10.2 内能 课件--2025-2026学年沪科版（五四学制）物理九年级上学期

第10章 内能 九年级上册•沪教版 （五四•学制） 第2节 内能 18 世纪初到19世纪中叶，热机的出现和广泛使用促进了工业的迅速发展。热机的工作过程涉及内能及其转化。本章我们将学习热机所涉及的物理学基础知识。 通过本章内容的学习，你将了解热量、比热容、内能和热值等基本概念，知道热机的工作原理；感受热机的发明对提升社会生产力的作用和影响，增强节能和环保的意识；初步形成能量观念。 导入新课 第2节 内能 火的使用在人类历史中具有非常重要的意义，“燧人氏钻木取火”是我国著名的古代传说之一。火为人类提供的更易消化的熟食，帮助人类抵御严寒。 如图所示，生鲜食材经火炙烤变得热气腾腾。食材吸收了炭火的热量后，自身的能量发生了怎样的变化？ 什么是内能 01 如何改变物体的内能 02 课堂总结 03 提升训练 04 第2节 内能 一、什么是内能 第2节 内能 一、什么是内能 1. 分子具有动能与势能 （1）分子动能 类比分析分子的动能与宏观物体的动能。运动的分子也具有动能。 结论：把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。 分子在做热运动，所以也具有动能 运动的少年、足球都具有动能 压缩的弹簧排斥 拉伸的弹簧吸引 （2）分子势能 ①被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引。所以具有弹性势能。 结论：由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。 ②分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间具有势能，叫做分子势能。 一、什么是内能 2. 内能 （1）内能的概念：把组成物体的所有分子的动能 和势能的总和叫做物体的内能。 （2）内能的单位：焦（J）。 （3）内能是不同于机械能的另一种形式的能 飞在空中的足球，具有动能和重力势能，同时还具有内能。机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。 一、什么是内能 （4）一切物体都具有内能 一切物体，不论温度高低，其内部的分子都处在永不停息的无规则运动中，且分子间存在相互作用，因此一切物体都具有内能。 火山喷出的高温岩浆具有内能 冰山具有内能 一、什么是内能 3. 影响内能大小的因素 （1）物体的内能与温度的关系 【做一做】如图所示，同时在盛有冷水和热水的两个烧杯中各滴入一滴红墨水。观察烧杯中红墨水的扩散情况。 【想一想】红墨水扩散的快慢与温度有什么关系？这说明分子热运动的剧烈程度与温度有什么关系？ 一、什么是内能 【实验现象】一段时间后，热水先变红。 【分析】实验表明，温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能就越大。因此，温度升高，物体内所有分子动能的总和增大，物体的内能也就越大。可见，物体的内能与温度有关。 【结论】温度越高，物体的内能越大。 一、什么是内能 （2）物体的内能与体积的关系 【想一想】温度相同、体积不同的水，内能相同吗？为什么？ 【分析】温度相同、体积不同的水，体积越大，水分子数目越多，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。 【结论】在温度、状态相同时，物质的体积越大，内能越大。 200g、20℃的水的内能要大于100g、20℃水的内能。 一、什么是内能 （3）物体的内能与状态的关系 【想一想】一块0 ℃的冰熔化成0℃的水时内能是否改变? 【分析】因为0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。 【结论】物体的内能跟物体的状态有关。 总结：影响内能大小的因素 物体的内能跟物体的温度、质量、状态等有关。 一、什么是内能 4. 比较内能与机械能 内能 机械能 概念 影响 因素 研究 对象 存在 条件 物体内部所有分子动能 与分子势能的总和 物体所具有的动能 和势能的总和 物体的温度、体积、 质量、状态等 物体的质量、速度、 高度或形变程度 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 不会为零，自然界中一切物体在任何情况下都有内能 运动或在高处或发生 弹性形变，可能为零 一、什么是内能 视频讲解——《内能》 一、什么是内能 【例题1】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A．静止的物体没有内能 B．