第11~12章 简单机械和功 机械能和内能【考点讲解】-2023-2024学年九年级物理上学期期末考点全预测（苏科版）课件PPT

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第11章 简单机械和功
目录CONTENTS
1.杠杆及其五要素（1）杠杆定义：在力的作用下绕着固定点转动的硬棒叫杠杆。  ①杠杆可直可曲，形状任意。  ②有些情况下，可将杠杆实际转一下，来帮助确定支点。如：鱼杆、铁锹。 
1.杠杆及其五要素（2）杠杆五要素：①支点：杠杆绕着转动的点，用字母O表示。 ②动力：使杠杆转动的力，用字母F1表示。 ③阻力：阻碍杠杆转动的力，用字母F2表示。 ※动力、阻力都是杠杆的受力，所以作用点在杠杆上。  动力、阻力的方向不一定相反，但它们使杠杆的转动的方向相反。④动力臂：从支点到动力作用线的距离．用字母l1表示。 ⑤阻力臂：从支点到阻力作用线的距离．用字母l2表示。
2.杠杆的平衡条件（1）杠杆平衡：杠杆静止不动或匀速转动都叫做杠杆平衡。注意：我们在实验室所做的杠杆平衡条件的实验是在杠杆水平位置平衡进行的，但在实际生产和生活中，这样的平衡是不多的。在许多情况下，杠杆是倾斜静止，这是因为杠杆受到平衡力作用。所以说杠杆不论处于怎样的静止，都可以理解成平衡状态。（2）杠杆平衡条件的表达式：动力×动力臂=阻力×阻力臂。（3）公式的表达式为：F1l1=F2l2。
3.杠杆的平衡分析及应用（1）杠杆动态平衡：指构成杠杆的某些要素发生变化，而杠杆仍处于静止状态或匀速转动状态，分析杠杆的动态平衡时，一般是动中取静，根据杠杆平衡条件，分析比较，得出结论；（2）利用杠杆平衡条件来分析和计算有关问题，一般遵循以下步骤：①确定杠杆支点的位置；②分清杠杆受到的动力和阻力，明确其大小和方向，并尽可能地作出力的示意图；③确定每个力的力臂；④根据杠杆平衡条件列出关系式并分析求解。
4.杠杆中最小力的问题求最小动力问题，可转化为找最长力臂问题。找最长力臂，一般分两种情况：（1）在动力的作用点明确的情况下，支点到力的作用点的连线就是最长力臂；（2）在动力作用点未明确时，支点到最远的点的距离是最长力臂。※古希腊学者阿基米德总结出杠杆的平衡条件：动力×动力臂=阻力×阻力臂，据此，他说出了“只要给我一个支点，我就可以撬动地球“的豪言壮语。
5.力臂的画法（1）首先在杠杆的示意图上，确定支点O。 （2）画好动力作用线及阻力作用线，画的时候要用虚线将力的作用线适当延长。   （3）在从支点O向力的作用线作垂线，在垂足处画出直角，从支点到垂足的距离就是力臂，用三角板的一条直角边与力的作用线重合，让另一条直角边通过交点，从支点向力的作用线画垂线，作出动力臂和阻力臂，在旁边标上字母，l1和l2分别表示动力臂和阻力臂。
6.杠杆的分类及应用杠杆分为三类：省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆
※既省力又省距离的杠杆时不存在的！
典例一：（2023秋•虹口区校级期中）如图所示，木杆在水平力F作用下偏离竖直方向θ角而处于平衡状态，现保持θ角不变而使力F的方向由水平向右逐渐变为竖直向上而杆始终处于静止状态，则在此过程中，力F的大小变化情况是（　　）A．一直变大B．一直变小C．先变小，后变大D．先变大，后变小
典例二 ：（2023秋•惠山区期中）如图是人抬独轮车车把时的简化示意图，此时独轮车相当于 　　 杠杆；若动力臂是阻力臂的3倍，物体和车总重G为1200N，则抬起车把的力为 　　N。
典例三 ：（2023秋•虹口区校级期中）如图所示，轻质杠杆的A点挂一个重物，绳的拉力为F1，O为杠杆的支点，以最小拉力F2使杠杆处于平衡状态。请分别画出F1的力臂l1和最小拉力F2的示意图及力臂l2。
典例四 ：（2023秋•宿城区期中）小明在做“探究杠杆平衡条件”实验。（1）实验前，杠杆静止时的位置如图甲所示。应将平衡螺母向 　　调节，使杠杆在水平位置平衡，这样做的目的 。（2）如图乙所示，在杠杆左侧挂2个钩码，每个钩码的质量为50g，在A点沿 　 　方向拉动弹簧测力计，直至杠杆仍在 　　 位置平衡，这样做的目的是 　　 此时弹簧测力计对A点的拉力为 　 　N。
便于测量力臂的大小，避免杠杆自重影响实验
便于从杠杆上直接读出力臂
1.滑轮及其分类（1）滑轮定义：周边有槽，中心有一转动的轮子叫滑轮。因为滑轮可以连续旋转，因此可看作是能够连续旋转的杠杆，仍可以用杠杆的平衡条件来分析；（2）滑轮分类：定滑轮和动滑轮；
定滑轮 动滑轮
