《機(jī)械能和內(nèi)能》全章復(fù)習(xí)與鞏固（基礎(chǔ)） 知識(shí)講解

《機(jī)械能和內(nèi)能》全章復(fù)習(xí)與鞏固（基礎(chǔ)）

責(zé)編：馮保國(guó)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、了解動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能，知道動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化；2、掌握內(nèi)能、熱量的概念，影響內(nèi)能的因素，改變內(nèi)能的途徑；3、理解比熱容的概念、單位、意義及其應(yīng)用；4、會(huì)利用公式計(jì)算熱量；5、知道燃料的熱值，會(huì)計(jì)算燃料完全燃燒后放出的熱量；6、了解熱機(jī)的工作原理，知道汽油機(jī)的工作循環(huán)?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】【要點(diǎn)梳理】

要點(diǎn)一、基本物理量1、機(jī)械能和內(nèi)能：概念影響大小的因素單位動(dòng)能由于運(yùn)動(dòng)而具有的能質(zhì)量、速度J勢(shì)能彈性勢(shì)能發(fā)生彈性形變的物體具有的能彈性形變量J重力勢(shì)能物體由于被舉高而具有的能質(zhì)量、高度J機(jī)械能動(dòng)能和勢(shì)能動(dòng)能、勢(shì)能J內(nèi)能物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫作分子的內(nèi)能溫度、質(zhì)量、體積、狀態(tài)J機(jī)械能和內(nèi)能的區(qū)別機(jī)械能是宏觀的能量，和物體整體的運(yùn)動(dòng)速度與是否受力有關(guān)；內(nèi)能是物體內(nèi)部分子的能量，是微觀的能量，和物體的整體無(wú)關(guān)；機(jī)械能和內(nèi)能是不同形式的能，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化。2、比熱容、熱值、熱量概念單位符號(hào)計(jì)算特點(diǎn)比熱容溫度升高時(shí)，吸收的熱量與它的質(zhì)量和升高溫度的乘積之比J/（kg·℃）比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，同種物質(zhì)在同一狀態(tài)下的比熱容與其質(zhì)量、吸收（或放出）熱量的多少及溫度的改變無(wú)關(guān)。熱值燃料完全燃燒放出的熱量與燃料質(zhì)量之比叫作燃料的熱值J/kg或J/m3熱值是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，它的大小與物質(zhì)的質(zhì)量和是否完全燃燒沒有關(guān)系熱量物體在熱傳遞過程中轉(zhuǎn)移的能量J熱量是一個(gè)過程量，在熱傳遞過程中吸收或放出多少熱量，不能說(shuō)物體具有熱量。要點(diǎn)詮釋：1、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能，熱傳遞能量從高溫物體傳遞到低溫物體，低溫物體內(nèi)能增加，高溫物體內(nèi)能減少。實(shí)質(zhì)上熱傳遞是內(nèi)能在不同的物質(zhì)內(nèi)部轉(zhuǎn)移的過程。2、一切物體都有內(nèi)能，同一個(gè)物體，它的溫度越高，內(nèi)能越大。3、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卻改變不多，這一點(diǎn)有利于調(diào)節(jié)氣候。夏天，太陽(yáng)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(diǎn)二、能量的轉(zhuǎn)化1、動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化：（1）重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能：球擺從A點(diǎn)向下擺動(dòng)的過程中，它的速度越來(lái)越大，動(dòng)能也逐漸增大，重力勢(shì)能逐漸減小。球擺到達(dá)最低的時(shí)，它的動(dòng)能最大、重力勢(shì)能最小。（2）動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能：擺球又向的另一側(cè)運(yùn)動(dòng)。隨著擺球向上擺動(dòng)，它的速度越來(lái)越小，動(dòng)能逐漸減小，高度越來(lái)越大，重力勢(shì)能逐漸增大。當(dāng)擺球到達(dá)最高處B點(diǎn)時(shí)，它的動(dòng)能為零，重力勢(shì)能最大。2、機(jī)械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化——做功：（1）反復(fù)彎折的鐵絲，溫度升高，內(nèi)能增大，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，空氣溫度升高導(dǎo)致棉花燃燒。要點(diǎn)詮釋：1、動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的。2、做功也可以改變物體的內(nèi)能，做功改變物體的內(nèi)能是能量的轉(zhuǎn)化，將其他形式的能（機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，熱傳遞改變物體內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。做功和熱傳遞在改變內(nèi)能上是等效的。要點(diǎn)三、熱機(jī)1、熱機(jī)：（1）工作原理：將燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓的燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置。（2）種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。2、汽油機(jī)：（1）一個(gè)工程：汽油機(jī)工作時(shí)，活塞在氣缸里往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程。（2）一個(gè)工作循環(huán)：常見的汽油機(jī)要能正常工作，必須連續(xù)完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，且不斷循環(huán)進(jìn)行。

如圖所示：

（3）汽油機(jī)四個(gè)沖程的工作情況和能量轉(zhuǎn)化表：沖程活塞運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)氣門排氣門混合氣體能量轉(zhuǎn)變吸氣上→下開關(guān)由進(jìn)氣門進(jìn)入氣缸

壓縮下→上關(guān)關(guān)被壓縮升溫、壓強(qiáng)增大機(jī)械能→內(nèi)能做功上→下關(guān)關(guān)火花點(diǎn)燃內(nèi)能→機(jī)械能排氣下→上關(guān)開排出氣缸

要點(diǎn)詮釋：1、汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩圈，活塞往復(fù)兩次，對(duì)外做功一次。只有做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他沖程是在飛輪的慣性下完成的。2、汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)

不同點(diǎn)相同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。

（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（3）每一個(gè)工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。

（4）排氣沖程排出廢氣相同。構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點(diǎn)火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動(dòng)點(diǎn)燃，稱壓燃式燃料汽油吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物柴油吸氣沖程吸進(jìn)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(jìn)體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個(gè)大氣壓，溫度

至

，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個(gè)大氣壓，溫度至，高溫高壓的氣體推動(dòng)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(jī)、小型農(nóng)機(jī)具笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、輪船等重型機(jī)械【典型例題】類型一、基礎(chǔ)知識(shí)1.（2016?道里區(qū)一模）下述現(xiàn)象中，機(jī)械能沒有發(fā)生變化的是（）A．跳傘運(yùn)動(dòng)員從空中跳傘后勻速下落B．一個(gè)物體從高處自由下落（空氣阻力不計(jì)）C．一個(gè)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(yùn)動(dòng)【思路點(diǎn)撥】跳傘運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，都沒有發(fā)生彈性形變，不考慮彈性勢(shì)能，機(jī)械能等于動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，從各個(gè)物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能的變化，判斷機(jī)械能的變化，動(dòng)能和重力勢(shì)能從動(dòng)能和重力勢(shì)能大小的影響因素考慮?！敬鸢浮緽【解析】A、跳傘運(yùn)動(dòng)員從空中跳傘后勻速下落，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不變，速度不變，動(dòng)能不變；高度減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小，不符合題意；B、一個(gè)物體從高處自由下落時(shí)，物體和空氣之間沒有摩擦力，不用克服摩擦做功，機(jī)械能守恒．符合題意；C、一個(gè)小孩從滑梯上勻速滑下，小孩在質(zhì)量不變，速度不變，動(dòng)能不變；高度減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)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(yùn)動(dòng)，物體的質(zhì)量不變，速度增大，動(dòng)能增大；高度不變，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能增大，不符合題意，故選B?！究偨Y(jié)升華】判斷機(jī)械能的變化可以從機(jī)械能包含的動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能分析，也可以從是否克服摩擦做功來(lái)分析。舉一反三：【變式】如圖所示，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星成功實(shí)施了三次近月制動(dòng)，順利完成“太空剎車”動(dòng)作，建立了正常的姿態(tài)。在制動(dòng)過程中嫦娥一號(hào)的機(jī)械能（填“增大”“不變”或“減小”）?！敬鸢浮繙p小2.下列說(shuō)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(lái)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(zhì)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(diǎn)撥】（1）比熱容是物質(zhì)本身的一種性質(zhì)，不隨物質(zhì)質(zhì)量和吸收熱量多少的改變而改變；（2）根據(jù)放熱公式：可知，物體放熱的多少和物體比熱容、質(zhì)量、溫度變化量有關(guān)；物體放出根據(jù)公式：可知，質(zhì)量相同、吸收熱量相同的物體比熱容大的升高的溫度小?！敬鸢浮緿【解析】比熱容是物質(zhì)的一種特性，比熱容的大小與物體質(zhì)量的大小無(wú)關(guān)，所以A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。從比熱容的定義可知，比較兩種物質(zhì)的比熱容大小，應(yīng)該是在質(zhì)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(xiàng)中缺少條件，所以無(wú)法比較兩種物質(zhì)的比熱容大小，因此B選項(xiàng)也是錯(cuò)誤的。物體放熱的多少是跟它的比熱容、質(zhì)量和降低的溫度的多少三個(gè)因素有關(guān)，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?？梢?，高溫物體放出的熱量不一定多。所以C選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。從熱量公式得到，可以看到當(dāng)吸熱和物體質(zhì)量相同時(shí)，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?！究偨Y(jié)升華】比熱容是物質(zhì)的一種特性，比熱容的大小與物體質(zhì)量的大小無(wú)關(guān)。舉一反三：【變式】冬天，室內(nèi)取暖的暖氣，很多都采用讓流動(dòng)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(diǎn)高【答案】C3、小陽(yáng)家的熱水器內(nèi)裝有質(zhì)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?！究偨Y(jié)升華】本題考查了學(xué)生對(duì)吸熱公式Q吸=cm△t的掌握和運(yùn)用，因條件已給出，難度不大。舉一反三：【變式】質(zhì)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(lái)的溫度30℃在本題中無(wú)實(shí)際意義。4、如圖表示的是汽油機(jī)的沖程；在壓縮沖程中，是通過方式增加氣體內(nèi)能的。【答案】做功；做功【解析】由圖可知兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，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(nèi)能的?！究偨Y(jié)升華】決此類問題關(guān)鍵是看氣門的開關(guān)情況和活塞運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合規(guī)律總結(jié)進(jìn)行判斷內(nèi)燃機(jī)的沖程。內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中有兩個(gè)沖程存在能量轉(zhuǎn)化：壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。舉一反三：【變式】（2015?巴中中考）汽油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)是（）A．柴油B．汽油和空氣C．汽油D．空氣【答案】B類型二、知識(shí)運(yùn)用5、（多選題）如果一個(gè)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(yùn)動(dòng)加快D、它的內(nèi)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(shuō)物體含有熱量，所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。一個(gè)物體的溫度升高，它的分子運(yùn)動(dòng)一定加快，內(nèi)能一定增加。所以選項(xiàng)C和D是正確的。改變物體內(nèi)能的方法有兩種：做功和熱傳遞，做功也可以使物體的內(nèi)能增加，溫度升高，例如：用鋸條鋸木頭，鋸條很熱，所以一個(gè)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(xiàng)也是不對(duì)的?！究偨Y(jié)升華】溫度、熱量、內(nèi)能之間的關(guān)系是本章的重點(diǎn)，一定要搞清。舉一反三：【變式】下面各種現(xiàn)象，屬于熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）

