12.1 内能（教学课件）物理沪粤版2024九年级上册

沪粤版 九年级上册 第十二章 内能与热机 12.1 内能 学习目标 1．科学观念：形成内能的概念，理解分子动能、分子势能与内能的关系，能从微观角度解释温度和质量对物体内能的影响；清晰区分做功和热传递两种改变内能的方式，构建 “内能改变” 的物理观念体系； 2．科学思维：通过分子能量与宏观物体能量的类比，培养类比推理的科学思维方法；在分析做功和热传递改变内能的实验及事例中，提升逻辑分析与归纳总结能力，能从现象推导本质； 3．科学探究：经历 “探究改变物体内能的方式” 的实验（搓手、压缩气体点燃棉花等），学会设计简单实验、观察记录现象、分析实验数据，提升科学探究的基本技能与实践能力 ； 4．科学态度与责任：感受内能知识在生活（交通工具能量来源、热传递事例等）中的广泛应用，激发对物理学科的兴趣；体会科学知识对解释自然现象、改善生活的价值，树立正确的科学态度与应用意识 。 重点难点 教学重点： 1．内能的概念理解，包括分子动能、分子势能的综合构成，以及温度、质量对物体内能的影响规律； 2．清晰认识做功和热传递是改变物体内能的两种方式，理解两种方式的实质（做功是能量转化，热传递是能量转移 ），并能结合实例分析。 1．从微观角度（分子运动和相互作用）理解内能的概念，突破 “分子动能、分子势能” 抽象性带来的认知障碍，建立微观与宏观的联系； 2．准确区分做功和热传递改变内能的本质差异（能量转化 vs 能量转移 ），尤其在复杂情境中，能清晰判断改变内能的方式并解释原理。 教学难点： 学们，夏日里当我们打开冰镇汽水，“嘶 ——” 一声，气泡涌出，凉意袭来 。冬天搓搓手，又会暖烘烘 。这些日常现象里，藏着 “内能” 的奥秘！汽车奔跑靠燃料燃烧释放内能，分子的运动和作用也关联着内能。今天，咱们就一起揭开内能的神秘面纱 ，探究它的本质与改变方式！ 情景引入 01 02 CONTENTS 物体的内能 改变内能的方式 探究新知 PART ONE 物体的内能 观察思考 现代生活里，汽车奔驰在公路、火车穿梭于铁轨、轮船航行在大海、飞机翱翔于蓝天，这些交通工具一刻不停地为我们服务。大家有没有想过，驱动它们做功、让它们运转起来的能量，究竟从哪里来呀？其实呀，很多交通工具做功的能量，都来自燃料燃烧时释放出的内能 ！那今天，咱们就一起深入探究 —— 什么是内能，以及内能相关的知识 。 导入 —— 生活中的能量疑问 观察思考 物体的内能 —— 分子动能与势能的类比 通过类比  把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能 归纳总结 用类比法理解内能和机械能 物体的动能和势能统称为机械能 物体和地球间有引力，物体和地球间有重力势能 运动的物体具有动能 分子间有引力和斥力，分子间有分子势能 无规则运动的分子具有分子动能 物体内所有的分子动能和分子势能的总和叫做内能 类比 类比 类比 观察思考 物体的内能 —— 定义与影响因素 内能定义：在物理学中，把物体内所有分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能（internal energy） 。也就是说，内能是分子层面能量的 “总和体现” 。 影响因素：一般有这样的规律—— 对于同一物体 ，温度越高，分子无规则运动就越剧烈（就像热闹的操场，人越多越 “闹腾” ），分子动能越大，物体的内能也就越多；反之，温度越低，内能越少。而对于温度相同的同种物质 ，质量越大，意味着分子数量越多，内能也就越多（比如一大桶水和一小杯水，温度相同，大桶水内能更大 ）。 拓展延伸 物体的内能 —— 定义与影响因素 ①温度影响，同一物体温度越高，内能越多 ②质量影响，相同温度的物体，质量越大，内能越多       ③体积影响，压缩物体体积时，改变了分子间的距离，内能也是增加的 拓展延伸 物体的内能 —— 定义与影响因素 注意： 1）物体内的分子在任何温度下都是运动       的，因此一切物体在任何温度下都有       内能，当不一定有机械能 2）物体的温度升高时，物体的内能增大；       物体的内能增大时，物体的温度不一定升高 3）物体内能由多个因素影响，在描述内能时要用控制变量法，不能说某 个因素高低，物体内就高低 4）某个因素高低与某个因素变化是有区别的 如：不能讲质量大，内能就多 ，但质量变大，内能一定增多 PART TWO 改变内能的方式 改变物体内能的方式 阅读思考 通过前面的学习，我们已经揭开了内能神秘的面纱，知道了物体内所有分子动能与分子势能的总和就是内能。