第2节 内能和热量（教学课件）物理教科版2024九年级上册

第2节 内能和热量 九年级物理上册 •教科版 第一章　分子动理论和内能 学习目标 01 02 03 04 物理观念 ①知道分子运动的快慢与温度的关系。②了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系，③知道人类改变和利用内能的两种方式，④了解热量概念，从能量转化的角度认识燃料的热值。 科学思维 ①会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念。②通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程。 科学探究 通过实验探究，温度对扩散的扩散现象，知道物体温度越高，分子运动越剧烈。 科学态度与责任 ①认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关，增强利用内能服务人类社会的意。②认识使用燃料的价值，知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性。 重点难点 ①认识到一切物体都具有内能； ②认识到内能改变的两种方式是做功和热传递。 教学重点 ①温度、内能、热量三个基本热学概念的联系。 ②对物体对外做功的理解 教学难点 课堂导入 太阳，向大地辐射着能量 “今天的天气晴间多云，最高温度 37°C。” 哇，真热！太阳，向大地辐射着能量...... 探究新知一　温度与热运动 1.定义：温度是表示物体冷热程度的物理量。 温度 2.温度对扩散的影响 把两滴墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两玻璃杯中，比较两杯水中墨水扩散的快慢，你能得出什么结论？ 分子热运动越剧烈，温度越高，扩散越快。 【实验探究】温度对扩散的影响 物体的温度越高，扩散越快，说明构成物体的大量分子做无规则运动越剧烈。 温度反映了组成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。 1.概念：物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。 热运动 注意：分子热运动是肉眼不能直接看到的。 人体不同部位分子热运动情况是不同的。 温度与热运动 探究新知一　温度与热运动 【学习任务一】温度对分子热运动的影响 煮茶叶蛋时，小宇闻到浓郁的茶蛋的香味，这是______现象。煮茶叶蛋要比腌蛋时咸的快，这是由于煮茶叶蛋比腌蛋时温度____，分子的运动更_______。 解：妈妈煮茶叶蛋时小宇闻到浓郁的茶蛋的香味，属于分子的扩散现象，扩散现象说明分子在不停地做无规则运动；煮茶叶蛋要比腌蛋时咸的快，这是由于煮茶叶蛋比腌蛋时温度高；煮茶叶蛋要比腌蛋时咸的快，这一现象可以说明分子运动的快慢与温度有关，温度越高，分子运动越剧烈。 故答案为：扩散；高；剧烈。 扩散 高 剧烈 探究新知一　温度与热运动 运动的物体 动能 分子在不停地做无规则运动（分子势能） 探究新知二　物体的内能 位置 重力势能 压缩的弹簧 弹性势能 高处的物体 作用力 形变 作用力 探究新知二　物体的内能 分子势能 分子在不停地做无规则 分子动能 分子间相对位置 分子间相互作用力 探究新知二　物体的内能 物体的内能 1.内能的概念： 物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫做物体的内能。 2.单位： 焦耳(简称焦，用J表示) 3.内能的影响因素： 内能是储存在物体内部的能量。 同一物体，温度越高，物体内分子运动越剧烈，分子动能越大，内能也会越大。 温度 多少 种类 结构 状态 探究新知二　物体的内能 内能的改变会影响物体内部分子的运动及结构的变化，从而引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等各种热现象。 探究新知二　物体的内能 关于冰山内能的对话 讨论交流 我们这里年平均气 温是 -25°C，这里的冰山肯定没有内能了。 不会， 物体都是由分子构成的， 冰山中的分子 也在做热运动， 所以冰山也具有内能。 南极是世界上最冷的地方，对小企鹅的对话，你有什么看法？ 探究新知二　物体的内能 北极的冰山也有内能 一切物体，不论温度高低，不论是否运动，都具有内能。 静止的石头有内能 炽热的铁水有内能 运动的足球有内能 探究新知二　物体的内能 4.内能与机械能的区别 机械能 内能 宏观物体 微观分子 研究对象 物体动能和势能的总和 物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和。 概念 大小 取决于物体整体运动状态，与物体的速度、相对于地面的高度及弹性形变程度等因素有关。 