2.定滑轮工作特点（1）定滑轮使用时，滑轮的位置固定不变；定滑轮实质是等臂杠杆，不省力也不费力，但可以改变作用力方向。（2）定滑轮的特点：通过定滑轮来拉钩码并不省力，通过或不通过定滑轮，弹簧测力计的读数是一样的，可见，使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下，改变力的方向会给工作带来方便；（3）定滑轮的原理：定滑轮实质是个等臂杠杆，动力臂L1、阻力臂L2都等于滑轮半径，根杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。
3.动滑轮工作特点（1）动滑轮使用时，滑轮随重物一起移动；动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆，省力，多费1倍距离；（2）动滑轮的特点：使用动滑轮能省一半力，费距离；这是因为使用动滑轮时，钩码由两段绳子吊着，每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力，但是动力移动的距离大于钩码升高的距离，即费了距离；（3）动滑轮的原理：动滑轮实质是个动力臂（L1）为阻力臂（L2）二倍的杠杆。
4.滑轮组及其工作特点（1）定滑轮和动滑轮组合在一起的装置叫做滑轮组;使用滑轮组既可以省力，又可以改变力的方向，但要费距离；（2）使用滑轮组时，滑轮组用几段绳子吊着物体，提起物体所用的力就是物重的几分之一，即 动力若忽略滑轮重，则有 ；其中n为承担物重的绳子的段数；其中：F拉—拉力，G动—动滑轮的重力，G物—被提升物体的重力，n—吊住动滑轮绳子的段数；（3）用滑轮组提升物体时，虽然省了力，但是费了距离，滑轮组有几段绳子吊着物体，绳子自由端移动的距离就是重物升高距离的几倍；设物体升高的距离为h，则绳子自由端移动的距离为s=nh（n表示承担物重的绳子的段数）；
5.滑轮组的设计第一步：确定动滑轮的个数。首先算出承担所要拉起重物与动滑轮的自重所需要的绳子的根数n，其方法和滑轮组绳子的绕法中的方法相同，然后我们根据每两根绳子需要一个动滑轮来确定动滑轮的个数。当n为偶数时，绳子的固定端应拴在定滑轮上，动滑轮的个数 当n为奇数时，绳子的固定端应拴在动滑轮上，动滑轮的个数 。第二步：确定定滑轮的个数。一般情况下，定滑轮的个数由绳子的段数n和拉力的方向共同决定。当n为奇数且拉力方向向下时，定滑轮的个数应为 ；拉力的方向向上时，定滑轮的个数为 ；当n为偶数且方向向下时，定滑轮的个数为 ；方向向上时，定滑轮的个数为 。
6、轮轴（1）轮轴：由轮和轴组成的，能绕共同的轴线旋转的简单机械叫做轮轴。例如汽车方向盘、辘护等。（2）轮轴的实质：轮轴相当于一个杠杆，轮和轴的中心O是支点，作用在轮上的力是动力F1，作用在轴上的力是阻力F2，轮半径OA就是杠杆的动力臂l1，轴半径OB就是杠杆的阻力臂l2。（3）轮轴的特点：因为轮半径大于轴半径，即杠杆的动力臂大于阻力臂，所以作用在轮上的动力F1总小于作用在轴上的阻力F2．使用轮轴可省力，但是动力作用点移动的距离大于用轮轴提升的重物（钩码）所通过的距离。（4）轮轴的公式：F1R=F2r；
7、斜面（1）斜面是简单机械的一种，可用于克服垂直提升重物的困难。将物体提升到一定高度时，力的作用距离和力的大小都取决于倾角。如物体与斜面间摩擦力很小，则可达到很高的效率。（2）用F表示力，L表示斜面长，h表示斜面高，物重为G．不计阻力时，根据功的原理得FL=Gh，斜面倾角越小，斜面越长，则越省力，但越费距离。日常生活中常见的斜面，如盘山公路、螺丝钉上的螺纹等。
典例一：（2023春•临沂期末）小明利用如图所示的简单机械移动物体A时，当沿不同方向分别用F1、F2、F3的力，以不同速度匀速拉动物体时，忽略绳子与滑轮的摩擦，下列说法中正确的是（　　）A．F1＝F2＝F3B．F1＜F2＜F3C．F1＞F2＞F3D．F1＝F2＜F3
典例二：（2023秋•临渭区校级月考）如图所示，旗杆顶端的装置属于 　　（选填“定”或“动”）滑轮，使用该滑轮可以 　 　（选填“省力”或“改变力的方向”）。若国旗质量为1.2kg，不计摩擦和绳重，人在下方拉动绳子，使国旗匀速上升时拉力的大小为 　 　N。（g取10N/kg）
典例三：（2023秋•鼓楼区期中）如图，用两个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组，画出正确绕线方式。
