13.2 內(nèi)能（導(dǎo)學(xué)案）-九年級(jí)物理全一冊(cè)同步備課系列（人教版）【教師版】

第2節(jié)內(nèi)能（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.會(huì)用類比的方法建立內(nèi)能的概念，能簡(jiǎn)單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。2.知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。3.知道熱量的概念和單位。4.知道做功可以使物體內(nèi)能增加或減少的一些實(shí)例?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.內(nèi)能、熱量概念的建立。2.改變物體內(nèi)能的兩種途徑。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】用類比的方法建立內(nèi)能的概念?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問(wèn)題：1.內(nèi)能的概念：分子由于不停地做熱運(yùn)動(dòng)而具有的動(dòng)能叫做分子動(dòng)能；分子之間由于存在類似彈簧形變時(shí)的相互作用力而具有的勢(shì)能叫做分子勢(shì)能。構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的單位是焦耳（J），各種形式能量的單位都是焦耳。2.內(nèi)能的影響因素：物體的內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子之間的相互作用情況有關(guān)。一切物體都具有內(nèi)能，當(dāng)物體的溫度升高時(shí)，內(nèi)能增加；溫度降低時(shí)，內(nèi)能減少。此外，物體的內(nèi)能還與物體的質(zhì)量、狀態(tài)等因素都有關(guān)。3.熱傳遞改變物體的內(nèi)能：在熱傳遞過(guò)程中，傳遞能量的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。發(fā)生熱傳遞時(shí)，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少；低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加。4.做功改變物體的內(nèi)能：對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增加；物體對(duì)外做功，物體的內(nèi)能會(huì)減少.【合作探究】探究一、內(nèi)能1.分子具有動(dòng)能與勢(shì)能（1）分子動(dòng)能【想一想】運(yùn)動(dòng)的物體（如籃球、車(chē)輛等）具有動(dòng)能；物體內(nèi)的分子在做熱運(yùn)動(dòng)，是否也具有能量？【結(jié)論】運(yùn)動(dòng)的分子也具有動(dòng)能，叫作分子動(dòng)能。（2）分子勢(shì)能【想一想】一根被壓縮的彈簧各部分互相排斥，被拉伸的彈簧各部分互相吸引，具有彈性勢(shì)能。分子間既相互吸引又相互排斥，是否也具有能量？【結(jié)論】分子間也具有勢(shì)能，叫作分子勢(shì)能。2.內(nèi)能（1）構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。（2）內(nèi)能的單位是焦（J）。（3）飛在空中的足球，具有重力勢(shì)能；足球在空中飛行，還具有動(dòng)能?？罩羞\(yùn)動(dòng)的足球除了整體具有機(jī)械能外，同時(shí)還具有內(nèi)能。機(jī)械能與整個(gè)物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)情況有關(guān)，而內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子之間的相互作用情況有關(guān)，內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。（4）一切物體，不論溫度高低，都具有內(nèi)能。炙熱的鐵水具有內(nèi)能；冰冷的冰塊，溫度雖然低，其中的水分子仍然在做熱運(yùn)動(dòng)，所以也具有內(nèi)能。3.影響內(nèi)能大小的因素【想想議議】物體內(nèi)能的大小與哪些因素有關(guān)？（1）內(nèi)能大小與溫度的關(guān)系對(duì)一杯水加熱時(shí)，水的溫度越高，水內(nèi)部分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，內(nèi)能越大。反之，溫度越低，內(nèi)能越小.（2）內(nèi)能大小與質(zhì)量的關(guān)系【想一想】溫度相同、質(zhì)量不同的水，內(nèi)能相同嗎？為什么？【分析】溫度相同、質(zhì)量不同的水，質(zhì)量越大，水分子數(shù)目越多（多/少），所以分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和也會(huì)越大，即水的內(nèi)能也越大。所以在溫度相同、狀態(tài)相同時(shí)，物質(zhì)的質(zhì)量越大，內(nèi)能越大。