中物体温度不一定会发生改变 3.热机 热机 利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机 汽油机 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，燃料和空气的混合气体被吸入汽缸。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能。 做功冲程：当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞向下运动内能转化为机械能。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸 4.燃料的热值 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比，叫做这种燃料的热值（q）。（比值定义法）。 （2）单位：焦每千克，符号：J/kg。有些气体的热值单位为：J/m3。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）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，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无关 实验：不同燃料燃烧时放出的热量 【实验器材】铁台架、燃烧皿、温度计、试管，火柴、水、酒精和碎纸片。 【实验设计】利用相同质量的酒精和碎纸片燃烧，加热相同质量的水，比较水升高的温度，水升高的温度越高，表明燃料放出的热量越多。 【实验与记录】取酒精和碎纸片各5g放入燃烧皿中，点然后对装有相同质量水的试管加热使酒精和碎纸片充分燃烧，观察温度计的示数。 【实验结论】质量相同的燃料完全燃烧，放出的热量一般不同。 【交流与评估】（1）物质的选取：应选取质量相同的不同物质；质量相同的水。 （2）器材安装顺序：自下而上。 5.热机的效率 热机效率 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比，叫做热机的效率（η）。（比值定义法） 计算公式： 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。 【特别提醒】 1．热机效率计算公式中的指的是燃料完全燃烧释放的能量，用或 计算。不要与比热容中的放热计算公式混淆。 2．热值是物质的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量、体积、温度、密度等无关。 【教材图片讲解】 滑滑梯时感觉臀部发热，机械能转化为内能，使温度升高 橡胶塞冲出，水蒸气的内能转化为塞子的动能 做功使物体的内能增加 压缩空气对空气做功使其内能增加温度升高，点燃棉花 1.【中华优秀传统文化】（2025·无锡卷）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 【答案】B 【详解】A、由图可知，取火器的体长12cm，便于携带，故A错误； BCD、封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，气体内能增加，是机械能转化为内能，通过做功的方式使气体的内能增加；汽油机的压缩冲程与上述能量转化相同，因为它们都是机械能转化为内能的，故B正确，CD错误。 故选：B。 2.【教材知识】（2025·扬州卷）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】由图可知，汽油机的进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD错误，B正确。 故选：B。 3.【生活情境】（2025·德阳卷）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 　 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10﹣2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 　 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】6.72×105；3×107。 【详解】（1）一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0 ）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； （2）由题知：Q放＝Q吸＝6.72×105J得，天然气的热值： q3×107J/m3。 故答案为：6.72×105；3×107。 - 0 5 - 1．（2025•南通）飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能。