1.功的概念（1）功的定义：一个力作用在物体上，使物体在 力的方向上通过一段 距离 ，这个力就对物体做了功；（2）功的单位：国际单位制中，功的单位是：焦耳，符号是J，1J= 1N·m；（3）判断力是否做功包括两个必要因素：一是力作用在物体上；二是物体在力的方向上通过的距离；（4）力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积；（5）不做功的三种情况：有力无距离也叫“劳而无功”、有距离无力也叫“不劳无功”、力和距离垂直也叫“垂直无功”。
2.做功的大小比较（1）功是一个标量，有大小没有方向；（2）功的计算公式：W=FS；其中各量单位：功W：J（焦耳）；力F：N（牛顿）；移动距离S：m（米）。※注意：①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；②公式中的S 一定是在力的方向上通过的距离，且与力对应；③功的单位“焦”（1牛•米=1焦）。
3.功的计算（1）公式法：对于恒力的功，通常利用功的定义式W=FS进行计算；（2）功率法：功跟完成这些功所需时间的比值，叫做功率；对于一段时间内力做的功，如果知道功率和时间，可以直接利用W=Pt求出功；（3）做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离；计算功的公式包括：W=FS W=GH，W=Pt。
典例一：（2023秋•东莞市期中）东莞品牌学校广科附一和广科附二学风优良，学生劳逸结合，以下是学生小龙在学校的学习、生活情景，其中他所受的重力做了功的是（　　）A．升旗时伫立不动B．下楼做课间操C．在平整的操场上跑步D．静坐在座位上听课
典例二：（2023秋•吴江区期中）一台抽水机的功率是1.2kW，抽水时的机械效率是80%，那么抽水5min抽水机做的有用功为 　 　J，这些有用功可以将 　 　 N的水举高10m。
1、功率的概念（1）功率定义：物体在单位时间内所做的功叫功率，在物理学中用字母P表示；（2）功率意义：物理学中，用功率来表示物体做功的快慢；（3）功率公式：功率=功/时间，即 ；（4）功率单位：国际单位：瓦（W），1W=1J/s；常用单位：千瓦（kW），1kW=103W；
2、功率的种类（1）平均功率：物体做变速运动时，力在不同的时间段内做功快慢不同，平均功率可表示力在某段时间内做功的平均快慢程度。 （2）瞬时功率：物体做变速运动时，力在某时刻做功的快慢。
3、做功的快慢比较（1）方法一：做相同的功，比较不同的物体所用的时间，所用时间短的物体做功快。（2）方法二：取相同的时间，比较不同的物体所做功的多少，做功多的物体做功快。
4、功率的计算（1）在相同时间内，比较做功的多少，做功越多的物体，功率越大。（2）在完成相同功的条件下，比较所用时间的长短，所用时间越短的物体，功率越大。（3）做功多少和所用时间都不同的情况下，通过公式 计算，然后进行比较。（4）计算功率的另一个公式：P=Fv，即物体在拉力F的作用下，以速度v沿拉力的方向做匀速直线运动，则拉力F所做的功的功率可表示为Fv。（其中F表示物体所受的拉力，v表示物体运动的速度）a．推导：由 ，联立W=Fs，得 = =Fv。由该公式可知：在功率P一定时，力F与速度v成反比。b．应用：当汽车上坡时，司机采取换挡的办法，减小速度，以获得较大的牵引力。
典例一：（2023秋•宿城区期中）关于功率的说法中正确的是（　　）A．力对物体做功越多，功率就越大B．做功时间越短，功率越大C．完成相同的功所用时间越长，功率越大D．做功越快，功率越大
典例二：（2023秋•宜春期中）小明用20N的水平推力，用时10s将重为100N的购物车沿水平地面向前推动了10m，在此过程中小明对购物车做功功率 　 　W，购物车的重力做功 　 　J。
1、机械效率的概念概念：有用功跟总功的比值叫做机械效率，通常用百分数表示。①有用功：利用机械做功的时候，对人们有用的功就叫做有用功。②额外功：并非我们需要但又不得不做的功叫做额外功。③总功：有用功与额外功的和叫总功。④总功的计算：W总=Fs；W总=W有用+W额外⑤有用功的计算方法：W有用=Gh；W有用=W总-W额外⑥额外功的计算方法：W额外=G′h，W额外=f摩s；W额外=W总-W有用
2、机械效率的计算（1）用W总表示总功，用W有用表示有用功，用η表示机械效率，则：（2）由于额外功不可避免，有用功只是总功的一部分，因而机械效率总小于1。（3）对于三种简单机械的机械效率的计算总结如下：
3、机械效率的大小比较（1）机械效率由有用功和总功两个因素共同决定，不能理解成：“有用功多，机械效率高”或“总功大，机械效率低”。（2）当总功一定时，机械做的有用功越多（或额外功越少），机械效率就越高；（3）当有用功一定时，机械所做的总功越少（或额外功越少），机械效率就越高；（4）当额外功一定时，机械所做的总功越多（或有用功越多），有用功在总功中所占的比例就越大，机械效率就越高。