（3）內(nèi)能大小與狀態(tài)（體積）的關(guān)系【想一想】一塊0℃的冰熔化成0℃的水時(shí)內(nèi)能是否改變?【分析】因?yàn)?℃的冰熔化成0℃的水時(shí)，要吸收熱量，體積變小，分子間的距離變小，作用力變大，所以水的內(nèi)能變大。可見(jiàn)物體的內(nèi)能跟物體的狀態(tài)（體積）有關(guān).【結(jié)論】物體的內(nèi)能跟物體的溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等因素有關(guān).4.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別內(nèi)能機(jī)械能概念物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能的總和影響因素物體的溫度、體積、質(zhì)量、狀態(tài)等物體的質(zhì)量、速度、高度（或形變程度）研究對(duì)象微觀世界的大量分子宏觀世界的所有物體存在條件永遠(yuǎn)存在運(yùn)動(dòng)或在高處或發(fā)生彈性形變【例題1】（多選）四只相同的燒杯中裝有水，水量及溫度如圖所示。關(guān)于四只燒杯中水的內(nèi)能的大小，下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)燒杯中水的內(nèi)能大于b燒杯中水的內(nèi)能B．c燒杯中水的內(nèi)能大于d燒杯中水的內(nèi)能C．c燒杯中水的內(nèi)能大于a燒杯中水的內(nèi)能D．d燒杯中水的內(nèi)能大于c燒杯中水的內(nèi)能【答案】CD?！窘馕觥窟x項(xiàng)A.a與b質(zhì)量相同，b的溫度高，所以b的內(nèi)能大，A錯(cuò)誤；選項(xiàng)BD.c與d質(zhì)量相同，d的溫度高，所以d的內(nèi)能大，故B錯(cuò)誤，D正確；選項(xiàng)C.c與a的溫度相同，c的質(zhì)量大，所以c的內(nèi)能大，故C正確。所以選CD。探究二、物體內(nèi)能的改變【想一想】寒冷的冬天，為什么人們喜歡抱熱水袋？人從熱水袋中得到了什么？【分析】這是因?yàn)榘l(fā)生了熱傳遞，熱水把內(nèi)能傳遞給人，人們獲得了內(nèi)能，而熱水減少了內(nèi)能。1.熱量（1）在熱傳遞過(guò)程中，傳遞能量的多少叫熱量，單位是焦。（2）發(fā)生熱傳遞的一些實(shí)例：用火燒水做飯；冬天對(duì)手呵氣感到暖和；棉被太陽(yáng)曬得暖呼等.2.熱傳遞改變物體的內(nèi)能（1）發(fā)生熱傳遞時(shí)，低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加；高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少。物體吸收或放出的熱量越多，它的內(nèi)能改變?cè)酱?。?）熱傳遞的過(guò)程：實(shí)質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過(guò)程。內(nèi)能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移?？梢?jiàn)熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。3.做功改變物體的內(nèi)能【思考】除了熱傳遞外，還有什么途徑可以改變物體的內(nèi)能？（1）實(shí)例分析：人從滑梯下滑時(shí)的情景。【分析】人從滑梯下滑時(shí)屁股有點(diǎn)發(fā)燙，說(shuō)明摩擦可以產(chǎn)生熱，這部分內(nèi)能是哪里來(lái)的呢？很明顯這部分內(nèi)能并不是熱傳遞得到的。原來(lái)，人下滑時(shí)要克服摩擦力做功，把一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。可見(jiàn)，做功也可以改變物體的內(nèi)能。（2）演示實(shí)驗(yàn)①如圖所示，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，把活塞迅速壓下去，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?！痉治觥棵藁〞?huì)燃燒起來(lái)，是因?yàn)榛钊麎嚎s氣體做功，使空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)?？梢?jiàn)對(duì)物體做功，可以增大物體的內(nèi)能。②如圖所示，燒瓶（或可樂(lè)瓶）內(nèi)盛少量水。給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時(shí)，觀察瓶?jī)?nèi)的變化。在上述實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)什么途徑改變了玻璃筒和燒瓶?jī)?nèi)空氣的內(nèi)能？【分析】圖中瓶?jī)?nèi)水上方存在著無(wú)色透明、無(wú)法看到的水蒸氣；當(dāng)塞子跳起來(lái)時(shí)，可以看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)白霧，說(shuō)明水蒸氣液化成了可以看到的小水滴。在這個(gè)過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外做功，溫度降低，內(nèi)能減小。