10.2 内能(要点讲解+当堂检测+答案)

北师大版物理九年级上册同步学案
第十章　机械能、内能及其转化
第二节　内　能
要 点 讲 解
要点一　物质结构的基本图像
1. 物质是由大量分子组成的，物质是由分子或原子构成的，分子直径约为10－10m，现代科学技术已经能够观察到分子、原子。
2. 分子在不停息地做无规则运动：扩散现象说明分子在不停息地做无规则运动，固、液、气体分子都能发生扩散现象；温度越高，分子运动越剧烈，温度越高，扩散速度越快。
3. 分子之间存在相互作用力：组成物体的分子之间存在着引力和斥力，而且引力和斥力同时存在。如压紧的铅块很难拉开，说明分子间存在引力；物体难被压缩，说明分子间存在斥力。
4. 扩散现象是指两种不同物质彼此进入对方的现象。无论是固体、液体，还是气体，都可以发生扩散。
5. 通常情况下，分子处于平衡位置，引力与斥力相平衡，分子在平衡位置振动。引力、斥力的强弱与分子间距离有关。当物体被拉伸时，分子间距离变大，此时分子间引力明显，所以物体表现为收缩趋势；当物体被压缩时，分子间距离变小，此时分子间斥力明显，所以物体表现为排斥作用。
经典例题1　有关分子热运动，下列说法不正确的是(　　　)
A. 液体很难被压缩，说明分子间有斥力
B. 用手捏海绵，海绵的体积变小了，不能说明分子间有间隙
C. 雾霾天气大量极细微的尘粒悬浮在空中，说明分子在不停息地做无规则运动
D. 在做墨水滴入水中的实验时，我们看到的不是墨水的分子在运动
解析：液体很难被压缩，是由于液体分子间存在斥力的作用，故A正确；海绵里面有气孔，用手捏时海绵里的空气跑出来，所以海绵的体积变小了，不能说明分子间有间隙，故B正确；雾霾天气大量极细微的尘粒悬浮在空中，属于机械运动，而不属于分子的运动，故C错误；在墨水滴入水中的实验中，我们看到的扩散现象是分子运动的反映，而不是分子的运动，我们是无法用肉眼看到分子的，故D正确。
答案：C
点拨：“尘土”“粉笔末”等属于宏观物体，它们的运动属于机械运动，而不属于分子的运动。
要点二　固体、液体和气体的特征
1. 固体：分子靠得很近，分子排列有规律，在平衡位置振动，有一定的形状和体积。
2. 液体：分子只能在一定限度内运动，没有确定的形状，但占有一定的体积。
3. 气体：分子间距离较远，向各个方向自由运动，没有固定的形状和体积。
4. 结构示意图：

固体 液体 气体
经典例题2　提起压在容器中水面上方的活塞，容器中的水发生汽化，如图所示。下列选项中，最能表示水汽化后在相同空间内粒子分布的是(　　　)
A B C D
解析：汽化是物态变化，水汽化后，水分子的结构保持不变；水发生汽化时，液态的水会变成气态的水蒸气，分子之间的距离变大，彼此之间几乎没有作用力。故C选项符合题意。
答案：C
要点三　物体的内能
1. 定义：物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和。
2. 分子动能：
(1)定义：分子由于热运动而具有的能
(2)决定因素：大小决定于温度高低。
3. 分子势能：
(1)定义：分子间由于存在相互作用力而具有的能。
(2)决定因素：大小决定于分子间距。
4. 决定因素：
(1)分子数的多少；(2)温度的高低；(3)体积大小。
经典例题3　下列关于内能的说法中，正确的是(　　　)
A. 对同种物质来说，质量越大的物体的内能一定大
B. 同一物体温度越高，内能一定越大
C. 0℃的冰块，内能一定为零
D. 物体的动能、势能越大，内能就越大
解析：内能是指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和。对同种物质来说，质量越大，分子数就越多，但由于物体的温度和体积情况不明确，所以分子动能及分子势能大小无法判断，因此内能大小无法比较，故A错误；对同一物体而言，分子数一定，若体积一定则分子势能一定，而当温度越高时分子动能就越大，所以其内能就越大，故B正确；切不可认为0℃时物体的分子就停止了运动，也就是说在0℃时分子动能不是零，同时由于0℃时分子间仍然存在相互作用力，即分子势能也不是零，所以物体在0℃时内能一定不是零，故C错误；物体的动能、势能越大，只能说明物体的机械能越大，而内能与机械能的决定因素、本质均不同，但二者可以相互转化，切不可将二者混为一谈，故D错误。
答案：B
点拨：内能是指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和。内能＝分子数×(一个分子的动能＋一个分子的势能)，所以物体的内能决定于三个因素：分子数、温度、体积。机械能＝动能＋势能，机械能大小决定于三个因素：质量、速度、被举高的高度。
要点四　改变物体内能的两种方式
1. 做功：在做功过程中，将机械能转化为内能。做了多少功，物体的内能就改变了多少。如钻木取火；磨刀时发热；冬天搓手取暖；铁锯锯木头时锯片发热；人从滑梯上滑下时臀部有灼热感等。
2. 热传递：在热传递过程中，内能从一个物体转移到另一个物体，传递了多少热量，物体的内能就改变了多少。如冬天用热水袋暖手；用热水将牛奶烫热；用煤气灶将壶中的水烧开；太阳将被子晒得热乎乎的；太阳能热水器中的水被太阳晒得很热；坐在炉子边被烤得很暖和。
经典例题4　下列现象中，通过热传递的方式改变物体内能的是(　　　)
A. 陨石进入大气层后燃烧发光 B. 天冷时人们通常会搓手取暖
C. 锯木头时锯片发热 D. 烈日下自行车轮胎受热膨胀
解析：陨石进入大气层后与大气摩擦，陨石克服摩擦力做功，机械能转化成内能，属于做功改变内能，故A不符合题意；天冷时人们通常会搓手取暖，双手相互摩擦时，克服摩擦力做功，机械能转化成内能，从而使手发热，属于做功改变内能，故B不符合题意；锯木头时，克服摩擦力做功，机械能转化成内能，属于做功改变内能，故C不符合题意；烈日下自行车轮胎受热膨胀，车轮胎从太阳光中吸热，是能量的转移，是通过热传递来改变内能的，故D符合题意。
答案：D
点拨：改变物体内能的方式有两种：做功与热传递，这两种方式在改变物体内能的效果上是等效的；热传递是能量的转移过程，热传递的实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从物体的高温部分转移到低温部分，在此过程中能量的形式不发生变化；做功的实质是能量的转化过程，在做功过程中能量的形式发生变化。
易错易混警示　内能与机械能容易混淆
内能与机械能在概念上极为相似，因此容易混淆，在理解和应用中要注意两者的区别。
经典例题5　下列说法中正确的是(　　　)
A. 物体的温度升高，分子热运动加剧，物体的动能一定增大
B. 运动的物体一定比静止的物体内能大
C. 举高的杠铃具有重力势能，但没有内能
D. 0℃的冰可能没有机械能，但一定有内能
解析：本题易错选A项，原因是把物体的动能与分子的动能混淆；错选C项的原因是忽略了一切物体都具有内能；内能的大小与物体的质量、状态、温度等有关，与物体的运动状态无关，机械能与整个物体的运动情况以及相对位置等有关，二者是不同形式的两种能量，故B错误，D正确。
答案：D
当 堂 检 测
1. 用“分子的观点”解释下列现象，不正确的是(　　)
A. 水结成冰——分子发生变化
B. 气体容易被压缩——分子间隙大
C. 水加糖变甜——分子不停地运动
D. 铁块很难被压缩——分子间存在斥力
2. 下列现象中，能说明分子在不停地做无规则运动的是(　　)
A. 雪花飘飘
B. 打开香水瓶盖后，在周围可闻到香味
C. 擦黑板时粉笔灰纷纷落下
D. 打扫卫生时灰尘四起
3. 图中的示意图形象地反映了物质气、液、固三态分子排列的特点，下列说法正确的是(　　)
甲 乙 丙
A. 甲是气态 B. 乙是气态 C. 丙是气态 D. 甲是固态
4. 下列事例中，通过热传递的方式改变物体内能的是(　　)
A. 晒太阳 B. 钻木取火 C. 搓手取暖 D. 压缩空气
5. 对温度、内能和热量这三个量的关系，下列理解正确的是(　　)
A. 物体温度升高，它的内能一定增加 B. 对物体做功，它的内能一定增加
C. 物体吸收了热量，它的温度一定升高 D. 物体温度越高，具有的热量越多
6. 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。
7. 如图甲所示，往试管中装进一部分染红的水，再注满酒精，加盖密封后静置一段时间。
甲 乙
(1)混合后酒精和红水的总体积明显 ，此现象说明分子间有 。
(2)酒精和红水混合液的颜色逐渐 ，此现象说明分子处在 。
(3)如图乙所示，荷叶上两滴水珠接触时，会自动结合成 的水珠，此事实说明分子间存在着 。
当堂检测参考答案
1. A 2. B 3. C 4. A 5. A