《機械能、內能及其轉化》全章復習與鞏固（提高）

【學習目標】

1、知道動能、勢能、重力勢能、彈性勢能及機械能。

2、理解動能及大小的決定因素，重力勢能及大小的決定因素，彈性勢能及有關的決定因素；動能

和勢能可以相互轉化。機械能守恒。

3、掌握探究動能及大小的決定因素、重力勢能及大小的決定因素的實驗過程。

4、認識擴散現象。

5、內能、熱量的概念，影響內能的因素，改變內能的途徑。

6、比熱容的概念、單位、意義及其應用。

7、熱量的計算。

8、熱機的工作原理及能量轉化過程。

9、燃料的熱值及熱機效率。

【知識網絡】

【要點梳理】

要點一、能

物體能對外做功，表示這個物體具有能量，簡稱能。

要點詮釋：

1、物體具有做功的本領，即說明此物體具有能。但是有能不一定正在做功。物體能做多少功，就說

它具有多少能。

2、功就是能轉化多少的量度。功代表了能量從一種形式轉化為一另種形式，因而功和能的單位也是

相同的。功的單位是焦耳（J），能的單位也是焦耳（J）。

要點二、動能

動能是物體由于運動而具有的能量，即物體由于運動而具有做功的本領叫做動能。

要點詮釋：

1、物體動能的大小與兩個因素有關：一是物體的質量，二是物體運動的速度大小。當物體的質量一

定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小。具有相同運動速度的物體，質量

越大動能越大，質量越小動能越小。

2、動能是“由于運動”這個原因而產生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”。

例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。

要點三、勢能

受到重力的物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能；物體由于彈性形變，而具有的能量叫做

彈性勢能。

要點詮釋：

1、重力勢能的大小與質量和高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。

2、重力勢能是“被舉高”這個原因而產生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重

力勢能”。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。

3、彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關。

要點四、機械能

動能與勢能統稱為機械能。

要點五、動能和勢能之間的相互轉化

1、在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從

高下落的過程中，先是動能轉化為重力勢能，后來又是重力勢能轉化為動能。

2、在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉化。如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓

跳板是動能轉化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉化為動能。

3、機械能守恒：物體的動能和勢能之間是可以轉化的。在只有動能和勢能相互轉化的過程中，機械

能的總量保持不變，即機械能守恒。

要點六、物質結構的基本圖像

1、大部分物質是由大量分子構成的（有一些物質是由原子或離子構成的）。

2、分子在永不停息地作無規則運動。擴散現象是分子作無規則運動的例證。所謂擴散是指兩種不同

的物質相互接觸時，彼此進入對方的現象。擴散現象可以發生在固體之間、液體之間和氣體之間。

擴散現象表明，一切物質的分子都在不停地做無規則的運動。

3、分子之間既有引力，又有斥力。

要點詮釋：

物體內部大量分子的無規則運動叫做分子熱運動。溫度的高低是物體內分子熱運動激烈程度的標

志。溫度越高，分子熱運動越快，擴散越快。

要點七、內能

物體內部大量分子做無規則運動所具有的能量叫分子動能。由于分子之間有一定的距離，也有一定

的作用力，因而分子具有勢能，稱為分子勢能。物體內部所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和，叫

物體的內能。

要點詮釋：

1、單位：焦耳，符號J。

2、同一個物體，它的溫度越高，內能越大。物體內能的大小，除與溫度有關外，還與物體的體積、

狀態、質量等因素有關。

3、一切物體都有內能。

4、內能與機械能的區別

物體的內能大小與物體內部分子的熱運動以及分子間的相互作用情況有關，是物體能量的微觀表

現；物體的機械能則與整個物體的機械運動情況及相對位置有關，是物體能量的宏觀表現。物體的內

能在任何情況下都不會為零（因為分子不停地做無規則運動總有動能），而物體的機械能可以相對為

零。所以內能和機械能是兩種不同形式的能量。

5、內能的改變，通過做功和熱傳遞這兩種方法都可以改變物體的內能。

要點八、比熱容

單位質量的某種物質，溫度升高1℃所吸收的熱量叫做物質的比熱容。符號c，單位為焦每千克攝

氏度，符號為J/(㎏·℃）。

要點詮釋：

1、比熱容是物質本身的一種性質。

（1）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。

（2）同一種物質在不同的狀態下比熱容不同，如冰、水的比熱容是不同的。

2、水的比熱容比較大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表現：

（1）由于水的比熱容較大，一定質量的水升高（或降低）一定的溫度吸收（或放出）的熱量較多，

我們用水作為冷卻劑和取暖用。

（2）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。

3、熱量的計算

（1）吸熱公式：Q吸=cm(t-t0)

