资源简介

(共48张PPT)
第十二讲 机械能和内能
课标内容要求（2022年版）
课标学业要求
陕西中考近年考情分析
核心知识精讲
实验探究
陕西中考真题及拓展
课标内容要求（2022年版）
◎了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。
◎通过实验，认识能量可以从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可以相互转
化。
◎知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能
和其他形式能量的相互转化。
◎了解内能和热量。从能量转化的角度认识燃料的热值。
◎通过实验，了解比热容。能运用比热容说明简单的自然现象。
◎知道自然界和生活中简单的热现象。了解分子热运动的主要特点，知道分子动理论的
基本观点。#6
◎了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
◎知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例，有用能量转化与守恒的观点分
析问题的意识。
◎从能量转化和转移的角度认识效率。
◎列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。#10
课标学业要求
1.能列举能量转化和转移的实例，知道能量在转化和转移过程中是守恒的，认识热量、
热值等与能量转化或转移密切相关的物理量，知道它们的含义；能用能量转化与守恒
的观点解释常见的自然现象，解决日常生活中的有关问题，形成初步的能量观念。
2.能从热机对社会发展所产生影响的角度，体会科技进步对人类和社会发展的推动作用。
陕西中考近年考情分析
年份 题号 题型 分值 考查内容
2025 5 选择 0.5 重力势能的大小与高度的关系
14 填空 1 分子热运动
17 实验探究 1 改变物体内能的方式
22 综合 2 比热容、热量计算
23 综合 5 热量、热值、热效率的计算
年份 题号 题型 分值 考查内容
2024 5 选择 1 热量的概念；分子热运动
9 选择 2 热机的效率公式与计算；做功改变物体
的内能；热值的简单计算；热机工作过
程的能量转化
13 选择 1 重力势能与动能的相互转化
17 实验探究 2 探究动能大小与哪些因素有关
23 综合 3 比热容、热量的计算
2023 7 选择 0.5 重力势能的大小与高度的关系
14 填空 3 热值的简单计算；热传递改变物体的内
能；燃料热值的影响因素
15 填空 1 热机工作的原理（内能转化为机械能）
续表
机械能及其转化
能量
（1）物体能够 __________，表示这个物体具有能量，简称能。
（2）能量的单位是______，符号为 __，与功的单位相同。
（3）一个物体能够做的功越多，表示它具有的能量越 ____。
对外做功
焦耳
大
易错易混
下列关于功和能的关系的说法，正确的是( )
D
A.一个物体没有做功，它一定不具有能量
B.一个物体能够做的功越多，其动能一定越大
C.一个物体具有能量，说明它正在做功
D.一个物体能够做功，说明它具有能量
动能和势能
（1）动能和势能的特点#1.1
类型 定义 影响因素
动能 物体由于⑤______ 而具有的能 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能
越大
运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越
大
运动
类型 定义 影响因素
势能 重力势能 物体由于受到 ⑥______并处在一 定高度时所具有的 能 物体的质量越大，位置越高，它的重力势能就
越大
弹性势能 物体由于发生 ⑦__________而具 有的能 物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越
大
重力
弹性形变
续表
（2）动能和势能的相互转化
.动能和重力势能的相互转化：
.动能和弹性势能的相互转化：
增大
增大
增大
减小
机械能
（1）在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
（2）机械能守恒：在只有动能和势能相互转化的过程中，动能和势能的总和 _____，
即机械能是守恒的。
不变
内能
内能
（1）物体内部所有分子动能与分子势能的总和叫作物体的内能。内能的单位是焦耳。
（2）影响因素：温度越高，分子无规则运动越剧烈，物体的内能就越 ____。
大
辨析梳理
1.一切物体在任何情况下都具有内能。如铁水具有内能，冰块也具有内能。
2.内能和机械能是两种不同形式的能量。它们之间没有必然的联系，机械能大的物体，
其内能不一定大。#2
改变内能的两种方式#3
方式 热传递 做功
实质 能量的②______ 能量的③______
发生条件 存在温度差 物体对外做功或外界对物体做功
过程 由高温物体转移到低温物体，或由 物体的高温部分转移到低温部分 物体对外做功，物体内能④______
外界对物体做功，物体内能
⑤______
实例 用热水袋取暖、烧水煮饭、烤火取 暖等 钻木取火、摩擦生热、锯条锯木头
发烫
【说明】做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，一个物体温度升高可能是对物
体做了功,也可能是发生了热传递。#3.1.1
转移
转化
减小
增大
比热容
热量
（1）物体在热传递过程中转移的能量叫作热量，用符号 表示。热量的单位是焦耳。
（2）温度、内能和热量的联系：在热传递过程中，温度高的物体 ______热量，内
能______，温度低的物体______热量，内能 ______。
【注意】热量只能用“吸收”或“放出”来描述。
放出
减小
吸收
增大
比热容
（1）一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的______与它的 ______和升高的
温度乘积之比，叫作这种物质的比热容。用符号表示。单位是 。
a.水的比热容是⑦__________，表示的水温升高（或降低）吸收（或放出）的热量是
b.水的比热容比沙子的⑧____。质量相同的水跟沙子，如果吸收或放出的热量相同，水的温度变化比沙子⑨____得多
c.应用：在热水袋中装入热水来取暖、汽车发动机用水作冷却液、北方冬天的“暖气”、修人工湖缓解热岛效应等
热量
质量
大
小
（2）水的比热容
知识补充
1.比热容是物质的一种物理属性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量、体积、
温度等因素无关。不同的物质，比热容一般不同。
2.质量相同的不同物质，当吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较
小。因此，比热容大的物质对调节温度有较强的作用。
知识拓展
物质传导热量的性能称为导热性。导热性是物质的一种特性，不同的物质具有不
同的导热性。金属的导热性一般比非金属的导热性____。
强
热量的计算
（1）物体吸收热量的公式： 。
（2）物体放出热量的公式：。
（3）在热传递过程中，如果没有热量损失，则高温物体放出的热量 等于低温物体
吸收的热量，即 。#1.1.3
教材链接
（苏科九上教材内容改编）汽油的热值是，完全燃烧 汽油能放
出__________的热量；若这些热量全部被水吸收，可使_____的水从 升高到
。[水的比热容为，结果保留整数
238
分子动理论
分子
（1）常见的物质是由分子、原子等构成的，分子间有 ______。
（2）分子热运动
.不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫作扩散。温度越高，扩散越②____。
.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，这种无规则的运动叫作分子的热运动。
温度越高，分子无规则运动越③______。#1.2.2
间隙
快
剧烈
分子间的作用力
（1）分子之间存在引力和斥力。如铁丝很难被拉伸、水不易被压缩、两滴水珠靠近会
合成一滴等。#2.1
（2）用分子动理论解释固体、液体和气体的物质状态。#2.2
物质类型 分子间距离 状态 分子间作用力
固体 分子之间的距离小 具有一定的体积和形状， 不容易被压缩和拉伸 被压缩时，分子间作用力
表现为④______；被拉伸
时，分子间作用力表现为
⑤______
液体 分子之间的距离比 气体小很多,比固体 略大 没有确定的形状，具有流 动性，较难被压缩 分子间的作用力比固体小
气体 分子之间的距离很 大 具有流动性，容易被压缩 分子间几乎没有作用力
斥力
引力
教材链接
1.（苏科八下教材图片改编）如图所示,向试管中倒入一半水,再注满酒精,塞上塞
子后将试管反复翻转,使水和酒精充分混合,观察到混合后水和酒精的总体积
_______（选填“大于”“等于”或“小于”）混合前的总体积。该实验说明组成物质
的分子间存在______。
小于
间隙
2.（苏科八下习题改编）浐灞湿地公园环境优美，景色宜人，是日常散步、健身的绝佳
场所。春天漫步公园，会令人想到诗句“花气袭人知骤暖”，人们闻到花香是______现象，
温度越高，人们闻到的花香越浓烈，是因为温度越高，______________________。
扩散
分子无规则运动越剧烈
热机
热机
（1）将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置叫作热机。如蒸汽
机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等都是热机。
（2）热机工作原理：燃料的化学能内能 机械能。
（3）燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机是内燃机，常见的内燃机有汽油机
和柴油机。汽油机比较轻巧，气缸顶部有火花塞；柴油机功率大、热效率高，气缸顶
部没有火花塞，而有一个喷油嘴。#1.3
（4）内燃机工作的四个冲程（以汽油机为例）#1.4
冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
图示
进气门情况 打开 关闭 关闭 关闭
排气门情况 关闭 关闭 关闭 打开
活塞运动方向 向下 向上 向下 向上
能量转化情况 —— ①______能转化 为 ②____能 ③____能转化为 ④______能 ——
机械
内
内
机械
【特别提醒】内燃机每个循环（经历4个冲程）中，活塞往复___次，曲轴转动 ___
周，对外做功1次；获得动力的是______冲程，其他3个冲程中活塞依靠飞轮的
______继续运动。
燃料的热值
（1）把某种燃料完全燃烧放出的热量与其 ______之比，叫作这种燃料的热值。用
字母表示。单位是 。
（2）特点：热值与燃料的形状、体积、质量无关，只与燃料的 ______有关。
（3）计算：质量为的燃料，完全燃烧放出的热量 ____。
【注意】对于气体燃料，单位是。体积为的燃料，完全燃烧放出的热量
____。#2.4
2
2
做功
惯性
质量
种类
热机的效率
（1）热机工作时，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作
热机的效率。
（2）由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。
（3）提高热机效率的方法 ：
.在设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失；
.提高燃料利用率（如把煤磨成煤粉或煤粒，加大煤与氧气的接触面积）；
.设法利用废气的能量（如利用蒸汽轮机排出的废气来供热）。#3.3.3
能量的转化与守恒
能量的转化
在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。如摩擦生热，是 ______能
转化为____能；植物光合作用，将______能转化为______能；发电机将
______能转化为____能；电动机将____能转化为 ______能。
机械
内
太阳
化学
机械
电
电
机械
能量守恒
（1）能量守恒定律：能量既不会凭空消失，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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总
量 __________。
（2）能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，所有能量转化的过程，
都遵循能量守恒定律。
（3）“永动机”不能一直工作下去的原因是 ____________________________________
_________________________________________。#2.3
保持不变
任何一部机器，只能使能量从一种形式
转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量
实验1 探究物体的动能跟哪些因素有关（2024.17）
1.实验装置
2.实验操作分析
（1）实验通过____________________________来反映钢球动能的大小。
（2）木块运动得越____,说明钢球的动能越大。
（3）让质量不同的钢球从斜面同一高度释放的目的是____________________________
_____。
（4）探究动能的大小与______的关系时,控制钢球的质量相同,使钢球从斜面的_______
___由静止释放。
（5）探究动能的大小与______的关系时,改变钢球质量的大小,让质量不同的钢球从斜
面的__________由静止释放。
3.实验结论
质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量
越大，它的动能也越大。
木块被撞击后运动距离的远近
远
控制钢球到达水平面时的速度
相同
速度
不同高度
质量
同一高度
4.反思拓展
（1）钢球在水平面上不能立即停下，原因是钢球具有______。
（2）木块在水平面上最终会停下来是受到________________的作用。
（3）为防止木块被撞后滑出木板，实验时应____________________________________。
（4）若水平面绝对光滑，木块将一直做匀速直线运动，无法比较运动的距离，不能得
出实验结论。
（5）实际应用：禁止车辆超载超速，超载超速的车辆______大，发生事故时造成的危
害大。
惯性
摩擦力（阻力）
选用较长的木板（或质量较大的木块）
动能
例1 小利在“探究影响动能大小的因素”实验中,准备的器材有：质量分别为、 的两
个钢球、木块和斜面等,实验过程如图所示。
例1题图
（1）该实验是通过观察________________来比较钢球动能的大小,从而得出结论的。
下面的四个实例中也采用这种研究方法的是___。
A.认识电压时,我们可以用水压来类比
B.用磁感线来描述磁场
C.探究电功大小与哪些因素有关,通过重物被提升的高度来判断电流做功的多少
D.保持电阻不变,改变电阻两端电压,探究电流与电压的关系
木块移动的距离
C
（2）为了探究物体动能大小与质量的关系,应选择________两次实验进行分析。如果
水平面是绝对光滑的,则______（选填“能”或“不能”）完成本实验。
（3）比较甲、丙两次实验,可以得出结论：______________________________________。
（4）钢球从斜面滚下的过程中,________能转化为____能。
甲、乙
不能
质量一定时，物体的速度越大，动能越大
重力势
动
（5）若将图乙中也换为质量为 的钢球,在斜面底端加不同粗糙程度的薄板,则可以用
来探究__________________________________。
摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系
（6）【情境设问】小利想要设计一个安装在楼房上的消防逃生滑梯模型,查询资料了
解到,为了保证下滑安全,消防逃生滑梯的坡度和长度应该符合安全标准。如图丁所示，
某人在某楼层沿坡度和长度不同的滑梯1、2、3滑下时,到达底端的速度是否相同？
______。请从能量转化的角度说明你的理由：___________________________________
_________________________________________________________________________。
不同
人的质量不变，由于楼层高度相同,所
以重力势能相同，三个滑梯长度不同，克服摩擦力做功不同，到达底端的速度不同
[解析] 在某楼层沿坡度和长度不同的滑梯1、2、3滑下时，人的质量始终不变，由于
楼层高度相同所以重力势能相同，三个滑梯长度不同，克服摩擦力做功不同，到底端
速度不同。
实验2 比较不同物质吸热的情况
1.实验装置
2.实验操作分析
（1）实验中应选择______和______相同的水与食用油。
（2）选取规格相同的电加热器或酒精灯，使水和食用油在相同时间内____________相
同。
（3）用______________间接反映液体吸收热量的多少，利用了______法。
质量
初温
吸收的热量
加热时间长短
转换
3.实验结论
（1）质量相等的水和食用油，升高的温度相同时，水吸收的热量比食用油____。
（2）不同物质，在质量相等、升高的温度相同时，吸收的热量__________。
4.反思拓展
（1）相同质量的相同物质升高相同温度,加热时间不同的原因可能是_______________
_________________________。
（2）用电加热器代替酒精灯的优点是________________________________。
多
一般不同
酒精灯火焰大小
不同（或热源供热不稳定）
操作方便，容易控制，加热效率高
（3）装置改进：将质量相等的沙子和水分别放在两个瓷盘中，用温度
计测出室温，即为此时沙子和水的温度。如图所示，用红外灯均匀照射
两个瓷盘相同时间后，再用温度计分别测出沙子和水的温度。实验表明：
相同质量的沙子和水，加热相同的时间，沙子比水升温____。
快
例2 某同学在“探究物质的吸热能力”实验中，将、 两种液体分别装在两个相同的烧
杯中，两杯液体的液面相平。用两个相同的酒精灯加热，每隔 记录一次温度。
例2题图
（1）实验中，可以通过比较__________
（选填“升高的温度”或“加热时间”）来反映
两种液体吸收热量的多少。
加热时间
（2）图甲是所用的实验装置图，其中有一
处明显错误，请仔细观察并指出错误之处:
__________________________。
没有控制两种液体质量相同
（3）根据记录的实验数据，绘制了如图乙所示的温度随时间变化的关系图像，在
内，吸收的热量______（选填“大于”“小于”或“等于”） 吸收的热量，___的
吸热能力更强。如果想自制暖手袋，应选液体___，其保暖效果更佳。
等于
[解析] 在内，吸收的热量等于吸收的热量，升高的温度更高， 的吸热
能力更强；根据，在质量和降低的温度相同时， 放热多，如果想自制暖手
袋，应选液体 效果更佳。
机械能及其转化（5年5考）
第1题图
1.[2023陕西7题]近年来,我国在深空探索和深海
探测等领域取得了重大成就,实现了毛主席在
《水调歌头·重上井冈山》中所描绘的“可上九天
揽月,可下五洋捉鳖”的情景。对下列科技成就所
涉及的物理知识分析不正确的是( )
B
A.如图甲,中国空间站与地面控制中心的通信,是通过电磁波实现的
B.如图乙,国产 大型客机起飞爬升过程中,重力势能不变
C.如图丙,“奋斗者”号载人潜水器下潜的深度越深,所受海水的压强越大
D.如图丁,“雪龙”号破冰船利用自身重力破冰,说明力可以使物体发生形变
第2题图
2.[2021陕西4题]如图所示为拉弓射箭的情景。下列
说法正确的是( )
A
A.用力将弓拉弯，说明力可以改变物体的形状
B.箭被射出的过程中,动能转化为弹性势能
C.射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用
D.斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
3.[2024陕西13题节选]某同学将实心球投出后,实心球下落过程中,重力势能转化为____
能。（忽略空气阻力）
动
探究物体的动能大小跟哪些因素有关（5年1考）
4.[2024陕西17题（3）如图所示,在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中,将质量相
同的小球从同一斜面的不同高度由静止释放,比较纸盒被推动的距离可知：质量相同的
物体,速度越大,动能越____。如果要探究动能大小与物体质量的关系,应该将质量不同
的小球从同一斜面的______（选填“相同”或“不同”）高度由静止释放,比较纸盒被推动
的距离。
第4题图
大
相同
分子动理论（5年4考）
5.[2024陕西5题]五一假期，小明乘车回老家看望亲人。一家人在一起摘槐花、吃槐花
麦饭……这些都是小明最真切的童年记忆。下列有关说法正确的是( )
D
A.刚出锅的槐花麦饭很烫，是因为麦饭含有的热量多
B.槐树叶看上去呈绿色，是因为叶子吸收了绿光
C.小明在行驶的车上看到槐树向后运动，是以地面为参照物的
D.槐花香气四溢，是因为分子在永不停息地做无规则运动
6.[2025陕西14题节选]空气中弥漫着墨香味，这是扩散现象，其本质原因是分子在永不
停息地做____________。
无规则运动
改变内能的方式（5年3考）
第7题图
7.[2025陕西17题（2）]如图，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一团干燥的
棉花，用力将活塞迅速下压，观察到棉花燃烧，此现象表明______
（选填“做功”或“热传递”）可以改变物体的内能。
做功
热机（5年2考）
8.[2024陕西9题]涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机,其大致工作过程是：
空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧
后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法
正确的是( )
A
A.燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大
C.压气机压缩空气,空气的内能减小
D.高温高压气体推动涡轮转动时,将机械能转化为内能
热量的相关计算（5年3考）
9.[2023陕西14题]在标准大气压下,使用煤气灶将的水从加热到 ,水吸收
的热量是___________,若不计热量损失,此过程需要完全燃烧______ 的煤气,这是通过
________的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值______（选填“变大”“变小”
或“不变”）。[水的比热容,煤气的热值
0.016
热传递
不变
[解析] 水吸收的热量
；不计热
量损失，根据 ，需要完全燃烧煤气的质量
；用煤气灶烧水，是通过热传递的方式使水的内能增
加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。
10.[2021陕西23题（3）]暑假期间,小明和家人自驾去秦始皇兵马俑博物馆参观。到达目
的地后,他们将车停放在露天停车场后进入博物馆参观。参观完毕准备返回时,打开车门
发现车内温度特别高,无法立刻进入。回家后小明想探究太阳暴晒对车内空气温度的影
响,他回想起曾经看过的一档科普电视节目做过的实验,实验测得太阳暴晒下,
车内温度就能达到 。通过回看该节目,他获取了一组有关太阳辐射和小汽车
的数据：夏天正午时,某城市地表上每秒每平方米获得的太阳辐射能量约 ,其中能
使物体吸热升温的主要是红外辐射,其能量约占太阳辐射能量的一半,小汽车的有效吸热
面积约为,车内空气体积约为,车内空气吸热效率约为 。
①小明根据节目所给数据,计算出了理论上一定时间内车内空气升高的温度,并通过查阅
资料了解到车内空气升温受车辆散热、空气流通等诸多因素影响,综合分析得出节目实
测结果是可信的。请你写出理论上 车内空气升高温度的计算过程
, ,结果保留一位小数］。
解：由题可得：红外辐射每秒每平方米地表获得的能量
，
吸热效率，吸热面积 ，
则每秒车内空气吸收的热量 ，
车内空气吸收的热量 ，
由得， ，
。
②若汽车不可避免地在太阳暴晒下停放较长时间,请你写出一条缓解车内气温快速上升
的措施：_____________________________________________________________________。
缓解车内气温快速上升的措施：车窗留缝，增加气体流动性。（答案不唯一）

展开更多......

收起↑