二、 内能 热传递（培优教学课件）物理苏科版2024九年级上册

第十二章 机械能和内能 二、内能 热传递 江苏凤凰科学技术出版社 九年级物理 上册 义务教育教科书 儿时，各种玩具车吸引着我们， 为什么有的玩具车不用电池也能向前运动? 现在，我们有了更多的疑问: 为什么汽车要加注燃料才能行驶? 为什么要向发动机的水箱中加水? ......... 让我们从能量的视角来探究其中的奥秘! 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约40MB. ……………………………………………………………………… 2. 视频资源：本ppt共有48张、2段视频，可根据需要选择点播. ①动画讲解—《内能的概念》 ②动画讲解—《影响内能大小的因素》 ………………………………………………………………… 3. 免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 4. 追责声明：课件版权归本工作室，侵权必究。 致老师、同学 导入新课 想一想 汽油、煤、天然气等燃烧放热，以及物体摩擦发热，释放的都是一种与热运动有关的能量，这种一种什么能量？ 运动着的汽车具有动能，这个能量来自哪里？ 汽车的能量来自发动机中汽油燃烧所释放的能量。 1. 了解内能的概念，知道任何物体都具有内能。 2. 了解物体的内能与温度的关系。 3. 知道热传递是改变物体内能的一种方式，是内能的转移过程。 学习目标 1. 内能 2. 热传递——改变内能的一种方式 3. 课堂总结 4. 实践与练习 5. 综合提升训练 学习内容 一、内 能 第2节 内能 热传递 一、内能 1. 分子具有动能与势能 （1）分子动能 类比分析分子的动能与宏观物体的动能。 结论：运动的分子也具有动能，叫作分子动能。 分子在做热运动，所以也具有动能 运动的少年、篮球都具有动能 一、内能 ①被压缩的弹簧各部分互相排斥，被拉伸的弹簧各部分互相吸引。所以具有弹性势能。 压缩的弹簧 拉伸的弹簧 ②分子间既相互吸引又相互排斥，所以分子间具有势能，叫作分子势能。 结论：分子间也具有势能，叫作分子势能。 （2）分子势能 一、内能 2. 内能 （1）内能的概念：物体内部所有分子动能与 分子势能的总和叫作物体的内能。 （2）内能的单位：焦（J）。 （3）内能是不同于机械能的另一种形式的能 飞在空中的足球，具有动能和重力势能，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。 一、内能 （4）一切物体都具有内能 一切物体，不论温度高低，其内部的分子都处在永不停息的无规则运动中，且分子间存在相互作用，因此一切物体都具有内能。 （5）热运动 物体内部大量分子的无规则运动叫作热运动。 北极的冰山有内能 炽热的铁水有内能 一、内能 视频讲解——《内能的概念》 3. 影响内能大小的因素 （1）物体的内能与温度的关系 【活动】观察扩散快慢与温度的关系 【做一做】如图所示，同时在盛有冷水和热水的两个烧杯中各滴入一滴红墨水。观察烧杯中红墨水的扩散情况。 【想一想】红墨水扩散的快慢与温度有什么关系？这说明分子热运动的剧烈程度与温度有什么关系？ 一、内能 【实验现象】一段时间后，热水先变红。 【分析】实验表明，温度越高，分子无规则运动越剧烈，分子动能就越大。因此，温度升高，物体内所有分子动能的总和增大，物体的内能也就越大。可见，物体的内能与温度有关。 【结论】温度越高，物体的内能越大。 一、内能 （2）物体的内能与质量的关系 【想一想】温度相同、质量不同的水，内能相同吗？为什么？ 【分析】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。 【结论】在温度相同、状态相同时，物质的质量越大，内能越大。 200g、20℃的水的内能要大于100g、20℃水的内能. 一、内能 （3）物体的内能与状态和体积的关系 【想一想】一块0 ℃的冰熔化成0 ℃的水时内能是否改变? 【分析】因为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。 【结论】物体的内能跟物体的状态和体积有关。 一、内能 总结：影响内能大小的因素 物体的内能跟物体的温度、质量、状态等有关。 