第5节物体的内能第1课时（导学案）（教师版）科学浙教版九年级上册

第5节物体的内能第1课时（导学案）科学观念：了解内能的概念，知道内能大小的影响因素；知道改变内能的方法及事例；知道热量和内能的区别。科学思维：通过事例归纳出改变内能的方法并会分析。探究实践：通过探究找到改变物体内能的两种方法，通过演示实验说明做功可以使物体内能增加和减少。态度责任：体验自然科学的价值，体验知识来源于实践而又应用于实践的辩证关系；使学生懂得节约和充分利用能源的重要意义。1.内能的概念及内能的改变方法（重点）2.内能概念的理解；改变内能的方法（难点）1.物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的内能。俗称热能，单位为焦耳。2.一切物体在任何情况下均具有内能。物体内能的大小与温度有关。物体温度升高,分子热运动加快,内能增大，反之，物体内能减少。物体内能的大小与质量有关。相同状况下的同种物质,质量越大,内能越大，如相同状况下的一杯水和一桶水,后者内能更大。3.物体内能改变的途径有两种：热传递和做功。热传递的实质是内能的转移，能量形式不变。4.外界对物体做功,物体内能增加。如压缩气体、摩擦生热、锻打物体、弯折物体。物体对外做功,物体内能减少,如气体膨胀。装有水的铁锅放在点燃的煤气灶上，你能看到什么现象？锅中的水温度逐渐升高水具有的能量如何变化？水具有的能量——内能增加了那么，内能究竟是怎样的一种能量呢？如何改变物体的内能呢？一、内能打开香水瓶盖，一会就会发现满屋飘香，夏天尤其明显，这说明了什么？构成物质的分子永不停息地做无规则的热运动；温度越高，分子无规则热运动就越剧烈我们知道运动的物体具有动能，那么运动的分子呢？分子动能同一切运动着的物体一样，运动着的分子也具有动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们具有的动能就越大。分子势能由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间也具有势能。物体的内能物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫做物体的内能。所有的物体都具有内能吗？宏观物体都是由微观粒子构成的，都存在分子动能和分子势能，都具有内能。一切物体，不论温度高低，都具有内能钢水和冰雪的内能哪一个更大呢？内能的大小与哪些因素有关呢？物体内能的大小与温度有关对同一个物体：温度升高，分子热运动加快，内能增大；温度降低，分子热运动减慢，内能减少。由于物体的内能与温度有关，因此内能也俗称为热能。不同物体，所含分子数目不同，不能只根据温度高低判断内能的大小！！！物体内能的大小与质量有关相同状况下的同种物质，质量越大，所含分子越多，内能越大。如相同状况下的一杯水和一桶水，后者内能更大。除此之外，影响物体内能的因素还有体积、性状、状态、种类等，同学们可以查找资料思考其中的原理。思考与讨论（1）试解释：无论是高温物体还是低温物体，都具有内能。物质是由分子等微粒构成的，分子等微粒的运动是不会停止的。因此，一切物体不论温度高低，都具有内能。（2）为什么说内能是不同于机械能的一种形式的能？内能是物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，分子热运动跟物体整体运动无关。而机械能与整个物体运动情况有关，如物体运动的快慢、高度、位置等。机械能可以为0，内能不可以为0。二、物体内能的改变思考与讨论怎样改变物体的内能？物体的温度发生变化，它的内能也发生变化。因此改变物体的温度可以改变物体的内能。具体改变物体内能的途径有哪些呢？物体内能改变的途径有两种：热传递和做功冬天坐在炉子边烤火，为什么会感觉暖和？夏天饮料中加冰块，饮料变的冰凉，这是为什么？这就是热传递热传递热传递可以改变物体的内能热量在热传递过程中，传递内能的多少就是物体吸收或放出的热量。因此，可以用热量来量度内能的变化。物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少。注意事项①热量是个过程量，不能说某个物体具有或含有多少热量，只能说“吸收热量”“放出热量”等。②吸收或放出热量的多少与物体内能的多少、温度高低无关。内能的单位与功、热量的单位一样，都是焦耳除了热传递以外，还有什么方法可以改变物体的内能？思考与讨论（1）人从滑梯下滑时，臀部有什么感觉？发热（2）火的使用使人类迈出了文明的第一步。在远古时代，“钻木取火”是人类常用的一种取火方法，如图所示。钻木为什么能获得火呢？摩擦生热活动（1）把图钉按在一次性筷子的一端，手握筷子使图钉在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手感觉图钉的温度是否发生变化？图钉温度升高（2）如图所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙醚的棉花。快速压下活塞，观察棉花能否燃烧起来。实验现象：棉花燃烧起来原因分析：活塞压缩玻璃筒内的空气，对筒内的空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到棉花的着火点。大量实验表明：外界对物体做功，可以使物体的内能增加这些摩擦生热的事实，就是克服摩擦力做功使物体内能增加的证据活动如图所示，在吸滤瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精。用气筒往瓶里打气，当塞子跳出时，观察瓶内变化。实验现象：塞子跳起，瓶内出现白雾原因分析：瓶内气体对塞子做功，瓶内气体的内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水滴形成白雾。大量实验表明：物体对外界做功，可以使物体的内能减小做功的实质从能量的转化看，通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能量与物体内能相互转化的过程。