2023-2024學(xué)年蘇科版九年級上冊物理第十二章《機械能和內(nèi)能》單元知識點總結(jié)講義

九年級上冊物理單元知識點總結(jié)第十二章《機械能和內(nèi)能》第一節(jié)動能勢能機械能知識點總結(jié)考點一、能量1、能量的概念：一個物體對另一個物體做功，那么這個物體就具有了能量。一個物體能夠做的功越多，表示這個物體具有的能量越大。2、能量的單位能的單位與功的單位相同，在國際單位制中，能的單位是焦耳，符號“J”。3、能量與做功的關(guān)系（1）一個正在做功的物體，它一定具有能量。例如：流動的水推動水輪機做功，則流動的水具有能量。（2）一個具有能量的物體，它不一定正在做功。例如被壓縮的彈簧，它具備了對其他物體做功的本領(lǐng)，該彈簧具有能量，但如果彈簧一直被壓縮，就不會對其他物體做功，也就是說，具有能量的物體具有做功的本領(lǐng)，但不一定正在做功。（3）功和能的關(guān)系：①功是能量轉(zhuǎn)化的量度；②做功的過程，一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化?？键c二、動能定義：物體由于運動而具有的能量叫作動能，一切運動的物體都具有動能。2、動能的影響因素：動能的大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，速度越大，質(zhì)量越大，物體所具有的動能越大。3、動能大小的影響因素探究：（1）動能大小與質(zhì)量、速度有關(guān)--------需要采取控制變量法①研究動能與質(zhì)量關(guān)系時需要控制速度相同（即下落高度）。②研究動能與速度的關(guān)系時需要控制質(zhì)量相同（2）動能是屬于抽象的概念--------------需要采取轉(zhuǎn)換法研究（3）常見的幾種實驗方案：①如圖甲所示，將木塊（或紙盒）放在水平面上，讓運動的物體撞擊木塊（或紙盒），由于木塊（或紙盒）與水平面間有摩擦力，運動時需克服摩擦力做功，所以木塊運動的距離越遠(yuǎn)，說明克服摩擦力做功越多，物體具有的動能越大。（將動能大小轉(zhuǎn)換成物塊運動的距離）②如圖乙所示，讓運動的物體撞擊彈簧，彈簧的形變程度越大，說明物體對彈簧做功越多，物體的動能就越大。（將動能轉(zhuǎn)換成彈簧的形變程度）③如圖丙所示，將橡皮泥固定在擋板上，讓運動的物體撞擊同一塊橡皮泥，橡皮泥凹陷程度越大，說明物體對橡皮泥做功越多，物體的動能越大。（將動能轉(zhuǎn)換成橡皮泥的凹陷程度）考點三、勢能1．彈性勢能（1）彈性勢能：發(fā)生彈性形變的物體具有能量，這種能量叫作彈性勢能。（2）探究影響彈性勢能的因素①用彈弓彈射“子彈”時，橡皮筋的形變越大，“子彈”被彈射得越遠(yuǎn)，說明橡皮筋對“子彈”做的功越多，橡皮筋具有的彈性勢能越大。②弓被拉彎并松開后將箭射出，弓的形變越大，箭射得越遠(yuǎn)，說明弓對箭做的功越多，弓具有的彈性勢能越大。探究歸納：發(fā)生彈性形變的物體，在一定限度內(nèi)，彈性形變越大，物體的彈性勢能就越大。2、重力勢能：被舉高的物體具有的能量，這種能量叫重力勢能。3、重力勢能的影響因素：被舉高的高度、質(zhì)量。質(zhì)量越大、被舉高的高度越大重力勢能越大。考點四、機械能及其轉(zhuǎn)化1．機械能在物理學(xué)中，動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。機械能是最常見的一種能量。2．動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化（1）滾擺實驗：如圖所示的滾擺，在下降過程中，越轉(zhuǎn)越快，它的重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；滾擺上升過程中，越轉(zhuǎn)越慢，重力勢能越來越大，動能越來越小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。單擺實驗：如圖所示的單擺，擺球從A點擺向最低點B時，位置越來越低，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；從B點擺向C點時，擺球上升，位置升高，動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。（3）小球碰撞彈簧：如圖所示，從斜坡上滾下的小球撞上彈簧（圖甲→乙），小球速度逐漸變小，彈簧的彈性形變逐漸變大，即小球動能減小，彈簧的彈性勢能增大，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。在彈簧恢復(fù)原狀的過程中（圖乙→丙），彈簧的彈性形變逐漸變小，小球速度逐漸變大，即彈簧的彈性勢能減小，小球的動能增大，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能。