4、提高机械效率的主要办法（1）在有用功一定时，尽量减少额外功，采用减轻机械自身的重力和加润滑油来减少摩擦的措施；（2）在额外功一定时，增大有用功，在机械能够承受的范围内尽可能增加每次提起重物的重力，充分发挥机械的作用。
（1）有用功是由使用机械的目的所决定的，当用斜面提升物体时，克服物体重力做的功就是有用功，W有=Gh；  （2）额外功是克服相互接触物体间的摩擦阻力所做的功，对于斜面而言，W额=fs；  （3）总功是指动力对所做的功，一般情况下使用斜面时，动力做功W总=Fs；  （4）由功的原理：“动力对机械所做的功等于机械克服阻力所做的功”，而机械克服阻力所做的功就包含了有用功和额外功，即：W总=W有+W额；  （5）同一斜面上拉同一物体（粗糙程度相同）时，在斜面上所移动的距离（或物体被提升的高度）不同时，机械效率是相同的；（6）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度、斜面的粗糙程度有关，斜面粗糙程度相同时，斜面的倾斜程度越大，机械效率越高；斜面的倾斜程度一定时，斜面越粗糙，机械效率越低。
6、滑轮（组）机械效率的测量实验实验目的：测量滑轮组的机械效率实验原理：注意事项：（l）匀速拉动弹簧测力计，目的是保证弹簧测力计的示数F大小不变；（2）为了便于读数，钩码下沿和绳子末端在刻度尺上的位置最好取整数；（3）多次测量的目的是进行一些必要的比较，利用不完全归纳法总结规律，而不是求平均值；实验结论：使用同一滑轮组提升不同的重物时，重物越重，滑轮组的机械效率越大。
7、斜面机械效率的测量实验实验目的：探究斜面的机械效率实验原理：实验结论：斜面越陡机械效率越高，斜面越缓，机械效率越低。
8、杠杆机械效率的测量实验用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率，实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。（1）实验中，将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5N，钩码总重G为1.0N，钩码上升高度h为0.1m，测力计移动距离s为0.3m，则杠杆的机械效率为66.7%．请写出使用该杠杆做额外功的一个原因：由于使用杠杆时需要克服摩擦做功；
8、杠杆机械效率的测量实验（2）为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关，一位同学用该实验装置，先后将钩码挂在A、B两点，测量并计算得到下表所示的两组数据：根据表中数据，能否得出“杠杆的机械效率与所挂钩码的重有关，钩码越重其效率越高”的结论？答：不能；请简要说明两条理由：①两次实验时钩码没有挂在同一位置；②仅根据一次对比实验所得结论是不可靠的。
典例一：（2023秋•拱墅区校级期中）甲、乙两斜面的长和高相同，甲斜面的机械效率是60%，乙斜面的机械效率是80%。若将同一物体分别沿这两个斜面从底端匀速推上顶端。推力方向平行于斜面，则推力F甲：F乙为（　　）A．1：1B．3：4C．4：3D．2：3
典例二：（2023秋•南昌期中）为了纪念 　　对物理学的巨大贡献，以他的名字作为功的单位。研究表明：省力的机械一定费距离，省距离的机械一定费力，既省力又省距离的机械是不存在的，也就是说使用任何机械都不能省功，这就是 　　原理。
典例三：（2023秋•东莞市校级期中）用如图所示的滑轮组，将重为600N的物体A匀速竖直提升，作用在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N，物体A在5s内上升了3m，不计绳重和摩擦。求：（1）提升物体A所做的有用功W有；（2）拉力做功的功率P；（3）滑轮组提升物体A时的机械效率η；（4）动滑轮的重力。
典例三：【解答】解：（1）拉力做的有用功W有＝Gh＝600N×3m＝1800J（2）拉力移动的距离s＝2h＝2×3m＝6m拉力做的总功W总＝Fs＝400N×6m＝2400J拉力做功的功率（3）滑轮组的机械效率（4）不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G动＝nF﹣G＝2×400N﹣600N＝200N答：（1）提升物体A所做的有用功是1800J；（2）拉力做功的功率是480W；（3）滑轮组提升物体A时的机械效率是75%；（4）动滑轮的重力是200N。
