第十三章 内能（课件，教材配套版）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理课件系统梳理了“内能”单元的热量、比热容、分子动理论及内能等核心知识，通过本章知识框架图将各节知识点、核心概念、公式及重要实验串联，帮助学生构建完整的内能知识体系。 其亮点在于融合实验探究与问题解决，如通过比较不同物质吸热等实验培养科学探究能力，结合6道练习题的详细解析和易错点分析提升科学思维，分层设计让学生巩固知识，也为教师提供针对性复习支持。

第十三章 内能 复习与提高 人教版 · 九年级物理 初中物理复习课 同学们好！今天我们来复习第十三章"内能"。这一章我们学习了热量、比热容、分子动理论和内能等核心概念。通过今天的复习，希望大家能系统梳理知识，掌握解题方法。 要点：(1) 明确复习目标 (2) 建立知识框架 时长：1 分钟 本章知识框架 13.1 热量 比热容 · 热量定义与单位 · 比热容概念与计算 · 比热容表与生活应用 · 热量计算公式 13.2 分子动理论 · 物质的构成 · 分子热运动与扩散 · 分子间作用力 · 固液气三态对比 13.3 内能 · 内能的概念 · 改变内能的两种方式 复习重点 核心概念 · 热量、比热容、内能 · 分子动理论基本观点 · 扩散现象与分子热运动 · 固液气三态微观特性 核心公式 · 比热容定义式 · 热量计算公式 · 吸热与放热公式 · 各物理量单位换算 重要实验 · 比较不同物质吸热情况 · 气体扩散实验 · 铅柱间作用力实验 · 做功改变内能实验 复习与提高 · 6道练习题完整解析 · 详细解题步骤 · 易错点分析 · 课堂小结 02 / 18 第十三章 内能 — 复习与提高 [过渡] 首先，让我们看看本章的知识框架。第十三章分为三节内容。 本章包含四个部分：13.1热量比热容、13.2分子动理论、13.3内能，以及复习与提高。我们将逐一梳理每节的核心概念、重要公式和实验。 要点：(1) 三节核心内容 (2) 复习重点：概念、公式、实验、练习 时长：1 分钟 13.1 热量 比热容 热传递 · 热量计算 · 比热容应用 [过渡] 好，我们先从第一节"热量 比热容"开始复习。 这一节的核心是理解热量和比热容的概念，掌握热量计算公式，并能解释生活中的相关现象。 要点：(1) 热量概念 (2) 比热容定义 (3) 热量计算 时长：0.5 分钟 热量与比热容 热量 · 热传递过程中传递的热的多少 · 单位：焦耳（J） · 1 g水温度升高1 ℃时吸收的热量 约为4.2 J · 水吸收的热量与质量和升高的 温度有关 比热容 · 定义：一定质量的某种物质，温度 升高时吸收的热量与质量和升高的 温度乘积之比 · 符号：c · 单位：J/(kg·℃) · 反映物质自身性质的物理量 比热容定义公式 c — 比热容 | Q — 热量 | m — 质量 | Δt — 温度变化量 04 / 18 13.1 热量 比热容 [过渡] 首先回顾热量和比热容的基本概念。 热量是热传递过程中传递的热的多少，单位是焦耳。1克水温度升高1℃吸收约4.2焦耳热量。比热容是反映物质自身性质的物理量，定义为单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。 [停顿] 注意：比热容是物质属性，与质量、热量、温度变化无关。 要点：(1) 热量定义与单位 (2) 比热容定义与单位 (3) 比热容是物质属性 时长：2 分钟 常见物质比热容与生活应用 表13.1-1 一些物质的比热容 物质 比热容 c/[J·(kg·℃)⁻¹] 水 4.2×10³ 酒精 2.4×10³ 煤油 约2.1×10³ 冰 2.1×10³ 铝 0.88×10³ 铁、钢 0.46×10³ 铜 0.39×10³ 水银 0.14×10³ 铅 0.13×10³ 水的比热容大 → 应用 · 海边昼夜温差比沙漠小 · 北方暖气用水作介质 · 生物体内水比例高， 有助于调节体温 拓展：温室效应 · 大气中CO₂吸收地表热辐射 · 适度温室效应维持生命环境 · 过度温室效应导致全球变暖 关键结论 质量相等的不同物质，吸收或放出同样的热量时，比热容较大的物质温度变化较小。 