13.3内能 （课件）2025-2026学年人教版物理九年级上学期

13.3内能 第十三章 内能 RJ 九年级 全一册 （2024） 远处的山峰上火光冲天、烟雾弥漫，炽热的岩浆犹如一条火龙。这是火山在爆发。 地球内部有高温、高压的岩浆。在极大的压力下，岩浆会从地壳薄弱的地方喷涌而出，无情的火舌毁坏它途经的一切，大量火山灰冲上万米高空…… 火山爆发时，炽热的岩浆携带着大量与热有关的能量，那么覆盖火山的皑皑白雪是不是与岩浆一样，也具有与热有关的能量？在本章，我们将尝试从能量角度对热现象的性质进行描述并寻找规律。 导入新课 你注意过这些神奇现象吗？ 为什么咖啡会冒热气？温度和分子运动有什么关系？ 导入新课 铁丝弯折发烫，能量从何而来？ 生活中还有哪些类似现象？ 这些现象背后，都藏着一种神秘的能量 ——内能！它究竟是什么？又如何影响着我们的生活？让我们一起揭开它的面纱！ 一、内能 我们举高一个物体，即对物体做功，会改变该物体的 能。这是机械运动中与能量有关的现象。 在热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功（例如摩擦该物体），这个物体的能量会不会发生改变呢？ 如果有能量的改变，这种能量以什么形式存在呢？ 机械 一、内能 （一）分子动能和分子势能 1.分子动能 构成物质的分子在不停地做 ，运动的分子所具有的动能，叫作 。温度越高，分子热运动的速度越 ，它们的动能也就越 。 2.分子势能 由于分子之间存在相互作用的 ，所以分子也具有势能，这种势能叫作 。 热运动 分子动能 大 大 引力和斥力 分子势能 一、内能 3.运用类比法理解分子动能与分子势能 ①类比法理解分子动能 运动的足球具有动能 运动的分子也具有动能 类比 一、内能 ②类比法理解分子势能 弹簧形变时具有势能 互相排斥和吸引的分子具有势能 类比 一、内能 （二）内能 1.定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的 ，叫作物体的 。 2.单位： ． 3.对内能的理解 ①内能是指物体的内能，不能说分子具有内能，在热现象的研究中单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。 ②一切物体在任何情况下都具有内能，一切物体中的分子都在不停地做无规则运动，且分子之间都有引力和斥力，所以物体一无论处于何种条件下都具有内能。 ③内能具有不可测量性，即不能准确地知道一个物体内能的具体数值，但可以比较两个物体内能的大小。 总和 内能 焦耳（J） 各种形式能量的单位都是焦耳 90℃的水具有内能，-5℃的冰也具有内能。 一、内能 物体的温度越高，分子热运动越剧烈，分子动能越大，内能越大。 不同物质分子的大小、结构、分子间的作用力不同，其他条件相同时，内能不同。 同一物体的物态和体积改变时，分子间的作用力改变，分子势能改变，内能改变。 其他条件相同时，物体的质量越大，分子的个数越多，内能越大。 物体内能改变时，温度不一定改变，例如晶体熔化、凝固过程。 例如：温度相同的1kg水和1t水，1t水的内能要比1kg水的内能大。 例如：0℃的2kg的水和冰，水的分子间距（体积）大于冰的，故水的内能大于冰的内能。 决定分子动能大小。 决定分子势能大小。 影响内能大小的因素 温度 质量 物态和体积 物质种类 一、内能 深层理解： 物体内能改变的宏观表现方式 1.温度变化：物体温度升高，说明其内能增大；温度降低，说明其内能减小。 2.物态变化：晶体的熔化或凝固过程，及液体的沸腾过程中，虽然温度保持不变，但物体的内能发生了改变。 一、内能 飞在空中的足球，由于离开地面而具有 ，由于在空中飞行还具有 。空中运动的足球除了整体具有 ，同时还具有 。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 机械能的另一种形式的能。 重力势能 动能 机械能 内能 不同于 一、内能 内能 机械能 定义 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 整个物体所具有的动能、重力势能和弹性势能的总和 影响因素 物体的温度、质量、体积、物态及物质的种类。 物体的质量、速度、高度、弹性形变的程度 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 1.永远存在； 2.永不为零 1.运动、在高处或发生弹性形变； 2.可以为零 联系 1.具有机械能的物体一定具有内能，但是具有内能的物体不一定具有机械能； 2.物体的内能和机械能可以相互转化 5.