一、内能 4. 比较内能与机械能 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 不会为零，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 一、内能 视频讲解——《影响内能大小的因素》 一、内能 【例题1】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A．静止的物体没有内能 B．0℃以下的物体没有内能 C．没有被举高的物体没有内能 D．一切物体都具有内能 D 【解析】构成物质的所有分子的分子动能和分子势能之和就是物体的内能，所有物体都具有内能。内能的大小除了和温度有关外，还和物体的质量大小及物体内分子间距离的大小有关，但是内能与物体的宏观运动状态、位置无关。故选D. 一、内能 【例题2】小勇根据“宏观世界中物体由于运动而具有的能量叫做动能”的知识，类比得出：微观世界中组成物体的分子具有分子动能。 ①请写出小勇得出组成物体的大量分子具有分子动能的依据是：分子具有______且分子在______ 。 ②类比宏观世界中物体的动能有大小，微观世界中的分子动能也有大小。 温度 （a）如图表示不同时刻某物体内部分子运动情况（箭头越长代表分子运动越快）， ______图的分子动能较大。 （b）如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量______来反映。 质量 运动 B 一、内能 【解析】 组成物体的大量分子具有分子动能的 依据是：分子具有质量且分子在不停的做无规则运动。 （a）分析图中不同时刻某物体内部分子运动情况，因为B中分子运动越快，所以B图的分子动能较大。 （b）因B图中分子的温度高，动能大，所以如果要衡量某一物体中所有分子动能的大小，可以用宏观世界中的物理量温度来反映。 二、热传递——改变内能的一种方式 第2节 内能 热传递 二、热传递——改变内能的一种方式 1. 热传递 （1）热传递 当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。发生热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同。 在寒冷的冬天，为什么人们喜欢抱热水袋？你从热水袋中得到了什么？ 这是因为发生了热传递，热水把内能传递给人，人们获得了内能。 二、热传递——改变内能的一种方式 （2）热传递的三种方式 ①热传导：热传导是物体之间直接接触，内能由高温处传递到低温处的过程。不同材料的导热能力是不同的，比如金属通常很善于热传导，而木块、空气、水都不善于热传导。 金属汤勺放在热汤中，因为热传导，温度升高 热传导实验 二、热传递——改变内能的一种方式 ②热对流：热对流是物体之间以流体为介质，利用流体的热胀冷缩和可以流动的特性，传递内能的过程。 ③热辐射：热辐射是物体之间利用放射和吸收彼此的红外线。热辐射不依赖任何外界条件而进行，是在真空中最为有效的传热方式。‌ 在取暖器旁的物体靠热辐射传热 加热的水上升，冷水下降，形成对流传热。 二、热传递——改变内能的一种方式 取暖器旁的物体温度升高，内能增大，人们通过热传递获得内能。 热水把内能传递给人，通过热传递，人们获得了内能，而热水减少了内能。 想一想：下图所示的过程中，物体的内能是如何改变的？ 结论：热传递可以改变物体的内能。 2. 热传递改变物体的内能 （1）人抱热水袋。 （2）电暖气取暖。 二、热传递——改变内能的一种方式 （3）热传递改变物体内能的一些实例 ①冷毛巾降温 人轻度发热时用冷毛巾给头部降温，过一段时间后，毛巾温度升高，头部温度降低。这是热传递改变物体内能的例子。 二、热传递——改变内能的一种方式 ②热工件放入冷水 如果把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，而冷水会变热，这是因为在此过程中发生了热传递。 发生热传递时，工件的内能减少，冷水的内能增加。 ③冰镇饮料 用冰镇饮料时，饮料内能减少；冰内能增加。是通过热传递来改变物体的内能。 ④艾灸 艾灸是中医的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热刺激人体穴位，达到防病治病的目的。如图所示用艾柱熏烤患者的穴位时，是通过热传递的方式使其内能增加的。 二、热传递——改变内能的一种方式 二、热传递——改变内能的一种方式 【例题3】如图是古代省油灯的示意图。它下层盛水，能减慢上层油的消耗。点灯后，水在升温的过程中（　　） A．吸热，内能增加 B．吸热，内能减少 C．放热，内能增加 D．放热，内能减少 A 【解析】点灯后，水在升温的过程中，水吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变水的内能。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 二、热传递——改变内能的一种方式 【例题4】将装有热奶的奶瓶放入水中冷却，如图甲所示。根据测得的数据，作出热奶和水的温度随时间的变化图像，如图乙所示。根据图像回答下列问题： （1）表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中_____（选填“A”或“B ” ）； （2）水的初温是_____ ，热奶的末温是_____ ； A 20℃ 温度 40℃ 减小 （3）热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的_____ ，这个过程中热奶的内能_____ 。 【解析】（1）装有热奶的奶瓶放入 水中冷却要放出热量，温度降低，由图乙可知，A曲线的温度不断降低，所以表示热奶的温度随时间变化的曲线是图乙中A曲线。 （2）由图乙可知，B曲线为水的温度变化曲线，则水的初温是20℃ 。 由图乙可知，A、B曲线最终稳定在 不变，所以热奶的末温是40℃ 。 （3）热奶和水会发生热传递，是因为它们具有不同的温度，也即它们之间有温度差，所以热奶和水会发生热传递。 在这个过程中，热奶放出热量，内能减少，温度降低。 二、热传递——改变内能的一种方式 三、课堂总结 第2节 内能 热传递 课堂总结 ①定义：物体内部所有分子动能与分子势能的 总和叫作物体的内能。单位是焦。 ②一切物体都具有内能。 ③影响因素：物体温度、质量、状态与体积。 内 能 热传递 内能 热传递 ①热传递：当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同。 ②热传递的三种方式：热传导、热对流和热辐射。 ③热传递是改变内能的一种方式。 五、实践与练习 第2节 内能 热传递 【解析】（c）的内能最大，其次是（b），（a）的内能最小。 （a）与（b）相比，温度相同，但 （b）中水多，故（b）中水的内能要比（a）中水的内能大；（b）与（c）相比，水一样多，但（c）的温度比（b）高，分子运动更剧烈，内能更大一些，因此（c）的内能最大。 实践与练习 1. 比较如图所示的三杯水的内能大小，并简要说明理由。 【解析】不正确。 晶体熔化时虽然温度保持不变，但需要持续吸收热量。内能是物体所有分子动能和势能的总和。熔化过程中，吸收的热量用于克服分子间作用力，增加分子势能，而温度（分子平均动能）不变。因此，内能增大。 实践与练习 2. 有同学说，因为晶体在熔化过程中温度保持不变，所以它的内能也保持不变。这种说法是否正确?为什么? 【解析】这种说法不正确。 内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，与物体的质量、温度有关。当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同。与物体的内能无关。 实践与练习 3. 有同学说，在热传递过程中，能量总是从内能大的物体向内能小的物体转移，直到两物体的内能相等为止。这种说法是否正确?请举例说明。 【解析】跑步时肌肉收缩会产生大量热量，为了维持体温平衡，人体通过多种机制来维持体温的基本稳定‌。人体会通过以下几种方式散热： （1）‌汗液蒸发‌：跑步时，汗液分泌增加，汗液蒸发会带走大量的热量，从而帮助降低体温‌；（2）‌皮肤血流量增加‌：跑步时，皮肤血流量增加，这有助于通过辐射、传导和对流等方式散热‌；（3）‌呼吸加深加快‌：随着呼吸的加深加快，不感蒸发也会增加，进一步帮助散热‌。 