13.2 内能 教案 2021-2022学年人教版九年级物理

第2节　内　　能
【教学目标】
1.了解内能的概念,能简单描述内能和温度的关系。
2.知道做功和热传递可以改变物体的内能。
3.知道热传递过程中,所传递内能的多少叫作热量,热量的单位是焦耳。
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
【教学重难点】
1.重点:知道改变物体内能的两种方法及这两种方法在生活中的应用。
2.难点:对内能概念的理解。
【课前准备】
教师:烧杯、酒精灯、火柴、压缩空气引火器、硝化棉、烧瓶、打气筒、导管、橡皮塞。
学生:铁丝。
【教学过程】
【情境引入】
　　播放“天舟一号”货运飞船发射的视频,“天舟一号”发射成功后与在轨运行的“天宫二号”先后进行自动交会对接、自主快速交会对接等3次交会对接。在“天舟一号”发射过程中依靠什么能量做动力呢?
【互动新授】
内能
　　1.定义:
播放运动员踢足球的视频,复习动能和势能的概念,请同学们说出抛到空中运动的球,其具有的能量:离开地面,具有重力势能;在空中飞行,具有动能。将分子运动与其进行类比,球内分子做无规则运动,具有分子动能,而且分子间有相互作用的引力和斥力,因此具有势能,从而总结得出内能的定义: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。教师补充:内能的单位和功的单位一样,都是焦耳(J),且各种形式的能量的单位都是焦耳。
指导学生自主学习课本内容,提出问题:
(1)哪些物体具有内能,为什么?
(2)物体的内能和什么因素有关?
(3)内能和机械能有什么区别?
教师利用课件展示:炽热的铁水、冰冷的冰块。
学生分组实验:取两只烧杯,分别倒入冰水和热水,然后分别把手放入其中进行感受,教师提出问题:能不能说温度高的物体具有内能,温度低的物体不具有内能呢?
学生讨论,教师必要时提示可以从内能的定义和分子的状态进行思考。
通过交流讨论,总结得出:一切物体,不论温度高低,都具有内能,温度高的物体内能大,因为温度越高,分子运动越剧烈。
教师接着提出问题:一杯热水和一桶凉水,哪个内能大?为什么?
学生讨论:无法比较。凉水的温度虽然低,但是一桶凉水的质量大,分子数目多,它具有的内能也可能大。
教师补充:内能不仅与温度有关,还与物体所含分子的数目即物体质量有关。
举例引导学生分析:停在水平地面上的汽车,机械能为零,但组成物质的分子在永不停息地做无规则运动,分子间又存在引力和斥力,所以物体的内能不为零。
最后教师引导学生思考讨论归纳:内能和机械能是两种不同形式的能。机械能与整个物体的运动状态有关,内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关。
2.物体内能的改变:
利用课件出示问题:如何使手的内能增大?如何点燃火柴?如何使一根铁丝温度升高从而使其内能增加?学生讨论交流,教师鼓励学生根据生活经验和所学知识进行思考。
通过上述问题的讨论和思考,可以总结出两种改变内能的方式:热传递和做功。
(1)热传递
教师取出一根铁丝,分别把铁丝放在热水中、放在酒精灯火焰上烧,让一学生触摸另一端后告诉其他同学自己的感受,引导学生得到热传递、热量的概念,并理解温度、内能、热量三者间的差别。
教师总结:在发生热传递过程中,传递内能的多少叫作热量,高温物体放出热量内能减少,低温物体吸收热量内能增加。
提出问题“生活中有哪些利用热传递的例子?”
学生发言:如烧水时炉火给壶和水加热、晴天晒被子、用热水洗脚、冬天时向手上呵气取暖等等。
(2)做功
让学生自己动手在地上摩擦铁丝、弯折铁丝后再触摸,感觉有点热,讨论这种方式与上述热传递的方法使铁丝温度升高,内能增加有什么不同?再结合课本插图,回答图下方文字所提出的问题。
引导学生得到“外界对物体做功,机械能转化为内能,物体的内能增加,温度升高”的结论。
　　演示实验一:压缩空气引火。出示压缩空气引火器,简单介绍它的构造,抽出活塞,在厚玻璃筒里放一小团硝化棉,提醒学生注意观察筒里的棉花,把活塞迅速压下去,棉花燃烧。
甲　空气被压缩时内能增大
思考:实验中是什么原因导致了筒内温度升高?这是通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能?学生观察实验,运用刚才的结论来解释现象。
引导学生分析所发生的现象,归纳总结:活塞向下运动,压缩筒内空气做功,使空气体积变小,温度升高,这说明对物体做功,物体内能会增大。
演示实验二:空气膨胀对外做功:在烧瓶内倒入一些温水,给瓶内打气,提醒学生注意观察瓶内出现的现象,当瓶塞跳出时,瓶内会出现白雾。
乙　空气推动塞子时,内能减小
　　思考:瓶内上方存在着无色透明的水蒸气,当瓶塞跳出时瓶内为什么会出现白雾?
引导学生分析:瓶内出现白雾,是瓶内水蒸气液化,说明瓶塞跳出时,瓶内的温度降低,即空气的内能减小,活塞被空气推动,说明空气对活塞做了功。实验表明,空气膨胀对外做功,内能减小。
教师归纳:做功和热传递在改变物体内能上是等效的。热传递是内能的转移,即内能从高温物体转移到低温物体上,或从同一物体的高温部分转移到低温部分;做功是内能的转化,机械能和内能的转化是通过做功实现的。
学生小组讨论交流生活中的应用例子,更进一步理解这一结论。
【课堂小结】
教师:通过今天的学习你学到了什么,有什么成功的经验和收获?
学生:1.内能是构成物体的所有分子,其热运动的动能与分子势能的总和。
2.机械能与整个物体的机械运动情况有关,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。
3.改变物体内能的方式有做功和热传递,做功和热传递在改变内能上是等效的。
【板书设计】
第2节　内　　能
一、内能
1.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。
2.单位:焦耳(J)。
3.普遍性:一切物体都具有内能。
4.影响因素:温度、质量、状态等。
二、物体内能的改变
1.热传递:高温物体内能减少,低温物体内能增加。
2.做功:对物体做功,物体内能增加,物体对外做功,物体内能减少。