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第2節(jié) 內(nèi)能
1. 會(huì)用類比的方法建立內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度與內(nèi)能的關(guān)系.
2. 知道熱傳遞和做功都可以改變物體的內(nèi)能.
3. 知道熱量的概念及單位.
學(xué)習(xí)目標(biāo)
瓶塞會(huì)跳，說(shuō)明瓶塞跳起的過(guò)程中做了功，而功又是能量轉(zhuǎn)化的量度.
觀察與思考
那么，推動(dòng)瓶塞的能量來(lái)自哪里？是什么能量轉(zhuǎn)化成瓶塞的機(jī)械能呢？
F s
功
能量
裝著開(kāi)水的暖水瓶，有時(shí)瓶塞會(huì)跳起來(lái).
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新課引入
新知學(xué)習(xí)
運(yùn)動(dòng)的汽車具有動(dòng)能
運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，叫做分子動(dòng)能.
動(dòng)能、勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能
類比
類比
互相吸引或排斥的分子也具有勢(shì)能，叫做分子勢(shì)能.
被壓縮和拉伸的彈簧具有彈性勢(shì)能
？
構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能.
一、內(nèi)能
定 義
單 位
焦耳 (J) 各種形式能量的單位都是焦耳.
機(jī)械能
機(jī)械能與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)
注：內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能.
內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子之間的相互作用情況有關(guān)
內(nèi)能
飛在空中的足球，除了具有機(jī)械能 (動(dòng)能和重力勢(shì)能) 外，還具有什么能？
思考
思考
一切物體都具有內(nèi)能嗎？
0 ℃ 的冰塊有內(nèi)能嗎？
A、有 B、沒(méi)有
當(dāng)物體達(dá)到絕對(duì)零度時(shí)，分子停止熱運(yùn)動(dòng)，物體的內(nèi)能為0
-273.15 ℃
理想的狀態(tài)，物體不可能達(dá)到
由于一切物體都是由分子構(gòu)成的，分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，所以一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能.
√
(1) 與溫度有關(guān)：同一物體，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，內(nèi)能越大；
反之，內(nèi)能越小.
物體的內(nèi)能與什么因素有關(guān)？
物體的溫度
物體的質(zhì)量
物體的狀態(tài)
(2) 與質(zhì)量有關(guān)：溫度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，分子數(shù)目越大，
它具有的內(nèi)能越大.
(3) 與狀態(tài)有關(guān)：同一物質(zhì)，狀態(tài)不同時(shí)，具有的內(nèi)能也不同.
思考
內(nèi)能
構(gòu)成物體的所有分子，
其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子
勢(shì)能的總和
例 判斷下列說(shuō)法的正誤. 正確的在括號(hào)中畫“√”，錯(cuò)誤的在括號(hào)中畫“×”.
1. 50 g 40 ℃的水的內(nèi)能小于50 g 0 ℃水的內(nèi)能( )
2. 溫度相同時(shí)，100 g 0 ℃的水的內(nèi)能小于50 g 0 ℃的水的內(nèi)能( )
3. 50 g、0 ℃的水與50 g、0 ℃的冰內(nèi)能不同( )
×
×
√
質(zhì)量、狀態(tài)一定的同一物體，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，內(nèi)能越大
溫度、狀態(tài)一定的物體，質(zhì)量越大，分子數(shù)目越大，它具有的內(nèi)能越大
溫度、質(zhì)量一定的同一物體，狀態(tài)不同時(shí)，具有的內(nèi)能也不同
區(qū)別
內(nèi)能
機(jī)械能
定義
運(yùn)動(dòng)
影響因素
存在
物體內(nèi)所有分子的
動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和
分子的熱運(yùn)動(dòng) (微觀)
物體的溫度、質(zhì)量、狀態(tài)
不可為0
物體的質(zhì)量、速度和高度
可為0
物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng) (宏觀)
物體具有的動(dòng)能和勢(shì)能的總和
區(qū)分內(nèi)能與機(jī)械能
例 甲、乙、丙三個(gè)同規(guī)格容器內(nèi)裝有水，三杯水體積、溫度的關(guān)系如圖所示，____(選填“甲”“乙”或“丙”) 杯中水的內(nèi)能是最大的，____(選填“甲”“乙”或“丙”) 杯中水的內(nèi)能是最小的.