水的比热容是沙子的4倍多 → 调节温度能力强 05 / 18 13.1 热量 比热容 [过渡] 了解了比热容的概念，我们来看看常见物质的比热容表。 水的比热容最大，为4.2×10³ J/(kg·℃)。这意味着水吸收或放出相同热量时，温度变化较小。正因为这个特性，水被广泛应用于调节温度：海边昼夜温差小、暖气用水作介质、生物体内水帮助调节体温。 [互动] 同学们还能举出生活中利用水比热容大的例子吗？ 要点：(1) 比热容表数据 (2) 水的比热容大→调节温度能力强 (3) 温室效应拓展 时长：2 分钟 热量计算公式 吸热公式 物体温度升高时吸收的热量 Q吸 — 吸收的热量（J） c — 比热容 [J/(kg·℃)] m — 质量（kg） t — 末温（℃） t₀ — 初温（℃） 放热公式 物体温度降低时放出的热量 Q放 — 放出的热量（J） c — 比热容 [J/(kg·℃)] m — 质量（kg） t₀ — 初温（℃） t — 末温（℃） 公式变形 求比热容： 求温度变化量： 求质量： 06 / 18 13.1 热量 比热容 [过渡] 接下来是本章最重要的公式——热量计算公式。 吸热公式 Q吸 = cm(t-t₀)，放热公式 Q放 = cm(t₀-t)。这两个公式是解决计算题的基础。注意单位的统一：质量用kg，温度用℃，比热容用J/(kg·℃)。 [停顿] 公式变形也很重要：求比热容 c = Q/(m·Δt)，求温度变化 Δt = Q/(cm)。 要点：(1) 吸热公式 (2) 放热公式 (3) 公式变形 时长：2 分钟 13.2 分子动理论的初步知识 物质构成 · 分子热运动 · 分子间作用力 [过渡] 第一节复习完毕，我们进入第二节"分子动理论的初步知识"。 这一节从微观角度解释热现象，是理解内能概念的基础。 要点：(1) 微观视角 (2) 分子动理论三大观点 时长：0.5 分钟 物质的构成与分子热运动 物质的构成 · 物质由分子、原子等构成 · 分子直径约10⁻¹⁰m · 电子显微镜可观察分子 · 在热学问题中，分子和 原子可统一看作分子 · 德谟克利特：原子论 （古希腊思想家） 分子热运动 · 扩散现象：不同物质互相 接触时彼此进入对方 · 气体扩散：NO₂与空气 · 液体扩散：硫酸铜溶液 · 固体扩散：铅片与金片 （5年互相渗入约1mm） · 一切分子都在不停做无 规则运动（分子热运动） 温度与分子热运动的关系 · 分子运动越剧烈 → 物体温度越高 · 墨水扩散实验：热水中的墨水扩散更快 → 温度越高，扩散越快 · 气球放入液氮中变扁平 → 分子热运动急剧减弱，空气变成液体 08 / 18 13.2 分子动理论的初步知识 [过渡] 首先，物质是由什么构成的？ 物质由分子、原子构成，分子直径约10⁻¹⁰米，非常小。扩散现象证明分子在不停做无规则运动。扩散可以在气体、液体、固体中发生。温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快。 [互动] 为什么热水中的糖溶解得更快？——因为温度越高，分子热运动越剧烈。 要点：(1) 物质构成 (2) 扩散现象 (3) 温度与分子运动关系 时长：2 分钟 分子间作用力与物质三态 分子间作用力 · 分子间同时存在引力和斥力 · 铅柱实验：两铅柱压紧后 吊20kg重物不分开 · 压缩固体困难 → 分子间斥力 · 固体拉伸困难 → 分子间引力 · 分子相距很远时，作用力可忽略 （气体分子间几乎无作用力） 分子间距离与作用力 距离很小 → 作用力表现为斥力 距离适中 → 引力与斥力平衡 距离较大 → 作用力表现为引力 距离很远 → 作用力十分微弱 分子间存在间隙 → 扩散现象 （物体分子不是紧密挤在一起） 固、液、气三态微观与宏观特性对比 物态 分子间距离 分子间作用力 有无固定形状 有无固定体积 固态 很小 很大 有 有 液态 较大 较大 无 有 气态 很大 十分微弱 无 无 09 / 18 13.2 分子动理论的初步知识 [过渡] 分子之间还存在作用力。 