（4）過山車：過山車向上運動時，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；向下運動時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。（5）落地反彈的皮球：皮球在落地過程中，高度減小、速度增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；接觸地面后，皮球被壓扁，動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；接著皮球被彈起，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能；離開地面后，皮球上升，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。（6）撐竿跳高的運動員：起跳時，具有動能，起跳后，動能轉(zhuǎn)化為撐竿的彈性勢能，上升時，撐竿的彈性勢能轉(zhuǎn)化為運動員的重力勢能，下落時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。內(nèi)能熱傳遞知識點總結(jié)考點一、內(nèi)能內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能的總和叫作內(nèi)能。內(nèi)能的影響因素：溫度：同一物體，溫度越高，內(nèi)能越大質(zhì)量：同溫的同種物質(zhì)（狀態(tài)不變），質(zhì)量大的內(nèi)能大。體積：體積反映分子間平均間距大小，分子間距的大小變化會引起分子間作用力大小的變化，影響分子勢能的大小，也影響分子動能的大小。材料：質(zhì)量、溫度、狀態(tài)相同，材料不同，內(nèi)能也可能不同狀態(tài)：同種物質(zhì)、質(zhì)量相同、溫度相同，它的內(nèi)能也不一定相同，同種物質(zhì)處于氣態(tài)時內(nèi)能大于液態(tài)時的內(nèi)能，處于液態(tài)時的內(nèi)能大于固態(tài)時的內(nèi)能。內(nèi)能與機械能的區(qū)別：內(nèi)能機械能定義物體內(nèi)所有分子動能和勢能之和物體動能和勢能總稱研究對象微觀粒子宏觀物體影響因素物體質(zhì)量、狀態(tài)、溫度、體積、材料等物體的質(zhì)量、速度、高度、彈性形變程度等存在情況不能為“0”，自然界中一切物體都具有內(nèi)能在一定條件下可以為“0”考點二、熱傳遞當(dāng)物體或物體不同部分存在溫差時，就會產(chǎn)生熱傳遞。熱傳遞時，能量從高溫處轉(zhuǎn)移到低溫處，直至溫度相同。發(fā)生熱傳遞時，高溫物體放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減??；低溫物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加。熱傳遞的方式：傳導(dǎo)對流輻射概念熱從溫度較高的部分沿著物體傳到溫度較低的部分靠液體或者氣體之間的流動來傳遞的方式熱由物體向外輻射出去特點熱沿著物體傳遞，物質(zhì)不流動，固體間傳熱的主要方式物質(zhì)流動，液體和氣體所特有的傳熱方式不需要介質(zhì)，可以在真空中傳播熱傳遞的實質(zhì)：能量（內(nèi)能）從高溫物體傳到低溫物體或者從同一物體的高溫部分傳遞到低溫部分的過程，也就是內(nèi)能在物體間的轉(zhuǎn)移，能的形式并未發(fā)生改變?？键c三、熱量定義：物理學(xué)中，把物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量叫作熱量，用Q表示單位：熱量的單位與能量單位相同，也是焦耳（J）溫度、熱量、內(nèi)能之間的關(guān)系：溫度熱量內(nèi)能定義宏觀上：表示物體的冷熱程度；微觀上：反映物體內(nèi)大量分子無規(guī)則運動的劇烈程度物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量物體內(nèi)所有分子動能和分子勢能總和性質(zhì)狀態(tài)量過程量狀態(tài)量表述“是”“降低”“升高”“放出”“吸收”“傳遞”“有”“具有”“改變”單位攝氏度焦耳焦耳關(guān)系物質(zhì)的比熱容知識點總結(jié)考點一、比熱容1．比熱容（1）定義：物理學(xué)中，將物體溫度升高時吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的乘積之比，叫作比熱容，它在數(shù)值上等于單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量。