(共27张PPT)
第3节 内能
1.了解内能的概念，知道热传递和做功可以改变物体的内能。
2.经历内能概念建立的过程，体会类比的方法在学习过程中的作用。
3.通过观察和体验，归纳得出改变物体内能的两种方式，提升基于证据进行解释的能力。
4.通过生活中内能转移和转化的实例，了解物理学在生产生活中的应用。
教学目标
问题
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
内能
我们举高一个物体，即对物体做功，会改变该物体的机械能。这是机械运动中与能量有关的现象。在热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功(例如摩擦该物体)，这个物体的能量会不会发生改变呢 如果有能量的改变，这种能量以什么形式存在呢
我们知道，运动的物体具有动能， 。
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。
运动的分子也同样具有动能
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，所以分子也具有势能。这种势能叫作分子势能。
弹 簧 形 变 时 具 有 弹 性 势 能
互 相 排 斥 或 互 相 吸 引 的 分 子 具 有 势 能
飞在空中的足球，由于离开地面而具有重力势能，由于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，同时还具有内能。
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能(internal energy)。内能的单位也是焦耳，各种形式能量的单位都是焦耳。
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。
一切物体，不论温度高低，都具有内能 。炙热的铁水具有内能 ；
寒冷的南极海面上漂浮的冰块，温度虽然低，但是其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能。
热传递与内能的改变
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，
火上喷发的熔岩流入大海
这是因为在此过程中发生了热传递。发生热传递时，高温物体放出热量，内能减少，低温物体吸收热量，内能增加。物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大。热传递可以改变物体的内能。
冬天用热水袋取暖，人体逐渐感觉暖和，热水袋慢慢凉下来。
人轻度发热时用冷毛巾给头部降温，过一段时间后，毛巾温度升高，头部温度降低。这些都是热传递改变物体内能的例子。
做功与内能的改变
除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能 结合下页图思考、讨论。
甲.冬天为什么人们常搓手
乙.下滑时有什么感觉
上图所示的情形说明摩擦可以产生热，这部分内能是从哪里来的呢
摩擦时物体克服摩擦力做了功，这部分内能是物体克服摩擦力做功转化而来的。
2.如下图所示，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。
演示
做功改变空气的内能
1.如右图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，观察发生的现象。
甲
乙
在上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒和烧瓶内空气的内能
在图13.3-5甲所示的实验中，脱脂棉燃烧起来，是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增加，温度升高，达到脱脂棉的燃点。
在图13.3-5乙所示的实验中，瓶内水上方存在着无色透明，无法看到的水蒸气；当瓶塞跳起时，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。
类似的现象还有通过搅拌让水温升高，通过捶打使铁块变热等。这些过程都伴随着做功。由此可见，做功也可以改变物体的内能。
通过搅拌让水温升高
摩擦焊接
有了内能的概念后，我们就能理解，对一个物体加热或者做功，就是使能量"流入"了物体的内部，物体的内能增加。能量通过这种方式被储存起来。反过来，物体也可以对外放热或者做功，从而释放内能。
小结
内能
定义
构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能
单位
焦耳（J）
改变物体内能的方式
热传递
对物体加热，物体的内能增加
物体对外放热，物体的内能减少
做功
对物体做功，物体的内能增加
物体对外做功，物体的内能减少
练习与应用
1.张老师在火车站乘电梯时随自动扶梯匀速上行，他所携带的背包的重力势能增大，背包的内能是否也增大 为什么 他在高速列车中将书放在小桌板上，列车启动后的一段时间内车速越来越大，书的动能增大，它的内能是否也增大 为什么
两种情况下，内能均不增大。
物体的内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和，与物体温度和体积有关，与物体的动能，重力势能无关。
2.在以下过程中，小孩，火箭箭体和子弹的内能是在增大还是在减小 机械能是在增大还是在减小
(1)小孩在滑梯上匀速滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦后温度升高。
内能增大，机械能减小。
臀部温度升高，说明内能增大。匀速下滑，动能不变，但重力势能减小了，所以机械能减小了。
(2)火箭在从地面向上发射的过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
火箭外壳温度升高，说明内能增大。火箭在加速上升的过程中，高度和速度都增大，重力势能和动能都增大，因此机械能增大。
内能增大，机械能增大。
(3)子弹击中一块木板，子弹温度升高。
子弹温度升高，说明内能增大。子弹击中木板后，速度不断减小，因此机械能减小。
内能增大，机械能减小。
4.请说明"烤火取暖"和"钻木取火"分别通过什么方式改变物体的内能。
"烤火取暖"是通过热传递的方式改变物体的内能，"钻木取火"是通过做功的方式改变物体的内能。
5.把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用指尖感觉钉帽温度的变化，并解释发生这种变化的原因。(操作时要注意安全!)
摩擦后的图钉帽变热。
图钉帽克服摩擦力做功，机械能转化成了内能，图钉帽的内能增大，温度升高。
复习与提高
1、1mL水大约有20滴，每滴水大约含有2x1021个水分子。如果我们1s数3个水分子，多少年才能数完1mL水中所含的水分子
则数完1mL水所含水分子个数需要的时间为
4.23x1014年
1mL水中，水分子的数量为20x2x1021个=4x1022个，
1年能数的分子数为(365x24x3600)sx3个/s=9.4608x107个，
≈4.23x1014年。
2、在做图13.2-5所示的实验时，测得两个铅柱的接触面积为1.5cm2，当下方悬挂20kg的重物时，铅柱仍然未被拉开。请根据实验数据说明，大气压的作用不是铅柱能悬吊重物的主要原因。
对比可知，大气压力的大小远小于物体重力的大小，说明大气压的作用不是铅柱能悬吊重物的主要原因。
大气压力约为F=p0S=1x105Pax1.5x10-4m2=15N,
20kg物体的重力为G=mg=20kgx10 N/kg=200N。
3、用相同的电加热器同时加热质量相等的水和另一种液体，二者初温均为20℃。一段时间后，测得水的温度为40℃，另一种液体的温度为42.1℃。另一种液体的比热容是多少
3.8x103 J/(kg·℃)
由c=
可知，在吸收的热量和质量相同时，
所以c液=
≈3.8x103J/(kg·℃)
另一种解法
Q吸水=c水m(t水-t0)
=4.2x103J/(kg·℃)×m×（40℃-20℃）
=8.4x104mJ
Q吸液=c液m(t液-t0)
=c液m×（42.1℃-20℃）
=22.1c液mJ
Q吸水=
Q吸液
8.4x104mJ
=22.1c液mJ
c液≈3.8x103J/(kg·℃)
4、某同学做实验时所用的电加热器1s内放出的热量为700J。加热1min能使200g的水温度升高多少
50℃
1min放出的热量为Q放=60sx700J/s=4.2x104J，
所以Δt=
=50℃
Q吸=Q放=4.2x104J，
5、地球上海水的总质量约为1.4x1021kg，比热容约为4.2x103J/(kg·℃)。如果这些海水温度降低1℃，放出的热量约是多少 这些热量约是全球年发电量的多少倍 已知全球年发电量约为1x1020J。
这些热量约是全球年发电量的
5.88x104倍
放出的热量Q放=cmΔt
=4.2x103J/(kg·℃)x1.4x1021kgx1℃
=5.88x1024J
=5.88x104倍
6、右图是我国古籍《天工开物》中描绘的造纸时"透火焙干"的情景。将一张张湿纸膜贴在砖墙上，在巷中生火，砖的温度升高，湿纸膜上的水分逐渐蒸发，干透后揭下来就是成品纸了。在你看来，"透火焙干"涉及哪些物理知识
涉及的物理知识有：热传递可以改变物体的内能；在相同条件下，液体温度越高，蒸发越快。
下课
