专题02 机械能和内能（期中复习讲义）九年级物理上学期新教材苏科版

专题02 机械能和内能 01 期中考情透视 02 复习目标锚定 03 知识体系构建 04 核心考点精讲 考点一 机械能 / 考点二 内能、热传递 / 考点三 比热容 / 考点四 内能和机械能的相互转化 05 重难题型突破 题型一 机械能及其转化 / 题型二 内能热量概念、改变内能的方式 题型三 比热容及热量计算 / 题型四 热机和热值 06 限时分层演练 基础固本练 / 综合进阶练 本章是能量模块核心章节，考情聚焦三大方向：机械能转化判断（含动能、势能影响因素实验分析）、内能改变方式辨识、热机冲程与热量计算（含热值、热效率应用）。近年命题强化生活情境结合，如过山车能量变化、暖手宝发热原理、家用燃气热水器效率测算等，突出“能量观在实际场景的应用”能力。高频失分点集中于：机械能守恒条件判断错误、内能与热量概念混淆、热效率计算中有用能量与总能量匹配错误。 复习建议：以影响动能/势能因素实验、物质比热容探究实验为主线，强化能量转化场景归类辨析，梳理热量、热值、效率计算的标准模型，重点区分温度、内能、热量三个核心概念的差异。 九年级物理第十二章《机械能和内能》复习，锚定以下可落地目标： 1. 物理观念：知道动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素；弄懂内能的概念及影响因素；知道比热容、热值的定义；能从能量转化与转移的角度认识机械能变化和内能改变的规律；建立能量转化与守恒的初步观念。 2. 科学思维：能区分不同形式的机械能与内能改变方式，分析动能、势能的相互转化，学会用比热容、热值公式进行热量计算的方法，发展用控制变量法分析影响动能、内能、比热容因素的能力。 3. 科学探究：能梳理探究动能影响因素、物质吸热升温特点、热值比较的实验思路，基于实验结论分析能量变化规律，提升变量控制、现象分析与结论归纳能力。 4. 科学态度与责任：认识机械能、内能知识在生产生活中的应用，体会合理利用能源、提高能量利用效率的意义，养成规范运算和严谨分析的习惯，形成节约能源、实事求是的科学态度。 考点一 动能 势能 机械能 一、动能 1．定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。 2．影响因素：质量、速度。质量越大、速度越大，物体的动能越大。 3．探究"动能大小的影响因素"： （1）方法：控制变量法 + 转换法。用木块被推动的距离远近反映小球动能的大小。 （2）操作：同一小球从斜面不同高度由静止滑下，到达水平面时速度不同，可探究动能与速度的关系；质量不同的小球从斜面同一高度由静止滑下，到达水平面时速度相同，可探究动能与质量的关系。 （3）结论：质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大。 （4）注意：水平面要适当粗糙，使木块在较短时间内停下；若水平面绝对光滑，木块被撞后做匀速直线运动，无法通过移动距离比较动能的大小。 二、重力势能 1．定义：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。 2．影响因素：质量、高度。质量越大、被举得越高，重力势能越大。 3．重力势能具有相对性：同一物体相对于不同的参考平面，重力势能的数值不同，通常以地面为参考平面。 三、弹性势能 1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 2．影响因素：弹性形变程度。在同一弹性限度内，弹性形变越大，弹性势能越大；此外还与物体的材料有关。 四、机械能及其转化 1．机械能 = 动能 + 重力势能 + 弹性势能。 2．动能和势能可以相互转化：物体由高处下落，重力势能转化为动能；物体被举高，动能转化为重力势能；弹簧被压缩或拉伸的过程中，动能与弹性势能相互转化。 3．机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化（不计摩擦和空气阻力），机械能的总量保持不变。 4．典型情境：滚摆上下往复运动、单摆摆动、自由下落的物体、卫星由近地点向远地点运行、撑杆跳高的起跳阶段、蹦床运动。 ⚠️ 易错辨析 常见说法 判断 理由 速度大的物体动能一定大 错误 动能还与质量有关，质量未知不能比较 位置高的物体重力势能一定大 错误 重力势能还与质量有关，且具有相对性 物体做匀速运动，机械能一定不变 错误 匀速竖直上升时动能不变、重力势能增大，机械能增大 机械能不变时，物体一定做匀速运动 错误 单摆摆动时机械能守恒，但速度在变化 物体下落时动能增大，机械能一定不变 错误 存在空气阻力时，部分机械能转化为内能，机械能减小 考点二 内能 热传递 一、内能 1．定义：物体内所有分子做无规则运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 2．单位：焦耳（J），各种形式的能量单位都是焦耳。 3．一切物体，不论温度高低，都具有内能。0 ℃ 的冰、-10 ℃ 的雪同样具有内能。 4．影响因素：温度、质量、状态、物质的种类。同一物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。 5．内能与机械能的区别： 比较项目 内能 机械能 研究对象 组成物体的大量分子 整个物体（宏观） 运动形式 分子的无规则运动 物体的机械运动 影响因素 温度、质量、状态、种类 质量、速度、高度、弹性形变 是否为零 永不为零 可以为零（如静止在水平地面且无形变的物体） 二、改变内能的两种方式 方式 实质 典型实例 判断要点 做功 其他形式的能转化为内能，或内能转化为其他形式的能，属于能量的转化 搓手取暖、钻木取火、压缩气体、弯折铁丝、瓶塞跳出时瓶口出现白雾 有摩擦、压缩、敲打、膨胀等动作 热传递 内能从高温物体（部分）转移到低温物体（部分），属于能量的转移 晒太阳、烤火、热水袋暖手、烧水、冰镇饮料 有吸热、放热、加热、相互接触等过程 做功和热传递在改变物体内能上是等效的：一根铁丝可以用反复弯折的方式变热，也可以放在火上烤热。 三、热传递 1．