2024-2025學(xué)年滬教版初中物理九年級（上）教案 第十三章第一節(jié)物體的內(nèi)能

第十三章內(nèi)能與熱機第一節(jié)物體的內(nèi)能設(shè)計說明本節(jié)內(nèi)容是上?？萍及娼滩木拍昙壍谑碌谝还?jié)，教材可分為兩個部分：幫助學(xué)生建立內(nèi)能的概念；了解改變內(nèi)能的方式。本節(jié)內(nèi)容是在前面學(xué)習(xí)機械能的基礎(chǔ)上，進一步學(xué)習(xí)更為抽象的能的形式，也為后面學(xué)習(xí)比熱容、熱機、電熱器等打下基礎(chǔ)，因此本節(jié)起著承上啟下的關(guān)鍵作用。學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了分子熱運動，有分子動理論做基礎(chǔ)，同時還學(xué)習(xí)了動能和勢能，知道影響動能和勢能大小的因素，具備一定的觀察、動手能力，分析問題、歸納總結(jié)的能力更加進步。作為學(xué)習(xí)主體的九年級學(xué)生，對事物的認(rèn)識正處于由感性向理性發(fā)展的階段，但感性認(rèn)識仍處于主導(dǎo)地位，尤其是對抽象事物的認(rèn)識。因此，本課應(yīng)以感性知識為依托，借助實驗等手段加強直觀性和形象性，把抽象的概念具體化、生活化，再通過理性分析和判斷，獲取新知識，逐漸培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】1.了解內(nèi)能的概念，能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。2.知道改變物體內(nèi)能的兩種途徑。3.知道熱傳遞過程中，所傳遞內(nèi)能的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。【過程與方法】1.通過觀察實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)初步的分析和推理能力。2.通過對生活事例分析，提高分析問題的能力?！厩楦?、態(tài)度和價值觀】1.體會參與觀察、實驗、制作等科學(xué)實踐活動的樂趣。2.通過分析事例，逐步形成用能量觀點看世界的意識。重點難點教學(xué)重點1.內(nèi)能概念的建立。2.改變物體內(nèi)能的方式。教學(xué)難點正確理解內(nèi)能的概念。教學(xué)方法實驗、觀察、討論、分析、類比、推理相結(jié)合的教學(xué)方法。教具、學(xué)具多媒體課件、酒精燈、鐵絲、溫度計、火柴等。授課時數(shù)1課時教學(xué)過程導(dǎo)入新課展示鉆木取火和倒熱水的圖片，自古以來，人們就在不斷地尋找與“熱”有關(guān)的某種能量?！盁帷笔且环N能量嗎？它能做功嗎？本節(jié)課我們就來研究一下。復(fù)習(xí)回顧物體由于運動具有的能叫做動能；物體由于高度位置所具有的能叫做重力勢能；物體因彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。我們也知道：物質(zhì)由分子構(gòu)成，構(gòu)成物質(zhì)的分子也在永不停息地做無規(guī)則運動，且分子間存在相互的作用力，那么分子是否也具有能量呢？講授新課一、物體的內(nèi)能投影展示：運動的足球和拉伸的彈簧兩幅圖片，類比分子動能和分子勢能。師生共同類比結(jié)果：運動的足球具有動能→構(gòu)成物質(zhì)的分子在永不停息地做無規(guī)則運動，所以運動的分子也具有動能，叫做分子動能。被拉伸或壓縮的彈簧各部分相互吸引或排斥而具有勢能→構(gòu)成物體的分子之間也有相互吸引或排斥的作用，互相吸引或排斥的分子之間也具有勢能。【教師點撥】同學(xué)們用這種將已知的事物跟未知的事物進行比較，根據(jù)它們的相同點或相似點推知未知事物也可能有某種屬性，這種方法叫類比法，這是一種非常重要的方法。【總結(jié)】1.構(gòu)成物質(zhì)的分子也具有動能和勢能。2.物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運動的動能，以及分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能與機械能的區(qū)別：內(nèi)能機械能概念分子動能與分子勢能的總和物體動能和勢能的統(tǒng)稱實質(zhì)與物體內(nèi)部的分子熱運動及相互作用情況有關(guān)與物體的整體運動情況有關(guān)，如物體的速度、相對于地面的高度及彈性形變大小等3.內(nèi)能是能量的一種形式，各種形式的能量的單位都是焦耳（J）?！舅伎肌繜霟岬蔫F水有內(nèi)能，北極的冰山有沒有內(nèi)能？