13.1 物体的内能（教学课件）-【上好课】九年级物理全一册同步高效课堂（沪科版）

第十三章  内能与热机 上海科学技术出版社 义务教育物理课程标准实验教科书编写组  编著 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约100MB. ppt共有45张、4段视频，可根据需要选择点播. ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 （1）演示实验—《改变物体内能的两种途径》 （2）演示实验—《做功改变内能》 （3）视频讲解—《温度、热量与内能辨析》 （4）课堂总结—《内能》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 第一节 物体的内能 第十三章  内能与热机 学习目标 1 根据分子动理论，用类比的方法建立内能的概念。（物理观念、科学思维） 2 知道用温度变化判断内能的变化。（物理观念） 3 通过探究活动，认识改变物体内能的途径。了解热传递的三种形式。（科学探究、物理观念） 4 了解“热量”的概念。能在生活和相关的物理活动中正确使用热量术语。（物理观念、科学思维） 学习新课 01 课堂总结 02 课后作业全解 03 综合提升训练 04 目录导航 导入新课 想一想 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. 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？ 第一节 物体的内能 01 学习新课 知识一 物体的内能 1. 类比法理解分子动能和分子势能 （1） 分子动能 ①运动的物体（足球、人）具有动能，运动的分子具有动能。 ②决定因素：温度。温度越高，分子运动越剧烈，分子动能就越大，温度越低，分子动能就越小。 知识一 物体的内能 （2） 分子势能 ①弹簧形变时具有弹性势能，相互吸引或排斥的分子也具有分子势能。 ②决定因素：与分子间存在引力或斥力的情况有关，即与分子间的间隔有关。 知识一 物体的内能 2. 物体的内能 （1）内能：物体内所有分子无规则运动的动能，以及分子势能的总和叫做内能。 内能的单位是焦耳，用字母 J 表示。 （2）分子热运动：物体内能与温度有关，物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子热运动。 3. 影响物体内能大小的因素 （1）温度：同一物体，状态不变时，温度越高，物体的内能越大。温度越低，其内能越小。 等质量热水的内能比冷水的内能大 灯丝炽热时的内能比未通电时的内能大 知识一 物体的内能 （2）质量 温度、状态相同的同种物体，物体的质量越大，分子个数越多，物体的内能就越大。 （3）状态 同一物体，温度、质量不变时，状态改变，内能改变。例如，冰熔化成水的过程，温度不变，但吸收热量，内能增加。 （4）物质种类 物体的质量、温度和状态相同，物质的种类不同，内能不同。 知识一 物体的内能 4. 对物体内能的理解 （1）内能是指物体的内能，不是分子内能，单独考虑一个分子的动能和势能是没有意义的。 （2）物体在任何情况下都具有内能。例如，50℃的水具有内能，0℃的水也具有内能，只不过对于一定质量的水，温度降低时内能减小。 （3）温度不是决定物体内能大小的唯一因素，即不要单凭温度来比较物体内能的大小。 知识一 物体的内能 5. 比较机械能与内能 内能 机械能 概念 影响 因素 研究 对象 存在 条件 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 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 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 不能为零，自然界中一切物体在任何情况下都有内能 运动或在高处或发生 弹性形变，可能为零 【例题1】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A. 物体的运动速度越大，具有的内能越多 B. 静止的物体没有动能，也没有内能 C. 运动的物体有动能，没有内能 D. 烧红的铁块具有内能，冰冷的冰块也具有内能，一切物体都有内能 内能的大小与物体内部分子热运动的剧烈程度和分子间的作用力有关。