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第2节 内能
1. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度与内能的关系.
2. 知道热传递和做功都可以改变物体的内能.
3. 知道热量的概念及单位.
学习目标
瓶塞会跳，说明瓶塞跳起的过程中做了功，而功又是能量转化的量度.
观察与思考
那么，推动瓶塞的能量来自哪里？是什么能量转化成瓶塞的机械能呢？
F s
功
能量
装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会跳起来.
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新知学习
运动的汽车具有动能
运动的分子也具有动能，叫做分子动能.
动能、势能统称为机械能
类比
类比
互相吸引或排斥的分子也具有势能，叫做分子势能.
被压缩和拉伸的弹簧具有弹性势能
？
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能.
一、内能
定 义
单 位
焦耳 (J) 各种形式能量的单位都是焦耳.
机械能
机械能与整个物体的机械运动情况有关
注：内能是不同于机械能的另一种形式的能.
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
飞在空中的足球，除了具有机械能 (动能和重力势能) 外，还具有什么能？
思考
思考
一切物体都具有内能吗？
0 ℃ 的冰块有内能吗？
A、有 B、没有
当物体达到绝对零度时，分子停止热运动，物体的内能为0
-273.15 ℃
理想的状态，物体不可能达到
由于一切物体都是由分子构成的，分子在永不停息地做无规则的运动，所以一切物体在任何情况下都具有内能.
√
(1) 与温度有关：同一物体，温度越高，分子运动越剧烈，内能越大；
反之，内能越小.
物体的内能与什么因素有关？
物体的温度
物体的质量
物体的状态
(2) 与质量有关：温度一定时，物体的质量越大，分子数目越大，
它具有的内能越大.
(3) 与状态有关：同一物质，状态不同时，具有的内能也不同.
思考
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
例 判断下列说法的正误. 正确的在括号中画“√”，错误的在括号中画“×”.
1. 50 g 40 ℃的水的内能小于50 g 0 ℃水的内能( )
2. 温度相同时，100 g 0 ℃的水的内能小于50 g 0 ℃的水的内能( )
3. 50 g、0 ℃的水与50 g、0 ℃的冰内能不同( )
×
×
√
质量、状态一定的同一物体，温度越高，分子运动越剧烈，内能越大
温度、状态一定的物体，质量越大，分子数目越大，它具有的内能越大
温度、质量一定的同一物体，状态不同时，具有的内能也不同
区别
内能
机械能
定义
运动
影响因素
存在
物体内所有分子的
动能和分子势能的总和
分子的热运动 (微观)
物体的温度、质量、状态
不可为0
物体的质量、速度和高度
可为0
物体的机械运动 (宏观)
物体具有的动能和势能的总和
区分内能与机械能
例 甲、乙、丙三个同规格容器内装有水，三杯水体积、温度的关系如图所示，____(选填“甲”“乙”或“丙”) 杯中水的内能是最大的，____(选填“甲”“乙”或“丙”) 杯中水的内能是最小的.
丙
甲
t甲=t乙
m甲＜m乙
甲杯中水的内能比乙小
m乙=m丙
乙杯中水的内能比丙小
t乙＜t丙
15℃
15℃
25℃
甲
乙
丙
思考
寒冷的冬天，人们可以借助其他温度较高的物体使双手暖和
起来. 如：热水袋、热水杯、暖气片、哈气等.
这些都是通过什么方式改变双手内能的？
热传递
内能
增加
低温物体
高温物体
内能
减少
热量
二、物体内能的改变
1. 热传递：热量从高温物体传递给低温物体的过程. 此过程中
低温物体温度升高，高温物体温度降低.
(2) 热传递的条件：
物体之间有温度差.
(1) 热传递可以改变物体的内能.
(4) 热传递的实质：能量的转移.
(5) 热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量.
符号：Q 单位：焦耳 (J)
(能量的形式并没有发生改变)
(3) 热传递的方向：
能量从高温物体传向低温物体，
或从同一物体的高温部分传向低温部分.
注：热量是一个过程量，不是状态量. 不能说“具有”或“含有”，可以表述为“吸收”或“放出”等.
