13.2 内能（教学设计） 九年级物理全一册 （人教版）

人教版九年级第十三章内能第2节内能（教学设计）年级九年级授课时间课题第2节内能教学目标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。教材分析本节是在分子动理论知识的基础上，具体说明内能是物体内部的能量。与机械能相比，内能不直观、更抽象，学生难于直接接受和理解，所以教科书一开始通过与机械能中动能和势能作类比建立内能的概念，应用学生已有的知识和经验学习新的知识，符合学生的认知规律。通过对生活中常见实例的分析，指出内能是不同于机械能的另一种形式的能。教科书从炙热的铁水和冰冷的冰块都有内能，说明了内能的普遍性，并给出了内能与温度的关系，再通过对一些事例的分析，做一些实验，总结出改变物体内能的途径。热量的概念则是从改变内能的途径之一——热传递延伸得出的。本节内容由“内能”“物体内能的改变”两个部分构成。本节的重点是内能、热量概念的建立，改变物体内能的两种途径。难点是用类比的方法建立内能的概念。教学器材教学过程教师活动学生活动导入新课我们知道宏观物体由于运动或相互作用而具有机械能。比如飞在空中的足球，由于有高度，具有重力势能；由于飞行，还具有动能.通过上节课的学习，我们知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的，分子间也有相互作用力，那么分子是否也有能量？这节课我们就来学习有关问题.这节课我们就来学习与分子有关的知识.学习新课——《13.2内能》。学习新课一、内能1.分子具有动能与势能（1）分子动能【提出问题】运动的宏观物体（如篮球、车辆等）具有动能；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，叫作分子动能。（2）分子势能【提出问题】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，具有弹性势能。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，叫作分子势能。2.内能【给出概念】（1）构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。（2）内能的单位是焦（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。【播放视频】——《内能的概念》3.影响内能大小的因素【提问】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，水内部分子运动越剧烈，内能越大。反之，温度越低，内能越小.（2）内能大小与质量的关系【提问】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，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。所以在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。（3）内能大小与状态（体积）的关系【提问】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，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。可见物体的内能跟物体的状态（体积）有关.【结论】物体的内能跟物体的温度、质量、状态等因素有关.4.内能与机械能的区别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【播放视频】——《影响内能大小的因素》【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【答案】CD。【解析】A.a与b质量相同，b的温度高，所以b的内能大，A错误；C.c与a的温度相同，c的质量大，所以c的内能大，故C正确。故选CD。通过身边中的实例分析，得出影响内能大小的因素.列表进一步分析内能与机械能的区别.学习新课二、物体内能的改变【提问】可见热传递可以改变物体的内能。【分析】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，做功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做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点。可见对物体做功，物体的内能增大。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、无法看到的水蒸气；当塞子跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，说明水蒸气液化成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外做功，温度降低，内能减小。可见，物体对外做功，内能减小.结论：外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低.（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。【播放视频】——《做功改变内能的演示实验》【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【答案】C.【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______。【答案】白雾，液化，做功，降低，减少.【解析】给瓶内打气，瓶内气体内能增大，温度升高，气体膨胀，使瓶塞跳起来，同时高温的水蒸气遇冷液化为小水滴，就是我们看到瓶内出现了白雾，说明水蒸气发生了液化。在上述过程中，气体膨胀对瓶塞，使得瓶内气体温度降低，内能减少。思考问题，知道热传递可以改变物体的内能；理解热量的概念。通过1个实例、2个演示实验的分析，知道做功改变物体的内能.分析归纳出做功改变内能的两种情况.做例题，并进行交流回答.学习新课三、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冷热程度。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”表示温度.（2）内能内能表示物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。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”表示内能.（3）热量热量表示热传递过程中传递内能的多少。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，温度不一定变化。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，内能一定变化。物体温度降低，内能一定减少；物体温度升高，内能一定增加。（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，一定会引起内能的变化。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。【播放视频】——《温度、热量与内能辨析》【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【答案】D.【解析】A．影响内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积和状态。只凭温度高低，无法比较内能的大小，A错误；C．晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，C错误；D．水凝固成冰的过程中，放出热量，内能减小，温度不变，D正确。所以选D.与老师一起分析温度、热量与内能这三个物理量的含义，比较出它们的不同。做题并进行解析，加深对温度、热量与内能的理解。课堂练习课堂练习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【答案】B.【解析】由图可知，甲和乙杯中水的质量相同，但乙杯中水的温度高于甲杯，因为在质量相同的情况下，物体的温度越高，物体的内能越大，所以乙杯中水的内能大，故B正确，ACD错误。故选B．2.在下图中，属于热传递改变内能的是（）ABCDABCDA．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【答案】B。【解析】ACD.两手相互摩擦能发热，木头锯子发烫，压缩空气引火，这些是做功改变物体的内能，故ACD不符合题意；B.用火给水加热，是热传递改变物体的内能，故B符合题意。所以选B.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【答案】C。【解析】A．物体温度升高，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故A错误.B．物体吸收热量，温度不一定升高；例如，晶体熔化过程和液体沸腾过程，物质不断吸收热量，但是温度不变，故B错误.C．一切物体都具有内能，0℃的冰块，内能一定不为零，故C正确.D．由于热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故D错误.所以选C。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________。【答案】右，减小.【解析】由题意可知，若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向右运动，气缸A内气体对外做功，内能减小，温度减小，温度计的示数减小。图1图2图1图25.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。【答案】做功，内。【解析】当塞子从试管口被管内气体推出时，试管口附近伴随有白雾出现，因为试管内的气体对塞子做功，管内气体的内能转化为塞子的机械能，导致气体内能减少，温度降低，发生液化形成小水珠，试管口出现“白雾”。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_____。【答案】（1）D；（2）见解析；（3）物体对外做功，温度降低，内能减少.【解析】（1）本实验需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象，故D符合题意，ABC不符合题意。所以选D。（2）玻璃瓶内装入少量的水，用打气筒往瓶内打气，瓶内气体温度升高，瓶内水汽化，产生大量的水蒸气，当气体对瓶塞做功，瓶塞跳起时，观察水蒸气的液化现象。（3）当瓶内气体冲开瓶塞时，因为瓶内气体对塞子做功，内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化形成雾，此现象说明物体对外做功，温度降低，内能减少。板书设计第2节内能一、物体的内能1.概念：物体内部所有分子热运动