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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第十三章 内能
专题03 内能
物理观念：了解内能和热量的含义,知道做功和热传递是改变内能的两种途径,能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来;了解热传递的三种形式。
科学思维：能用类比法建立内能的概念，在探究过程中能够用转换法处理问题。
科学探究:设计并实施实验,观察并分析实验现象,归纳改变物体内能的方法。在探究过程中,学会使用转换法显示不易被直接观察的物理量变化。
科学态度与责任：知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义;了解热量的概念,能在生活和相关的物理活动中正确使用其术语。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
2. 知道热传递可以改变物体的内能。
3. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
本节课重点难点
重点：1. 内能概念的建立。2. 改变物体内能的两种途径。
难点：用类比的方法建立内能的概念。
阅读教材，自主学习知识点，完成以下问题：
知识点一、物体的内能
1. 内能的定义：分子由于不停地做热运动而具有的动能叫做_____；分子之间由于存在类似弹簧形变时的相互作用力而具有的势能叫做______。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。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
2.影响内能的因素：
内能是储存在物体内部的能量，一切物体都有内能，同一物体，温度越高，物体内分子运动越快，分子动能越大，内能也越大 。即内能与温度有关；内能还和物体内部分子的多少、 种类 、 结构、状态 等因素有关。 温度是内能改变的标志。
（1）内能和物体质量的关系：物体的质量越大，物体内部分子的_____就越多，所以物体内能也就越 大 。例如：温度相同的一大桶水比一小杯水内能大。
（2）内能和温度的关系：物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，物体内分子运动速度越大，分子动能就越大 ，物体内能也就越 。例如：同一物体温度越高，内能越大。
（3）内能和物体状态的关系：物体的状态不同，分子间的距离不同，分子间的作用力大小也就不同，从而会改变分子的势能大小，所以内能也不同。例如：冰熔化过程中，温度虽然不变（即分子的动能不变），内能却在_____。
知识点二、改变内能的方式
改变内能的方式有：做功和热传递。
1.热传递改变物体内能：
①热传递的定义：内能从高温物体传到低温物体或从______物体的高温部分传到低温部分的过程，叫热传递。
②热传递的条件：两物体间或同一物体的不同部分间存在着______。
③内能传递的方向：从____温传向_____温。
④热传递的实质：_____的转移.
⑤物理上用____描述热传递过程中，所传递的那一部分内能的多少。所以，不能说“物体热量多（或少）”或“物体含有多少热量”。
2. 做功改变物体内能
①对物体做功，是其它形式的能量转化为内能，物体内能 ；物体对外做功，是内能转化为其它形式的能量，物体内能_____。
②做功改变物体内能的实质：______的转化。
③对物体做功，物体的内能_____改变。
3.做功和热传递对改变物体的内能是等效的，因此，功、热量和内能有相同的单位，都是焦 。但它们的本质不同。做功改变物体的内能，实质上是能量的______；热传递改变物体的内能，实质上是内能的______。
易错点警示1 内能与机械能的区别
内能 机械能
概念 物体内部所有分子动能 与分子势能的总和 物体所具有的动能 和势能的总和
影响因素 物体的温度、 质量、状态等 物体的质量、速度、 高度（或形变程度）
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 运动或在高处或 发生弹性形变
易错点警示2 温度、热量、内能辨析
（1） 热量是过程量；温度、内能是状态量。
（2）单位区别：热量、内能的单位是焦耳（J）,温度单位摄氏度（℃）。
（3）表述区别：温度只能说“是、降低、升高”；
热量只能说“吸收、放出”（不能说含有，它只存在于热传递过程）；
内能只能说“有、具有、含有、改变了、传递了”。
（4）一个物体的温度升高（或降低）时，其内能一定增加（或减少）。
（5）一个物体的内能增加（或减少）时，其温度不一定升高（或降低），如晶体的熔化（或凝固）过程。
（6）一个物体的内能增加（或减少）时，不一定是因为吸收（或放出）热量，也可能是对物体做功（或物体对外界做功）。
（7）一个物体吸收（或放出）热量时，其温度不一定升高（或降低），如晶体的熔化（或凝固）过程。
（8）一个物体温度升高（或降低）时，不一定是因为吸收（或放出）热量，也可能是因为做功，如摩擦生热（或物体对外界做功）。
（9）一个物体吸收（或放出）热量的过程中，如果同时对外做功（或外界对物体做功），物体的内能不一定增加（或减少）。
易错点警示3 改变物体内能的两种方式的判断是易错点
1.热传递通过能量的转移来改变物体的内能。
热传递通过能量的转移来改变物体的内能，其本质是内能从高温物体向低温物体或同一物体的高温部分向低温部分转移的过程。当物体吸收热量时，内能增加；放出热量时，内能减少。这一过程不需要做功，而是依靠温度差驱动。具体来说：
发生条件 ：必须存在温度差。只有当两个物体或同一物体的不同部分之间有温差时，热传递才会发生。
传递方向 ：热量总是自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等，达到热平衡。
实质 ：热传递改变内能的本质是内能的转移，而非能量形式的转化。在整个过程中，能量的形式仍然是内能。
2. 做功是通过能量转化的方式来改变物体的内能。
做功改变内能的本质是 能量的转化过程 ，即其他形式的能（如机械能、电能）与内能之间的相互转化。
对物体做功→其他形式能→内能（增加）
物体对外做功→内能→其他形式能（减少）
这与热传递不同，热传递是内能在物体之间或同一物体不同部分之间的 转移 ，不涉及能量形式的改变。
一、解决内能大小的影响因素的问题，思维方法
影响内能大小的主要因素包括： 温度、质量、物态（状态）、体积和物质种类 。
①内能定义：物体内所有分子的分子动能和分子势能总和叫作内能。分子在不停的做无规则运动，具有分子动能；分子间存在相互作用的引力和斥力，具有分子势能。