取决于分子所处的状态 探究新知二　物体的内能 【学习任务二】内能的概念 1. 组成物质的所有分子在_________做无规则运动，因此存在着相应的分子动能；分子间由于存在相互作用力，因而有相应的____能；物体内所有分子的分子动能与____________的总和，叫作物体的内能。 2. 物体内能的多少和物体的______、______、______等有关。一个物体在______情况下都具有内能。 解：①分子有质量，分子在不停地做无规则运动，所以分子具有动能；分子间存在着相互作用力，所以分子之间还具有势能．在物理学中，把物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能； ②因为物质是由分子或原子组成的，质量越大分子数目越多，所以内能的大小与物体的质量有关； 组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，温度越高，物体内部分子无规则运动就越激烈，物体的内能就越大，所以物体的内能跟物体的温度有关； 物体的内能与分子势能有关，因此和物体的状态还有关。 故答案为：①不停地；势；分子势能；②质量；温度；状态；任何。 不停地 势 分子势能 质量 温度 状态 任何 探究新知二　物体的内能 探究新知三　改变内能的方式 讨论交流 热水袋 穿棉袄 搓手 烤火 电烤炉 改变内能的方式有哪些呢？ 冬天双手感觉很冷，如何让双手暖和起来？ 实验探究 　　拿一支铅笔，你怎样做能让笔杆热起来？试一试，你有几种方法？和同学进行交流，统计所有的方法，并进行归纳分类。 【实验】让笔杆热起来 放在手心里捂热 放在热水里烫一烫 放在衣物上反复摩擦 放在火上烤 放手掌反复揉搓 热传递 做功 铅笔内能变化 探究新知三　改变内能的方式 1.热传递：以内能的形式从一个物体向另一个物体直接传递，叫做热传递。 2.热传递实质：能量的转移。 3.热传递条件 高温物体 低温物体 内能 内能减少 内能增加 温度降低 温度升高 能量 ①有温差 ②相互接触 改变内能的方式——热传递 探究新知三　改变内能的方式 4.热传递的方向： 从高温部位传给低温部位 探究新知三　改变内能的方式 1. 热量是过程量；温度、内能是状态量 2. 表述区别 温度只能说“是、降低、升高” 热量只能说“吸收、放出” 内能只能说“有、具有、改变” 温度、热量、内能的联系 温度、热量、内能的区别 探究新知三　改变内能的方式 生活中利用热传递来改变内能的例子 热水袋 穿棉袄 烤火 电烤炉 探究新知三　改变内能的方式 改变内能的方式——做功 做功：其他形式的能量转化为内能或内能转化为其他形式的能量，叫做做功。 实验一：将一小团硝化棉放入空气压缩引火仪里并压缩活塞会有什么现象呢 ? 【实验探究】做功改变内能 硝化棉燃烧起来 机械能 内能 对气体压缩做功 探究新知三　改变内能的方式 活塞压缩空气做功 达到硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。 空气的内能增大，温度升高 迅速向下压活塞，硝化棉为什么燃烧起来了？ 探究新知三　改变内能的方式 实验二：往装有水的密闭瓶子中打气会有什么现象呢 ? 向瓶内打气瓶塞跳起，瓶内出现白气。 瓶塞跳起的瞬间，你看到了什么现象? 机械能 内能 气体膨胀做功 探究新知三　改变内能的方式 气体膨胀对外界做功,气体内能减少。 向瓶内打气瓶塞跳起，瓶内为什么会出现白气？ 瓶内气体推动瓶塞做功内能转化为机械能 瓶内气体内能减少 瓶内气体温度降低 水蒸气液化为小水滴 分析 解释 现象:瓶塞跳起,瓶内出现“白气” 操作: 向瓶内打气 探究新知三　改变内能的方式 2.做功的实质：能量的转化。 外界压缩气体做功，机械能转化为内能，气体内能增加。 气体膨胀对外界做功，内能转化为机械能，气体内能减少。 机械能 内能 对气体压缩做功 机械能 内能 气体膨胀做功 探究新知三　改变内能的方式 改变物体内能的途径是做功和热传递 特别注意：在分析能量及温度变化的过程中，注意方向。 功、热量和内能有相同的单位，都是焦耳（J） 做功 热传递 等效 探究新知三　改变内能的方式 内能可以方便地转移或与其他形式的能量相互转化，因而为人类所广泛利用。 内能的利用 在古代，人类学会了钻木取火的方法 通过炼钢炉加热，改变铁的内能，可以使铁熔化。 地下蕴藏着丰富的地热资源，世界上大约有20个国家使用地热取暖或发电。 探究新知三　改变内能的方式 【学习任务三】做功改变物体的内能 如图是简易活塞式点火器，牛角作套筒，推杆为活塞。取火时，握住套筒，猛推活塞，能将筒内的艾绒点燃。在改变内能的方式上，与此相同的是（　　） A．热水取暖 　　　　　　　　　　　B．冷敷降温 C．钻木取火 　　　　　　　　　　　D．