13.2 内能 课件-2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十三章第一节 内 能 人教版九年级全一册 教学目标 1.了解内能的概念，能简单的描述温度和内能的关系； 2.知道热传递可以改变物体的内能，知道热量的概念及单位； 重点 3.知道做功可以使物体内能增加或减小的一些实例； 难点 4.能理解温度、热量、内能的区别和联系。 重点 重点 新知导入 装着开水的热水瓶有时会把瓶盖弹出来，推动瓶盖的能量来自哪里？ 提出问题 分 析 热水瓶中的水蒸气越来越多，把瓶盖弹出来。因此瓶盖的能量来自于瓶内的水蒸气。 新知讲解 任务一：内能 提出问题 （1）运动的篮球具有动能，运动的分子具有动能吗？ （2）树上苹果由于地球的吸引而具有势能，分子同的距离较大时，作用力表现为引力，分子具有势能吗？ （3）被压缩的弹簧的各部分互相排斥而具有势能，分子间的距离较小时，作用力表现为斥力，分子具有势能吗？ 新知讲解 分 析 （1）分子作无规则运动而具有的能叫做分子动能； （2）互相吸引的分子具有势能； （3）互相排斥的分子也具有势能，所以由于分子间存在着相互作用力而具有的能叫做分子势能。 运动的分子也具有动能 分子间存在相互吸引的引力，因而具有势能 相互排斥的分子 也具有势能 新知讲解 1.内能 （2）内能的单位是焦耳（J）。 （1）构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 注意：各种形式能量的单位都是焦耳。 注意：内能是物体的内能，不是分子的内能，更不能说是个别分子和少数分子的内能。单纯考虑一个分子的分子动能和分子势能是没有意义的。 新知讲解 1、内能与机械能有什么区别？ 飞在空中的足球，具有重力势能；足球在空中飞行，还具有动能。空中运动的足球除了整体具有机械能外，同时还具有内能。机械能与整个物体的机械运动情况有关，而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，内能是不同于机械能的另一种形式的能。 2、炙热的铁水有内能，冰冷的冰块有内能吗？ 一切物体，不论温度高低都具有内能。物体的内能与物体温度有关。物体温度降低时内能减少，物体温度升高时内能增加。 新知讲解 提出问题 温度会影响物体内能的大小，还有没有其他因素也会影响物体内能的大小？ 温度相同、质量不同的水，质量越大，水分子数目越多，所以分子动能和势能的总和也会越大，即水的内能也越大。 0℃的冰熔化成0℃的水时，要吸收热量，体积变小，分子间的距离变小，作用力变大，所以水的内能变大。 新知讲解 影响内能大小的因素 物体温度：同一物体，温度越高，内能越大； 物体质量：同种物质，相同温度，质量越大，内能越大； 物质状态（体积）：质量和温度都相同的0℃ 的水和0℃的冰，水的内能比冰的大； 物体的温度、质量、体积和状态均不同时，无法比较内能的大小。 新知讲解 例1：0℃的冰 （填“有”或“没有”）内能。0℃的冰吸收热量后熔化成0℃的水，其温度 ，内能 （选填“不变”、“增大”或“减小”）。 【答案】 有 不变 增大 【详解】[1]因为一切物体的分子都在不停地做无规则运动，所以一切物体都具有内能，0℃的物体也具有内能；所以0℃的冰有内能。 [2][3]冰是晶体，0℃的冰吸收热量后熔化成0℃的水，在整个熔化过程中其温度保持不变，但是由于吸收热量，内能增大。 新知讲解 例2：对一个物体来说，温度升高时，内能 （选填“增加”“减少”或“不变”）。质量相等的100℃水的内能 （选填“大于”“等于”或“小于”）100℃水蒸气的内能。 【答案】 增加 小于 【详解】[1]内能与物质的质量和温度有关，质量越大、温度越高内能越大，对一个物体来说，温度升高时，内能增大。 [2]水变成水蒸气时需要吸收热量，故质量相等的100℃水的内能小于100℃水蒸气的内能。 新知讲解 任务二：物体内能的改变 学生活动 每个小组拿出准备好的铁丝，尝试用多种方法使铁丝的温度升高，即增大铁丝的内能。 新知讲解 方法记录 A.用酒精灯直接加热； B.用力来回弯折； C.放在太阳下晒； D.放在热水中烫； E.在砂纸上打磨； F.用锤子敲打。 A.用酒精灯直接加热 C.放在太阳下晒 D.放在热水中烫 用温度更高的物体使铁丝温度升高 B.用力来回弯折 E.在砂纸上打磨 F.用锤子敲打 温度升高的过程，往往伴随着运动 新知讲解 将金属工件烧热后，放入冷水中使其迅速冷却，以提高工件的硬度，这种处理工艺被称为“淬（cuì）火”。 