【教師點撥】一切物體的分子都在不停地做無規(guī)則運動，因而具有動能。分子之間有相互作用的力，因而具有勢能。所以一切物體都具有內(nèi)能。投影出課本圖13-1和圖13-2所示的圖片，讓學(xué)生交流、討論。圖13-1等質(zhì)量熱水的內(nèi)能比圖13-2燈絲熾熱時的內(nèi)能比未冷水的內(nèi)能大通電時的內(nèi)能大【思考】內(nèi)能與溫度有什么關(guān)系？【教師點撥】溫度是物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動劇烈程度的標(biāo)志。物體內(nèi)能是否變化，可以由溫度是否變化來反映。物體溫度降低時內(nèi)能減少，溫度升高時內(nèi)能增加?！究偨Y(jié)】1.物體的內(nèi)能與溫度有關(guān)，一個物體溫度越高，內(nèi)能越大。2.理解內(nèi)能的注意事項：(1)內(nèi)能是指物體的內(nèi)能，不是分子的內(nèi)能，更不能說是個別分子和少數(shù)分子所具有的能，而是物體內(nèi)部所有分子共同具有的動能和勢能的總和，所以單純考慮一個分子的動能和勢能是沒有現(xiàn)實意義的。(2)一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，根據(jù)分子動理論可知，一切物體中的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動，分子間都有分子力的作用，無論物體處于何種狀態(tài)，是何形狀，體積多大，溫度是高是低都是如此。因此，一切物體在任何情況下都具有內(nèi)能，也就是說，內(nèi)能是一切物體都具有的一種形式的能量，例如60℃的水具有內(nèi)能，降低到0(3)內(nèi)能具有不可測量性，即不能準(zhǔn)確知道一個物體的內(nèi)能的具體數(shù)值。(4)正確理解溫度與物體內(nèi)能的關(guān)系：內(nèi)能與溫度的對應(yīng)關(guān)系一定要考慮物態(tài)，就是說同一物體且物體狀態(tài)不發(fā)生改變時，溫度越高，對應(yīng)著物體內(nèi)分子做無規(guī)則運動的程度越劇烈，每個分子的平均分子動能越大，所有分子的分子動能的和也就越大。晶體在熔化或凝固時，分子動能盡管不變，但物態(tài)在改變，物態(tài)對應(yīng)著分子間距離的大小，而分子間相對距離與分子勢能有關(guān)，分子勢能變了，物體的內(nèi)能也隨著改變，所以晶體熔化時，吸收熱量，內(nèi)能在增加，但溫度并不升高，因為溫度是分子平均動能的標(biāo)志。【思考】一小杯水和一大桶水，它們的溫度相同，它們的內(nèi)能是否相同？如果不同，哪一個內(nèi)能大？【教師點撥】說明物體的內(nèi)能還跟分子數(shù)的多少有關(guān)。二、改變物體內(nèi)能的兩種途徑【思考】取一根粗鐵絲，我們有什么辦法可使粗鐵絲的溫度升高，內(nèi)能增加？【教師點撥】方法1：用火燒、太陽曬、用手焐等，它們共同特點是用溫度更高的物體使鐵絲溫度升高。方法2：用手搓、用紗布摩擦、用錘敲、反復(fù)彎折等，它們共同特點是溫度升高的過程，往往伴隨著運動?！舅伎肌课矬w的內(nèi)能有多有少，改變物體的溫度可以改變物體的內(nèi)能。那么改變物體內(nèi)能還有哪些方法呢？活動1做功可改變內(nèi)能投影下列圖片，讓學(xué)生觀察、討論、總結(jié)。甲乙如圖甲所示，冬天手冷的時候，兩手互相搓搓就暖和了。如圖乙所示，人從滑梯上滑下時，臀部會有灼熱的感覺。師生共同小結(jié)：通過以上實驗現(xiàn)象可知，外界對物體做功，物體的溫度會升高，內(nèi)能會增加?！咎骄繉嶒灐咳缦聢D所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，把活塞迅速壓下去。【現(xiàn)象】發(fā)現(xiàn)硝化棉燃燒起來?！舅伎肌亢癫Ａ怖锏南趸奕紵f明什么？【答案】活塞壓縮空氣做功→空氣的內(nèi)能增加→溫度升高，達到硝化棉的燃點，硝化棉燃燒?！究偨Y(jié)】對物體做功，物體的內(nèi)能增加，溫度升高?！狙菔緦嶒灐磕靡粋€大口的厚玻璃瓶，瓶內(nèi)裝入少量的水，用塞子塞緊，在瓶內(nèi)水上方的空氣中由于水的蒸發(fā)而產(chǎn)生一定量的水蒸氣，通過塞子上的孔用打氣筒往瓶里打氣，觀察當(dāng)塞子從瓶口跳起來時玻璃瓶中有什么現(xiàn)象發(fā)生。實驗現(xiàn)象：當(dāng)塞子跳起來時，可以看到玻璃瓶中出現(xiàn)了大量的白霧。師生共同小結(jié)：這是因為瓶內(nèi)空氣膨脹推動塞子做功時，內(nèi)能減少，溫度降低，使水蒸氣遇冷液化成小水滴，形成了白霧，此實驗現(xiàn)象表明：物體對外做功，物體的內(nèi)能會減少，溫度會降低?！