分子间同时存在引力和斥力。铅柱实验证明了分子引力的存在。固液气三态的区别，本质上就是分子间距离和作用力大小的不同。固态分子距离小、作用力大→有固定形状和体积；液态分子距离较大、作用力较大→无固定形状、有固定体积；气态分子距离很大、作用力微弱→无固定形状和体积。 [停顿] 这个对比表是考试常考内容，同学们要牢记。 要点：(1) 分子间引力和斥力 (2) 固液气三态微观特性对比 时长：2 分钟 13.3 内能 内能概念 · 热传递 · 做功改变内能 [过渡] 有了分子动理论的基础，我们来复习第三节"内能"。 这一节是本章的核心，将微观分子运动与宏观能量联系起来。 要点：(1) 内能概念 (2) 改变内能的方式 时长：0.5 分钟 内能的概念 内能的定义 · 分子动能：运动的分子具有 动能，温度越高动能越大 · 分子势能：分子间相互作用力 导致的势能（类似弹簧形变） · 内能 = 所有分子热运动动能 + 分子势能的总和 · 单位：焦耳（J） · 一切物体都具有内能！ （不论温度高低） 炙热的铁水有内能；冰冷的冰块也有内能 内能 vs 机械能 机械能 · 与整个物体的机械运动有关 · 包括动能、重力势能等 · 可以为零（静止在地面） 内能 · 与物体内部分子热运动和 分子间相互作用有关 · 分子永不停息运动 → 内能 永不为零 11 / 18 13.3 内能 [过渡] 什么是内能？ 内能是构成物体所有分子热运动动能与分子势能的总和。注意：一切物体都具有内能！即使温度很低的冰块，其分子仍在运动，所以也有内能。内能与机械能不同：机械能可以为零，内能永不为零。 [停顿] 这是非常重要的概念，考试中经常考查。 要点：(1) 内能定义 (2) 一切物体都有内能 (3) 内能与机械能的区别 时长：2 分钟 改变内能的两种方式 热传递 · 高温物体 → 放出热量 → 内能减少 · 低温物体 → 吸收热量 → 内能增加 · 物体吸/放热量越多，内能改变越大 生活实例 · 冬天用热水袋取暖 · 发烧时用冷毛巾降温 · 烧热的工件放入冷水 · 热水袋慢慢变凉 本质：内能的转移 做功 · 压缩气体做功 → 气体内能增加 · 气体膨胀对外做功 → 内能减少 · 摩擦可以产生热 实验回顾 · 压缩空气点火：活塞压缩气体 做功 → 空气内能增加 → 温度升高 → 达到脱脂棉燃点 → 燃烧 · 瓶塞跳起：气体膨胀对外做功 → 内能减少 → 温度降低 → 水蒸气液化 → 白雾 本质：能量的转化 热传递和做功在改变物体内能上是等效的 12 / 18 13.3 内能 [过渡] 那么，如何改变物体的内能呢？有两种方式。 热传递：高温物体放热→内能减少，低温物体吸热→内能增加。本质是内能的转移。做功：压缩气体做功→内能增加；气体膨胀对外做功→内能减少。本质是能量的转化。两种方式在改变内能上是等效的。 [互动] "烤火取暖"和"钻木取火"分别通过什么方式改变内能？——热传递和做功。 要点：(1) 热传递 (2) 做功 (3) 两种方式等效 时长：2 分钟 本章核心公式总结 比热容定义式 c：比热容 [J/(kg·℃)] | Q：热量（J） | m：质量（kg） | Δt：温度变化量（℃） 吸热公式 t：末温（℃） | t₀：初温（℃） 放热公式 t₀：初温（℃） | t：末温（℃） 公式变形 求比热容：c = Q / (m·Δt) 求温度变化：Δt = Q / (cm) 求质量：m = Q / (c·Δt) 13 / 18 公式总结 [过渡] 现在我们来梳理本章的核心公式。 比热容定义式 c = Q/(m·Δt)，吸热公式 Q吸 = cm(t-t₀)，放热公式 Q放 = cm(t₀-t)。解题时要注意：统一单位、明确已知量、选择合适公式。 [停顿] 公式变形要灵活运用，这是解题的关键。 