第十三章 第2节 内能-【教材解读】2022-2023学年人教版物理九年级全册（有详解）

内能
基础知识·细解读
知识点一 内能 【重点】
1.概念
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。
影响内能大小的因素
【拓展】(1)一切物体都有内能，内能是指物体的内能，不是分子内能，单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。
(2)一个物体在任何情况下都具有内能，例如50℃的水具有内能，一10℃的冰也具有内能，只不过对于一定质量的水，温度降低时内能减小。
图文助学
类比法理解分子动能
运动的汽车 运动的分子
具有动能 具有动能
类比法理解分子势能
弹簧形变时具有弹性势能
相互吸引或排斥的分子具有分子势能
3.对比法比较内能和机械能
能量形式 内能 机械能
定义 物体内所有分子的动能与分子势能的总和 整个物体具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、体积、存在的状态等 物体的质量、速度和高度
联系 一切物体都具有内能，但不一定都具有机械能
【例1】关于物体的内能，下列说法正确的是 ( )
A．物体的运动速度越大，具有的内能越大
B．静止的物体没有动能，也没有内能
C．运动的物体有动能，但没有内能
D．烧红的铁块具有内能，冰冷的冰块也具有内能，一切物体都有内能
解析：内能和机械能是两种不同的能量，机械能的大小与整个物体的机械运动情况有关，而内能的大小与物体内部分子热运动的激烈程度和分子间的作用力有关。所有物体内部的分子都在不停地做无规则运动，且分子间都有相互作用力，因此任何物体都具有内能。
答案：D
巧学巧记
图解法理解内能和机械能
知识点二 物体内能的改变 【重点+难点】
1.热传递改变物体的内能
(1)实验探究：热传递能否改变物体的内能
实验设计 现象分析 总结 结论
在火炉上烧水 烧水时炉火的温度远远高于水的温度，所以水的温度升高，内能增加 使温度不同的物体相互接触，低温的物体温度升高，高温的物体温度降低，这个过程叫热传递 热传递可以改变物体的内能
对手哈气 冬天，手的表面温度低于人呼出气体的温度，人感到手暖和
(2)热量
①定义：在热传递过程中，传递能量的多少叫作热量。热量通常用字母Q表示。
②正确理解热量需要注意的几个问题
a．热量是热传递过程中物体内能的改变量，因此，热量是个过程量。只有在热传递过程中，才能谈论热量，离开热传递过程谈热量是毫无意义的。
b．我们不能说某个物体具有或含有多少热量，更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用，如“吸收热量”“放出热量”等。
c．吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度高低无关。
(3)对热传递的理解
生活物理
热传递改变物体的内能
如图所示，宝宝发烧了，她的妈妈把凉水浸湿过的毛巾放到宝宝的头上，一会儿宝宝的额头就不热了，这就是热传递改变物体内能的应用。
提醒
内能与热量的区别
(1)内能是物体内部所有分子做；无规则运动的动能和势能的总和，是一个状态量，常说“具有内能”。
(2)热量是热传递过程中转移的那部分内能，是一个过程量，常说“吸收热量”或“放出热量”，不能说物体“具有热量”或“含有热量”。
通过做功改变物体的内能。
2. 做功改变物体的内能
实验探究：做功能否改变物体的内能
设计一
设计二
3.热传递和做功的区别与联系
比较项 热传递 做功
对物体做功 物体对外做功
实质 内能的转移 内能与其他形式的能之间的相互转化
条件 不同的物体或物体条件的不同部分之间存在温度差 — —
方式 热传导、热对流、热辐射 压缩体积，摩擦生热锻打、弯折物体等 气体膨胀
实例 生活中的烧、烤、烙、炒等；生产中的“淬火”等 打气筒打气、钻木取火等 开水瓶中的水蒸气将瓶塞推开
联系 热传递和做功对改变物体的内能是等效的。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，若不知道具体过程，则无法确定具体的改变方式
生活物理
做功改变物体的内能
冬天搓手取暖，人对手做功，手的温度升高，人感到暖和。
从滑梯上滑下，摩擦力对人做功，人会感到臀部发热。
4.温度、内能、热量的对比
物理量 概念或意义 特点 描述用语 相互关系
温度 物体的冷热程度，是内能大小的宏观表现之一 状态量 升高、升高了、降低、降低了 一个物体温度升高，内能增大，可能吸收了热量；温度降低，内能减小，可能放出了热量