下列四次实验中，对比哪两次实验能说明其道理（　　） A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 【答案】A 【详解】观察小球推动小木块运动距离的远近来体现小球具有动能的大小，动能的大小与质量、速度有关，而实验①和②可能改变速度而质量不变，实验③和④可能改变质量而速度不变，故①②两次实验能说明飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能，BCD错误，A正确。 故选：A。 2．（2025•南京）在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究动能大小与哪些因素有关”的两个实验中，都出现如图所示的情景。在提供图中器材的基础上，有以下判断： ①添加一条棉布和一块玻璃板，可完成“探究阻力对物体运动的影响”实验 ②添加一个木块和若干砝码，可完成“探究动能大小与哪些因素有关”实验 ③要完成上述两个实验，每次小车都需要从同一斜面同一位置由静止释放 ④两个实验都需要在实验基础上通过科学推理得出结论 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】A 【详解】①在“探究阻力对物体运动的影响”实验中，通过在水平面上先后铺毛巾（阻力大）、棉布（阻力较小）、木板（阻力小），改变小车受到的阻力，从而探究阻力对物体运动的影响，所以①正确。 ②“探究动能大小与哪些因素有关”实验，需要让小车撞击木块，通过木块被推动的距离反映动能大小。添加一个木块和若干砝码，可改变小车质量等因素，从而探究动能大小与质量等因素的关系，所以②正确。 ③“探究阻力对物体运动的影响”实验，让小车从同一斜面同一位置由静止滑下，是为了使小车到达水平面时初速度相同；但“探究动能大小与哪些因素有关”实验，若探究动能与速度的关系，需让同一小车从不同高度滑下，并非每次都从同一位置滑下，所以③错误。 ④“探究阻力对物体运动的影响”实验，是在实验基础上科学推理（若阻力为零，小车匀速直线运动）；“探究动能大小与哪些因素有关”实验，是通过实验现象（木块被推动的距离）直接归纳结论，并非都用科学推理，所以④错误。综上，①②正确，故A正确。 故选：A。 3．【中国传统文化】（2025•扬州）如图是《天工开物》记载的我国古人磨面的场景。水从高处流下来，　　 能转化为 　　 能，冲击水轮机带动石磨转动，石磨接触面粗糙，是为了增大 　　 。 【答案】重力势；动；摩擦力。 【详解】高处的水具有重力势能，流下时高度降低，速度增大，重力势能转化为动能。石磨接触面粗糙是通过增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力。摩擦力越大，谷物在石磨间的研磨效果越好，避免打滑。 故答案为：重力势；动；摩擦力。 4．（2025•无锡）同时盛有冷水和热水的两个烧杯中各滴入一滴红墨水，发现热水中的红墨水扩散得快。这个现象说明（　　） A．分子之间有吸引力 B．分子之间有排斥力 C．热水分子比冷水分子小 D．温度越高，分子无规则运动越剧烈 【答案】D 【详解】在分别盛有冷水和热水的杯中各滴入一滴红墨水，可以看到墨水在热水中扩散得快，该现象说明温度越高，扩散越快，分子热运动越剧烈。 故选：D。 5．【生活情境】（2025•广州）如图，从热汤中取出的金属勺子，由烫手到不烫手的过程，其内能（　　） A．逐渐增加 B．保持不变 C．通过做功改变 D．通过热传递改变 【答案】D 【详解】AB、从热汤中取出的金属勺子，由烫手到不烫手，其温度降低，所以内能逐渐减少，故AB错误。 CD、做功改变物体内能是能量的转化过程，如摩擦生热是机械能转化为内能。而热传递改变物体内能是能量的转移过程，是由于温度差引起的，高温物体放出热量，内能减小，低温物体吸收热量，内能增加。金属勺子由烫手到不烫手，是因为勺子与周围空气存在温度差，勺子向空气中散热，内能减小，这是通过热传递的方式改变内能的，故C错误，D正确。 故选：D。 6．（2025•广安）周末小红给家人做了一顿丰盛的晚餐。她在厨房烹饪食物时，主要是通过　　 （选填“做功”或“热传递”）方式增大食物的内能，家人在客厅闻到食物的香气，这是　　 现象。 【答案】热传递；扩散 【详解】在厨房烹饪食物时，主要是通过热传递的方式增大食物的内能。热传递是由于温度差引起的热能传递现象，热传递主要存在热传导、热辐射和热对流三种基本形式。例如用炉灶炒菜，热量通过锅传导给食物；用火烤食物，热量以热辐射的方式传递给食物；用蒸锅蒸食物，热对流使得锅内的热气将热量传递给食物。家人在客厅闻到食物的香气，这是扩散现象。不同的物质在相互接触时，彼此进入对方的现象叫做扩散，扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动。食物的香气分子在空气中不断运动，扩散到客厅，所以家人能闻到香味。 故答案为：热传递；扩散。 7．