初中物理同步讲义北师大版《机械能、内能及其转化》全章复习与巩固（提高） 知识讲解

《机械能、内能及其转化》全章复习与巩固（提高）

【学习目标】

1、知道动能、势能、重力势能、弹性势能及机械能。

2、理解动能及大小的决定因素，重力势能及大小的决定因素，弹性势能及有关的决定因素；动能

和势能可以相互转化。机械能守恒。

3、掌握探究动能及大小的决定因素、重力势能及大小的决定因素的实验过程。

4、认识扩散现象。

5、内能、热量的概念，影响内能的因素，改变内能的途径。

6、比热容的概念、单位、意义及其应用。

7、热量的计算。

8、热机的工作原理及能量转化过程。

9、燃料的热值及热机效率。

【知识网络】

【要点梳理】

要点一、能

物体能对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。

要点诠释：

1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。但是有能不一定正在做功。物体能做多少功，就说

它具有多少能。

2、功就是能转化多少的量度。功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是

相同的。功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。

要点二、动能

动能是物体由于运动而具有的能量，即物体由于运动而具有做功的本领叫做动能。

要点诠释：

1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一

定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。具有相同运动速度的物体，质量

越大动能越大，质量越小动能越小。

2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

要点三、势能

受到重力的物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；物体由于弹性形变，而具有的能量叫做

弹性势能。

要点诠释：

1、重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重

力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。

3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

要点四、机械能

动能与势能统称为机械能。

要点五、动能和势能之间的相互转化

1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从

高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后来又是重力势能转化为动能。

2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压

跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。

3、机械能守恒：物体的动能和势能之间是可以转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械

能的总量保持不变，即机械能守恒。

要点六、物质结构的基本图像

1、大部分物质是由大量分子构成的（有一些物质是由原子或离子构成的）。

2、分子在永不停息地作无规则运动。扩散现象是分子作无规则运动的例证。所谓扩散是指两种不同

的物质相互接触时，彼此进入对方的现象。扩散现象可以发生在固体之间、液体之间和气体之间。

扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

3、分子之间既有引力，又有斥力。

要点诠释：

物体内部大量分子的无规则运动叫做分子热运动。温度的高低是物体内分子热运动激烈程度的标

志。温度越高，分子热运动越快，扩散越快。

要点七、内能

物体内部大量分子做无规则运动所具有的能量叫分子动能。由于分子之间有一定的距离，也有一定

的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫

物体的内能。

要点诠释：

1、单位：焦耳，符号J。

2、同一个物体，它的温度越高，内能越大。物体内能的大小，除与温度有关外，还与物体的体积、

状态、质量等因素有关。

3、一切物体都有内能。

4、内能与机械能的区别

物体的内能大小与物体内部分子的热运动以及分子间的相互作用情况有关，是物体能量的微观表

现；物体的机械能则与整个物体的机械运动情况及相对位置有关，是物体能量的宏观表现。物体的内

能在任何情况下都不会为零（因为分子不停地做无规则运动总有动能），而物体的机械能可以相对为

零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。

5、内能的改变，通过做功和热传递这两种方法都可以改变物体的内能。

要点八、比热容

单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量叫做物质的比热容。符号c，单位为焦每千克摄

氏度，符号为J/(㎏·℃）。

要点诠释：

1、比热容是物质本身的一种性质。

（1）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。

（2）同一种物质在不同的状态下比热容不同，如冰、水的比热容是不同的。

2、水的比热容比较大，是4.2×103J/(㎏·℃）。主要表现：

（1）由于水的比热容较大，一定质量的水升高（或降低）一定的温度吸收（或放出）的热量较多，

我们用水作为冷却剂和取暖用。

（2）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。

3、热量的计算

（1）吸热公式：Q吸=cm(t-t0)

式中Q吸表示物体吸收的热量，c表示物质的比热容，m表示物体的质量，t0表示物体原来的温度，

t表示物体后来的温度。（t-t0）表示温度的升高量。

（2）放热公式：Q放=cm(t0-t)

式中（t0-t）表示物体温度的降低量。

要点九、热机

把内能转化为机械能的机器叫热机。热机常见种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。

要点诠释：

1、内燃机及其工作原理

（1）内燃机：内燃机是热机的一种，内燃机在气缸里燃烧汽油或柴油。

（2）内燃机的工作原理。汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。

活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。

（3）内燃机的四个冲程，活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个

冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，

汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠

飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，

内能转化为机械能。

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

构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴都是燃料在气缸内

压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷燃烧，都是内燃机。

压缩冲程末由火花塞放出电火

点火方式雾状柴油遇到高温高压的空气自

花点燃，称点燃式

动燃烧，称压燃式（2）都将内能转化

汽油、吸气冲程吸进汽油和空气柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空为机械能。

燃料

混合物气

压缩冲程末气体体积被压缩为压缩冲程末气体体积被压缩为吸（3）每一个工作循

压缩比

吸进体积的1／9至1／6进体积的1／22至1／16环都是由吸气、压

缩、做功、排气四

做功冲程初燃气压强为30至50

做功冲程初燃气压强为50至100个冲程组成。

个大气压，温度2000℃至

做功个大气压，温度1700℃至2000℃，

2500℃，高温高压的气体推动活

高温高压的气体推动活塞做功

塞做功

效率效率较低20％至30％效率较高30％至45％

轻便，多用于汽车、飞机、小型笨重，多用于拖拉机、载重汽车、

用途

农机具轮船等重型机械

3、燃料的热值及热机的效率

（1）燃料的热值。物理学中把1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，热值的

单位是焦每千克（J/kg）。热值是反映燃料燃烧释放热量的本领大小的物理量。热值是燃料本身的一种特

性，同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变，不随燃料质量的大小而变，即每种燃料都有一个确定的燃

烧值，不同燃料的燃烧值一般不同。

（2）热机的效率。在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫

做热机的效率。燃料在热机中燃烧时，总有一小部分燃料不能完全燃烧而损失掉，燃料释放出的内能只

有一部分用来推动热机的运动，即转化为热机的机械能，其余的能量在废气、散热、机械摩擦中损失掉

了，其中废气带走的能量最多，所以设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。热机的效率

是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。

【典型例题】

类型一、基础知识

1、火箭点火后，载着神八加速上升过程中，神八的机械能变化情况是（）

A．动能减小，重力势能增大

B．动能减小，重力势能减小

C．动能增大，重力势能减小

D．动能增大，重力势能增大

【思路点拨】此题首先看清题中描述的是哪个状态，并且知道动、势能的大小因素就可顺利解决

【答案】D

【解析】火箭在加速上升的过程中，由于速度增大，其动能变大；由于上升时高度变大，其重力势能变

大；故动能与重力势能的和--机械能变大；故选D。

【总结升华】此题考查机械能的知识；机械能的大小取决于动能和势能的大小，根据题目中动能和势能

的大小变化可分析出机械能的大小变化。

举一反三：

【变式】（•南京二模）如图所示，一个滑雪的人，以v=2m/s的速度沿山坡匀速地滑下，则在他向下匀

速滑动过程中，下列说法正确的是（）

A．人的动能转化为重力势能

B．人的重力势能全部转化为动能

C．人的机械能不变

D．人的机械能一定减小

【答案】D

2、（•南安市校级一模）东亚文化之都--泉州，风景秀丽，能说明分子无规则运动的是（）

A．天柱山薰衣草落叶归根

B．虹山村油菜花花香阵阵

C．清源山缤纷秋叶色彩梦幻

D．九仙山雾淞玉树琼花

【思路点拨】分子运动是微观上的运动，肉眼看不见的；机械运动是宏观上的运动。

【答案】B

【解析】A．天柱山薰衣草落叶归根，是宏观上的机械运动，肉眼能看得见的运动，故A不符合题意；

B．虹山村油菜花花香阵阵，是扩散现象，说明组成物质的分子在不停地做无规则运动，故B正确；

C．清源山缤纷秋叶色彩梦幻，是光的反射，故C不符合题意；D．九仙山雾淞、玉树琼花，是凝华形

成的，是物态变化，不是分子运动的结果，故D错误，故选B。

【总结升华】本题主要考查学生对分子运动和机械运动的区别的了解和掌握，是一道基础题目。

举一反三：

【变式】下列事例中，不能说明分子不停地做无规则运动的是()

A.打开香水瓶，不久满屋子都闻到香气

B.衣柜中的卫生球，过一段时间后体积变小甚至消失了

C.打扫教室地面时，在阳光下看到灰尘在空中飞舞

D.将一滴红墨水轻轻滴在一杯水中，过一段时间后，整杯水变红了

【答案】C

3、小阳家的热水器内装有质量为5kg的水，该热水器中水的温度从20°C升高到40°C。求这些水

吸收的热量。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]

【答案与解析】

35

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

【总结升华】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。

举一反三：

【变式】质量为2kg的水，温度由30℃升高了50℃，吸收多少热量？

【答案】4.2×105J

类型二、知识应用

4、关于物体的内能，下列说法正确的是（）

A．物体运动得越快，内能越大

B．物体举得越高，内能越大

C．物体运动得越快，举得越高，内能越大

D．同一物体温度越高，内能越大

【答案】D

【解析】在分析物体内能大小时，应注意物体的内能与三个因素有关，即物体的质量、温度、状态，与

物体的运动速度和举起的高度无关，物体的速度和举起的高度影响的是机械能，而机械能与内能是两种

不同形式的能。对于同一物体，温度越高，内能越大。

【总结升华】本题考查内能与机械能的本质区别，解答问题的关键是明确内能与哪些因素有关及内能与

机械能的区别。

举一反三：

【变式】关于内能、温度和热量的下列说法中，正确的是（）

A．高温物体具有的一定比低温物体具有的内能多

B．物体的温度越高，含有的热量越多

C．热传递是物体间内能的转移

D．物体的内能增加，一定是对物体做了功

【答案】C

5、把篮球抛向空中，忽略空气阻力，哪一图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能（E）与

篮球离地-高度（h）的关系（）

A．B．

C．D．

【思路点拨】解答本题首先筛选出题中的有用信息，关键词如忽略空气阻力，也就是机械能守恒，再一

个就是会看图像，注意坐标轴表示的物理量即可。

【答案】A

【解析】把篮球抛向空中，忽略空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能守恒，机械能不变。

【总结升华】本题的重点是知道影响动能和重力势能的因素，同时理解能量守恒的实质。

举一反三：

【变式】（•海珠区一模）小球不停左右来回摆动（如图所示），最终停了下来。以下判断正确的是（）

A．小球的摆幅越来越小，由此可判断小球的内能越来越小

B．小球在最高处具有的重力势能全部转化为它在最低处时具有的动能

C．小球在最低处具有的机械能一定小于它运动到高处时具有的机械能

D．小球在来回摆动过程中，一定有部分机械能转化为其他形式