所有物体内部的分子都在不停地做无规则的热运动，因此任何物体在任何状态下都具有内能。 故选D. D 知识一 物体的内能 1. 现象探究：做功可改变内能 【实验一】 实验设计：在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。 实验现象及分析： 硝化棉会燃烧。其原因是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，达到硝化棉的燃点。 结论：做功可改变内能。 知识二 改变物体内能的两种途径 空气压缩引火仪 【实验二】 实验设计：将铁丝快速反复弯折数十次。 实验现象及分析： 铁丝弯折处会发热，其原因是铁丝弯折处温度升高，铁丝的内能增大。 结论：做功可改变内能。 知识二 改变物体内能的两种途径 【实验三】 实验设计：玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气，塞紧塞子后用气筒往瓶内打气。 实验现象及分析：塞子跳起，瓶内出现白雾。其原因是水蒸气对塞子做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴。 结论：做功可改变内能。 知识二 改变物体内能的两种途径 （2）探究归纳：做功可改变内能 （3）生活及自然界中利用做功改变内能的现象 ②从滑梯下滑时屁股有点发烫 ①冬天人们 搓手感到暖和 做功改变内能 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。 知识二 改变物体内能的两种途径 知识二 改变物体内能的两种途径 演示实验——《做功改变内能》 2. 热传递可改变内能 （1）现象探究：热传递改变物体的内能 【实验一】实验设计：在炉火上烧水。 实验现象及分析：烧水时炉火的温度远远高于水的温度，所以水的温度升高，内能增加。 结论：热传递能改变物体的内能。 【实验二】 实验设计：对手呵气。 实验现象及分析：冬天对手哈气，手的表面温度低于人呼出的空气的温度，所以手的温度升高，内能增加。 结论：热传递能改变物体的内能。 （2）探究归纳：热传递可改变内能 知识二 改变物体内能的两种途径 烧水 对手呵气 （3）热传递的三种方式 ①热传导：物体内各部分物质不发生移动。例如：用锅烧饭时，锅把手也会热。 ②对流：物体内各部分物质间会流动，对流主要发生在气体和液体中。用锅烧饭时，锅里的水靠对流传热。 ③热辐射：不需要介质，太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。 知识二 改变物体内能的两种途径 3. 热传递和做功的比较 知识二 改变物体内能的两种途径 热传递 做功 实质 条件 方式 实例 联系 能量从高温物体 向低温物体转移的过程 内能与其他形式的能相互转化的过程 物体间存在温度差 对物体做功 物体对外做功 热传导、对流、热辐射 压缩体积、摩擦、 锻打、弯折等 气体膨胀 生活中的烧、烤、烙、炒等； 生产中的“淬火”等 打气筒打气、 钻木取火等 开水瓶中的水蒸 气将瓶塞推开 热传递和做功对改变物体的内能是等效的。某物体的内能发生改变，可能是通过热传递改变的，也可能是通过做功改变的，若不知道具体过程，则无法确定具体的改变方式 【例题2】下列图中，属于内能转化为机械能的是（　　） A． 冬天搓手取暖 B． 压缩空气 C． 下滑时臀部发热 D． 加热时塞子飞出 A．冬天用双手互相摩擦取暖，属于克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体的内能增加，温度升高；故A不符合题意； B．压下活塞时，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故B不符合题意； C．从滑梯上滑下时臀部发热，属于克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体的内能增加，温度升高；故C不符合题意； D．试管中的水蒸气对外做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，D符合题意。 知识二 改变物体内能的两种途径 故选D。 D 1. 热量的定义 在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量 。热量通常用字母Q 表示，常用单位是焦耳，符号为（J）。 