（2025•四川）某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b两种液体的比热容ca和cb。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸收相同的热量后，液体a的温度从20℃升高到50℃，液体b的温度从10℃升高到70℃，a、b两种液体均未沸腾。由此可知（　　） A．ca＞cb B．ca＜cb C．ca＝cb D．ca＝3cb 【答案】A 【详解】ABC、a的温度变化量为Δta＝50℃﹣20℃＝30℃，b的温度变化量为Δtb＝70℃﹣10℃＝60℃，ab两种液体的质量相同，吸收相同的热量，根据Q＝cmΔt可知比热容c与温度变化量Δt成反比，Δtb＞Δta，所以ab液体的比热容ca＞cb，故A正确，BC错误； D、ab两种液体的质量相同，吸收相同的热量，根据Q＝cmΔt可知比热容c与温度变化量Δt成反比，所以，所以ca＝2cb，故D错误。 故选：A。 8．（2025•宿迁）将质量均为100g的沙子和水分别放在两个相同瓷盘中，初始温度相同，用同一热源加热相同时间，　　 升温快，这是因为 　　 ；实验中测得，水的温度升高了20℃，吸收的热量为 　 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】沙子；沙子的比热容小于水的比热容；8.4×103 【详解】（1）如果加热相同的时间，吸收相同的热量，质量相同的沙子和水，由于沙子的比热容小于水的比热容，所以沙子升高的温度更高； （2）水吸收的热量：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×20℃＝8.4×103J。 故答案为：沙子；沙子的比热容小于水的比热容；8.4×103。 9．（2025•南京）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中　　 能转化为　　 能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成　　 个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是　J。（q汽油＝4.6×107J/kg） 【答案】内；机械；15；2.3×107。 【详解】（1）由图可知，两个气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能； （2）四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min＝30r/s，即在1s内飞轮转30r；因为每完成一个工作循环飞轮转2r，所以该汽油机在1s内完成了15个工作循环； （3）500g汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝500×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J。 故答案为：内；机械；15；2.3×107。 10．（2025•广安）“五・一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为1.38×106J。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率η。 【答案】（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J； （3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。 【详解】（1）汽车通过隧道的平均速度为：； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为：； （3）汽车通过隧道发动机的效率为：。 答：（1）汽车通过隧道的平均速度为20m/s； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为4.6×106J； （3）汽车通过隧道发动机的效率为30%。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题12 机械能和内能 目 录 01·考情剖析·命题前瞻 2 02·时空导航·网络构建 3 03·考点通关·靶向突破 4 考点1 机械能 4 教材·知识夯基 1．动能 2．势能 3．动能和势能的相互转换 中考·考法聚焦 考法1 生活情景考察能量变化以及转换 考法2 教材素材链接 考点2 内能 热传递 8 教材·知识夯基 1．内能 2．热传递 中考·考法聚焦 考法1 结合古诗词跨学科融合 考法2 教材素材链接 考法3 以生活场景为切入点考查内能大小及变化 考点3 物质的比热容 9 教材·知识夯基 1．热量 2．比热容 3．热量计算 中考·考法聚焦 考法1 教材素材链接 考法2 通过生活场景考查比热容的应用 考法3 实验：不同物质吸热升温现象 考点4 机械能与内能的相互转化 13 教材·知识夯基 1．