电热毯
地暖
烤肉
火锅
生活中还有哪些关于热传递的实例呢？
烧水
冰敷
降温
晒太阳
放出热量，温度降低，内能减少；
吸收热量，
温度升高，
内能增加.
传递热量
不同物体
同一物体
高温物体
低温物体
高温部分
低温部分
两物体温度相同时，热传递才会停止.
过程
结果
热传递
条件：存在温度差
例 判断下列说法的正误. 正确的在括号中画“√”，错误的在括号中画“×”.
(1) 热量是从内能大的物体传递给内能较小的物体( )
(2) 发生热传递的两个物体最终内能相同( )
(3) 物体的内能增加，它的温度一定升高( )
发生热传递时，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，内能大的物体温度不一定高
物体吸收热量，内能增大，温度不一定升高；如：晶体熔化
两个相互接触的物体没有发生热传递，原因是温度相同，不存在温度差
×
×
×
寒冷的冬天，除了前面几种热传递的方法外，人们也会通过搓手取暖，这又是什么原理呢？
思考
思考
如图，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象，想一想这是为什么？
实 验 1
实验现象：硝化棉会燃烧.
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外界对气体做功
气体的内能增加，温度升高
达到硝化棉的燃点
硝化棉燃烧
外界对物体做功，物体的内能增大，温度升高.
实 验 2
在烧瓶内装入少量的水，塞紧瓶塞后，用打气筒往瓶内打气，观察发生的现象，想一想这是为什么？
实验现象：塞子跳起，瓶口出现白雾.
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瓶内气体膨胀对外做功
气体内能减小，温度降低
瓶内水蒸气液化成小水滴
瓶内出现白雾
物体对外做功，物体的内能减小，温度降低.
总结：做功也可以改变物体的内能.
解释：
搓手时克服摩擦做功，
将机械能转化为内能，
双手的内能增加，温度升高，
从而达到取暖的效果.
请你解释搓手取暖的原理.
你还知道哪些做功改变物体内能的例子呢？
玩滑梯下滑时，臀部发热
用砂轮打磨金属，火花四溅
流星划过天际，发光发热
钻木取火
摩擦生热
克服摩擦做功
瓶内水蒸气推动瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，瓶塞跳起.
现在你能解释，推动瓶塞的能量来自哪里？是什么能量转化成瓶塞的机械能吗？
释疑
通常伴随着运动
改变物体内能的两种方式：
归纳
压缩、弯折、敲打、摩擦、膨胀
方式一：热传递
方式二：做功
能量转化：能量形式改变
能量形式不变
实质
实质
物体间存在温差
在改变内能上是等效的
热传递、做功与内能的改变规律
(1) 热传递改变物体的内能：
规律：在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减小；
低温物体吸收热量，内能增大.
内能发生转移
(2) 做功改变物体的内能：
规律： 外界对物体做功，物体的内能会增大；物体对外做功，物体
的内能会减小.
内能与机械能间相互转化
例 如图所示是古人锻造铁器的过程，加热、锻打和淬火都可以改变物体的内能，其中利用热传递的方式改变铁器内能的是___________过程，利用做功的方式改变铁器内能的是______过程．(均选填“加热”“锻打”或“淬火”)
加热、淬火
锻打
淬火
水从铁器中吸收能量
水的内能增加，铁器的内能减少
锻打
铁器发热
铁器的内能增加
加热
铁器从火中吸收能量
铁器的温度升高
热传递改变物体内能
做功改变物体内能
三、温度、热量、内能的区别与联系
温 度 热 量 内 能
定义 物体的冷热程度 物体在热传递过程中传递能量的多少 物体中所有分子的分子动能和分子势能的总和
状态 状态量 过程量 状态量
单位 ℃ J J
表述 “降低、升高”等 “吸收、放出”等 “有、具有、增加、减少”等
要吸收热量
内能 增加
1. 通常情况下，一个物体的温度升高
一定
不一定
摩擦生热
做功也可以使物体内能增大，温度升高
钻木取火
要吸收热量
2. 物体的内能增加
晶体熔化
水沸腾
不一定
温度 升高
不一定
做功也可以使物体内能增大
3. 物体吸收热量
不一定
温度 升高
不一定
内能 增加
晶体熔化、水沸腾
若物体吸收的热量全部对外做功，内能可能不变；
若物体一边吸收热量一边对外做功，且吸收的热量 ＜ 对外做功消耗的内能，内能减小.