实验研究表明，1kg水温度升高1℃要吸收热量4.2×103J，温度降低1℃要放出热量 4.2×103J。 知识三 热量 2. 正确理解热量的概念 （1）热量是热传递过程中，物体内能的改变量，因此，热量是个过程量。只有在热传递过程中，才能谈论热量，离开热传递过程谈热量是毫无意义的。 （2）不能说某个物体具有或含有多少热量，更不能比较两个物体具有热量的多少。热量只能与表示过程的词语连用，如“吸收热量”“放出热量”等。 （3）吸收或放出热量的多少与物体的内能、温度无关。 知识三 热量 3. 温度、内能、热量的对比分析 知识三 热量 温度 内能 热量 定义 特点 描述语言 相互联系 在只发生热传递的过程中，三者的改变相互对应：物体吸收热量，则内能增加，温度一般会升高（晶体发生物态变化时温度不变，比如熔化）；放出热量，则内能减少，温度一般会降低（晶体发生物态变化时温度不变，比如凝固）。 物体的冷热程度，是内能大小的宏观表现之一。 物体内所有分子无规则运动的动能，以及分子势能的总和。 热传递的过程中， 传递内能的多少。 状态量 状态量 过程量 升高、升高了、 降低、降低了 增大、变大、 减小、变小 吸收、放出 知识三 热量 视频讲解——《温度、热量与内能辨析》 知识三 热量 【例题3】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 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； B．一杯水和一桶水，质量不等，温度未知，无法比较内能大小，B错误； C．晶体熔化时吸收热量，内能增加，温度不变，故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，故D正确。 故选D. D 第一节 物体的内能 02 课堂总结 课堂总结（1） ①内能：物体内所有分子无规则运动的动能，以及分子势能的总和叫做内能。单位是焦（J）. ②分子热运动：物体内能与温度有关，物理学中把分子的这种无规则运动叫做分子热运动. ③影响内能大小的因素：温度、质量、状态、物质种类. ①做功可改变内能，实质是内能与其它能的转化. ②热传递可改变内能，实质是内能的转移。 热传递的三种方式：热传导、对流、热辐射。 热量：在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量 。 单位是焦（J）。 改变内能的 两种途径 物体的内能 热量 物体的内能 课堂总结（2） 视频总结——《内能》 第一节 物体的内能 03 课后作业全解 课后作业全解 1. 夏天，将饮料放进冰箱一段时间后，饮料温度降低。试分析饮料在冰箱中的内能变化，并解释内能变化的原因。 把饮料放进冰箱，饮料放出热量，内能减少，温度降低。 原因是冰箱内的温度低于饮料的温度，发生热传递。 课后作业全解 2．图中两名儿童的取暖方式是（   ）。 A．两人都是通过做功取暖 B．两人都是通过热传递取暖 C．男孩通过热传递取暖，女孩通过做功取暖 D．男孩通过做功取暖，女孩通过热传递取暖 女孩手捧着热水杯通过热传递改变手的内能，男孩搓手通过做功改变手的内能。 D 课后作业全解 3．关于温度、热量和内能，下列说法中正确的是（   ） A．物体的温度越高，所含热量越多 B．温度高的物体，内能不一定大 C．0 ℃的冰块，内能一定为零 D．任何两物体间都会发生热传递 用来描述热量的术语是吸收和放出，A错误。内能的大小和温度、质量、状态等因素有关，故温度高的物体，内能不一定大，B正确。一切物体都具有内能，C错误。发生热传递的条件是有温度差，D错误。 B 课后作业全解 4．原始的人类用“钻木取火”的方法取得火种。你能说出其中的道理吗？现在人们用火柴点火，从物理学的角度来看，它们是否有相同的原理？ 钻木取火是利用摩擦生热的原理，钻木时，钻头和木头之间相互克服摩擦做了功，双方的内能都增加，温度升高。当达到木头的燃点时，木头就燃烧起来。火柴点火与钻木取火有相同的原理，都是利用了做功改变物体的内能。 课后作业全解 1. 用体温计测体温，为什么要将体温计在腋下放一段时间才行？ 答：因为热传递需要时间，使体温计的温度和腋下温度达到一致。 2. 示例：影响物体内能多少的因素，除了温度还有什么? 答：内能除了与温度有关外，还与体积、质量、状态有关。 第一节 物体的内能 04 综合提升训练 综合提升训练 1. 神舟十六号返回舱进入大气层，与大气摩擦形成高温“火球”进入黑障区（如图）。下列改变内能的方式，与“火球”的形成原因相同的是（　　） A．