九年级物理全册 第13章 第2节 内能导学案 (新版)新人

内能
学习目标：
1．了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。

2．知道热传递过程中物体吸收或放出热量可使物体温度升高或降低。

3．知道在热传递过程中传递内能的多少叫做热量，热量的单位是焦耳。

4．知道做功可以使物体内能改变的一些事例。

学案导学
知识点一：内能
内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。

1.分子动能和分子势能：
分子由于热运动而具有的能是分子动能。

分子平均动能的大小与物质的温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，分子平均动能越大。

分子间由于相互作用力而具有的能是分子势能。

分子势能与物质的体积有关，体积越大，分子势能越大，当物质状态变化时体积变化较明显，一般气态﹥液态﹥固态。

内能=（分子平均动能+分子平均势能）×分子数
∴内能与物质的质量、温度、体积等因素有关。

2.内能与温度的关系：
（1）.同一物体，温度升高，内能增大；温度降低，内能减小。

因为同一物体，分子个数是一定的。

温度升高时，分子动能增大（因为温度越高，分子的无规则运动越剧烈）；分子势能有两种可能：①如果物质的状态不变，由于热胀冷缩，物体的体积增大，分子势能增大；
②如果物质的状态改变，那也只能是这三种情况：由固态变为液态、由液态变为气态、由固态变为气态，这几种情况下，物体的体积都是增大的，所以分子势能都是增大的。

因为内能是所有分子的分子势能和分子动能的总和，温度升高时，分子平均动能和分子平均势能都增大，所以内能增大。

反之，温度降低时，分子动能和分子势能都减小，所以内能减小。

（2）.不同的物体，温度高的内能不一定大。

温度高只能说明分子平均动能大，但内能不仅仅与温度有关，还与物体的质量和体积有关，所以不同的物体，温度高的内能不一定大。

（3）.内能大的物体温度不一定高。

温度高只能说明分子平均动能大，内能包括分子动能和分子势能，内能大的物体不一定是平均动能大，也有可能是分子势能大，还有可能是分子个数多。

3.内能与机械能的区别：
（1）.机械能：
定义影响因素
动能物体由于运动而具有的能质量、速度
重力势能物体由于在高处而具有的能质量、高度
势能
弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能弹性形变的程度
机械能动能+势能质量、速度、高度、形变程度
（2）.内能：
定义影响因素
分子动能分子由于热运动而具有的能温度
分子势能分子由于相互作用力而具有的能体积（状态）
内能（分子动能+分子势能）×分子数温度、体积、质量
总结：①内能是不同于机械能的另外一种形式的能；
②物体的机械能可以为0，但一切物体都有内能；
③内能和机械能可以相互转化。

【典型例题1】关于物体的内能，下列说法中正确的是（）
A．同一物体温度降低，它的内能一定减少
B．内能大的物体比内能小的物体温度高
C．温度为0℃的物体没有内能
D．温度相等的1kg水和1g水内能相同
【答案】A
【解析】
（1）内能大小跟物体的质量、体积、温度有关．在体积和温度相同时，质量越大，内能越大；在质量和体积相同时，温度越高，内能越大；在质量和温度相同时，气态内能大于液态内能，液态内能大于固态内能．（2）内能与质量、温度、体积都有关．
（3）一切物体在任何时候都具有内能．
A、同一个物体质量不变，状态不变，温度降低，物体内能一定减少．符合题意．
B、内能大不一定是由于温度高引起的，还有可能是质量大或者体积大．
C、温度为0℃的物体也有内能．不符合题意．
D、1kg水和1g水状态相同，温度相同，1kg水质量大于1g水的质量，所以1kg水内能大．不符合题意．故选A．
【典型例题2】关于内能和机械能的说法中，错误的是（）
A．一个物体有机械能，可能没有内能
B．一个物体可能只有内能，没有机械能
C．机械能的大小与物体的位置及运动状态有关
D．内能的大小与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关
【答案】A
【解析】
一切物体都有内能，所以A错；机械能与物体的宏观运动状态有关，如果物体静止在水平地面，则机械能为0，B、C对；内能的大小与物体内部分子的无规则运动和分子间的相互作用情况有关，D对。

【针对训练1】冰在熔化过程中，下列判断正确的是（）
A．密度、内能、温度不变 B．吸热、温度为0℃，内能为0
C．内能增加、密度不变D．吸热、温度不变、内能增加
【答案】D
【解析】
冰在熔化过程中，物质由固态变为液态，密度变化，答案AC错误，不符合题意；冰在熔化过程中吸收热量，温度仍保持0℃，但内能不为零，因为任何物体在任何情况下都有内能，答案B错误，不符合题意；冰在熔化过程中，吸收热量，温度保持在熔点不变，内能增加，D正确，符合题意；答案选D。

【针对训练2】如图是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图像，下列说法正确的是（）
A．t4时刻物体内能为零
B．t2、t3时刻物体内能相等
C．t2时刻物体内能比t3时小
D．t1时刻物体分子动能比t2时大
【答案】D
【解析】
解析：一切物体在任何温度下都有内能，所以A错；从t2到t3时间段内，虽然物体的温度没变，但是由液态变为固态时体积减小，所以内能减小，B、C错；从t1到t2物体的温度降低，分子动能减少，D对。

知识点二：物体内能的改变
1.热传递可以改变物体的内能
两个温度不同的物体互相接触时，内能从高温物体转移到低温物体，从而高温物体的
温度降低，内能减少，低温物体的温度升高，内能增大，直到二者温度相等为止，所以热传递实际上是内能的转移过程，在这个过程中，转移的那部分内能叫做热量。

所以“热量”一词是在热传递过程中所独有的，描述热量时，只能用“吸收”或“放出”，而不能用“具有”、“含有”或类似的词语。

比如甲物体是高温物体，具有100J的内能，乙物体是低温物体，具有200J 的内能，二者互相接触一段时间，达到热平衡后，甲的内能减少了20J，还具有80J，则乙的内能增加了20J，现在具有220J，而只有从甲转移到乙的20J的内能称为热量，这个过程也可以叙述为，甲放出20J的热量，乙吸收20J的热量，但是这20J的热量不是甲或乙具有的。

2.做功可以改变物体的内能
对物体做功，物体的内能增加的例子有很多，如摩擦生热，或用锤子反复快速击打铁片，铁片会发热，在这个过程中，机械能转化成内能。

物体对外做功，自身内能减小，转化成机械能。

对下面实验现象的描述要注意两点：（1）瓶塞跳起；（2）瓶内出现白雾。

对实验现象的解释：瓶内空气和水蒸气的混合气体推出瓶塞，对瓶塞做功，自身内能减小，温度降低，其中的水蒸气遇冷液化成小水滴，形成白雾。

3.热传递和做功对改变物体的内能是等效的。

一根火柴，可以在其它火源上点燃（热传递），也可以从火柴盒上擦燃（做功），最终结果是一样的；
一根锯条的温度升高，可能是由于在火上烤热，也可能是由于锯木头摩擦生热，两种方法效果相同，没有好坏之分，只不过本质不同，热传递改变内能的本质是内能的转移，做功改变内能的本质是内能和机械能的相互转化。

【典型例题】下列实例中，通过做功的方式改变物体内能的是（ ）
A ．两手相互摩擦，手的温度升高
B ．用煤气炉给水加热，水的温度升高
C ．把蔬菜放进冰箱，蔬菜的温度降低
D ．在阳光照射下，公园里石凳的温度升高 【答案】A 【解析】
解析：改变物体内能有两种方式：做功和热传递．做功实质是能量的转化，热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从一个物体的高温部分传到低温部分，有传导、对流和辐射三种方式． A 、两手相互摩擦，手的温度升高，是克服摩擦力做功，机械能转化成内能，属于做功增加物体的内能； B 、用煤气炉给水加热，水的温度升高，是炉火的内能转移给了水，属于热传递改变物体的内能； C 、把蔬菜放进冰箱，蔬菜的温度降低，是蔬菜的内能转移给了冰箱，属于热传递减小了物体的内能； D 、在阳光照射下，公园里石凳的温度升高，是太阳光的热辐射增加了石凳的内能，属于热传递增加物体的内能． 故选A ．
【针对训练1】下列四幅图中，属于利用热传递改变物体内能的是（ ）
【答案】B 【解析】
解析：双手摩擦、锯木材、钻木取火都是通过做功改变物体的内能，A 、C 、D 选项不符合题意；烧水时水温升高是通过热传递改变物体的内能，B 选项符合题意，选填B 。

【针对训练2】关于物体的内能，下列说法中正确的是（ ）
A ．同一物体温度降低，它的内能一定减少
B ．热传递是改变物体内能唯一的方法
C ．温度为0℃的物体没有内能
D ．温度相等的1kg 水和1g 水内能相同 【答案】A 【解析】
解析：内能包括分子动能和分子势能，分子动能与温度有关，分子势能与状态有关，一般是物质处于气态
C ．锯木材锯子发烫
D ．钻木取火
A ．双手摩擦能发热
B ．烧水时水温升高 第14题图
时分子势能最大，其次是液态，最小是固态，而物体的内能与物体的温度、状态、种类和质量有关。

同一物体，种类和质量一定，温度降低，分子动能减小，如果不发生物态变化，分子势能不变，则内能减小，如果发生物态变化，也是由气态变为液态或由液态变为固态，总之是向分子势能减小的方向进行，所以内能也减小，A对；改变内能的方式有两种：做功和热传递，B错；一切物体都有内能，C错；温度相等的1kg 水和1g水相比，物质种类相同、状态相同，但1kg水的质量大，所以内能大，D错。

【针对训练3】下列四个实例中，说法正确的是（）
A．水烧开时，水蒸气顶起壶盖，使水蒸气的内能增加
B．冷天搓手取暖，是通过热传递的方式使手的内能增加
C．“酒香不怕巷子深”，说明分子在永不停息地做无规则运动
D．电风扇吹风，人感到凉爽，是因为电风扇降低了空气的温度
【答案】C
【解析】
解析：水蒸气顶起壶盖，水蒸气对壶盖做功，它的内能减小。

搓手，使手变暖，是用做功的方法使手的内能增加。

分子永不停息地做无规则运动，所以酒香不怕巷子深。

吹电风扇感到凉爽，因为空气流通速度加快，蒸发加快，蒸发吸走人体的热量，空气的温度并没有降低。

今日感悟。