初中物理九年级全一册“热与能”专题复习知识清单

初中物理九年级全一册“热与能”专题复习知识清单

一、核心概念：温度、内能与热量【基础】但【极易混淆】

本专题的基石在于精准辨析“温度”、“内能”和“热量”这三个物理量。它们是理解一切热现象和能量转化过程的钥匙。

（一）温度（Temperature）

1.概念：表示物体的冷热程度。从微观角度看，温度是物体内部大量分子热运动剧烈程度的标志。温度越高，分子热运动的平均动能越大。【重要】

2.状态量：温度是一个“状态量”，即对应物体在某一时刻的冷热状态。我们常说“今天的温度是多少”，指的就是那一刻的状态。

3.热传递的条件：热量总是自发地从高温物体传递到低温物体，或者从物体的高温部分传递到低温部分，直到整个系统温度相同（即热平衡）。这里起决定作用的是“温度差”，而不是物体本身温度的高低。

（二）内能（InternalEnergy）

1.概念：物体内部所有分子热运动的动能（与温度有关）和分子势能（与分子间距离、体积和状态有关）的总和。【基础】

2.内能的性质：

1.3.广泛性：一切物体，无论温度高低，都具有内能。因为一切物质的分子都在永不停息地做无规则运动。因此，“0℃的物体没有内能”的说法是【高频易错点】。

2.4.相关性：对于同一物体，其内能大小通常与温度有关。温度升高，分子运动加剧，分子动能增大，物体的内能增大。但内能增大不一定是因为温度升高，例如晶体熔化过程中，吸收热量，内能增大，但温度保持不变（用于破坏分子结构，增加分子势能）。【难点】

5.内能与机械能的区别：这是两个截然不同的概念。内能是微观世界（分子层级）的能量总和，而机械能是宏观物体整体运动（动能）和相对位置（势能）所具有的能量。例如，静止在桌面上的木块，机械能为零，但其内部分子仍在运动，具有不为零的内能。

（三）热量（QuantityofHeat）

1.概念：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。【基础】它是内能转移的量度。

2.过程量：热量是一个“过程量”，离开了热传递过程，谈论热量是没有意义的。我们不能说“物体含有多少热量”，只能说“物体吸收了多少热量”或“放出了多少热量”。这是【高频考点】，常在选择题中以判断正误的形式出现。

3.单位：热量的单位与功、能的单位一致，都是焦耳（J）。

（四）三者关系辨析【★★★★★核心考点】

1.物体温度升高，内能一定增加，但不一定是吸收了热量。因为改变内能有两种方式：做功和热传递。对物体做功（如摩擦、压缩），也能使其温度升高，内能增加。

2.物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高。如前所述，晶体熔化或液体沸腾时，持续吸热，内能增加，但温度保持不变。

3.物体放出热量，内能一定减少，但温度不一定降低。对应晶体凝固过程，放热，内能减少，但温度保持不变。

4.热传递的实质是内能的转移，转移的多少用热量来量度。

二、特性与规律：比热容（SpecificHeatCapacity）【★★★★★重中之重】

比热容是反映物质自身性质的物理量，也是解释自然界和生活中诸多现象（如“水火不相容”的升温差异）的关键。

（一）探究实验：比较不同物质的吸热能力【高频实验考点】

1.实验方法：采用控制变量法和转换法。

1.2.控制变量：选取质量相同的两种不同液体（如水和食用油），使用相同的热源（如相同规格的电加热器或酒精灯）加热。【重要】

2.3.转换法：通过比较“加热时间的长短”来间接反映物质吸收热量的多少（加热时间越长，吸收热量越多）。或者，通过比较“温度升高的快慢”来反映吸热能力的强弱。

4.实验设计思路：

1.5.方案一（加热时间相同，比较温度变化）：给质量相同的两种物质加热相同的时间（即吸收相同的热量），比较它们温度升高的多少。温度升高得少的物质，吸热能力更强。

2.6.方案二（升高相同温度，比较加热时间）：给质量相同的两种物质加热，使它们升高相同的温度，比较所用加热时间的长短。所需加热时间越长的物质，吸热能力更强。

7.实验结论：不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量一般不同。这说明了不同物质的吸热本领不同，即比热容不同。

（二）比热容的定义与理解

1.定义：一定质量的某种物质，在温度升高（或降低）时吸收（或放出）的热量与它的质量和升高（或降低）的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。用符号c

c

c表示。【基础】

2.定义式：c

=

Q

m

Δ

t

c=\frac{Q}{m\Deltat}

c=mΔtQ​。这个公式是比热容的定义式，但并非决定式。

3.物理意义：比热容是描述物质“吸热或放热本领”大小的物理量。比热容越大，表示该物质的“热惯性”越大，即温度越难改变（升高或降低）。

4.特性：比热容是物质的一种特性，它只与物质的种类和状态有关，与物体的质量、体积、温度高低、吸放热的多少以及形状等均无关。【★★★★★高频判断点】例如，一杯水倒掉一半，剩下的半杯水，其比热容不变。水和冰是同种物质，但状态不同，比热容也不同。【重要】

