二、内能 热传递（导学案）物理苏科版2024九年级上册

本文围绕“内能 热传递”展开，聚焦内能概念、影响因素及热传递知识。承接之前能量知识，为后续热学学习奠基。通过实验探究、思考讨论等环节，培养学生物理观念、科学思维与探究等核心素养，如在观察扩散实验中形成能量观念。 该设计创新点在于类比宏观与微观能量，特色教法为问题引导式。能提升学生批判性思维，为教师提供清晰授课路径，有效突破温度、内能等概念辨析的教学难点。

二、内能 热传递 （导学案） 【学习目标】 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。 【学习重点】 1．内能及其影响因素； 2．会判断改变内能的方式； 3．掌握热传递、做功改变内能的实质。 【学习难点】 1．温度、热传递、内能等概念、特点辨析，微观概念比较抽象； 2．改变内能方式的应用——改变内能的过程中内能的转移或转化的分析。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．物体内部大量分子的无规则运动叫作 。 2．物体内部所有 能与 能的总和叫作物体的 。在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是 。一切物体都具有内能。 3．影响内能大小的因素：物体的 、 、 。 4．当物体或物体的不同部分之间存在 时，就会发生 。发生热传递时，能量从 处转移到 处，直至温度相同。 是改变物体内能的一种方式。 【探究新知】 探究一、内能 宏观物体由于运动而具有动能，因为受到重力或弹力而具有势能。 【信息快递】物体内部大量分子的无规则运动叫作热运动。 （一）内能 （1）分子动能：就像运动着的物体具有动能一样，做热运动的分子也具有动能，我们称之为分子动能； 分子势能：分子之间存在着相互作用的引力和斥力，就像发生形变的弹簧具有弹性势能一样，分子间也具有某种势能，我们称之为分子势能。 （2）内能：在物理学中，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。 内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳（J）。 （3）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，如下图所示。 （二）观察扩散快慢与温度的关系 【实验步骤】如下图所示，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。哪杯水中的红墨水扩散得快? 【现象】 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? 【分析】 1．温度——影响内能大小的因素 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。 【思考与讨论】温度高的物体一定比温度的低的物体内能大吗？例如,1g温度高的热水一定比1kg温度低的冷水内能大吗？物体的内能还与哪些因素有关？ 2．质量——影响内能大小的因素 3．状态——影响内能大小的因素 将一定质量100℃的水，变成100℃的水蒸气，内能发生变化吗? 变成100℃的水蒸气后，内能增加。 【拓展知识】固体、液体、气体分子模型 【结论】影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态。 对于物体状态对内能的影响解释起来还是比较复杂，以下有二种非正式的理解技巧仅供参考： 还是以将一定质量100℃的水，变成100℃的水蒸气为例，1．汽化需要吸热，吸收热量变成水蒸气后内能肯定是增加的；2．类比物体的重力势能或弹性势能，分子距离变大，可以理解成相对高度变大，重力势能变大；或弹簧伸长，弹性形变程度变大，弹性势能增大。以此理解分子势能增大。（因为温度不变，分子动能视为不变） 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a．如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b．如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4．比较内能与机械能 内能 机械能 概念 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 影响因素 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 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 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 【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 【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。 （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。 探究二、热传递——改变内能的一种方式 （一）热传递 如上图所示，金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能增大；食品放入冰箱，温度降低，内能减小；在取暖器旁的物体温度升高，内能增大。 【思考与讨论】在这些现象中，物体的内能为什么会改变? 这是因为，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。热传递是改变物体内能的一种方式。 （二）热传递的特点 1．热传递的条件：温度差； 2．热传递传递的是：能量（而不是温度）。 【思考与讨论】生活中还有哪些通过热传递改变物体内能的实例? 如图（a），煤炉烧水，水的温度升高；如图（b），围炉烤火；如图（c），在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上进行物理降温。 