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(共35张PPT)
12.1 内能
一、物质的微观构成：分子动理论的基本观点
要理解内能的概念，我们首先需要了解物质的微观构成。一切物质都是由大量分子、原子构成的，这些微观粒子在不停地做无规则运动，并且粒子之间存在着相互作用力。分子动理论的基本观点可以概括为以下三点：
物质是由大量分子、原子组成的：分子的体积非常小，直径约为\( 10^{-10}\ \text{m} \)，一滴水中就含有约\( 1.67 \times 10^{21} \)个水分子。
分子在不停地做无规则运动：我们可以通过扩散现象来证明分子的无规则运动。例如，在一杯清水中滴入一滴墨水，墨水会逐渐在水中扩散开来；打开一瓶香水，很快就能在房间的各个角落闻到香味。这些现象都表明分子在不停地做无规则运动，温度越高，分子的无规则运动越剧烈。
分子之间存在着引力和斥力：分子之间既有引力又有斥力，这两种力的大小与分子之间的距离有关。当分子之间的距离较小时，斥力起主要作用；当分子之间的距离较大时，引力起主要作用；当分子之间的距离很大时，分子之间的作用力可以忽略不计。例如，固体很难被压缩，说明分子之间存在斥力；固体很难被拉伸，说明分子之间存在引力。
二、内能的概念：物体内部的能量总和
（一）内能的定义
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。内能是物体内部所有微观粒子所具有的能量的总和，而不是某个分子或几个分子所具有的能量。一切物体，不论温度高低，都具有内能。例如，冰冷的冰块虽然温度很低，但它的内部仍然有分子在做无规则运动，分子之间仍然存在相互作用力，因此冰块具有内能；炽热的铁块具有内能，静止在地面上的石头也具有内能。
（二）影响内能大小的因素
物体的内能与多个因素有关，主要包括：
温度：温度越高，分子的无规则运动越剧烈，分子热运动的动能越大，物体的内能就越大。例如，同一杯水，温度升高时内能增大，温度降低时内能减小。
质量：质量越大，物体内部的分子数量越多，分子热运动的动能和分子势能的总和就越大，物体的内能就越大。例如，一大杯热水比一小杯热水的内能大。
状态：物体的状态不同，分子之间的距离和相互作用力也不同，分子势能的大小也不同，因此物体的内能也不同。例如，质量相同的冰和水，虽然温度可能相同，但水的内能比冰的内能大，因为冰融化成水时需要吸收热量，内能增加。
物质种类：不同种类的物质，分子的结构和分子之间的相互作用力不同，因此在质量、温度、状态相同的情况下，内能也可能不同。
三、内能与温度的关系：温度是内能的 “晴雨表”
温度是表示物体冷热程度的物理量，它与物体的内能密切相关，但两者并不是完全等同的。
温度升高，内能一定增加：当物体的温度升高时，分子热运动的动能增大，物体的内能一定增加。例如，对铁块加热，铁块的温度升高，内能增大。
内能增加，温度不一定升高：物体的内能增加时，温度不一定升高，这是因为内能的变化还可能是由于分子势能的变化引起的。例如，晶体在熔化过程中，吸收热量，内能增加，但温度保持不变；液体在沸腾过程中，吸收热量，内能增加，但温度保持不变。
因此，温度是物体内能的一个重要标志，但不是唯一标志，不能简单地认为内能增加温度就一定升高，或者温度不变内能就一定不变。
四、改变物体内能的两种方式：做功和热传递
（一）做功改变物体的内能
对物体做功，物体的内能增加：当外力对物体做功时，机械能可以转化为物体的内能，使物体的内能增加，温度升高。例如，冬天搓手时，双手相互摩擦，克服摩擦力做功，手的内能增加，温度升高，感到暖和；用铁锤敲打铁块，铁锤对铁块做功，铁块的内能增加，温度升高。
物体对外做功，物体的内能减少：当物体对外做功时，物体的内能可以转化为机械能，使物体的内能减少，温度降低。例如，给自行车轮胎放气时，气体对外做功，轮胎内气体的内能减少，温度降低，用手触摸气门芯会感到发凉；瓶内的高压气体膨胀对外做功，瓶口周围的温度会降低，甚至会出现白雾。
做功改变物体内能的实质是能量的转化，即其他形式的能与内能之间的相互转化。
（二）热传递改变物体的内能
热传递的定义：热传递是指热量从高温物体传到低温物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。在热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少，温度降低；低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。
热传递的条件：热传递发生的条件是物体之间或物体的不同部分之间存在温度差。当温度差消失时，热传递停止，物体达到热平衡。
热传递的方式：热传递有三种方式，分别是传导、对流和辐射。
传导：热量沿着物体从高温部分传到低温部分的方式叫做传导，固体、液体、气体都可以发生传导，但固体的传导效果最好。例如，用金属勺舀热汤时，勺柄会逐渐变热，这是通过传导的方式传递热量。
对流：依靠液体或气体的流动来传递热量的方式叫做对流，对流只在液体和气体中发生。例如，烧水时，水的底部受热后温度升高，密度减小，向上运动，周围的冷水补充过来，形成对流，使整壶水都变热。
辐射：热量以电磁波的形式从物体向外传递的方式叫做辐射，辐射不需要依靠介质，可以在真空中进行。例如，太阳的热量就是通过辐射的方式传到地球的；冬天坐在火炉旁，会感到温暖，这也是通过辐射的方式传递热量。
热传递改变物体内能的实质是能量的转移，即内能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分。