第12章 机械能和内能
机械能与内能的相互转化
一、动能 势能 机械能
1.机械能的概念（1）动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；单位：焦耳（J）。（2）势能：弹性势能和重力势能统称为势能。①重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。②弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能；单位：焦耳（J）。（3）机械能：动能和势能之和称为机械能。①动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。②机械能大小：动能和势能的总和。
2.动能和势能影响因素（1）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。（2）影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处的高度。物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。（3）影响弹性势能大小的因素：弹性形变程度。同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。
3.动能和势能的转化与守恒（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；（2）动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能；
3.动能和势能的转化与守恒（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。 能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。
典例一：（2023秋•梁溪区校级期中）如图所示，跳水运动员踏板时首先从高处落到处于自然状态的跳板上（A位置），不计空气阻力，然后随跳板一同向下运动到最低点（B位置）。从A位置到B位置的过程中，下列说法正确的是（　　）A．运动员的机械能保持不变B．运动员到达位置B之前，所受到的合力是向下的C．在这个过程中，运动员动能一直减小D．在这个过程中，运动员减小的动能小于跳板增加的弹性势能
典例二 ：（2023秋•化州市校级期中）通常的道路交通事故中，自行车相撞的损坏程度远不如汽车严重，这是因为 　　的质量和速度比 　 　大，由此表明，物体的动能大小与它的 　 　和速度有关。
1.内能的概念（1）分子有质量，分子在不停地做着无规则运动，所以分子具有动能；分子间存在着相互作用力，所以分子之间还具有势能；在物理学中，把物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。（2）单位：内能的单位是焦耳，简称焦，用字母J表示。（3）内能的特点：①任何物体在任何情况下都具有内能；②内能具有不可测量性，即不可能准确地知道一个物体具有多少内能；③内能是可以变化的；④对单个分子或少量分子谈内能是无意义的。
2.热传递的概念（1）热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分的现象，叫做热传递。没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递。（2）热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 ①传导——热量通过接触物体由高温部分向低温部分传递； ②对流——通过液体或气体（流体）自身的流动由高温部分向低温部分传递； ③辐射——热量不通过物体媒介，直接由高温物体发射到低温物体的传递。（3）热传递的实质：热传递实质上传递的是能量，结果是改变了系统的内能。传递能量的多少用热量来量度。（4）热传递具有方向性，热量从高温物体传递到低温物体，或从物体的高温部分传递到低温部分，不会自发的从低温物体传递到高温物体或从物体的低温部分传递到高温部分。