把钢勺放在开水里，不一会儿，钢勺露在外面的勺柄部分也开始发烫。那么，勺柄处增加的能量从哪里来呢？ 以上情境中所发生的现象就是热传递 热传递可以改变物体的内能 新知讲解 1.热传递可以改变物体的内能 （1）热传递：能量从高温物体传到低温物体，或者是从同一物体的高温部分传到低温部分。 （2）发生条件：不同物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差。 （3）热传递过程中，传递能量的多少叫作热量（Q）。热量的单位也是焦耳（J），它在热传递过程中等于物体内能的变化量。 （4）热传递的实质：能量发生了转移。 （5）最终结果：直到温度相同。 新知讲解 A.用酒精灯直接加热 C.放在太阳下晒 D.放在热水中烫 用温度更高的物体使铁丝温度升高 热传递 用火烧水做饭 冬天对手呵气感到暖和 棉被被太阳晒得暖呼 新知讲解 思考与讨论 在热传递过程中，物体吸热/放热后，内能会发生改变，但物体的温度一定会发生变化吗？ 不一定。比如晶体在熔化时吸收热量，凝固时放出热量，虽然内能发生改变（分子势能改变），但温度保持不变。 新知讲解 例3：胡辣汤是很多河南人喜爱的早餐如图所示。热腾腾的胡辣汤香气四溢，很远就能闻到它的香味，这是因为 ，加热胡辣汤是通过 的方式改变汤的内能。 【答案】 分子在不停地做无规则运动 热传递 【详解】[1]热腾腾的胡辣汤香气四溢，很远就能闻到它的香味，这是因为香气分子在不停地做无规则运动，是扩散现象。 [2]加热胡辣汤，胡辣汤吸收热量，内能增大，温度升高，是通过热传递的方式改变汤的内能。 新知讲解 为什么冬天人们常搓手？ 下滑时有什么感觉？ 摩擦力做功可以产热 做功可以改变物体的内能 新知讲解 演示实验1 新知讲解 压缩空气 硝化棉燃烧 实验现象： 筒壁发热 实验分析： 向下压活塞 压缩气体做功 气体内能增大、温度升高 气体温度达到硝化棉的燃点，点燃硝化棉 实验现象及分析1 活塞压缩气体做功的过程中，机械能转化为内能 硝化棉 新知讲解 演示实验2 新知讲解 向烧瓶内打气 瓶塞从瓶口跳起，同时看到瓶内有“白雾”出现 实验现象： 实验分析： 向瓶内打气，对气体做功 气体内能增加，温度上升，气压增大 实验现象及分析2 气体膨胀对外做功的过程中，内能转化为机械能 瓶内气体最终冲开瓶塞，气体对瓶塞做功 气体内能减小，温度降低 水蒸气液化成小水滴 瓶内水上方存在水蒸气 新知讲解 2.做功可以改变物体的内能 （1）外界对物体做功，物体的内能会增大。 实质：其他形式的能转化为内能。 （2）物体对外界做功，物体的内能会减小。 实质：内能转化为其他形式的能。 锯木条时，锯条发烫 钻木取火 壶嘴处的壶盖会被顶起 锅盖会上下跳动 新知讲解 B.用力来回弯折 E.在砂纸上打磨 F.用锤子敲打 温度升高的过程，往往伴随着运动 做功 冬天人们搓手感到暖和 流星穿越大气层时，流星燃烧 新知讲解 例4：2024 年 4月 30 日，  “神舟十七号”载人飞船返回舱成功着陆。如图是返回舱在进入大气层时要通过一段黑障区，飞船因为摩擦被烧成一个大火球，而舱内的航天员和设备却安然无恙。这一过程中，返回舱“燃烧”是通过 的方式增加了内能。 【答案】做功 【解析】【小题1】改变内能的方式有两种，分别是做功和热传递。返回舱高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，内能增大，这是以做功的方式改变返回舱的内能。 新知讲解 任务三：温度、热量、内能 温度 内能 热量 概念 性质 表述 单位 联系 宏观上：表示物体的冷热程度。 微观上：反映物体中大量分子无规则运动的剧烈程度。 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。 在热传递过程中，物体间内能转移的多少称为热量。 状态量 状态量 过程量 用“是”“降低（到）”“升高（到）”来描述。 用“放出”“吸收”等描述。 用“有”“具有” “改变”“增加” “减少”等描述。 摄氏度（℃） 焦耳（J） 焦耳（J） 在热传递的过程中，物体吸收热量，内能会增加；物体放出热量，内能会减少，但此过程中物体温度不一定会发生改变。 新知讲解 例5：下列关于温度、热量、内能的说法中正确的是（　　） A．物体的温度升高，内能一定增加 B．物体的内能增加，温度一定升高 C．同一物体，温度越高，所含热量越多 D．物体的内能增加，一定吸收热量 【答案】A 【详解】AB．