0℃以下的物体没有内能 C．没有被举高的物体没有内能 D．一切物体都具有内能 D 【解析】构成物质的所有分子的分子动能和分子势能之和就是物体的内能，所有物体都具有内能。内能的大小除了和温度有关外，还和物体的质量大小及物体内分子间距离的大小有关，但是内能与物体的宏观运动状态、位置无关。故选D. 一、什么是内能 【例题2】小勇根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。 ①请写出小勇得出组成物体的大量分子具有分子动能的依据是：分子具有______且分子在______ 。 ②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小。 （a）如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快）， ______图的分子动能较大。 （b）如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量______来反映。 质量 运动 B 温度 一、什么是内能 【解析】 组成物体的大量分子具有分子动能的 依据是：分子具有质量且分子在不停的做无规则运动。 （a）分析图中不同时刻某物体内部分子运动情况，因为B中分子运动越快，所以B图的分子动能较大。 （b）因B图中分子的温度高，动能大，所以如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量温度来反映。 一、什么是内能 二、如何改变物体的内能 第2节 内能 二、如何改变物体的内能 取暖器旁的物体温度升高，内能增大，人们通过热传递获得内能。 热水把内能传递给人，通过热传递，人们获得了内能，而热水减少了内能。 想一想：下图所示的过程中，物体的内能是如何改变的？ 结论：热传递可以改变物体的内能。 1. 热传递改变物体的内能 （1）人抱热水袋。 （2）电暖气取暖。 （3）热传递改变物体内能的一些实例 ①用“退热贴”降温 人轻度发热时，将“退热贴”贴在额头上进行物理降温，过一段时间后，“退热贴”温度升高，头部温度降低。这是热传递改变了物体的内能 。 二、如何改变物体的内能 ②冰镇饮料 用冰镇饮料时，饮料内能减少，温度降低；冰内能增加，温度升高。是通过热传递来改变物体的内能。 ③艾灸 艾灸是中医的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示用艾柱熏烤患者的穴位时，是通过热传递的方式使其内能增加的。 二、如何改变物体的内能 【例题3】如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中（　　） A．吸热，内能增加 B．吸热，内能减少 C．放热，内能增加 D．放热，内能减少 A 【解析】点灯后，水在升温的过程中，水吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变水的内能。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 二、如何改变物体的内能 【例题4】将装有热奶的奶瓶放入水中冷却，如图甲所示。根据测得的数据，作出热奶和水的温度随时间的变化图像，如图乙所示。根据图像回答下列问题： （1）表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中_____（选填“A”或“B ” ）； （2）水的初温是_____ ，热奶的末温是_____ ； A 20℃ 40℃ （3）热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的_____ ，这个过程中热奶的内能_____ 。 温度 减小 二、如何改变物体的内能 【解析】（1）装有热奶的奶瓶放入 水中冷却要放出热量，温度降低，由图乙可知，A曲线的温度不断降低，所以表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中A曲线。 （2）由图乙可知，B曲线为水的温度变化曲线，则水的初温是20℃ 。 由图乙可知，A、B曲线最终稳定在 不变，所以热奶的末温是40℃ 。 （3）热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的温度，也即它们之间有温度差，所以热奶和水会发生热传递。 在这个过程中，热奶放出热量，内能减少，温度降低。 二、如何改变物体的内能 【想一想】除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能?结合图思考、讨论。 