【注意】“内能”与“机械能”无关。
②内能的大小影响因素：质量（分子数目）、温度（分子动能）、状态、体积（分子势能）和物质种类有关（比较两物体的内能大小要注意“控制变量”）。
③一切物体在任何情况下都具有内能。
③物体温度升高，内能增大；物体温度降低，内能减小。
二、从能量转化的角度理解内能的改变的思路
（1）做功改变物体内能的实质是机械能与内能的转化。
（2）热传递改变物体内能的实质是内能的转移。
（3）做功或热传递对物体内能的改变是等效的。一个物体的温度升高，内能变大，可能是热传递，也可能是外界对物体做了功。
知识点一、物体的内能
【例题1】分子因热运动而具有的能量叫_________，由于分子之间的相互作用而具有的势能叫________。构成物体的所有分子，以上两种能量的总和叫做物体的 ______，它的单位是_____。
【答案】动能，分子势能,内能，焦耳。
【解析】组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，所以分子具有动能；分子之间存在相互作用力，所以分子具有分子势能。构成物质的所有分子的动能与分子势能之和就是物体的内能。内能的单位与功、能量的单位相同，都是焦耳。
二、物体的内能的影响因素
【例题2】如图为本溪湖工业遗产群的“中国第一铁”高炉，它曾为我国第一枚导弹、第一艘潜艇、第一颗人造卫星等提供优质钢材原料。在高炉中原料被炼制成铁水的过程中，主要发生的物态变化是 ，继续加热铁水，铁水的温度升高，内能 。
【答案】 熔化 增大
【解析】在高炉中，原料是固态，被炼制成铁水（液态），物质从固态变为液态的过程叫做熔化，所以主要发生的物态变化是熔化。
物体的内能与温度有关，在质量和状态一定时，温度升高，分子热运动加剧，内能增大。继续加热铁水，铁水温度升高，其内能增大。
三、内能的改变
【例题3】如图，不属于做功改变内能的是（　　）
A．冷天搓手取暖 B．空气被压缩时内能增大
C．下滑时臀部发热 D．烧水时水温升高
【答案】D
【解析】A．冷天搓手取暖，将机械能转化为内能，涉及能量的转化，是做功改变内能，故A不符合题意；
B．空气被压缩时，对气体做功，将机械能转化为内能，涉及能量转化，是做功改变内能，故B不符合题意；
C．下滑时臀部发热，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，涉及能量转化，是做功改变内能，故C不符合题意；
D．烧水时水温升高，热量从壶转移到水，是热传递改变内能，故D符合题意。
故选D。
四、内能、温度和热量的区别与联系
【例题4】（2025·黑龙江齐齐哈尔）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度为以下的物体不具有内能 B．温度高的物体，含有的热量一定多
C．物体的内能增加，可能是吸收了热量 D．温度总是从高温物体传向低温物体
【答案】C
【解析】A．一切物体在任何情况下都具有内能，温度为以下的物体也具有内能，故A错误；
B．热量是热传递过程中传递的能量，不能说物体含有热量，故B错误；
C．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体的内能增加，可能是吸收了热量，故C正确；
D．热量总是从高温物体传向低温物体，热传递过程传递的不是温度，故D错误。
故选C。
一、物体的内能及其影响因素（6小题）
1. 关于静止在水平地面上的足球的能量，下列说法中正确的是（ ）
A. 因为足球静止，所以足球的分子动能为零
B. 因为足球在水平地面上，所以足球的分子势能为零
C. 如果足球运动起来，足球的内能要增加
D. 如果足球的温度升高，足球的内能要增加
2．下列关于物体内能的说法中正确的是（　　）
A．内能和温度有关，所以0℃的水没有内能
B．物体运动速度越大，内能越大
C．静止的物体没有动能，但有内能
D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大
3．关于内能和机械能的下列说法中，不正确的是（　　）
A．内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的
B．运动物体的内能和机械能均不为零
C．一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零
D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变
4.（2024·天津）在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
5. 温度为-10℃ 的冰块（选填“具有”或“没有”）内能。质量相同的100℃水蒸气和100℃水，温度 大，内能 大（后两空均选填“水蒸气”、“水”或“一样”）。
6．在物理学中，把物体内所有分子动能与 的总和叫做物体的内能。如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动的越快），则 时刻物体温度较高，该物体从A 时刻到 B 时刻 （选填“一定”或“不一定”）是吸收了热量。
二、内能的改变（14小题）
1. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 气体的内能转化为活塞的机械能 B. 筒内气体温度降低
C. 筒内气体的内能不变 D. 活塞对筒内气体做了功
2. （2026吉林省一模）下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（ ）
A. 搓手取暖 B. 用冷水冷却热鸡蛋
C. 钻木取火 D. 磨刀时刀的温度会升高
3.（2024·青海·中考真题）我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的，但根据南宋《武林旧事》记载，最早的月饼出自笼屉，青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中，改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是（　　）
A．弯折铁丝 B．钻木取火 C．压缩空气 D．酒精灯加热
4．刮痧是我国一种传统的中医疗法，历史悠久。如图所示，当刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热。下列实例与刮痧在改变物体内能的方式上相同的是（　　）
A．热水暖手 B．搓手取暖
C．蒸锅蒸蛋 D．烤火取暖