若物体只吸热不做功，内能增加；
例 生活中“热”的含义非常丰富，以下对“热”的解释合理的是( )
A. 壶中的水很热中的“热”指的是内能
B. 摩擦生热中的“热”指的是热量
C. 物体吸热升温中的“热”是指温度
D. 液化气燃烧时产生热中的“热”是指热量
D
“热”是指水温度很高
×
克服摩擦做功，使物体的内能增加，“热”是指内能
×
物体吸收热量，“热”是指热量
×
液化气燃烧时产生热，“热”是指放出热量
√
做功与热传递在改变物体内能上是_____的.
实质：能量_____
实质：能量_____
单位：_____，符号为：_____
内能
内能
课堂小结
物体内能的改变
定义: 构成物体的_________，其热运动的_____与_________的总和叫做物体的内能.
所有分子
动能
分子势能
分子动能：分子在不停地做热运动
分子势能：分子间存在相互作用力
焦耳
单位:______ ,符号是：_____.
J
物体温度降低时，内能______，温度升高时内能______.
热传递
做功
定义：在_______过程中，传递能量的多少叫热量.
热量
规律：_____物体放出热量，其内能_____；_____物体吸收热量，其内能_____.
产生的原因
规律：物体对外界做功，物体的内能_____；外界对物体做功，物体的内能_____.
减小
增加
热传递
焦耳
J
高温
减少
低温
增加
转移
减少
增加
转化
等效
一切物体都具有内能
1. 下列四幅图中关于内能的说法正确的是( )
A. 图甲中运动的篮球只有机械能没有内能
B. 图乙中被拉开的橡皮绳的分子间具有分子势能
C. 图丙中冰山的温度很低，所以不具有内能
D. 图丁中铁块化为铁水后含有的内能减小
随堂练习
B
一切物体在任何情况下都具有内能;
运动的篮球既有机械能又有内能
一切物体在任何情况下都具有内能
熔化吸热，内能增大
×
×
×
橡皮绳分子间存在引力和斥力
√
2. 火柴头在火柴盒上轻轻划过就能燃烧，从能量转化的角度讲，是将_____能转化为_____能，这是通过_____的方式实现的. 火柴头也可以用火点燃，这是用________的方式实现的.
机械
内
做功
火柴头在火柴盒上轻轻划过是摩擦生热，属于通过做功的方式改变物体的内能，将机械能转化为内能
用火点燃火柴，是能量的转移，这是通过热传递的方式改变火柴头的内能
热传递
冰粒内能增大，机械能减小；
冰粒在下落过程中，克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，因而冰粒的机械能减小，内能增大.
3. 请分析在以下过程中，冰粒、火箭箭体和子弹的内能是增大还是减小 机械能增大还是减小
(1) 云中形成的冰粒在下落中，温度渐渐升高变成了雨滴.
(2) 火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高.
火箭箭体内能增大，机械能增大；
火箭在升空过程中，速度增大、高度升高，所以机械能增大，同时克服摩擦做功，箭体温度升高，内能增大，这些都是消耗了燃料的化学能转化而来的.
(3) 子弹击中一块木板，温度升高.
子弹内能增大，机械能减小.
子弹击中木板后，速度减小机械能减小，温度升高说明内能增大.
4. (2023绵阳) 新材料为人们带来了“神奇”的55 ℃恒温水杯．这种水杯在夹层中有一种传热材料，把沸水倒入恒温水杯中，传热材料快速吸收沸水热量并贮存起来，使水温快速降到55 ℃左右；当水温低于55 ℃时，传热材料缓慢释放热量，水温保持基本不变．则( )
A. 在快速降温过程中，传热材料吸热内能减少
B. 在快速降温过程中，水放热内能减少
C. 在温度保持不变时间内，传热材料放热内能增加
D. 在温度保持不变时间内，水吸热内能增加
B
沸水放出热量，内能减小，温度降低;
传热材料吸收热量，内能增大，温度升高
传热材料放出热量，内能减小，温度降低
水吸收热量，与放出热量速度相同，温度基本不变，内能基本不变
×
×
×
√

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