（三）水的比热容及其应用【★★★★★高频考点】

1.水的比热容：c

水

=

4.2

×

10

3

J

/

(

k

g

⋅

℃

)

c_{水}=4.2\times10^3J/(kg\cdot℃)

c水​=4.2×103J/(kg⋅℃)。其物理意义是：质量为1kg的水，温度升高（或降低）1℃，所吸收（或放出）的热量是4.2

×

10

3

J

4.2\times10^3J

4.2×103J。

2.水的比热容大的应用：由于水的比热容较大，相较于其他物质，在同等条件下，水吸收或放出相同的热量，温度变化较小；或者说，水和其它物质相比，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量更多。这一特性在生活中有着广泛的应用：

1.3.作冷却剂或取暖：汽车发动机用水循环冷却，是利用水吸热能力强，能带走更多热量；冬天用热水取暖，是利用水放热能力强，能释放更多热量。【基础】

2.4.调节气候：沿海地区昼夜温差小，而内陆地区（如沙漠）昼夜温差大。这是因为水的比热容比砂石大得多。白天，在同样阳光照射下，水升温慢，砂石升温快，所以沿海地区气温较低，内陆较高；夜晚，水降温慢，砂石降温快，所以沿海地区气温较高，内陆较低。【跨学科实践：地理与物理的结合】

（四）热量的计算【★★★★★必考计算】

1.吸热公式：Q

吸

=

c

m

(

t

−

t

0

)

=

c

m

Δ

t

Q_{吸}=cm(t-t_0)=cm\Deltat

Q吸​=cm(t−t0​)=cmΔt

2.放热公式：Q

放

=

c

m

(

t

0

−

t

)

=

c

m

Δ

t

Q_{放}=cm(t_0-t)=cm\Deltat

Q放​=cm(t0​−t)=cmΔt

其中，c

c

c表示比热容，单位J

/

(

k

g

⋅

℃

)

J/(kg\cdot℃)

J/(kg⋅℃)；m

m

m表示质量，单位k

g

kg

kg；t

0

t_0

t0​表示初始温度，t

t

t表示末温，Δ

t

\Deltat

Δt表示温度的变化量。

3.热平衡方程：在绝热条件下（即不考虑热损失），高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即Q

吸

=

Q

放

Q_{吸}=Q_{放}

Q吸​=Q放​。这是解决混合物体终温问题的核心方程。【难点】

4.解题要点与易错点：

1.5.单位统一：质量的单位必须是千克（kg），温度的差值与初末温的单位一致即可，但要注意“升高到”与“升高了”的区别。“升高到t

℃

t℃

t℃”是指末温为t

℃

t℃

t℃，“升高了t

℃

t℃

t℃”是指温度变化量Δ

t

=

t

℃

\Deltat=t℃

Δt=t℃。【高频审题易错点】

2.6.分清对象：在计算中，务必明确是对哪个物体、在哪个过程中进行热量计算。

3.7.隐含条件：“标准大气压下水的沸点是100℃”是一个常见的隐含条件，当计算水吸收热量最终温度时，不能超过100℃（除非考虑特殊情境）。

三、内能的利用：热机（HeatEngine）【高频考点】

热机是将燃料的化学能转化为内能，最终转化为机械能的装置。

（一）热机家族

1.主要类型：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是现代社会中最常见的热机，分为汽油机和柴油机。

2.工作原理：燃料燃烧——化学能转化为内能；高温高压气体推动活塞做功——内能转化为机械能。

（二）四冲程内燃机（以汽油机为例）【★★★★★核心】

1.基本结构：气缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞（汽油机特有）。

2.工作循环：一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。

1.3.吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物（汽油机）或纯空气（柴油机）。

2.4.压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩缸内气体。【能量转化：机械能转化为内能】被压缩的气体温度升高，压强增大。

3.5.做功冲程：在压缩冲程末，汽油机的火花塞产生电火花（点燃式），或柴油机喷油嘴喷出雾状柴油（压燃式），使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。【能量转化：内能转化为机械能】这是四个冲程中唯一对外做功的冲程，其他三个冲程靠飞轮的惯性来完成。

4.6.排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出气缸。

7.核心规律：在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周（即转两圈），对外做功一次。【★★★★★高频计算考点，常用于判断做功次数、转速与冲程数的关系】

（三）热机效率（EfficiencyofHeatEngine）

1.概念：热机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。符号η

\eta

η。【基础】

2.公式：η

=

W

有用

Q

放

×

100

%

=

W

有用

q

m

×

100

%

\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}\times100\%=\frac{W_{有用}}{qm}\times100\%

η=Q放​W有用​​×100%=qmW有用​​×100%（固体/液体燃料）或W

有用

q

V

×

100

%

\frac{W_{有用}}{qV}\times100\%

qVW有用​​×100%（气体燃料）。

3.物理意义：衡量热机对燃料燃烧释放能量利用率高低的指标。

4.提高热机效率的主要途径：【基础】

1.5.使燃料尽可能充分燃烧。

2.6.尽量减少各种热损失（如废气带走的热量）。

3.7.保持良好润滑，减小机械摩擦。

4.8.在热机的设计和制造上不断改进创新。

9.【重要辨析】：热机的效率总是小于1（或100%），因为燃料燃烧释放的能量不可能全部用来做有用功，总会有一部分能量通过各种方式损失掉（如废气、散热、摩擦等）。热值大的燃料，其热机效率不一定高，因为效率与能量的利用率有关，与燃料完全燃烧放热本领的大小无关。

四、普适法则：能量的转化和守恒定律【★★★总结性考点】

这是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，是贯穿整个物理学的红线。

（一）能量的转化和转移

1.能量的转移：能量从一种形式的物体转移到另一种形式的物体，或者从一个物体的一部分转移到另一部分，而能量的形式没有改变。例如：热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。

2.能量的转化：能量从一种形式转变为另一种形式。例如：

1.3.摩擦生热：机械能转化为内能。【基础】

2.4.水沸腾时顶起壶盖：内能转化为机械能。

3.5.植物光合作用：光能转化为化学能。

4.6.干电池供电：化学能转化为电能。

5.7.电动机工作：电能转化为机械能。

6.8.发电机发电：机械能转化为电能。

（二）能量守恒定律【★★★★★核心】

1.内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。【基础，要求背诵】

2.理解与应用：

1.3.“不灭”与“不创”：这是能量守恒的核心。任何试图创造“永动机”的想法，都是违背这一规律的。

2.4.方向性与“能量耗散”：虽然能量总量守恒，但其转化和转移具有方向性。例如，我们可以让内能自发地从高温物体转移到低温物体，但很难让内能自发地从低温物体转移到高温物体而不引起其他变化。再如，机械能可以全部转化为内能（如摩擦），但内能却无法全部转化为机械能而不引起其他影响。这种能量在转化过程中，品质降低，最终变为难以利用的内能散失在环境中的现象，叫做能量的耗散。它警示我们，虽然能量守恒，但可供人类直接利用的能源（特别是不可再生能源）是有限的，必须节约能源。【跨学科实践：树立正确的能源观】

5.考点链接：常结合生活现象（如滚摆实验、单摆实验、太阳能电池等）考查能量的转化过程，以及是否遵循能量守恒定律。特别注意：在滚摆或单摆实验中，高度逐渐降低，最终停下来，并不是能量消失了，而是机械能通过摩擦不断转化成了内能，但总能量保持不变。【高频易错点】

五、实验探究与思维拓展

（一）“比较不同物质吸热能力”的实验深度剖析【实验必考】

1.实验器材的选取：需要两个相同的烧杯、两只相同的温度计、两个相同的热源（电加热器优于酒精灯，因其发热更稳定、热量损失易控制）、搅拌器、天平（用于称量等质量的水和食用油）、停表。

2.关键操作要点：

1.3.确保水和食用油的质量相同，而非体积相同。因为密度不同，同体积时质量不同。

2.4.使用相同的热源并加热相同的时间，以保证水和食用油在相同时间内吸收的热量基本相等。

3.5.实验中，常通过加盖子或使用发热体浸没式加热的方式来减少热量损失，提高实验精度。

6.数据记录与图像分析：通常记录加热时间t

t

t和对应的温度T

T

T，绘制T

−

t

T-t

T−t图像。

1.7.若图像显示两种物质从相同初温开始加热，升高到相同末温时，一种物质所需加热时间更长（即吸收热量更多），则这种物质的比热容更大。

2.8.若图像显示两种物质加热相同时间（吸热相同），一种物质温度升高得更少，则这种物质的比热容更大。

3.9.【高频考题】根据图像判断比热容大小、计算比热容比值（利用Q

Q

Q相同，c

c

c与Δ

t

\Deltat

Δt成反比；或Δ

t

\Deltat

Δt相同，c

c

c与Q

Q

Q成正比）。

10.实验评估：

1.11.误差分析：主要原因在于热损失（向空气散热、容器吸热等），导致水或食用油实际吸收的热量小于热源放出的热量。

2.12.实验改进：可以使用电加热器直接对液体加热，并将容器做保温处理（如使用泡沫塑料包裹），以减小热损失。

（二）燃料热值（CalorificValue）【与比热容对比学习】

1.概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。符号q

q

q。单位：J

/

k

g

J/kg

J/kg（固体/液体）或J

/

m

3

J/m^3

J/m3（气体）。【基础】

2.特性：热值是燃料的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧、燃烧快慢等无关。【高频判断点】