5．关于内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能
B．改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式
C．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
D．具有机械能的物体可能没有内能
6．如图，小明将测温探头置于注射器内并密封，向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（　　）
A．温度计示数变小
B．通过热传递改变气体内能
C．保持活塞不动，取下橡皮帽，温度计示数不变
D．撤去外力，活塞快速向右运动，温度计示数减小
7. （2026广东省广州市一模）小明将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中。该合金从70℃降至47℃并保持47℃一段时间再降至35℃，合金在此过程（　　）
A. 对外放热，内能一直减少
B. 存在液化现象，内能一直增加
C. 温度保持47℃时，不吸热也不放热
D. 存在凝固现象，内能先减少后不变再减少
8.（2025·辽宁）下列实例中，通过做功的方式来改变内能的是（　　）
A．冰镇西瓜 B．炭火烤肉
C．围炉煮茶 D．钻木取火
9.（2026广西一模） 我们在端午节有包粽子的习俗，煮粽子是利用______的方式增大粽子的内能：粽香四溢，说明分子在不停地做无规则的______。
10．“三月三”假期，小龙和家人一起制作艾叶糍粑，用锅蒸糍粑时是利用 方式增大糍粑的内能，打开锅盖就闻到艾叶的阵阵清香，说明分子在不停地做 运动。
11．火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃。前者是用 的方法使火柴燃烧，后者是用 的方法使火柴燃烧，这两种方法改变物体内能的效果是 （选填“等效”或“不等效”）的。
12.（2025·广东）明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气”。用“文火”改变内能的方式属于（选填“做功”或“热传递”） ；“透出香气”属于 现象；温度越高，分子热运动越 。
13.将一个烧瓶盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现“白雾”．回答下列问题：
（1）此过程中是用什么方法改变了物体内能？
（2）请从物态变化角度提出一个问题并回答．
14．某同学在探究改变内能的方法时做了两个实验：
(1)如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象，说明瓶内气体的温度 ，内能 ；
(2)如图乙所示，广口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气。通过打气筒给瓶内打气，达到一定程度时，瓶塞跳出。在这一实验过程中，你应当注意观察的是___________（填字母）；
A．打气过程 B．打气时瓶内水的情况
C．瓶塞跳起的现象 D．瓶塞跳起的瞬间瓶口出现的现象
(3)在上述（2）你认为应当观察的项目中，你所观察到的现象是 ，这一现象说明了气体膨胀对外做功，内能 ，温度 。
三、内能、温度和热量的区别与联系（6小题）
1. （2026黑龙江龙东一模）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（　　）
A. 物体内能增大，温度一定升高
B. 物体温度升高，一定吸收了热量
C. 物体温度升高，内能一定增大
D. 物体内能增大，一定吸收了热量
2.关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A. 0℃的物体也具有内能
B. 只要物体放出热量，温度就一定降低
C. 物体温度越高，含有的热量越多
D. 热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的（　　）
A．物体温度越低，分子运动越剧烈，扩散越快
B．物体温度越高，含有的热量越多
C．石蜡在熔化时吸收热量，内能增加
D．一个物体吸收热量时，温度一定升高
4．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体的温度越高，含有的热量就越多
B．物体的内能增加，温度一定升高
C．一个物体温度升高，一定是吸收了热量
D．两个内能相同的物体相互接触时，也可能发生热传递
5.关于温度、内能、热量、功的说法正确的是（ ）
A.物体温度升高，一定吸收了热量 B.物体温度升高，内能一定增加
C.物体内能增加，一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量，温度可能不变
6．生活中的“热”含义非常丰富，物理学中，“天气很热”中的“热”是指 ；“热传递”中的“热”是指 ，摩擦生热中的“热”是指 （均选填：内能/热量/温度）。
内能概念的提出
内能概念的提出并非归功于单一科学家，而是通过多位科学家的研究逐步形成的。19世纪中期，J.P.焦耳等科学家通过系统实验研究，确定了热量和功之间的定量关系，从而建立了热力学第一定律，表明宏观机械运动的能量与内能能够互相转化。在此之前，人们通常称作热能，而内能这一术语的使用逐渐取代了热能，特别是在国家标准GB3102.8-1993《物理化学和分子物理学的量和单位》里优先使用了热力学能，但内能和热力学能被视为同一概念的不同名称。因此，内能概念的提出和发展是多位科学家共同努力的结果，而非单一科学家的贡献。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）是英国物理学家，出生于1818年12月24日，曼彻斯特近郊的索尔福德，逝于1889年10月11日。焦耳在热力学、电学等方面有着不俗的成绩，他通过实验发现了热和功之间的转换关系，为能量守恒定律和热力学第一定律奠定了基础，并因此被国际单位制命名为能量的单位“焦耳”（J）。
焦耳的早期教育主要在家庭学校进行，由于身体原因未能接受正规教育，但他对物理学有着浓厚的兴趣，并自行动手进行实验。在青年时期，他受到化学家道尔顿的教导，激发了他对科学的兴趣。焦耳最初的研究方向是电磁机，试图用电动机代替蒸汽机以提高父亲酿酒厂的效率。在研究过程中，他注意到了热量的问题，并开始研究电流，最终发现了焦耳定律，即导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。