用柴火把壶中的水烧开 B．热鸡蛋放在冷水中冷却 C．炒菜时，铁锅热得烫手 D．反复锤打铁片，铁片变热 C．炒菜时，铁锅热得烫手，是通过热传递来改变物体的内能，故C不符合题意； D．反复锤打铁片，铁片变热，是通过做功使物体的内能增大，温度升高，将机械能转化为内能，D符合题意。 D 故选D. “火球”的形成是返回舱进入大气层，与大气层摩擦产生高温形成的，是克服摩擦做功，使机械能转化为内能。 A．用柴火把壶中的水烧开，是通过热传递来改变物体的内能，A不合题意； B．热鸡蛋放在冷水中冷却，是通过热传递来改变物体的内能，B不合题意； 综合提升训练 2. 如图所示，迅速压下活塞，观察到厚玻璃筒内的硝化棉燃烧起来。关于该实验，下列说法正确的是（　　） A．压下活塞的过程中，筒内气体的内能减小 B．压下活塞的过程中，活塞的机械能转化为筒内气体的内能 C．该实验是通过热传递的方式改变筒内气体的内能 D．该实验是通过做功的方式改变硝化棉的内能 A．压下活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，筒内气体的内能增加，温度升高，故A错误； B．压下活塞的过程中，活塞对筒内气体做功，气体内能增加，活塞的机械能转化为筒内气体的内能，故B正确； C．该实验是通过做功的方式改变筒内气体的内能，故C错误； D．实验过程中，气体的温度升高，将内能传递给硝化棉，这是通过热传递的方式改变硝化棉内能的，故D错误。 B 故选B. 综合提升训练 3. 如下图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．图甲，活塞向下运动压缩管内的空气时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气内能增大 C．图丙，加热水的过程是通过做功的方式改变水的内能 D．图丁，从滑梯上滑下，臀部有炙热的感觉，是通过做功的方式改变物体内能 A．图甲，厚玻璃管内的空气被压缩时，活塞对空气做功，管内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误； B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气对塞子做功，空气的内能减少，故B错误； D 故选D. C．图丙，水从酒精灯火焰吸收热量，水的内能增加、温度升高，是通过热传递的方式使水的内能增加，故C错误； D．图丁，从滑梯上滑下，臀部有炙热的感觉，是通过摩擦做功改变内能，故D正确。 综合提升训练 4. 南极是世界上最冷的地方，常年平均气温是-25℃。如图所示，一天企鹅妈妈与小企鹅之间发生了一次有趣的对话，他们的部分说法如下，其中正确的是（　　） A．小企鹅：妈妈，这么冷，我都没温度了 B．企鹅妈妈：那妈妈把温度传递给你吧 C．小企鹅：妈妈，一切物体都有内能 D．企鹅妈妈：冰山这么冷，没有内能 AB．温度是物体的冷热程度，任何时候物体都有温度，在热传递中高温物体将热量传递给低温度，传递的是热量，热传递改变物体的内能。故AB错误； CD．内能是物体内部所有分子无规则运动具有的动能与势能的总和，一切物体都有内能，故C正确，D错误。 C 故选C. 5. 神舟十七号载人飞船顺利返回。当飞船从太空返回大气层时，飞船的速度越来越快，同时与大气产生剧烈摩擦，外表温度会______ （选填“升高”、“不变”或“降低”），这是通过_____ 方式改变了飞船外壳的内能；在此阶段，飞船的重力势能_____ （选填“变大”、“不变”或“变小”）。 飞船从太空返回大气层时，与大气层之间摩擦做功，内能增加，温度升高，通过做功的方式改变飞船外壳的内能。 在此过程中，高度减小，质量不变，重力势能变小。 变小 升高 做功 综合提升训练 综合提升训练 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__________________________。 D 见解析 物体对外做功，温度降低，内能减少 综合提升训练 （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。故选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。 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$