14.1 内能及其改变 教案 沪科版（2024）九年级全一册

第十四章　内能与热机
第一节　内能及其改变
物理观念：
1．了解内能的概念，知道任何一个物体都有内能。
2．能简单描述温度与内能之间的关系。
3．结合实例分析，知道改变物体内能的两种途径。
4．了解热量的概念。
科学思维：
知道热传递和做功是如何改变物体内能的。
科学探究：
1．通过探究找到改变物体内能的方式。
2．通过演示实验说明做功可以使物体的内能增加或减少。
科学态度与责任：
1．通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
2．通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
3．鼓励学生自己查找资料，培养学生的自学能力。
重点：改变内能的两种方式。
难点：内能的概念。
多媒体课件、一根粗铁丝。
一、情景导入
如图，同学们小时候经常玩的玩具——回力汽车，它运动时动能是从弹性势能转化而来的，而真正的汽车开动时它的动能从何而来？原来真正的汽车开动时它的能量来源于燃料燃烧释放的内能。那么，什么是内能呢？通过本节课的学习，同学们就会知道什么是内能、怎么改变物体的内能……
多媒体展示图片：有关人类对“热”的渴望的图片(主要是为了说明人类对热的认知过程)。
　　　
教师设问：热是一种能量吗？如果是，那么它能做功吗？
二、合作探究
　物体的内能
1．内能的概念
湍急的流水能推动水车，拉开的弹弓能将弹丸射出……流水、弹弓都具有能量。同学们还记得动能、势能和机械能的概念吗？
教师在多媒体上展示踢足球及两个同学拉弹簧的图片。
　　
(1)运动着的足球具有动能——运动着的分子具有动能。
(2)弹簧形变产生的作用力使弹簧具有势能——分子之间的作用力使分子具有分子势能。
(3)动能和势能的总和称为机械能——分子热运动的动能和分子势能的总和称为内能。
(1)物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和称为物体的内能。
(2)内能是自然界能量存在的一种形式。
(3)内能的国际单位是焦耳，用符号J表示。
2．影响内能大小的因素
教师多媒体展示图片：
　
同学们思考炽热的铁水有内能，那么寒冷的冰山有没有内能呢？什么样的物体具有内能？物体在什么情况下具有内能？
多媒体展示图片：
　
同学们交流讨论什么情况下物体的内能较大？影响内能大小的因素有哪些？
(1)一切物体都具有内能(任何情况下都有)。
(2)同一物体的温度降低时内能减少，温度升高时内能增加。
(3)对于同一物体，其内能的大小与物体的质量、温度和状态有关。
(4)材料不同的物体无法比较它们的内能大小。
　改变物体内能的两种途径
秋冬季节，天气寒冷，北风呼啸，走在上学的路上，手会感到非常冷。同学们想象一下怎样才能让自己的双手变暖和呢？
同学们分组讨论让手变暖的方式。
大家说了这么多让手变暖、内能增加的方式，那么要改变物体的内能，我们从能量转移或转化的角度来归纳一下，究竟有几种方式呢？
1．做功改变物体的内能
拿出准备好的粗铁丝，让一同学来回弯折铁丝，并让另一同学感受一下弯折处的温度变化。同学们可轮流做该实验。
铁丝弯折处的温度是怎样变化的？
教师用多媒体向同学们展示在厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，压缩活塞，硝化棉燃烧的视频。(视频详见教学课件)
同学们根据实验中的感受和多媒体展示的视频，交流讨论铁丝弯折处温度的变化情况和硝化棉燃烧的原因。
对物体做功，其他形式的能转化为内能，物体的内能增加；物体对外做功，内能转化为其他形式的能，物体的内能减少。
2．热传递改变物体的内能
教师向同学们展示图片：
　　
同学们分组进行交流，讨论上述现象中物体内能是否发生改变？改变内能的方式是什么？
(1)通过热传导、热对流和热辐射进行的热传递，都能使物体温度升高，改变物体的内能。
(2)在热传递的三种形式中，热传导时，物体内各部分的物质不发生移动；热对流时，物体内各部分物质之间会流动，热对流主要发生在气体或液体中；热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是以热辐射的方式传到地球的。
　热量
什么是热量？其物理量符号、单位及符号是什么？
(1)在热传递过程中，物体间内能传递的多少称为热量，通常用字母Q表示，常用单位是焦耳，符号是J。
(2)温度、内能和热量的区别：①温度表示物体的冷热程度，从分子动理论的观点来看，温度是分子热运动的剧烈程度的标志，对同一物体而言，温度只能说“是多少”或“达到多少”，不能说“含有”“有”或“没有”等。②内能是物体所有分子无规则运动的分子动能与分子势能的总和。内能只能说“有”，不能说“无”。只有当物体内能改变，并与做功或热传递相联系时，才有数量上的意义。③热量是在热传递过程中，物体吸收或放出热的多少，其实质是内能的变化量。热量跟热传递紧密相连，离开了热传递就无热量可言。对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”，不能在热量前加“含有”“有”或“没有”。
热量与生命
你是否发现，即使我们喝下大量冰镇饮料或在热水浴池中泡上很长时间，我们的体温也不会有多大变化。身体放热或吸热时，体温为什么不降低或升高呢？
原来，在人和一些动物的下丘脑中(位于大脑皮层下面)，有一个负责保持体温不变的“调节器”。当喝下冰镇饮料后，胃壁温度降低，胃部神经将凉的感觉信号传给了下丘脑，它立即发出指令加快血液循环，把大量热量带到胃壁，保持了胃的正常温度。当外界温度降低时，下丘脑立即发出指令，加快新陈代谢多产生热量，还发出指令使毛孔收缩，减少散热，以保持正常体温。然而，下丘脑的调节功能是有限度的。若外界温度过低，新陈代谢产生的热量将补偿不了由于身体表面蒸发、传导和呼吸引起的热量损失，于是体温下降，严重时就会造成死亡。因此，人在冬天要穿上棉衣御寒；生活在寒冷环境中的动物都有厚厚的毛皮。一只北极熊，不必加快新陈代谢的速度，就能在－50 ℃的环境中舒舒服服地过日子。
当外界温度较高时，人和动物就要向外界加快散热以保持体温。例如，人在热水浴时，下丘脑发出指令加快皮肤的血液循环，大量出汗散热，同时加快呼吸，使热量随气体和水分一同排出，从而有效地防止了人体温度的上升。有的动物没有汗腺，向外散发热量就有些困难了，狗就是这种动物之一。夏天，狗总是张着嘴、伸着舌头，它就是靠伸长的舌头蒸发水分来散发热量的。
应用物理学概念和规律来研究生命运动，已经形成一门新的交叉学科——生物物理学。
第一节　内能及其改变
完成本课时对应练习。
本节课通过探究活动，使学生体会到了改变物体内能的方式有两种：一是做功；二是热传递。探究实验帮助学生有了一定的感性认识，从而降低了他们学习本节知识的难度。在物理教学中实验探究教学的作用不容忽视，实验探究不但帮助师生攻克教学中的难点，而且实验探究方法的设计及小组交流讨论可以培养学生的探究和创造能力以及合作精神。本节课就力图让学生通过探究实验及小组讨论来完成本节重要的教学内容，在教给学生学习方法的同时，让他们体验到成功的喜悦，提高学生学习物理的兴趣，使师生取得良好的教与学的效果。