第3节 内能（大单元教学课件）物理人教版2024九年级全一册

第十三章 内能 物理九年级全一册 •人教版2024 第3节 内能 学习目标 01 02 03 04 物理观念 理解内能的概念，明晰其与物体内部分子热运动及分子间相互作用的紧密联系，能阐述温度与内能的关联。 科学思维 借助类比动能、势能的方法，构建内能概念，锻炼逻辑推理能力；通过分析热传递、做功改变内能的实例，提升归纳总结与抽象思维能力。 科学探究 积极参与探究做功和热传递改变物体内能的实验，学会观察实验现象、收集数据、分析结果，从而得出科学结论，培养科学探究素养。 科学态度与责任 秉持严谨认真的科学态度，观察生活中的内能现象，主动探究其原理，感受物理知识在生活中的广泛应用，增强对科学的探索欲望与责任感。 重点难点 教学重点 教学重点 深刻理解内能的概念，掌握热传递和做功改变物体内能的方式及相关规律，能够运用这些知识解释生活中常见的内能变化现象。 精准区分内能与机械能，透彻理解热传递过程中热量、温度、内能之间的复杂关系，以及做功改变内能时能量的具体转化过程。 课堂导入 岩浆蕴含着巨大的能量，这种能量从微观层面看，与我们之前学过的动能、势能有怎样的联系呢？ 课堂导入 推动瓶塞的能量来自哪里？它和热现象有什么关系？ 内能 一、内能 探究新知 1.分子动能： （1）概念：分子由于永不停息地做无规则运动而具有的能量，叫分子动能。 （2）影响因素：温度。温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大；反之，温度越低，分子运动越缓慢，分子动能越小。 探究新知 2.分子势能： （1）概念：分子由于相互之间的作用力及间距而具有的能量，叫分子势能。 （2）影响因素：分子间的相互作用力及间距（宏观上看物体的体积）。 探究新知 3.内能： （1）概念：构成物体的所有分子，其分子热运动的动能与分子勢能总和，叫作物体的内能。 （2）单位：焦耳，简称焦，符号J。 （3）理解： ①根据分子动理论可知，一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，且分子间存在相互作用力，因此一切物体在任何情况下都具有内能，内能不能为零。 探究新知 ②内能是物体具有的，单纯考虑一个分子或几个分子的内能是毫无意义的。 （4）影响内能大小的因素 ①温度：同一物体，状态不变时，温度越高，分子热运动越剧烈，物体的内能越大； ②质量：温度、状态相同的同种物体，物体的质量越大，分子的个数就越多，内能就越大； ③状态：同种物体，温度、质量不变时，状态改变，内能改变； 探究新知 ④种类：物体的质量、温度、状态相同时，物质的种类不同，内能不同。 4.内能和机械能的区别与联系 （1）研究对象不同：内能的研究对象是分子；机械能的研究对象是宏观世界的所有物体； （2）影响因素不同：内能的影响因素是物体的温度、质量、状态、体积和物质种类；机械能的影响因素是物体的质量、速度、高度和弹性形变的程度； 探究新知 （3） 二者的联系：具有机械能的物体一定具有内能，但是具有内能的物体不一定具有机械能；物体的内能和机械能之间可以相互转化。 5.应用内能解释晶体熔化（凝固）时温度不变的原因 （1）晶体熔化时，吸收热量，分子动能不变，温度不变；但分子势能增大，内能增大； （2）液体凝固成晶体时，放出热量，分子动能不变，温度不变；但分子势能减小，内能减小。 探究新知 例1．下列说法正确的是（　　） A．南极年平均气温为－25℃，所以南极的冰山没有内能 B．摩擦生热是将机械能转化为内能 C．温度从内能大的物体传递给内能小的物体 D．使用滑轮组既可以省力又可以省功 B 解：A．一切物体都有内能，所以南极的冰山也有内能，故A错误； B．改变内能的方法有两种，热传递或做功，摩擦生热是通过做功将机械能转化为内能的，故B正确； C．发生热传递时，热量总是由高温物体传给低温物体，内能大的物体不一定温度高，故C错误； D．根据功的原理，一切机械都不能省功，使用滑轮组可以省力，但不能省功，故D错误。 故选B。 探究新知 例2．下列关于温度、热量、内能说法正确的是（     ） A．物体的温度升高，一定吸收了热量 B．物体从外界吸收热量，温度不一定升高 C．物体的温度越高，其所含有的热量越多 D．热传递中热量总是从内能多的物体传向内能少的物体 B 解：A．物体温度升高，不一定吸收了热量，也可能是外界对它做了功，故A错误； B．物体吸收热量，温度可能不变，如晶体熔化时，吸热温度不变，故B正确； C．热量是一个过程量，不能说物体含有热量的多少，故C错误； D．发生热传递的条件是存在温度差，发生热传递时，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，内能与温度、质量和状态有关，内能多的物体温度不一定高，热传递中热量不一定从内能多的物体传向内能少的物体，故D错误。 