可見(jiàn)，物體對(duì)外做功，內(nèi)能減小.結(jié)論：外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減少。（3）生活及自然界中利用做功改變內(nèi)能的現(xiàn)象①冬天人們搓手感到暖和；②從滑梯下滑時(shí)屁股有點(diǎn)發(fā)燙；③汽車(chē)急剎車(chē)時(shí)，輪胎克服地面間的摩擦做功，內(nèi)能增加，溫度升高，輪胎表面被燒焦；④流星穿越大氣層時(shí)，克服空氣阻力做功，內(nèi)能增加，溫度太高，達(dá)到流星燃點(diǎn)，流星燃燒?！纠}2】如圖的實(shí)驗(yàn)或事例都揭示了一定的物理知識(shí)，關(guān)于它們的說(shuō)法正確的是（）A．甲圖中，使小孩臀部發(fā)熱是通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的B．乙圖中，人搓手發(fā)熱說(shuō)明物體對(duì)外做功，內(nèi)能增大C．丙圖鉆木取火過(guò)程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．丁圖中水蒸氣將塞子沖出的過(guò)程中，水蒸氣通過(guò)做功的方式使自己內(nèi)能增大【答案】C.【例題3】如圖所示，在燒瓶?jī)?nèi)盛少量水。給瓶?jī)?nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳起來(lái)時(shí)，可以看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了____，說(shuō)明水蒸氣_______（填物態(tài)變化名稱）成了可以看到的小水滴。在這個(gè)過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)外_____，溫度______內(nèi)能______?！敬鸢浮堪嘴F，液化，做功，降低，減少.【解析】給瓶?jī)?nèi)打氣，瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高，氣體膨脹，使瓶塞跳起來(lái)，同時(shí)高溫的水蒸氣遇冷液化為小水滴，就是我們看到瓶?jī)?nèi)出現(xiàn)了白霧，說(shuō)明水蒸氣發(fā)生了液化。在上述過(guò)程中，氣體膨脹對(duì)瓶塞，使得瓶?jī)?nèi)氣體溫度降低，內(nèi)能減少。探究三、溫度、熱量與內(nèi)能1.溫度、熱量與內(nèi)能（1）溫度溫度表示物體的冷熱程度。是一個(gè)狀態(tài)量，一個(gè)物體在某一時(shí)刻對(duì)應(yīng)一定的溫度。描述溫度時(shí)，一般說(shuō)“物體的溫度高或低、是多少、降低或升高了多少“等。例如：夏天天氣熱，這個(gè)“熱”表示溫度.（2）內(nèi)能內(nèi)能表示物體內(nèi)部所有分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。是一個(gè)狀態(tài)量，所有物體都有內(nèi)能。描述物體的內(nèi)能一般說(shuō)“物體具有內(nèi)能、改變了內(nèi)能、傳遞了內(nèi)能等”。例如：“摩擦生熱”，表示克服摩擦力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以這個(gè)“熱”表示內(nèi)能.（3）熱量熱量表示熱傳遞過(guò)程中傳遞內(nèi)能的多少。熱量是一個(gè)過(guò)程量，只有發(fā)生熱傳遞時(shí)，才能用熱量來(lái)量度內(nèi)能的變化量（物體吸收或放出的能量的多少）。不發(fā)生熱傳遞，講熱量就沒(méi)有意義。描述熱量時(shí)，只能說(shuō)物體“吸收、放出”熱量，不能講“物體具有熱量”。2.溫度與熱量（1）物體吸收熱量，溫度不一定變化（選填“一定”或“不一定”）。晶體熔化時(shí)，吸收熱量，溫度不變。晶體凝固時(shí)，放出熱量，溫度不變。（2）物體溫度變化時(shí)，不一定要吸收或放出熱量。物體溫度降低，可能是物體對(duì)外界做功。物體溫度升高，可能是外界對(duì)物體做功。3.溫度與內(nèi)能（1）物體溫度變化時(shí)，內(nèi)能一定變化（選填“一定”或“不一定”）。物體溫度降低，內(nèi)能減少；物體溫度升高，內(nèi)能增加。（2）物體內(nèi)能變化時(shí)，溫度不一定變化。晶體熔化時(shí)，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變。晶體凝固時(shí)，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度不變。4.熱量與內(nèi)能（1）物體吸熱或放熱，一定會(huì)引起內(nèi)能的變化（選填“一定”或“不一定”）。物體吸收熱量，內(nèi)能增加。物體放出熱量，內(nèi)能減少。（2）物體內(nèi)能改變，不一定是由于物體吸收或放出熱量。物體內(nèi)能增加，可能是外界對(duì)物體做功。物體內(nèi)能減少，可能是物體對(duì)外界做功。【例題4】關(guān)于溫度、熱量、內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（）A．溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B．