3.公式：Q

放

=

m

q

Q_{放}=mq

Q放​=mq或Q

放

=

V

q

Q_{放}=Vq

Q放​=Vq。

4.火箭选用液氢作燃料的原因：液氢的热值大，意味着燃烧相同质量的液氢，可以释放出更多的热量，从而获得更大的推力。【基础应用】

（三）柴油机与汽油机的异同【拓展与对比】

1.相同点：都是内燃机，基本结构相似，都有一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。

2.不同点：【重要】

1.3.构造不同：汽油机气缸顶部有火花塞；柴油机气缸顶部有喷油嘴。

2.4.燃料不同：汽油机吸入的是空气和汽油的混合物；柴油机吸入的只有空气。

3.5.点火方式不同：汽油机是点燃式（压缩冲程末由火花塞点火）；柴油机是压燃式（压缩冲程末，空气温度已超过柴油燃点，喷入柴油自行燃烧）。

4.6.压缩比不同：柴油机的压缩比更大，因此效率更高，更节能。

（四）STS（科学·技术·社会）联系：热机与环境

1.主要污染：

1.2.大气污染：热机排放的废气中含有二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等，是造成酸雨、温室效应和雾霾的重要原因之一。

2.3.噪声污染：热机工作时会产生巨大的噪声。

3.4.热污染：排出的废气和冷却水温度较高，会导致环境温度升高。

5.环保措施：开发新能源汽车（如电动汽车、氢燃料汽车）、推广使用清洁燃料、提高热机效率以减少排放、安装尾气净化装置等。理解国家“碳中和、碳达峰”战略的物理背景。

六、专题解题策略与考向分析

（一）比热容图象题解题步骤【★★★★】

1.识图：看清横、纵坐标分别表示什么（通常是时间t

t

t和温度T

T

T）。

2.定点：在图像上找到控制变量后的关键点。如果是加热相同时间（吸热Q

Q

Q相同），则作一条垂直于横坐标的直线，比较对应点的纵坐标（温度变化Δ

t

\Deltat

Δt）；如果是升高相同温度（Δ

t

\Deltat

Δt相同），则作一条平行于横坐标的直线，比较对应点的横坐标（加热时间t

t

t，即吸热Q

Q

Q）。

3.析理：根据Q

=

c

m

Δ

t

Q=cm\Deltat

Q=cmΔt，结合控制变量情况分析。例如，Q

Q

Q相同时，Δ

t

\Deltat

Δt与c

c

c成反比，Δ

t

\Deltat

Δt大的c

c

c小；Δ

t

\Deltat

Δt相同时，Q

Q

Q与c

c

c成正比，加热时间长的c

c

c大。

（二）热机冲程识别与计算【★★★★】

1.识图辨程：一看气门，二看活塞，三看火花塞/喷油嘴。

1.2.进气门开，排气门闭，活塞向下→吸气冲程。

2.3.气门均闭，活塞向上→压缩冲程。

3.4.气门均闭，活塞向下，火花塞点燃/喷油嘴喷油→做功冲程。

4.5.进气门闭，排气门开，活塞向上→排气冲程。

6.转速计算：记住核心比例。若飞轮转速为n

n

nr

/

m

i

n

r/min

r/min（转/分钟），则：

1.7.每秒转数：n

/

60

n/60

n/60转。

2.8.每秒做功次数：(

n

/

60

)

/

2

=

n

/

120

(n/60)/2=n/120

(n/60)/2=n/120次（因为两转做功一次）。

3.9.每秒经历冲程数：n

/

60

×

2

=

n

/

30

n/60\times2=n/30

n/60×2=n/30个（因为一转两个冲程）。

（三）综合计算题规范【★★★★★】

1.审题：明确题目涉及几个物理过程（如：燃料燃烧放热、水吸热升温、热机做功）。画出简单的过程示意图有助于理清思路。

2.分步列式：

1.3.燃料燃烧放热：Q

放

=

m

燃料

q

Q_{放}=m_{燃料}q

Q放​=m燃料​q（或V

q

Vq

Vq）。