烤火御寒 解：由题意可知，握住套筒，猛推活塞，压缩空气做功，使空气内能增大，温度升高，将筒内的艾绒点燃；这是通过做功的方式改变物体内能； ABD、热水取暖、冷敷降温、烤火御寒，都是能量的转移，通过热传递改变物体内能，故ABD不符合题意； C、钻木取火，是能量的转化，将机械能转化为内能，通过做功改变物体的内能，故C符合题意。 故选：C。 C 探究新知三　改变内能的方式 【变式训练】热传递改变物体的内能 下列实例中，属于热传递改变物体内能的是（　　） A.用锯条锯木头时锯条的温度升高 B.两手相互摩擦时手的温度升高 C.电钻打孔时钻头温度升高 D.热鸡蛋放入冷水中温度降低 解：A、锯木头是克服摩擦做功，锯条温度升高，是通过做功改变物体的内能； B、两手相互摩擦时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，通过做功的方式改变物体的内能； C、电钻打孔是克服摩擦做功，钻头温度升高，是通过做功改变物体内能的； D、放入冷水中的热鸡蛋放出热量，温度降低，是通过热传递改变物体内能，故D正确。 故选：D。 D 探究新知三　改变内能的方式 秋天的晚上，在野外宿营，人们围坐在一堆熊熊燃烧的篝火旁，欢歌笑语...... 探究新知四　燃烧：放出热量 探究新知四　燃烧：放出热量 　　从微观上来看篝火周围空气分子的热运动变得剧烈了。 　　这意味着空气内能增加了，这些能量是从哪里来的呢? 在篝火旁，我们为什么会感到温暖? 讨论交流 燃料 在现代社会，人类所用的大部分能量仍然来自各种燃料的燃烧。 燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。 化学能 内能 燃烧 探究新知四　燃烧：放出热量 形形色色的燃料 气体 固体 液体 煤炭 木材 焦炭 煤油 汽油 酒精 煤气 氢气 天然气 探究新知四　燃烧：放出热量 讨论交流 相同质量的不同燃料，燃烧时放出热量相同吗? 汽油 柴油 煤油 不同 不同燃料的成分不同，贮存的化学能也不同。因此，相同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。 如何描述燃料的燃烧特性呢？ 热值 探究新知四　燃烧：放出热量 热值 2. 单位 q = Q m 1. 定义：我们把燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的比，叫做这种燃料的热值，用符号q表示，即 3.热值反映了单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量。 探究新知四　燃烧：放出热量 4.一些常见的热值/（107J·kg-1） 1.热值是燃料的固有特性，只与燃料的种类有关。 2.物理意义 q氢 =14.3×107J/kg 表示完全燃烧 lkg氢气将放出14.3×107的热量。 q天然气 =2.7×107J/m3(取中间值) 表示完全燃烧1m3天然气，将放出2.7×107的热量。 探究新知四　燃烧：放出热量 知道了热值，就可以很容易地算出一定质量的燃料完全燃烧时所放出的热量。 热量的计算 q = Q m 根据 可得 Q=mq q = Q V 根据 可得 Q=Vq 探究新知四　燃烧：放出热量 【学习任务四】燃料热值的影响因素及热量的计算 下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是3.0×107J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量 解：AC、热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故AC错误； B、根据Q放=mq知在质量相同时，燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少，故B错误； D、焦炭放出的热量：Q放=mq=1kg×3.0×107J/kg=3.0×107J，故D正确。 故选：D。 D 探究新知四　燃烧：放出热量 11 月份消耗天然气 = - 。 讨论交流 使用燃料 一个三口之家使用天然气做饭、洗澡，月消耗30m3，相当于完全燃烧多少千克干木柴？ 计数部分 小数部分 单位 记为：3502.17m3 11月份消耗天然气=_______－_______ 　　　　　　　　=_______。 398.27m3 368.26m3 30.01m3 探究新知四　燃烧：放出热量 石油——工业的血液 探究新知四　燃烧：放出热量 2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，首先提出碳达峰、碳中和目标。 碳达峰　碳中和 探究新知四　燃烧：放出热量 课堂小结 内能和热量 温度与热运动 物体的内能 内能的概念 内能的影响因素 改变内能的方式 热传递 做功 热量 燃烧：放出热量 热值 课堂练习 1. 关于分子热运动的一些现象，下列说法正确的是（　　） A．水的流速越快，水分子的热运动就越剧烈 B．水凝固成冰后，水分子仍然在做无规则的热运动 C．水很难被压缩，说明水分子间只有斥力没有引力 D．只有气体和液体才能发生扩散现象，固体不能发生扩散现象 【解析】A、水分子的热运动是水内部分子的无规则运动，与温度有关，与水的流速无关，故A错误； B、一切物质的分子在永不停息地做无规则的热运动，水凝固成冰后，水分子仍然在做无规则的热运动，故B正确； C、水很难被压缩，说明水分子间存在斥力，实际上分子间的引力和斥力同时存在，分子力为引力和斥力的合力，故C错误； D、扩散现象表明了一切物质的分子在永不停息地做无规则的热运动，气体、液体、固体间都能发生扩散现象，故D错误。故选：B。 B 课堂练习 2. 下列关于内能的说法正确的是（　　） A．内能指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能 B．0℃的冰熔化为0℃的水后，它的内能没有变化 C．温度高的物体一定比温度低的物体的内能大 D．一个物体温度升高了，内能一定增大 【解析】 A、内能是指物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，故A错误； B、冰熔化过程要吸热，因此0℃水的内能比0℃冰的内能大，故B错误； C、物体内能大小和温度、质量、物质种类等因素均有关，因此温度高的物体内能不一定大，故C错误； D、一个物体温度升高了，内能一定增加了。故D正确。故选：D。 D 课堂练习 3. 下列改变物体内能的方式与其他几项不同的是（　　） A．用砂轮磨刀时，刀具发烫 B．热机压缩冲程，气缸内温度升高 C．小孩从滑梯上滑下，臀部发烫 D．烧红的金属放到冷水中，温度降低 【解析】 A、刀具在砂轮上磨得发烫，是克服摩擦做功，将机械能转化成内能，通过做功改变物体内能； B、热机压缩冲程，气缸内温度升高，将机械能转化为内能，通过做功改变物体内能； C、小孩从滑梯上滑下，臀部发烫，内能增加，将机械能转化为内能，通过做功改变物体内能； D、烧红的金属放到冷水中，放出热量，温度降低，内能减少，通过热传递改变物体内能。 综上所述，D与ABC三项转化内能的方式不同。故选：D。 D 课堂练习 4. 下列关于功、内能和热量的描述中正确的是（　　） A．同一物体的温度越高，内能越大 B．物体运动的越快，物体的内能越大 C．温度高的物体含有的热量比温度低的物体多 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递 【解析】 A、同一物体的温度越高，内能越大，说法正确； B、内能与温度、状态、质量有关，与物体运动的速度无关，故B错误； C、热量只能说吸收热量或放出热量，不可以说含有热量，故C错误； D、热量总是从温度高的物体向温度计的物体传递，可能从内能大的物体向内能小的物体传递，也可能从内能小的物体向内能大的物体传递，故D错误。故选：A。 A 课堂练习 5. 2017年5月18日，我国在南海海域“可燃冰”试采成功，“可燃冰”作为_____（选填“新型”或“常规”）能源，有着巨大的开发使用潜力。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的_____（选填“热值”或“热量”）很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧出的热量为_______ J。（q煤气=4.2×107J/kg） 【解析】（1）“可燃冰”是人类新近才开始利用的能源，属于新型能源。 （2）在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大； （3）1kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1kg×4.2×107J/kg=4.2×107J， 1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量： Q放′=Q放×10=4.2×107J×10=4.2×108J； 故答案为：新型；热值；4.2×108。 新型 热值 4.2×108 布置作业 1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。 2.拓展性作业：设计实验在玻璃试管里，装上一小半试管的沙子，将温度计插在沙子中。用力晃动试管十余下，观察温度计示数的变化，并解释你看到的现象。 　　将装有一小半沙子的试管用力晃动多次，观察到温度计的示数升高，是由于沙子克服摩擦做功，机械能转化为内能，使沙子的内能增大，温度升高，这是通过做功方式改变物体的内能。 思路指导 谢谢聆听 谢谢聆听 $$