那在我们丰富多彩的日常生活中，又有哪些 “魔法” 可以改变物体的内能呢？比如，为什么反复弯折铁丝，铁丝会发烫？为什么把冷饮放进热水里，冷饮会变热，热水会变冷？其实，这些奇妙现象背后，藏着两种改变物体内能的重要方式！接下来，就让我们化身小小科学家，一起去探索这两种神奇的方式，揭开它们背后的科学奥秘吧！ 改变物体内能的方式 —— 做功改变内能 阅读感悟 通过做功，可以改变物体内能 做功的实质是：内能与其他形式的能之间的相互转化，做多少功就有多少能发生转化 改变物体内能的方式 ——热传递改变内能 阅读感悟 通过热传递，可以改变物体内能 热传递的条件是：存在温度差，热量从温度高的物体向温度低的物体进行传递 活动 1—— 用做功的方式改变物体的内能 实验呈现 实验 1：如图，快速来回搓双手，感受一下，手的温度是不是升高了？ 搓手时，双手相互摩擦，我们要克服摩擦力做功。这个过程中，机械能转化成了内能，手的内能增加，所以温度就升高了，大家搓手时是不是也能明显感觉到 “手变热” ！ 活动 1—— 用做功的方式改变物体的内能 实验呈现 在图中，厚壁筒里放了一块浸透乙醚的棉花球，用力把活塞迅速向下压，神奇的是 —— 棉花球会燃烧起来！ 大家先观察实验现象，接下来思考：能用功和内能的知识，解释这两个奇妙的现象吗？ 用力压活塞时，活塞对筒内的气体做功，气体的内能迅速增加，温度也随之升高。当温度达到乙醚的着火点时，浸透乙醚的棉花球就被点燃了，是不是很神奇？这就是做功改变内能，让 “能量转化” 实实在在发生 ！ 硝化棉 活动 2—— 用热传递的方式改变物体的内能 实验呈现 咱们知道，热传递有三种 “招数”：传导、对流、辐射 。下面图的三种情况，分别对应哪种热传递方式，又是怎么改变物体（水）内能的呢？一起来分析 ！ 活动 2——用热传递的方式改变物体的内能（三种方式分析） 现象分析 图（a）—— 传导：酒精灯燃烧时，热从金属棒的一端，通过传导 的方式传到另一端，从而使水的温度升高，内能增加。传导就像 “接力赛”，热量沿着物体 “挨个传递” ！ 图（b）—— 对流：烧水时，热通过水的对流 ，从壶底传向壶内各处。水受热后，密度变小上升，周围较冷的水补充过来，形成循环，让整壶水温度升高，内能增加。对流就像 “水的循环运输队”，带着热量跑遍各处 ！ 图（c）—— 辐射：太阳向地球辐射太阳能，水吸收这些太阳能，温度升高，内能增加。辐射很特别，不需要 “接触”，就像太阳隔空给地球 “送温暖” ！ 活动 2——用热传递的方式改变物体的内能 归纳总结 ①热传递方式 传导、对流和辐射 ②热传递条件 热传递是热量从高温物体传递到低温或从物体的高温部分传    递到低温部分，即物体间或同一物体的不同部分存在温度差 ③热传递结果：达到温度相同  ④它的实质是：内能的转移（能的形式没有变） 热传递可以改变物体内能 改变内能的两种方式 归纳总结 ①做功和热传递在改变物体内能的两种方式，是等效的 ②不要认为对物体做功，物体的内能就一定增加，有的做功可以，有的不行，这要看做功的转化方式压缩、摩擦、锻打、弯折等这些方式可以使物体内能增加          ③判断物体内能变化，要分析是谁引起，不能说一定做功或热传递  ④内能增加还是减少，看分析的物体内能是得还是失（得加失减） 例题讲解 在一个小金属筒里盛些水，要使水的内能增加，你可以采取哪几种方式？说说你的实验方案。 如果只知道水的温度升高，而没有看到改变内能的方式和过程你能判断出是哪一种方式使水温升高的吗？为什么？ ①做功和热传递的方式 ②实验方案：      做功：用粗绳套住金属筒，来回摩擦      热传递：用火加热 ③不能判断，因为改变物体内能的方式有两种 课堂小结 布置作业 1．随州的气候适宜兰草的生长，兰花盛开时，吸引了大量游客前来观赏，很远就能闻到兰花的香味。走进观看，甚至会看到兰花的叶片上挂着晶莹的露珠。下列说法中正确的是（　　） A．兰花的叶片上出现露珠，是因为叶片的温度高于外界的气温 B．晶莹的露珠到中午消失不见是液化现象，需要吸热 C．花香四溢不属于扩散现象 D．一般来说兰花中午比晚上更香，其中一个原因是温度越高，分子热运动越剧烈 【答案】D 【答案】右 减小 2．如图，在汽缸A中密封有压缩空气，B是一个被销钉K锁住的活塞，C是一支温度计。若活塞与汽缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）运动，汽缸A内气体对外做功，温度计的示数___________。 3．一般物质都是由______构成的。白天，太阳能热水器中的水温升高， 水分子热运动______（选填“减缓”或“加剧”），水的内能 ______（选填 “减少”、“不变”或“增加”），这是通过______ 的方式改变了内能。 