13 第3节 内能-【教材笔记】2026-2027学年九年级全一册物理课前预习笔记（人教版·新教材）

第3节 内能 学习目标 1.运用类比的方法建立内能的概念。 2.知道热传递和做功可以改变物体的内能。 3.能判断热量、内能和温度之间的关系。 ?)问题 装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞暖水瓶内水蒸气的内能 的能量来自哪里？ 知识点1》内能 我们举高一个物体，即对物体做功，会改变该物 影响物体内能大小的 体的机械能。这是机械运动中与能量有关的现象。在 因素 1.质量：质量反映 热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功了物体内部分子数的多 (例如摩擦该物体)，这个物体的能量会不会发生改变 少，分子数目越多，物 体内能就趣大。 呢？如果有能量的改变，这种能量以什么形式存在呢？ 2.温度：温度反映 我们知道，运动的物体具有动能，运动的分子也 了物体内部分子运动的 剧烈程度，温度越高， 同样具有动能（图13.3-1）。构成物质的分子在不停地 分子运动越剧烈，分子 做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们 平均动能越大。 的动能也就越大。 3.物态：物态不同 温度是分子热运动平均动能的标志 其分子间的距离不同 分子势能就会不同。因 此，同一物体的物态不 同，其内能也不同。 4.种类：因为不同 类比 物质的分子大小、结构 不同，分子间作用力也 不同，它们的分子动能、 分子势能可能也不相同， 内能可能不相等。 甲运动的足球具有动能 乙运动的分子具有动能 图13.3-1动能 第十三章内能 13 除此之外，由于分子之间存在类似弹簧形变 时的相互作用力，所以分子也具有势能。这种势 能叫作分子势能（图13.3-2）。 、物态是影响分子势能的重要参量 类比 甲弹簧形变时具有势能 乙互相排斥或吸引的分子具有势能 图13.3-2势能 内能是指物体的内能，… 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势 不能说分子具有内能， 单独考虑一个分子的动 能的总和，叫作物体的内能(internal energy）。内能的 能和势能是没有意义的 单位也是焦耳，各种形式能量的单位都是焦耳。 飞在空中的足球，由于离开地面而具有重力势能， 由于在空中飞行还具有动能。空中运动的足球除了整 体具有机械能，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。 机械能与整个物体的机椒运动情况有关，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泥有关。具有机 械能的物体同时一定具有内能，但具有内能的物体却不一 定具有机械能。一个物体的机械能可能为0，但内能一定 不会为0 14 教材笔记物理九年级RJ 图13.33铁水和冰块都具有内能 一切物体，不论温度高低，都具有内能。炙热内能的普遍性：一切物体在 任何情况下都具有内能。因 的铁水具有内能：冰冷的冰块，温度虽然低，但 为根据分子动理论可知，一 是其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内 切物体中的分子都在不停地 微无规则运动，分子间都存 能（图13.3-3）。 在相互作用力 知识点2》 热传递与内能的改变 ·热传递的三种方式：热传导、热对流、热辐射 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，这是因为在此过程中发生了 热传递。发生热传递时，高温物体放出热量、内 内能的转移，能量的形式并 能减少，低温物体吸收热量、内能增加。物体吸 未发生玫变 收或放出的热量越多，它的内能改变越大。热传 递可以改变物体的内能。 冬天用热水袋取暖，人体逐渐感觉暖和，热 水袋慢慢凉下来。人轻度发热时用冷毛巾给头部 降温，过一段时间后，毛巾温度升高，头部温度 降低。这些都是热传递改变物体内能的例子。 知识点3》做功与内能的改变 甲为什么冬天人们经常搓手？ 除了热传递，还有什么途径可以改变物体的 内能？结合图13.3-4思考、讨论。 图13.3-4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？ 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。 乙下滑时有什么感觉？ 图13.3-4摩擦可以产生热 第十三章内能 15 演示 做功改变空气的内能 燃点低且莲松，易点燃 1.如图13.3-5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。脱脂棉燃魔起来 )若缓慢向下压活塞，由于存在热损夫，筒内空气的内能增加得较少，温 度升高的不多，达不到脱脂棉的燃点，脱脂棉不会燃烧 2.如图13.3-5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。 瓶内出现白雾。白雾是水蒸气液化形成的小水滴，此现象说明瓶内空气的温度降低了 甲空气被压缩时内能增加 乙空气推动瓶塞时内能减少 图13.3-5做功改变内能 在上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒和烧瓶内空气的内能？ 