14.1 内能及其改变（教学课件）物理新教材沪科版九年级全一册

该初中物理课件聚焦“内能及其改变”，涵盖内能概念、影响因素、改变途径及热量等核心知识点。课堂以火箭发射问题导入，复习机械能后通过分子动理论衔接，构建从宏观到微观的知识支架，帮助学生形成系统认知。 其亮点在于结合科学探究与科学思维，通过“压缩空气做功”“弯折铁丝”等实验归纳规律，用比较法辨析温度、热量、内能，辅以典例分析和对比表格。既助学生建立物理观念，提升探究能力，也为教师高效落实重难点提供支持。

第十四章 内能与热机 第1节 内能及其改变 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 形成“内能”的概念，知道内能的定义。能从温度、内能、热量的视角，辨析热现象的本质。理解做功和热传递是改变内能的两种途径。 02 科学思维 运用比较法区分“温度”“内能”“热量”三个易混淆概念，初步建立热学逻辑链条。 03 科学探究 观察并分析“压缩空气做功”“铁丝弯折”等实验，归纳做功改变内能的条件与结果。 04 科学态度与责任 关注生活中有趣的热现象（如搓手取暖、返回舱升温），形成从物理视角解释日常现象的意识。 初步体会内能利用在人类生产生活中的普遍性，逐步建立能量观念。 教学重难点 教学难点 教学重点 1.内能概念的建立，知道内能与温度的关系。 2.做功和热传递是改变物体内能的两种途径，并能区 分二者的本质。 3.热量的概念及单位。 1.内能与温度、热量的联系与区别。 2.做功改变内能的本质是“内能与其他形式能的相互转化”。 3.热传递方向性的理解。 课堂引入 火箭发射升空时，其机械能不断增加。增加的机械能从何而来？ 物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 物体由于运动而具有的能叫动能 复习 什么叫 弹性势能 ？ 什么是 动能 ？ 什么是 重力势能 ？ 动能 重力势能 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能 知识点1 物体的内能 分子间有势能 分子间存在引力和斥力 分子在不停地做热运动 分子有质量 物质是由分子构成的 探索新知 分子有动能 回忆分子动理论的基本内容： 知识点1 物体的内能 1、 内能 （1）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。 （2）内能的单位是焦（J）。 （3）内能是自然界能量存在的一种形式。 （4）单个分子不具有内能，大量分子组成的物体才具有内能。 知识点1 物体的内能 （4）一切物体，不论温度高低，都具有内能。 炙热的铁水具有内能； 北极的冰山 炽热的铁水有内能 冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。 知识点1 物体的内能 （5）同一物体，其他条件不变时，温度越高内能越大。 这是为什么呢？ 对于不同物体是不是温度高的内能就大呢？ 知识点1 物体的内能 2、影响内能大小的因素。 思考：一个物体内能的大小受哪些因素影响呢？ （1）温度 水的内能增大 分子动能变大 分子无规则 运动剧烈 同一杯水 温度升高 结论：同一物体，其他条件不变时，温度越高内能越大。 知识点1 物体的内能 2、影响内能大小的因素。 （2）质量 水的内能大 分子数量多 质量大的 两杯温度 相同的水 结论：同一物体，其他条件不变时，质量越大内能越大。 知识点1 物体的内能 2、影响内能大小的因素。 （3）状态（体积） 分子间的势能改变 分子间的作用力改变 分子的间距 改变 体积（状态）改变 结论：同一物体，其他条件不变时，状态（体积）不同，内能不同。 弹性势能越大 弹力越大 弹性形变 越大 知识点1 物体的内能 2、影响内能大小的因素。 （3）状态（体积） 一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水时内能是否改变? 因为0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小， 分子间的距离改变，作用力改变，所以水的内能变大。 相同质量100℃的水和100℃水蒸气的内能是否相同? 不同，水蒸气内能更大 总结：物体的内能跟物体的温度、质量、状态（体积）等都有关. 【例题1】（多选）四只相同的烧杯中装有水，水量及温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是（　　） A．