第十三章 内能 第3节 《内能》课件 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

1 01 02 03 04 物理观念 明确内能的概念、单位，知道一切物体都具有内能，能准确区分内能、温度、热量三者的区别与联系。 科学思维 通过类比机械能建立内能微观模型，通过现象推理改变内能的两种方式，形成宏观现象对应微观能量变化的思维逻辑。 科学探究 通过压缩空气引火、摩擦生热、热水降温等实验，观察现象、归纳结论，掌握做功和热传递改变内能的实验规律。 科学态度与责任 能用内能知识解释搓手取暖、钻木取火、热水袋取暖等生活现象，体会物理与生活的紧密联系，养成严谨的科学观察习惯。 2 教学重点 教学 难点 1. 内能的概念与特点； 2. 改变物体内能的两种方式及生活应用； 3. 温度、内能、热量的关系辨析。 1. 理解一切物体在任何温度下都具有内能； 2. 区分做功与热传递改变内能的本质； 3. 辨析温度、内能、热量三者的逻辑关系，纠正各类易错误点。 3 你知道推动瓶塞的能量来自哪里吗？ 0℃的冰块放在室内会慢慢融化，冰块温度很低，它有没有能量？ 搓手时为什么会变热？手心温度升高，说明身体获得了什么能量？ 用热水袋取暖和搓手取暖，让身体变热的原理一样吗？ 一、内能 我们举高一个物体，即对物体做功，会改变该物体的机械能。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？ 一、内能 运动的足球具有动能 运动的分子具有分子动能 弹簧形变时具有弹性势能 相互排斥或吸引的分子具有分子势能 物体的动能和势能之和统称机械能 构成物体的所有分子，其热运动的动能和分子势能的总和，即为物体的内能 类比 类比 一、内能 1.概念： 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能。 2.单位： 焦耳(简称焦，用J表示) 各种形式能量的单位都是焦耳。 注意：内能不是一个分子或少数分子的能量，而是物体内部所有分子的总能量。 3.一切物体都具有内能 炙热的铁水具有内能；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。 （1）内能大小与质量的关系 想一想：20℃的一桶水和一瓶水的内能谁要大一些呢？ 分析：温度相同均为20℃，一桶水质量越大，水分子数目越多，其分子动能和势能的总和也会越大，即一桶水内能更大。 结论：在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。 （2）内能大小与温度的关系 原因分析：温度反映了物体内部分子运动的剧烈程度，温度越高，分子运动越剧烈，分子的平均动能越大，同一物体在物态变化不变的情况下，内能就越大。 想一想：质量相等的两杯水，30℃的水和60℃的水，谁的内能大呢？ 30℃的水吸收热量才能变为60℃，故60℃的水内能大 （3）内能大小与体积的关系 体积反映了分子间平均距离的大小，分子间距的大小变化引起分子力大小的变化，从而影响到分子势能的大小，也就影响到了物体内能的大小。 （4）内能大小与物质的种类的关系 体积反映了分子间平均距离的大小，分子间距的大小变化引起分子力大小的变化，从而影响到分子势能的大小，也就影响到了物体内能的大小。 水和酒精为例，即使质量和温度相同，因酒精分子间作用力较弱，其内能通常低于水。 （5）内能大小与物态的关系 物态不同，其分子间的距离不同，相互作用力也不同，分子势能就会不同。因此同一物体的物态不同，其内能也就不同。 0℃的冰吸收热量才能变为0℃的水，由固态变为液态，即内能大小与物态有关。 想一想：0℃的水和0℃的冰相比，谁的内能大呢？ 一、内能 4. 影响内能大小的因素 温度 质量 种类 体积 状态 一、内能 区别 内能 机械能 区别 定义 影响因素 研究对象 存在条件 构成物体的所有分子动能和分子势能的总和 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、物质的种类和状态 物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 永远存在 物体运动时，被举高时，发生弹性形变时 1.