新人教版九年级物理第十三章内能导学案

引言：从宏观到微观，探寻“热”的本质在我们的日常生活中，“热”是一种再熟悉不过的现象。冬天的暖气让房间温暖，夏天的冰块会慢慢融化，摩擦双手会感到发热……这些现象背后隐藏着怎样的物理规律？本章将带领大家从微观角度探索物质的构成，认识内能的本质，理解改变内能的方法，从而更深入地理解我们周围的热现象。一、学习目标1.知识与技能：*知道物质是由分子、原子构成的，了解分子动理论的基本观点（分子在不停地做无规则运动，分子间存在间隙，分子间存在相互作用力）。*理解内能的概念，能说出影响物体内能大小的因素。*掌握改变物体内能的两种方式：做功和热传递，并能解释相关现象。*了解热量的概念，知道热量是在热传递过程中传递能量的多少，单位是焦耳。*能区分温度、内能和热量三个概念的不同。2.过程与方法：*通过观察和分析生活中的热现象，培养提出问题和分析问题的能力。*通过实验探究（如扩散现象、分子间作用力的模拟等），体验科学探究的过程，学习科学探究的方法。*运用比较、归纳等方法，理解温度、内能、热量之间的联系与区别。3.情感态度与价值观：*感受物理学与生活的密切联系，激发学习物理的兴趣。*培养实事求是的科学态度和勇于探索的精神。*初步认识能量的转化与守恒思想，为后续学习打下基础。二、学习重点与难点*重点：1.分子动理论的基本观点。2.内能的概念及影响因素。3.改变物体内能的两种方式（做功和热传递）及其本质。*难点：1.从微观角度理解内能的本质。2.温度、内能、热量三者之间的区别与联系。3.解释生活中改变物体内能的实例。三、知识梳理与导析（一）分子热运动我们身边的物质，无论是固态、液态还是气态，都是由极其微小的粒子——分子或原子构成的。分子的直径非常小，通常以10^-10米为单位来量度。1.扩散现象——分子在不停地做无规则运动：*现象观察：将一滴红墨水滴入清水中，过一会儿整杯水都会变红；在花园里能闻到花香。*概念：不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。*扩散现象说明：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。温度越高，分子的无规则运动越剧烈，扩散越快。因此，分子的无规则运动也叫做分子的热运动。*思考：固体、液体、气体都能发生扩散吗？举例说明。2.分子间的间隙：*扩散现象不仅说明分子在运动，还能说明分子之间存在间隙。否则，不同物质的分子无法彼此进入对方。*生活实例：一定体积的酒精和水混合后，总体积会变小。3.分子间的作用力：*现象思考：为什么固体能保持一定的形状和体积，液体能保持一定的体积但没有固定的形状？*分子间同时存在着引力和斥力。*当分子间距离较小时，斥力起主要作用，表现为分子间相互排斥。*当分子间距离较大时，引力起主要作用，表现为分子间相互吸引。*如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。*固体分子间距离小，作用力强，分子只能在固定位置附近振动，所以固体有一定的形状和体积。液体分子间距离较大，作用力较弱，分子可以在一定范围内运动，所以液体有一定体积但没有固定形状。气体分子间距离很大，作用力极弱，分子可以自由运动，所以气体既没有固定形状也没有固定体积。（二）内能1.内能的概念：*基于分子动理论，我们认识到分子在不停地做无规则运动，因此分子具有动能（分子动能）。*分子之间存在相互作用力，因此分子还具有势能（分子势能）。*物体内部所有分子的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。*单位：焦耳（J），与其他形式的能量单位相同。2.影响内能大小的因素：*温度：物体的温度升高，分子的热运动加剧，分子动能增大，物体的内能就增加；反之，温度降低，内能减少。（注意：温度是分子热运动剧烈程度的标志）*质量（分子数）：同种物质，质量越大，含有的分子数越多，其内能也就越大。*状态：物体的状态改变时（如冰熔化成水），分子间的距离和作用力发生变化，分子势能改变，因此内能也会改变。*材料：不同物质，即使质量、温度、状态都相同，其内能也可能不同（因为分子质量、分子间作用力等可能不同）。*思考：一杯热水和一盆冷水，谁的内能更大？（无法直接比较，需综合考虑温度和质量）3.一切物体都具有内能：*一切物体，不论温度高低，都具有内能。因为即使在0℃，分子仍然在不停地做无规则运动，分子间仍然存在作用力。（三）改变内能的两种方式物体的内能是可以改变的。改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。1.做功改变物体的内能：*外界对物体做功，物体的内能会增加。例如：*摩擦生热：克服摩擦力做功，手和物体的温度升高，内能增加。*压缩气体做功：压缩空气引火仪中，活塞压缩空气做功，空气内能增加，温度升高，达到棉花的燃点使其燃烧。*物体对外界做功，物体的内能会减少。例如：*气体膨胀做功：试管内的水沸腾后，水蒸气将塞子冲出，水蒸气对塞子做功，自身内能减少，温度降低，水蒸气液化成小水珠形成“白气”。*实质：能量的转化。（如机械能转化为内能，或内能转化为机械能）2.热传递改变物体的内能：*概念：温度不同的两个物体互相接触时，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这种现象叫做热传递。