《機械能和內能》全章復習與鞏固（基礎）

責編：馮保國【學習目標】1、了解動能、勢能、機械能，知道動能和勢能的相互轉化；2、掌握內能、熱量的概念，影響內能的因素，改變內能的途徑；3、理解比熱容的概念、單位、意義及其應用；4、會利用公式計算熱量；5、知道燃料的熱值，會計算燃料完全燃燒后放出的熱量；6、了解熱機的工作原理，知道汽油機的工作循環。【知識網絡】【要點梳理】

要點一、基本物理量1、機械能和內能：概念影響大小的因素單位動能由于運動而具有的能質量、速度J勢能彈性勢能發生彈性形變的物體具有的能彈性形變量J重力勢能物體由于被舉高而具有的能質量、高度J機械能動能和勢能動能、勢能J內能物體內所有分子動能和分子勢能的總和叫作分子的內能溫度、質量、體積、狀態J機械能和內能的區別機械能是宏觀的能量，和物體整體的運動速度與是否受力有關；內能是物體內部分子的能量，是微觀的能量，和物體的整體無關；機械能和內能是不同形式的能，它們之間可以互相轉化。2、比熱容、熱值、熱量概念單位符號計算特點比熱容溫度升高時，吸收的熱量與它的質量和升高溫度的乘積之比J/（kg·℃）比熱容是物質本身的一種性質，同種物質在同一狀態下的比熱容與其質量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無關。熱值燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質量之比叫作燃料的熱值J/kg或J/m3熱值是物質本身的一種性質，它的大小與物質的質量和是否完全燃燒沒有關系熱量物體在熱傳遞過程中轉移的能量J熱量是一個過程量，在熱傳遞過程中吸收或放出多少熱量，不能說物體具有熱量。要點詮釋：1、熱傳遞可以改變物體的內能，熱傳遞能量從高溫物體傳遞到低溫物體，低溫物體內能增加，高溫物體內能減少。實質上熱傳遞是內能在不同的物質內部轉移的過程。2、一切物體都有內能，同一個物體，它的溫度越高，內能越大。3、由于水的比熱容較大，一定質量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度卻改變不多，這一點有利于調節氣候。夏天，太陽曬到海面上，海水的溫度升高過程中吸收大量的熱，所以人們住在海邊并不覺得特別熱；冬天，氣溫低了，海水由于溫度降低而放出大量的熱，使沿海氣溫降得不是太低，所以住在海邊的人又不覺得特別冷。要點二、能量的轉化1、動能和勢能的轉化：（1）重力勢能轉化為動能：球擺從A點向下擺動的過程中，它的速度越來越大，動能也逐漸增大，重力勢能逐漸減小。球擺到達最低的時，它的動能最大、重力勢能最小。（2）動能轉化為重力勢能：擺球又向的另一側運動。隨著擺球向上擺動，它的速度越來越小，動能逐漸減小，高度越來越大，重力勢能逐漸增大。當擺球到達最高處B點時，它的動能為零，重力勢能最大。2、機械能與內能的轉化——做功：（1）反復彎折的鐵絲，溫度升高，內能增大，機械能轉化為內能。（2）迅速將空氣壓縮引火儀的活塞下壓，看到棉花燃燒，活塞的機械能轉化為空氣的內能，空氣溫度升高導致棉花燃燒。要點詮釋：1、動能、重力勢能、彈性勢能是可以相互轉化的。2、做功也可以改變物體的內能，做功改變物體的內能是能量的轉化，將其他形式的能（機械能）轉化為內能，熱傳遞改變物體內能的實質是內能的轉移。做功和熱傳遞在改變內能上是等效的。要點三、熱機1、熱機：（1）工作原理：將燃料燃燒產生的高溫高壓的燃氣的內能轉化為機械能的裝置。（2）種類：蒸汽機、內燃機、噴氣發動機等。2、汽油機：（1）一個工程：汽油機工作時，活塞在氣缸里往復運動，活塞從氣缸的一端運動到另一端叫做一個沖程。（2）一個工作循環：常見的汽油機要能正常工作，必須連續完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，且不斷循環進行。

如圖所示：

（3）汽油機四個沖程的工作情況和能量轉化表：沖程活塞運動情況進氣門排氣門混合氣體能量轉變吸氣上→下開關由進氣門進入氣缸

壓縮下→上關關被壓縮升溫、壓強增大機械能→內能做功上→下關關火花點燃內能→機械能排氣下→上關開排出氣缸

要點詮釋：1、汽油機的一個工作循環，曲軸轉動兩圈，活塞往復兩次，對外做功一次。只有做功沖程內能轉化為機械能，其他沖程是在飛輪的慣性下完成的。2、汽油機和柴油機的異同點