A、磨刀時(shí)，刀發(fā)熱B、用電鉆鉆孔時(shí)，鉆頭發(fā)燙

C、熱水的溫度逐漸降低D、暖水瓶?jī)?nèi)的水蒸氣把瓶塞推出，水蒸氣溫度降低，內(nèi)能減少【答案】C6、關(guān)于溫度、熱能、內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的是（）A.對(duì)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(nèi)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(diǎn)撥】（1）一切物體都具有內(nèi)能，內(nèi)能的大小跟質(zhì)量、溫度、狀態(tài)有關(guān)。（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(gè)過程量?！敬鸢浮緿【解析】A、晶體在熔化時(shí)吸熱，但溫度不變，該選項(xiàng)不符合題意；

B、熱量是物體通過熱傳遞方式改變的內(nèi)能，是一個(gè)過程量，要用“吸收”或“放出”來(lái)表達(dá)，而不能用“具有”或“含有”來(lái)修飾，該選項(xiàng)不符合題意；

C、一切物體都具有內(nèi)能，該選項(xiàng)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(jié)升華】本題主要考查學(xué)生對(duì)：溫度、內(nèi)能、熱量關(guān)系的理解和掌握．從分析內(nèi)能和溫度、狀態(tài)的關(guān)系，內(nèi)能和熱量的區(qū)別，發(fā)生熱傳遞的條件去判斷。舉一反三：【變式】（2015?紅河州一模）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（）A．溫度高的物體內(nèi)能一定大，溫度低的物體內(nèi)能一定小B．物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，只要溫度不變，物體的內(nèi)能就一定不變C．內(nèi)能小的物體也可能將熱量傳遞給內(nèi)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(xué)在做“比較不同物質(zhì)的吸熱能力”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用相同的電加熱器給水和煤油加熱，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：物質(zhì)次數(shù)質(zhì)量m/kg升高的溫度△t/℃加熱時(shí)間t/min水10.110220.2104煤油30.110140.2102（1）實(shí)驗(yàn)中，記錄加熱時(shí)間的目的是：。（2）分析第1、2次或第3、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的初步結(jié)論是：同種物質(zhì)升高相同溫度時(shí)，吸收熱量的多少與物質(zhì)的有關(guān)；分析第1、3次或第2、4次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的初步結(jié)論是：升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量不