*条件：存在温度差。*方向：热量从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分。*结果：直到两个物体（或物体的两部分）的温度相同为止（热平衡）。*物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。*例如：*冬天用热水袋取暖，手吸收热量，内能增加。*一杯热水放在空气中，会慢慢变凉，是因为热水放出热量，内能减少。*实质：能量的转移（内能从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分）。3.两种方式的等效性：*做功和热传递在改变物体的内能上是等效的。也就是说，要使物体的内能发生同样的变化，既可以采取做功的方式，也可以采取热传递的方式。*例如：要使一块铁块的温度升高，内能增加，既可以用火烧（热传递），也可以用力摩擦（做功）。（四）热量1.热量的概念：*在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。用符号Q表示。*单位：焦耳（J）。*注意：*热量是一个过程量，它对应着热传递的过程。不能说“物体含有多少热量”或“物体具有多少热量”，只能说“物体吸收了多少热量”或“物体放出了多少热量”。*热传递传递的是热量，而不是温度。2.温度、内能、热量的区别与联系：*温度：表示物体的冷热程度，是状态量。它标志着物体内部分子热运动的剧烈程度。*内能：是物体内部所有分子动能和势能的总和，是状态量。它与物体的温度、质量、状态、材料等因素有关。*热量：是在热传递过程中传递能量的多少，是过程量。它只存在于热传递的过程中。*联系：*物体吸收热量，内能增加，温度可能升高（如加热铁块），也可能不变（如晶体熔化、液体沸腾时，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，用于改变分子势能）。*物体放出热量，内能减少，温度可能降低，也可能不变（如晶体凝固时）。*物体温度升高，内能一定增加，但不一定是吸收了热量（也可能是外界对物体做了功）。*物体内能增加，温度不一定升高（如晶体熔化），也不一定是吸收了热量（也可能是外界对物体做了功）。四、典型例题与方法指导例题1：关于分子动理论，下列说法正确的是（）A.扫地时尘土飞扬，说明分子在不停地做无规则运动。B.固体很难被压缩，说明分子间只有斥力没有引力。C.腌制成鸭蛋，是因为盐分子在不停地做无规则运动进入蛋中。D.液体可以流动，说明液体分子间没有作用力。解析：A选项中，尘土是宏观物体的运动，不是分子运动，故A错误。B选项，分子间同时存在引力和斥力，固体难压缩是因为斥力大于引力，故B错误。C选项，腌蛋是盐分子扩散进入蛋中，说明分子在不停地做无规则运动，故C正确。D选项，液体分子间存在作用力，只是比固体分子间作用力弱，故D错误。答案：C方法指导：区分宏观现象与微观分子运动；理解分子间引力和斥力是同时存在的。例题2：下列关于内能的说法中，正确的是（）A.0℃的冰没有内能。B.物体内能增加，一定是吸收了热量。C.物体温度越高，内能一定越大。D.物体的内能增加，它的温度不一定升高。解析：A选项，一切物体都有内能，0℃的冰也有内能，故A错误。B选项，物体内能增加，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做了功，故B错误。C选项，内能还与质量、状态等有关，温度高的物体内能不一定大，故C错误。D选项，晶体熔化时，吸收热量，内能增加，但温度不变，故D正确。答案：D方法指导：牢记内能的普遍性；理解改变内能的两种方式；内能与温度不是简单的一一对应关系。例题3：冬天，人们常用热水袋取暖，这是通过______的方式改变物体的内能；用双手反复摩擦也能使手感到暖和，这是通过______的方式改变物体的内能。前者的实质是能量的______，后者的实质是能量的______。解析：热水袋取暖，是热量从高温的热水袋转移到低温的手，属于热传递改变内能，实质是能量的转移。双手摩擦取暖，是克服摩擦力做功，属于做功改变内能，实质是能量的转化（机械能转化为内能）。答案：热传递；做功；转移；转化方法指导：判断是做功还是热传递，关键看是否有“其他形式的能”与“内能”的转化。若有，则是做功；若只是内能从一个物体（部分）转移到另一个物体（部分），则是热传递。五、课堂小结与反思*本章核心知识回顾：*分子动理论三要点：分子在不停地做无规则运动（热运动）、分子间有间隙、分子间有引力和斥力。*内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。影响因素：温度、质量、状态、材料。*改变内能的两种方式：做功（能量转化）和热传递（能量转移，条件是存在温度差）。*热量：热传递过程中传递能量的多少，是过程量。*温度、内能、热量的区别与联系。*自我反思：*我对哪些概念的理解还不够清晰？（例如：分子势能的具体含义？）*在分析实际问题时，我容易混淆哪些知识点？（例如：温度升高与内能增加的关系？）*我能否用本章知识解释生活中的一些热现象？（例如：为什么夏天路面会变软？）六、课后巩固与提升1.为什么刚炒过菜的锅，不及时清洗，过一会儿就很难洗干净了？2.为什么北方的冬天，室外的水管容易冻裂？（提示：水结冰时体积会变大）3.分析下列情境中物体内能