做功——改变内能的方式 2．热机 3. 燃料的热值 中考·考法聚焦 考法1 教材素材链接 考法2 结合生活情景考查机械能与内能的转化以及吸、放热计算 考法3 实验：探究燃料热值大小 04·优题精选·练能提分 17 考点 考查形式 考查内容 考法分析 机械能 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 动能、势能、机械能的大小变化以及相互转换。通过实验，了解动能和势能的大小影响因素 1.常见生活情景：结合生活中荡秋千、潮汐、滑梯、单摆、弹簧以及航天中的火箭升空等现象，判断动能和势能的变化以及它们间的相互转换。如2025·盐城T3，2025·自贡T12 2.教材原型实验：结合教材考察动能大小影响因素以及重力势能大小影响因素实验。如2025·南通T6 内能 热传递 ☑选择题 ☑填空题 内能大小的判断；热传递改变物体的内能 1.常见生活场景：结合生活中烧开水、雪熔化、取暖等现象考查物体的内能变化。如2025·广州T4，2025·南通T8 2.教材知识综合：结合物态变化、分子运动考查内能的大小变化以及影响因素。如2025·长春T5，2025·贵州T2 物质的比热容 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 运用比热容说明简单的自然现象；运用公式进行简单的热量计算；通过实验判断不同物质的吸热升温情况 1.常见生活情景：给出日常生活中海陆风、沿海与内陆温差不同等生活现象，可以利用比热容的概念解释这些现象的产生。如2025·黑龙江T9，2025·湖北T3 2.教材原型实验：结合教材实验，比较不同物质的吸热升温情况，深入理解比热容概念。如2025·哈尔滨T9 3.吸、放热计算：给出生活中烧水、降温、太阳能加热等情景考查物体吸收或放出热量的多少。如2025·南通T9 机械能与内能的相互转化 ☑选择题 ☑填空题 ☑实验题 ☑计算题 做功和热传递对内能的改变；热机的工作循环以及能量间转化；通过实验判断燃料热值的大小；计算热机的效率 1.常见生活情景：给出日常生活中搓手取暖、摩擦生热、压缩起火等现象考查机械能与内能间的相互转化；给出汽车热机的工作循环，考查能量的转化以及做功的多少。如2025·无锡T9 2.课本原型实验：结合教材考查不同物质燃烧放出热量的多少。如2025·黑龙江T26 3.科技发展：给出发动机或者液体火箭的模型考查工作过程中能量的转化以及热值的综合计算。如2025·成都T10 命题新趋势 情境生活化：荡秋千、滑梯、单摆、太阳能烧水、海陆风、压缩起火、摩擦生热等生活中熟悉且常见的场景，生动展现了生活处处有物理的理念。 新科技：火箭升空、喷气发动机、电磁弹射等，体现物理在科技发展中的应用。 命题预测 注重情境创设：试题越来越多地融入传统科技（如蒸汽机、热机）、前沿科技（如电磁弹射、喷气发动机）和日常生活（如烧水、滑梯）等真实情境，考查学生应用物理知识解决实际问题的能力。 强化实验探究：用实验（如探究动能大小影响因素、重力势能大小影响因素、物质吸热升温情况、燃料燃烧放热情况）来考查学生对物理研究方法的理解，而不仅是结论的记忆。 出现跨学科融合：部分题目开始体现物理与地理、数学等学科的融合，例如，分析海陆风的形成、热量的计算等。 考点1 机械能 【课标要求】知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。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。 1. 动能 能量 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量。能量的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能量的单位是焦耳（J） 动能 运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量。这种由于运动而具有的能量叫作动能，物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多 动能大小的影响因素 1.实验设计：用如图所示的装置探究小车的动能与速度及质量的关系。实验中，通过换用不同质量的小车来改变质量，让同一小车从不同高度处滚下来改变速度。小车动能的大小由木块被推动的距离远近来反映（转换法），木块被推动的越远，说明钢球的动能越大。 2.实验步骤：（1）让同一小车从斜面的不同高度处由静止开始滚下，推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图a、b所示。 （2）换用质量不同的小车，让它们从斜面的同一高度处由静止开始释放，滚下后推动木块移动，比较两次木块被推动距离的远近，如图a、b所示。 3.实验结论：物体动能与物体的质量和运动的速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 2. 