图所示的情形说明摩擦可以产生热，这部分内能是从哪里来的呢? 【分析】摩擦时物体克服摩擦力做了功，这部分内能是物体克服摩擦力做功转化而来的。 2. 做功改变物体的内能 二、如何改变物体的内能 空气压缩引火仪 （1）外界对物体做功时内能的改变 【实验】如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。 【现象】脱脂棉燃烧起来。 【思考】上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能？ 【分析】是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能増增加，温度升高，达到脱脂棉的燃点。 实验结论：做功可以改变物体的内能，对物体做功，内能增加. 二、如何改变物体的内能 演示实验——《压缩气体做功改变内物体的内能》 二、如何改变物体的内能 一些做功改变物体内能的实例 ①古人钻木取火，克服摩擦做功，使得木头的内能增加，温度升高，达到着火点，木柴燃烧起来。 ②汽车急刹车时，轮胎克服地面间的摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面被烧焦。 二、如何改变物体的内能 ③飞船返回舱进入大气层，克服空气阻力做功，内能增加，温度会升高。 ④流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，达到流星燃点，流星燃烧。 二、如何改变物体的内能 既然对物体做功，会使物体温度升高，内能增加；如果物体对外做功，那么物体的内能会怎样变化呢？ （2）物体对外界做功时内能的变化 【进行实验】 如图，在烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水，并盖紧瓶塞。向瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。 【思考】上述实验中，通过什么途径改变了烧瓶内空气的内能？ 二、如何改变物体的内能 演示实验——《气体对外做功改变内物体的内能》 二、如何改变物体的内能 【实验现象】发现水蒸气把橡皮塞弹飞，同时瓶口出现了白雾。 【实验分析】当瓶塞跳飞出时，是瓶内水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气遇冷，液化成小液滴，于是就观察到“白雾”这种现象。 【实验结论】 水蒸气对外做功，内能减小，温度降低。 二、如何改变物体的内能 （3）结论： 做功可以改变物体的内能。外界对物体做功，内能增加；物体对外界做功，内能减小。 二、如何改变物体的内能 做功改变物体内能的实质是其他形式能与内能的转化过程。 热传递改变物体内能的实质是物体间内能转移的过程。 对物体内能的改变是等效的。一个物体的温度升高，内能变大，可能是热传递，也可能是外界对物体做了功。 3. 热传递和做功在改变物体的内能上是等效的 二、如何改变物体的内能 （2）实验二：向装有少量水的瓶子内打气，使瓶内的气压增大，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，这是因为水蒸气对瓶塞做功，内能______ (填“增加”或“减少”)，温度______ (填“升高”或“降低”)，水蒸气______而成小液滴。 【例题3】在做功改变内能的实验中，老师做了两个实验。 （1）实验一：如图甲所示把活塞迅速压下去，观察到硝化棉燃烧，这是因为活塞压缩气体做功，空气的内能_____（选填”增加”或“减少”），温度_____(选填“升高”或“降低”)，达到棉花着火点的缘故。这个过程中是把_____能转化为_____能。 增加 升高 机械 减少 液化 降低 内 二、如何改变物体的内能 【解析】 （1）活塞压缩空气对空气做功，空气的内能增加温度升高，这个过程把活塞的机械能转化成空气的内能。 （2）向装有少量水的瓶子内不断打气瓶子内的空气被压缩外界对空气做功，空气内能增加温度升高，当瓶塞跳起来时空气膨胀对瓶塞做功内能减小空气内的水蒸气放出热量温度降低液化成小液滴。 二、如何改变物体的内能 三、课堂总结 第2节 内能 课堂总结（1） ①概念：把组成物体的所有分子的动能和势能的总和叫做物体的内能；单位是焦（J）。 ②影响内能大小的因素：温度、体积、状态。 ①热传递：实质是内能的转移。物体吸收热量、内能增加；放出热量、内能减少。 ②做功：实质是内能与其它形式能的转化。外界对物体做功，内能增加；物体对外做功，内能减小。 ③等效性：热传递和做功改变物体的内能是等效的。 内 能 改变方法 内 能 38 课堂总结（2） 温 度 热 量 内 能 定义 表达 单位 温度、热量与内能的区别 宏观上：表示物体 的冷热程度. 