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第十二章 机械能和内能（知识清单）
思维导图
第1节 机械能
一、能量
1．能量的概念：一个物体能对另一个物体______，那么这个物体就具有了______。
一个物体能够____________越多，表示这个物体____________越大。
2．能量的单位
能的单位与功的单位______，在国际单位制中，能的单位是______，符号“______”。
3．能量与做功的关系
（1）一个正在______的物体，它一定具有______。例如：流动的水推动水轮机
______，则流动的水具有______。
（2）一个具有能量的物体，它______正在做功。例如被压缩的弹簧，它具备了对其
他物体做功的本领，该弹簧具有______，但如果弹簧一直被压缩，就不会对其他
物体______，也就是说，具有能量的物体具有______本领，但______正在做功。
（3）功和能的关系：①功是______转化的量度；②做功的过程，一定伴随着
____________或____________。
二、动能
1．动能：物体由于______而具有的能量，一切______物体都具有______能。
2．动能的影响因素：动能的大小与物体的______和______有关，______越大，
______越大，物体所具有的动能越______。
3．动能大小的影响因素探究：
（1）动能大小与______、______有关--------需要采取控制变量法
①研究动能与质量关系时需要控制______相同（即下落高度）。②研究动能与速度的关系时需要控制______相同
（2）物体具有的动能大小____________直接比较--------------需要采取____________
研究
（3）常见的几种实验方案：
①如图甲所示，将木块（或纸盒）放在水平面上，让运动的物体撞击木块（或纸
盒），由于木块（或纸盒）与水平面间有摩擦力，运动时需克服摩擦力______，
所以木块运动的距离越______，说明克服摩擦力____________，物体具有的动能
越______。（将动能大小转换成物块____________）
②如图乙所示，让运动的物体撞击弹簧，弹簧的形变程度越______，说明物体对弹
簧____________，物体的动能就______。（将动能转换成弹簧的____________）
③如图丙所示，将橡皮泥固定在挡板上，让运动的物体撞击同一块橡皮泥，橡皮泥
凹陷程度______，说明物体对橡皮泥____________，物体的动能______。（将动
能转换成橡皮泥____________）
三、势能
1．弹性势能
（1）弹性势能：发生____________的物体具有能量。
（2）探究影响弹性势能的因素
①用弹弓弹射“子弹”时，橡皮筋的形变______，“子弹”被弹射得______，说明橡
皮筋对“子弹”____________越多，橡皮筋具有的弹性势能______。
②弓被拉弯并松开后将箭射出，弓的形变______，箭射得______，说明弓对箭做的功
______，弓具有的弹性势能______。
探究归纳：发生弹性形变的物体，在一定限度内，____________越大，物体的
____________就越大。
2．重力势能：____________物体具有的能量。
3．重力势能的影响因素：____________、______。______越大、____________越大
重力势能______。
四、机械能及其转化
1．机械能
在物理学中，____________统称为机械能。机械能是最常见的一种能量。
2．动能与势能的相互转化
（1）滚摆实验：如图所示的滚摆，在下降过程中，越转越______，它的重力势能越
来越______，动能越来越______，______能转化为______能；滚摆上升过程中，
越转越______，重力势能越来越______，动能越来越______，______能转化为______能。
（2）单摆实验：如图所示的单摆，摆球从 A 点摆向最低点 B 时，位置越来越
______，重力势能______，动能______，______能转化为______能；从B点摆向
C点时，摆球上升，位置升高，动能______，重力势能 ______ 大 ，______能转化
为______能。
（3）小球碰撞弹簧：如图所示，从斜坡上滚下的小球撞上弹簧（图甲→乙），小球
速度逐渐变______，弹簧的弹性形变逐渐变______，即小球动能______，弹簧的
弹性势能______，小球的______能转化为弹簧的______能。在弹簧恢复原状的过
程中（图乙→丙），弹簧的弹性形变逐渐变______，小球速度逐渐变______，即
弹簧的弹性势能 ______，小球的动能 ______，____________能转化为
____________能。
（4）过山车：过山车向上运动时，______能转化为____________能；向下运动时，
______能转化为______能。
（5）落地反弹的皮球：皮球在落地过程中，高度______、速度______，______能转
化为______能；接触地面后，皮球被压扁，______能转化为______能；接着皮球
被弹起，______能转化为______能；离开地面后，皮球上升，______能转化为
______能。
（6）撑竿跳高的运动员：起跳时，具有动能，起跳后，____________能转化为
____________能，上升时，______能转化为____________能，下落时，______能
转化为______能。第2节 内 能
一、内能
1．内能
（1）内能：物体内______分子______能和分子______能的______。
（2）内能的影响因素：
①温度：同一物体，温度越______，内能越______
②质量：同温的同种物质（状态不变），质量______的内能______。
③体积：体积反映分子间平均间距大小，分子间距的大小变化会引起分子间
____________的变化，影响分子______的大小，也影响分子______能的大小。
④材料：质量、温度、状态相同，______不同，内能也可能不同
⑤状态：同种物质、质量相同、温度相同，它的内能____________相同，同种物
质处于气态时内能______液态时的内能，处于液态时的内能______固态时的内
能。
2．内能与机械能的区别：
内能 机械能
定义 物体内______分子______能和 物体______能和______能总称
______能之______
研究对象 ______观粒子 ______观物体
影响因素 物体______、______、______、 物体的______、______、______、
______、______等 ____________等
存在情况 ______为“0”，自然界中______物 在一定条件下______为“0”
体都具有内能
二、热传递
1．当物体或物体不同部分存在______时，就会产生热传递。
热传递时，能量从______温处转移到______温处，直至______相同。发生热传递
时，______温物体放出热量，温度______，内能______；______温物体吸收热量，
温度______，内能______。
2．热传递的方式：
传导 对流 辐射
概念 热从温度较______的部分 靠液体或者气体之间的 热由物体____________出
沿 着 物 体 传 到 温 度 较 ______来传递的方式 去
______的部分特点 热____________传递，物 物质______，______和 ______介质，可以在真空
质______流动，______间 ______所特有的传热方 中传播
传热的主要方式 式
3．热传递的实质：
能量（内能）从______温物体传到______温物体或者从同一物体的______温
部分传递到______温部分的过程，也就是______在物体间的转移，能的形式
______发生改变。
第3节 物质的比热容
一、热量
1．热量：物理学中，把物体在______过程中____________，用______表示
2．单位：热量的单位与能量单位______，也是焦耳（______）
3．温度、热量、内能之间的关系：
温度 热量 内能
宏 观 上 ： 表 示 物 体 的
物 体 在 物 体 内 所 有 分 子
____________；
定义 ____________ 中 转 ______ 和 分 子
微观上：反映物体内大量分子无
移的______ ______总和
规则____________
性质 ______量 ______量 ______量
“_____”“_____”“ 传 “ 有 ” “ _____”
表述 “是”“______”“______”
递” “_____”
单位 ______ ______ ______
1.一般情况下，物体吸收热量，温度______；物体放出热量，温度______。特
殊情况除外，如晶体熔化过程______热量，晶体液体凝固过程中______热
量，温度____________。
2.物体温度升高，内能______增大；物体温度降低，内能______减小。但反过
关系
来不一定正确，如晶体熔化过程______热量，内能______；而晶体液体凝固
过程中______热量，内能______，但这两个过程中温度____________。
3.热量是______量，表示物体在____________过程中______或______的能量，
物体放出热量，内能______减小。物体吸收热量，内能______增大。
二、探究不同物质的吸热能力
1．观察不同物质吸热升温的现象
【提出问题】吸收相同的热量，为什么海水和沙子的温度不一样？
【猜想与假设】可能是沙子和海水吸收相同的热量时，沙子吸热升温比水______。
【实验设计】将质量均为50g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____________的温度。用红外灯均匀照射两个瓷盘对沙子和水加热
______，再用温度计测出沙子和水的温度，比较它们温度上升的______。
【实验方法】控制变量法---控制____________、______相等，加热条件______：转
换法--加热时间的长短代表了____________的多少。
【实验器材】天平（或电子秤）、红外灯、相同的瓷盘两个、______、______、沙
子和水。
【实验装置】
注意：保持沙子与水的表面积相同。
【实验过程】
A.用天平测出50g的沙子和水并分别装入瓷盘中，用温度计测量 ______ 温 ，作为沙
子和水的______，记录到实验表格中。
B.将瓷盘中的沙子摊开，使沙子和水的____________相同，用红外灯照射，每隔
1min测量一次沙子和水的温度。一段时间后，将实验数据记录到实验表格中。
C. 【实验数据】
【实验图像】如图所示。
加热时间/min 0 1 2 3 4
沙子 20 25 29 34 38
温度/℃
水 20 21 22 23 24
【实验分析】对于______相等的沙子和水：加热______的时间，即吸收______热
量，升温较快的是______；若使两者升高______的温度，______加热时间较长，
即______吸收的热量较多。
【实验结论】不同物质在______相等、升高（或降低）温度______的情况下，吸收
（或放出）的热量______相等。【拓展延伸】
（1）比较两种不同物质的吸热能力：
①让质量、初温相同的不同物质吸收______的热量，然后比较温度____________，
温度____________的物质吸热能力强。
②让质量、初温相同的不同物质升高______的温度，比较加热时间的______，即比
较____________的多少，加热时间______（吸收热量______）的物质吸热能力
______。
（2）物质____________的差异体现出物质本身的一种特性。
三、比热容
1．比热容
（1）比热容：物理学中，将物体温度升高时______热量与它的______和
____________的乘积之______，叫作，它在数值上等于______质量的某种物质温
度______（或______）______℃所______（或______）的热量。比热容用符号c
表示。公式为______
（2）单位：____________，符号为____________，读作：____________。
比热容的单位是由______、______、______的单位组合而成的复合单位，是
初中物理较复杂的单位之一。
（3）物理意义：比热容反映了不同物质____________的大小。水的比热容是
4.2×103J/（kg·℃），其物理意义是：质量为______kg的水温度每升高（或降低）
1℃所吸收（或放出）的______为____________J。
2．比热容理解
3．比热容在生活、生产中的应用
两个角度 物质的吸热本领 物质的温度改变的难易程度
比热容大表示______本领大 比热容大表示温度改变较_____
具体说明
比热容小表示______本领小 比热容小表示温度改变较_____
______质量的不同物质构成
相等______的不同物质构成的
的物体，升高______的温
物体，吸收______的热量，比
度，比热容越______，吸收
解释 热容越______，升高的温度越
的热量越______，比热容越
______，比热容越______，升
______ ， 吸 收 的 热 量 越
高的温度越______
______
（1）水的比热容较______，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______，因此，我们可以用水作为______或____________。作为冷
却剂时，是让水吸收______的热量（汽车水箱中冷却水）；用来取暖时，是让水
放出更______的热量（暖气；冬季稻田注水）。
（2）由于水的比热容较______，一定质量的水吸收（或放出）较______的热量而自
身的温度改变______，这一点有利于调节气温。夏天，太阳晒到海面上，海水吸收______的热但温度升高得______，所以人们住在海边并不觉得特别______；冬
天，气温低了，海水由于温度降低而放出______的热，使沿海地区气温不致降得
______，所以住在海边的人不会觉得特别______。
四、热量计算
1．热量的计算公式
（1）吸热公式：____________
式中______表示物质的比热容，______表示物体的质量，______表示物体的
初温度，______表示物体的末温度，______表示升高的温度，有时也用______表
示升高的温度，此时吸热公式可写成______
（2）放热公式：____________
式中 的含义不变，____________表示降低的温度，有时也用
____________降表示降低的温度，此时放热公式可写成____________
2．热量计算的一般式：____________
（1）______表示温度的变化量。可见，物体吸收或放出热量的多少由物体的
______、物质的______和物体____________这三个量的乘积决定，跟物体温度的
高低______。
（2）热量计算公式中各物理量的单位：比热容c的单位是 （质量m的
单位是______，温度 t（或 ，或 Δt）的单位是______，热量 Q 的单位是
______，计算时要注意单位的统一。
（3）热平衡方程：___________。在没有热量损失的热交换过程中，高温物体放出
的热量______低温物体吸收的热量。
第4节 机械能与内能的相互转化
一、做功----改变物体内能的另一种方式
1．对物体做功
实验探究：对物体做功
（1）将一根铁丝反复弯折后，用手指触摸一下弯折处，我们会发现弯折处温度较
______，这说明我们对铁丝做功了，铁丝的内能______，温度______。
（2）如图所示空气压缩引火仪的底部放一团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，可
以看到棉花______，这是因为我们通过活塞对筒内的封闭气体做功，气体的内能
______，温度______，当达到棉花的______时，棉花______。（3）如图所示，将金属块在砂石上来回迅速摩擦时，人用力克服摩擦做功，则金属
块和砂石的温度______，说明它们的内能______。
探究分析：以上实验说明，我们对物体做功时，______能转化为______能，使
物体的内能______，温度______。
探究归纳：对物体做功，物体的内能______。
2．物体对外做功
实验探究
如图所示，向盛有水的厚玻璃瓶内打气，当瓶塞从瓶口跳起时，容器中出现了雾，
这是因为瓶内气体推动瓶塞做功时，气体的______能转化为瓶塞的______能，气
体内能______，温度______，使水蒸气______成小水滴。
归纳：物体对外做功，内能______。
总结：______是改变物体内能的另一种方式，其实质是______能与______能的转
化。
3．改变内能的方式：做功、热传递
二、热机
1．热机的定义
热机是__________________的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的
______能转化为______能的装置。
2．热机的种类：蒸汽机、______机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机等。3．内燃机：燃料直接在发动机______内燃烧产生动力的热机。
最常见的内燃机是四冲程的______机和四冲程的柴油机。汽油机是以______
油为燃料的内燃机，柴油机是以______为燃料的内燃机。
4．汽油机
（1）构造：如图所示。
（2）工作过程
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
图示
进气门 ______ ______ ______ ______
排气门 ______ ______ ______ ______
活塞
______ ______ ______ ______
运动方向
在当活塞到达汽缸顶端
压缩__________ 时，火花塞______火，
吸入______和
混合气体做功， ______燃料，产生高温高
冲程作用 ______的混合气 排出废气
使压强增大，温 压______推动活塞
体
度______ ______，通过连杆、曲轴
带动飞轮转动
______能在转化
能的转化 ______能转化为______能
成______能
三、比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量
【提出问题】完全燃烧相同质量的不同燃料，它们放出的热量相等吗？
【猜想与假设】因为燃料不同，所以它们放出的热量______相等。
【设计与进行实验】如图所示，用天平分别测量出质量均为5g的酒精和面巾纸碎片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量和温度______的水（约
30g）的两个相同试管加热，使酒精和面巾纸碎片充分燃烧。记下两温度计示数的变
化情况。
加热前的水 燃料燃尽后的水温/℃ 水温的变化/℃
燃料 温/℃
温度
5g酒精 20 39 19
5g面巾纸碎片 20 28 8
【实验分析】由实验数据可知，用5g酒精加热，水温升高得______，而用5g面巾纸
碎片加热，水温升高得______。说明质量相等的酒精充分燃烧放出的热量比面巾纸
碎片______。
【探究归纳】质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是______相等的。
四、热值
1．热值:燃料______燃烧释放出的热量与燃料的______之比。
2．单位：____________，符号为______，气体燃料的热值通常为____________。
3．公式：____________，其中______表示完全燃烧释放的热量，______表示燃料的
质量，______表示该燃料的热值。
4．物理意义：表示______质量的某种燃料在______燃烧时所____________的多少。
5．燃烧释放出热量的计算：
（1）燃料完全燃烧释放热公式：___________
（2）气体燃料完全燃烧释放热公式：____________
五、环境污染及保护1．环境污染
（1）废气污染
燃料在燃烧过程中要放出一定量的______和粉尘，这些气体和粉尘都会污染
空气，影响人类的健康和动植物的正常生长，产生的酸雨对农、林、渔业非常有
害。
导致城市空气污染的主要原因是______排放的废气；导致环境污染的主要原
因是燃料燃烧后的______、______以及各种______的排放。
（2）噪声污染
热机以及热机带动的机器产生的______直接影响着人类的正常生活和身心健康。
2．环境保护措施
（1）改进______设备，消除烟尘。
（2）提高燃料的综合利用，采取______。在北方的取暖设备中，就是采用锅炉烧的
水供给各家各户的散热管，这样就减少了大气污染；在城市中使用管道煤气和天
然气，提高了燃料的______，也改善了环境。
（3）充分开发利用污染______和______污染的能源，如太阳能的利用。
（4）在内燃机排气管上安装______，以减少______污染。