究偨Y(jié)】做功可以改變物體的內(nèi)能，對物體做功，物體的內(nèi)能會增加；物體對外做功，物體的內(nèi)能會減少?！旧钪形锢怼?.舉例說明機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的現(xiàn)象。2.舉例說明內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的現(xiàn)象?！窘處燑c撥】對做功可以改變物體的內(nèi)能的理解：用做功的方法可以改變物體的內(nèi)能。對物體做功，物體的內(nèi)能會增加，如：壓縮氣體做功時，氣體溫度升高，內(nèi)能增加；但需要注意的是，對物體做功，物體的內(nèi)能不一定都增加，如：把一杠鈴從低處舉到高處，克服了杠鈴的重力做功，此時杠鈴的重力勢能增加，但內(nèi)能不變。物體對外做功，物體的內(nèi)能減少，如：氣體膨脹做功時，內(nèi)能減少，溫度降低。內(nèi)能的改變可用功來量度，用做功的方式來改變物體的內(nèi)能，是能量的轉(zhuǎn)化過程，做功越多內(nèi)能變化越大。教師導(dǎo)入：通過學(xué)習(xí)我們知道，做功可以改變物體的內(nèi)能，那么還有沒有其他的方法呢？活動2熱傳遞可改變內(nèi)能1.讓學(xué)生閱讀教材第36頁圖13-5、圖13-6和圖13-7三幅圖，讓學(xué)生回答下列問題：（1）發(fā)生熱傳遞的條件是什么？（2）熱傳遞有哪幾種方式？（3）熱傳遞的方向怎樣？（4）熱傳遞改變內(nèi)能的實質(zhì)是什么？（5）多媒體展示：如圖所示的三種情況各是通過熱傳遞的哪種方式來改變物體內(nèi)能的？（6）你能舉出生活中用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的事例嗎？學(xué)生回答后，師生共同總結(jié)：（1）發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體或同一物體的不同部分之間存在著溫度差。（2）熱傳遞有熱傳導(dǎo)、對流和熱輻射三種方式。（3）熱傳遞的方向是熱從高溫物體傳到低溫物體，或由物體的高溫部分傳到低溫部分。（4）用熱傳遞來改變物體內(nèi)能的實質(zhì)是一個物體的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移給另一個物體，或者內(nèi)能從同一物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，實際上是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。（5）圖（a）是通過熱傳導(dǎo)使水的內(nèi)能增加的；圖（b）是通過對流使水的內(nèi)能增加的；圖（c）是通過熱輻射使水的內(nèi)能增加的。（6）①曬太陽感到暖和；②用蒸籠熘冷饅頭；③感冒發(fā)燒，用冷毛巾敷額頭；④冬天用手摸戶外的金屬時感到?jīng)觥?.學(xué)生回答：生活中的物理（1）金屬湯勺放在熱湯中，溫度升高，勺的內(nèi)能增加。（2）食品放入電冰箱，溫度降低，內(nèi)能減少。（3）在太陽的照射下，太陽能熱水器中水的溫度升高，它的內(nèi)能增加?！窘處燑c撥】（1）倒入熱水，使水的內(nèi)能增加。（2）用“熱得快”通電加熱，使水的內(nèi)能增加。實驗結(jié)論：如果只知道水的溫度升高，而沒有看到改變內(nèi)能方式的過程，我們將無法判斷用的是哪種方式。這說明做功和熱傳遞對于改變物體的內(nèi)能是等效的?！究偨Y(jié)】改變物體內(nèi)能的方式：做功和熱傳遞，兩種方式對于改變物體的內(nèi)能是等效的。跟蹤訓(xùn)練1.下列現(xiàn)象是利用什么方式改變物體的內(nèi)能的？用鋸子鋸木頭，鋸條發(fā)熱了；陽光下的冰塊很快就熔化了；用熱水袋暖手；反復(fù)彎折的鐵絲變熱了。答案：做功熱傳遞熱傳遞做功2.如圖所示，古人用力鉆木，使物體溫度升高，這是通過做功來改變物體的內(nèi)能；將飲料和冰塊放在一起，它們各自的溫度會發(fā)生變化，這是通過熱傳遞來改變物體的內(nèi)能。三、熱量【思考】半杯熱水和半杯冷水混合后得到一杯溫水，熱水和冷水分別失去或得到什么？它們的溫度如何變化？這是通過哪種方式改變物體的內(nèi)能？【教師點撥】熱傳遞方式改變內(nèi)能，熱水溫度降低，內(nèi)能減少；冷水溫度升高，內(nèi)能增加。即內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體。【思考】內(nèi)能改變多少可以用什么來量度呢？【討論交流后總結(jié)】1.熱量的概念：在熱傳遞過程中，物體間內(nèi)能傳遞的多少稱為熱量。用符號Q表示。2.熱量的單位：在國際單位制中，熱量的單位是焦耳（J）。