《機械能、內能及其轉化》全章復習與鞏固（基礎）

【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(xiàn)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(wǎng)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(chǎn)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(chǎn)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(tǒng)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(guī)則運動。擴散現(xiàn)象是分子作無規(guī)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(xiàn)象。擴散現(xiàn)象可以發(fā)生在固體之間、液體之間和氣體之間。

擴散現(xiàn)象表明，一切物質的分子都在不停地做無規(guī)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(guī)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(guī)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(tài)、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(qū)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(xiàn)；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(xiàn)。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(guī)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(tài)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(tài)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(xiàn)：

（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(jié)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(fā)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(huán)來保證連續(xù)工作的。在一個工作循環(huán)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(huán)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

構造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴

壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內噴

壓縮沖程末由火花塞放出電火（1）構造基本相同

點火方式霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自

花點燃，稱點燃式都是燃料在氣缸內

動燃燒，稱壓燃式

燃燒，都是內燃機。

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

燃料

混合物氣

（2）都將內能轉化

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

壓縮比為機械能。

吸進體積的1／9至1／6進體積的1／22至1／16

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（3）每一個工作循

個大氣壓，溫度2000℃至

做功個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，環(huán)都是由吸氣、壓

2500℃，高溫高壓的氣體推動活

高溫高壓的氣體推動活塞做功縮、做功、排氣四

塞做功

個沖程組成。

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(nóng)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、跳高比賽時，運動員從起跳到落地過程中，下列說法正確的是(不計空氣阻力)（）

A.上升過程中，動能減小，機械能減小

B.上升過程中，重力勢能增大，機械能增大

C.下落過程中，重力勢能減小，機械能不變

D.下落過程中，重力勢能減小，機械能減小

【思路點撥】理解物體的動能與物體質量和速度有關，重力勢能與物體的質量和高度有關是解題關鍵

【答案】C

【解析】運動員在跳高時，先用力蹬地起跳，在空中運動后落到地面。整個過程中運動員經(jīng)過上升、下

降兩個過程。在跳起的過程中是動能轉化為重力勢能，下落過程是重力勢能轉化動能。由于不考慮空氣

的阻力，所以整個過程中機械能不變。

【總結升華】本題是對新課程“有用能量轉化與守恒的觀點分析物理現(xiàn)象的意識”目標的落實，通過本

題的考查，有助于引導學生細致地觀察問題、分析問題。

舉一反三：

【變式】（?漳州中考）跳傘運動員在空中勻速下落的過程中，他的（）

A．重力勢能減少B．動能減少

C．機械能增大D．動能轉化為重力勢能

【答案】A

2、（?鐵嶺模擬）物體放出熱量，它的溫度（）

A．一定降低B．一定升高

C．一定不變D．可能降低也可能不變

【思路點撥】改變物體的內能有兩種方法，做功和熱傳遞，物體內能改變了，可能表現(xiàn)在溫度的變化，

也可能表現(xiàn)在物態(tài)的變化。

【答案】D

【解析】物體放熱時內能減小，溫度不一定降低；如晶體在凝固的過程中，雖然繼續(xù)放熱，但溫度是不

變的，故選D。

【總結升華】物體放出了熱量，內能一定減少；可能表現(xiàn)在溫度降低，也可以表現(xiàn)發(fā)生物態(tài)變化。

3、“花氣襲人知驟暖，鵲聲穿樹喜新情。”這是南宋詩人陸游《村居書喜》中的兩句詩，描寫春

情天暖，鳥語花香的山村美景。對于前一句，從物理學的角度可以理解為花朵分泌出的芳香分子_____

加快，說明當時周邊的氣溫突然_____。（生活中、詩歌中都蘊含著物理知識）

【答案】擴散；升高

【解析】從詩句中可知，“花香襲人”說明發(fā)生了擴散現(xiàn)象，而造成擴散加快的直接原因是“知驟暖”，

即氣溫突然升高造成的。從物理學的角度看就是當周圍氣溫升高時，花香擴散加劇。

【總結升華】本題要求能從詩句中找出所描述的物理現(xiàn)象，結合物理知識進行分析。對一些文字描述的

理解，體現(xiàn)了語文基本功的重要性。

舉一反三：

【變式】以下說法正確的是（）

A、破鏡難圓是因為固體分子間只存在斥力

B、宇宙大爆炸理論認為宇宙生于大爆炸--爆炸引起宇宙膨脹

C、在空調房間吸煙時，會看到煙霧在空中彌漫，這是分子的無規(guī)則運動

D、微風襲來，聞到陣陣花香，這是擴散現(xiàn)象

【答案】B

4、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】理解比熱容的定義，它表示的是某種物質的一種特性，只要物質確定與它的質量、吸熱放

熱都無關系。

【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】C

5、汽油機在壓縮沖程中，有關汽缸中的燃料混合物的下列說法中錯誤的是（）

A.氣體的熱量增多B.氣體的密度變大

C.氣體的溫度升高D.氣體的內能增多

【答案】A

【解析】壓縮氣體做功，氣體內能增加，溫度升高；氣體質量不變，體積減小，所以密度增加；熱量是

熱傳遞過程中傳遞內能的多少，只有熱傳遞過程才有熱量。

【總結升華】準確理解概念是學好物理的關鍵。

6、關于燃料的熱值，以下說法正確的是（）

A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關

B.容易燃燒的燃料，熱值一定大

C.煤的熱值比干木柴大，燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多

D.0.5g汽油和2kg汽油，它們的熱值是一樣的

【思路點撥】理解熱值定義，熱值是物質的一種特性，只要物質確定，與其質量、是否燃燒、是否完全

燃燒、都無關系。

【答案】D

【解析】熱值是物質的一種特性。

【總結升華】準確理解概念是學好物理的關鍵。

舉一反三：

【變式】汽油的熱值是4.6×107J/kg，完全燃燒5kg汽油所產(chǎn)生的熱量____________J。

【答案】2.3×108

類型二、知識應用

7、（?濰坊中考）（多選）如圖所示，斜面與水平面在M點通過小圓弧相連，彈簧左端固定，原長

時右端在N點，小物塊從斜面上P點由靜止滑下，與彈簧碰撞后又返回到P點，則（）

A．小物塊從P向M運動過程中，重力勢能減少

B．小物塊從P向M運動過程中，機械能減少

C．小物塊從P向M運動過程中，機械能不變

D．彈簧被壓縮到最短時，彈簧的彈性勢能最大

【答案】ACD

【解析】A、小物塊從P向M運動過程中，質