（三）做功和热传递的区别与联系
区别：做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移。
联系：做功和热传递都可以改变物体的内能，在改变物体内能的效果上是等效的。例如，要使一杯水的内能增加，可以通过加热的方式（热传递），也可以通过搅拌的方式（做功）。
五、热量：热传递过程中转移的能量
（一）热量的定义
在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量，用符号\( Q \)表示。热量是一个过程量，它只存在于热传递的过程中，不能说物体 “具有多少热量”，只能说物体 “吸收了多少热量” 或 “放出了多少热量”。
（二）热量的单位
热量的单位与能量的单位相同，都是焦耳（J）。在实际应用中，有时也会使用卡路里（简称卡，符号为 cal）作为热量的单位，\( 1\ \text{cal} = 4.2\ \text{J} \)。
（三）热量与内能的关系
物体吸收热量时，内能增加；物体放出热量时，内能减少。但物体内能的增加或减少并不一定是通过热传递实现的，也可以通过做功实现。因此，热量是内能变化的量度之一，但不是唯一的量度。
六、内能的利用：从生活到生产
内能在生活和生产中有广泛的应用，主要体现在以下两个方面：
利用内能来加热：这是内能最常见的应用之一。例如，家庭中用煤气、天然气、电等加热食物和水；冬天用暖气取暖，暖气通过热传递将内能转移到室内空气，使室内温度升高。
利用内能来做功：通过内能转化为机械能来做功。例如，汽车发动机是通过燃烧汽油或柴油，将燃料的化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能，使汽车行驶；蒸汽机是通过燃烧燃料将水加热成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，将内能转化为机械能。
七、课堂实验：探究改变物体内能的方式
（一）实验目的
探究做功和热传递是否能够改变物体的内能。
（二）实验器材
打气筒、乙醚、棉花、玻璃筒、橡皮塞、酒精灯、烧杯、水、铁块。
（三）实验步骤
做功改变物体内能的实验：
在玻璃筒内放入少量乙醚，用橡皮塞塞紧筒口，将一根绳子缠绕在玻璃筒上，迅速拉动绳子，观察橡皮塞的变化。
现象：橡皮塞被弹出，玻璃筒口出现白雾。
分析：拉动绳子时，绳子与玻璃筒之间的摩擦力做功，使玻璃筒的内能增加，温度升高，从而使乙醚汽化。乙醚蒸气膨胀对外做功，将橡皮塞弹出，同时乙醚蒸气的内能减少，温度降低，液化成小液滴，形成白雾。
热传递改变物体内能的实验：
在烧杯中倒入适量的水，用酒精灯加热，将铁块放入热水中，过一段时间后，用手触摸铁块，感受铁块的温度变化。
现象：铁块的温度升高。
分析：热水通过热传递将内能转移给铁块，使铁块的内能增加，温度升高。
（四）实验结论
做功和热传递都可以改变物体的内能，对物体做功或物体吸收热量，物体的内能增加；物体对外做功或物体放出热量，物体的内能减少。
八、课堂小结
分子动理论：物质由大量分子、原子组成；分子在不停地做无规则运动；分子之间存在引力和斥力。
内能的定义：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，一切物体都具有内能。
影响内能的因素：温度、质量、状态、物质种类等。
内能与温度的关系：温度升高，内能一定增加；内能增加，温度不一定升高。
改变内能的方式：做功（能量转化）和热传递（能量转移），两者在改变内能的效果上是等效的。
热量：热传递过程中传递能量的多少，单位是焦耳（J）。
九、课堂练习
下列关于内能的说法中，正确的是（ ）
A. 温度为 0℃的物体没有内能 B. 物体的内能增加，一定是吸收了热量
C. 物体的内能增加，温度一定升高 D. 物体的温度升高，内能一定增加
冬天用热水袋取暖，是通过______的方式改变物体的内能；用双手搓手取暖，是通过______的方式改变物体的内能。
质量相同的 0℃的冰和 0℃的水，的内能大，因为。
为什么在烈日当空的夏天，海边的沙子烫脚，而海水却很凉？
十、课后作业
完成课本上的相关练习题，巩固对内能概念的理解。
举例说明生活中哪些现象是通过做功改变物体的内能，哪些现象是通过热传递改变物体的内能，并分析能量的转化或转移过程。
设计一个实验，比较不同物质的吸热能力，写出实验方案、所需器材、实验步骤和预期现象。
查阅资料，了解太阳能热水器的工作原理，说明其中能量的转化或转移过程。
2024沪粤版物理九年级上册
12.1 内 能
第十二章 内能与热机
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
1.了解内能的概念，知道内能的单位。
2.能简单描述温度与内能的关系。
3.知道对于同一个物体，温度越高，内能越多，温度 越低，内能越少。
4.知道做功和热传递可以改变物体的内能。
学习目标
人类生活、生产离不开能量。因此，我们有必要学习并了解一些有关能量方面的知识。根据你的认识与了解，说说能量有哪些形式。
观察与思考
驱动这些交通工具做功的能量是从哪里来的？
观察与思考
运动着的篮球具有动能
运动着的分子也具有动能
自由下落的苹果和地球互相吸引，具有势能
互相吸引的分子也具有势能
被压缩的弹簧的各部分互相排斥，具有势能
互相排斥的分子也具有势能
一、物体的内能
观察与思考
在物理学中，把物体内所有分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。
归纳与小结
炽热的钨丝温度高达2500℃，它具有的内能比常温时多
液态空气的温度为-200℃，它具有的内能比常温时少