不同點相同點項目汽油機柴油機（1）構造基本相同都是燃料在氣缸內燃燒，都是內燃機。

（2）都將內能轉化為機械能。

（3）每一個工作循環都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。

（4）排氣沖程排出廢氣相同。構造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點燃，稱點燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動點燃，稱壓燃式燃料汽油吸氣沖程吸進汽油和空氣混合物柴油吸氣沖程吸進氣缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃氣壓強為30至50個大氣壓，溫度

至

，高溫高壓的氣體推動活塞做功做功沖程初燃氣壓強為50至100個大氣壓，溫度至，高溫高壓的氣體推動活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機、小型農機具笨重，多用于拖拉機、載重汽車、輪船等重型機械【典型例題】類型一、基礎知識1.（2016?道里區一模）下述現象中，機械能沒有發生變化的是（）A．跳傘運動員從空中跳傘后勻速下落B．一個物體從高處自由下落（空氣阻力不計）C．一個小孩從滑梯上勻速滑下D．物體在光滑水平面上受水平拉力作加速運動【思路點撥】跳傘運動員下落過程中、物體從高處自由下落、小孩從滑梯上滑下、物體在水平面上運動，都沒有發生彈性形變，不考慮彈性勢能，機械能等于動能和重力勢能之和，從各個物體的動能和重力勢能的變化，判斷機械能的變化，動能和重力勢能從動能和重力勢能大小的影響因素考慮。【答案】B【解析】A、跳傘運動員從空中跳傘后勻速下落，運動員的質量不變，速度不變，動能不變；高度減小，重力勢能減小，機械能減小，不符合題意；B、一個物體從高處自由下落時，物體和空氣之間沒有摩擦力，不用克服摩擦做功，機械能守恒．符合題意；C、一個小孩從滑梯上勻速滑下，小孩在質量不變，速度不變，動能不變；高度減小，重力勢能減小，機械能減小，不符合題意；D、物體在光滑水平面上受水平拉力作加速運動，物體的質量不變，速度增大，動能增大；高度不變，重力勢能不變，機械能增大，不符合題意，故選B。【總結升華】判斷機械能的變化可以從機械能包含的動能、重力勢能、彈性勢能分析，也可以從是否克服摩擦做功來分析。舉一反三：【變式】如圖所示，嫦娥一號衛星成功實施了三次近月制動，順利完成“太空剎車”動作，建立了正常的姿態。在制動過程中嫦娥一號的機械能（填“增大”“不變”或“減小”）。【答案】減小2.下列說法中，正確的是（）A、一杯煤油用去二分之一，它的比熱容減為原來的二分之一

B、吸收熱量多的物體，比熱容一定大

C、高溫物體放出的熱量一定多

D、質量相同的水和煤油，吸收了相同的熱量，煤油升高的溫度大于水升高的溫度【思路點撥】（1）比熱容是物質本身的一種性質，不隨物質質量和吸收熱量多少的改變而改變；（2）根據放熱公式：可知，物體放熱的多少和物體比熱容、質量、溫度變化量有關；物體放出根據公式：可知，質量相同、吸收熱量相同的物體比熱容大的升高的溫度小。【答案】D【解析】比熱容是物質的一種特性，比熱容的大小與物體質量的大小無關，所以A選項是錯誤的。從比熱容的定義可知，比較兩種物質的比熱容大小，應該是在質量和升高的溫度相同的條件下，比較它們吸熱的多少，B選項中缺少條件，所以無法比較兩種物質的比熱容大小，因此B選項也是錯誤的。物體放熱的多少是跟它的比熱容、質量和降低的溫度的多少三個因素有關，例如：100克的水，溫度從90℃降低到80℃，放出的熱量是4200焦耳，若它從80℃降低到60℃，放出4800焦耳的熱量。可見，高溫物體放出的熱量不一定多。所以C選項是錯誤的。從熱量公式得到，可以看到當吸熱和物體質量相同時，物體升高溫度的多少，跟它的比熱容成反比，由于煤油的比熱容小于水的比熱容，即，所以煤油升高的溫度大于水升高的溫度，即。【總結升華】比熱容是物質的一種特性，比熱容的大小與物體質量的大小無關。舉一反三：【變式】冬天，室內取暖的暖氣，很多都采用讓流動的熱水慢慢地流過散熱器，其原因是（）A．水比較便宜B．水的密度小C．水的比熱容大D．水的沸點高【答案】C3、小陽家的熱水器內裝有質量為5kg的水，該熱水器中水的溫度從20°C升高到40°C。求這些水吸收的熱量。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)]【答案與解析】Q吸=cm（t－t0）=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×（40－20）℃=4.2×105J。【總結升華】本題考查了學生對吸熱公式Q吸=cm△t的掌握和運用，因條件已給出，難度不大。舉一反三：【變式】質量為2kg的水，溫度由30℃升高了50℃，吸收多少熱量？【答案】4.2×105J【解析】由Q吸=cm(t-t0)可知。物體升高溫度t-t0=50℃，而原來的溫度30℃在本題中無實際意義。4、如圖表示的是汽油機的沖程；在壓縮沖程中，是通過方式增加氣體內能的。【答案】做功；做功【解析】由圖可知兩氣門都關閉，活塞向下運動，表示的是做功沖程；在壓縮沖程中，是通過做功的方式增加氣體內能的。【總結升華】決此類問題關鍵是看氣門的開關情況和活塞運動情況，結合規律總結進行判斷內燃機的沖程。內燃機的四個沖程中有兩個沖程存在能量轉化：壓縮沖程將機械能轉化成內能，做功沖程將內能轉化成機械能。舉一反三：【變式】（2015?巴中中考）汽油機吸氣沖程吸入氣缸內的物質是（）A．柴油B．汽油和空氣C．汽油D．空氣【答案】B類型二、知識運用5、（多選題）如果一個物體的溫度升高，則（）