在图13.3-5甲所示的实验中，脱脂棉燃烧起来， 此过程中机械能转化为 是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增加，温度 空气的内能 升高，达到脱脂棉的燃点。在图13.3-5乙所示的实验 中，瓶内水上方存在着无色透明、无法看到的水蒸气： 当瓶塞跳起时，可以看到瓶内出现白雾，说明水蒸气 此过程中空气的内能转液化成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨 化为瓶塞的机懒能尺 胀对外做功，内能减少，温度降低。 类似的现象还有通过搅拌让水温升高，通过捶打 实质是内能与机椒能的 使铁块变热等。这些过程都伴随着做功。由此可见， 转化 做功也可以改变物体的内能。 16 教材笔记物理九年级RJ 有了内能的概念后，我们就能理解，对一个物体加热易借警示 或者做功，就是使能量“流入”了物体的内部，物体的内 并不是径何情 况下对物体做功都 能增加。能量通过这种方式被储存起来。反过来，物体也 能改变物体的内能 可以对外放热或者做功，从而释放内能。 如把物体举高，改 变了物体的重力势 能，但物体的内能 不变。 练习与应用 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？他在高速列车中将书放在小桌板上，列车启动后 的一段时间内车速越来越大，书的动能增大，它的内能是否也增大？为什么？ 乘电梯上行时，背包的内能不会增大，因为背包和外界没有热传递，且外界没有 对背包做功。小桌板上书的内能不会增大，因为书和外界没有热传递，且外界没 有对书做功。 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。 (1)小孩内能增大，机械能减小。 (2)火箭箭体内能增大，机械能增大。 (3)子弹内能增大，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。 “烤火取暖”是通过热传递的方式改变物体的内能：“钻木取火”是通过做功的 方式改变物体的内能。 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！） 摩擦后的钉帽变热，这是通过克服摩擦做功，将机械能转化为内能，图钉的内能 增加，温度升高。 第十三章内能 17 复习与提高 1.1mL水大约有20滴，每滴水大约含有2×1021个水分子。如果我们1s数3个水分 子，多少年才能数完1mL水中所含的水分子？数完1mL水中所含的水分子需要的 2×1021×20 年装n=3X365×24×3600 4.2×104（年）》 2.在做图13.2-5所示的实验时，测得两个铅柱的接触面积为1.5cm2，当下方悬挂 20kg的重物时，铅柱仍然未被拉开。请根据实验数据说明，大气压的作用不是铅 柱能悬吊重物的主要原因。 铅柱的底面受到的大气压力F=poS=1.01×103Pa×1.5×104m2≈15N 铅柱受到重物的拉力等于重物受到的重力，约为T=G=mg=20kg×10N/g=200N 由于F<T,如果仅在大气压的作用下使铅柱悬吊重物，则铅柱会被拉开，故铅柱 未被拉开是由于分子间存在引力。 3.用相同的电加热器同时加热质量相等的水和另一种液体，二者初温均为20℃。一 段时间后，测得水的温度为40℃，另一种液体的温度为42.1℃。另一种液体的比 热容是多少？△tk=40℃-20℃=20℃，△t.=42.1℃-20℃=22.1℃ 相同时间内水和另一种液体吸收的热量相同。由c= Q知， C水△t C△t 、即C流 m△t △t水 20℃ 水22.1℃ △市液 ×4.2×103J/(kg·℃)≈3.8×103J/(kg·℃) 4.某同学做实验时所用的电加热器1s内放出的热量为700J。加热1min能使200g的 水温度升高多少？电加热器1min放出的热量O= 700J 60s=4.2×104J 1s 水温升高△= 4.2×104J =50℃ cm4.2x103J/(kg·℃)×0.2kg 5.地球上海水的总质量约为1.4×1021kg,比热容约为4.2×103J/(kg·℃)。如果这些海 水温度降低1℃，放出的热量约是多少？这些热量约是全球年发电量的多少倍？已 知全球年发电量约为1×100J。海水放出的热量Q=cm△=4.2×103J/(kg·℃)× 1.4×1021kg×1℃=5.88×1024J 相当于金球年发电量的传裁n=0_588×104 =5.88×104 Q起 1×1020J 6.图13-1是我国古籍《天工开物》 中描绘的造纸时“透火焙干”的 情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙 上，在巷中生火，砖的温度升高， 湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透 后揭下来就是成品纸了。在你看 来，“透火焙干”涉及哪些物理知 识？提示：湿纸膜能贴在砖墙上说 明分子间存在引力；砖的温度升高 是通过热传递的方式改变其内能； 水分逐渐蒸发说明温度越高分子热 运动越剧烈；水由液态变成气态， 图13-1 发生了汽化。 18 教材笔记物理九年级RJ