13.2 内能 教案【核心素养目标】（2022新课标）

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第十三章 内能
13.2 内能
教学目标：
1.物理观念：
（1）了解内能的概念，知道任何一个物体都具有内能。能简单描述温度和内能的关系。
（2）知道热量的概念及单位。
（3）结合实例分析，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。
（4）知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
2.科学思维：
会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念。
3.科学探究：
通过演示压缩空气做功、气体膨胀做功，分析做功可以改变气体的内能。
4.科学态度与责任：
了解用热传递和做功改变物体内能的方法在生产、生活中的应用，会应用相关知识解释一些现象。
教学重点：内能、热量概念的建立，知道改变物体内能的两种途径。
教学难点：用类比的方法建立内能的概念。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、压缩空气引火仪、硝化棉、圆形平底烧瓶、带导气管的软塞、抽气机、软管。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。
这次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务，也是第一次有科学家加入航天员乘组。
“神十六”乘组中，首次包含航天驾驶员、航天飞行工程师、载荷专家三个航天员类型，同时也是航天飞行工程师和载荷专家的首次飞行。其中载荷专家桂海潮是来自北京航空航天大学的一名教授，主要负责空间科学实验载荷的在轨操作。神舟十六号航天员乘组由景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员组成，其中景海鹏曾三次“飞天”，是一名资深的航天员。而另一名航天员桂海潮，也因北京航空航天大学教授的身份备受关注。
神舟十六号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭燃料燃烧后产生的能量是什么能量？是什么能量转化为火箭的机械能？
二、新课讲授，师生互动
（一）内能
想想议议
装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里？
我们知道，运动的物体具有动能，运动的分子也同样具有动能。
运动的足球具有动能，运动的分子也具有动能。
撑杆形变时具有弹性势能，相互作用的分子具有势能。
弹簧形变时具有势能，相互作用的分子具有势能。
构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们的动能也就越大。除此之外，由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子具有势能，这种势能叫做分子势能。
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能(internal energy。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
一切物体都具有内能。
0℃的水也具有内能。
飞在空中的足球，离开地面，具有重力势能；足球在空中飞行，还具有动能。空中运动的足球除了整体具有机械能外，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。
物体做机械运动，物体具有机械能。
物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关，物体内部具有内能。
一切物体，不论温度高低，都具有内能。炙热的铁水具有内能；冰冷的冰块，温度虽然低，其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。物体温度降低时内能减少，温度升高时内能增加。
（二）物体内能的改变
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，高温的物体内能减少，低温物体内能增加。热传递可改变物体的内能。
低温蛋筒从高温空气中吸热熔化。
高温茶向低温空气中放热降温。
在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量（quantity of heat），热量的单位也是焦耳。物体吸收热量内能增加，放出热量内能减少。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。
冬天用热水袋取暖，人体逐渐感觉暖和，热水袋慢慢凉下来；发烧时用冷毛巾给头部降温，过一段时间后，毛巾的温度升高，体温降低。这些都是热传递改变物体的内能的例子。
高温热水向低温人体放热，人体逐渐感觉暖和。
用冷毛巾给头部降温，高温头部向低温毛巾放热，头部温度降低。
高温热水袋放热，内能减少；
低温人体吸热，内能增大。
热传递改变物体的内能：
低温毛巾吸热，内能增加，温度升高；
高温人体放热，内能减少，温度降低。
除了热传递外，还有什么途径可以改变物体的内能？结合下图思考、讨论。
为什么冬天人们常搓手？
在滑梯上下滑时有什么感觉？
摩擦可以产生热，这部分内能是从哪里来的呢？是物体克服摩擦做功而来的。外界对物体做功，物体内能增加。
演示
1.如图所示，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，观察发生的现象。
2.如图所示，烧瓶（或可乐瓶）内盛少量水。当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。
棉花燃烧起来，是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的燃点。外界对物体做功，物体内能增加。
瓶内水上方存在着无色透明、无法看到的水蒸气；当塞子跳起来时，可以看到瓶内出现白雾，说明水蒸气液化成了可以看到的小水滴。在这个过程中，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低。物体对外界做功，物体内能减少。
做功改变物体内能
活塞压缩气体做功，空气的内能增加，温度升高。
外界对物体做功，物体内能增加。
气体膨胀对外做功，气体的内能减少，温度降低。
物体对外界做功，物体内能减少。
三、总结反思，超越自我
1. 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
2.改变物体内能的方法：热传递和做功。
（1）在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量的单位是焦耳。物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少。
（2）物体对外做功，内能减少；外界对物体做功，内能增加。
四、板书设计，整合提升
1. 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。内能的单位是焦耳（J），各种形式能量的单位都是焦耳。
2.改变物体内能的方法：热传递和做功。
（1）在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。热量的单位是焦耳。物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少。
（2）物体对外做功，内能减少；外界对物体做功，内能增加。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 物体由于做机械运动具有的能量是机械能
B. 构成物体的所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能
C. 内能的单位是焦耳
D. 静止的物体动能为零，内能也为零
2．下列生活情景中，通过热传递改变物体内能的是 （ ）
A．锯木头时，锯条变热
B．反复弯折铁丝，弯折处变热
C．用冰袋降温
D．跑步使身体变得暖和
3．下列情景属于做功改变物体内能的是（ ）
A.冰棒在口中熔化
B.冬天晒太阳暖和
C.从滑梯从滑下臀部发热
D.手腕轻度扭伤用冰袋冷敷
4．如图所示，在一个配有活塞的玻璃筒内放一小团棉花，迅速下压活塞，硝化棉燃烧，下列说法正确的是 （ ）
A．迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧
B．通过此实验可以验证热传递能改变物体的内能
C．硝化棉燃烧，是因为活塞与玻璃筒壁摩擦生热使空气的温度升高
D．硝化棉燃烧，是因为压缩活塞的过程中，机械能转化为内能，使筒内空气温度升高
5． 下列情景冰粒的内能减小的是 （ ）
A. 云中的冰粒在下落中，温度逐渐升高变成雨滴
B. 饮料中加入冰粒，冰粒逐渐熔化
C. 用木棒击打冰粒，冰粒逐渐熔化
D. 寒冷的北方跑步头发末梢汗水成冰粒
参考答案1.D；2.C；3.C；4.D；5.D。
六、作业：P10.T1
课外作业P10T2、T3、T4。
教学反思：
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