式中Q吸表示物體吸收的熱量，c表示物質的比熱容，m表示物體的質量，t0表示物體原來的溫度，

t表示物體后來的溫度。（t-t0）表示溫度的升高量。

（2）放熱公式：Q放=cm(t0-t)

式中（t0-t）表示物體溫度的降低量。

要點九、熱機

把內能轉化為機械能的機器叫熱機。熱機常見種類有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機。

要點詮釋：

1、內燃機及其工作原理

（1）內燃機：內燃機是熱機的一種，內燃機在氣缸里燃燒汽油或柴油。

（2）內燃機的工作原理。汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃氣，用來推動活塞做功。

活塞通過連桿使內燃機的飛輪轉動，從而帶動其他機械轉動。

（3）內燃機的四個沖程，活塞在氣缸內往復運動，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個

沖程，汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環來保證連續工作的。在一個工作循環中，

汽缸內的活塞往復兩次，曲軸轉動兩周。四個沖程中只有做功沖程燃氣對外做功，其他三個沖程都是靠

飛輪慣性完成的。一個工作循環有兩次能量轉化，在壓縮過程中，機械能轉化為內能，在做功過程中，

內能轉化為機械能。

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

構造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴都是燃料在氣缸內

壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內噴燃燒，都是內燃機。

壓縮沖程末由火花塞放出電火

點火方式霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自

花點燃，稱點燃式

動燃燒，稱壓燃式（2）都將內能轉化

汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣柴油、吸氣沖程吸進氣缸的只是空為機械能。

燃料

混合物氣

壓縮沖程末氣體體積被壓縮為壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸（3）每一個工作循

壓縮比

吸進體積的1／9至1／6進體積的1／22至1／16環都是由吸氣、壓

縮、做功、排氣四

做功沖程初燃氣壓強為30至50

做功沖程初燃氣壓強為50至100個沖程組成。

個大氣壓，溫度2000℃至

做功個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，

2500℃，高溫高壓的氣體推動活

高溫高壓的氣體推動活塞做功

塞做功

效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％

輕便，多用于汽車、飛機、小型笨重，多用于拖拉機、載重汽車、

用途

農機具輪船等重型機械

3、燃料的熱值及熱機的效率

（1）燃料的熱值。物理學中把1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，熱值的

單位是焦每千克（J/kg）。熱值是反映燃料燃燒釋放熱量的本領大小的物理量。熱值是燃料本身的一種特

性，同種燃料的熱值不隨燃燒充分與否而變，不隨燃料質量的大小而變，即每種燃料都有一個確定的燃

燒值，不同燃料的燃燒值一般不同。

（2）熱機的效率。在熱機中，用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫

做熱機的效率。燃料在熱機中燃燒時，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內能只

有一部分用來推動熱機的運動，即轉化為熱機的機械能，其余的能量在廢氣、散熱、機械摩擦中損失掉

了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機的效率

是熱機性能的一個重要指標，熱機的效率越高，它的機械性能就越好。

【典型例題】

類型一、基礎知識

1、火箭點火后，載著神八加速上升過程中，神八的機械能變化情況是（）

A．動能減小，重力勢能增大

