13.3 内能 课件（内嵌视频） 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第3节内能1.了解内能的概念，知道热传递和做功可以改变物体的内能。2.经历内能概念建立的过程，体会类比的方法在学习过程中的作用。3.通过观察和体验，归纳得出改变物体内能的两种方式，提升基于证据进行解释的能力。4.通过生活中内能转移和转化的实例，了解物理学在生产生活中的应用。教学目标问题装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里?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?我们知道，运动的物体具有动能，。构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们的动能也就越大。运动的分子也同样具有动能除此之外，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。弹簧形变时具有弹性势能互相排斥或互相吸引的分子具有势能飞在空中的足球，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。构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能(internalenergy)。内能的单位也是焦耳，各种形式能量的单位都是焦耳。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。一切物体，不论温度高低，都具有内能。炙热的铁水具有内能；寒冷的南极海面上漂浮的冰块，温度虽然低，但是其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。热传递与内能的改变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，火上喷发的熔岩流入大海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，内能减少，低温物体吸收热量，内能增加。物体吸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。做功与内能的改变除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能?结合下页图思考、讨论。甲.冬天为什么人们常搓手?乙.下滑时有什么感觉?上图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。2.如下图所示，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。演示做功改变空气的内能1.如右图所示，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。甲乙在上述实验中，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，是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增加，温度升高，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，说明水蒸气液化成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低。类似的现象还有通过搅拌让水温升高，通过捶打使铁块变热等。这些过程都伴随着做功。由此可见，做功也可以改变物体的内能。通过搅拌让水温升高摩擦焊接有了内能的概念后，我们就能理解，对一个物体加热或者做功，就是使能量"流入"了物体的内部，物体的内能增加。能量通过这种方式被储存起来。反过来，物体也可以对外放热或者做功，从而释放内能。小结内能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，叫作物体的内能单位焦耳（J）改变物体内能的方式热传递对物体加热，物体的内能增加物体对外放热，物体的内能减少做功对物体做功，物体的内能增加物体对外做功，物体的内能减少练习与应用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?两种情况下，内能均不增大。物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，与物体温度和体积有关，与物体的动能，重力势能无关。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。内能增大，机械能减小。臀部温度升高，说明内能增大。匀速下滑，动能不变，但重力势能减小了，所以机械能减小了。(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。火箭外壳温度升高，说明内能增大。火箭在加速上升的过程中，高度和速度都增大，重力势能和动能都增大，因此机械能增大。内能增大，机械能增大。(3)子弹击中一块木板，子弹温度升高。子弹温度升高，说明内能增大。子弹击中木板后，速度不断减小，因此机械能减小。内能增大，机械能减小。4.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。5.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!)摩擦后的图钉帽变热。图钉帽克服摩擦力做功，机械能转化成了内能，图钉帽的内能增大，温度升高。复习与提高1、1mL水大约有20滴，每滴水大约含有2x1021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?则数完1mL水所含水分子个数需要的时间为 4.23x1014年1mL水中，水分子的数量为20x2x1021个=4x1022个，1年能数的分子数为(365x24x3600)sx3个/s=9.4608x107个，≈4.23x1014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。对比可知，大气压力的大小远小于物体重力的大小，说明大气压的作用不是铅柱能悬吊重物的主要原因。大气压力约为F=p0S=1x105Pax1.5x10-4m2=15N,20kg物体的重力为G=mg=20kgx10N/kg=200N。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?3.8x103

J/(kg·℃)由c=可知，在吸收的热量和质量相同时，所以c液=≈3.8x103J/(kg·℃)另一种解法Q吸水=c水m(t水-t0)=4.2x103J/(kg·℃)×m×（40℃-20℃）=8.4x104mJQ吸液=c液m(t液-t0)=c液m×（42.1℃-20℃）=22.1c液mJQ吸水=Q吸液8.4x104mJ=22.1c液mJc液≈3.8x103J/(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?50℃1min放出的热量为Q放=60sx700J/s=4.2x104J，所以Δt==50℃Q吸=Q放=4.2x104J，5、地球上海水的总质量约为1.4x1021kg，比热容约为4.2x103J/(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1x1020J。这些热量约是全球年发电量的5.88x104倍放出的热量Q放=cmΔt=4.2x103J/(kg·℃)x