12.1 内能 2025-2026学年沪粤版九年级物理上册

12.1 内能 幻灯片 1:标题页 12.1 内能 学习目标: 理解内能的概念,知道内能的定义及本质 掌握影响物体内能大小的因素 了解改变物体内能的两种方式及其区别与联系 能解释生活中与内能相关的现象 幻灯片 2:引入 —— 物质的微观运动与能量 想一想:构成物质的微观粒子具有能量吗? 一杯热水会逐渐变凉,说明其中的粒子在传递能量 冰块融化时会吸收热量,微观粒子的运动状态发生变化 压缩气体时,气体温度会升高,粒子的能量增加 物质是由分子、原子等微观粒子构成的,这些粒子在不停地做无规则运动,并且粒子之间存在相互作用。微观粒子的运动和相互作用蕴含着能量,这种能量就是内能。 幻灯片 3:内能的概念 内能的定义 构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能。 内能的本质 分子动能:分子在不停地做无规则热运动而具有的能量,与分子的运动速度有关(温度越高,分子热运动越剧烈,分子动能越大)。 分子势能:分子之间存在相互作用力(引力和斥力),由于分子间相对位置而具有的能量,与分子间的距离有关(分子间距离变化时,分子势能会改变)。 内能的普遍性 一切物体,不论温度高低、状态如何,都具有内能。因为构成物体的分子在永不停息地做无规则运动,且分子之间存在相互作用。例如: 0 的冰块具有内能(分子仍在运动,分子间存在势能)。 高温的火焰具有内能(分子运动剧烈,内能更大)。 幻灯片 4:影响内能大小的因素 主要因素 温度:同一物体,温度越高,分子热运动越剧烈,分子动能越大,内能越大;温度降低,内能减小。例如:热水的内能比冷水大。 质量:温度相同的同种物质,质量越大,分子数量越多,内能越大。例如:一桶热水的内能比一杯热水大。 状态:同种物质在不同状态下,分子间距离和相互作用不同,内能不同。例如:100 的水蒸气内能比 100 的水大(分子势能更大)。 物质种类:不同物质的分子结构和相互作用不同,相同质量、相同温度的不同物质,内能可能不同。例如:相同条件下,水和煤油的内能存在差异。 影响关系总结 物体的内能与温度、质量、状态、物质种类等因素有关,其中温度和质量是最主要的影响因素。 幻灯片 5:内能与机械能的区别 本质区别 比较项目 内能 机械能 定义 物体内部所有分子的动能和势能的总和 物体的动能和势能的总和(宏观层面) 研究对象 微观粒子(分子、原子等) 整个物体(宏观物体) 能量形式 分子动能、分子势能 动能(机械运动)、重力势能、弹性势能 影响因素 温度、质量、状态、物质种类等 质量、速度、高度、形变程度等 存在状态 一切物体都具有内能 可以为零(如静止在水平地面的物体机械能为零) 单位 均为焦耳(J) 均为焦耳(J) 联系 内能和机械能都是能量的存在形式,在一定条件下可以相互转化(如摩擦生热是机械能转化为内能)。 幻灯片 6:改变物体内能的方式 —— 做功 做功改变内能的原理 对物体做功或物体对外做功时,机械能与内能发生相互转化,从而改变物体的内能。 对物体做功,物体内能增加 压缩气体:用力压缩空气引火仪中的空气,对空气做功,空气内能增加,温度升高,达到棉花的燃点使棉花燃烧。 摩擦生热:冬天搓手取暖,双手相互摩擦,克服摩擦力做功,手的内能增加,温度升高。 锻打物体:铁匠用铁锤锻打铁块,对铁块做功,铁块内能增加,温度升高。 物体对外做功,内能减少 气体膨胀:瓶内的高压气体推动瓶塞做功,气体内能减少,温度降低,瓶口出现 “白气”(水蒸气液化)。 内燃机做功冲程:燃气膨胀推动活塞做功,燃气内能减少,温度降低。 幻灯片 7:改变物体内能的方式 —— 热传递 热传递的定义 温度不同的物体相互接触或靠近时,热量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的过程,叫做热传递。 热传递的条件 物体之间或物体的不同部分之间存在温度差,热传递会持续到温度相同为止(热平衡)。 热传递的三种形式 传导:热量通过物质本身的直接接触传递(如用铁锅炒菜,热量从锅传到菜)。 对流:热量通过液体或气体的流动传递(如烧水时,热水上升,冷水下降形成对流)。 辐射:热量以电磁波的形式向周围传递,不需要介质(如太阳的热量传到地球,炉火取暖)。 热传递改变内能的效果 高温物体放出热量,内能减少,温度降低。 低温物体吸收热量,内能增加,温度升高。 幻灯片 8:做功和热传递的区别与联系 区别 比较项目 做功 热传递 能量转化 机械能与内能相互转化 内能从一个物体转移到另一个物体 本质不同 通过力对物体做功实现能量转化 通过温度差实现内能转移 影响因素 力和距离(W = F・s) 温度差、接触面积、时间等 实例 摩擦生热、压缩气体 晒太阳取暖、烧水升温 联系 两种方式在改变物体内能上是等效的:对物体做的功或物体吸收的热量,都可以使物体的内能增加相同的量。 都可以改变物体的内能,最终导致物体的温度发生变化(特殊情况:晶体熔化或凝固时,内能变化但温度不变)。 幻灯片 9:热量的概念 热量的定义 在热传递过程中,传递能量的多少叫做热量,通常用字母 “Q” 表示。 热量的单位 热量的单位与能量、功的单位相同,都是焦耳(J),常用单位还有千焦(kJ),1kJ = 1000J。 热量与内能的关系 热量是过程量,不能说物体 “具有多少热量”,只能说物体 “吸收” 或 “放出” 了多少热量。 物体吸收热量,内能增加;放出热量,内能减少(不考虑做功的情况下)。 内能是状态量,描述物体在某一状态下具有的能量;热量是过程量,描述能量传递的多少。 幻灯片 10:生活中的内能现象解释 实例 1:冬天取暖 用热水袋取暖:热传递(热水袋放出热量,手吸收热量,内能增加)。 用电暖器取暖:热传递(辐射、对流)使室内空气内能增加。 搓手取暖:做功(克服摩擦做功,手的内能增加)。 实例 2:烹饪食物 用燃气灶烧水:热传递(火焰的热量通过传导、对流传递给水,水的内能增加,温度升高至沸腾)。 微波炉加热食物:食物分子在微波作用下剧烈振动,通过做功改变内能(电能转化为内能)。 实例 3:汽车发动机冷却 发动机工作时,燃料燃烧产生的内能一部分转化为机械能,一部分使发动机温度升高。 冷却系统通过水的循环,将发动机的热量带走(热传递),使发动机内能减少,温度降低。 幻灯片 11:课堂小结与练习 课堂小结 内能是物体内部所有分子的动能和分子势能的总和,一切物体都具