同一物体，物体的温度越高，内能越多；温度越低，
内能越少。
观察与思考
温度相同的同种物质，质量越大，内能就越多。
做功改变物体内能
热传递改变物体内能
观察下列情况是通过怎样的途径来改变物体的内能？
做功和热传递都可以改变物体的内能。
二、改变物体内能的方式
如图所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一块浸透乙醚的棉花球，迅速向下压活塞，棉花球燃烧起来了，这是为什么呢？
因为活塞压缩空气做功，空气的内能增大，温
度升高，当达到乙醚的着火点时，筒内的棉花
球就会燃烧起来。
实验与探究
将一根铁丝快速反复弯折数十次，铁丝弯折处会发热。
铁丝弯折处会发热，表明铁丝弯折处的温度升高了，铁丝的内能增大了，铁丝的内能增大是由于人对铁丝做了功。
小结：做功可以改变物体的内能。
实验与探究
(a)酒精灯燃烧时，热从金属棒的一端传导至另一端，从而使水的温度升高，内能增加
(b)烧水时，热通过水的对流从壶底传向壶内各处，从而使水的温度升高，内能增加
(c)太阳向地球辐射太阳能，水吸收太阳能，温度升高，内能增加
热传递有传导、对流和辐射三种方式。三种方式都可以改变物体(水)的内能。
小结：热传递可以改变物体的内能。
归纳与小结
下面的铁锅、棉被的内能改变了吗？这是通过什么方式改变物体的内能？生活中还有哪些现象和这些类似？
铁锅热得烫手
棉被被晒得暖呼呼的
观察与思考
发高烧的病人常用湿毛巾冷敷，冷敷时，热从 传给 。
毛巾
人体
人体和毛巾的内能有改变吗？
有，人体的温度降低，内能减少；毛巾的温度升高，
内能增多。
观察与思考
生活中有哪些例子是利用热传递来改变内能的
太阳能热水器
凸透镜点燃木柴
观察与思考
热传递改变内能的实质是什么
转移
高温部分的内能
低温部分
(同一物体之间)
高温物体的内能
低温物体
(不同物体之间)
观察与思考
发生热传递的条件是不同物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。
改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。
这两种方式对于改变物体的内能是等效的。
归纳与小结
内能
1. [2023·成都中考改编]把两滴墨水分别同时滴入盛有相同质
量的冷水和热水的玻璃杯中，实验现象如图所示，分析可
知物体的温度越高，分子的无规则运动越 。物体
的内能是物体内所有的分子 能与分子 能的总
和，因此实验开始前 (填“冷水”或“热水”)的
内能大。
剧烈　
动　
势　
热水　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
【补充设问】若将冷水倒掉一些，对比原来这杯冷水，杯
中剩余冷水的内能 。
减小　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2. 【教材改编题】在物理研究中，有时要运用推理性结论来
初步解释相关问题。如图所示，甲杯中水量较少，乙、
丙、丁杯中的水量相同，各杯中水的温度如图所示。
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
(1)比较各杯中水的内能大小时，主要考虑水的
和 两个因素。
(2)内能最大的是 杯中的水。
(3)内能不好比较的是 两杯中的水。
质量　
温度　
乙　
甲、丁　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
3. 下列关于内能的说法中，正确的打“√”，错误的打
“×”。
(1)内能和温度有关，所以0 ℃的物体没有内能。 (　×　)
(2)温度高的物体内能一定比温度低的物体大。 (　×　)
(3)物体的运动速度越大，内能越大。 (　×　)
(4)静止的物体没有动能，但有内能。 (　√　)
×
×
×
√
2
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7
8
9
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11
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1
物体内能的改变
4. [2024·淮南月考改编]淮南牛肉汤是安徽有名的小吃，一片
热气腾腾的牛肉放入口中，舌尖上除了感觉到美味外，舌
尖的温度也 了，舌尖的内能 ，这是通
过 的方式改变了舌尖的内能。
升高　
增大　
热传递　
2
3
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7
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10
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12
1
5. 【教材改编题】如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃
筒底部，放入一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，
玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能 (填
“增加”或“减少”)，空气的内能是通过 的
方式被改变的。
增加　
做功　
2
3
4
5
6
7
8
9
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12