条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 2．方向：从高温物体传到低温物体（或从物体的高温部分传到低温部分）。 3．结果：温度相同，达到热平衡，热传递停止。 4．实质：内能的转移。传递的是能量（热量），不是温度。 四、热量 1．定义：热传递过程中，传递的内能的多少叫做热量，符号 Q ，单位是焦耳（J）。 2．热量是过程量，只能说"吸收了多少热量""放出了多少热量"，不能说"含有多少热量"。 ⚠️ 易错清单 1．"温度高的物体含有的热量多"——错误。热量只在热传递过程中才有意义，是过程量。 2．"0 ℃ 的物体没有内能"——错误。一切物体都具有内能。 3．"热传递时热量从内能大的物体传给内能小的物体"——错误。应从高温物体传给低温物体，与内能大小无必然联系。 4．"物体吸收热量，温度一定升高"——错误。晶体熔化、液体沸腾时持续吸热，内能增大但温度不变。 5．"物体温度升高，一定吸收了热量"——错误。也可能是外界对物体做了功。 考点三 物质的比热容 一、比热容 1．定义：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，叫做这种物质的比热容，符号 c 。 2．单位：J/(kg·℃)，读作"焦每千克摄氏度"。 3．水的比热容 c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1 kg 的水温度升高（或降低）1 ℃ 时，吸收（或放出）的热量为 4.2×10³ J。 4．比热容是物质的一种特性：同种物质的比热容与物体的质量、温度、吸放热的多少无关，但与物质的状态有关（水和冰的比热容不同，冰约为 2.1×10³ J/(kg·℃)）。 二、探究：比较不同物质吸热升温的现象 1．方法：控制变量法 + 转换法。 2．控制：两种液体的质量相同、初温相同；使用相同的加热器，保证相同时间内放出的热量相同。 3．转换：用加热时间的长短表示物质吸收热量的多少；用温度计示数的变化比较吸热能力的强弱。 4．结论：质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同；吸收相同的热量，比热容小的物质温度升高得多。 5．注意：用玻璃棒搅拌使液体受热均匀；温度计玻璃泡不能接触容器底和容器壁；读数时不能离开液体；两种液体应装在相同的容器中。 三、热量的计算 1．吸热：Q吸 = cm(t - t0)；放热：Q放 = cm(t0 - t)。 2．统一形式：Q吸 = cm△t ，其中 Δt 是温度的变化量。 3．"升高到"与"升高了"：升高到 80 ℃ 指末温为 80 ℃；升高了 80 ℃ 指 Δt = 80 ℃。 4．热平衡：不计热量损失时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即 Q吸 = Q放。 5．单位对应：Q—J，c—J/(kg·℃)，m—kg，Δt—℃。代入前必须把 g 换算成 kg。 四、水的比热容较大的应用 1．用水作冷却剂，如汽车发动机的冷却系统。 2．暖气设备用热水循环供热。 3．沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大。 4．培育秧苗时，傍晚向秧田灌水，防止夜间温度过低。 ⚠️ 易错点 1．把"升高到"当成"升高了"代入公式，是最常见的计算错误。 2．认为比热容与物体的质量、温度有关，误以为"水越多比热容越大"。 3．热量计算中忘记统一单位，质量用 g 直接代入。 4．混淆"热量""内能""温度"三个概念，写出"物体含有多少热量"这类表述。 考点四 机械能与内能的相互转化 一、做功改变内能的两种情况 1．外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能。如搓手取暖、压缩气体、钻木取火、弯折铁丝。 2．物体对外做功，物体的内能减小，温度降低，内能转化为机械能。如瓶塞跳出时瓶口出现"白雾"、高温高压气体推动活塞。 二、热机 1．定义：把内能转化为机械能的机器叫做热机。蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机都是热机。 2．内燃机：燃料直接在气缸内燃烧的热机，常见的有汽油机和柴油机。 3．四个冲程： 冲程 进气门 排气门 活塞运动 能量转化 吸气冲程 打开 关闭 向下 无 压缩冲程 关闭 关闭 向上 机械能转化为内能 做功冲程 关闭 关闭 向下 内能转化为机械能 排气冲程 关闭 打开 向上 无 4．一个工作循环包含四个冲程，活塞往复 2 次，曲轴（飞轮）转 2 周，对外做功 1 次。 5．只有做功冲程是燃气推动活塞对外做功，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。 6．汽油机与柴油机的比较： 项目 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 吸气冲程吸入的物质 空气和汽油的混合物 只有空气 点火方式 点燃式（火花塞点火） 压燃式（喷油嘴喷油，靠压缩空气的高温引燃） 效率 较低，约 20%~30% 较高，约 30%~45% 三、燃料的热值 1．定义：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号 q 。 2．单位：J/kg；气体燃料常用 J/m³。 3．计算：固体和液体燃料 Q放 = mq ；气体燃料 Q放 = Vq 。 4．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、是否完全燃烧无关。 四、热机效率 1．定义：热机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，叫做热机效率。 2．公式：η = W有用 / Q放 × 100%。 3．提高途径：使燃料充分燃烧；尽量减少各种热损失，如减少废气带走的热量；减小机械摩擦。 4．热机效率总小于 1，因为废气带走热量、散热损失和摩擦损失不可避免。 ⚠️ 易错点 1．