这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。 【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 【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_____ ； （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_____ 。 【课堂总结】 第2节 内能 热传递 【课堂练习】 1．下列关于内能的说法中正确的是（ ） A．静止的物体没有内能 B．所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能 C．水结冰时温度不变，所以内能不变 D．温度高的物体的内能一定较小 2．0℃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”）。 3．甲、乙两物体相互接触后不发生热传递现象，这是因为它们具有相同的（ ） A．体积 B．质量 C．比热容 D．温度 4．仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是（ ） A．甲杯中水的内能多 B．乙杯中水的内能多 C．甲杯和乙杯中水的内能一样多 D．无法判断 5．如图所示的事例中，属于用热传递的方法改变物体内能的是（ ） A．两手摩擦能发热 B．烧水水变热 C．锯木材锯子发热 D．钻木取火 6．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团可燃物，压下活塞，会看到可燃物燃烧。为了让实验现象明显，对于可燃物的选择以及对活塞的操作，下列说法正确的是（ ） A．着火点高，迅速下压 B．着火点低，迅速下压 C．着火点高，缓慢下压 D．着火点低，缓慢下压 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 二、内能 热传递 （导学案） 【学习目标】 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。 【学习重点】 1．内能及其影响因素； 2．会判断改变内能的方式； 3．掌握热传递、做功改变内能的实质。 【学习难点】 1．温度、热传递、内能等概念、特点辨析，微观概念比较抽象； 2．改变内能方式的应用——改变内能的过程中内能的转移或转化的分析。 【自主预习】阅读教材，完成以下问题： 1．物体内部大量分子的无规则运动叫作热运动。 2．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。在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳（J）。一切物体都具有内能。 3．影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态。 4．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。热传递是改变物体内能的一种方式。 【探究新知】 探究一、内能 宏观物体由于运动而具有动能，因为受到重力或弹力而具有势能。 【信息快递】物体内部大量分子的无规则运动叫作热运动。 （一）内能 （1）分子动能：就像运动着的物体具有动能一样，做热运动的分子也具有动能，我们称之为分子动能； 分子势能：分子之间存在着相互作用的引力和斥力，就像发生形变的弹簧具有弹性势能一样，分子间也具有某种势能，我们称之为分子势能。 （2）内能：在物理学中，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。 内能的单位：在国际单位制中，内能的单位与功和机械能的单位相同，也是焦耳（J）。 （3）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，如下图所示。 （二）观察扩散快慢与温度的关系 【实验步骤】如下图所示，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。哪杯水中的红墨水扩散得快? 【现象】热水杯中的红墨水扩散得快。 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? 【分析】温度越高，红墨水扩散得越快；说明：温度越高，分子热运动越剧烈。 1．温度——影响内能大小的因素 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。 【思考与讨论】温度高的物体一定比温度的低的物体内能大吗？例如,1g温度高的热水一定比1kg温度低的冷水内能大吗？物体的内能还与哪些因素有关？ 2．质量——影响内能大小的因素 3．状态——影响内能大小的因素 将一定质量100℃的水，变成100℃的水蒸气，内能发生变化吗? 变成100℃的水蒸气后，内能增加。 【拓展知识】固体、液体、气体分子模型 【结论】影响内能大小的因素：物体的温度、质量、状态。 对于物体状态对内能的影响解释起来还是比较复杂，以下有二种非正式的理解技巧仅供参考： 还是以将一定质量100℃的水，变成100℃的水蒸气为例，1．汽化需要吸热，吸收热量变成水蒸气后内能肯定是增加的；2．类比物体的重力势能或弹性势能，分子距离变大，可以理解成相对高度变大，重力势能变大；或弹簧伸长，弹性形变程度变大，弹性势能增大。以此理解分子势能增大。（因为温度不变，分子动能视为不变） 注意：①内能（含分子动能、分子势能）是物体能量的微观表现；机械能（含动能、势能）则是物体能量的宏观表现。 所以一些说法注意辨析： a．如物体的温度越高，则分子热运动越剧烈，即分子动能越大，即内能越大；而对机械能没有影响。 b．如物体的速度越大，这是宏观表现，则物体的动能越大，即机械能越大；而对物体的内能没有影响。 ②物体的内能在任何情况下都不会为零，而物体的机械能可以相对为零。所以内能和机械能是两种不同形式的能量。 4．