在跑步过程中，人体的内能会减少。 实践与练习 4. 跑步是一项非常好的健身运动。跑步时，人是怎样使自己的体温基本保持不变的?在跑步过程中，人体的内能发生了哪些变化? 六、综合提升训练 第2节 内能 热传递 综合提升训练 【解析】物体内所有分子动能和分子势能的总和叫作物体的内能，内能与物体的温度、质量、状态有关，与物体的宏观运动无关；静止的物体也具有内能。所以D正确。 1. 下列说法中正确的是（ ） A. 物体运动速度越大，分子动能的总和越大 B. 物体运动速度越大，物体的动能越大，分子动能的总和也越大 C. 静止的物体没有动能，也没有内能 D. 静止的物体没有动能，但是具有内能 D ①____杯中水的内能最大。因为________________； ②________两杯中水的内能不好比较。因为____________。 【解析】① 丁中的水量比甲多，与乙、丙相同，且温度最高 ； ② 甲、乙 甲中的水量比乙少，但温度比乙高。 综合提升训练 2. 如图所示，甲杯中的水量较少，乙、丙、丁杯中的水量相同。比较各杯中水内能的大小。 丁 丁中的水量比甲多，与乙、丙相同，且温度最高； 甲、乙 甲中的水量比乙少，但温度比乙高。 【解析】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，属于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。所以选C。 3. 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 C 综合提升训练 4. 小聪买来甲、乙两个容量不同的保温杯（保温杯有温度显示功能），已知甲的容量小于乙的容量。小聪往这两个保温杯倒满温度都为 80℃的水，拧紧盖子，并每隔1h记录一次保温杯里水的温度并描绘出温度-时间图像，如图所示，则（　　） C A．在0h时，两杯水的内能相等 B．在10h时，甲的内能一定大于乙的内能 C．从0到10h，甲杯中水的内能不断减少 D．从0到10h，乙杯中水分子的热运动越来越剧烈 【解析】A．内能的大小与物体的质量、温度、状态有关，甲的容量小于乙的容量，水的初温相同，质量不同，在0h 时，两杯水的内能不相等，故A不符合题意； B．在10h 时，甲的温度高，但甲杯中水的质量小，因此甲的内能不一定大于乙的内能，故B不符合题意； C．从0到10h ，甲杯中水的温度不断降低， 放出热量，内能不断减少，故C符合题意； D．从0到10h，乙杯中水的温度越来越低， 水分子的热运动越来越缓慢，故D不符合题意。 所以选C. 综合提升训练 5. 如图甲是曾侯乙墓出土的铜冰鉴式保温器。这种保温器分为两层，外层为一方鉴，内层装一方壶，如图乙所示。盛夏之时，方鉴盛冰，内方壶盛酒。下列说法正确的是（　　） A．外方鉴中的冰温度为0 ℃，所以内能也为0J B．壶内酒内能减少是通过热传递的方式实现的 C．壶内酒将温度传给方鉴中的冰块后内能增加 D．冰块吸热熔化成水的过程中内能保持不变 B 综合提升训练 【解析】A．一切物体都有内能，方鉴中的冰温度即使很低，也有内能，故A错误； B．壶内的食物放出热量，温度降低，是通过热传递的方式减少内能，故B正确； C．壶内的食物将热量传给方鉴中的冰块，自身内能减少，故C错误； D．冰块受热熔化成水的过程中吸收热量，内能增加，故D错误。 故选B。 6. 《冬日田园杂兴》：榍拙无烟雪夜长，地炉煨酒暖如汤。如图所示是用地炉加热酒时，锅内的热水和酒的温度随时间变化关系的图像，下列说法中错误的是（ ） B 综合提升训练 A．热水和酒最后温度相同 B．在这一过程中酒的内能增大是因为酒从热水中吸收了温度 C．酒和热水之间发生热传递的原因是它们温度不同 D．热水到达和酒的同一温度后不再与酒发生热传递 【解析】A．由图像可知，热水和酒 最后温度相同，故A正确，不符合题意； B．在这一过程中酒的内能增大是因为 酒从热水中吸收了热量，故B错误，符合题意； C．酒和热水之间发生热传递的原因是它们温度不同，即酒和水之间存在温度差，故C正确，不符合题意； D．热传递的条件是物体间要有温度差，所以热水到达和酒的同一温度后不再与酒发生热传递，故D正确，不符合题意。 故选B。 综合提升训练 $$