1
6. [2024·合肥月考改编]下列现象中，利用做功改变物体内能
的是 ，其余是通过 方式改变物体
内能的。内能的单位与功的单位一样，也是 。
①冬天，人们用双手反复摩擦取暖
②在古代，人类钻木取火
③冬天，人们用嘴对着双手“哈气”取暖
④把烧红的铁块放到冷水中，冷水变热
⑤晒太阳时会感到很热
⑥用锤子反复打击一块铁片，铁片的温度会升高
⑦多次弯折一根铁丝，弯折处会发烫
①②⑥⑦　
热传递　
焦(J)　
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3
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5
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11
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1
7. [2023·合肥肥西模拟改编]如图所示，“艾灸”是用点燃艾
条产生的热刺激人体穴位，达到理疗效果的一种中医治疗
方法。“艾灸”时通过 (填“做功”或“热传
递”)的方式改变了穴位处的内能。随着时间变长，穴位
处的温度降低了，说明穴位处的内能 (填“增
加”或“减少”)。
热传递　
减少　
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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1
8. [2024·黄山月考改编]如图所示的压缩空气除尘罐是一种能
够快速清除键盘等物品缝隙内灰尘的产品。在使用时，罐
内的高压空气从喷嘴喷出，从而对外 ，内能
(填“增大”“减小”或“不变”)，导致罐体表面的
温度 (填“升高”“降低”或“不变”)。
做功　
减
小　
降低　
2
3
4
5
6
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8
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1
9. [科学思维]如图甲所示，将装有热奶的奶瓶放入水中冷
却，根据测得的数据，作出如图乙所示的热奶和水的温度
随时间的变化图像，根据图像回答下列问题。
2
3
4
5
6
7
8
9
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1
(1)表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中
的 (填“A”或“B”)。
(2)热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的
。这个过程中热奶的内能 ，水的内能
。10～15 min内，热奶和水 (填“有”或
“没有”)发生热传递。
A　
温
度　
减少　
增
加　
没有　
2
3
4
5
6
7
8
9
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1
10. 【跨学科·数学】学习了内能的概念后，聪明的小红根据
所学知识画出了如图所示的柱状图：甲物体分子动能总
和为E甲1，分子势能总和为E甲2；乙物体分子动能总和为
E乙1，分子势能总和为E乙2。通过观察柱状图，甲、乙两
物体相比，则(　C　)
C
A. 两物体分子数相同
B. 两物体所处物态相同
C. 甲物体的内能较大
D. 乙物体的温度较高
2
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1
11. [立德树人·古人智慧][2024·芜湖月考]如图是战国时期就
出现的现代冰箱雏形——青铜冰鉴。在冰鉴的两侧放入
冰块，中间放入水果，过一会儿就能吃上冰镇水果了。
酷暑时，在屋内多放几个冰鉴还能有效地降温避暑，下
列说法正确的是(　C　)
C
A. 冰块的温度低于0 ℃，不具有内能
B. 冰块熔化过程中温度不变，内能不变
C. 用冰鉴降温避暑时，房间内空气的温度降低，内能减少
D. 冰镇水果通过做功的方式减小水果内能
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1
易错点睛：一切物体在任何情况下都有内能；晶体在熔
化过程中要不断吸热，内能增加。
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12
1
12. 【物理与日常生活】如图所示为小点的妈妈用奶锅加热
牛奶的情景，其中包含着热传递的三种方式，分别是热
传导 、热对流 、热辐射 ，平时妈妈“蒸
馒头”主要是利用 ，“烙饼”主要是利用 ，
“烤面包”主要是利用 。(均填“a”“b”或“c”)
a　
b　
c　
b　
a　
c　
2
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5
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8
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1
12.1 内能
一、物体的内能
1.定义
2.相关因素：温度、质量、状态、体积等
二、改变物体内能的方式
1.热传递
2.做功
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