微观上：反映分子 热运动剧烈程度. 在热传递过程中，吸收或放出热的多少，是能量的变化量. 物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和. 只能说“是多少” 或“达到多少”. 只能说“放出” 或“吸收”. 只能说“有” 内能总不为0. 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 39 课堂总结（3） 40 四、提升训练 第2节 内能 提升训练 1. 仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是（　　） A．甲杯中水的内能多 B．乙杯中水的内能多 C．甲杯和乙杯中水的内能一样多 D．无法判断 B 【解析】 由图可知，甲和乙杯中水的质量相同，但乙杯中水的温度高于甲杯，因为在质量相同的情况下，物体的温度越高，物体的内能越大，所以乙杯中水的内能大，故B正确，ACD错误。故选B. 提升训练 2. 小明从冰箱中取出冷冻的饺子放入锅中煮熟。下列说法正确的是（　　） A．冷冻饺子的内能为0 B．煮熟的饺子香气四溢是扩散现象 C．饺子吸热是因为其内能比锅中热水的少 D．煮熟的饺子很烫是因为其含有的热量多 B 【解析】A．一切物体均有内能，所以冷冻饺子的内能不为0，故A错误； B．煮熟的饺子香气四溢是扩散现象，说明分子不停地做无规则运动，故B正确； C．饺子吸热是因为温度比锅中热水低，故C错误； D．热量是过程量，不能说含有热量的多少，故D错误。故选B. 提升训练 3. 如图所示为物理社团制作的“噗噗船”。与铜管相连的水槽中充有一定量的水，当水槽内的水被蜡烛加热，随着水温升高，产生的水蒸气从管口喷出，发出“噗噗”的声响，船就会在水池中向前移动；此过程将水蒸气的内能转化为船的_________ ，此时水蒸气内能减少主要是通过________的方式改变的。 机械能 做功 【解析】水蒸气从管口喷出，船就会在水池中向前移动，此过程将水蒸气的内能转化为船的机械能，这一过程中，通过做功的方式改变了物体的内能。 提升训练 4. 如图，在气缸A中密封有压缩空气，B是一个被销钉K锁住的活塞，C是一支温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）运动，气缸A内气体对外做功，温度计的示数________。 右 减小 【解析】 由题意可知，若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向右运动，气缸A内气体对外做功，内能减小，温度减小，温度计的示数减小。 提升训练 5. 如图所示为一种自热火锅。自热火锅配有发热包，将发热包和冷水放到外盒中，产生化学反应，从而加热上层食物。加热过程中，下列说法错误的是（　　） A．食物内能增加 B．食物放出热量 C．闻到食物香味是扩散现象 D．食物通过热传递改变内能 B 提升训练 【解析】 AB．加热过程中，热量从发热包传递给食物，食物吸收热量，内能增大，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意； C．闻到食物香味，是分子不停地做无规则运动的结果，是扩散现象，故C正确，不符合题意； D．食物吸收热量，内能增大，是通过热传递改变内能的，故D正确，不符合题意。 故选B。 提升训练 6. 如图所示，是研究做功与内能改变的一个实验装置，玻璃瓶内装入少量的水，用塞子把瓶口塞紧，并用打气筒往瓶内打气，瓶内压强增大到一定程度时，塞子会从瓶口跳起来。 （1）在这一实验中，你应该注意观察的是_____； A．打气的过程 B．打气的过程中瓶中的情况 C．塞子跳起的高度 D．塞子跳起的瞬间，瓶内发生的变化 （2）玻璃瓶内装入少量水的目的是_____； （3）你所观察到的现象是瓶内出现白雾， 这一现象所能说明的问题是_____。 D 见解析 物体对外做功，温度降低，内能减少 提升训练 【解析】 （1）本实验需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。 （2）玻璃瓶内装入少量的水，用打气筒往瓶内打气，瓶内气体温度升高，瓶内水汽化，产生大量的水蒸气，当气体对瓶塞做功，瓶塞跳起时，观察水蒸气的液化现象。 （3）当瓶内气体冲开瓶塞时，因为瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化形成雾，此现象说明物体对外做功，温度降低，内能减少。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$