同一物体的内能增大温度不一定升高，如晶体熔化过程，但是温度升高内能一定增大，故A正确，B错误； C．热量是过程量，只能说“吸收”或“放出”，不能说“含有”或“具有”，故C错误； D．物体内能增大，可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故D错误。 故选A。 课堂练习 1、艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示，艾灸燃烧时远远就能闻到艾烟的气味，这是 现象，“艾灸”时通过 方式改变了穴位处的内能。 【答案】 扩散 热传递 【详解】[1]闻到艾烟的气味，是艾烟分子进入人的鼻子的扩散现象。 [2]“艾灸时”，艾灸燃烧放出热量，而穴位处吸收热量，内能增大，是通热传递改变内能的。 新知讲解 2、如图，这是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖迅速飞出。盒盖飞出的过程中，盒内气体的内能 （选填“减小”或“增大”）；该过程中，通过 的方式改变了盒内气体的内能。 【答案】 减小 做功 【详解】[1][2]盒盖飞出的过程中，气体对外做功，气体的内能转化为盒盖的机械能，所以盒内气体的内能减小，是通过做功的方式改变气体的内能。 课堂练习 3、下列关于内能知识的描述正确的是（　　） A．物体温度越低，内能越小，所以0℃的冰没有内能 B．热传递中温度总是从热的物体传到冷的物体 C．温度高的物体一定比温度低的物体内能大 D．物体吸收热量，内能增加，温度可能保持不变 【答案】D 【详解】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以0℃的冰也有内能，故A错误； B．热传递的实质是热量从高温物体传递到低温物体，热传递过程中传递能量的多少叫热量，而不是温度，故B错误； C．内能与物体的质量、温度高低、状态等因素有关，所以温度高的物体不一定比温度低的物体内能大，故C错误； D．物体吸收热量，内能增加，温度可能保持不变，例如晶体熔化时，吸收热量，内能增加，但温度保持不变，故D正确。 故选D。 课堂练习 4、如图所示，拿一个大口玻璃瓶，瓶内装少量的水，用塞子塞紧，通过塞子上的开口往瓶里打气。 （1）当塞子从瓶口跳起来时，可以看到瓶内会出现 ； （2）产生上述现象的原因是：瓶内的空气膨胀做功时，内能 ，使瓶内空气中的水蒸气液化成小水珠。 【答案】 白雾 减小 【详解】（1）[1]通过塞子上的开口往瓶里打气，会看到塞子从瓶口跳起来，同时瓶内会出现“白雾”。 （2）[2]通过塞子上的开口往瓶里打气，瓶内的空气膨胀对瓶塞做功时，塞子跳起来，空气的内能转化为塞子的机械能，空气的内能减小，温度降低，使瓶内空气中的水蒸气液化成小水珠，从而形成“白雾”。 课堂练习 5、如图所示，将装有少量乙醚的薄壁金属管固定于桌面，用橡皮塞塞紧，来回快速拉动缠在金属管外的皮绳，过一会儿，可以观察到橡皮塞从管口飞出。 同时可以看到管口附近有白雾产生。 （1）在实验刚开始，来回拉动皮绳时，金属管会发热，此过程通过 方式改变金属管的内能，将机械能能转化为 能； （2）当橡皮塞从管口飞出去时，管内气体的内能 ，使之温度降低，发生了 ，（填物态变化名称）出现白雾。 课堂练习 【答案】 做功 内 减小 液化 【详解】（1）[1][2]来回拉皮绳对金属管做功使其内能增加，金属管温度会升高，通过做功的方式改变物体的内能，将机械能转化为内能。 （2）[3][4]当橡皮塞从管口飞出去时，气体膨胀对外做功，将乙醚气体的内能转化为橡皮塞的机械能。管内气体内能减小，温度降低，发生液化，出现白雾。 板书设计 一、物体的内能 1. 概念：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和。 2. 影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态. 二、改变物体内能的方法 1. 热传递：高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。 2. 做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。 热传递和做功改变物体的内能是等效的。 谢 谢 观 看！ Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$