一杯水的內(nèi)能比一桶水的內(nèi)能小C．物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加D．水放出熱量凝固成冰過(guò)程中，溫度不變，內(nèi)能減小【答案】D.【解析】A．影響內(nèi)能大小的因素除了溫度以外，還有物體的質(zhì)量、體積和狀態(tài)。只憑溫度高低，無(wú)法比較內(nèi)能的大小，A錯(cuò)誤；C．晶體熔化時(shí)吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變，C錯(cuò)誤；D．水凝固成冰的過(guò)程中，放出熱量，內(nèi)能減小，溫度不變，D正確。所以選D.【精講點(diǎn)撥】1.內(nèi)能是指物體內(nèi)部大量分子所具有的內(nèi)能，而不是單個(gè)分子的內(nèi)能，一切物體無(wú)論溫度高低都具有內(nèi)能。2.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別：機(jī)械能是描述宏觀物體具有的能量，與物體質(zhì)量、高度、速度等有關(guān)；而內(nèi)能是描述微觀物體（分子）具有的能量，與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相互作用情況有關(guān)。3.做功和熱傳遞對(duì)內(nèi)能改變的效果是等效的。一個(gè)物體的溫度升高，內(nèi)能變大，可能是熱傳遞，也可能是外界對(duì)物體做了功?！練w納整理】?jī)?nèi)能內(nèi)能①熱傳遞——實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.用熱量來(lái)量度內(nèi)能的變化量.②做功——內(nèi)能與其它能的轉(zhuǎn)化.用功來(lái)量度內(nèi)能的變化量.熱傳遞和做功改變物體的內(nèi)能是等效的.①物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能與分子勢(shì)能的總和，叫物體的內(nèi)能；單位是焦.②一個(gè)物體溫度升高時(shí)，它的內(nèi)能就增加；一個(gè)物體溫度降低時(shí)，它的內(nèi)能就減少.③影響內(nèi)能大小的因素：物體溫度、質(zhì)量、狀態(tài).內(nèi)能【課堂練習(xí)】1．仔細(xì)觀察圖中甲、乙兩杯水。下列說(shuō)法正確的是（）A．甲杯中水的內(nèi)能多B．乙杯中水的內(nèi)能多C．甲杯和乙杯中水的內(nèi)能一樣多D．無(wú)法判斷【答案】B.【解析】由圖可知，甲和乙杯中水的質(zhì)量相同，但乙杯中水的溫度高于甲杯，因?yàn)樵谫|(zhì)量相同的情況下，物體的溫度越高，物體的內(nèi)能越大，所以乙杯中水的內(nèi)能大，故B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B．2.在下圖中，屬于熱傳遞改變內(nèi)能的是（）ABCDABCDA．兩手相互摩擦能發(fā)熱 B．用火給水壺里的水加熱C．鋸木頭鋸子發(fā)燙 D．壓縮空氣引火【答案】B?！窘馕觥緼CD.兩手相互摩擦能發(fā)熱，木頭鋸子發(fā)燙，壓縮空氣引火，這些是做功改變物體的內(nèi)能，故ACD不符合題意；B.用火給水加熱，是熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故B符合題意。所以選B.3.關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說(shuō)法正確的是（）A．物體溫度升高，一定是吸收了熱量B．物體吸收熱量，溫度一定升高C．0℃的冰塊，內(nèi)能一定不為零D．溫度高的物體含有的熱量多【答案】C?！窘馕觥緼．物體溫度升高，內(nèi)能增加，可能是吸收了熱量，也可能是外界對(duì)物體做了功，故A錯(cuò)誤.B．物體吸收熱量，溫度不一定升高；例如，晶體熔化過(guò)程和液體沸騰過(guò)程，物質(zhì)不斷吸收熱量，但是溫度不變，故B錯(cuò)誤.C．一切物體都具有內(nèi)能，0℃的冰塊，內(nèi)能一定不為零，故C正確.D．由于熱量是一個(gè)過(guò)程量，不能說(shuō)物體含有多少熱量，故D錯(cuò)誤.所以選C。4.如圖1所示，在氣缸A中密封有壓縮空氣，B是一個(gè)被銷(xiāo)釘K鎖住的活塞，C是一支溫度計(jì)。若活塞與氣缸壁間沒(méi)有摩擦，當(dāng)把銷(xiāo)釘拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）運(yùn)動(dòng)，氣缸A內(nèi)氣體對(duì)外做功，溫度計(jì)的示數(shù)________。【答案】右，減小.【解析】由題意可知，若活塞與氣缸壁間沒(méi)有摩擦，當(dāng)把銷(xiāo)釘拔出后，活塞向右運(yùn)動(dòng)，氣缸A內(nèi)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減小，溫度減小，溫度計(jì)的示數(shù)減小。圖1圖2圖1圖25.如圖2所示，試管內(nèi)裝有水，用塞子塞緊試管口，用酒精燈加熱試管底部，一段時(shí)間后，塞子從試管口被管內(nèi)氣體推出，試管口附近伴隨有白霧出現(xiàn)，這是因?yàn)樵嚬軆?nèi)的氣體對(duì)塞子______時(shí)，將管內(nèi)氣體的__