内能 物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和 状态量 增大、变大、减小、变小 一个物体内能增大，温度可能升高，可能吸收了热量；内能减小，温度可能降低，可能放出了热量
热量 热传递的过程中，传递内能的多少 过程量 吸收、放出 一个物体吸收热量，内能增大，温度可能升高；放出热量，内能减小，温度可能降低
巧学技巧
【例2】下图所示是古人锻造铁器的过程，关于改变物体内能的方式，下列说法正确的是 ( )
A．加热和锻打属于热传递，淬火属于做功
B．力Ⅱ热属于热传递，锻打和淬火属于做功
C．加热和淬火属于热传递，锻打属于做功
D．加热和淬火属于做功，锻打属于热传递
解析：用铁锤锻打铁器，铁器会发热，属于做功改变物体内能；用火对铁器加热，铁器从火中吸收热量，把锻打后的铁器放在水中淬火，铁器向水中放热，所以加热和淬火属于热传递改变物体内能。故C正确。
答案：C
明确一点，在做功和热传递改变物体内能的两种方式中，热传递是能量发生转移，做功是能量发生转化。
提醒
(1)做功使物体的内能改变，是通过能量转化实现的；
(2)热传递改变物体的内能是通过能量转移实现的；
(3)物体的内能改变时其温度不一定发生变化，而物体的温度改变时其内能一定改变。常考题型·巧突破
题型一 内能的影响因素及概念理解
角度1 影响内能的因素
【例1】实验探究和推理都是科学研究的基本方法，比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的。物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫作物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据(参照示例)。
(1)示例：①物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论：一个物体的温度越高，内能越大。推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大。
②物体内能的大小还可能与物体的 有关。
推理性结论： 。
推理依据： 。
(2)由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题。同学们也来尝试一下：
如图所示，a杯中水量较少，b、c、d杯中的水量较多且水量相同。根据问题(1)中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小。
① 杯中水的内能最大，因为 。
② 两杯中水的内能不好比较，因为 。
解析：(1)物体的内能和质量、温度、状态等因素有关。物体内能的大小可能与物体的质量有关。根据控制变量法分析可得的推理性结论：温度相同时，质量越大，内能越大。推理依据：质量影响分子的个数，相同条件下，质量大，分子个数多，内能大。(2)在状态相同时，质量越大，温度越高，内能越大。所以，①d杯中水的内能最大，因为d中水的质量最大，温度最高；②a、b两杯中水的内能不好比较，因为a中水的质量小，温度高，b中水的质量大，温度低。
答案：(1)②质量温度相同时，质量越大，内能越大质量大的物体内分子数量多(2)①d d杯中水的质量最大，温度最高②a、b a杯中水的质量小，温度高．b杯中水的质量大，温度低
针对训练
四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示。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．a烧杯中水的内能大于c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
2．下列关于内能的说法正确的是 ( )
A．静止的物体没有内能
B．O℃以下的物体没有内能
C．内能和机械能是同一种形式的能量
D．内能与物体的温度有关
3．内能是指物体内部所包含的分子总能量，包括分子的动能(分子做无规则运动的动
能)和分子的势能(分子间相互作用能)。由于分子的动能跟温度有关，分子的势能跟分子间的距离有关，所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
请回答下列问题：
(1)①慢慢压缩针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化