比熱容用符號c表示。公式為（2）單位：焦／（千克·攝氏度），符號為，讀作：焦每千克攝氏度。比熱容的單位是由質(zhì)量、溫度、熱量的單位組合而成的復(fù)合單位，是初中物理較復(fù)雜的單位之一。（3）物理意義：比熱容反映了不同物質(zhì)吸、放熱本領(lǐng)的大小。水的比熱容是4.2x103，其物理意義是：質(zhì)量為1kg的水溫度每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的熱量為4.2x103J。比熱容理解兩個角度物質(zhì)的吸熱本領(lǐng)物質(zhì)的溫度改變的難易程度具體說明比熱容大表示吸熱本領(lǐng)大比熱容大表示溫度改變較難比熱容小表示吸熱本領(lǐng)小比熱容小表示溫度改變較易解釋相等質(zhì)量的不同物質(zhì)構(gòu)成的物體，升高相同的溫度，比熱容越大，吸收的熱量越多，比熱容越小，吸收的熱量越少相等質(zhì)量的不同物質(zhì)構(gòu)成的物體，吸收相等的熱量，比熱容越大，升高的溫度越小，比熱容越小，升高的溫度越高比熱容在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用①水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水升高（或降低）一定的溫度吸收（或放出）的熱量較多，因此，我們可以用水作為冷卻劑或用來取暖。作為冷卻劑時，是讓水吸收更多的熱量（汽車水箱降水）；用來取暖時，是讓水放出更多的熱量（暖氣；冬季稻田注水）。②由于水的比熱容較大，一定質(zhì)量的水吸收（或放出）較多的熱量而自身的溫度改變不多，這一點有利于調(diào)節(jié)氣溫。夏天，太陽曬到海面上，海水吸收大量的熱但溫度升高得不多，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，使沿海地區(qū)氣溫不致降得太低，所以住在海邊的人不會覺得特別冷?？键c二、熱量計算1．熱量的計算公式（1）吸熱公式：式中c表示物質(zhì)的比熱容，m表示物體的質(zhì)量，表示物體的初溫度，t表示物體的末溫度，表示升高的溫度，有時也用表示升高的溫度，此時吸熱公式可寫成?（2）放熱公式：式中的含義不變，表示降低的溫度，有時也用降表示降低的溫度，此時放熱公式可寫成?2．熱量計算的一般式：（1）Δt表示溫度的變化量?？梢姡矬w吸收或放出熱量的多少由物體的質(zhì)量、物質(zhì)的比熱容和物體溫度的變化量這三個量的乘積決定，跟物體溫度的高低無關(guān)。（2）熱量計算公式中各物理量的單位：比熱容c的單位是（質(zhì)量m的單位是kg，溫度t（或，或Δt）的單位是℃，熱量Q的單位是J，計算時要注意單位的統(tǒng)一。（3）熱平衡方程：。在沒有熱量損失的熱交換過程中，高溫物體放出的熱量等于低溫物體吸收的熱量?？键c三、探究不同物質(zhì)的吸熱能力1．探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象【提出問題】吸收相同的熱量，為什么海水和沙子的溫度不一樣？【猜想與假設(shè)】可能是沙子和海水吸收相同的熱量時，沙子吸熱升溫比水快?！緦嶒炘O(shè)計】用酒精燈分別對沙子和水加熱相同的時間，比較它們溫度上升的快慢?！緦嶒灧椒ā靠刂谱兞糠?--控制沙子和水的質(zhì)量、初溫相等，加熱條件相同：轉(zhuǎn)換法--加熱時間的長短代表了吸收熱量的多少?！緦嶒炂鞑摹胯F架臺、石棉網(wǎng)、酒精燈、相同的易拉罐兩個、溫度計、玻璃棒兩支、天平、停表、沙子和水?！緦嶒炑b置】組裝順序：自下而上，根據(jù)酒精燈的外焰的高度調(diào)整石棉網(wǎng)的高度。溫度計的玻璃泡要浸在沙子和水的中央?！緦嶒炦^程】A.用天平測出質(zhì)量相等的沙子和水并分別裝入易拉罐中，用溫度計測量沙子和水的初溫，記錄到實驗表格中。B.將裝有沙子的易拉罐放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈加熱并不斷攪拌，每隔1min測量一次沙子的溫度。一段時間后，撤去酒精燈。將實驗數(shù)據(jù)記錄到實驗表格中。C.將裝有水的易拉罐放在石棉網(wǎng)上，用酒精燈加熱并不斷攪拌，每隔1min測量一次水的溫度，將數(shù)據(jù)記錄到實驗表格中。【實驗數(shù)據(jù)】加熱時間/min01234溫度/℃沙子2025293438水2021222324【實驗圖像】如圖所示。【實驗分析】對于質(zhì)量相等的沙子和水：加熱相同的時間，即吸收相等熱量，升溫較快的是沙子；若使兩者升高相同的溫度，水加熱時間較長，即水吸收的熱量較多?！緦嶒灲Y(jié)論】不同物質(zhì)在質(zhì)量相等、升高（或降低）溫度相同的情況下，吸收（或放出）的熱量不相等?！就卣寡由臁浚?）