a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能 B．c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能 C．c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能 D．d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能 A．由图知，a与b质量相同，b的温度高，所以b的内能大，故A错误； BD．由图知，c与d质量相同，d的温度高，所以d的内能大，故B错误，D正确； C．由图知，c与a的温度相同，c的质量大，所以c的内能大，故C正确。 故选CD。 CD 典例分析 知识点1 物体的内能 思考：b和c中的水哪个内能更大？ 答：无法确定。 知识点1 物体的内能 3. 内能与机械能的区别 内能 机械能 概念 影响 因素 研究对象 存在条件 注意 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、 质量、状态（体积）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 永远存在 运动或在高处或发生弹性形变 物体的机械能可以是0； 但内能不可能为0（即使温度为0℃时） 知识点2 改变物体内能的两种途径 知识点2 改变物体内能的两种途径 思考：在寒冷的冬天，为什么人们喜欢抱热水袋？ 手被热水袋捂热后手的内能有没有改变？ 所以，物体的内能是会变化的。 人的手获得了内能，而热水的内能减少了。 我们知道物体的内能与温度有关，所以，可以用物体的温度变化来判断其内能是否发生了变化。那么，哪些途径可以改变物体的内能呢？ 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 如图 所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，硝化棉就燃起来了（注意操作安全）。将一根铁丝快速反复弯折数十次，铁丝弯折处会发热。观察这些实验现象，思考这是为什么？ 1、做功可以改变物体的内能 筒内空气的温度升高 向下压活塞 活塞压缩玻璃筒内的空气 对筒内空气 做了功 硝化棉被点燃 思考：空气温度升高的原因是什么？ 因为内能增加了。 思考：这个现象说明了什么？ 对气体做功可以使其内能增加 大量实验表明：做功可以改变物体的内能。 这是能量发生转化的过程。 思考：这个过程中哪种能量转化为哪种能量？ 机械能 转化为 内能 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 在铁丝弯曲实验中，人对铁丝做了功，增大了铁丝的内能，所以铁丝弯折处的温度升高了。 机械能 转化为 内能 做功改变物体内能的实质是： 内能与其他形式的能（如机械能）的相互转化。 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 如图，烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。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？ 思考：整个过程中有哪些能量的转化？ 1、打气的过程：气筒压缩气体，对气体做功，气体内能增大， 温度升高。机械能转化为内能。 2、瓶塞跳出的过程：气体对瓶塞做功，气体内能减小，温度 降低。内能转化为机械能。 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 思考： 当塞子跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，这是为什么？ 这是水蒸气液化成了可以看到的小水滴。 可见，物体对外做功，物体的内能减小，温度降低。 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 （3）对比两个实验 外界对物体做功 物体的内能增大 温度升高 空气内能 增大 压缩空气 物体对外做功 物体内能减小 水蒸气 温度降低 水蒸气 做功 给瓶内 打气 结论：外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低. ①压缩气体做功 ②水蒸气 膨胀做功 机械能 转化为 内能 机械能 转化为 内能 思考：你还能举出哪些做功改变内能的例子？ ②从滑梯下滑时屁股有点发烫 ①冬天人们 搓手感到暖和 做功改变内能 ③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。 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。 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 注意：并不是所有的情况下对一个物体做功，它的内能都会改变， 比如，一个运动员将杠铃举起的过程中对杠铃做功，但是并没有改变它的内能，改变的是它的机械能。 知识点2 改变物体内能的两种途径 做功可以改变物体的内能 2、热传递可以改变物体的内能 知识点2 改变物体内能的两种途径 热传递可以改变物体的内能 观察周围的生活实例，我们还发现热传递也能改变物体的内能。例如，炉上的铁锅热得烫手；暖风机一开，室内温度就上升了；太阳下的棉被被晒得很暖和。 铁锅烫手 （热传导） 暖风机升室温 （热对流） 太阳光晒 （热辐射） 知识点2 改变物体内能的两种途径 热传递可以改变物体的内能 铁锅烫手 （热传导） 暖风机升室温 （热对流） 太阳光晒 （热辐射） （1）热传导时，物体内各部分的物质不发生移动； （2）热对流时，物体内各部分物质之间会流动， 热对流主要发生在气体或液体中； （3）热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是以 热辐射的方式传到地球的。 大量事实表明： 热传递也能改变物体的内能， 热传递是能量发生转移的过程。 热传导、热对流和热辐射，三者统称为 热传递 科学研究表明： 做功和热传递是改变物体内能的两种途径。 知识点2 改变物体内能的两种途径 热传递可以改变物体的内能 思考：说说在大自然或日常生活中还有哪些热传递的例子？ 对手呵气 烧水 思考：能量的转移和转化有什么区别？ 能量的转移过程能量的形式没有发生改变 能量的转化过程能量的形式发生了改变 知识点2 改变物体内能的两种途径 热传递可以改变物体的内能 3. 总结：改变物体内能的两种方法 改变物体内能的实质是机械能与内能能量的转化 改变物体内能的实质是能量的转移 结果是 等效的 【例题2】如图的实验或事例都揭示了一定的物理知识，关于它们的说法正确的是（　　） A．甲图中，使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的 B．乙图中，人搓手发热说明物体对外做功，内能增大 C．丙图钻木取火过程是机械能转化为内能 D．丁图中水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大 C 典例分析 知识点2 改变物体内能的两种途径 热传递可以改变物体的内能 A．坐滑梯时，臀部与滑梯相互摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；故A错误； B．人搓手时相互摩擦，克服摩擦对手做功，手的内能变大，故B错误； C．钻木取火过程是克服摩擦做功的过程，机械能转化为内能，故C正确； D．图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，温度降低，故D错误。 故选C. 知识点3 热量 知识点3 热量 思考：一杯热气腾腾的水放置一段时间后会变凉， 这个过程中有哦什么从水中“跑出去”了？ （1）水变凉，是内能减少温度降低的结果。 这个过程发生了热传递。 （2）在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量。 热量通常用字母Q 表示， 常用单位是焦耳，符号是 J。 （3）这个过程中有哦什么从水中“跑出去”的是热量。 知识点3 热量 实验研究表明： 1 kg 水温度升高 1℃要吸收的热量为 4.2×10 3 J； 温度降低 1℃要放出的 热量也为 4.2×10 3 J。 在热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减少； 因此，热传递的实质就是内能从高温物体向低温物体转移， 这是能量转移的一种方式。 热传递转移的是能量，而不是温度。 热量 低温物体吸收热量，温度升高，内能增加。 知识点4 温度、热量与内能的辨析 知识点4 温度、热量与内能的辨析 1. 温度、热量与内能 （1）温度 温度表示物体的冷热程度。 一个物体在某一时刻对应一定的温度。描述温度时，一般说“ 物体的温度高或低、是多少、降低或升高了多少“等。不能说“吸收”“放出”温度，也不能说“具有”“含有”多少温度。 例如：一杯热气腾腾的水放置一段时间后会变凉。“热”指的就是温度高，“凉”指的就是温度低。 知识点4 温度、热量与内能的辨析 1. 温度、热量与内能 （2）内能 内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。所有物体都有内能。描述物体的内能一般说“物体具有内能、内能改变了等”。而不能说“吸收内能”或“释放内能”。 例如：“摩擦生热”，表示克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，所以这个“热”表示内能. 知识点4 温度、热量与内能的辨析 （3）热量 热量表示热传递过程中传递内能的多少。 只有发生热传递时，才能用热量来量度内能的变化量 （物体吸收或放出的能量的多少）。 不发生热传递，讲热量就没有意义。描述热量时，只能说物体“吸收、放出”热量，不能讲“物体具有热量”。 知识点4 温度、热量与内能的辨析 2. 温度与热量 同一物体大部分情况下，吸收热量温度升高，放出热量温度 降低，但是有例外。 （1）物体吸收或放出热量，内能会变化，温度不一定变化。例如：晶体熔化时，吸收热量，温度不变。晶体凝固时，放出热量，温度也不发生变。 （2）物体温度变化时，内能会变化，不一定要吸收或放出热量。物体温度降低，可能是物体对外界做功。物体温度升高，可能是外界对物体做功。 知识点4 温度、热量与内能的辨析 3. 温度与内能 （1）在不存在做功的情况下，物体温度变化时，内能一定变化。物体温度降低，内能一定减少；物体温度升高，内能一定增加。 （2）在不存在做功的情况下，物体内能变化时，温度不一定变化。晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度不变。晶体凝固时，放出热量，内能减少，温度不变。 例如冰在熔化过程中，吸收热量，内能增加，但是温度不变. 【例题3】关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　） A．温度高的物体比温度低的物体内能大 B．一杯水的内能比一桶水的内能小 C．物体吸收热量，内能增加，温度一定升高 D．水放出热量凝固成冰过程中，温度不变，内能减小 A．影响内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积和状态。只凭温度高低，无法比较内能的大小，A错误； B．一杯水和一桶水，质量不等，温度未知，无法比较内能大小，B错误； C．晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，故C错误； D．水凝固成冰的过程中，放出热量，内能减小，温度不变，故D正确。 所以选D. D A．影响内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积和状态。只凭温度高低，无法比较内能的大小，A错误； B．一杯水和一桶水，质量不等，温度未知，无法比较内能大小，B错误； C．晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，故C错误； D．水凝固成冰的过程中，放出热量，内能减小，温度不变，故D正确。 典例分析 课堂小结 课堂小结 温度、质量、 状态（体积） 影响内能的因素 热量与内能的单位都是J 单位 机械能与内能的对比 内能的定义 热量的定义 概念 做功与热传递 改变内能的方式 温度、热量、 内能的辨析 01 02 03 04 05 06 内能 及其改变 课堂练习 课堂练习 1．夏天，将饮料放进冰箱一段时间后，饮料温度降低。试分析饮料在冰箱中的内能变化，并解释内能变化的原因。 答案： 因为相比于冰箱，饮料温度很高，饮料放出热量，内能减少，温度降低。饮料与冰箱发生热传递，饮料内能减少。 课堂练习 2. 关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（ ）。 A. 物体的温度越高，所含热量越多 B. 温度高的物体，内能不一定大 C. 0℃的冰块，内能一定为零 D. 任意两个物体间都会发生热传递 解析：“所含热量”的说法是错误的，A选项错误;内能的大小除了和温度有关外，还和物质的多少、物质的种类等因素有关，B选项正确;任何物体在任何时候都有内能，C选项错误;物体间发生热传递的条件是有温度差，温度相同的两个物体间不会发生热传递，D选项错误。 B 课堂练习 3. 下列事例中，仅用热传递的方式改变物体内能的是（ ）。 A. 阳光照射下，太阳能热水器内的水的温度升高 B. 用锤子敲打钢板，锤子和钢板会变热 C. 冬天双手互相摩擦，手会发热 D. 用打气筒给自行车胎打气，筒壁会发热 解析：用锤子敲打钢板、双手互相摩擦、用打气筒给自行车胎打气，都是用做功的方式改变物体的内能。 A 课堂练习 4. 图中的两名儿童正在取暖，其中女孩捧着热水杯通过_______的方式取暖，男孩用力搓手通过_______的方式取暖。 解析 1分析女孩捧热水杯的取暖原理：热水杯的温度高于手的温度，热量会从温度更高的热水杯转移到手上，这个过程是内能的直接转移，没有通过机械运动消耗其他能量，对应的改变内能的方式是热传递。 2分析男孩搓手的取暖原理：用力搓手时，双手之间存在摩擦力，克服摩擦力的过程中需要消耗机械能，通过摩擦将机械能转化为手的内能，使手的温度升高，这个过程是通过做功的方式改变物体的内能。 热传递 做功 课堂练习 5. 在矿泉水瓶内加入少量的水，拧紧瓶盖。用力扭动矿泉水瓶挤压瓶内气体，松开瓶盖，瓶盖跳出时瓶口会出现白雾。请说明这是为什么？ 解析 本题的解题关键点是结合做功改变物体内能的规律，以及液化的形成条件，按先后顺序梳理瓶盖跳出过程中的能量变化和物态变化逻辑。 1 分析瓶盖跳出瞬间的能量转化 拧紧瓶盖并挤压瓶内气体后，瓶内气压远大于外界大气压;松开瓶盖时，瓶内的高压气体对瓶盖做功，气体的内能会对外转化为瓶盖的机械能。 2 分析气体内能变化带来的温度改变根据做功与内能的变化规律，物体对外做功时自身内能减小，因此瓶内气体的内能减小，气体的温度会随之降低。 3分析白雾的形成原理 瓶内原本加入了少量水，瓶内空气中存在大量温度较高的水蒸气;当气体温度降低后，瓶内的高温水蒸气遇冷，液化形成大量细小的小水滴，这些悬浮在瓶口的小水滴就是我们看到的“白雾”。 答案:瓶盖跳出时，瓶内气体对瓶盖做功，气体自身内能减小、温度降低，瓶内的高温水蒸气遇冷液化形成大量小水滴，这些悬浮的小水滴就是瓶口出现的白雾。 课堂练习 6. 原始人类用"钻木取火"的方法取得火种，你能说出其中的道理吗？现在人们用火柴等点火，从物理学的角度来看，它们是否有相同的原理？ 解析 本题围绕改变物体内能的两种方式展开分析，解题的关键点是明确做功和热传递在改变内能上的区别，结合燃烧的条件解释两种点火方式的物理原理。 1 分析钻木取火的物理过程 钻木取火时，通过持续快速地摩擦木头，克服摩擦力对木头做功，将人体消耗的机械能转化为木头的内能，使木头的内能不断增大、温度持续升高;当温度升高达到木头的着火点时，木头就会被点燃，从而取得火种，这个过程的核心是通过做功的方式改变物体的内能。 2 分析火柴点火的物理过程 日常使用火柴点火分为两个阶段:1火柴头在火柴盒侧面的摩擦层上划动时，同样是克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使火柴头的内能增加、温度升高，达到火柴头火药的着火点，让火柴头被点燃;2点燃的火柴头温度远高于可燃物的着火点，后续是通过热传递的方式让需要点燃的物体吸收热量、温度升高，达到其着火点完成点火。火柴点火的初始触发过程同样依靠做功将机械能转化为内能，使物体温度达到着火点。 3对比两者的核心原理 从物理学角度分析，钻木取火和火柴点火的核心原理是相同的:二者都是先通过克服摩擦力做功，将机械能转化为物体的内能，让物体的温度升高至自身的着火点，从而实现点燃的效果。 课堂练习 6. 原始人类用"钻木取火"的方法取得火种，你能说出其中的道理吗？现在人们用火柴等点火，从物理学的角度来看，它们是否有相同的原理？ 答案:钻木取火的道理是:钻木头时克服摩擦力做功，将机械能转化为木头的内能，使木头内能增大、温度升高，当温度达到木头的着火点时，木头就被点燃取得火种。从物理学角度看，钻木取火和火柴点火的核心原理是相同的，二者都是通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使物体温度升高达到着火点，最终实现点火。 课后作业 作业 内容 同步作业 完成《能力培养与测试》14.1 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $