初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级上册（2024）第2节 内能背景图课件ppt

这是一份初中物理沪科版（五四制）(2024)九年级上册（2024）第2节 内能背景图课件ppt，共25页。PPT课件主要包含了什么是内能，如何改变物体的内能，自主活动，科学与人文，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
火的使用在人类历史中具有非常重要的意义，“燧人氏钻木取火”是我国著名的古代传说之一。火为人类提供的更易消化的熟食，帮助人类抵御严寒。如图10-2-1所示，生鲜食材经火炙烤变得热气腾腾。食材吸收了炭火的热量后，自身的能量发生了怎样的变化？
构成物体的分子都在永不停息地做无规则热运动，运动的物体具有动能，我们把分子因热运动而具有的动能叫做分子动能。分子之间存在着相互作用的引力和斥力，与弹簧被拉伸或压缩时产生的弹力类似，由于分子之间的相互作用而使分子具有的势能叫做分子势能。
在物理学中，把构成物体的所有分子的分子动能和分子势能的总和叫做物体的内能（internal energy）。在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳（J）。如图10-2-2（a）所示，火山喷出的高温岩浆具有内能；而图10-2-2（b）所示的冰山，虽然温度很低，也具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有内能。
食物被加热后温度升高，内能增加。物体的内能与物体温度有关。此外，内能还与物体的体积、状态有关。
在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上（图10-2-3）进行物理降温。这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。热传递过程中，高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。
如图10-2-4所示，将少许易燃粉末放入密闭的厚壁玻璃筒底部，快速向下按压活塞2～3次，观察玻璃筒内发生的现象。
上述实验中，快速向下按压活塞，玻璃筒内的易燃粉末会燃烧。这是因为活塞对玻璃筒内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，引燃粉末。可见，做功也是改变内能的一种方式。
钻木取火时，木头相互摩擦，使得干草等易燃物体温度升高，达到燃点而燃烧。近地空间大量的尘埃微粒和微小固体高速进入地球大气层时，会与大气发生剧烈摩擦而燃烧发光，形成美丽的流星（图10-2-5）。这些现象中都存在做功改变内能的过程。
天冷时，我们可以把手放在暖手袋上，通过热传递让双手变得温暖；也可以搓搓手，通过做功让双手暖和起来。热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。它们的差异是，热传递是物体间内能转移的过程，做功是其他形式能转化为内能的过程。
1847年，英国物理学家焦耳设计了如图10-2-6所示的实验。
图中的密闭容器内盛有适量的水，实验时，砝码缓慢下降，带动轮轴和转轴使翼轮搅动容器中的水，翼轮对水做功，使水温升高，内能增加。由于容器的导热性很差，所以容器中的水几乎不与外界发生热传递，水的内能增加完全来自砝码下降带动翼轮转动时重力所做的功。焦耳由砝码的质量和下落距离算出机械功，由水温变化算出内能的增加。焦耳发现，在实验误差许可的范围内，水的内能增加等于砝码重力所做的机械功。
在热现象的本质被揭示之前，人们并不清楚热、功、能量之间的关系，以至于热与功的单位都不一致。18世纪末，热现象与运动之间关系的发现为焦耳对热与功对应关系的实验研究开辟了道路。在1840年到1878年近40年的时间内，焦耳不断改进实验，采用各种不同的方法、设备、材料研究热和功的对应关系，焦耳甚至用鲸脑油代替水重复了上述实验并得到相同的结果。焦耳的实验为能量守恒定律的建立奠定了基础。
1.关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）A. 运动的物体有内能，静止的物体没有内能B. 质量相同的0℃的水和冰具有相同的内能C. 同一物体的温度越高，其内能越大D. 内能与温度有关，所以物体在0℃以下时没有内能
答案：C解析：同一物体温度升高时，分子热运动加剧，内能增大。
2. 下列实例中，通过做功改变物体内能的是（ ）A. 用热水袋取暖B. 阳光下棉被被晒热C. 铁锅热得烫手D. 反复弯折铁丝，铁丝发热
答案：D解析：A、B、C均为热传递：热量从高温物体传递到低温物体。D是做功：机械能转化为内能，通过摩擦生热改变内能。
3. 关于热量和内能，下列说法正确的是（ ）A. 0℃的物体具有内能B. 物体放出热量，温度一定降低C. 热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体D. 物体吸收热量，内能一定增加，温度一定升高
答案：A解析：A正确：一切物体都有内能，与温度无关。
4. 将一高温铁块投入冷水中，水的内能增加，其原因是（ ）A. 铁块对水做功B. 热传递使水吸收热量C. 水的温度传递给了铁块D. 水的机械能增加
答案：B解析：高温铁块与水接触时，通过热传递（传导）将热量传递给水，导致水内能增加。
5. 关于分子热运动与内能的关系，下列说法错误的是（ ）A. 扩散现象表明分子在不停运动B. 温度越高，分子热运动越剧烈C. 内能大小与物体的温度、质量、状态有关D. 物体内能增大时，温度一定升高
答案：D解析：内能增加可能因状态变化（如冰熔化吸热但温度不变）。
6. 下列实例中，通过做功改变内能的是（ ）A. 用热水袋取暖B. 阳光照射下海水温度升高C. 反复弯折铁丝，弯折处发热D. 热汤中放入冰块，汤变凉
答案：C解析：A、B、D均通过热传递转移内能（高温→低温）。C选项：机械能转化为内能，属于做功改变内能。
7. 质量相同的沙子和水，吸收相同热量后（ ）A. 沙子升温更快，因为比热容小B. 水内能增加更多，因为比热容大C. 两者最终温度相同D. 沙子内能增加更多，因为温度升高快
答案：A解析：比热容越小，相同条件下温度变化越快（沙子c小，升温快）。吸收相同热量，比热容大的物体（水）温度升高少，但内能增加量相同（B、D错误）。末温取决于初始温度和吸热能力，不一定相同（C错误）。
1. 图10-2-7中，通过做功改变物体内能的实例是　　　　，通过热传递改变物体内能的实例是　　　　。（均选填序号）
2. 如图10-2-8所示，水平地面上有两个质量相同的铁块甲和乙，静止铁块甲的温度为30 ℃；运动铁块乙的温度为10 ℃。比较甲、乙的机械能和内能并简述理由。
3. 图10-2-9为某校学生在科技节活动中展示的小船。易拉罐中的水吸热汽化所产生的大量水蒸气从小孔中冲出时，小船就能向前运动。这一过程中水蒸气的内能如何变化？它是通过哪种方式变化的？
主题学习：水与热机 2大型载重货车在经过连续下坡路段时，为控制车速需要长时间刹车，这会使刹车系统因过热而失效。为避免这种情况发生，有两种解决方案。一种是加装一个刹车喷淋装置，通过向刹车系统喷水使其降温。另一种是加装一台液力缓速器。如图10-2-10所示，货车下坡时同步带动翼轮在水箱中转动，水对翼轮产生阻力，从而实现辅助制动。
（1）简述使用刹车喷淋装置给刹车系统降温的原理。（2）从内能变化的角度，分析液力缓速器工作时水箱中水温的变化。（3）你会选择哪一种方案为货车刹车系统降温？简述理由。