焦耳的贡献还包括测定热功当量、研究气体膨胀和压缩时的温度变化，以及与开尔文勋爵（威廉·汤姆森）合作发展温度的绝对尺度。他的工作在当时并未立即得到认可，但最终获得了科学界的广泛尊重。焦耳的实验方法和理论研究为热力学和电学的发展做出了重要贡献。
焦耳的个人生活也颇具波折，他与阿米莉亚·格兰姆斯结婚后，经历了家庭悲剧，包括孩子的夭折和妻子的去世。尽管如此，他仍然在科学领域持续贡献，直到晚年57。他的谦虚和坚持使他在科学史上留下了不可磨灭的印记。
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第十三章 内能
专题03 内能
物理观念：了解内能和热量的含义,知道做功和热传递是改变内能的两种途径,能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来;了解热传递的三种形式。
科学思维：能用类比法建立内能的概念，在探究过程中能够用转换法处理问题。
科学探究:设计并实施实验,观察并分析实验现象,归纳改变物体内能的方法。在探究过程中,学会使用转换法显示不易被直接观察的物理量变化。
科学态度与责任：知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义;了解热量的概念,能在生活和相关的物理活动中正确使用其术语。
贯彻本节课核心素养目标，必须完成以下精细化的学习目标
1. 会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
2. 知道热传递可以改变物体的内能。
3. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
本节课重点难点
重点：1. 内能概念的建立。2. 改变物体内能的两种途径。
难点：用类比的方法建立内能的概念。
阅读教材，自主学习知识点，完成以下问题：
知识点一、物体的内能
1. 内能的定义：分子由于不停地做热运动而具有的动能叫做分子动能；分子之间由于存在类似弹簧形变时的相互作用力而具有的势能叫做分子势能。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作物体的内能。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
2.影响内能的因素：
内能是储存在物体内部的能量，一切物体都有内能，同一物体，温度越高，物体内分子运动越快，分子动能越大，内能也越大 。即内能与温度有关；内能还和物体内部分子的多少、 种类 、 结构、状态 等因素有关。 温度是内能改变的标志。
（1）内能和物体质量的关系：物体的质量越大，物体内部分子的个数就越多，所以物体内能也就越 大 。例如：温度相同的一大桶水比一小杯水内能大。
（2）内能和温度的关系：物体分子的无规则运动剧烈程度与温度有关，温度越高，物体内分子运动速度越大，分子动能就越大 ，物体内能也就越 大。例如：同一物体温度越高，内能越大。
（3）内能和物体状态的关系：物体的状态不同，分子间的距离不同，分子间的作用力大小也就不同，从而会改变分子的势能大小，所以内能也不同。例如：冰熔化过程中，温度虽然不变（即分子的动能不变），内能却在增加。
知识点二、改变内能的方式
改变内能的方式有：做功和热传递。
1.热传递改变物体内能：
①热传递的定义：内能从高温物体传到低温物体或从同一物体的高温部分传到低温部分的过程，叫热传递。
②热传递的条件：两物体间或同一物体的不同部分间存在着温度差。
③内能传递的方向：从高温传向低温。
④热传递的实质：内能的转移.
⑤物理上用热量描述热传递过程中，所传递的那一部分内能的多少。所以，不能说“物体热量多（或少）”或“物体含有多少热量”。
2. 做功改变物体内能
①对物体做功，是其它形式的能量转化为内能，物体内能 增加 ；物体对外做功，是内能转化为其它形式的能量，物体内能减少。
②做功改变物体内能的实质：能量的转化。
③对物体做功，物体的内能一定改变。
3.做功和热传递对改变物体的内能是等效的，因此，功、热量和内能有相同的单位，都是焦 。但它们的本质不同。做功改变物体的内能，实质上是能量的转化；热传递改变物体的内能，实质上是内能的转移。
易错点警示1 内能与机械能的区别
内能 机械能
概念 物体内部所有分子动能 与分子势能的总和 物体所具有的动能 和势能的总和
影响因素 物体的温度、 质量、状态等 物体的质量、速度、 高度（或形变程度）
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 运动或在高处或 发生弹性形变
易错点警示2 温度、热量、内能辨析
（1） 热量是过程量；温度、内能是状态量。
（2）单位区别：热量、内能的单位是焦耳（J）,温度单位摄氏度（℃）。
（3）表述区别：温度只能说“是、降低、升高”；
热量只能说“吸收、放出”（不能说含有，它只存在于热传递过程）；
内能只能说“有、具有、含有、改变了、传递了”。
（4）一个物体的温度升高（或降低）时，其内能一定增加（或减少）。
（5）一个物体的内能增加（或减少）时，其温度不一定升高（或降低），如晶体的熔化（或凝固）过程。
（6）一个物体的内能增加（或减少）时，不一定是因为吸收（或放出）热量，也可能是对物体做功（或物体对外界做功）。
（7）一个物体吸收（或放出）热量时，其温度不一定升高（或降低），如晶体的熔化（或凝固）过程。
（8）一个物体温度升高（或降低）时，不一定是因为吸收（或放出）热量，也可能是因为做功，如摩擦生热（或物体对外界做功）。
（9）一个物体吸收（或放出）热量的过程中，如果同时对外做功（或外界对物体做功），物体的内能不一定增加（或减少）。
易错点警示3 改变物体内能的两种方式的判断是易错点
1.热传递通过能量的转移来改变物体的内能。
热传递通过能量的转移来改变物体的内能，其本质是内能从高温物体向低温物体或同一物体的高温部分向低温部分转移的过程。当物体吸收热量时，内能增加；放出热量时，内能减少。这一过程不需要做功，而是依靠温度差驱动。具体来说：
发生条件 ：必须存在温度差。只有当两个物体或同一物体的不同部分之间有温差时，热传递才会发生。
传递方向 ：热量总是自发地从高温物体传向低温物体，直到两者温度相等，达到热平衡。
实质 ：热传递改变内能的本质是内能的转移，而非能量形式的转化。在整个过程中，能量的形式仍然是内能。
2. 做功是通过能量转化的方式来改变物体的内能。
做功改变内能的本质是 能量的转化过程 ，即其他形式的能（如机械能、电能）与内能之间的相互转化。
对物体做功→其他形式能→内能（增加）
物体对外做功→内能→其他形式能（减少）
这与热传递不同，热传递是内能在物体之间或同一物体不同部分之间的 转移 ，不涉及能量形式的改变。
一、解决内能大小的影响因素的问题，思维方法
影响内能大小的主要因素包括： 温度、质量、物态（状态）、体积和物质种类 。