故选B。 二、热传递和内能的改变 探究新知 以冷毛巾给发烧头部降温为例，分析其中的能量变化： 冷毛巾温度低，发烧的额头温度高，热量从额头传递到冷毛巾，额头温度降低，内能减少；冷毛巾温度升高，内能增加，这就是热传递改变物体内能的过程。 冬天哈气取暖 湿毛巾降温 炉子烧水 二、热传递和内能的改变 探究新知 思考并讨论：“一滴热水掉入一桶冷水中，热传递的方向是怎样的？” 2.热传递的条件：存在温度差，实质是能量的转移，在此过程中能量的形式并未发生变化。 总结得出 1.发生热传递时，能量一定是从高温物体传向低温物体，或者从物体的高温部分传向低温部分，直到两者温度相等，达到热平衡状态。 3.结果：吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。 探究新知 例3．．诗词歌赋中蕴含着许多热学知识，下列解释不合理的是（　　） A．“何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时”，非晶体蜡烛熔化过程中温度不变 B．“花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴”，说明温度升高，分子热运动加快 C．“绿蚁新醅酒，红泥小火炉”，火炉上的酒是通过热传递的方式增加了内能 D．“暗渠千里连星斗，坎井清泉润绿洲”，新疆坎儿井通过暗渠的方式减少蒸发 A 解：A．非晶体（如蜡烛）熔化时温度持续上升，而晶体熔化时温度保持不变。故A错误，符合题意； B．“花气袭人知骤暖”，温度升高，分子热运动加快，花的香气分子扩散得更快，所以能感觉到花气袭人，故B正确，不符合题意； C．火炉上的酒从火炉吸收热量，是通过热传递的方式增加了内能，故C正确，不符合题意； D．新疆坎儿井通过暗渠的方式，减小了液体的温度、表面积、表面上方空气的流动速度，从而减少蒸发，故D正确，不符合题意。 故选A。 探究新知 三、做功和内能的改变 演示实验：在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，让学生仔细观察现象。 现象：棉花瞬间燃烧起来 原因：活塞压缩气体做功，机械能转化为气体的内能，使空气的内能增大，温度急剧升高，达到了硝化棉的燃点。 生活中类似的例子： 探究新知 锯条锯木头，锯条克服摩擦力做功，内能增大，温度升高 搓手取暖，双手相互摩擦做功，将机械能转化为内能，双手的内能增加，温度升高。 三、做功和内能的改变 归纳总结： 1.对物体做功，物体内能增大 探究新知 三、做功和内能的改变 演示实验：在烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水，给瓶内打气。 现象：当瓶塞跳出时，学生能看到瓶内出现白雾。 原因：瓶内气体膨胀对外做功，将自身的内能转化为瓶塞的机械能，气体内能减小，温度降低，瓶内的水蒸气遇冷液化成小水滴，形成白雾。 探究新知 三、做功和内能的改变 类似例子：内燃机的工作过程也是如此，在做功冲程中，燃气膨胀推动活塞对外做功，燃气的内能减小，转化为活塞的机械能，从而使机器运转起来。 归纳总结： 2.物体对外做功，物体内能减小。 探究新知 三、做功和内能的改变 3.做功改变内能的本质：其他形式的能量与内能之间的相互转化。 4.无论是对物体做功使内能增大，还是物体对外做功使内能减小，都伴随着能量形式的变化。 5.做功和热传递在改变物体内能上是等效的。 探究新知 例4．如图所示，在放有一支温度计的瓶内盛少量水，用 橡皮塞塞紧瓶口，再用打气筒向瓶内打气。当瓶内气压 达到足够大时，塞子从瓶口冲出，且原来透明的瓶内充 满了白雾。对“塞子从瓶口冲出”分析正确的是（　　） A．塞子冲出过程与汽油机的压缩冲程原理相似 B．原来透明的瓶内充满了“白雾”是小水珠，原因是瓶内空气液化形成的 C．塞子冲出过程是外界对气体做功，使气体内能增大 D．温度计示数下降是瓶内气体对外做功引起内能减少 解：A．塞子将从瓶口冲出，瓶内气体对塞子做功，内能转化为机械能，而汽油的压缩冲程是将机械能转化为内能，故A错误；BD．瓶内的气体压强增大到一定程度，对瓶塞做功，将瓶塞冲出，气体对外做功，将内能转化为机械能，气体的内能减少，温度降低，温度计示数减小，瓶中的水蒸气遇冷液化成小液滴从而形成白雾，故B错误，D正确；C．塞子冲出过程是瓶内气体对外做功，气体内能减少，故C错误。故选D。 D 探究新知 解：A．外界对物体做功，物体内能增加，物体对外界做功，内能减小，故A错误； B．内能的大小和温度、质量、状态等因素有关；物体放出热量，若温度降低，内能一定减少，故B正确；C．