内能和机械能的区别与联系 一个物体的机械能可以为0，但内能永不为0。 例题1：关于物体的内能，下列说法正确的是（       ） A．物体内部所有分子热运动的动能的总和叫做物体的内能 B．温度为0℃的物体没有内能 C．温度相等的1kg和0.1kg的水内能相同 D．在相同物态下，同一物体温度降低，它的内能会减少 D 二、物体内能的改变 （一）热传递改变物体的内能 1.现象探究： 现象①：如果把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，而冷水会变热。 现象分析①：烧热的工件溫度 ，内能 ：冷水温度 ，内能 。能量从 传递给了 。 降低 减少 升高 增加 烧热的工件 冷水 二、物体内能的改变 现象②：冬天用热水袋取暖，人体温度升高，热水袋温度降低。 现象分析② ： 溫度降低，内能减少： 温度升高，内能增加。能量从热水袋传递给了人。 热水袋 人体 二、物体内能的改变 现象③：冬天将牛奶放到热水中，牛奶温度升高，热水温度降低 现象分析③ ：牛奶温度升高，内能增加；热水温度降低，内能减少，能量从热水传递给了牛奶。 二、物体内能的改变 温度不同的物体互相接触时，低温物体的温度升高，内能增加，高温物体的温度降低，内能减少。这个过程就是热传递，即热量从高温物体转移到低温物体的过程，可见，热传递可以改变物体的内能。 探究归纳： 二、物体内能的改变 热传递 条件 实质 不同物体或同一物体的不同部分之间存在温度差。 内能由高温物体（部分）转移到低温物体（部分） 高温物体（部分）放出热量，温度降低，内能减少；低温物体（部分）吸收热量，温度升高，内能增加 热平衡（两个物体或部分没有温度差，即温度相同） 内能的转移，能量的形式没有发生改变 方向 过程 结果 注意:不是由内能大的物体（部分）转移到内能小的物体（部分） 2.对热传递的理解： 注意:传递的是热量而不是温度 二、物体内能的改变 3.热量与热传递的关系： ①热量是热传递的过程中内能转移多少的量度，是一个过程量。离开热传递谈热量是没有意义的。 ②热量可以用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，只能说物体吸收或放出了多少热量，不能说物体具有或含有多少热量。 例题2：将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列关于热水和玻璃杯的说法正确的是（　　） A.水将温度传给了玻璃杯 B.玻璃杯增加的内能小于水减少的内能 C.水含有的热量减少 D.当它们温度相同时，内能也相同 B 二、物体内能的改变 （二）做功和内能的改变 除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能？结合右图思考、讨论。 右图所示的情形说明 ，这部分内能是从哪里来的呢？ 摩擦时物体克服摩擦力做了功，这部分内能是物体 转化而来的。 摩擦可以产生热 克服摩擦力做功 二、物体内能的改变 做功改变空气的内能 1. 如图甲所示，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。 二、物体内能的改变 二、物体内能的改变 实验现象1： 现象分析1： 把活塞迅速向下压，脱脂棉燃烧起来。 活塞压缩玻璃筒内的空气，对空气做功，使空气的内能增大，温度升高，达到脱脂棉的燃点。 实验结论1： 对物体做功，物体的内能增加。 若缓慢向下压活塞，由于存在热损失，空气的内能增加得较小，温度升得不高，达不到脱脂棉的着火点，脱脂棉不会燃烧。 选择脱脂棉是因为其着火点低，容易燃烧。 二、物体内能的改变 2. 如图乙所示，在烧瓶内盛少量水，并盖紧瓶塞。向瓶内打气，当瓶塞跳起时，观察瓶内的变化。 做功改变空气的内能 瓶内放少量水的目时是为了增加瓶内空气的湿度，当瓶内空气温度降低时，有更多的水蒸气液成水雾，使现象明显。水中加几滴酒精效会更明显。 二、物体内能的改变 二、物体内能的改变 实验现象2： 现象分析2： 当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾。 瓶内的气体膨胀，对塞子做功，瓶内气体内能减少，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴。 实验结论2： 物体对外做功，物体的内能减少。 二、物体内能的改变 ①做功可以改变物体的内能。对物体做功，物体的内能会增加；物体对外做功，物体的内能会减少。 ②做功改变物体内能的实质：能量的转化，是内能与机械能的相互转化过程，能量的形式发生了改变。 探究归纳： 二、物体内能的改变 有了内能的概念后，我们就能理解，对一个物体加热或者做功，就是使能量“流入”了物体的内部，物体的内能增加。能量通过这种方式被储存起来。反过来，物体也可以对外放热或者做功，从而释放内能。 二、物体内能的改变 深层理解： 对物体做功，物体的内能不是一定增加；同理，物体对外做功，物体的内能也不是一定减少。例如，把一个物体举高，外力对物体做了功，但物体的内能并没有增加，而是机械能增加;重锤把木桩打进地里，重锤对木桩做了功，但重锤的内能并没有减少，而是机械能减少。 二、物体内能的改变 热传递 做功 实质 内能的转移过程 其他形式的能与内能之间的相互转化过程 效果 吸收热量，物体的内能增加；放出热量，物体的内能减少 外界对物体做功，物体的内能增加；物体对外界做功，物体的内能减少 举例 烤火取暖、炒菜、“淬火”等 钻木取火、来回多次弯折铁丝、锻打物体等 联系 做功和热传递在改变物体内能上是等效的。 主要是指机械能。 某物体的内能发生了改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的。 （三）热传递和做功改变物体内能的区别与联系 二、物体内能的改变 例题3：下列生活实例中，利用热传递改变物体内能的是（　　） A．小朋友溜滑梯臀部发热 B．钻木取火 C．烧水水温升高 D．搓手取暖 C 二、物体内能的改变 温度 热量 内能 区别 定义 宏观上表示物体的冷热程度、微观上反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度 在热传递过程中，传递能量的多少热量不能用“含有”或“具有”表述 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 性质 状态量 过程量 状态量 表述 “降低”、“升高”、“是”等 “吸收”、“放出” “具有”、“增加”、“减少”等 单位 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 联系 内能与温度 同一物体温度升高，内能一定增加;但内能增加时，温度不一定升高（如晶体熔化过程) 内能与热量 物体吸收热量，内能一定增加；但内能增加时，不一定是吸收了热量（可能是外界对物体做了功） 热量与温度 物体温度升高时，不一定是吸收了热量（如摩擦生热)；而物体吸收热量后，温度也不一定升高（如晶体熔化过程) （四）温度、热量、内能三者之间的区别与联系 二、物体内能的改变 例题4：关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（　　） A．机械能为零的物体，内能也一定为零 B．冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加 C．100℃的水的内能比0℃的水的内能大 D．内能小的物体不可能将热量传递给内能大的物体 B 1 张老师在火车站乘电梯时随自动扶梯匀速上行，他所携带的背包的重力势能增大，背包的内能是否也增大？为什么？他坐在高铁内将书放在小桌板上，列车启动后的一段时间内车速越来越快，书的动能增大，它的内能是否也增大？为什么？ 答：背包和书的内能都不增大，因为物体内能的大小与物体的温度、状态等有关，影响内能的这些因素都没有变化。 2 在以下过程中，小孩、火箭箭体和子弹的内能是在增大还是在减小？机械能是在增大还是在减小？ （1）小孩在滑梯上匀速滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦后温度升高。 （2）火箭在从地面向上发射的过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。 （3）子弹击中一块木板，子弹温度升高。 答：（1）小孩的内能增大，机械能减小。 （2）火箭的内能增大，机械能增大。 （3）子弹的内能增大，机械能减小。 3 请说明“烤火取暖”和“钻木取火”分别通过什么方式改变物体的内能。 答：“烤火取暖”是通过热传递的方式使内能增加，温度升高； “钻木取火”是克服摩擦做功，机械能转化为内能，内能增加，温度升高。 4 把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用指尖感觉钉帽温度的变化，并解释发生这种变化的原因。（操作时要注意安全！） 答：摩擦后的图钉钉帽变热，是因为通过克服摩擦力做功，机械能转化成了内能，图钉钉帽的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式来改变物体的内能。 $$