答： 。
②加热针筒里的气体，气体内能中哪部分发生变化
答： 。
③金属块在受热膨胀时，金属块内能中哪些部分发生变化
答： 。
(2)质量相同的O℃的水和O℃的冰相比较，它们的内能哪个大 ；内
能大的原因是什么 ；多出的这部分能量是以什么形式存在的 。
角度2 内能概念的理解
【例2】(江苏泰州中考)下列关于内能的说法正确的是 ( )
A．具有机械能的物体不一定具有内能
B．物体温度不变，内能一定不变
C．物体没有吸热，内能一定不变
D. 在温度、状态和物质种类均相同的情况下，物体的质量越大，内能越大
解析：运动的物体有机械能，也有内能，故A错误；晶体熔化过程中，温度不变，继续吸热，内能增大，故B错误；物体没有吸热，但外界物体对它做功，也可以使其内能增加，故C错误；内能大小跟物体的种类、质量、状态、温度有关，在温度、状态和物质种类均相同的情况下，物体的质量越大，内能越大，故D正确。
答案：D
误区警示
把握三点，轻松搞定物体的内能问题
题型二 内能的改变
【例3】(吉林中考)下列过程中通过做功的方法改变物体内能的是 ( )
A．发烧时用湿毛巾敷额头能降温
B．丁香树开花时花香四溢
C．水烧开会把壶盖顶起
D．小球由高处下落的过程中速度变快
解析：发烧时用湿毛巾敷额头能降温，这是通过热传递的方法改变物体的内能，故A错误；丁香树开花时花香四溢，属于扩散现象，是分子无规则运动的结果，故B错误；水烧开会把壶盖顶起，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能减少，是通过做功的方法改变物体的内能，故C 正确；小球从高处下落的过程中速度变快，是物体的重力势能转化为动能的结果
答案：C
针对训练
4．(山东泰安中考)下列现象中，属于用热传递的方式改变物体内能的是 ( )
A．公园中的石凳被太阳晒热
B快速弯折铁条，铁条弯折处变热
C．两手互相摩擦时手发热
D．刀具在砂轮上磨得发烫
5．(湖南娄底中考)如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃瓶内放一小团硝化棉，迅速下
压活塞，硝化棉燃烧。下列说法正确的是 ( )
A．迅速向上提活塞，硝化棉也能燃烧
B．通过此实验可以验证热传递能改变物体的内能
C．硝化棉燃烧，是因为活塞与玻璃简壁摩擦生热使空气的温度升高
D．硝化棉燃烧，是因为下压活塞的过程中，机械能转化为内能，筒内空气的温度升高
针对训练
6．下列关于温度、热量和内能的说法正确的是 ( )
A．O℃的冰可从O℃的水中吸热
B．100℃水的内能比0℃水的内能大
C．水的温度越高，所含热量越多
D. 物体的内能不会为零
7．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是 ( )
A．温度相等的1 kg水和100 g水内能相同
B. 同一物体的温度越高，物体的内能越大
C．物体的温度越低，所含的热量越少
D．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变
规律总结
明确两种改变物体内能的方式
区分做功、热传递改变物体内能的关键是看过程。做功改变物体内能的实质是能量的转化，即内能与其他形式能量的转化；而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上，在转移的过程中，没有其他形式的能量参与。
题型三 对内能、温度和热量的考查
【例4】我国北方的冬季气温很低，到处都是冰天雪地，人们有时会将冰雪融化取水。把冰雪放在水壶里加热取水的过程中，下列说法正确的是 ( )
A．冰在O℃时，内能为O
B．这是通过做功的方式改变物体的内能
C．在加热过程中，壶内的温度一直在上升
D．水的温度越高，水分子运动越剧烈
解析：一切物体在任何时候都有内能，因此冰在O℃时，内能不为0，故A错误；把冰雪放在水壶里加热取水，是利用热传递的方式改变物体内能的，故B错误；在加热过程中，冰雪熔化时，温度不变，内能增加，故C错误；分子运动的快慢与温度有关，水的温度越高，水分子运动越剧烈，故D正确。
答案：D
规律总结
把握四点，解决温度、热量、内能问题
(1)物体的温度改变，其内能一定改变；物体的温度不变，内能可能改变，例如晶体的熔化和凝固过程。
(2)物体的内能改变，温度可能不变，例如液体的沸腾过程。
(3)物体温度升高，内能一定增加，可能从外界吸收热量，也可能外界对其做功。
(4)在热传递过程中，物体从外界吸收热量，温度可能不变，但内能一定增加。
易误易混·精辨析
易错点：不理解温度、热量、内能三者的区别与联系
【例题】(江苏无锡中考)关于温度、热量和内能，下列说法正确的是 ( )
A．物体的温度升高，内能增大
B．物体的温度越高，所含的热量越多
C．物体内能增大，一定从外界吸收热量
D．物体的温度不变，其内能就一定不变
正解 物体温度升高，分子运动加剧，所以内能增加，故A正确；热量是一个过程量，不能用“含有”“具有”等词来修饰，故B错误；物体内能增大可能是吸收了热量，也可能是外界对它做了功，故c错误；物体的温度不变，其内能可能不变，也可能变化，如晶体熔化时，吸热但温度不变，内能增加，故D错误。
答案A
【防错妙招】关于内能、热量、温度三者之间的区别和联系，掌握以下三点就可以了。
(1)物体在任何情况下都具有内能。
(2)热量是一个过程量，不能说“具有”或“含有”多少热量。
(3)物态变化过程中，若物体吸收热量，则内能一定增加，而温度可能改变，也可能不。
高皴训练。速提能
【基础必做】
1.(山东淄博中考)下列关于热现象的说法正确的是 ( )
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
C．液体的沸点随液面上方气压的增大而降低
D．冰水混合物吸热时，温度不变，内能增大
2. (山东东营中考)关于内能和温度，下列说法正确的是 ( )
A．0℃的冰块内能为0
B．温度高的物体，内能一定大
C．物体内能增加，温度一定升高
D．物体温度升高时内能增加
3.木工师傅做家具时，来回拉动锯条锯木头，锯条温度将升高，该过程主要通过 ( )
A．热传递使锯条的内能增加
B．做功使锯条的内能增加
C．热传递使锯条的内能减少
D．做功使锯条的内能减少
4.下列事例中，通过做功的方式改变物体内能的是 ( )
A．冬天用热水袋暖手
B．病人发烧时用冷毛巾敷在头部降温
C．汽车在路上跑一段时间后轮胎会发热
D．冬天喝牛奶前把牛奶放在热水中烫一烫
5.(广东广州中考)甲、乙两杯水温度分别为40℃、80℃，下列说法正确的是 ( )
A．只有加热才能使水升温
B．甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
c．乙杯中水的温度降低，水的内能一定减小
D．甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
6.(宁夏中考)把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后，图钉帽热得烫手，这是用 的方法改变了物体的内能；把瓶装水放在冰箱里，一会儿变凉了，这是用 的方法改变了物体的内能。
【能力锤炼】
7.炎夏，小雁骑着打足气的自行车出去玩。路上遇到同学小明，她就将自行车停放在烈日下与小明聊天。正聊在兴头上，猛听到“砰”的一声巨响，车胎爆裂!这是怎么回事 你结合所学知识回答问题。
在烈日照射下，车胎内空气温度 ，空气的体积 ，达到一定的程度时，就会将车胎胀破。
【素养提升】
小明将装有热奶的奶瓶放入水中，水温约为20℃，热奶的温度约为90℃，同时，他还利用温度计和钟表测出温度的变化情况，并作出了水和热奶的温度随时间变化的关系曲线，如图所示。从图象分析可以看出：
(1)热奶温度随时间的变化特点是 。
(2)参考这位同学实验的图象，你认为沸水放在房间里，温度自然降低的规律是 。
A．先慢后快 B．先快后慢 C．均匀降低
(3)如果你有一杯刚倒的热水，想要能够尽快地饮用，可以 。
第2节 内能
常考题型·巧突破
1．D解析：从题图知，a与b、c与d烧杯中水的质量相同，a与c、b与d烧杯中水的温度相同，所以d烧杯中水的内能最大，c烧杯中水的内能比a的大，b烧杯中水的内能比a的大，D正确。
2．D解析：静止的物体也具有内能，A错误；同一物体温度越低，内能越小，但O℃以下的物体也具有内能，B错误；内能和机械能是两种不同形式的能量，C错误；同一物体温度越高，内能越大，D正确。
3．(1)①分子势能 ②分子动能 ③分子动能和分子势能(2)0℃的水 0℃的冰熔化成0℃的水需要吸收热量分子势能
解析：(1)①慢慢压缩针筒里的气体，分子间的距离变小，气体内能中分子势能变化；②加热针筒里的气体，分子运动加剧，所以气体内能中分子动能变大；③金属块在受热膨胀时，分子间的距离变大，分子运动加剧，金属块内能中分子动能和分子势能都变化。(2)因为0℃的冰熔化成0℃的水需要吸收热量，所以质量相同的0℃的水比0℃冰的内能大；内能包括分子动能和分子势能，温度不变，分子平均动能不变，因此，多出的这部分能量应该是分子势能。
4．A解析：公园中的石凳被太阳晒热，是通过热传递改变石凳的内能，故A符合题意；快速弯折铁条，对铁条做功，铁条的内能增加，温度升高，故B不符合题意；双手因摩擦而发热，属于做功改变物体的内能，故C不符合题意；刀具在砂轮上磨得发烫，是克服摩擦做功，将机械能转化成内能，故D不符合题意。
5．D解析：迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，空气的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的燃点时，硝化棉就会燃烧，通过此实验可说明做功可以改变物体的内能，故A、B、C错误，D正确。
6．D解析：热传递的条件是物体间存在温度差，0℃的冰和0℃的水的温度相同。不能发生热传递，A错误；内能的大小除了跟温度有关，还与物体的质量、体积、状态有关，B错误；热量是一个过程量，不能说物体“具有”或“含有”热量，c错误；任何物体都有内能，D正确。
7．B 解析：物体的温度相同时，质量越大，内能越大，A错误；同一物体的温度越高，其内能越大，B正确；热量是一个过程量，不能说“所含热量”，C错误；水结冰过程放出热量，温度不变，内能减小，D错误。
高效训练·速提能
1．D解析：热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故A错误；物体的内能增加，可能从外界吸收了热量，也可能是外界物体对它做了功，故B错误；液体的沸点随液面上方气压的增大而升高，故C错误；冰水混合物吸热时，温度不变，内能增大，故D正确。
2．D解析：一切物体都有内能，0℃的冰块也有内能，故A错误；内能的大小与物体的质量、温度、状态等有关，所以温度高的物体，内能不一定大，故B错误；晶体熔化过程吸热，内能增加但温度不变，故C错误；同一物体。温度升高，内能增加，故D正确。
3．B解析：用锯条锯木头，要克服摩擦做功，消耗的机械能转化为内能，使锯条的内能增加、温度升高，这是通过做功的方式使锯条内能改变的。
4．C解析：冬天用热水袋暖手，该过程是能量的转移，是通过热传递改变内能的，故A错误；病人发烧时用冷毛巾敷在头部降温，该过程是能量的转移，是通过热传递改变内能的，故B错误；汽车在路上行驶一段时间后轮胎发热的原因是轮胎与地面摩擦，导致轮胎温度升高，这是通过做功改变内能的，故C正确；冬天喝牛奶前把牛奶放在热水中烫一烫，该过程是能量的转移，是通过热传递改变内能的，故D错误。
5．c解析：改变内能的方式有热传递和做功，通过对水做功也能使水温升高，故A错误；内能的大小与物体的温度和质量等因素有关，因此温度高的物体内能不一定大，故B错误；乙杯中水的质量一定，温度降低，内能减小，故C正确；分子运动的剧烈程度与温度有关，物体温度越高，分子运动越剧烈，因此，乙杯中水分子运动更剧烈，故D错误。
6．做功 热传递 解析：把图钉帽在课桌上来回摩擦几下后，发现图钉帽变烫了，这是用做功的方法改变了物体的内能，在这一过程中，机械能转化为内能；把瓶装水放在冰箱里，一会儿变凉了，这是用热传递的方法改变了物体的内能，在这一过程中，内能发生了转移。
7．升高 增大 解析：在烈日照射下，通过热传递的方式增加车胎内空气的内能，从而使空气的温度升高，体积增大，达到一定的程度时，就会将车胎胀破。
8．(1)降温先快后慢(2)B(3)将杯子浸在冷水里冷却(合理即可)
解析：(1)从图象分析可以看出，热奶温度随时间的变化情况是：开始的5min内温度快速降低，5～10min内降低得比较缓慢。所以热奶温度随时间的变化特点是降温先快后慢。(2)参考这个实验的图象，沸水放在房问里，和热奶的奶瓶放入室温的水中，温度自然降低的规律应该相似，即先快后慢，故选B。(3)一杯刚倒的热水，想要能够尽快地饮用，可以将杯子浸在冷水里冷却，或再拿一个杯子相互倒水。
第2节 内能
教材第7页【想想议议】
推动瓶塞的能量来自水蒸气的内能。
教材第10页【动手动脑学物理】
1．(1)冰粒的内能在增大，机械能在减小；(2)火箭箭体的内能在增大，机械能也在增大；(3)子弹的内能在增大，机械能在减小。
2．“炙手可热”是用热传递的方式改变手的内能，使手的内能增加，温度升高；“钻木取火”是用做功的方式改变木头的内能，使木头的内能增加，温度升高。
3．晒太阳取暖、太阳能热水器等是通过加强热传递直接利用内能的，而保温杯、夏天给雪糕盖上棉被等是通过阻碍热传递防止内能转移的。
4．摩擦后的图钉变热，是因为通过克服摩擦力做功，机械能转变成了内能，图钉的温度升高。