3.改变内能的方式改变物体内能的两种方法：做功和热传递。（1）物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。（2）热传递发生的条件：存在温度差。能量（内能）从高温物体转移到低温物体：a．高温物体内能减小，温度降低，放出热量；b．低温物体内能增大，温度升高，吸收热量。（3）做功和热传递在改变内能方面是等效的，但实质不同：做功改变内能属于能的转化，热传递改变内能属于能的转移。
4.温度、热量与内能的关系（1）内能和温度的关系 ①物体内能的变化，不一定引起温度的变化，这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化； 如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能变化，温度保持不变；②温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢， 因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大，反之，温度降低，物体内能减小，因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。 
4.温度、热量与内能的关系（2）内能与热量的关系 ① 物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收（或放出）了热量也可能是对物体做了功（或物体对外做了功）；②热量是物体在热传递过程中内能变化的量度，当物体与外界不做功时，物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少，因此物体吸热或放热，一定会引起内能的变化。 
4.温度、热量与内能的关系（3）热量与温度的关系 ① 物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化（如冰的熔化或水的凝固），这时，物体虽然吸收（或放出）了热量，但温度却保持不变；②物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功（或物体对外做功）使物体的内能变化了，温度改变了。 
4.温度、热量与内能的关系（4）内能和温度是物体本身就具有的，而热量是伴随着热传递存在的，内能和温度都是状态物理量，而热量则是过程物理量；物体吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高；物体温度升高，内能一定增加；三个物理量之间既有密切联系，又有本质区别。※注意热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。
典例一：（2023秋•锦江校级期中）关于温度、热量、内能，以下说法正确的是（ ）A．100℃的水一定比20℃的水内能大B．两个内能相同的物体互相接触时，有可能发生热传递C．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多D．物体内能增大了，一定是从外界吸收了热量
典例二：（2023秋•定安县期中）劳动课上小玉学习了一道中国传统美食“拔丝地瓜”的做法。制作“拔丝”用的糖浆，需要不断地加热、搅拌，主要通过 　 　的方式改变糖浆内能，咀嚼时感觉糖粘牙，因为分子间存在 　 　。
1.比热容的概念（1）单位质量的某种物质温度升高1℃吸收的热量叫做这种物质的比热容，简称比热。比热容是通过比较单位质量的某种物质升温1℃时吸收的热量，来表示各种物质的不同性质。（2）比热容的单位：在国际单位制中，比热容的单位是J/（kg•℃），读作焦每千克摄氏度。（3）水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）；它的物理意义是1千克水，温度升高或者降低1℃，吸收或者放出的热量是4.2×103焦耳。（4）比热容解释简单的自然现象：如为什么海水与沙子在同一时刻的温度不一样？因为海水与沙子受光照的时间完全相同，所以它们吸收的热量相同，但是海水的比热比沙子的比热大，所以海水升温比沙子升温慢；没有日照时，海水降温比沙子降温慢。
2.水的比热容应用（1）由于水的比热容较大，一定质量的水吸收（或放出）很多的热而自身的温度却变化不多，有利于调节气候；（2）夏天，太阳光照射到海面上，海水的温度在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；（3）冬天，气温低了，海水由于温度降低而放出大量的热，使沿海气温不至于降得太低，所以住在海边的人们又不觉得特别冷；（4）一定质量的水升高（或降低）一定温度吸热（或放热）很多，有利于用水作冷却剂或取暖；①作冷却剂时，是让水吸收带走更多的热量；②用来取暖时，是让水放出更多热量供给人们，另一方面。
