苏科版初中物理[第12章-机械能和内能]知识梳理

苏科版九年级物理《第十二章 机械能和内能》知识梳理

1．机械能

A. 能

a. 定义

在物理学中，把物体做功的本领叫做能．

物体能做多少功，它就具有多少能．具有能的物体不一定做功．能是一个状态量．

b ．单位

在国际单位制中，能的单位与功的单位一样是焦耳．

B. 机械能

a. 动能

i ．定义

物体由于运动而具有的能叫做动能．

ii ．决定因素

质量和速度．运动的物体速度越大，质量越大，它具有的动能就越多．E k =

式中的υ是相对速度，一般以地面为参照物．

b ．重力势能

i ．定义

物体由于被举高而具有的能叫做重力势能．

ii ．决定因素

质量和高度．物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越多．

Ep=mgh． 式中的h 是相对高度，一般从地面竖直向上量．

c. 弹性势能

i ．定义

物体由于发生弹性形变(外力撤消后完全恢复原来形状的形变) 而具有的能叫做弹性势能． ii ．决定因素

弹性强弱和形变大小．弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越多． d ．机械能

动能和势能统称为机械能．

某物体在某状态下所具有的机械能，等于该状态下该物体所具有的动能和势能之和． 12mv 2E =

E k +E P

e. 机械能的转化和守恒

物体的动能和势能可以相互转化，在转化的过程中，若没有摩擦等阻力，机械能的总量保持不变；若有摩擦等阻力，机械能的总量减少．

2．内能

A. 定义

物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动．

物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能．

严格地说，内能还应包括分子内部所具有的能，比如核能．

B. 决定因素

物体的质量、温度、体积、物态、物质种类等．

说明：内能与机械能的区别．

内能与机械能是两种不同形式的能，它们的决定因素不同：内能的决定因素如上所述，机械能是指整个物体所具有的动能和势能的总和，它由物体的质量、速度、高度(或形变) 等因素决定．内能和机械能两者互不包含：一个物体在某一状态下可能同时具有机械能和内能，也可能机械能为零，但内能一定不为零．

C. 改变物体内能的两种方式一热传递和做功

a. 热传递

只要物体间或同一物体的不同部分间存在着温度差，就会发生热传递．热从高温物体传到低温物体，或从物体的高温部分传到低温部分，直到温度相等(热平衡) 时为止．

热传递的三种方式：

i ．传导

热从物体的高温部分沿着物体传到低温部分叫做传导．它的特征是热沿着物体传递，而传导热的物体本身并没有发生流动．固体中的热传递以传导方式为主．

善于传导热的物质叫做热的良导体，如各种金属，其中最善于传导热的是银，其次是铜和铝．不善于传导热的物质叫做热的不良导体，如瓷、纸、木头、玻璃、皮革、棉花、石棉等，液体(除水银外) 都不善于传导热，气体比液体更不善于传导热．

ii ．对流

靠液体或气体的流动来传递热的方式叫做对流．它的特征是靠物质的流动来传热，因此对流是液体和气体特有的热传递方式．

当发生对流时，密度小的物质上升，密度大的物质下降，即只有在上部物质密度大于下部物质密度时才会产生对流．因此用对流的方式对物体加热时，热源应放在被加热物体的下方，而用