比較兩種不同物質(zhì)的吸熱能力：①讓質(zhì)量、初溫相同的不同物質(zhì)吸收相同的熱量，然后比較溫度變化量，溫度變化量小的物質(zhì)吸熱能力強。②讓質(zhì)量、初溫相同的不同物質(zhì)升高相同的溫度，比較加熱時間的長短，即比較吸收熱量的多少，加熱時間長（吸收熱量多）的物質(zhì)吸熱能力強。物質(zhì)吸熱本領(lǐng)的差異體現(xiàn)出物質(zhì)本身的一種特性。機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化知識點總結(jié)考點一、做功----改變物體內(nèi)能的另一種方式1．對物體做功實驗探究：對物體做功（1）將一根鐵絲反復(fù)彎折后，用手指觸摸一下彎折處，我們會發(fā)現(xiàn)彎折處溫度較高，這說明我們對鐵絲做功了，鐵絲的內(nèi)能增加，溫度升高。（2）如圖所示空氣壓縮引火儀的底部放一團干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，可以看到棉花燃燒，這是因為我們通過活塞對筒內(nèi)的封閉氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度升高，當(dāng)達到棉花的著火點時，棉花燃燒。?（3）如圖所示，將金屬塊在砂石上來回迅速摩擦?xí)r，人用力克服摩擦做功，則金屬塊和砂石的溫度升高，說明它們的內(nèi)能增加。探究分析：以上實驗說明，我們對物體做功時，消耗的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使物體的內(nèi)能增加，溫度升高。探究歸納：對物體做功，物體的內(nèi)能增加。2．物體對外做功實驗探究如圖所示，向盛有水的厚玻璃瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞從瓶口跳起時，容器中出現(xiàn)了霧，這是因為瓶內(nèi)氣體推動瓶塞做功時，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機械能，氣體內(nèi)能減少，溫度降低，使水蒸氣液化成小水滴。歸納：物體對外做功，內(nèi)能減少?？偨Y(jié)：做功是改變物體內(nèi)能的另一種方式，其實質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化。改變內(nèi)能的方式：做功、熱傳遞考點二、熱機1．熱機的定義熱機是熱力發(fā)動機的簡稱，它是將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。2．熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機、火箭發(fā)動機等。3．內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機叫作內(nèi)燃機。最常見的內(nèi)燃機是四沖程的汽油機和四沖程的柴油機。汽油機是以汽油為燃料的內(nèi)燃機，柴油機是以柴油為燃料的內(nèi)燃機。4．汽油機（1）構(gòu)造：如圖所示。工作過程沖程名稱吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程圖示進氣門的開閉情況打開關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉排氣門開閉情況關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉打開活塞運動方向向下向上向下向上沖程作用吸入燃料和空氣的混合氣體壓縮燃料和空氣混合氣體做功，使壓強增大，溫度升高在當(dāng)活塞到達汽缸頂端時，火花塞打火，點燃燃料，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊龉?，通過連桿、曲軸帶動飛輪轉(zhuǎn)動排出廢氣能的轉(zhuǎn)化機械能在轉(zhuǎn)化成內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能（3）汽油機與柴油機對比考點三、熱值定義:燃料完全燃燒釋放出的熱量與燃料的質(zhì)量之比，叫作這種燃料的熱值。單位：焦每千克，符號為J/kg，氣體燃料的熱值通常為焦每立方米。公式：，其中Q表示完全燃燒釋放的熱量，m表示燃料的質(zhì)量，q表示該燃料的熱值。物理意義：表示一定質(zhì)量的某種燃料在完全燃燒時所釋放出熱量的多少。燃燒釋放出熱量的計算：燃料完全燃燒釋放熱公式： 氣體燃料完全燃燒釋放熱公式：考點四、探究燃料熱值【提出問題】完全燃燒相同質(zhì)量的不同燃料，它們放出的熱量相等嗎？【猜想與假設(shè)】因為燃料不同，所以它們放出的熱量不相等?！驹O(shè)計與進行實驗】如圖所示，