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第十四章　内能与热机
沪科版 九年级 物理（上）
第一节　内能及其改变
情景导入
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?
小时候经常玩的玩具——回力汽车，它运动时动能是从弹性势能转化而来的，而真正的汽车开动时它的动能从何而来？
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人类对“热”的渴望：
热是一种能量吗？如果是，那么它能做功吗？
钻木取火
点燃火柴取暖
热水袋取暖
合作探究
知识点一　 物体的内能
1．内能的概念
湍急的流水能推动水车，拉开的弹弓能将弹丸射出……流水、弹弓都具有能量。
你还记得动能、势能和机械能的概念吗？
(1)运动着的足球具有动能——运动着的分子具有动能。
(2)弹簧形变产生的作用力使弹簧具有势能——分子之间的作用力使分子具有分子势能。
(3)动能和势能的总和称为机械能——分子热运动的动能和分子势能的总和称为内能。
内能的单位： 焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
类比导入
归纳总结
(1)物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。
(2)内能是自然界能量存在的一种形式。
(3)内能的国际单位是焦耳，用符号J表示。
2．影响内能大小的因素
思考：
炽热的铁水有内能，那么寒冷的冰山有没有内能 呢？
什么样的物体具有内能？
物体在什么情况下具有内 能？
等质量热水的内能比冷水的内能大
灯丝炽热时的内能比未通电时的内能大
什么情况下物体的内能较大？影响内能大小的因素有哪些？
归纳总结
(1)一切物体都具有内能(任何情况下都有)。
(2)同一物体的温度降低时内能减少，温度升高时内能增加。
(3)对于同一物体，其内能的大小与物体的质量、温度和状态有关。
(4)材料不同的物体无法比较它们的内能大小。
合作探究
知识点二　改变物体内能的两种途径
物体的内能是会变化的。
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?
秋冬季节，天气寒冷，北风呼啸，走在上学的路 上，手会感到非常冷。想象一下怎样才能让自己的双手变暖和呢？
从能量转移或转化的角度来归纳一下，究竟有几种方式呢？
提出问题
高温物体：
热水袋
低温物体：
手
温度降低
温度升高
内能减少
内能增加
能量
转移
捂热水袋
演示实验
拿出准备好的粗铁丝，来回弯折铁丝，并感受一下弯折处的温度变化。可轮流做该实验。
铁丝弯折处的温度是怎样变化的？
1．做功改变物体的内能
做功可以改变物体的内能
做
中
学
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)。观察实验现象，思考这是为什么。
硝化棉
演示实验
压缩空气引火实验
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归纳总结
对物体做功，其他形式的能转化为内能，物体的内能增加；物体对外做功，内能转化为其他形式的能，物体的内能减少。
2．热传递改变物体的内能
铁锅烫手
暖风机升室温
太阳光晒棉被
上述现象中物体内能是否发生改变？
改变内能的方式是什么？
(热传导)
(热对流)
(热辐射)
归纳总结
(1)通过热传导、热对流和热辐射进行的热传递，都能使物体温度升高，改变物体的内能。
(2)在热传递的三种形式中，热传导时，物体内各部分的物质不发生移动；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；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。
合作探究
知识点三　热量
什么是热量？其物理量符号、单位及符号是什么？
提出问题
1.热量定义
在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量。
2.热量单位
焦耳（J）。
3.热量表示
用字母 “Q ”表示。
温度、内能和热量的区别：
①温度表示物体的冷热程度，从分子动理论的观点来看，温度是分子热运动的剧烈程度的标志，对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“含有”“有”或“没有”等。
温度、内能和热量的区别：
②内能是物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和。内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。
温度、内能和热量的区别：
③热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量前加“含有”“有”或“没有”。
吸收热量
一定
不一定（物态变化）
不一定
（物态变化）
不一定
（做功）
一定
不一定
（做功）
内能增加
温度升高
温度、内能和热量的区别：
热量与生命
材料拓展
你是否发现，即使我们喝下大量冰镇饮料或在热水浴池中泡上很长时 间，我们的体温也不会有多大变化。身体放热或吸热时，体温为什么不降低或升高呢？
原来，在人和一些动物的下丘脑中(位于大脑皮层下面)，有一个负责保持体温不变的“调节器”。当喝下冰镇饮料后，胃壁温度降低，胃部神经将凉的感觉信号传给了下丘脑，它立即发出指令加快血液循环，把大量热量带到胃壁，保持了胃的正常温度。当外界温度降低时，下丘脑立即发出指令，加快新陈代谢多产生热量，还发出指令使毛孔收缩，减少散热，以保持正常体温。然而，下丘脑的调节功能是有限度的。若外界温度过低，新陈代谢产生的热量将补偿不了由于身体表面蒸发、传导和呼吸引起的热量损失，于是体温下降，严重时就会造成死亡。因此，人在冬天要穿上棉
衣御寒；生活在寒冷环境中的动物都有厚厚的毛皮。一只北极熊，不必加快新陈代谢的速度，就能在－50 ℃的环境中舒舒服服地过日子。
当外界温度较高时，人和动物就要向外界加快散热以保持体温。例如，人在热水浴时，下丘脑发出指令加快皮肤的血液循环，大量出汗散热，同时加快呼吸，使热量随气体和水分一同排出，从而有效地防止了人体温度的上升。有的动物没有汗腺，向外散发热量就有些困难了，狗就是这种动物之一。夏天，狗总是张着嘴、伸着舌头，它就是靠伸长的舌头蒸发水分来散发热量的。
应用物理学概念和规律来研究生命运动，已经形成一门新的交叉学科——生物物理学。
课堂小结
内能及其改变
物体的内能
影响内能大小的因素
改变物体内能的两种途径
热传递
热量
温度、内能和热量的区别
概念
做功
概念、单位
热传导
热对流
热辐射
随堂检测
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。
热量要从温度高的物体向温度低的物体传递。把饮料放进冰箱，饮料放出热量，内能减小，温度降低，是通过热传递改变饮料的内能。
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
B
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，简壁会发热
A
4.图中的两名儿童正在取暖，其中女孩抱着热水杯通过______的方式取暖，男孩用力搓手通过_____的方式取暖。
热传递
做功
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。请试一试(注意瓶口不能对着人 )，说明这是为什么。
用力扭动矿泉水瓶时，对瓶内气体做功，气体的内能增加，温度升高。松开瓶盖时，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低，导致瓶口附近的水蒸气遇冷凝结成小水滴，形成白雾。
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?
钻木取火”是利用摩擦生热的原理,钻木时,钻头和木头之间相互克服摩擦做了功,双方的内能都增加,温度升高。当达到木头的燃点时,木头就燃烧起来。火柴点火与钻木取火有相同的原理,都是利用了做功改变物体的内能。

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