【苏教版】九年级物理册-《机械能和内能》全章复习与巩固(提高) 知识讲...
《机械能和内能》全章复习与巩固（提高）
【学习目标】
1、了解动能、势能、机械能，知道动能和势能的相互转化；
2、掌握内能、热量的概念，影响内能的因素，改变内能的途径；
3、理解比热容的概念、单位、意义及其应用；
4、会利用公式计算热量；
5、知道燃料的热值，会计算燃料完全燃烧后放出的热量；
6、了解热机的工作原理，知道汽油机的工作循环。
【知识网络】
【要点梳理】
要点一、基本物理量
1、机械能和内能：
内能与什么有关
概念
影响大小的因素
单位
动能
由于运动而具有的能
质量、速度
J
势能
弹性势能
发生弹性形变的物体具有的能
弹性形变量
J
重力势能
物体由于被举高而具有的能
质量、高度
J
机械能
动能和势能
动能、势能
J
内能
物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作分子的内能
温度、质量、体积、状态
J
机械能和内能的区别
机械能是宏观的能量，和物体整体的运动速度与是否受力有关；内能是物体内部分子的能量，是微观的能量，和物体的整体无关；机械能和内能是不同形式的能，它们之间可以互相转化。
2、比热容、热值、热量
概念
单位符号
计算
特点
比热容
温度升高时，吸收的热量与它的质量和升高温度的乘积之比
J/（kg·℃）
比热容是物质本身的一种性质，同种物质在同一状态下的比热容与其质量、吸收（或放出）热量的多少及温度的改变无关。
热值
燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比叫作燃料的热值
J/kg或J/m3
热值是物质本身的一种性质，它的大小与物质的质量和是否完全燃烧没有关系
热量
物体在热传递过程中转移的能量
J
热量是一个过程量，在热传递过程中吸收或放出多少热量，不能说物体具有热量。
要点诠释：
1、热传递可以改变物体的内能，热传递能量从高温物体传递到低温物体，低温物体内能增加，高温物体内能减少。实质上热传递是内能在不同的物质内部转移的过程。
2、一切物体都有内能，同一个物体，它的温度越高，内能越大。
3、由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度却改变不多，这一点有利于调节气候。夏天，太阳晒到海面上，海水的温度升高过程中吸收大量的热，所以人们住在海边并不觉得特别热；冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温降得不是太低，所以住在海边的人又不觉得特别冷。
要点二、能量的转化
1、动能和势能的转化：
（1）重力势能转化为动能：球摆从A点向下摆动的过程中，它的速度越来越大，动能也逐渐增大，重力势能逐渐减小。球摆到达最低的时，它的动能最大、重力势能最小。
（2）动能转化为重力势能：摆球又向的另一侧运动。随着摆球向上摆动，它的速度越来越小，动能逐渐减小，高度越来越大，重力势能逐渐增大。当摆球到达最高处B点时，它的动能为零，重力势能最大。
2、机械能与内能的转化——做功：
（1）反复弯折的铁丝，温度升高，内能增大，机械能转化为内能。
（2）迅速将空气压缩引火仪的活塞下压，看到棉花燃烧，活塞的机械能转化为空气的内能，空气温度升高导致棉花燃烧。
要点诠释：
1、动能、重力势能、弹性势能是可以相互转化的。
2、做功也可以改变物体的内能，做功改变物体的内能是能量的转化，将其他形式的能（机械能）转化为内能，热传递改变物体内能的实质是内能的转移。做功和热传递在改变内能上是等效的。
要点三、热机
1、热机：
（1）工作原理：将燃料燃烧产生的高温高压的燃气的内能转化为机械能的装置。
（2）种类：蒸汽机、内燃机、喷气发动机等。
2、汽油机：
（1）一个工程：汽油机工作时，活塞在气缸里往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程。
（2）一个工作循环：常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行。 如图所示： 
     
（3）汽油机四个冲程的工作情况和能量转化表：  　
冲程
活塞运动情况
进气门
排气门
混合气体
能量转变
吸气
上→下
开
关
由进气门进入气缸
 
压缩
下→上
关
关
被压缩升温、压强增大
机械能→内能
做功
上→下
关
关
火花点燃
内能→机械能
排气
下→下
关
开
排出气缸
 
要点诠释：
1、汽油机的一个工作循环，曲轴转动两圈，活塞往复两次，对外做功一次。只有做功冲程内能转化为机械能，其他冲程是在飞轮的惯性下完成的。
2、汽油机和柴油机的异同点 
不同点
相同点
项目
汽油机
柴油机
（1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。
（3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
（4）排气冲程排出废气相同。
构造
气缸顶部有火花塞
气缸顶部有喷油嘴
点火方式
压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式
压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动点燃，称压燃式
燃料
汽油吸气冲程吸进汽油和空气混合物
柴油吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6
压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功
做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度 至 ，高温高压的气体推动活塞做功
做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度至，高温高压的气体推动活塞做功
效率
效率较低20％至30％
效率较高30％至45％
用途
轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具
笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
【典型例题】
类型一、基础知识
1.（2016•盐城校级模拟）神舟七号”载人飞船在震天的轰鸣中腾空而起，飞向太空，完成任务后于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区．返回舱进入大气层一段时间后，由于受空气阻力做匀速运动，返回舱匀速下降过程中（  ）
A．重力势能减小，动能增加，内能增加
B．机械能减少，动能不变，内能增加
C．重力势能减小，动能增加，内能不变
D．机械能不变，动能不变，内能增加
【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度；质量越大，高度越高，重力势能越大。（2）改变物体内能的方法：做功和热传递，对物体做功，物体内能增大，物体对外做功，
物体内能减小；物体吸收热量，物体内能增大，物体放出热量，物体内能减小。
【答案】B
【解析】（1）返回舱匀速下降过程中，返回舱的质量不变，高度变小，重力势能变小；返回舱匀速下降过程中，返回舱的质量不变，速度不变，动能不变，因此机械能减小；（2）返回舱匀速下降过程中，克服摩擦做功，物体的内能变大；故选B。
【总结升华】掌握动能、重力势能、弹性势能以及内能的影响因素；利用控制变量法能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
举一反三：
【变式】许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离拌列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其它所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下时，        转化为        ，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。（选填“动能”或“重力势能”）
【答案】重力势能；动能
2.下列说法中正确的是（    ）
A.物体的温度越高，它的内能越大          B.温度为0℃时，物体仍具有内能
C.物体的内能等于物体的分子动能          D.分子的无规则运动与温度无关
【答案】B
【解析】物体的内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能总和，组成物体的分子在永不停息地无规则运动，当温度为零时，分子的无规则运动仍然存在，所以分子动能总是存在的，物体的内能不可能为零。对于内能和温度的关系，由于温度不是决定内能大小的惟一因素，所以我们描述温度和内能的关系时，只能讲一个物体的温度升高，内能将会增加，因此，本题的答案为B。
【总结升华】物体的内能与温度有关，还与物体的质量有关。对于同一物体来说，温度升高内能增加，温度降低，内能减少。
举一反三：
【变式】（2015•巴中中考）下列关于内能、热量、温度说法正确的是（  ）
A．物体温度越低，所含的热量越多
B．物体吸收热量，它的温度一定会升高
C．物体温度升高，它的内能一定增加
D．物体内能减少，它一定放出热量
【答案】C
3、中国南海海底探明有大量的“可燃冰”，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的      很大；以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使    kg的水从20℃加热至60℃。[q煤气=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃）]
【思路点拨】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值，据此回答；（
2）利用Q放=mq求出1kg煤气完全燃烧放出的热量，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的10倍，据此求1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量；由题知，Q吸=Q放，而Q吸=cm△t，知道水的比热容、水的初温和末温，可求水的质量。
【答案】热值；2500
【解析】（1）在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大；
（2）1kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=mq煤气=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J，
1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放′=Q放×10=4.2×l07J×10=4.2×l08J；

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