内容正文:
第十四章 内能与热机
第一节
内能及其改变
沪科版九年级全一册
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能了解内能、热量的联系与区别,能从能量视角认识做功和热传递的本质。
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知道做功和热传递是改变内能的两种途径。
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能将内能、热量等概念与相关的自然现象联系起来。
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了解内能和热量。
学习目标
参考甲、乙、丙三图,与机械能类比,思考下列问题。
(1)图甲中,运动的小球具有动能,运动的分子也具有_____。
(2)图乙中,地球与石块间相互吸引,石块具有重力势能;分子间也相互吸引,分子也具有_____。
动能
势能
情景引入
分子动理论的基本内容是什么?
物体是由大量的________组成的;分子在永不停息地做无规则_______;分子之间存在着_______________________;分子间存在 _____。
分子
运动
相互作用的引力和斥力
间隙
复习旧知
复习分子动理论的知识,为内能的学习温度而知新。
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不停地热运动的分子也具有动能
空中飞行的足球具有动能
一、物体的内能
观察思考
类比宏观的动能和分子的动能,加深学生对分子动能的理解。
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运动着的篮球具有动能。
运动着的分子呢?
结论:运动着的分子也具有动能。
分子做无规则运动而具有的能叫做分子动能。
观察思考
一个物体温度升高时
分子动能增大
它的分子运动速度加快
组成这个物体的所有分子的动能总和增加
它的内能就会增加
一个物体温度降低时
它的内能就会减少
内能俗称为热能
1.物体温度越高,内能就越大。
2.温度是物体内部大量分子无规则运动剧烈程度的标志。物体内能是否变化,可以从温度是否变化来反映。
内能跟温度的关系
思考:
1.试解释:无论是高温物体还是低温物体,都具有内能。
因为无论是高温物体或低温物体,物体内部分子无规则运动总是存在的,因此都具有内能。
2.为什么说内能是不同于机械能的一种形式的能?
内能是指物体内所有分子动能和势能的总和,不管什么物体,处于什么条件下都具有内能;
机械能是指动能和势能的总和,它跟机械运动相联系,物体的机械能可以为零。
改变内能的方式
实验探究:让铁丝“热”起来
用高温物体使铁丝温度升高
温度升高的过程,伴随着力和运动
热
传
递
做功
使铁丝
温度升高
用火烧
太阳晒
用手焐
放在热水中
石头上摩擦
用锤敲
反复弯折
任务一:物体的内能
2.内能的影响因素
演示实验:取适量的墨水,分别滴入热水和冷水中,观察实验现象并思考实验现象说明内能的大小与什么有关。
任务一:物体的内能
总结:
分子无规则运动的剧烈程度与温度有关,物体的温度越高,分子运动越剧烈,分子动能越大。物理学中把分子的这种无规则运动又叫做分子的热运动。如果体积变化不大,同一物体的温度越高,其内能越大;温度越低,其内能越小。
(1)温度
同一物体,状态不变时,温度越高,物体的内能越大。温度越低,其内能越小。
(2)质量
温度、状态相同的同种物体,物体的质量越大,分子个数越多,物体的内能就越大。
温度
质量
物质的种类
物质的状态
影响内能的大小的因素
内能的影响因素是学生学习的难点,应加深学生的理解。
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(3)物质的状态
同一物体,温度、质量不变时,状态改变,内能改变。例如,冰熔化成水的过程,温度不变,但吸收热量,内能增加。
(4)物质的种类
物体的质量、温度和状态相同,物质的种类不同,内能不同。
温度
质量
物质的种类
物质的状态
影响内能的大小的因素
内能的影响因素是学生学习的难点,应加深学生的理解。
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实验2:在烧瓶内盛少量水 ,并盖紧瓶塞 。向瓶内打气 ,当瓶塞跳起时,观察瓶内的变化。
向瓶内打气瓶塞跳起,瓶内出现白气。
瓶内气体推动瓶塞做功(瓶塞挑起)
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(出现白气)
内能
机械能
气体膨胀做功
做功和内能的改变
外界压缩气体做功,机械能转化为内能,内能增加。
气体膨胀对外界做功,内能转化为机械能,内能减少。
机械能
内能
气体膨胀做功
机械能
内能
对气体压缩做功
(1)内容:外界对物体做功,物体的内能增加,温度升高;
物体对外界做功,物体的内能减少,温度降低。
(2)做功的实质:
能量的转化
1.判断题:
(1)冰水混合物的温度是0℃,所以没有内能。( )
(2)任何物体都具有内能和机械能。( )
(3)甲物体比乙物体的温度高,则甲比乙的内能大。( )
(4)物体不一定都有内能。( )
(5)某物体温度升高,它的内能一定增大。( )
×
×
×
×
√
随堂练习
2.甲、乙两杯水温度各为40 ℃、80 ℃,下列说法正确的是( )
A.只有加热才能使水升温
B.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能小
C.乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小
D.甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
C
点击下方图片观看视频——内能的改变方式
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你有过这些体验吗?这是通过什么方式改变了物体的内能?生活中还有哪些现象和这些类似?
观察思考
(4)热传递的三种方式
①热传导:物体内各部分物质不发生移动。例如:用锅烧饭时,锅把手也会热。
②热对流:物体内各部分物质间会流动,对流主要发生在气体和液体中。用锅烧饭时,锅里的水靠对流传热。
③热辐射:不需要介质,太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。
炉子烧水
(5)热传递改变内能的实例
哈气取暖
太阳能热水器
热水器取暖
有一只瓶子,里面装有一些铁屑,如果你没有看到内能改变的过程,单凭铁屑的温度升高,你能说出究竟采用了什么方法吗?
不能
做功和热传递是两个不同的过程,实质也不相同,但是在改变物体的内能上是等效的。
其中做功的本质是能量间的转化(能量的形式会改变),而热传递只不过是内能的转移(能量的形式不变,都为内能)。
可以加热,利用热传递的方法增加内能,也可以晃动瓶子,利用做功的方法增加内能。
一、内能:
内能的特点:
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和
1、任何温度下的物体都具有内能
2、一个物体的温度越高,内能越大
二、改变物体内能的方法:
1、外界对物体做功,内能增加,温度升高
2、物体对外界做功,内能减小,温度降低.
物体吸收热量,内能增加;物体放出热量,内能减少
热传递
做功
物体的内能
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