做功的方法来改变物体的内能，实质上是能量的转化过程，即内能和其它形式的能的相互转化，所以利用做功来改变物体内能的过程是不同形式能的相互转化，故C错误；D．热传递改变物体内能的本质是物体间内能的转移，所以利用热传递来改变物体内能的过程是同一形式能的互相转移，故D错误。故选B。 例5．关于利用做功和热传递来改变物体内能，下列说法中正确的是（　　） A．物体对外做功，物体的内能增加 B．物体放出热量，若温度降低，内能一定减少 C．利用做功来改变物体内能的过程是同一形式能的相互转移 D．利用热传递来改变物体内能的过程是不同形式能的互相转化 B 课堂练习 1．关于内能，下列说法正确的是（　　） A．物体温度越低，内能越小，0℃的物体没有内能 B．改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式 C．两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体 D．具有机械能的物体可能没有内能 解：A．一切物体在任何温度下都具有内能，所以的物体仍具有内能，故A错误； B．做功改变内能是机械能与内能之间的相互转化，热传递是不同温度的物体或物体的不同部分之间的能量转移，所以改变物体内能的方法有很多，但本质上只有做功和热传递两种方式，故B正确； C．发生热传递的条件是：有温度差，所以内能可自动地从高温物体转移到低温物体，内能大的物体的温度不一定高，故C错误； D．一切物体在任何温度下都具有内能，具有机械能的物体一定有内能，故D错误。 故选B。 B 课堂练习 2.在学校组织的劳动实践活动中，同学们生火做饭，切菜下锅。炒菜时是通 过 的方式改变物体内能的；同学们闻到菜香扑鼻，这是 现象。 解：[1]炒菜时，锅里的菜吸热，内能增大，是通过热传递的方式改变物体内能的。 [2]同学们闻到菜香扑鼻，这是扩散现象，菜分子扩散到空气中。 热传递 扩散 3.“腊月到，蒸豆包，热气冒，香味飘”，东北人过年蒸豆包的过程中，豆包的内能 ，冒出的“白气”是 （填物态变化名称）形成的，香味飘是一种 现象。 解：[1]蒸豆包的过程中，豆包吸收热量，内能增加。 [2]冒出的“白气”是水蒸气遇冷放热液化形成的小水滴。 [3]蒸豆包的过程中，豆包的香味分子在空气中扩散被人们闻到，这是扩散现象。 增加 液化 扩散 课堂练习 4.汽车紧急刹车时，轮胎的温度急剧升高，内能增大，下列实例中改变物体内能的方式与之相同的是（　　） A．在炉子上烧水，水的温度升高 B．将冰块放入常温饮料中，饮料的温度降低 C．在阳光的照射下，公园里石凳的温度升高 D．用手反复弯折铁丝，铁丝弯折处的温度升高 解：汽车紧急刹车时，轮胎与地面摩擦，通过做功的方式使轮胎内能增大、温度升高。A．在炉子上烧水，水从炉子吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故A不符合题意；B．将冰块放入常温饮料中，饮料放出热量，温度降低，是通过热传递的方式改变物体内能，故B不符合题意；C．在阳光照射下，石凳吸收太阳能，温度升高，是通过热传递的方式改变物体内能，故C不符合题意；D．用手反复弯折铁丝，对铁丝做功，铁丝弯折处温度升高、内能增大 ，是通过做功的方式改变物体内能，与题干中改变内能的方式相同，故D符合题意。故选D。 D 课堂练习 5．刹车装置是通过刹车片和刹车盘之间的激烈摩擦实现车辆减速，某些重载货车装有刹车淋水系统，通过喷洒水降低刹车片温度。下列有关说法中正确的是（     ） A．刹车是通过做功的方式增大了刹车盘的内能 B．刹车时，刹车盘温度高是由于含有的热量多 C．对刹车盘喷水，水会放出大量热量 D．对刹车盘喷水，水会液化成水蒸气 解：A．刹车过程中克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，是通过做功的方式增大了刹车盘的内能，故A正确；B．热量是过程量，不能说含有的热量的多少，故B错误；C．对刹车盘喷水，刹车盘的温度大于水的温度，水会吸收大量热量，故C错误；D．对刹车盘喷水，水会吸热由液态的水变成水蒸气，是汽化现象，故D错误。故选A。 A 课堂小结 布置作业 1.基础性作业：教材P17 ①-④题 2.实践作业：观察生活中热传递和做功改变物体内能的现象，各记录两个实例，并简单分析其中内能的变化过程。比如观察冬天用热水袋取暖（热传递）、给自行车打气时气筒发热（做功）等现象。下节课前随机抽取学生分享，培养学生观察生活、运用物理知识的能力。​ 3.拓展作业：查阅资料，了解太阳能热水器是如何利用热传递原理工作的，以及汽车发动机在压缩冲程和做功冲程中内能的具体变化情况，撰写一篇 200 - 300 字的科普短文，拓展知识视野，加深对知识的理解与应用。 谢谢聆听 谢谢聆听 $$