认为热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多——还要看燃料的质量。 2．把热机效率与功率混为一谈，认为"效率高就是做功快"。 3．判断冲程时只看活塞运动方向，忽略了气门的开闭状态。 4．认为做功冲程中"内能转化为机械能"是燃气内能全部转化，实际上只有一部分转化为机械能。 题型一 机械能及其转化 典例1 （2026·江苏南京·期中）如图甲所示，小球从粗糙斜面顶端由静止滑下，在水平面上运动一段距离后压缩弹簧，弹簧被压缩到最短后小球被弹回。忽略空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．小球在斜面上滑下时，重力势能全部转化为动能 B．小球在水平面上运动时，机械能保持不变 C．弹簧被压缩到最短时，小球的动能为零，弹簧的弹性势能最大 D．小球被弹回后，一定能回到斜面上的原高度 【答案】C 【详解】 A．斜面粗糙，小球下滑时要克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，重力势能没有全部转化为动能，故 A 错误； B．水平面也是粗糙的，小球在水平面上运动时克服摩擦做功，机械能不断减小，故 B 错误； C．弹簧被压缩到最短时，小球的速度为零，动能为零，弹簧的弹性形变最大，弹性势能最大，故 C 正确； D．由于摩擦的存在，小球的机械能不断减少，被弹回后不能回到斜面上的原高度，故 D 错误。 故选 C。 💡破题要诀 1．先看"有没有摩擦"：只要有摩擦，就有机械能向内能的转化，机械能总量一定减少。 2．再抓"瞬时状态"：最高点、弹簧最短处速度为零，动能为零，对应的重力势能或弹性势能最大。 3．对"全部转化"的说法要谨慎：只有不计摩擦和空气阻力时，重力势能才全部转化为动能。 题型二 内能、热量与改变内能的方式 典例2 （2026·江苏无锡·期中）关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．0 ℃ 的冰块没有内能 B．物体的温度越高，含有的热量越多 C．物体吸收热量，内能一定增加，温度一定升高 D．热传递过程中，热量总是从高温物体传给低温物体 【答案】D 【详解】 A．一切物体在任何温度下都具有内能，0 ℃ 的冰块也有内能，故 A 错误； B．热量是热传递过程中传递内能的多少，是过程量，不能说物体"含有"多少热量，故 B 错误； C．晶体熔化时持续吸热，内能增加但温度保持不变，故 C 错误； D．热传递的条件是存在温度差，热量总是从高温物体传给低温物体，故 D 正确。 故选 D。 💡破题要诀 1．热量是"过程量"，凡是"含有热量""具有热量"的表述一律排除。 2．内能是"状态量"，一切物体都有内能，温度升高内能一定增大，但内能增大温度不一定升高。 3．判断热传递方向只看温度高低，与内能大小、质量大小无关。 题型三 比热容与热量计算 典例3 （2026·江苏扬州·期中）把质量为 0.5 kg 的钢块加热到 100 ℃，立即投入质量为 400 g、温度为 20 ℃ 的水中，充分混合后水温升高到 30 ℃。不计热量损失，求钢的比热容。[c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)] 【答案】4.8×10² J/(kg·℃) 【详解】 水的质量 m水 = 400 g = 0.4 kg，水升高的温度 Δt水 = 30 ℃ - 20 ℃ = 10 ℃。 水吸收的热量 Q吸 = c水m水Δt水 = 4.2×10³ J/(kg·℃) × 0.4 kg × 10 ℃ = 1.68×10⁴ J 不计热量损失，钢块放出的热量 Q放 = Q吸 = 1.68×10⁴ J 钢块降低的温度 Δt钢 = 100 ℃ - 30 ℃ = 70 ℃，由 Q放 = c钢m钢Δt钢 得 c钢 = Q放 / (m钢Δt钢) = 1.68×10⁴ J / (0.5 kg × 70 ℃) = 4.8×10² J/(kg·℃) 💡破题要诀 1．"不计热量损失"就是列 Q吸 = Q放 的信号，这是热平衡类计算的核心等式。 2．先统一单位：400 g 必须换算成 0.4 kg。 3．末温是两者混合后共同的温度，两个物体的 Δt 要分别计算，不能共用一个温度变化量。 4．结果要检验：钢的比热容约为 0.46×10³ J/(kg·℃)，算得 4.8×10² J/(kg·℃) 数量级合理。 题型四 热机、热值与热机效率 典例4 （2026·江苏常州·期中）如图所示是四冲程汽油机某一冲程的示意图，此时进气门和排气门均关闭，活塞向上运动。下列说法中正确的是（　　） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程是做功冲程，内能转化为机械能 C．该冲程中燃气的内能增大，温度升高 D．该冲程中燃气对外做功 【答案】C 【详解】 进气门和排气门都关闭、活塞向上运动，这是压缩冲程。 压缩冲程中活塞压缩燃气，对燃气做功，燃气的内能增大、温度升高，机械能转化为内能，故 C 正确，A、B、D 错误。 压缩冲程结束后进入做功冲程，燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，对外做功。 故选 C。 💡破题要诀 1．判断冲程"两看"：一看气门开闭，二看活塞运动方向。 2．"两门关闭、活塞上行"是压缩冲程，"两门关闭、活塞下行"是做功冲程，这是最常考的一组。 3．记住能量转化方向：压缩冲程机械能→内能，做功冲程内能→机械能。 4．一个工作循环对外做功 1 次，曲轴转 2 周，活塞往复 2 次。 基础固本练（限时：15分钟） 1．（26-27九年级上·江苏宿迁·阶段检测）冬天，人们常用热水袋取暖，主要是因为水具有较大的（   ） A．密度 B．内能 C．比热容 D．热量 【答案】C 【详解】相同质量的水和其他常见物质相比，水的比热容大，在降低相同温度时可以放出更多的热量，取暖效果更好，这是冬天用热水袋取暖的核心原因，故选C。 2．（26-27九年级上·江苏宿迁·阶段检测）小楠在网络上学习到一个生活的妙招，将西红柿放进冰箱冷冻后，炒制时更容易起沙。 （1）小楠从冰箱冷冻室取出温度为-18℃的西红柿，其________（具有/不具有）内能。 （2）小楠制作西红柿炒蛋，炒制一会儿闻到了西红柿的香味，是________现象；小楠发现温度越高，西红柿的味道越浓郁，说明物体温度越高，分子运动越________。 【答案】（1）具有 （2） 扩散 剧烈（快） 【详解】（1）根据分子动理论，一切物体在任何温度下，其内部的分子都在不停地做无规则运动，因此一切物体都具有内能，故-18℃的西红柿具有内能。 （2）不同物质彼此进入对方的现象为扩散现象，闻到西红柿香味属于扩散现象；由分子热运动规律可知，物体温度越高，分子无规则运动越剧烈。 3．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热100g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.2g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰完全熔化成水后4分钟吸收的热量为___________J，每4分钟内酒精完全燃烧放出的热量为___________J，CD段酒精灯的加热效率为___________%，BC过程中被加热物质的内能将增加___________J。[、] 【答案】 /2100 17.5 /2100 【详解】由图可知，冰完全熔化成水后4分钟，即CD段，水升高的温度为5℃，熔化成水后质量不变，所以水的质量为 冰完全熔化成水后4分钟吸收的热量为 每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.2g，则每4分钟内完全燃烧的酒精质量为 酒精完全燃烧放出的热量为 由图可知，CD段的时间为4分钟，所以酒精灯的加热效率为 由图可知BC段是冰的熔化过程，时长为 因此BC段4分钟内物质吸收的热量和CD段4分钟的吸收热量相等，吸热全部用于增加内能，因此内能增加量为。 4．（26-27九年级上·四川南充·阶段检测）如图所示，小潇准备了甲、乙、丙三个相同的装置，来探究不同物质的比热容和不同燃料的热值，其中液体质量、燃料质量均相等。 （1）探究不同物质的比热容时： ①应选择________两图进行实验； ②不同物质吸热的多少是通过________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ③小潇根据测得的实验数据，画出了a、b两种液体温度随时间变化的图像（如图丁所示），由图可知，________液体的比热容较大。若a的比热容是，b的比热容是，则=________（填数量关系）。 （2）探究不同燃料的热值时应选择________两图进行实验，实验时比较燃料热值的大小是通过________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。 【答案】（1） 甲、丙 加热时间 b （2） 甲、乙 温度计示数 【详解】（1）[1] 探究不同物质的比热容时，应该选用质量相等的不同液体，用相同的热源加热，所以应选甲、丙两图的实验。 [2] 用相同的热源加热，通过比较加热时间来比较不同物质吸收热量的多少。 [3] 由图像可知，用相同的热源加热到相同的温度，即 a液体需要加热10min，b液体需要加热20min，则 根据得， 由于两种液体的质量m、升高的温度均相同，,所以两种液体比热容的大小关系为，所以b液体的比热容较大。 [4] a的比热容 b的比热容 因 所以 （2）[1]探究不同燃料的热值时应选择质量相等的不同燃料，对同种液体加热，所以应选择甲、乙两图的实验。 [2]实验时，需要使燃料全部燃烧，比较液体温度的变化，即比较温度计的示数，来比较燃料热值大小的。 综合进阶练（限时：15分钟） 1．（26-27九年级上·江苏无锡·阶段检测）如图所示，有一小球沿粗糙的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（     ） A．在C点的动能最大，E点的动能为零 B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能 C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能 D．小球在B点和D点的机械能相等 【答案】C 【详解】A．C点是轨道最低点，小球从A滑下过程中，重力势能持续向动能转化，但由于轨道粗糙存在能量损耗，小球在C点的动能是轨道上的最大值；但E点是小球斜抛运动的最高点，此时小球竖直方向速度为0，水平方向仍有速度，因此E点的动能不为零，故A错误； B．从点运动到点，高度降低，重力势能 减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故B错误； C．轨道是粗糙的，小球在轨道上运动时克服摩擦力做功，机械能减小，离开轨道后不计空气阻力机械能守恒，因此E点的机械能小于A点的机械能，故C正确； D．小球从运动到的过程中，因轨道粗糙需克服摩擦力做功，机械能减小，因此D点的机械能小于B点的机械能，故D错误。 故选C。 2．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）排球比赛中，运动员把排球斜向上抛出，下列与排球在运动中动能E随时间t变化的图像最接近的是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】运动员把排球斜向上抛出，排球向上运动过程中，高度变大，速度减小，动能转化为重力势能，动能减小；到达最高点时速度不为0，速度最小，动能最小；随后排球在重力的作用下向下运动，高度减小，速度变大，重力势能转化为动能，动能变大；所以，整个过程中排球的动能先变小再变大，故选 B。 3．（26-27九年级上·江苏扬州·阶段检测）模拟“蹦极”实验，将橡皮筋一端系上小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点下落所能到达的最低点，不考虑空气阻力。从A到C的过程中，小球的动能___________，重力势能___________（两空均填变化情况），整个过程中可以认为小球在A点的重力势能全部转化为C处橡皮筋的___________。 