3.热量的计算（1）物体的温度升高时吸收热量为：Q吸=cm（t-t0）；降低时放出的热量为：Q放=cm（t0-t）；其中c——物体的比热容——单位J/（kg•℃）；m——物体的质量——单位kg；t0——物体原来的温度℃；t——物体后来的温度℃。若用△t表示物体变化的温度（升高或降低的温度），物体温度升高过程吸收的热量或物体温度降低过程放出的热量可以统一写为：Q=cm△t；公式可以变形为、 、 。
3.热量的计算（2）应用热量公式解题应注意的几个问题：①质量的单位要用千克； ②注意识别和恰当地使用有关“温度变化”的用词，一定要分清初温、末温，升高了、升高到（或降低了、降低到）的温度含义，要根据题意作出正确的判断； ③应用热量公式的条件是物质的状态不能改变，若不考虑这个因素，计算结果就会出现错误！
4.热平衡的应用（1）热平衡：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Q放等于低温物体吸收的热量Q吸，即Q放=Q吸，把这个关系叫热平衡方程；（2）热平衡方程式：两个温度不同的物体放在一起，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，当两个物体温度达到相同时，如果没有热量损失，则有Q吸=Q放，称为热平衡方程，在热量计算题中，常采用此等式。※注意此方程只适用于绝热系统内的热交换过程，即无热量的损失；在交换过程中无热和功转变问题；而且在初、末状态都必须达到平衡态；①系统放热，一般是由于温度降低、凝固、液化及燃料燃烧等过程；②而系统吸热则是由于温度升高，熔解及汽化过程而引起的。
5.探究比热容的实验（1）实验目的：探究不同物质吸热（比热容）情况；（2）实验方法：控制变量法、转换法；（3）实验器材：2个相同的酒精灯、烧杯、水、沙子、温度计支、铁架台个、石棉网、火柴、停表；（4）实验步骤：步骤①在两个铁架台的底座上各放一个规格相同的酒精灯，调好铁圈的高度，将石棉网放在铁圈上；步骤②将盛有等质量的水和沙子的烧杯分别放在石棉网上；步骤③将两支温度计分别挂在铁架台的支架上，并将玻璃泡全部浸入液体中，读出此时水和沙子的初温度，填入表中；
5.探究比热容的实验步骤④点燃酒精灯，同时对水和沙子加热，加热时间均为6分钟，停止加热前分别读出水和沙子的末温度, 填入表中；步骤⑤整理实验器材。（5）实验结论：质量相同的水和沙子吸收相同的热量,食用油的温度升高的较大。（6）实验分析：判断水与沙子的吸热本领的大小，有两种方法：①可判断两种物质在升高相同温度的情况下，所用时间的多少，用时较多的，说明吸收的热量多，则比热较大；②可判断两种物质在吸收相同热量的情况下，升高温度的多少，温度升高较多的，则比热较小；
典例一：（2023秋•市南区校级期中）质量相等的水和某种液体吸收的热量之比为2：1，它们升高的温度之比为1：2，则该液体的比热容为（　　）A．1.05×103J/（kg•℃）B．2.1×103J/（kg•℃）C．4.2×103J/（kg•℃）D．8.4×103J/（kg•℃）
典例二 ：（2023秋•中江县期中）温度为1℃质量为2kg的水在太阳的照射下，温度升高了5℃，水吸收的热量为 　 　J，若使相同质量的煤油和水升高相同的温度，则煤油吸收的热量 　 　水吸收的热量（选填“＞”、“＜”或“＝”）[煤油的比热容2.0×103/（kg•℃），水的比热容4.2×103J/（kg•℃）]。
四、机械能与内能的相互转化
1、内燃机的四个冲程（1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能；（2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图：
1、内燃机的四个冲程①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸；②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高；③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。（3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能；（4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。