致冷物对物体冷却时，应将致冷物置于被冷却物体的上方．

iii. 辐射

热由物体以电磁波的形式直接向外射出去叫做辐射．它的特征是不需要介质，可在真空中进行．太阳的热就是通过辐射的方式传给地球的．

物体吸收(辐射) 热的本领与它的温度高低、表面积大小和表面颜色深浅有关，物体温度越低(高) 、表面积越大、表面颜色越深，越有利于吸收(辐射) 热．

利用热传递的方式改变物体内能的实质是内能的转移，内能改变的多少可用传递的热量来量度．

在没有做功的条件下，物体放热，其内能减少；物体吸热，其内能增加．

b ．做功

利用做功的方式改变物体内能的实质是内能和其他形式能的相互转化，内能改变的多少可用做功的多少来量度．

在不发生热传递的条件下，物体对外做功，其内能减少；外界对物体做功，其内能增加． 做功和热传递对改变物体的内能是等效的．

D ．内能的利用

利用内能来直接加热物体和利用内能来做功．

3．热量

A. 定义

在物理学中，把物体在热传递过程中放出或吸收能量的多少叫做热量．用字母Q 表示． 热量是一个过程量．离开了热传递过程，说一个物体含有多少热量是没有意义的．

B. 单位

在国际单位制中，热量的单位与功和能的单位相同，都是焦耳(J)．

C. 物体状态未变、温度改变过程中的吸、放热

i ．物体温度升高时吸收的热量 Q 吸=cm (t -t 0) =cm ∆t

ii ．物体温度降低时放出的热量 Q 放=cm (t 0-t ) =cm ∆t

公式中的t 表示物体的末温、t 0表示物体的初温、△t 表示物体温度的变化值． 由公式变形可得：c =

D ．物态变化过程中的吸、放热

i ．熔化热与凝固热

单位质量的某种物质(晶体) ，在熔点时从固态完全熔化成同温度的液态时，所需要吸收的热量叫做这种物质的熔化热，用字母λ表示．

Q ，对于混合物Q =Q 1+Q 2+ +Q n , m =m 1+m 2+ +m n ⋅ m ∆t

定义式：λ=

在国际单位制中，熔化热的单位是焦／千克(J／kg) ．

物质在凝固时要放出热量，这叫凝固热．在相同的热学状态下，同一物质的凝固热与熔化热相同．

ii ．汽化热与液化热

单位质量的某种液体，完全变成同温度的气体时所需要吸收的热量，叫做这种物质的汽化热，用字母L 表示．

定义式：L=Q/m .

在国际单位制中，汽化热的单位是焦／千克(J／kg) ．

物质在液化时要放出热量，这叫液化热．在相同的热学状态下，同一物质的液化热与汽化热相同．同种物质温度升高时，汽化热减小．

iii ．升华热与凝华热

单位质量的固态物质升华时，所需要吸收的热量叫做这种物质的升华热．物质在凝华时要放出热量，这叫凝华热．在相同的热学状态下，同种物质的凝华热等于升华热，且等于相同条件下，它的汽化热和熔化热之和．

E 热平衡方程

原来温度不同的物体，经过热传递而变得温度相同，即达到了热平衡状态．

高、低温物体组成的系统，在系统内进行热传递的过程中，若与外界不发生热交换，则Q 放=Q吸；若与外界发生了热交换，则Q 放=Q吸+Q损．

热平衡方程在整个热传递过程中的任一阶段都成立，并不是只有达到热平衡时才成立．其实质是能量守恒．

4．．燃料的热值

A. 物理意义

热值是表示燃料燃烧时释放热量多少的物理量．

B. 定义

单位质量(或单位体积) 的某种燃料完全燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值．用字母q 表示．

热值是燃料的一种属性，它的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量(或体积) 、是否燃烧以及燃烧的程度均无关．

C. 单位

在国际单位制中，固体和液体燃料热值的单位是焦／千克(J／kg) ，气体燃料热值的单位是

⋅ m

焦／米3(J／m 3) ．

D ．质量为m 千克(或体积为V 米3) 的燃料完全燃烧放出的热量Q=qm或Q=qV

说明：温度、内能、热量及它们之间的关系．

从微观角度看，温度反映了在某一状态下，物体内部分子做无规则运动的剧烈程度，一个物体的温度越高，它内部分子的无规则运动就越剧烈，温度是一个状态量．内能是物体内部所具有的能量，一切物体都具有内能，内能也是一个状态量．对于同一个物体，它的温度变化可以反映出其内能的变化：温度升高，内能增大；温度降低，内能减小．但对于不同的物体，温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，这是因为内能的大小不仅仅由温度决定．热量是在热传递过程中传递的内能的多少，它是一个过程量．在热传递过程中被传递的是热量而不是温度．当物体吸、放热时，其内能发生变化，但温度不一定改变，如晶体的熔化和凝固、液体的沸腾等过程．物体内能的改变不一定由热传递造成，因为改变物体内能的方式有两种：做功和热传递．

5．热机

A. 所有热机的共同特点

将燃料燃烧时获得的内能转化为机械能．

B ．内燃机

i ．定义

燃料直接在气缸内燃烧而推动活塞做功的热机叫做内燃机．

ii ．工作原理

内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成．活塞从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程．在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能．在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其余三个冲程叫做辅助冲程，都是依靠飞轮的惯性带动曲轴完成的．

在内燃机的一个工作循环中，活塞共来回两次，曲轴共转动两周．

C. 热机的效率

i ．能量损耗的原因

燃料不可能充分燃烧；热机部件散热损耗部分内能；克服机件之间的摩擦做功要损耗部分内能；废气带走部分内能．

ii ．热机的效率