①内能定义：物体内所有分子的分子动能和分子势能总和叫作内能。分子在不停的做无规则运动，具有分子动能；分子间存在相互作用的引力和斥力，具有分子势能。
【注意】“内能”与“机械能”无关。
②内能的大小影响因素：质量（分子数目）、温度（分子动能）、状态、体积（分子势能）和物质种类有关（比较两物体的内能大小要注意“控制变量”）。
③一切物体在任何情况下都具有内能。
③物体温度升高，内能增大；物体温度降低，内能减小。
二、从能量转化的角度理解内能的改变的思路
（1）做功改变物体内能的实质是机械能与内能的转化。
（2）热传递改变物体内能的实质是内能的转移。
（3）做功或热传递对物体内能的改变是等效的。一个物体的温度升高，内能变大，可能是热传递，也可能是外界对物体做了功。
知识点一、物体的内能
【例题1】分子因热运动而具有的能量叫_________，由于分子之间的相互作用而具有的势能叫________。构成物体的所有分子，以上两种能量的总和叫做物体的 ______，它的单位是_____。
【答案】动能，分子势能,内能，焦耳。
【解析】组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，所以分子具有动能；分子之间存在相互作用力，所以分子具有分子势能。构成物质的所有分子的动能与分子势能之和就是物体的内能。内能的单位与功、能量的单位相同，都是焦耳。
二、物体的内能的影响因素
【例题2】如图为本溪湖工业遗产群的“中国第一铁”高炉，它曾为我国第一枚导弹、第一艘潜艇、第一颗人造卫星等提供优质钢材原料。在高炉中原料被炼制成铁水的过程中，主要发生的物态变化是 ，继续加热铁水，铁水的温度升高，内能 。
【答案】 熔化 增大
【解析】在高炉中，原料是固态，被炼制成铁水（液态），物质从固态变为液态的过程叫做熔化，所以主要发生的物态变化是熔化。
物体的内能与温度有关，在质量和状态一定时，温度升高，分子热运动加剧，内能增大。继续加热铁水，铁水温度升高，其内能增大。
三、内能的改变
【例题3】如图，不属于做功改变内能的是（　　）
A．冷天搓手取暖 B．空气被压缩时内能增大
C．下滑时臀部发热 D．烧水时水温升高
【答案】D
【解析】A．冷天搓手取暖，将机械能转化为内能，涉及能量的转化，是做功改变内能，故A不符合题意；
B．空气被压缩时，对气体做功，将机械能转化为内能，涉及能量转化，是做功改变内能，故B不符合题意；
C．下滑时臀部发热，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，涉及能量转化，是做功改变内能，故C不符合题意；
D．烧水时水温升高，热量从壶转移到水，是热传递改变内能，故D符合题意。
故选D。
四、内能、温度和热量的区别与联系
【例题4】（2025·黑龙江齐齐哈尔）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．温度为以下的物体不具有内能 B．温度高的物体，含有的热量一定多
C．物体的内能增加，可能是吸收了热量 D．温度总是从高温物体传向低温物体
【答案】C
【解析】A．一切物体在任何情况下都具有内能，温度为以下的物体也具有内能，故A错误；
B．热量是热传递过程中传递的能量，不能说物体含有热量，故B错误；
C．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体的内能增加，可能是吸收了热量，故C正确；
D．热量总是从高温物体传向低温物体，热传递过程传递的不是温度，故D错误。
故选C。
一、物体的内能及其影响因素（6小题）
1. 关于静止在水平地面上的足球的能量，下列说法中正确的是（ ）
A. 因为足球静止，所以足球的分子动能为零
B. 因为足球在水平地面上，所以足球的分子势能为零
C. 如果足球运动起来，足球的内能要增加
D. 如果足球的温度升高，足球的内能要增加
【解析】A. 分子动能是物体中大量分子做无规则运动而具有的能。一切物体都具有分子动能，分子动能的大小与物体的速度无关，故A错误.
B. 分子势能是由于物体的大量分子间存在相互作用的引力和斥力而具有的能，一切物体都具有分子势能，与物体的高度无关，故B错误.
C. 物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能，物体内能的大小与物体的速度无关，故C错误.
D. 同一物体在同一状态下，温度升高，内能增加，故D正确。
故选D。
2．下列关于物体内能的说法中正确的是（　　）
A．内能和温度有关，所以0℃的水没有内能
B．物体运动速度越大，内能越大
C．静止的物体没有动能，但有内能
D．温度高的物体一定比温度低的物体内能大
【答案】C
【解析】A．一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以物体温度再低也有内能，所以0℃的物体也有内能，故A错误；
B．物体运动的越快，物体的动能越大，物体内能不一定大，故B错误；
C．内能是指物体内所有分子动能和分子势能的总和，所以静止的物体没有动能，但有内能，故C正确；
D．内能的大小物体的温度和质量有关，只知道温度不能判断，故温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故D错误。
故选C。
3．关于内能和机械能的下列说法中，不正确的是（　　）
A．内能和机械能各自包含动能和势能，因此，它们在本质上是一样的
B．运动物体的内能和机械能均不为零
C．一个物体的机械能可以为零，但它的内能永远不可能为零
D．物体的机械能变化时，它的内能可以保持不变
【答案】A
【解析】A．内能是物体内所有分子热运动的动能和势能之和，而机械能是物体的动能和势能之和，两者本质上不同，一个是宏观的，一个是微观的，故A错误，符合题意；
B．运动物体的内能不为零，由于物体运动，故机械能不可能为零，故B正确，不符合题意；
C．分子永不停息地运动，任何物体的内能都不为零，而机械能是相对的，与参考平面的选择有关，可以为零，故C正确，不符合题意；
D．物体的内能与物体的体积、温度等因素有关，物体的机械能变化时，物体的速率或高度变化，但其体积和温度可能不变，则其内能可以不变，故D正确，不符合题意。
故选A。
4.（2024·天津）在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”（如图所示）。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】相互 减小
【解析】 水火箭升空利用的是“反冲力”，即高压气体将水向下喷射出去，对水施加一个向下的力，物体间的力都是相互的，水对火箭施加一个向上的力，火箭就升空了。
质量不变的情况下，温度降低，内能一定减小。
5. 温度为-10℃ 的冰块（选填“具有”或“没有”）内能。质量相同的100℃水蒸气和100℃水，温度 大，内能 大（后两空均选填“水蒸气”、“水”或“一样”）。
【答案】具有 一样 水蒸气
【解析】 分子热运动具有分子动能，分子间存在相互作用力，凭借其相对位置而具有能叫分子势能，物体内所有分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能。
任何物体都具有内能，故-10℃的冰块具有内能。
质量相同的100℃水蒸气和100℃水，温度都是100℃，温度一样大。
100℃水变成100℃水蒸气需要吸收热量，故质量相同的100℃水蒸气的内能比100℃水的内能大。
6．在物理学中，把物体内所有分子动能与 的总和叫做物体的内能。如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动的越快），则 时刻物体温度较高，该物体从A 时刻到 B 时刻 （选填“一定”或“不一定”）是吸收了热量。
【答案】 势能 B 不一定
【解析】在物理学中，把物体内所有分子动能与势能的总和叫做物体的内能，一切物体都有内能。
如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况，箭头越长代表分子运动的越快，B时刻箭头长，表示B时刻物体内部分子运动的快，物体温度越高，分子运动越剧烈，则B时刻物体温度较高。
做功和热传递都能改变物体的内能，物体B时刻温度高，内能大，该物体从A 时刻到 B 时刻不一定是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功。
二、内能的改变（14小题）
1. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　　）
A. 气体的内能转化为活塞的机械能 B. 筒内气体温度降低
C. 筒内气体的内能不变 D. 活塞对筒内气体做了功
【答案】D
【解析】下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，使气体的内能增加、温度升高，当温度升高达到棉花的着火点时，筒内棉花燃烧起来，故D正确，ABC错误。故选D。
2. （2026吉林省一模）下列实例中，通过热传递改变物体内能的是（ ）
A. 搓手取暖 B. 用冷水冷却热鸡蛋
C. 钻木取火 D. 磨刀时刀的温度会升高
【答案】B
【解析】A．搓手取暖，是两手彼此摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，故A错误，A不符合题意；
B．冷水和热鸡蛋之间有温度差，用冷水接触热鸡蛋后通过热传递使鸡蛋冷却，故B正确，B符合题意；
C．钻木取火，通过做功的方式即机械能转化内能，故C错误，C不符合题意；
D．磨刀时，通过做功将机械能转化为内能使刀的温度会升高，故D错误，D不符合题意。故选B。
3.（2024·青海·中考真题）我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的，但根据南宋《武林旧事》记载，最早的月饼出自笼屉，青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中，改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是（　　）
A．弯折铁丝 B．钻木取火 C．压缩空气 D．酒精灯加热
【答案】D
【解析】“蒸”“烤”是通过热传递改变内能；
A．弯折铁丝时对铁丝做功，是通过做功的方式改变内能，故A不符合题意；
B．钻木取火时克服摩擦做功，是通过做功的方式改变内能，故B不符合题意；
C．压缩空气时活塞对空气做功，是通过做功的方式改变内能，故C不符合题意；
D．酒精灯加热时，烧杯中的液体吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递改变内能，故D符合题意。故选D。
4．刮痧是我国一种传统的中医疗法，历史悠久。如图所示，当刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热。下列实例与刮痧在改变物体内能的方式上相同的是（　　）
A．热水暖手 B．搓手取暖
C．蒸锅蒸蛋 D．烤火取暖
【答案】B
【解析】刮痧是通过克服摩擦力做功改变物体的内能的。
A．热水暖手是通过热传递改变物体的内能，属于能量的转移，故A不符合题意；
B．搓手取暖是通过克服摩擦力做功改变物体的内能的，故B符合题意；
C．蒸锅蒸蛋是通过热传递使内能增加的，属于能量的转移，故C不符合题意；
D．烤火取暖是通过热传递使内能增加的，属于能量的转移，故D不符合题意；
故选B。
5．关于内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能
B．改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式
C．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
D．具有机械能的物体可能没有内能
【答案】B
【解析】A．一切物体在任何温度下都具有内能，所以的物体仍具有内能，故A错误；
B．做功改变内能是机械能与内能之间的相互转化，热传递是不同温度的物体或物体的不同部分之间的能量转移，所以改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式，故B正确；
C．发生热传递的条件是：有温度差，所以内能可自动地从高温物体转移到低温物体，内能大的物体的温度不一定高，故C错误；
D．一切物体在任何温度下都具有内能，具有机械能的物体一定有内能，故D错误。
故选B。
6．如图，小明将测温探头置于注射器内并密封，向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（　　）
A．温度计示数变小
B．通过热传递改变气体内能
C．保持活塞不动，取下橡皮帽，温度计示数不变
D．撤去外力，活塞快速向右运动，温度计示数减小
【答案】D
【解析】AB．向左推动活塞，压缩气体做功，将机械能转化为内能，气体内能增加，温度升高，故温度计示数变大，是通过做功改变气体内能，故AB错误；
C．保持活塞不动，取下橡皮帽，注射器内压缩的气体向左喷出，对外做功，内能减小，温度降低，故温度计示数变小，故C错误；
D．撤去外力，活塞快速向右运动，对外做功，内能减小，温度降低，故温度计示数变小，故D正确。
故选D。
7. （2026广东省广州市一模）小明将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中。该合金从70℃降至47℃并保持47℃一段时间再降至35℃，合金在此过程（　　）
A. 对外放热，内能一直减少
B. 存在液化现象，内能一直增加
C. 温度保持47℃时，不吸热也不放热
D. 存在凝固现象，内能先减少后不变再减少
【答案】A
【解析】将凝固点为47℃的某液态合金放在室温为25℃的实验室中，合金从70℃降至47℃的过程是放热的降温过程，处于液态；保持47℃这段时间是凝固过程，放热但温度不变，合金处于固液共存态；从47℃降至35℃的过程是放热过程，合金处于固态。故该合金一直对外放热，内能一直减小。故A正确，符合题意，BCD错误，不符合题意。故选A。
8.（2025·辽宁）下列实例中，通过做功的方式来改变内能的是（　　）
A．冰镇西瓜 B．炭火烤肉
C．围炉煮茶 D．钻木取火
【答案】D
【解析】A．冰镇西瓜是通过热传递的方式改变内能的，故A不符合题意；
B．炭火烤肉是通过热传递的方式改变内能的，故B不符合题意；
C．围炉煮茶是通过热传递的方式改变内能的，故C不符合题意；
D．钻木取火时，相互摩擦，机械能转化为内能，是通过做功的方式来改变内能的，故D符合题意。
故选D。
9.（2026广西一模） 我们在端午节有包粽子的习俗，煮粽子是利用______的方式增大粽子的内能：粽香四溢，说明分子在不停地做无规则的______。
【答案】 热传递 运动
【解析】 煮粽子是通过水和水蒸气把热量传递给粽子，这是利用热传递的方式增大粽子的内能。
粽香四溢，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。
10．“三月三”假期，小龙和家人一起制作艾叶糍粑，用锅蒸糍粑时是利用 方式增大糍粑的内能，打开锅盖就闻到艾叶的阵阵清香，说明分子在不停地做 运动。
【答案】 热传递 无规则
【解析】用锅蒸糍粑时，糍粑吸收热量，温度升高，内能变大，所以糍粑是通过热传递的方式改变了内能。
打开锅盖就闻到艾叶的阵阵清香，这属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。
11．火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃。前者是用 的方法使火柴燃烧，后者是用 的方法使火柴燃烧，这两种方法改变物体内能的效果是 （选填“等效”或“不等效”）的。
【答案】做功 热传递 等效
【解析】火柴可以擦燃，将机械能转化为内能，涉及能量的转化，故是做功改变内能，使火柴燃烧。
[火柴也可以放在火上点燃，热量从火传递到火柴，仅仅涉及能量的转移，不涉及能量的转化，是热传递的方式改变内能，使火柴燃烧。
做功和热传递都可以增加内能，也可以使内能减小，改变内能的效果是等效的。
12.（2025·广东）明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气”。用“文火”改变内能的方式属于（选填“做功”或“热传递”） ；“透出香气”属于 现象；温度越高，分子热运动越 。
【答案】热传递 扩散 剧烈
【解析】用“文火”时，火将热量传递给釜再传递给诸麻、菜子，改变内能的方式属于热传递。
“透出香气”是由于分子不停地做无规则运动，属于扩散现象。
分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈。
13.将一个烧瓶盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现“白雾”．回答下列问题：
（1）此过程中是用什么方法改变了物体内能？
（2）请从物态变化角度提出一个问题并回答．
【答案】（1）做功；（2）塞子跳出时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气放热发生液化形成小水珠，瓶口出现“白雾”．
【解析】做功可以改变物体的内能，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小，温度降低；物质从气态变为液态叫液化．
（1）通过塞子上方的开口向瓶里打气，瓶内气体把瓶塞冲出，对瓶塞做了功，瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能，内能减少，温度降低．
（2）塞子跳出时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气放热发生液化形成小水珠，瓶口出现“白雾”．
14．某同学在探究改变内能的方法时做了两个实验：
(1)如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象，说明瓶内气体的温度 ，内能 ；
(2)如图乙所示，广口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气。通过打气筒给瓶内打气，达到一定程度时，瓶塞跳出。在这一实验过程中，你应当注意观察的是___________（填字母）；
A．打气过程 B．打气时瓶内水的情况
C．瓶塞跳起的现象 D．瓶塞跳起的瞬间瓶口出现的现象
(3)在上述（2）你认为应当观察的项目中，你所观察到的现象是 ，这一现象说明了气体膨胀对外做功，内能 ，温度 。
【答案】(1) 升高 增大 (2)D
(3) 瓶口出现“白雾” 内能减少 温度降低
【解析】（1）如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象；活塞向下压的过程中，对筒内的空气做功，使筒内空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点，棉花燃烧；故可说明内部气体的温度升高，内能增大。
（2）本实验研究的是水蒸气对瓶塞做功，水蒸气内能的变化情况，故应观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
（3）实验中观察到的现象是瓶口出现“白雾”；这一现象所说明的问题是：气体对外做功，内能减少，温度降低，瓶口的水蒸气液化形成小水珠，即形成雾。
三、内能、温度和热量的区别与联系（6小题）
1. （2026黑龙江龙东一模）以下关于同一物体的内能、热量、温度说法正确的是（　　）
A. 物体内能增大，温度一定升高
B. 物体温度升高，一定吸收了热量
C. 物体温度升高，内能一定增大
D. 物体内能增大，一定吸收了热量
【答案】C
【解析】A．晶体熔化过程中，吸收热量，内能增大，温度不变，故A错误；
B．物体温度升高，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故B错误；
C．同一物体，质量不变，温度升高，内能增大，故C正确；
D．物体内能增大，可能是吸收了热量，也可能是由于外界物体对它做了功，故D错误。故选C。
2.关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A. 0℃的物体也具有内能
B. 只要物体放出热量，温度就一定降低
C. 物体温度越高，含有的热量越多
D. 热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体
【答案】A
【解析】A．一切物体在任何情况下都具有内能，故A正确；
B．物体放出热量同时如果外界对物体做功，那么物体温度不一定降低，故B错误；
C．热量是过程量，只能在热传递过程中体现，不能表述成含有热量，只能表述成放出热量或吸收热量，可以表述成物体温度越高，具有内能越大，故C错误；
D．热传递的方向是高温物体放出热量，低温物体吸收热量，故D错误。
3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的（　　）
A．物体温度越低，分子运动越剧烈，扩散越快
B．物体温度越高，含有的热量越多
C．石蜡在熔化时吸收热量，内能增加
D．一个物体吸收热量时，温度一定升高
【答案】C
【解析】A．因为分子的热运动与温度有关，温度越高，分子的热运动越剧烈，扩散现象也就越快。所以物体温度越低，分子运动应该越不剧烈，扩散越慢。故A错误；
B．热量是一个过程量，它描述的是热传递过程中内能的转移量，而不是物体“含有”或“具有”的热量。故B错误；
C．因为物质在熔化过程中，无论是晶体还是非晶体，都需要吸收热量，从而使物质从固态转变为液态。这个过程中，物质的温度可能保持不变（如晶体熔化），也可能升高（如非晶体熔化），但内能一定是增加的。石蜡是非晶体，在熔化时吸收热量，温度不断升高，内能增加。故C正确；
D．晶体在熔化过程中吸收热量，但温度保持不变；又如，液体在沸腾过程中吸收热量，但温度也保持不变。因此一个物体吸收热量时，温度不一定升高。故D错误。
故选 C。
4．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　）
A．物体的温度越高，含有的热量就越多
B．物体的内能增加，温度一定升高
C．一个物体温度升高，一定是吸收了热量
D．两个内能相同的物体相互接触时，也可能发生热传递
【答案】D
【解析】A．热量是热传递过程中发生转移的那部分内能，不能说“含有”，只能说“吸收”或“放出”热量，故A错误；
B．物体的内能增加，温度可能升高，也可能不变，如晶体熔化时吸热，内能增加，温度却不变，故B错误；
C．一个物体温度升高，可能是吸收了热量，也可能是别的物体对它做了功，故C错误；
D．两个内能相同的物体，也有可能温度不同，故它们相互接触时，也可能发生热传递，故D正确。
故选D。
5.关于温度、内能、热量、功的说法正确的是（ ）
A.物体温度升高，一定吸收了热量 B.物体温度升高，内能一定增加
C.物体内能增加，一定是外界对它做了功 D.物体吸收热量，温度可能不变
【答案】BD
【解析】A.改变物体内能有两种方式，做功和热传递。物体温度升高，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功。例如，摩擦生热，是通过做功的方式使物体温度升高，而不是吸收热量。所以选项A错误。
B.内能与物体的温度、质量和状态等因素有关。对于同一物体，质量不变，温度升高时，分子热运动加剧，分子动能增加，所以内能一定增加。所以选项B正确。
C.物体内能增加，可能是外界对它做了功，也可能是吸收了热量。比如，给物体加热，物体吸收热量内能增加；压缩气体，外界对气体做功，气体内能也增加。所以选项C错误。
D.物体吸收热量，温度可能不变。例如，晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度保持不变。所以选项D正确。
故BD符合题意。
6．生活中的“热”含义非常丰富，物理学中，“天气很热”中的“热”是指 ；“热传递”中的“热”是指 ，摩擦生热中的“热”是指 （均选填：内能/热量/温度）。
【答案】 温度 热量 内能
【解析】“天气很热”，这里的“热”描述的是环境的冷热状况，反映的是温度的高低，所以指的是温度。
“热传递”，这是由于温度差而导致的能量传递现象，传递的是热量，所以“热传递”中的“热”是指热量。
“摩擦生热”，在摩擦过程中，机械能转化为了内能，使物体的内能增加，这里的“热”指的是内能。
内能概念的提出
内能概念的提出并非归功于单一科学家，而是通过多位科学家的研究逐步形成的。19世纪中期，J.P.焦耳等科学家通过系统实验研究，确定了热量和功之间的定量关系，从而建立了热力学第一定律，表明宏观机械运动的能量与内能能够互相转化。在此之前，人们通常称作热能，而内能这一术语的使用逐渐取代了热能，特别是在国家标准GB3102.8-1993《物理化学和分子物理学的量和单位》里优先使用了热力学能，但内能和热力学能被视为同一概念的不同名称。因此，内能概念的提出和发展是多位科学家共同努力的结果，而非单一科学家的贡献。
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Prescott Joule）是英国物理学家，出生于1818年12月24日，曼彻斯特近郊的索尔福德，逝于1889年10月11日。焦耳在热力学、电学等方面有着不俗的成绩，他通过实验发现了热和功之间的转换关系，为能量守恒定律和热力学第一定律奠定了基础，并因此被国际单位制命名为能量的单位“焦耳”（J）。
焦耳的早期教育主要在家庭学校进行，由于身体原因未能接受正规教育，但他对物理学有着浓厚的兴趣，并自行动手进行实验。在青年时期，他受到化学家道尔顿的教导，激发了他对科学的兴趣。焦耳最初的研究方向是电磁机，试图用电动机代替蒸汽机以提高父亲酿酒厂的效率。在研究过程中，他注意到了热量的问题，并开始研究电流，最终发现了焦耳定律，即导体在一定时间内放出的热量与导体的电阻及电流强度的平方之积成正比。
焦耳的贡献还包括测定热功当量、研究气体膨胀和压缩时的温度变化，以及与开尔文勋爵（威廉·汤姆森）合作发展温度的绝对尺度。他的工作在当时并未立即得到认可，但最终获得了科学界的广泛尊重。焦耳的实验方法和理论研究为热力学和电学的发展做出了重要贡献。
焦耳的个人生活也颇具波折，他与阿米莉亚·格兰姆斯结婚后，经历了家庭悲剧，包括孩子的夭折和妻子的去世。尽管如此，他仍然在科学领域持续贡献，直到晚年57。他的谦虚和坚持使他在科学史上留下了不可磨灭的印记。
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