初中物理人教版九年级全册第2节 内能学案及答案

这是一份初中物理人教版九年级全册第2节 内能学案及答案，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，自主预习，合作探究，想想议议，精讲点拨，归纳整理等内容，欢迎下载使用。

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. 知道热量的概念和单位。
4. 知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
【学习重点】
1. 内能、热量概念的建立。2. 改变物体内能的两种途径。
【学习难点】
用类比的方法建立内能的概念。
【自主预习】
阅读教材，完成以下问题：
1. 内能的概念：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 与 的总和叫做物体的内能。内能的单位是 ，各种形式能量的单位都是焦耳。
2. 内能的影响因素：物体的内能与物体内部分子的 运动和分子之间的相互 情况有关。一切物体都具有内能，当物体的温度升高时，内能 ；温度降低时，内能 。此外，物体的内能还与物体的质量、 等因素都有关。
3. 热传递改变物体的内能：在热传递过程中，传递 的多少叫做热量，热量的单位是 。发生热传递时，高温物体 热量，内能 ；低温物体 热量，内能 。
4. 做功改变物体的内能：对物体做功，物体的内能会 ；物体对外做功，物体的内能会 。（均选填“增大”或“减小”）
【合作探究】
探究一、内能
1. 分子具有动能与势能
（1）分子动能
【想一想】运动的物体（如篮球、车辆等）具有 能；物体内的分子在做热运动，是否也具有能量？
【结论】运动的分子也具有动能，叫作 能。
（2）分子势能
【想一想】一根被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引，具有 能。分子间既相互吸引又相互排斥，是否也具有能量？
【结论】分子间也具有势能，叫作 。
2. 内能
（1）构成物体的所有分子，其热运动的 与分子 的总和，叫做物体的内能。
（2）内能的单位是 （J）。
（3）飞在空中的足球，具有重力势能；足球在空中飞行，还具有动能。空中运动的足球除了整体具有机械能外，同时还具有内能。机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。
（4）一切物体，不论温度高低，都具有内能。
炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。
3. 影响内能大小的因素
【想想议议】物体内能的大小与哪些因素有关？
（1）内能大小与温度的关系
对一杯水加热时，水的温度越高，水内部分子运动越 ，内能越 。反之，温度越低， 内能越小.
（2）内能大小与质量的关系
【想一想】温度相同、质量不同的水，内能相同吗？为什么？
【分析】温度相同、质量不同的水，质量越大，水分子数目越 （多/少），所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也 。所以在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能 。
（3）内能大小与状态（体积）的关系
【想一想】一块0℃的冰熔化成0℃的水时内能是否改变?
【分析】因为0℃的冰熔化成0℃的水时，要 热量（吸收/放出），体积变小，分子间的距离变 ，作用力变 ，所以水的内能变 。可见物体的内能跟物体的 （体积）有关.
【结论】物体的内能跟物体的 、 、 等因素有关.
4. 内能与机械能的区别
【例题1】（多选）四只相同的烧杯中装有水，水量及温度如图所示。关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是（ ）
A．a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能
B．c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C．c烧杯中水的内能大于a烧杯中水的内能
D．d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
探究二、物体内能的改变
【想一想】寒冷的冬天，为什么人们喜欢抱热水袋？人从热水袋中得到了什么？
【分析】这是因为发生了 ，热水把 传递给人，人们获得了内能，而热水减少了内能。
1. 热量
（1）在热传递过程中，传递 的多少叫热量，单位是 。
（2）发生热传递的一些实例：
用火烧水做饭；冬天对手呵气感到暖和；棉被太阳晒得暖呼等.
2. 热传递改变物体的内能
（1）发生热传递时，低温物体吸收热量，内能 ；高温物体放出热量，内能 （均选填“增大”或“减小”）。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越 。
（2）热传递的过程：实质是 转移的过程。内能从高温物体向低温物体转移。
可见热传递可以改变物体的内能。
3. 做功改变物体的内能
【思考】除了热传递外，还有什么途径可以改变物体的内能？
（1）实例分析：人从滑梯下滑时的情景。
【分析】人从滑梯下滑时屁股有点发烫，说明摩擦可以产生热，这部分内能是哪里来的呢？很明显这部分内能并不是热传递得到的。原来，人下滑时要克服摩擦力做功，把一部分机械能转化为了内能。
可见， 也可以改变物体的内能。
（2）演示实验
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，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。
【分析】棉花会燃烧起来，是因为活塞压缩气体 ，使空气的内能 ，温度 ，达到硝化棉的 。可见对物体做功，可以 物体的内能（选填“增大”或“减小”）。
②如图所示，烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。在上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒和烧瓶内空气的内能？
【分析】图中瓶内水上方存在着无色透明、无法看到的 ；当塞子跳起来时，可以看到瓶内出现 ，说明水蒸气液化成了可以看到的 。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度 ，内能 。可见，物体对外做功，内能 （选填“增大”或“减小”）。
结论：外界对物体做功，物体的内能 ；物体对外界做功，物体的内能 。
（3）生活及自然界中利用做功改变内能的现象
①冬天人们搓手感到暖和；②从滑梯下滑时屁股有点发烫；③汽车急刹车时，轮胎克服地面间的摩擦做功，内能增加，温度升高，轮胎表面被烧焦；④流星穿越大气层时，克服空气阻力做功，内能增加，温度太高，达到流星燃点，流星燃烧。
【例题2】如图的实验或事例都揭示了一定的物理知识，关于它们的说法正确的是（ ）
A．甲图中，使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的
B．乙图中，人搓手发热说明物体对外做功，内能增大
C．丙图钻木取火过程是机械能转化为内能
D．丁图中水蒸气将塞子冲出的过程中，水蒸气通过做功的方式使自己内能增大
【例题3】如图所示，在烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到瓶内出现了____，说明水蒸气_______（填物态变化名称）成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外 _____ ，温度 ______ 内能______。
探究三、温度、热量与内能
1. 温度、热量与内能
（1）温度
温度表示物体的 程度。是一个状态量，一个物体在某一时刻对应一定的温度。描述温度时，一般说“物体的温度高或低、是多少、降低或升高了多少“等。例如：夏天天气热，这个“热”表示 .
（2）内能
内能表示物体内部所有分子做无规则运动的 能和 能的总和。是一个状态量，所有物体都有内能。描述物体的内能一般说“物体具有内能、改变了内能、传递了内能等”。例如：“摩擦生热”，表示克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，所以这个“热”表示 .
（3）热量
热量表示热传递过程中传递 的多少。热量是一个过程量，只有发生热传递时，才能用热量来量度内能的变化量（物体吸收或放出的能量的多少）。 不发生热传递，讲热量就没有意义。描述热量时，只能说物体“吸收、放出”热量，不能讲“物体具有热量”。
2. 温度与热量
（1）物体吸收热量，温度 变化（选填“一定”或“不一定”）。晶体熔化时，吸收热量，温度不变。晶体凝固时，放出热量，温度不变。
（2）物体温度变化时，不一定要吸收或放出热量。物体温度降低，可能是物体对外界做功。物体温度升高，可能是外界对物体做功。
3. 温度与内能
（1）物体温度变化时，内能 变化（选填“一定”或“不一定”）。物体温度降低，内能减少；物体温度升高，内能增加。
（2）物体内能变化时，温度不一定变化。晶体熔化时，吸收热量，内能增加，温度不变。晶体凝固时，放出热量，内能减少，温度不变。
4. 热量与内能
（1）物体吸热或放热， 会引起内能的变化（选填“一定”或“不一定”）。物体吸收热量，内能增加。物体放出热量，内能减少。
（2）物体内能改变，不一定是由于物体吸收或放出热量。物体内能增加，可能是外界对物体做功。物体内能减少，可能是物体对外界做功。
【例题4】关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体比温度低的物体内能大
B．一杯水的内能比一桶水的内能小
C．物体吸收热量，温度升高，内能增加
D．水放出热量凝固成冰过程中，温度不变，内能减小
【精讲点拨】
1. 内能是指物体内部大量分子所具有的内能，而不是单个分子的内能，一切物体无论温度高低都具有内能。
2. 内能与机械能的区别：机械能是描述宏观物体具有的能量，与物体质量、高度、速度等有关；而内能是描述微观物体（分子）具有的能量，与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关。
3. 做功和热传递对内能改变的效果是等效的。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。
【归纳整理】
内能
改变内能的
两种方法
①热传递——实质是内能的转移.用热量来量度内能的变化量.
②做功——内能与其它能的转化.用功来量度内能的变化量.
热传递和做功改变物体的内能是等效的.
①物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫物体的内能；单位是焦.
②一个物体温度升高时，它的内能就增加；一个物体温度降低时，它的内能就减少.
③影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态.
内能

【课堂练习】
1．仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是（ ）
A．甲杯中水的内能多 B．乙杯中水的内能多
C．甲杯和乙杯中水的内能一样多 D．无法判断

2. 在下图中，属于热传递改变内能的是（ ）
A B C D
A． 两手相互摩擦能发热 B． 用火给水壶里的水加热
C． 锯木头锯子发烫 D． 压缩空气引火
3. 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体温度升高，一定是吸收了热量 B．物体吸收热量，温度一定升高
C．0℃的冰块，内能一定不为零 D．温度高的物体含有的热量多
4. 如图1所示，在气缸A中密封有压缩空气，B是一个被销钉K锁住的活塞，C是一支温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）运动，气缸A内气体对外做功，温度计的示数________。
图1 图2
5. 如图2所示，试管内装有水，用塞子塞紧试管口，用酒精灯加热试管底部，一段时间后，塞子从试管口被管内气体推出，试管口附近伴随有白雾出现，这是因为试管内的气体对塞子______时，将管内气体的______能转化为塞子的机械能，导致气体温度降低所致。
6. 如图所示，是研究做功与内能改变的一个实验装置，玻璃瓶内装入少量的水，用塞子把瓶口塞紧，并用打气筒往瓶内打气，瓶内压强增大到一定程度时，塞子会从瓶口跳起来。
（1）在这一实验中，你应该注意观察的是_____；
A．打气的过程 B．打气的过程中瓶中的情况
C．塞子跳起的高度 D．塞子跳起的瞬间，瓶内发生的变化
（2）玻璃瓶内装入少量水的目的是_____；
（3）你所观察到的现象是瓶内出现白雾，这一现象所能说明的问题是_____。
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题内能
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、体积、
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