2、燃料的热值及其计算（1）热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。①对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。②热值是燃料的一种属性。（2）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。（3）公式：Q=mqM——燃料的质量——单位千克（kg）；q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）；Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。
2、燃料的热值及其计算（4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。（5）同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。
3、热机的效率（1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为： ；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；（2）热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量。
3、热机的效率（3）提高热机效率的方法： ①尽量让燃料充分燃烧； ②设法利用废气的能量； ③减少能量损失； ④保证良好的润滑。
典例一：（2023秋•回民区期中）下列关于内能、热量和热机的说法正确的是（　　）A．柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能B．物体的内能增加一定是从外界吸收热量C．热量总是从含有热量多的物体传递到含热量少的物体D．0℃的物体内能一定为零
典例二：（2023秋•大田县期中）2023年10月25日，杭州亚运会射击男子10米气步枪决赛，中国选手盛李豪夺冠。气步枪是一种使用气体推动子弹的火器，气步枪通过压缩空气使得空气内能 　 　（选填“增大”或“减少”），空气对子弹 　 　，子弹射出。
1（2023秋•铜山区期中）大人和小孩分别将同样多的砖从一楼搬到二楼，大人用时15s，小孩用时25s，在这个过程中，下列说法正确的是（　　）A．小孩对砖做功更多B．小孩对砖做功更快C．大人对砖做功更多D．大人对砖做功更快
2．（2023春•南安市期中）如图所示，利用滑轮组装置匀速拉动水平面上的物体。已知物体在水平面上受到的滑动摩擦力为重力的0.1倍，物体被匀速拉动的距离为1m，物体重力为60N，绳子自由端的拉力为2.5N（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）。下列判断正确的是（　　）A．地面上固定的滑轮是定滑轮，起到了省力的作用B．物体被匀速拉动的距离为1m时，绳子自由端移动的距离是4mC．该滑轮组的机械效率为80%D．若增加物体的重力，滑轮组的机械效率不变
3．（2023秋•大田县期中）如图，下列说法中正确的是（　　）A．管口出现的“白气”是水蒸气B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能增加C．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能
4．（2023秋•钟祥市期中）古诗“花气袭人知骤暖”的意思是，从花的芳香气味变浓可以知道周边的气温突然升高，从物理学的角度来看，这是因为温度升高，　 　现象加快。洗手后，手上会残留有水，这是因为体表的分子与水分子间存在相互的 　 　。
5、（2023秋•惠山区期中）如图所示，杠杆在力F1、F2作用下处于平衡状态。请作出F2的力臂L2及力F1。
6．（2023秋•东城区校级期中）在冬天，为了使室内保持一定温度，暖气片每小时需放出6.3×106J的热量，若流入暖气片的水温是50℃，流出时的水温是25℃，求每天（全天供暖）需要有多少千克50℃的热水流过暖气片。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
解：由Q放＝cm（t0﹣t）可得，每小时需要热水的质量：m＝ ＝＝ =60kg，则每天需要热水的质量：m总＝24m＝24×60kg＝1440kg。答：每天（全天供暖）需要有1440kg50℃的热水流过暖气片。