【答案】 先变大后变小 减小 弹性势能 【详解】小球质量不变，从A到B，小球只受重力，速度增大，动能增大；从B到C，橡皮筋弹力逐渐增大，先小于重力后大于重力，小球速度先增大后减小，动能先增大后减小，故从A到C的过程中小球的动能先增大后减小。 因从A到C小球高度不断降低，故重力势能一直减小。 不考虑空气阻力，整个过程没有能量损失，小球在A点的重力势能最终全部转化为C点处橡皮筋发生弹性形变储存的弹性势能。 4．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）如图所示是我国第五代战斗机“歼-20”，为解决散热问题，采用了新一代液体冷却系统。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比；推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如表所示： 空载质量 17t 最大起飞质量 37t 最大巡航速度 600m/s 发动机最大巡航推力 / 发动机热效率 40% 发动机的推进效率 / （1）若发动机用约4.8×104N的推力使飞机以400m/s的速度在水平方向匀速飞行时，1min内飞机发动机推力做了_________J的功，发动机的功率是_________W。 （2）已知燃油的热值q=4.86×107J/kg，战斗机飞行时空气阻力与速度平方成正比。若“歼-20”以最大速度巡航0.5h，消耗燃油10t，发动机的最大巡航推力是_________N，发动机的推进效率为_________。 【答案】（1） （2） 【详解】（1）飞机飞行的路程 推力做的功 发动机的功率 （2）飞机以最大巡航速度匀速飞行，推力等于阻力；因空气阻力与速度平方成正比，故推力与速度平方成正比。 最大巡航推力 燃油完全燃烧放出的热量 发动机获得的机械能 巡航时间 巡航飞行的路程 推力做的推进功 发动机的推进效率 5．（26-27九年级上·江苏南京·阶段检测）如图甲所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为200g；让两个加热器同时开始工作，60s后停止加热，然后立即将比热容为0.2×103J/（kg•℃）的合金球迅速放入乙液体中（从球放入到达到热平衡不计热损失），它们的温度随时间变化图像如图乙所示（部分图像未画出）。 （1）加热60s时，乙液体吸收的热量为多少； （2）甲液体的比热容为多少； （3）合金球的质量为_______kg。 【答案】（1） （2）3×103J/（kg•℃） （3）5.4 【分析】（3）表示出乙液体吸收的热量，由图像找出合金球放入乙液体后的初温和末温，利用放热公式表示乙液体放出的热量，从而求出两个过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的比值，进一步求出乙液体放出的热量，由图像中找出合金球放入乙液体后合金球的初温和末温，利用比热容公式可得合金球的质量。 【详解】（1）加热器每秒钟放出热量1000J，则加热60s时，加热器放出热量 乙液体吸收的热量 （2）由题意可知，甲液体在20s内吸收的热量 甲液体的比热容 （3）加热60s乙液体升高的温度 加热60s乙液体吸收的热量 合金球放入乙液体后，乙液体放热时降低的温度温度 乙液体放出的热量 则两过程中乙液体放出的热量与其吸收的热量的比 所以 从球放入乙液体至达到热平衡不计热损失，则 由图像可知，合金球放入乙液体后，合金球升高的温度 合金球的质量 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 机械能和内能 01 期中考情透视 02 复习目标锚定 03 知识体系构建 04 核心考点精讲 考点一 机械能 / 考点二 内能、热传递 / 考点三 比热容 / 考点四 内能和机械能的相互转化 05 重难题型突破 题型一 机械能及其转化 / 题型二 内能热量概念、改变内能的方式 题型三 比热容及热量计算 / 题型四 热机和热值 06 限时分层演练 基础固本练 / 综合进阶练 本章是能量模块核心章节，考情聚焦三大方向：机械能转化判断（含动能、势能影响因素实验分析）、内能改变方式辨识、热机冲程与热量计算（含热值、热效率应用）。近年命题强化生活情境结合，如过山车能量变化、暖手宝发热原理、家用燃气热水器效率测算等，突出“能量观在实际场景的应用”能力。高频失分点集中于：机械能守恒条件判断错误、内能与热量概念混淆、热效率计算中有用能量与总能量匹配错误。 复习建议：以影响动能/势能因素实验、物质比热容探究实验为主线，强化能量转化场景归类辨析，梳理热量、热值、效率计算的标准模型，重点区分温度、内能、热量三个核心概念的差异。 九年级物理第十二章《机械能和内能》复习，锚定以下可落地目标： 1. 物理观念：知道动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素；弄懂内能的概念及影响因素；知道比热容、热值的定义；能从能量转化与转移的角度认识机械能变化和内能改变的规律；建立能量转化与守恒的初步观念。 2. 科学思维：能区分不同形式的机械能与内能改变方式，分析动能、势能的相互转化，学会用比热容、热值公式进行热量计算的方法，发展用控制变量法分析影响动能、内能、比热容因素的能力。 3. 科学探究：能梳理探究动能影响因素、物质吸热升温特点、热值比较的实验思路，基于实验结论分析能量变化规律，提升变量控制、现象分析与结论归纳能力。 4. 科学态度与责任：认识机械能、内能知识在生产生活中的应用，体会合理利用能源、提高能量利用效率的意义，养成规范运算和严谨分析的习惯，形成节约能源、实事求是的科学态度。 考点一 动能 势能 机械能 一、动能 1．定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。 2．影响因素：质量、速度。质量越大、速度越大，物体的动能越大。 3．探究"动能大小的影响因素"： （1）方法：控制变量法 + 转换法。用木块被推动的距离远近反映小球动能的大小。 （2）操作：同一小球从斜面不同高度由静止滑下，到达水平面时速度不同，可探究动能与速度的关系；质量不同的小球从斜面同一高度由静止滑下，到达水平面时速度相同，可探究动能与质量的关系。 （3）结论：质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大。 （4）注意：水平面要适当粗糙，使木块在较短时间内停下；若水平面绝对光滑，木块被撞后做匀速直线运动，无法通过移动距离比较动能的大小。 二、重力势能 1．定义：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。 2．影响因素：质量、高度。质量越大、被举得越高，重力势能越大。 3．重力势能具有相对性：同一物体相对于不同的参考平面，重力势能的数值不同，通常以地面为参考平面。 三、弹性势能 1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 2．影响因素：弹性形变程度。在同一弹性限度内，弹性形变越大，弹性势能越大；此外还与物体的材料有关。 四、机械能及其转化 1．机械能 = 动能 + 重力势能 + 弹性势能。 2．动能和势能可以相互转化：物体由高处下落，重力势能转化为动能；物体被举高，动能转化为重力势能；弹簧被压缩或拉伸的过程中，动能与弹性势能相互转化。 3．机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化（不计摩擦和空气阻力），机械能的总量保持不变。 4．典型情境：滚摆上下往复运动、单摆摆动、自由下落的物体、卫星由近地点向远地点运行、撑杆跳高的起跳阶段、蹦床运动。 ⚠️ 易错辨析 常见说法 判断 理由 速度大的物体动能一定大 错误 动能还与质量有关，质量未知不能比较 位置高的物体重力势能一定大 错误 重力势能还与质量有关，且具有相对性 物体做匀速运动，机械能一定不变 错误 匀速竖直上升时动能不变、重力势能增大，机械能增大 机械能不变时，物体一定做匀速运动 错误 单摆摆动时机械能守恒，但速度在变化 物体下落时动能增大，机械能一定不变 错误 存在空气阻力时，部分机械能转化为内能，机械能减小 考点二 内能 热传递 一、内能 1．定义：物体内所有分子做无规则运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 2．单位：焦耳（J），各种形式的能量单位都是焦耳。 3．一切物体，不论温度高低，都具有内能。0 ℃ 的冰、-10 ℃ 的雪同样具有内能。 4．影响因素：温度、质量、状态、物质的种类。同一物体温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。 5．内能与机械能的区别： 比较项目 内能 机械能 研究对象 组成物体的大量分子 整个物体（宏观） 运动形式 分子的无规则运动 物体的机械运动 影响因素 温度、质量、状态、种类 质量、速度、高度、弹性形变 是否为零 永不为零 可以为零（如静止在水平地面且无形变的物体） 二、改变内能的两种方式 方式 实质 典型实例 判断要点 做功 其他形式的能转化为内能，或内能转化为其他形式的能，属于能量的转化 搓手取暖、钻木取火、压缩气体、弯折铁丝、瓶塞跳出时瓶口出现白雾 有摩擦、压缩、敲打、膨胀等动作 热传递 内能从高温物体（部分）转移到低温物体（部分），属于能量的转移 晒太阳、烤火、热水袋暖手、烧水、冰镇饮料 有吸热、放热、加热、相互接触等过程 做功和热传递在改变物体内能上是等效的：一根铁丝可以用反复弯折的方式变热，也可以放在火上烤热。 三、热传递 1．条件：物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 2．方向：从高温物体传到低温物体（或从物体的高温部分传到低温部分）。 3．结果：温度相同，达到热平衡，热传递停止。 4．实质：内能的转移。传递的是能量（热量），不是温度。 四、热量 1．定义：热传递过程中，传递的内能的多少叫做热量，符号 Q ，单位是焦耳（J）。 2．热量是过程量，只能说"吸收了多少热量""放出了多少热量"，不能说"含有多少热量"。 ⚠️ 易错清单 1．"温度高的物体含有的热量多"——错误。热量只在热传递过程中才有意义，是过程量。 2．"0 ℃ 的物体没有内能"——错误。一切物体都具有内能。 3．"热传递时热量从内能大的物体传给内能小的物体"——错误。应从高温物体传给低温物体，与内能大小无必然联系。 4．"物体吸收热量，温度一定升高"——错误。晶体熔化、液体沸腾时持续吸热，内能增大但温度不变。 5．"物体温度升高，一定吸收了热量"——错误。也可能是外界对物体做了功。 考点三 物质的比热容 一、比热容 1．定义：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，叫做这种物质的比热容，符号 c 。 2．单位：J/(kg·℃)，读作"焦每千克摄氏度"。 3．水的比热容 c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)，表示的物理意义是：1 kg 的水温度升高（或降低）1 ℃ 时，吸收（或放出）的热量为 4.2×10³ J。 4．比热容是物质的一种特性：同种物质的比热容与物体的质量、温度、吸放热的多少无关，但与物质的状态有关（水和冰的比热容不同，冰约为 2.1×10³ J/(kg·℃)）。 二、探究：比较不同物质吸热升温的现象 1．方法：控制变量法 + 转换法。 2．控制：两种液体的质量相同、初温相同；使用相同的加热器，保证相同时间内放出的热量相同。 3．转换：用加热时间的长短表示物质吸收热量的多少；用温度计示数的变化比较吸热能力的强弱。 4．结论：质量相同的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量不同；吸收相同的热量，比热容小的物质温度升高得多。 5．注意：用玻璃棒搅拌使液体受热均匀；温度计玻璃泡不能接触容器底和容器壁；读数时不能离开液体；两种液体应装在相同的容器中。 三、热量的计算 1．吸热：Q吸 = cm(t - t0)；放热：Q放 = cm(t0 - t)。 2．统一形式：Q吸 = cm△t ，其中 Δt 是温度的变化量。 