丙
甲
t甲=t乙
m甲＜m乙
甲杯中水的內(nèi)能比乙小
m乙=m丙
乙杯中水的內(nèi)能比丙小
t乙＜t丙
15℃
15℃
25℃
甲
乙
丙
思考
寒冷的冬天，人們可以借助其他溫度較高的物體使雙手暖和
起來(lái). 如：熱水袋、熱水杯、暖氣片、哈氣等.
這些都是通過(guò)什么方式改變雙手內(nèi)能的？
熱傳遞
內(nèi)能
增加
低溫物體
高溫物體
內(nèi)能
減少
熱量
二、物體內(nèi)能的改變
1. 熱傳遞：熱量從高溫物體傳遞給低溫物體的過(guò)程. 此過(guò)程中
低溫物體溫度升高，高溫物體溫度降低.
(2) 熱傳遞的條件：
物體之間有溫度差.
(1) 熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能.
(4) 熱傳遞的實(shí)質(zhì)：能量的轉(zhuǎn)移.
(5) 熱量：在熱傳遞過(guò)程中，傳遞能量的多少叫做熱量.
符號(hào)：Q 單位：焦耳 (J)
(能量的形式并沒(méi)有發(fā)生改變)
(3) 熱傳遞的方向：
能量從高溫物體傳向低溫物體，
或從同一物體的高溫部分傳向低溫部分.
注：熱量是一個(gè)過(guò)程量，不是狀態(tài)量. 不能說(shuō)“具有”或“含有”，可以表述為“吸收”或“放出”等.
電熱毯
地暖
烤肉
火鍋
生活中還有哪些關(guān)于熱傳遞的實(shí)例呢？
燒水
冰敷
降溫
曬太陽(yáng)
放出熱量，溫度降低，內(nèi)能減少；
吸收熱量，
溫度升高，
內(nèi)能增加.
傳遞熱量
不同物體
同一物體
高溫物體
低溫物體
高溫部分
低溫部分
兩物體溫度相同時(shí)，熱傳遞才會(huì)停止.
過(guò)程
結(jié)果
熱傳遞
條件：存在溫度差
例 判斷下列說(shuō)法的正誤. 正確的在括號(hào)中畫“√”，錯(cuò)誤的在括號(hào)中畫“×”.
(1) 熱量是從內(nèi)能大的物體傳遞給內(nèi)能較小的物體( )
(2) 發(fā)生熱傳遞的兩個(gè)物體最終內(nèi)能相同( )
(3) 物體的內(nèi)能增加，它的溫度一定升高( )
發(fā)生熱傳遞時(shí)，熱量總是從溫度高的物體傳遞給溫度低的物體，內(nèi)能大的物體溫度不一定高
物體吸收熱量，內(nèi)能增大，溫度不一定升高；如：晶體熔化
兩個(gè)相互接觸的物體沒(méi)有發(fā)生熱傳遞，原因是溫度相同，不存在溫度差
×
×
×
寒冷的冬天，除了前面幾種熱傳遞的方法外，人們也會(huì)通過(guò)搓手取暖，這又是什么原理呢？
思考
思考
如圖，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，把活塞迅速壓下去，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，想一想這是為什么？
實(shí) 驗(yàn) 1
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：硝化棉會(huì)燃燒.
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外界對(duì)氣體做功
氣體的內(nèi)能增加，溫度升高
達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)
硝化棉燃燒
外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增大，溫度升高.
實(shí) 驗(yàn) 2
在燒瓶?jī)?nèi)裝入少量的水，塞緊瓶塞后，用打氣筒往瓶?jī)?nèi)打氣，觀察發(fā)生的現(xiàn)象，想一想這是為什么？
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：塞子跳起，瓶口出現(xiàn)白霧.
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瓶?jī)?nèi)氣體膨脹對(duì)外做功
氣體內(nèi)能減小，溫度降低
瓶?jī)?nèi)水蒸氣液化成小水滴
瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧
物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能減小，溫度降低.
總結(jié)：做功也可以改變物體的內(nèi)能.
解釋：
搓手時(shí)克服摩擦做功，
將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，
雙手的內(nèi)能增加，溫度升高，
從而達(dá)到取暖的效果.
請(qǐng)你解釋搓手取暖的原理.
你還知道哪些做功改變物體內(nèi)能的例子呢？
玩滑梯下滑時(shí)，臀部發(fā)熱
用砂輪打磨金屬，火花四濺
流星劃過(guò)天際，發(fā)光發(fā)熱
鉆木取火
摩擦生熱
克服摩擦做功
瓶?jī)?nèi)水蒸氣推動(dòng)瓶塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機(jī)械能，瓶塞跳起.