势能 弹性势能 物体由于发生弹性形变时而具有的能量。弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。如：拉长的橡皮及 重力势能 物体由于被举高而具有的能量。高度越高，质量越大物体的重力势能就越大 重力势能大小的影响因素 1.实验设计：将小方桌放置在沙箱中铺平的沙面上，让物体从某一高度自由下落撞击小方桌，小方桌下陷越深，说明下落的物体能够做的功越多（转换法），即物体具有的重力势能越大。改变同一物体下落的高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比较物体对小方桌做功的多少。 2.实验步骤：（1）让同一物体从不同高度处自由下落撞击小方桌，如图（b）、（c）所示。 （2）让不同物体从同一高度处自由下落撞击小方桌，如图（c）、（d）所示。 3.实验结论：同一高度，物体的质量越大，重力势能越大；同一质量物体，高度越大，物体的重力势能越大。 3. 机械能 机械能 重力势能和动能的统称 相互转化 动能和势能之间可以相互转化。如：摆球从高处下落的过程中，重力势能转化为动能；从最低点上升的过程中动能转化为重力势能 机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒 【特别提醒】 1.判断动能大小时应注意的问题 一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素。例如：一颗子弹的速度大于火车的速度，但子弹的动能不一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能一定比子弹的动能大，例如当火车的速度为零时，其动能一定比飞行的子弹小。 【教材图片讲解】 踩着滑板从高处滑下，重力势能转化为动能，如果忽略摩擦机械能不变，若有摩擦则机械能减小 压缩的发条具有弹性势能，压缩量越大，弹性势能越大 从A点到O点，重力势能转化为动能，重力势能减小，动能增大，机械能不变；从O点到B点动能转化为重力势能，动能减小，重力势能增大，机械能不变 小球下落过程，重力势能转化为动能，弹起高度降低说明有能量损失，机械能减小，同一高度处，重力势能相同，后面位置的小球动能小 海面涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电 列车进站时，动能转化为重力势能，出站时，重力势能转化为动能 橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能和重力势能，使卡片弹起 1.【生活情境】（2025·盐城卷）如图所示，摆球下降的过程中，它的（　　） A．重力势能减小，动能减小 B．重力势能减小，动能增大 C．重力势能增大，动能增大 D．重力势能增大，动能减小 2.【新科技】（2025·连云港卷）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程，下列说法正确的是（　　） A．动能增加，重力势能不变，机械能增加 B．动能增加，重力势能增加，机械能增加 C．动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．动能减小，重力势能增加，机械能不变 3.【教材原型实验】（2025·无锡卷）用如图所示的装置探究物体的动能大小与速度的关系时，应让同一辆小车从斜面　　 高度处由静止滑下，撞击置于水平面上　　 （选填“相同”或“不同”）位置的同一木块。通过比较木块　　 来比较小车动能的大小。 考点2 内能 热传递 【课标要求】了解内能和热量。通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转化。 1.内能 分子势能 由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，所以分子势能与物体的体积有关 分子动能 分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大 内能 物体内部所有分子的分子动能与分子势能的总和，单位：焦耳，简称焦，符号J 内能大小影响因素 （1）温度：同一个物体，温度越高，它具有的内能就越大，物体的内能还受质量、材料、状态等因素的影响。 （2）质量：在温度一定时，物体的质量越大，也就是分子的数量越多，物体的内能就越大。 （3）体积：在质量一定时，物体的体积越大，分子间的势能越大，物体的内能就越大。 （4）状态：同一物质，状态不同时所具有的内能也不同。 2.热传递 热传递 能量从高温物体传到低温物体，或者是从同一物体的高温部分传到低温部分，低温物体温度升高，内能增加，高温物体温度降低，内能减少 理解 （1） 条件：存在温度差 （2） 方向：高温物体到低温物体 （3） 最终状态：温度相同 （4） 实质：能量的转移 【特别提醒】 1. 