要点：(1) 三个核心公式 (2) 公式变形 (3) 单位统一 时长：2 分钟 本章重要实验回顾 实验1：比较不同物质吸热情况 · 相同电加热器加热质量相等的水和食用油 · 升高相同温度，比较加热时间 · 结论：水的比热容比食用油大 · 拓展：用传感器比较（温度-时间图像） · 控制变量法：质量、初温、加热器相同 · 转换法：加热时间长短反映吸热多少 实验2：气体扩散实验 · 二氧化氮（红棕色，密度比空气大） · 上方空瓶 + 下方NO₂瓶，抽去玻璃板 · 现象：两瓶气体混合，颜色变均匀 · 结论：气体分子在永不停息做无规则运动 · 液体扩散：硫酸铜溶液与清水界面模糊 · 固体扩散：铅金片紧压5年，渗入1mm 实验3：铅柱间的作用力 · 两个铅柱底面削平、削干净，紧压在一起 · 现象：两铅柱结合，吊20kg重物不分开 · 结论：分子间存在引力 · 补充：压缩固体困难 → 分子间存在斥力 · 分子间同时存在引力和斥力 · 玻璃板接触水面后拉起来 → 引力 实验4：做功改变空气的内能 · 实验甲：厚玻璃筒 + 活塞 + 脱脂棉 · 迅速压下活塞 → 压缩气体做功 · 空气内能增加 → 温度升高 → 脱脂棉燃烧 · 实验乙：烧瓶 + 水 + 瓶塞，打气后跳起 · 气体膨胀对外做功 → 内能减少 → 温度降低 · 水蒸气液化 → 瓶内出现白雾 14 / 18 实验回顾 [过渡] 本章有四个重要实验，我们来回顾。 实验1比较不同物质吸热情况——控制变量法和转换法的经典应用。实验2气体扩散——证明分子在永不停息运动。实验3铅柱间作用力——证明分子间存在引力。实验4做功改变内能——压缩点火和瓶塞跳起，分别说明做功可以增加和减少内能。 要点：(1) 四个实验的目的和结论 (2) 控制变量法和转换法 时长：2 分钟 复习与提高（一） 第1题 11 mL水大约有20滴，每滴水大约含有2×10²¹个水分子。如果我们1 s数3个水分子，多少年才能数完1 mL水中所含的水分子？ 解： 1 mL水 = 20滴，每滴含2×10²¹个分子 → 1 mL水含分子数：N = 20×2×10²¹ = 4×10²²个 每秒数3个 → 需要的时间：t = 4×10²² ÷ 3 ≈ 1.33×10²² s 换算为年：1年≈3.15×10⁷ s → 年数 = 1.33×10²² ÷ 3.15×10⁷ ≈ 4.2×10¹⁴年 第2题 在做图13.2-5所示的实验时，测得两个铅柱的接触面积为1.5 cm²，当下方悬挂20 kg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。 解： 大气压产生的压力：F = p₀·S = 1.0×10⁵ Pa × 1.5×10⁻⁴ m² = 15 N 重物的重力：G = mg = 20 kg × 9.8 N/kg = 196 N ∵ 196 N ≫ 15 N ∴ 大气压不是主要原因。主要原因是分子间存在引力。 15 / 18 复习与提高 [过渡] 接下来我们来做复习与提高的题目。先看第1-2题。 第1题是分子数量的估算，注意单位换算。第2题是铅柱实验的分析，关键是计算大气压产生的压力和重物重力的对比，说明分子引力才是主要原因。 [停顿] 这两题分别考查了分子数量级和分子间作用力的理解。 要点：(1) 第1题解题思路 (2) 第2题分析过程 时长：3 分钟 复习与提高（二） 第3题 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？ 解： 已知：m水 = m液，Q水 = Q液（相同加热器、相同时间），t₀ = 20℃，t水 = 40℃，t液 = 42.1℃，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃) 由 Q = cmΔt，Q水 = Q液 → c水·m·Δt水 = c液·m·Δt液 c液 = c水·Δt水/Δt液 = 4.2×10³ × (40-20)/(42.1-20) = 4.2×10³ × 20/22.1 ≈ 3.8×10³ J/(kg·℃) 答：另一种液体的比热容约为3.8×10³ J/(kg·℃)。 第4题 某同学做实验时所用的电加热器1 s内放出的热量为700 J。加热1 min能使200 g的水温度升高多少？ 解： 已知：P = 700 J/s，t = 1 min = 60 s，m = 200 g = 0.2 kg，c水 = 4.2×10³ J/(kg·℃) 水吸收的热量：Q = P·t = 700 × 60 = 42000 J 由 Q = cmΔt → Δt = Q/(cm) = 42000/(4.2×10³×0.2) = 42000/840 = 50 ℃ 答：水的温度升高50 ℃。 16 / 18 复习与提高 [过渡] 继续看第3-4题。 第3题考查比热容计算，关键是利用相同加热器→相同热量→Q水=Q液的条件。第4题是热量计算的基本应用，注意时间单位换算和公式选择。 要点：(1) 第3题：利用Q相等求比热容 (2) 第4题：热量计算基本应用 时长：3 分钟 复习与提高（三） 第5题 地球上海水的总质量约为1.4×10²¹ kg，比热容约为4.2×10³ J/(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1×10²⁰ J。 解： 已知：m = 1.4×10²¹ kg，c = 4.2×10³ J/(kg·℃)，Δt = 1 ℃，全球年发电量 W = 1×10²⁰ J 海水放出的热量：Q放 = cmΔt = 4.2×10³ × 1.4×10²¹ × 1 = 5.88×10²⁴ J 倍数 = Q放/W = 5.88×10²⁴ / 1×10²⁰ = 5.88×10⁴ ≈ 58800倍 答：放出的热量约为5.88×10²⁴ J，约是全球年发电量的58800倍。 第6题 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？ 解： 1. 热传递：巷中生火，火焰的热量通过热传递（热辐射、热对流）传递给砖墙，使砖的温度升高。 2. 热传递改变内能：砖墙吸收热量，内能增加，温度升高。 3. 热传递改变内能：湿纸膜与温度较高的砖墙接触，从砖墙吸收热量，水分温度升高。 4. 蒸发（汽化）：水分吸收热量后温度升高，达到沸点后蒸发变成水蒸气。 5. 分子热运动：温度升高，水分子的热运动加剧，更容易挣脱分子间引力而逸出。 6. 扩散：水蒸气分子扩散到空气中。 7. 比热容：砖墙的比热容较大，能储存较多热量，持续为湿纸膜供热。 答：涉及热传递、改变内能、蒸发（汽化）、分子热运动、扩散、比热容等物理知识。 17 / 18 复习与提高 [过渡] 最后两题。 第5题是海水放热量的计算，注意科学计数法的运算。第6题是综合应用题，"透火焙干"涉及热传递、改变内能、蒸发、分子热运动、扩散、比热容等多个知识点。这类题要从题目描述中提取物理现象，逐一分析。 [停顿] 第6题是开放性试题，答案不唯一，关键是分析全面。 要点：(1) 第5题计算过程 (2) 第6题多角度分析 时长：3 分钟 易错点分析 & 课堂小结 易错点分析 易错点1 比热容是物质属性，与Q、m、Δt无关 → 不能根据 c = Q/(mΔt) 认为c与Q成正比 → 每种物质有自己的比热容 易错点2 内能与机械能的区别 → 机械能可以为零，内能永不为零 → 机械能与整体运动有关，内能与分子运动有关 易错点3 温度升高 → 内能增加，但内能增加 不一定是温度升高 → 还可能是做功（如压缩气体） → 晶体熔化：吸热→内能增加，但温度不变 课堂小结 13.1 热量 比热容 · 热量：热传递中传递的热的多少 · 比热容：c = Q/(m·Δt) · Q吸 = cm(t-t₀)，Q放 = cm(t₀-t) 13.2 分子动理论 · 物质由分子、原子构成 · 一切分子都在做无规则运动 · 分子间同时存在引力和斥力 13.3 内能 · 内能 = 分子动能 + 分子势能 · 改变内能：热传递（转移）+ 做功（转化） · 两种方式在改变内能上是等效的 核心素养：物理观念 · 科学思维 · 科学探究 18 / 18 课堂小结 [过渡] 最后，我们来总结一下本章的易错点和核心知识。 三个易错点：比热容是物质属性与Q、m、Δt无关；内能永不为零；温度升高→内能增加，但内能增加不一定是温度升高。本章核心知识网络：热量→比热容→分子动理论→内能→改变内能的方式。 [互动] 同学们还有什么疑问吗？ 要点：(1) 三个易错点 (2) 知识网络总结 (3) 核心素养落实 时长：2 分钟 $