（能量的转化）思考与讨论有一只瓶子，里面装着一些铁屑，可以用什么方法使铁屑的内能增加？如果你没有看到内能改变的过程，单凭铁屑温度的升高，你能说出究竟采用了什么方法吗？改变铁屑内能的方法有两种：一是做功，如振荡、摩擦生热等；二是热传递，如光照、加热等。由于两种方法对改变物体的内能是等效的，所以单凭铁屑温度的升高，不能确定是用哪种方法改变了铁屑的内能。温度、内能、热量的关系做功和热传递在改变内能方面是等效的课堂小结：1.关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（）A.0℃的冰没有内能B.冰熔化时虽然温度保持不变，但它的内能增加C.物体的温度越高，所含的热量越多D.只要物体的温度不变，物体的内能就一定不变【答案】B【解析】A.自然界中，一切物体在任何温度下都有内能，故A错误;B.冰熔化时，要吸收热量，它的内能增加，但是温度不变，故B正确;C.热量是过程量，只是在热传递过程中，不能说物体含有热量，故C错误;D.冰熔化时，温度保持不变，但要持续吸收热量，所以它的内能增加，所以物体的温度不变，物体的内能也会变，故D错误。故选B。2．如图所示的实例中，通过热传递的方式使物体内能减少的是（）B．用暖手宝取暖C．烧水 D．在饮料中加冰块【答案】D【详解】A．锻打铁，对铁做功，铁的内能增加，故A不符合题意；B．用暖手宝取暖，通过热传递的方式使手的内能增加，故B不符合题意；C．烧水时，通过热传递的方式使水的内能增加，故C不符合题意；D．在饮料中加冰块，饮料的内能转移给冰块，饮料内能减少，温度降低，故D符合题意。故选D。3．将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧，快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子会跳起来，如图所示，则（）A．拉动绳子的过程中，通过做功改变了金属管的内能，金属管温度上升B．拉动绳子的过程中，通过对金属管内的酒精做功，使酒精温度上升C．塞子跳起时，管内气体温度上升，内能增加D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子内能增加 【答案】A【详解】A．拉动绳子的过程中，克服摩擦力做功，将机械能转化为金属管的内能，金属管温度上升，故A符合题意；B．拉动绳子的过程中，是对金属管做功，而不是对金属管内的酒精做功，而且酒精的温度升高是因为从金属管吸收了热量，而不是对酒精做功，故B不符合题意；C．塞子跳起是因为管内气体对塞子做功，将管内气体的内能转化为机械能，故管内气体内能减小，温度下降，故C不符合题意；D．塞子跳起时，管内气体对塞子做功，使塞子的机械能增大，故D不符合题意。故选A。4．如图所示是四个科学实验，下列说法错误的是（）A．甲图中，分子热运动与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈B．乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的热量转移给了木塞C．丙图中，压紧的两铅块下面悬挂钩码也未被拉开，说明分子间存在引力D．丁图中，迅速向下压活塞时，活塞对筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能【答案】B【详解】A．由图中实验可知，红墨水在热水中扩散得比在冷水中快，说明分子热运动与温度有关，温度越高，分子运动速度越快，故A正确，不符合题意；B．当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B错误，符合题意；C．分子间存在着相互作用的引力和斥力，图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，故C正确，不符合题意；D．图中，迅速向下压活塞时，活塞对筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，空气的温度升高，达到硝化棉的燃点使其燃烧，故D正确，不符合题意。故选B。5．2024年4月25日搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心点火成功发射，4月26日，神舟十八号与中国空间站天和核心舱对接形成组合体，并于11月4日返回舱在东风着陆场成功着陆。（1）如图甲所示，以上升的火箭为参照物，地面是（选填“运动”或“静止”）。（2）图乙是返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦的场景，此过程通过（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能。（3）返回舱返回的最后着陆阶段，当降到距离地面1米高度时，反推发动机点火，让返回舱落地速度降到约3米/秒，该过程用时最多需秒。（结果保留两位小数）【答案】（1）运动（2）做功（3）0.33【详解】（1）如图甲所示，以上升的火箭为参照物，地面相对于火箭的位置发生了变化，所以地面是运动的。（2）返回舱进入大气层时与空气剧烈摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，此过程是通过做功的方式改变内能。（3）根据v=st可得，该过程用时最多需要的时间6．《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代机械或工具。（1）筒车是一种以水流作动力，用来取水的机械，如图甲所示。其工作原理是将水的能转化为水的重力势能；（2）如图乙是我国古代发明的取火器的模型图。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒立刻燃烧起来。其原理是通过的方式改变内能，使筒内空气内能，磁度升高，达到艾绒的着火点。