3.理解熱量的概念(1)物體本身沒有熱量，不能說某個物體有多少熱量，更不能比較兩個物體熱量的多少，只有在熱傳遞過程中，有了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，才討論熱量問題。(2)在熱傳遞過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少叫熱量，所以熱量是一個過程量，它存在于熱傳遞的過程中，離開了熱傳遞談熱量是沒有意義的，所以我們不能說某個物體含有或具有多少熱量。(3)熱量與物體內(nèi)能的多少、溫度的高低沒有關(guān)系。【思考】前面我們已經(jīng)學(xué)過內(nèi)能和溫度，那么溫度、內(nèi)能和熱量三者有何區(qū)別和聯(lián)系呢？【教師點撥】1.區(qū)別：(1)溫度是表示物體冷熱程度的物理量，它是一個狀態(tài)量，只能說溫度是多少，溫度不能傳遞和轉(zhuǎn)移，單位是攝氏度。從分子動理論的觀點看，它跟物體內(nèi)分子的熱運動情況有關(guān)：溫度越高，分子無規(guī)則運動越劇烈?？梢哉f，溫度是分子熱運動的劇烈程度的標(biāo)志，它是大量分子無規(guī)則熱運動的集中體現(xiàn)。內(nèi)能是能量的一種形式，它是物體內(nèi)所有的分子無規(guī)則運動的動能與分子勢能的總和。(2)內(nèi)能跟溫度關(guān)系密切，當(dāng)一個物體溫度升高時，內(nèi)能增加，溫度降低時，內(nèi)能減少，內(nèi)能也是一個狀態(tài)量。(3)熱量是在熱傳遞過程中傳遞內(nèi)能的多少，它反映了熱傳遞過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)移的數(shù)量，是內(nèi)能轉(zhuǎn)移多少的量度，是一個過程量，要用“吸收”或“放出”來描述，而不能用“具有”或“含有”來描述。沒有熱傳遞，就沒有內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，也就不存在“熱量”問題。2.聯(lián)系：溫度的變化可以改變一個物體的內(nèi)能，熱量可以用來量度內(nèi)能轉(zhuǎn)移的多少，物體吸收或放出熱量，它的內(nèi)能將發(fā)生改變，但它的溫度不一定改變；在熱傳遞過程中，物體的溫度發(fā)生變化時，物體一定有吸熱或放熱現(xiàn)象。教師導(dǎo)入：在熱傳遞中，物體間內(nèi)能傳遞的多少叫熱量，那么同一個物體吸收或放出的熱量跟什么因素有關(guān)呢？跟蹤訓(xùn)練3.夏天天氣真熱，這個“熱”字表示溫度；摩擦生熱，這個“熱”字表示內(nèi)能；燒煤時向外放熱，這個“熱”字表示熱量。課堂小結(jié)一、內(nèi)能1.定義：物體內(nèi)所有分子無規(guī)則運動的動能，以及分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。2.單位：焦耳（J）。3.溫度是物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運動劇烈程度的標(biāo)志。物體內(nèi)能是否變化，可以由溫度是否變化來反映。二、改變內(nèi)能的方式1.做功的實質(zhì)：能量間的轉(zhuǎn)化。2.熱傳遞的實質(zhì)：內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。3.做功和熱傳遞對于改變物體的內(nèi)能是等效的。三、熱量：在熱傳遞中，物體間內(nèi)能傳遞的多少，用字母Q表示，單位是J。當(dāng)堂達標(biāo)1.下列說法中正確的是（）A.0℃B.溫度高的物體內(nèi)能一定大C.物體的溫度升高，它的內(nèi)能增加D.物體的內(nèi)能增加，它的溫度一定升高答案：C2.小亮測得甲、乙兩杯水的溫度分別是45℃和75℃，下列判斷正確的是（A.甲杯中水的分子運動一定比乙杯中水的分子運動劇烈B.甲杯中水的內(nèi)能一定比乙杯中水的內(nèi)能小C.乙杯中水的熱量一定比甲杯水的熱量多D.乙杯中水的溫度降低，水的內(nèi)能一定減少答案：D3.下列四幅圖中，利用熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）A.雙手摩擦能發(fā)熱B.燒水時水溫升高C.鋸木材鋸條發(fā)燙D.鉆木取火答案：B4.如圖所示，禮花筒利用筒內(nèi)的高壓空氣膨脹，將彩帶噴向空中，產(chǎn)生喜慶效果。則高壓空氣膨脹過程中（）A.對外做功內(nèi)能增加B.分子熱運動加劇C.向外界傳遞熱量D.內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能答案：D5.關(guān)于熱量