内能与机械能 （1） 内能不可能为0，机械能可以为0。 （2） 内能研究对象是微观大量粒子，机械能研究对象是宏观物体。 2. 热传递的理解 （1）热传递的方向：热量只能自发地从高温物体传到低温物体，直至温度相同，而不是内能大到内能小。 （2）热传递过程中传递的是热量，而不是温度，而且内能是从高温物体传递到低温物体，而不是从内能多的物体传递到内能少的物体。 【教材图片讲解】 温度越高分子运动越剧烈，红墨水扩散的越快 热量从高温的食物传递给冰箱内的冷空气，食物温度降低，内能减小 1.【生活情境】（2025·南通卷）热质说是18世纪流行的热学理论。该理论认为热质是一种无质量、看不见的特殊物质，物体吸收、放出热质会导致温度或物态的变化，它只能在物体间转移，不会产生或消失。下列事例中，不能佐证该理论的是（　　） A．热水暖手 B．冰袋冷敷 C．扬汤止沸 D．钻木取火 2.【教材知识】（2025·连云港卷）关于内能，下列说法正确的是（　　） A．0℃的物体没有内能 B．内能大小与温度无关 C．具有机械能的物体不一定有内能 D．物体具有内能，也可以同时具有机械能 考点3 物质的比热容 【课标要求】了解热量的概念；通过实验了解比热容；能运用比热容说明简单的自然现象；能运用公式进行简单的热量计算。 1.热量 热量 热传递过程中，传递能量的多少叫作热量（Q），热量的单位是焦耳 理解 （1）热量是能量转移多少的量度，是一个过程量，它存在于热传递的过程中，只有发生了热传递，有了能量的转移，才能讨论热量问题，离开热传递谈热量也就没有了意义。 （2）热量只能用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，不能说某物体含有或具有多少热量，只能说物体吸收或放出了多少热量 2.比热容 比热容 定义：物体温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比叫做这种物质的比热容，用符号c表示。 定义式： 单位：焦耳每千克摄氏度，符号是：J/（kg·℃） 水的比热容意义：水的比热容是4．2 ×103J/（kg·℃），表示的物理意义：1Kg的水温度每升高1℃吸收的热量是4.2×103J 实验：探究不同物质吸热升温现象 【猜想与假设】可能是沙子和水吸收相同热量时升高的温度不相同，沙子吸热升温比水快的缘故。 【实验器材】铁台架、酒精灯、石棉网、易拉罐、温度计、搅拌器两套，火柴、秒表、水和沙子。 【实验设计】如果热源和加热方法完全相同，就可以认为单位时间内物体吸收的热量相等。这样我们可以用酒精灯分别对质量相等的沙子和水加热相同的时间，比较它们温度上升的快慢。 【实验与记录】1.将相等质量的沙子和水分别装入易拉罐中，测量并记录沙子和水的初温。 2．如图所示,把装有沙子的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热并不断搅拌．每隔1min测量一次沙子的温度。一段时间后,撤去酒精灯．将数据记入下表。 3．把装有水的易拉罐放在石棉网上，用酒精灯加热并不断搅拌，每隔1min测量一次水的温度，并将数据填入下表。 【实验结论】质量相同的水和沙子，吸收相同的热量，沙子的温度升高较大。 【交流与评估】（1）测量物质的选取：应选取质量、初温相同的不同物质； （2）器材安装顺序：自下而上。目的时使用酒精灯外焰加热； （3）实验改进：①用电加热器代替酒精灯，优点：热源更加稳定；②用同一热源同时加热（如图所示）优点：避免两次加热，同一热源加热确保相同时间内吸收的热量相同 3.热量的计算 吸热 Q吸=cm△t=cm(t-t0) 放热 Q放=cm△t= cm(t0-t) 【特别提醒】 1．不是所有跟水有关的应用都是利用水的比热容大的特点，如往教室洒水感到凉快是利用水蒸发吸热的原理。 2．比热容是物质的一种特性，只与物体的种类、状态有关，与质量、体积、温度、密度、吸热放热、形状等无关。不同的物质，比热容一般不同。 【教材图片讲解】 沙子和海水的温度不同是因为水的比热容比较大，在吸收相同热量的情况下，海水升高的温度更低 用红外线灯照射同质量的沙子和水，比较它们的升温情况，相同时间内，沙子和水吸收的热量相同，沙子的温度更高，说明沙子的比热容小 1.【教材原型试验】（2025·南京卷）如图所示，用红外灯加热质量相同的水和沙子，水和沙子吸收热量的多少通过　　 来反映。加热过程中发现水升温较慢，原因是水的　　 较大，红外灯给水和沙子加热主要是利用了红外线的　　 效应。 2.【生活情境】（2025·南通卷）小明用电水壶烧水给爷爷奶奶泡茶。该壶保温性能较好，烧水时壶会吸收一些热量。在壶中装入500mL的水，加热至沸腾，用时2min。水用完后，他又在壶中装入1000mL的水，加热至沸腾，所需时间最有可能的是（　　） A．2min B．4min C．大于2min且小于4min D．大于4min 3.【生活情境】（2025·徐州卷）小华在家中烧水时有个疑问：水吸收的热量与什么因素有关呢？她猜想：水吸收的热量与水的质量和升高的温度有关。为了探究其中的关系，她借助一个电热水壶进行实验。 （1）水吸收的热量无法直接测量，实验中用加热时间t表示，因为水吸收的热量Q与加热时间t成　　 。 （2）在探究水吸收的热量与水升高的温度之间的关系时，小华量取0.8kg水，用电热水壶加热，每隔1min测量一次水的温度。测得数据如下表所示。请在坐标图中画出水的温度随加热时间变化的图像。 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 温度/℃ 20 30 40 50 60 70 （3）在探究水吸收的热量Q与水的质量m之间的关系时，应控制水　 　 相同，量取不同质量的水，分别用电热水壶加热，记录加热时间。小华进行实验并根据数据得出Q与m之间的关系。 （4）小华总结实验结论：水吸收的热量与水的质量和升高的温度成正比，即Q＝km•Δt。如果想要测出比例系数k的值，她还需要做什么？　 　 。 考点4 机械能与内能的相互转化 【课标要求】了解做功和热传递对内能的改变；认识热机的工作循环以及能量间转化；理解热值的概念；理解热机的效率，以及简单的效率计算。 1.做功改变物体的内能 做功 （1）做功可以改变物体的内能； （2）外界对物体做功，物体温度升高，物体内能增加； （3）物体对外界做功，物体温度降低，物体内能减少 做功 热传递 实质 能量的转化 能量的转移 条件 / 存在温度差 规律 物体吸收热量，内能增加 物体放出热量，内能减少 外界对物体做功，物体内能增加 物体对外界做功，物体内能减少 实例 哈气取暖、热汤中的勺子变烫、冰箱中的物品变凉、烧水 摩擦生热、压缩起火、钻木取火 说明 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的 2.温度、热量与内能间的区别与联系 温度 内能 热量 概念 宏观上：表示物体的冷热程度。 微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 在热传递过程中，物体间内能转移的多少称为热量 性质 状态量 状态量 过程量 表述 用“是”“降低（到）”“升高（到）”来描述 用“有”“具有” “改变”“增加” “减少”等描述 用“放出”“吸收”等描述 联系 在热传递的过程中，物体吸收热量，内能会增加；物体放出热量，内能会减少，但此过程中物体温度不一定会发生改变 3.热机 热机 利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机 汽油机 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，燃料和空气的混合气体被吸入汽缸。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能。 做功冲程：当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使混合气体猛烈燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞向下运动内能转化为机械能。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸 4.燃料的热值 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比，叫做这种燃料的热值（q）。（比值定义法）。 （2）单位：焦每千克，符号：J/kg。有些气体的热值单位为：J/m3。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）热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。 （5）特点：热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，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无关 实验：不同燃料燃烧时放出的热量 【实验器材】铁台架、燃烧皿、温度计、试管，火柴、水、酒精和碎纸片。 【实验设计】利用相同质量的酒精和碎纸片燃烧，加热相同质量的水，比较水升高的温度，水升高的温度越高，表明燃料放出的热量越多。 【实验与记录】取酒精和碎纸片各5g放入燃烧皿中，点然后对装有相同质量水的试管加热使酒精和碎纸片充分燃烧，观察温度计的示数。 【实验结论】质量相同的燃料完全燃烧，放出的热量一般不同。 【交流与评估】（1）物质的选取：应选取质量相同的不同物质；质量相同的水。 （2）器材安装顺序：自下而上。 5.热机的效率 热机效率 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比，叫做热机的效率（η）。（比值定义法） 计算公式： 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。 【特别提醒】 1．热机效率计算公式中的指的是燃料完全燃烧释放的能量，用或 计算。