小华探究某物质熔化实验时，绘制了如图所示的温度随时间变化图像，该物质是_________（选填“晶体”或“非晶体”），在B处的内能__________C处的内能（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 晶体 小于 【详解】[1]从图像中可以看到，该物质在BC段温度保持不变，符合晶体熔化时“吸热但温度不变”的特点，所以该物质是晶体。 [2]晶体在熔化过程中持续吸热，内能增加。C点是熔化完成后的状态，B点是熔化刚开始的状态，因此B处的内能小于C处的内能。 2.甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至 左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材 料，其在常 温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。 取 该晶体 材料对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是（　　） A．该晶体材料的熔点为 B．在AB段，该晶体材料的分子热运动比BC段剧烈 C．在BC段，该晶体材料的内能保持不变 D．该晶体材料的比热容为 【答案】D 【详解】A．晶体熔化时保持不变的温度是熔点，由丙图可知，该晶体熔化时（BC段）温度保持 50℃不变，因此熔点为50℃，故A错误； B．分子热运动的剧烈程度和温度有关，温度越高分子热运动越剧烈；BC段温度为50℃，全程高 于AB段的温度，因此BC段的分子热运动更剧烈，故B错误； C．BC段是晶体熔化过程，熔化过程持续吸热，内能会增加，故C错误； D．由图丙可知，该晶体由30℃升高到50℃吸收的热量为 则该晶体的比热容 故D正确。 二、热传递和内能的改变 现象：一段时间后，铁锅中的水烧开了 现象分析：烧水时，火焰温度高，水和锅的温度低，能量从火焰传递给了锅和水，所以锅和水的温度升高，内能增加。 现象：被子被晒热乎了 现象分析：太阳温度高，被子温度低，能量从太阳传递给被子，被子的温度升高，内能增加。 现象：手感觉到了温暖，热水袋的温度下降 现象分析：热水袋的温度高，人体的温度低，能量从热水袋传递给了手，手的温度升高，内能增加；热水袋温度降低，内能减小。 【探究归纳】 温度不同的物体相互接触时，低温物体吸收热量内能增加，高温物体放出热量内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大，所以热传递可以改变物体的内能。 物体之间有温度差。 热传递的条件 01 传递方向 02 内能从高温物体向低温物体传递或从物体的高温部分转移到低温部分 热传递的实质 03 内能的转移 3．贵州酸汤牛肉火锅近年来迅速受到广大旅游者的青睐，如图所示是 将生牛肉片放进正在沸腾的酸汤中涮时的情景，请认真观察图片， 写出两个正在吸收热量的物体，用热学知识说明它们吸收热量的原因。 【答案】牛肉、筷子：它们的温度低于 酸汤的温度，它们和酸汤之间发生热 传递，酸汤将热量传递给牛肉和筷子。 4.这是载有天问一号的火箭发射升空时的情景，下列说法正确的是（    ） A．燃气主要通过热传递使周围空气的内能增大 B．火箭点火升空过程中机械能转化为内能 C．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓 D．火箭点火后向上飞升，不考虑燃料质量变化，火箭的机械能在减小 【答案】A 【详解】A．燃气燃烧，放出热量，空气吸收热量，主要通过热传递使周围空气的内 能增大（燃气燃烧升温），故A正确； B．火箭点火升空过程中是内能转化为机械能（燃料燃烧释放内能，推动火箭获得 机械能），并非机械能转化为内能，故B错误； C．火箭喷出燃气后，周围空气温度升高，空气分子的热运动应该加剧（而非减缓）， 故C错误； D．火箭点火后向上飞升，不考虑燃料质量变化时，火箭的高度和速度都增大，动 能、重力势能均增大，机械能应增大，故D错误。 故选A。 三、做功和内能的改变 （1）冬天为什么搓手？从滑梯上滑下来，屁股有什么感觉？ 【想一想】除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能? 讨论结果：通过摩擦可以产生热 思考：通过摩擦可以产生热这部分内能是从哪里来的呢？ 【实验1】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。 【现象】看到脱脂棉燃烧 【分析】当活塞迅速向下压时，活塞压缩桶内的空气做功，从而使桶内空气的内能增加，温度升高。当温度升高到脱脂棉的燃点时，脱脂棉棉开始燃烧，此过程中机械能转化为空气的内能。 【现象】看到瓶内出现白雾 【分析】向瓶内打气时，压缩瓶内空气，空气的内能增加，温度升高，瓶内水吸热气化，产生了更多的水蒸气。随着打入瓶内的空气增多，气压越来越大，直至冲开瓶塞，瓶内的空气膨胀。推动瓶塞做功时，空气的内能减小，温度降低，使水蒸气液化成小水滴，这就是实验中所看到的白雾。这一过程中，空气的内能转化为瓶塞的机械能。 【实验2】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。 【探究归纳】 做功可以改变物体的内能 （1）当外界对物体做功时，物体的内能增加，温度升高。 （2）当物体对外界做功时，物体的内能减少，温度降低。 （3）内能与机械能可以相互转化。 5．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。   (1)《天工开物》中，对釜的铸造有“铁化如水”，以泥固纯铁柄勺“从嘴受注”这样的记载，如图甲所示。其中“铁化如水”描述的过程中铁的内能______。将“铁水”注入模具中使“铁水”凝固成“釜”，浇铸过程中，铁的内能______（前两空选填“增大”“减小”或“不变”），这都是通过______的方式改变物体的内能。 (2)如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过______的方式改变内能，使筒内空气内能______（选填“增大”“减小”或“不变”），温度升高，达到艾绒的着火点。 【答案】(1)增大 减小 热传递 (2)做功 增大 【详解】（1）[1]“铁化如水”是铁从固态变为液态的熔化过程，熔化需要吸收热量，因此铁的内能增大。 [2][3]铁水凝固为釜的过程是液态变固态，凝固需要放出热量，因此铁的内能减小；这两个过程中，铁通过吸、放热改变内能，属于热传递的方式改变内能。 （2）猛推推杆时，推杆对筒内空气做功，将机械能转化为空气的内能，这是通过做功的方式改变内能；对物体做功，物体的内能增大，因此筒内空气内能增大，温度升高，达到艾绒着火点后艾绒燃烧。 6.如图1是一种切甘蔗用的铡刀示意图，铡刀用久了会变“钝”，我国劳动人民的一个传统手艺——磨刀，如图2所示，磨刀师傅磨刀时，手拿刀用力反复摩擦磨石，使刀刃变薄；磨刀时，手接触刀刃感觉有点“烫手”，有经验的磨刀师傅会洒一些冷水给刀冷却降温。   (1)如图1是一种切甘蔗用的铡刀示意图，切甘蔗时怎样切更省力，请说出你的方法并解释其中的道理。 (2)磨刀时，手接触刀刃感觉有点“烫手”，主要原因是什么？此过程中能量如何转化？ (3)请阐述磨刀师傅洒水降温的两个主要原因。 【答案】（1）将甘蔗靠近a点，减小阻力臂。根据杠杆原理，在阻力、动力臂不变时， 减小阻力臂，可减小动力；或沿 的方向按铡刀，根据杠杆原理，在阻力、 阻力臂不变时，增大动力臂，可减小动力。 （2）磨刀时，刀刃与磨石反复摩擦，对刀刃做功，使刀刃的内能增加，温度升高，所以手接触刀刃感觉有点“烫手”。能量转化：此过程中，机械能转化为内能。 （3）水的比热容较大，在升高相同温度时，水吸收的热量多，能有效吸收刀刃的热量，从而降低刀刃的温度。 水蒸发时会吸收热量，蒸发过程能带走刀刃的部分热量，起到降温的作用。 内能 内能 热传递和内能的改变 概念 物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能；单位是焦（J） 影响内能大小的因素 物体温度、质量、状态、体积、种类 做功和内能的改变 热传递 热传递可以改变物体的内能 概念 条件和方向 有温度差 相互接触 做功可以改变物体的内能 物体对外做功 物体内能增加 外界对物体做功 物体内能减少 01 02 03 热量是过程量；温度、内能是状态量 温度只能说“是、降低、升高” 热量只能说“吸收、放出” 04 热量只能说“吸收、放出” 温度、热量、内能的联系 温度（升高） （吸收） 热量 内能（增加） 一定 不一定 不一定 不一定 不一定 不一定 $