比较内能与机械能 内能 机械能 概念 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 影响因素 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 研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体 存在条件 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 【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 【答案】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。 【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。 （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。 【答案】 质量 运动 B 温度 【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。 探究二、热传递——改变内能的一种方式 （一）热传递 如上图所示，金属汤勺放在热汤中，温度升高，内能增大；食品放入冰箱，温度降低，内能减小；在取暖器旁的物体温度升高，内能增大。 【思考与讨论】在这些现象中，物体的内能为什么会改变? 这是因为，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。热传递是改变物体内能的一种方式。 （二）热传递的特点 1．热传递的条件：温度差； 2．热传递传递的是：能量（而不是温度）。 【思考与讨论】生活中还有哪些通过热传递改变物体内能的实例? 如图（a），煤炉烧水，水的温度升高；如图（b），围炉烤火；如图（c），在寒冷的冬季，可以在身上贴“暖宝宝”取暖；发烧时，可以将“退热贴”贴在额头上进行物理降温。 这些过程都是通过热传递的方式使物体的内能发生改变。 【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 【答案】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。 【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_____ ； （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_____ 。 【答案】A 20℃ 40℃ 温度 减小 【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。 【课堂总结】 第2节 内能 热传递 【课堂练习】 1．下列关于内能的说法中正确的是（ ） A．静止的物体没有内能 B．所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能 C．水结冰时温度不变，所以内能不变 D．温度高的物体的内能一定较小 【答案】B 【解析】AB．所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能，所以物体在任何情况下都有内能，故A错误，B正确； C．水结冰时温度不变，但是放出热量，内能减小，故C错误； D．所有分子动能和分子势能的总和称为物体的内能，所以物体的内能不仅仅与物体的温度有关，还与物体的质量有关，故D错误。 故选B。 2．0℃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 【解析】[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。 3．甲、乙两物体相互接触后不发生热传递现象，这是因为它们具有相同的（ ） A．体积 B．质量 C．比热容 D．温度 【答案】D 【解析】发生热传递的条件是必须要有温度差，这样热量才能从高温物体传递给低温物体。两个物体相互接触后不发生热传递现象，这是因为它们具有相同的温度，与它们的体积、质量、比热容等没有关系。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．仔细观察图中甲、乙两杯水。下列说法正确的是（ ） A．甲杯中水的内能多 B．乙杯中水的内能多 C．甲杯和乙杯中水的内能一样多 D．无法判断 【答案】B 【解析】由图可知，甲和乙杯中水的质量相同，但乙杯中水的温度高于甲杯，因为在质量相同的情况下，物体的温度越高，物体的内能越大，所以乙杯中水的内能大，故B正确，ACD错误。 故选B。 5．如图所示的事例中，属于用热传递的方法改变物体内能的是（ ） A．两手摩擦能发热 B．烧水水变热 C．锯木材锯子发热 D．钻木取火 【答案】B 【解析】A．两手摩擦时，克服摩擦力做功，使得手的内能增加，温度升高，是做功改变内能，故A不符合题意； B．用火烧水时，水从火吸热，使水的内能增加，温度升高，是热传递改变物体的内能，故B符合题意； C．锯木材时，克服摩擦做功，使得锯子的内能增加，温度升高，是做功改变物体内能，故C不符合题意； D．钻木取火，克服摩擦对木头做功，使得木头的内能增加，温度升高，达到木头的着火点而燃烧，是做功改变内能，故D不符合题意。 故选B。 6．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团可燃物，压下活塞，会看到可燃物燃烧。为了让实验现象明显，对于可燃物的选择以及对活塞的操作，下列说法正确的是（ ） A．着火点高，迅速下压 B．着火点低，迅速下压 C．着火点高，缓慢下压 D．着火点低，缓慢下压 【答案】B 【解析】要使可燃物容易燃烧要选择着火点低的可燃物，同时快速下压活塞，压缩气体做功，机械能转化为气体的内能，使气体温度达到或超过可燃物的着火点，可燃物会燃烧起来，故B正确，ACD错误。 故选B。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ / 学科网（北京）股份有限公司 $$