B．動能減小，重力勢能減小

C．動能增大，重力勢能減小

D．動能增大，重力勢能增大

【思路點撥】此題首先看清題中描述的是哪個狀態，并且知道動、勢能的大小因素就可順利解決

【答案】D

【解析】火箭在加速上升的過程中，由于速度增大，其動能變大；由于上升時高度變大，其重力勢能變

大；故動能與重力勢能的和--機械能變大；故選D。

【總結升華】此題考查機械能的知識；機械能的大小取決于動能和勢能的大小，根據題目中動能和勢能

的大小變化可分析出機械能的大小變化。

舉一反三：

【變式】（?南京二模）如圖所示，一個滑雪的人，以v=2m/s的速度沿山坡勻速地滑下，則在他向下勻

速滑動過程中，下列說法正確的是（）

A．人的動能轉化為重力勢能

B．人的重力勢能全部轉化為動能

C．人的機械能不變

D．人的機械能一定減小

【答案】D

2、（?南安市校級一模）東亞文化之都--泉州，風景秀麗，能說明分子無規則運動的是（）

A．天柱山薰衣草落葉歸根

B．虹山村油菜花花香陣陣

C．清源山繽紛秋葉色彩夢幻

D．九仙山霧淞玉樹瓊花

【思路點撥】分子運動是微觀上的運動，肉眼看不見的；機械運動是宏觀上的運動。

【答案】B

【解析】A．天柱山薰衣草落葉歸根，是宏觀上的機械運動，肉眼能看得見的運動，故A不符合題意；

B．虹山村油菜花花香陣陣，是擴散現象，說明組成物質的分子在不停地做無規則運動，故B正確；

C．清源山繽紛秋葉色彩夢幻，是光的反射，故C不符合題意；D．九仙山霧淞、玉樹瓊花，是凝華形

成的，是物態變化，不是分子運動的結果，故D錯誤，故選B。

【總結升華】本題主要考查學生對分子運動和機械運動的區別的了解和掌握，是一道基礎題目。

舉一反三：

【變式】下列事例中，不能說明分子不停地做無規則運動的是()

A.打開香水瓶，不久滿屋子都聞到香氣

B.衣柜中的衛生球，過一段時間后體積變小甚至消失了

C.打掃教室地面時，在陽光下看到灰塵在空中飛舞

D.將一滴紅墨水輕輕滴在一杯水中，過一段時間后，整杯水變紅了

【答案】C

3、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】

35

Q吸=cm（t－t0）=4.2×10J/(kg·℃)×5kg×（40－20）℃=4.2×10J。

【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

類型二、知識應用

4、關于物體的內能，下列說法正確的是（）

A．物體運動得越快，內能越大

B．物體舉得越高，內能越大

C．物體運動得越快，舉得越高，內能越大

D．同一物體溫度越高，內能越大

【答案】D

【解析】在分析物體內能大小時，應注意物體的內能與三個因素有關，即物體的質量、溫度、狀態，與

物體的運動速度和舉起的高度無關，物體的速度和舉起的高度影響的是機械能，而機械能與內能是兩種

不同形式的能。對于同一物體，溫度越高，內能越大。

【總結升華】本題考查內能與機械能的本質區別，解答問題的關鍵是明確內能與哪些因素有關及內能與

機械能的區別。

舉一反三：

【變式】關于內能、溫度和熱量的下列說法中，正確的是（）

A．高溫物體具有的一定比低溫物體具有的內能多

B．物體的溫度越高，含有的熱量越多

C．熱傳遞是物體間內能的轉移

D．物體的內能增加，一定是對物體做了功

【答案】C

5、把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，哪一圖象能正確反映球離手后至落回地面前機械能（E）與

籃球離地-高度（h）的關系（）

A．B．

C．D．

【思路點撥】解答本題首先篩選出題中的有用信息，關鍵詞如忽略空氣阻力，也就是機械能守恒，再一

個就是會看圖像，注意坐標軸表示的物理量即可。

【答案】A

【解析】把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，只有動能和勢能的相互轉化，機械能守恒，機械能不變。

【總結升華】本題的重點是知道影響動能和重力勢能的因素，同時理解能量守恒的實質。

舉一反三：

【變式】（?海珠區一模）小球不停左右來回擺動（如圖所示），最終停了下來。以下判斷正確的是（）

A．小球的擺幅越來越小，由此可判斷小球的內能越來越小

B．小球在最高處具有的重力勢能全部轉化為它在最低處時具有的動能

C．小球在最低處具有的機械能一定小于它運動到高處時具有的機械能

D．小球在來回擺動過程中，一定有部分機械能轉化為其他形式