現(xiàn)在你能解釋，推動(dòng)瓶塞的能量來(lái)自哪里？是什么能量轉(zhuǎn)化成瓶塞的機(jī)械能嗎？
釋疑
通常伴隨著運(yùn)動(dòng)
改變物體內(nèi)能的兩種方式：
歸納
壓縮、彎折、敲打、摩擦、膨脹
方式一：熱傳遞
方式二：做功
能量轉(zhuǎn)化：能量形式改變
能量形式不變
實(shí)質(zhì)
實(shí)質(zhì)
物體間存在溫差
在改變內(nèi)能上是等效的
熱傳遞、做功與內(nèi)能的改變規(guī)律
(1) 熱傳遞改變物體的內(nèi)能：
規(guī)律：在熱傳遞過(guò)程中，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減小；
低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增大.
內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移
(2) 做功改變物體的內(nèi)能：
規(guī)律： 外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增大；物體對(duì)外做功，物體
的內(nèi)能會(huì)減小.
內(nèi)能與機(jī)械能間相互轉(zhuǎn)化
例 如圖所示是古人鍛造鐵器的過(guò)程，加熱、鍛打和淬火都可以改變物體的內(nèi)能，其中利用熱傳遞的方式改變鐵器內(nèi)能的是___________過(guò)程，利用做功的方式改變鐵器內(nèi)能的是______過(guò)程．(均選填“加熱”“鍛打”或“淬火”)
加熱、淬火
鍛打
淬火
水從鐵器中吸收能量
水的內(nèi)能增加，鐵器的內(nèi)能減少
鍛打
鐵器發(fā)熱
鐵器的內(nèi)能增加
加熱
鐵器從火中吸收能量
鐵器的溫度升高
熱傳遞改變物體內(nèi)能
做功改變物體內(nèi)能
三、溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別與聯(lián)系
溫 度 熱 量 內(nèi) 能
定義 物體的冷熱程度 物體在熱傳遞過(guò)程中傳遞能量的多少 物體中所有分子的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和
狀態(tài) 狀態(tài)量 過(guò)程量 狀態(tài)量
單位 ℃ J J
表述 “降低、升高”等 “吸收、放出”等 “有、具有、增加、減少”等
要吸收熱量
內(nèi)能 增加
1. 通常情況下，一個(gè)物體的溫度升高
一定
不一定
摩擦生熱
做功也可以使物體內(nèi)能增大，溫度升高
鉆木取火
要吸收熱量
2. 物體的內(nèi)能增加
晶體熔化
水沸騰
不一定
溫度 升高
不一定
做功也可以使物體內(nèi)能增大
3. 物體吸收熱量
不一定
溫度 升高
不一定
內(nèi)能 增加
晶體熔化、水沸騰
若物體吸收的熱量全部對(duì)外做功，內(nèi)能可能不變；
若物體一邊吸收熱量一邊對(duì)外做功，且吸收的熱量 ＜ 對(duì)外做功消耗的內(nèi)能，內(nèi)能減小.
若物體只吸熱不做功，內(nèi)能增加；
例 生活中“熱”的含義非常豐富，以下對(duì)“熱”的解釋合理的是( )
A. 壺中的水很熱中的“熱”指的是內(nèi)能
B. 摩擦生熱中的“熱”指的是熱量
C. 物體吸熱升溫中的“熱”是指溫度
D. 液化氣燃燒時(shí)產(chǎn)生熱中的“熱”是指熱量
D
“熱”是指水溫度很高
×
克服摩擦做功，使物體的內(nèi)能增加，“熱”是指內(nèi)能
×
物體吸收熱量，“熱”是指熱量
×
液化氣燃燒時(shí)產(chǎn)生熱，“熱”是指放出熱量
√
做功與熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是_____的.
實(shí)質(zhì)：能量_____
實(shí)質(zhì)：能量_____
單位：_____，符號(hào)為：_____
內(nèi)能
內(nèi)能
課堂小結(jié)
物體內(nèi)能的改變
定義: 構(gòu)成物體的_________，其熱運(yùn)動(dòng)的_____與_________的總和叫做物體的內(nèi)能.
所有分子
動(dòng)能
分子勢(shì)能
分子動(dòng)能：分子在不停地做熱運(yùn)動(dòng)
分子勢(shì)能：分子間存在相互作用力
焦耳
單位:______ ,符號(hào)是：_____.