A、它含有的熱量增加B、它一定吸收了熱量C、它的分子運動加快D、它的內能一定增加【答案】CD【解析】熱量是表示在熱傳遞的過程中，傳遞能量的多少，因此不能說物體含有熱量，所以選項A是錯誤的。一個物體的溫度升高，它的分子運動一定加快，內能一定增加。所以選項C和D是正確的。改變物體內能的方法有兩種：做功和熱傳遞，做功也可以使物體的內能增加，溫度升高，例如：用鋸條鋸木頭，鋸條很熱，所以一個物體的溫度升高，不一定是吸收熱量而使物體溫度升高的，所以B選項也是不對的。【總結升華】溫度、熱量、內能之間的關系是本章的重點，一定要搞清。舉一反三：【變式】下面各種現象，屬于熱傳遞改變物體內能的是（）

A、磨刀時，刀發熱B、用電鉆鉆孔時，鉆頭發燙

C、熱水的溫度逐漸降低D、暖水瓶內的水蒸氣把瓶塞推出，水蒸氣溫度降低，內能減少【答案】C6、關于溫度、熱能、內能，以下說法正確的是（）A.對物體加熱，物體的溫度一定升高B.物體溫度越高，所含有的熱量越多C.物體的溫度是0℃，其內能也是零D.熱量總是從溫度高的物體向溫度低的物體傳遞【思路點撥】（1）一切物體都具有內能，內能的大小跟質量、溫度、狀態有關。（2）熱傳遞的條件是物體之間有溫度差，高溫物體將能量向低溫物體傳遞，直至各物體溫度相同。（3）熱量是熱傳遞的過程中傳遞能量的多少，是一個過程量。【答案】D【解析】A、晶體在熔化時吸熱，但溫度不變，該選項不符合題意；

B、熱量是物體通過熱傳遞方式改變的內能，是一個過程量，要用“吸收”或“放出”來表達，而不能用“具有”或“含有”來修飾，該選項不符合題意；

C、一切物體都具有內能，該選項不符合題意；

D、熱傳遞的條件是物體之間有溫度差，高溫物體將能量向低溫物體傳遞，符合題意。

【總結升華】本題主要考查學生對：溫度、內能、熱量關系的理解和掌握．從分析內能和溫度、狀態的關系，內能和熱量的區別，發生熱傳遞的條件去判斷。舉一反三：【變式】（2015?紅河州一模）關于溫度、熱量和內能，下列說法正確的是（）A．溫度高的物體內能一定大，溫度低的物體內能一定小B．物體的內能與溫度有關，只要溫度不變，物體的內能就一定不變C．內能小的物體也可能將熱量傳遞給內能大的物體D．物體的溫度越高，所含熱量越多【答案】C7、某同學在做“比較不同物質的吸熱能力”的實驗時，使用相同的電加熱器給水和煤油加熱，得到的實驗數據如下表：物質次數質量m/kg升高的溫度△t/℃加熱時間t/min水10.110220.2104煤油30.110140.2102（1）實驗中，記錄加熱時間的目的是：。（2）分析第1、2次或第3、4次實驗數據，可以得出的初步結論是：同種物質升高相同溫度時，吸收熱量的多少與物質的有關；分析第1、3次或第2、4次實驗數據，可以得出的初步結論是：升高相同的溫度時，吸收的熱量不