【答案】分子 加剧 增加 热传递 4．如图所示是“探究改变物体内能”的实验。 （1）烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，在瓶塞未跳起前，瓶内气体的内能______（选填“增大”“减小”或“不变”），这是通过______（选填“热传递”或“做功”）的方式改变了瓶内气体的内能； （2）继续打气，当瓶塞跳起时，观察到瓶口有“白雾”出现；这是因为瓶内气体对外做功后，内能______（选填“增大”“减小”或“不变”），温度______（选填“升高”“降低”或“不变”）的缘故； （3）我们发现，用这种方式改变物体的内能时，能量是在______能和______能之间相互转化的。 【答案】 增大 做功 减小 降低 内 机械 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 $$小胖子今天看到了网上一个很火的游戏撸啊撸。不是这个，是拿一根麻绳用手攥住，迅速的撸一下。这一把撸完小胖子烫的嗷嗷直叫，果然是太火了。烫到手了吗？我们今天就来分析一下究竟用什么方法烫到手。不过这个说法太不物理了，我们来想办法换个物理点的说法，手烫到了是因为温度升高了。宏观上的温度到了，微观对应什么呢？是分子的热运动，也就是说手中分子的动能增加了，而分子势能和手的质量又基本不变，所以也可以说手的内能增大了。那么今天我们就来看看有什么方法能增大手的内能？想增大手的内能或者说想烫手，当然最简单的方法就是用火烤，这种方式比较直接，是我们之前学习过的热传递，也就是直接用高温的物体为低温的物体提供热量来增加内能。当然还有一种方法烫手，就是之前小胖子玩的这种，这种为什么也能增大内能呢？举个例子，如果你给你的自行车打气儿，等打完气儿摸摸气筒，你总会发现气筒的外壁变得好热，给系统一个力的作用，向下移动了一段距离。这其实是你对系统里面的气做的功，这些功会转化为气体的内能，自然也就让气筒的外壁热了起来。小胖子撸啊撸烫到了手，也正是手在捋过绳子的时候克服摩擦力做的功，转变成了热量，从而增加了手的内能。要记得这两种方式可以增加物体的内能，要是把它们反转过来，也可以减少物体的内能考考你，给试管塞好塞子，加热试管中的空气，最后塞子崩开了，开始加热。到塞子崩开的这个过程中，试管中的空气内能怎样变化呢？用哪种方法改变了内能呢？分析一下，最早的时候管中空气是室温，酒精灯一加热温度会升高，当然内能也就增加了空气从火焰这吸收的热量，所以是热传递导致了空气内能的改变。后来塞子被崩开了，空气要对塞子做功，对外做功，当然它的内能也就要变小了。总结一下，想改变物体的内能有两种方法，热传递或者做功。要增大物体的内能，可以让它吸热或者对它做功。要减小物体的内能可以让它放热或者让它对别的物体做功。你记住了吗？呵呵。 我们知道，无论物体是静止还是运动，微观上构成物体的分子都在做无规则的热运动。而构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和就是物体的内能。记住，一切物体在任何情况下都有内能，那内能的影响因素有哪些呢？既然内能是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，那分子热运动的动能会影响物体的内能。在其他情况一样时，热运动越剧烈则物体内能越大。而分子热运动的剧烈程度在宏观上表现为物体的温度，因此物体的温度会影响物体的内能。其他条件一样时，温度越高则物体内能越大。其次，分子势能也会影响物体的内能，在其他情况一样时，分子势能越大则物体内能越大。而分子势能的大小与物质状态有关，所以物质状态也会影响物体的内能。最后，既然是所有分子热运动的动能与分子势能的总和，因此分子的多少也会影响物体的内能。在其他情况一样时，分子总和越多，物体内能就越大，而这在宏观上对应的是物体的质量及物体所含物质的多少，因此物体的质量也会影响物体的内能。在其他条件一样时，物体质量越大内能越大好了。来试一道题，同样一铁块，常温下的内能与烧红时的内能谁大？既然是同样的铁块，质量一样都是固态，所以温度高的时候内能大，也就是铁块烧红时内能要比常温时来的大。那是不是100摄氏度的沸水内能一定大于零摄氏度的水？错，因为内能的影响因素有三个，虽然都是水，且废水比冰水的温度来的高，但没有考虑质量，所以不一定来总结一下，一切物体在任何情况下都具有内能，影响物体内能的三大因素为质量、温度和状态。判断内能大小时一定要三个因素都考虑，你知道了吗？呵呵。 nullnullnull