J
物體溫度降低時(shí)，內(nèi)能______，溫度升高時(shí)內(nèi)能______.
熱傳遞
做功
定義：在_______過(guò)程中，傳遞能量的多少叫熱量.
熱量
規(guī)律：_____物體放出熱量，其內(nèi)能_____；_____物體吸收熱量，其內(nèi)能_____.
產(chǎn)生的原因
規(guī)律：物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能_____；外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能_____.
減小
增加
熱傳遞
焦耳
J
高溫
減少
低溫
增加
轉(zhuǎn)移
減少
增加
轉(zhuǎn)化
等效
一切物體都具有內(nèi)能
1. 下列四幅圖中關(guān)于內(nèi)能的說(shuō)法正確的是( )
A. 圖甲中運(yùn)動(dòng)的籃球只有機(jī)械能沒(méi)有內(nèi)能
B. 圖乙中被拉開(kāi)的橡皮繩的分子間具有分子勢(shì)能
C. 圖丙中冰山的溫度很低，所以不具有內(nèi)能
D. 圖丁中鐵塊化為鐵水后含有的內(nèi)能減小
隨堂練習(xí)
B
一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能;
運(yùn)動(dòng)的籃球既有機(jī)械能又有內(nèi)能
一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能
熔化吸熱，內(nèi)能增大
×
×
×
橡皮繩分子間存在引力和斥力
√
2. 火柴頭在火柴盒上輕輕劃過(guò)就能燃燒，從能量轉(zhuǎn)化的角度講，是將_____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能，這是通過(guò)_____的方式實(shí)現(xiàn)的. 火柴頭也可以用火點(diǎn)燃，這是用________的方式實(shí)現(xiàn)的.
機(jī)械
內(nèi)
做功
火柴頭在火柴盒上輕輕劃過(guò)是摩擦生熱，屬于通過(guò)做功的方式改變物體的內(nèi)能，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
用火點(diǎn)燃火柴，是能量的轉(zhuǎn)移，這是通過(guò)熱傳遞的方式改變火柴頭的內(nèi)能
熱傳遞
冰粒內(nèi)能增大，機(jī)械能減小；
冰粒在下落過(guò)程中，克服空氣阻力做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因而冰粒的機(jī)械能減小，內(nèi)能增大.
3. 請(qǐng)分析在以下過(guò)程中，冰粒、火箭箭體和子彈的內(nèi)能是增大還是減小 機(jī)械能增大還是減小
(1) 云中形成的冰粒在下落中，溫度漸漸升高變成了雨滴.
(2) 火箭從地面向上發(fā)射過(guò)程中，火箭外殼和大氣摩擦后溫度越來(lái)越高.
火箭箭體內(nèi)能增大，機(jī)械能增大；
火箭在升空過(guò)程中，速度增大、高度升高，所以機(jī)械能增大，同時(shí)克服摩擦做功，箭體溫度升高，內(nèi)能增大，這些都是消耗了燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的.
(3) 子彈擊中一塊木板，溫度升高.
子彈內(nèi)能增大，機(jī)械能減小.
子彈擊中木板后，速度減小機(jī)械能減小，溫度升高說(shuō)明內(nèi)能增大.
4. (2023綿陽(yáng)) 新材料為人們帶來(lái)了“神奇”的55 ℃恒溫水杯．這種水杯在夾層中有一種傳熱材料，把沸水倒入恒溫水杯中，傳熱材料快速吸收沸水熱量并貯存起來(lái)，使水溫快速降到55 ℃左右；當(dāng)水溫低于55 ℃時(shí)，傳熱材料緩慢釋放熱量，水溫保持基本不變．則( )
A. 在快速降溫過(guò)程中，傳熱材料吸熱內(nèi)能減少
B. 在快速降溫過(guò)程中，水放熱內(nèi)能減少
C. 在溫度保持不變時(shí)間內(nèi)，傳熱材料放熱內(nèi)能增加
D. 在溫度保持不變時(shí)間內(nèi)，水吸熱內(nèi)能增加
B
沸水放出熱量，內(nèi)能減小，溫度降低;
傳熱材料吸收熱量，內(nèi)能增大，溫度升高
傳熱材料放出熱量，內(nèi)能減小，溫度降低
水吸收熱量，與放出熱量速度相同，溫度基本不變，內(nèi)能基本不變
×
×
×
√

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