不要与比热容中的放热计算公式混淆。 2．热值是物质的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量、体积、温度、密度等无关。 【教材图片讲解】 滑滑梯时感觉臀部发热，机械能转化为内能，使温度升高 橡胶塞冲出，水蒸气的内能转化为塞子的动能 做功使物体的内能增加 压缩空气对空气做功使其内能增加温度升高，点燃棉花 1.【中华优秀传统文化】（2025·无锡卷）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 2.【教材知识】（2025·扬州卷）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3.【生活情境】（2025·德阳卷）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 　 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10﹣2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 　 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] - 0 5 - 1．（2025•南通）飞行的子弹因为速度大而具有较大的动能。下列四次实验中，对比哪两次实验能说明其道理（　　） A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 2．（2025•南京）在“探究阻力对物体运动的影响”和“探究动能大小与哪些因素有关”的两个实验中，都出现如图所示的情景。在提供图中器材的基础上，有以下判断： ①添加一条棉布和一块玻璃板，可完成“探究阻力对物体运动的影响”实验 ②添加一个木块和若干砝码，可完成“探究动能大小与哪些因素有关”实验 ③要完成上述两个实验，每次小车都需要从同一斜面同一位置由静止释放 ④两个实验都需要在实验基础上通过科学推理得出结论 其中正确的是（　　） A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 3．【中国传统文化】（2025•扬州）如图是《天工开物》记载的我国古人磨面的场景。水从高处流下来，　　 能转化为 　　 能，冲击水轮机带动石磨转动，石磨接触面粗糙，是为了增大 　　 。 4．（2025•无锡）同时盛有冷水和热水的两个烧杯中各滴入一滴红墨水，发现热水中的红墨水扩散得快。这个现象说明（　　） A．分子之间有吸引力 B．分子之间有排斥力 C．热水分子比冷水分子小 D．温度越高，分子无规则运动越剧烈 5．【生活情境】（2025•广州）如图，从热汤中取出的金属勺子，由烫手到不烫手的过程，其内能（　　） A．逐渐增加 B．保持不变 C．通过做功改变 D．通过热传递改变 6．（2025•广安）周末小红给家人做了一顿丰盛的晚餐。她在厨房烹饪食物时，主要是通过　　 （选填“做功”或“热传递”）方式增大食物的内能，家人在客厅闻到食物的香气，这是　　 现象。 7．（2025•四川）某学校物理兴趣小组用控制变量的方法比较a、b两种液体的比热容ca和cb。他们在实验室让质量相同的a、b两种液体吸收相同的热量后，液体a的温度从20℃升高到50℃，液体b的温度从10℃升高到70℃，a、b两种液体均未沸腾。由此可知（　　） A．ca＞cb B．ca＜cb C．ca＝cb D．ca＝3cb 8．（2025•宿迁）将质量均为100g的沙子和水分别放在两个相同瓷盘中，初始温度相同，用同一热源加热相同时间，　　 升温快，这是因为 　　 ；实验中测得，水的温度升高了20℃，吸收的热量为 　 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 9．（2025•南京）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中　　 能转化为　　 能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成　　 个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是　J。（q汽油＝4.6×107J/kg） 10．（2025•广安）“五・一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为1.38×106J。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： （1）汽车通过隧道的平均速度； （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； （3）汽车通过隧道发动机的效率η。 17 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $