沪粤版九年级物理上册教案第十二章第一节认识内能（表格式）

第十二章 内能与热机
第一节 认识内能
设计说明 本节主要内容有：内能的概念，物体的内能与温度的关系，改变物体内能的两种方式：做功和热传递。内能是物理学中的重要概念，是学习本章后面热量、比热容、热机等内容必不可少的基础，因此本节课在全章具有重要的基础性地位。 首先通过汽车、火车等交通工具做功的能量来源问题引入新课，然后通过与机械能的类比，建立内能的概念，再结合分子动理论说明物体内能与温度的关系，最后通过学生活动展示改变物体内能的两种方式。这样安排符合学生的认识过程，思路比较顺畅，有助于学生逐步建立内能的概念。由于内能的概念比较抽象，教材采用与机械能类比的方法处理，是为了使学生更形象地认识和理解内能。学习改变物体内能的方法则采用实验和活动的形式，给学生提供更多、更充分的感性认识素材。 教学目标 【知识与技能】 1.了解内能的概念，知道内能的单位焦耳。 2.能简单描述温度与内能的关系，知道对于同一个物体，温度越高，内能越多，温度越低，内能越少。 3.知道做功和热传递可以改变物体的内能。 【过程与方法】 1.通过机械能认识内能，领会其中的类比方法。 2.经历用热传递和做功方式改变物体内能的活动过程。 【情感态度和价值观】 通过实验和实例，养成联系实际学习物理的习惯。 重点难点 教学重点 1.内能概念的建立。 2.改变物体内能的方式。 教学难点 正确理解内能的概念。 教学方法 实验、观察、讨论、分析、类比、推理相结合的教学方法。 教具、学具 多媒体课件、酒精灯、铁丝、温度计、火柴等。 授课时数 1课时 教学过程 导入新课 物体由于运动具有的能叫做动能；把被举高的物体具有的能叫做重力势能；物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。我们也知道：物体是由大量分子组成的，分子在不停地做无规则的运动，且分子间存在相互的作用力，那么分子是否也具有能量呢？ 讲授新课 一、什么是内能 投影出教材图12-1，让学生观察、类比、思考、交流、讨论、总结。 待学生回答后，师生共同类比结果： 运动的篮球具有动能→构成物体的分子在永不停息地做无规则的运动，所以运动的分子也具有动能，叫做分子动能。 自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能→由于分子有距离，也有相互吸引作用，互相吸引的分子也具有势能，叫做分子势能。 被压缩的弹簧各部分相互排斥而具有势能→构成物体的分子之间也有相互排斥的作用，互相排斥的分子之间也具有势能。 【教师点拨】 同学们用这种将已知的事物跟未知的事物进行比较，根据它们的相同或相似推知未知事物也可能有某种属性，这种方法叫类比法，这是一种非常重要的方法。 【总结】 构成物体的分子也具有动能和势能。 【思考】炽热的铁水有内能，北极的冰山有没有内能？ 【教师点拨】 一切物体的分子都在不停地做无规则运动，因而具有动能。分子之间有相互作用的力，因而具有势能。所以一切物体都具有内能。 投影出教材图12-2，让学生交流、讨论。 【思考】内能与温度有什么关系？ 【教师点拨】 物体内能是否变化，可以从温度是否变化来反映。物体温度降低时内能减少，温度升高时内能增大。 【总结】 1.在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。 2.物体的内能与温度有关，一个物体温度越高，内能越大。 3.内能是能量的一种形式，各种形式的能量的单位都是焦耳（J）。 4.理解内能的注意事项： (1)内能是指物体的内能，不是分子的内能，更不能说是个别分子和少数分子所具有的能，而是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的。 (2)一切物体在任何情况下都具有内能，根据分子动理论可知，一切物体中的分子都在永不停息地做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体处于何种状态，是何形状、体积多大，温度是高是低都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能，也就是说，内能是一切物体都具有的一种形式的能量，例如60℃的水具有内能，降低到0℃的水仍具有内能，在－20℃时结成了冰仍然具有内能，只是对于同样的水而言，温度降低时其内能减少了而已。 (3)内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值。 (4)正确理解温度与物体内能的关系：内能与温度的对应关系一定要考虑物态，就是说同一物体且物体状态不发生改变时，温度越高，对应着物体内分子做无规则运动的程度越剧烈，分子的平均动能越大，所有分子的分子动能的和——内能也就越大。晶体在熔化或凝固时，分子动能尽管不变，但物态在改变，物态对应着分子间距离的大小，而分子间相对距离与分子势能有关，分子势能变了，物体的内能也随着改变，所以晶体熔化时，吸收热量，内能在增加，但温度并不升高，因为温度是分子动能的标志。 5.内能和机械能的区别和联系 (1)相同点 ①内能和机械能都属于能量，它们具有相同的单位； ②机械能是物体的动能与势能的总和，内能是物体内所有的分子动能与分子势能的总和。 (2)区别：机械能和内能是两种不同形式的能量。 ①决定能量的因素不同。内能与物体内部分子热运动和分子间的相互作用力情况有关，而机械能与整个物体的机械运动情况有关。 ②研究对象不同。内能研究的对象是物体内的大量分子，是对微观世界的描述，机械能研究的对象是整个物体，是对宏观世界的描述。 ③机械能可以为零，内能不能为零。例如，静止在地面上的篮球，它的机械能为零，但它仍然具有内能，也就是说，物体可以没有机械能，但不能没有内能。 【思考】取一根粗铁丝，我们有什么办法使粗铁丝的温度升高，内能增加？ 【教师点拨】 方法1：用火烧、太阳晒、用手焐等，它们共同特点是用温度更高的物体使铁丝温度升高； 方法2：用手搓、用纱布摩擦、用锤敲、反复弯折等，它们共同特点是温度升高的过程，往往伴随着运动。 【思考】 物体的内能有多有少，改变物体的温度可以改变物体的内能。那么改变物体内能有哪些方法呢？ 二、怎样改变物体的内能 活动1 用做功的方式改变物体的内能 投影下列图，让学生观察、讨论、总结。 如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，发现棉花燃烧起来。 如图乙所示，冬天手冷的时候，两手互相搓搓就暖和了。 如图丙所示，人从滑梯上滑下时，臀部会有灼热的感觉。 师生共同小结：通过以上实验现象可知，外界对物体做功，物体的温度会升高，内能会增加。 【演示实验】 拿一个大口的厚玻璃瓶，瓶内装入少量的水，用塞子塞紧，在瓶内水上方的空气中由于水的蒸发而产生一定量的水蒸气，通过塞子上的孔用打气机往瓶里打气，观察当塞子从瓶口跳起来时容器中有什么现象发生。 实验现象：当塞子跳起来时，可以看到容器中出现了大量的白雾。 师生共同小结：这是因为瓶内空气膨胀推动塞子做功时，内能减小，温度降低，使水蒸气遇冷液化成小水滴，形成了雾，此实验现象表明：物体对外做功，物体的内能会减少，温度会降低。 【总结】 做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能会增加；物体对外做功，物体的内能会减小。 【教师点拨】对做功可以改变物体的内能的理解： 用做功的方法可以改变物体的内能。对物体做功，物体的内能会增大，如：压缩气体做功时，气体温度升高、内能增加；但需要注意的是，对物体做功，物体的内能不一定都增加，比如：把一杠铃从低处举到高处，克服了杠铃的重力做功，此时杠铃的重力势能增加，但内能不变。物体对外做功，物体内能减小。比如：气体膨胀做功时，内能减小，温度降低。 内能的改变可用功来量度，用做功的方式来改变物体的内能，是能量的转化过程，做功越多内能变化越大。 教师导入：通过学习我们知道，做功可以改变物体的内能，那么还有没有其他的方法呢？ 活动2 用热传递的方法改变物体的内能 1.让学生阅读教材活动2内容，教师用多媒体展示下列问题，让学生讨论后回答。 （1）发生热传递的条件是什么？ （2）热传递有哪几种方式？ （3）热传递的方向怎样？ （4）热传递改变内能的实质是什么？ （5）如图所示的三种情况各是通过热传递的哪种方式来改变物体内能的？ （6）你能举出生活中用热传递来改变物体内能的事例吗？ 学生回答后，师生共同总结： （1）发生热传递的条件是两物体或同一物体的不同部分之间存在着温度差。 （2）热传递有传导、对流和辐射三种方式。 （3）热传递的方向是热从高温物体传到低温物体，或由物体的高温部分传到低温部分。 （4）用热传递来改变物体内能的实质是一个物体的一部分内能转移给另一个物体，或者内能从同一物体的高温部分转移到低温部分，实际上是内能的转移。 （5）图（a）是通过传导使水的内能增加的，图（b）是通过对流使水的内能增加的，图（c）是通过辐射使水的内能增加的。 （6）①晒太阳感到暖和；②用蒸笼馏冷馒头；③感冒发烧，用冷毛巾敷额头；④冬天用手摸户外的金属时感到冷。 2.让学生阅读教材“想一想”，然后进行合作探究、交流后回答。 【教师点拨】 实验方案： （1）倒入热水，使水的内能增加。 （2）用“热得快”通电加热，使水的内能增加。 实验结论：如果只知道水的温度升高，而没有看到改变内能方式的过程，我们将无法判断用的是哪种方式。这说明做功和热传递对于改变物体的内能是等效的。 【总结】 改变物体的内能方式：做功和热传递，两种方式对于改变物体的内能是等效的。 【跟踪训练】 1.下列现象是利用什么方式改变物体的内能的？ 用锯子锯木头，锯条发热了；阳光下的冰块很快就熔化了；用热水袋暖手；反复弯折的铁丝变热了。 答案：做功 热传递 热传递 做功 2.如图所示，古人用力钻木，使物体温度升高，这是通过 做功 来改变物体的内能；将饮料和冰块放在一起，它们各自的温度会发生变化，这是通过 热传递 来改变物体的内能。 课堂小结 一、内能 1.定义：在物理学中，把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。 2.单位：焦耳（J）。 3.物体内能是否变化，可以从温度是否变化来反映。 二、改变内能方式 1.做功：内能和其他形式能的转化。 2.热传递：内能的转移。 3.做功和热传递对于改变物体的内能是等效的。 当堂达标 1.下列说法中正确的是（ ） A.0℃的物体没有内能 B.温度高的物体内能一定大 C.物体的温度升高，它的内能增加 D.物体的内能增加，它的温度一定升高 2.小亮测得甲、乙两杯水的温度分别是45℃和75℃，下列判断正确的是（　　） A.甲杯中水的分子运动一定比乙杯中水的分子运动剧烈 B.甲杯中水的内能一定比乙杯中水的内能小 C.甲杯中水的温度降低，内能一定增加 D.乙杯中水的温度降低，内能一定减少 3.下列四幅图中，利用热传递改变物体内能的是（　　） A.双手摩擦能发热 B.烧水时水温升高 C.锯木材时锯条发烫 D.钻木取火 4.如图，礼花筒利用筒内的高压空气膨胀，将彩带喷向空中，产生喜庆效果。则高压空气膨胀过程中（　　） A.对外做功，内能增加 B.分子热运动加剧 C.机械能转化为内能 D.内能转化为机械能 5.如图所示，用气筒向装有少量水的瓶里打气，当瓶塞从瓶口跳出时。看到的现象是_____________________。在这个过程中，发生的物态变化是________。这个现象说明了________________________________。 6.建筑及装修工程中经常需要用钻孔机钻孔（如图）。 （1）钻孔时钻头发热的原因是什么？ （2）在钻孔过程中为什么要不断地往钻头上注冷水？ 参考答案 1.C 2.D 3.B 4.D 5.瓶口有白雾产生 液化 物体对外做功，内能减少，温度降低 6.（1）因为钻头和墙相互摩擦，机械能转化为内能，这是通过做功改变了钻头的内能；（2）往钻头上注冷水可以降低钻头的温度避免钻头烧坏，这是通过热传递的方式改变钻头的内能。 板书设计 一、内能 1.把物体内所有的分子动能与分子势能的总和叫做物体的内能。 2.物体的内能与温度有关，一个物体温度越高，内能越大。 3.内能的单位：焦耳(J)。 二、改变物体内能的方法 等效的 教学反思