3．"升高到"与"升高了"：升高到 80 ℃ 指末温为 80 ℃；升高了 80 ℃ 指 Δt = 80 ℃。 4．热平衡：不计热量损失时，高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即 Q吸 = Q放。 5．单位对应：Q—J，c—J/(kg·℃)，m—kg，Δt—℃。代入前必须把 g 换算成 kg。 四、水的比热容较大的应用 1．用水作冷却剂，如汽车发动机的冷却系统。 2．暖气设备用热水循环供热。 3．沿海地区昼夜温差小，内陆地区昼夜温差大。 4．培育秧苗时，傍晚向秧田灌水，防止夜间温度过低。 ⚠️ 易错点 1．把"升高到"当成"升高了"代入公式，是最常见的计算错误。 2．认为比热容与物体的质量、温度有关，误以为"水越多比热容越大"。 3．热量计算中忘记统一单位，质量用 g 直接代入。 4．混淆"热量""内能""温度"三个概念，写出"物体含有多少热量"这类表述。 考点四 机械能与内能的相互转化 一、做功改变内能的两种情况 1．外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能。如搓手取暖、压缩气体、钻木取火、弯折铁丝。 2．物体对外做功，物体的内能减小，温度降低，内能转化为机械能。如瓶塞跳出时瓶口出现"白雾"、高温高压气体推动活塞。 二、热机 1．定义：把内能转化为机械能的机器叫做热机。蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机都是热机。 2．内燃机：燃料直接在气缸内燃烧的热机，常见的有汽油机和柴油机。 3．四个冲程： 冲程 进气门 排气门 活塞运动 能量转化 吸气冲程 打开 关闭 向下 无 压缩冲程 关闭 关闭 向上 机械能转化为内能 做功冲程 关闭 关闭 向下 内能转化为机械能 排气冲程 关闭 打开 向上 无 4．一个工作循环包含四个冲程，活塞往复 2 次，曲轴（飞轮）转 2 周，对外做功 1 次。 5．只有做功冲程是燃气推动活塞对外做功，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成。 6．汽油机与柴油机的比较： 项目 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 吸气冲程吸入的物质 空气和汽油的混合物 只有空气 点火方式 点燃式（火花塞点火） 压燃式（喷油嘴喷油，靠压缩空气的高温引燃） 效率 较低，约 20%~30% 较高，约 30%~45% 三、燃料的热值 1．定义：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号 q 。 2．单位：J/kg；气体燃料常用 J/m³。 3．计算：固体和液体燃料 Q放 = mq ；气体燃料 Q放 = Vq 。 4．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、是否完全燃烧无关。 四、热机效率 1．定义：热机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，叫做热机效率。 2．公式：η = W有用 / Q放 × 100%。 3．提高途径：使燃料充分燃烧；尽量减少各种热损失，如减少废气带走的热量；减小机械摩擦。 4．热机效率总小于 1，因为废气带走热量、散热损失和摩擦损失不可避免。 ⚠️ 易错点 1．认为热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多——还要看燃料的质量。 2．把热机效率与功率混为一谈，认为"效率高就是做功快"。 3．判断冲程时只看活塞运动方向，忽略了气门的开闭状态。 4．认为做功冲程中"内能转化为机械能"是燃气内能全部转化，实际上只有一部分转化为机械能。 题型一 机械能及其转化 典例1 （2026·江苏南京·期中）如图甲所示，小球从粗糙斜面顶端由静止滑下，在水平面上运动一段距离后压缩弹簧，弹簧被压缩到最短后小球被弹回。忽略空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．小球在斜面上滑下时，重力势能全部转化为动能 B．小球在水平面上运动时，机械能保持不变 C．弹簧被压缩到最短时，小球的动能为零，弹簧的弹性势能最大 D．小球被弹回后，一定能回到斜面上的原高度 💡破题要诀 1．先看"有没有摩擦"：只要有摩擦，就有机械能向内能的转化，机械能总量一定减少。 2．再抓"瞬时状态"：最高点、弹簧最短处速度为零，动能为零，对应的重力势能或弹性势能最大。 3．对"全部转化"的说法要谨慎：只有不计摩擦和空气阻力时，重力势能才全部转化为动能。 题型二 内能、热量与改变内能的方式 典例2 （2026·江苏无锡·期中）关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．0 ℃ 的冰块没有内能 B．物体的温度越高，含有的热量越多 C．物体吸收热量，内能一定增加，温度一定升高 D．热传递过程中，热量总是从高温物体传给低温物体 💡破题要诀 1．热量是"过程量"，凡是"含有热量""具有热量"的表述一律排除。 2．内能是"状态量"，一切物体都有内能，温度升高内能一定增大，但内能增大温度不一定升高。 3．判断热传递方向只看温度高低，与内能大小、质量大小无关。 题型三 比热容与热量计算 典例3 （2026·江苏扬州·期中）把质量为 0.5 kg 的钢块加热到 100 ℃，立即投入质量为 400 g、温度为 20 ℃ 的水中，充分混合后水温升高到 30 ℃。不计热量损失，求钢的比热容。[c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃)] 💡破题要诀 1．"不计热量损失"就是列 Q吸 = Q放 的信号，这是热平衡类计算的核心等式。 2．先统一单位：400 g 必须换算成 0.4 kg。 3．末温是两者混合后共同的温度，两个物体的 Δt 要分别计算，不能共用一个温度变化量。 4．结果要检验：钢的比热容约为 0.46×10³ J/(kg·℃)，算得 4.8×10² J/(kg·℃) 数量级合理。 题型四 热机、热值与热机效率 典例4 （2026·江苏常州·期中）如图所示是四冲程汽油机某一冲程的示意图，此时进气门和排气门均关闭，活塞向上运动。下列说法中正确的是（　　） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程是做功冲程，内能转化为机械能 C．该冲程中燃气的内能增大，温度升高 D．该冲程中燃气对外做功 💡破题要诀 1．判断冲程"两看"：一看气门开闭，二看活塞运动方向。 2．"两门关闭、活塞上行"是压缩冲程，"两门关闭、活塞下行"是做功冲程，这是最常考的一组。 3．记住能量转化方向：压缩冲程机械能→内能，做功冲程内能→机械能。 4．一个工作循环对外做功 1 次，曲轴转 2 周，活塞往复 2 次。 基础固本练（限时：15分钟） 1．（26-27九年级上·江苏宿迁·阶段检测）冬天，人们常用热水袋取暖，主要是因为水具有较大的（   ） A．密度 B．内能 C．比热容 D．热量 2．（26-27九年级上·江苏宿迁·阶段检测）小楠在网络上学习到一个生活的妙招，将西红柿放进冰箱冷冻后，炒制时更容易起沙。 （1）小楠从冰箱冷冻室取出温度为-18℃的西红柿，其________（具有/不具有）内能。 （2）小楠制作西红柿炒蛋，炒制一会儿闻到了西红柿的香味，是________现象；小楠发现温度越高，西红柿的味道越浓郁，说明物体温度越高，分子运动越________。 3．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热100g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.2g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰完全熔化成水后4分钟吸收的热量为___________J，每4分钟内酒精完全燃烧放出的热量为___________J，CD段酒精灯的加热效率为___________%，BC过程中被加热物质的内能将增加___________J。[、] 4．（26-27九年级上·四川南充·阶段检测）如图所示，小潇准备了甲、乙、丙三个相同的装置，来探究不同物质的比热容和不同燃料的热值，其中液体质量、燃料质量均相等。 （1）探究不同物质的比热容时： ①应选择________两图进行实验； ②不同物质吸热的多少是通过________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）； ③小潇根据测得的实验数据，画出了a、b两种液体温度随时间变化的图像（如图丁所示），由图可知，________液体的比热容较大。若a的比热容是，b的比热容是，则=________（填数量关系）。 （2）探究不同燃料的热值时应选择________两图进行实验，实验时比较燃料热值的大小是通过________来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。 综合进阶练（限时：15分钟） 1．（26-27九年级上·江苏无锡·阶段检测）如图所示，有一小球沿粗糙的曲面轨道ABCD从A点静止滑下，从D点抛出，虚线DEF为小球在空中的运动轨迹。其中C为轨道最低点，B、D、F三点等高，不计空气阻力，下列说法正确的是（     ） A．在C点的动能最大，E点的动能为零 B．从E点运动到F点的过程，小球的动能转化为重力势能 C．小球在E点的机械能小于在A点的机械能 D．小球在B点和D点的机械能相等 2．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）排球比赛中，运动员把排球斜向上抛出，下列与排球在运动中动能E随时间t变化的图像最接近的是（     ） A． B． C． D． 3．（26-27九年级上·江苏扬州·阶段检测）模拟“蹦极”实验，将橡皮筋一端系上小球，另一端固定在A点，B点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，C点是小球从A点下落所能到达的最低点，不考虑空气阻力。从A到C的过程中，小球的动能___________，重力势能___________（两空均填变化情况），整个过程中可以认为小球在A点的重力势能全部转化为C处橡皮筋的___________。 4．（26-27九年级上·江苏南通·阶段检测）如图所示是我国第五代战斗机“歼-20”，为解决散热问题，采用了新一代液体冷却系统。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比；推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如表所示： 空载质量 17t 最大起飞质量 37t 最大巡航速度 600m/s 发动机最大巡航推力 / 发动机热效率 40% 发动机的推进效率 / （1）若发动机用约4.8×104N的推力使飞机以400m/s的速度在水平方向匀速飞行时，1min内飞机发动机推力做了_________J的功，发动机的功率是_________W。 （2）已知燃油的热值q=4.86×107J/kg，战斗机飞行时空气阻力与速度平方成正比。若“歼-20”以最大速度巡航0.5h，消耗燃油10t，发动机的最大巡航推力是_________N，发动机的推进效率为_________。 5．（26-27九年级上·江苏南京·阶段检测）如图甲所示，A、B是两个底部装有完全相同的加热器的容器，加热器产生的热量90%可以被容器中的液体吸收，已知加热器每秒钟放出热量1000J。现将甲、乙两种液体分别倒入A、B杯中，其中甲液体的质量为200g；让两个加热器同时开始工作，60s后停止加热，然后立即将比热容为0.2×103J/（kg•℃）的合金球迅速放入乙液体中（从球放入到达到热平衡不计热损失），它们的温度随时间变化图像如图乙所示（部分图像未画出）。 （1）加热60s时，乙液体吸收的热量为多少； （2）甲液体的比热容为多少； （3）合金球的质量为_______kg。 1 学科网（北京）股份有限公司 $