Page10第2節內能1.了解內能的概念,能簡潔描述溫度和內能的關系.2.知道熱傳遞過程中,物體汲取(或放出)熱量,物體溫度上升(或降低),內能變更.3.知道在熱傳遞過程中,傳遞內能的多少叫做熱量,熱量的單位是焦耳.4.知道做功可以使物體內能增加或削減的一些事例.1.通過事例分析找到熱傳遞與物體內能的變更關系.2.通過演示試驗說明做功與物體內能的變更關系.3.通過查找資料,了解地球的“溫室效應”.1.通過探究試驗,使學生體驗探究過程,激發學生主動學習的愛好.2.通過演示試驗培育學生的視察實力,并使學生通過試驗理解做功與內能變更的關系.3.激勵學生自己查找資料,培育學生自學的實力.【重點】駕馭四個概念(分子動能、分子勢能、物體內能、熱量),駕馭三個物理規律(溫度與分子動能關系、分子勢能與分子之間距離關系、熱傳遞和做功與內能變更的關系).【難點】區分溫度、內能、熱量.【老師打算】空氣壓縮引火儀、硝化棉、火柴、打氣筒、燒瓶等.【學生打算】細鐵絲、鉗子、手套、暖手寶、水等.導入一:問題導入我們知道做機械運動的物體具有機械能,比如飛在空中的足球,由于有高度,具有重力勢能;由于飛行,還具有動能.那么熱現象發生的過程中,是否也有相應的能量變更.我們已經知道熱現象是大量分子做無規則熱運動產生的,那么熱運動的能量與大量分子的無規律運動有什么關系呢?這節課我們就來學習有關內能的問題.導入二:情境導入用多媒體向學生展示三幅有關人類對“熱”充溢渴望的圖片或視頻.1.原始人鉆木取火;2.賣火柴的小女孩點燃火柴取暖;3.交警在冰雪天向過路司機遞上一杯熱水.師:熱是一種能量嗎?假如是,那它能為我們做什么呢?一、內能思路一1.什么是內能?【演示試驗】小球在桌面上滾動.師:小球具有什么能?生:具有動能.【演示試驗】在試管里裝入一些熱水用橡皮塞塞住,放在酒精燈上加熱使水沸騰,水蒸氣膨脹,沖開橡皮塞.師:水蒸氣對橡皮塞有沒有做功?水蒸氣是否具有能?生:做了功,具有能.師:水蒸氣具有能的緣由是什么?具有什么能?生:水蒸氣由大量水分子組成,這些水分子永不停息地做著無規則運動,因此具有動能.【演示試驗】高舉起小球.師:小球與地球相互吸引具有什么能?生:具有重力勢能.師:分子間有什么力?生:有相互作用的引力和斥力.【演示試驗】把兩根分別固定在兩輛小車上的條形磁鐵,分開一段適當的距離(異名磁極相對),然后松開手,可以看到小車相互靠近直至吸引在一起.【分析】兩輛小車上的外力轍去后,小車之間的引力可以做功,該試驗對我們有何啟示?【引申總結】類比上述試驗,假如分子間的斥力突然消逝,分子間的引力可以做功,勢能表現出來,分子間因為相互吸引而具有勢能.【演示試驗】按住兩小車上的磁鐵,使兩同名磁極相對,挨近(約5mm)然后松開手,【啟發得出結論】與兩個相互排斥的磁鐵類似,相互排斥的分子也具有勢能,分子間因為相互排斥而具有勢能.【結論】物體內部全部分子做無規則運動的動能和相互作用的勢能的總和叫物體的內能.【拓展延長】物體內能是指物體內部全部分子具有的能量,不是指單個分子具有的能量.因為分子勢能跟分子間的相互作用關系比較困難,初中階段不考慮它的變更,只考慮分子動能對內能的影響.2.內能跟溫度的關系:【演示試驗】盛有等量熱水和冷水的兩燒杯中滴入墨水,視察擴散快慢狀況(后面襯以白紙,以便同學們視察比較).師:看到什么現象?這種現象說明什么?【現象】熱水杯中墨水擴散很快,冷水杯中墨水擴散很慢.【分析】溫度高→擴散快→分子運動快→分子動能大→內能大;溫度低→擴散慢→分子運動慢→分子動能小→內能小.【總結】物體溫度上升,內能增加;物體溫度降低,內能削減.【拓展延長】我們知道擴散現象與溫度有關系,溫度越高,分子運動越激烈,擴散越快.這說明溫度上升后分子無規則運動加劇.用分子熱運動的平均動能來說明,就是物體溫度上升,分子熱運動的平均動能增大;物體溫度降低,分子熱運動的平均動能減小;當溫度不變時,分子熱運動的平均動能不變.因此從分子動理論的觀點來看,溫度是物體內部分子熱運動的平均動能的標記.[過渡語]由以上試驗可知,內能隨溫度的變更而變更,內能變更與否關鍵看溫度,那么如何變更物體的內能呢?思路二1.物體的內能:物體內部全部分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內能.物體內部的每一個分子都在運動,都受分子作用力,但是單個分子的動能和勢能不是物體的內能.內能不同于機械能.物體的動能跟物體的速度有關,物體的重力勢能跟物體被舉起的高度有關.一個鋼球是否運動,是否被舉高,這只能影響鋼球的機械能,并不能變更鋼球內部分子無規則運動的動能和勢能.那么物體的內能與什么有關呢?2.內能的變更:物體內能既然是物體內部全部分子無規則運動的動能和勢能的總和,那么當分子運動加劇時,物體的內能也就增大.前面我們曾學過:物體的溫度上升,其內部分子的無規則運動加劇.在物理學中通常是用試驗來證明論斷的.今日我們同樣用試驗來證明上面的論斷.【演示試驗】取兩只燒杯,分別倒入冷水和熱水,然后分別向兩只杯內緩慢地滴入幾滴藍墨水,視察比較兩只杯內墨水擴散的快慢.【試驗結果】溫度越高,擴散越快.擴散得快,說明分子無規則運動的速度大,即分子無規則運動激烈.【歸納總結】物體的內能跟溫度有關.溫度上升時,物體的內能增加.溫度降低時,物體的內能減小.正是由于內能跟溫度有關,人們經常把物體的內能叫做熱能,把物體內部大量分子的無規則運動叫做熱運動.3.一切物體都有內能:一切物體都有內能,不論這個物體是運動還是靜止,是高溫還是低溫,這是因為物體內部分子永不停息地做無規則運動.如圖所示,炙熱的鐵水,溫度很高,分子運動激烈,它具有內能.冰冷的冰塊,溫度雖低,其內部分子仍在做無規則運動,也具有內能.【拓展延長】一個確定的物體,分子總數是固定的,那么這個物體的內能大小是由宏觀量,即溫度和體積確定的.假如不是確定的物體,那么物體的內能大小是由質量、溫度、體積和物態確定的.4.內能和機械能:一個在水平光滑桌面上滑動的木塊具有什么能.首先木塊在桌面上有高度,因此有勢能,滑動因此也有動能,所以具有機械能.機械能與整個物體的機械運動狀況有關,木塊內部分子做無規則運動,且分子間有作用力,所以木塊有內能.內能與物體內部分子的熱運動和分子間的相互作用有關.【拓展延長】一輛加氣汽車車內有一罐燃氣,當汽車以80km/h的速度行駛后,氣瓶內燃氣的內能是否增加?答案是否定的.因為內能是全部分子熱運動的動能和分子勢能總和,不是分子定向移動的動能.物體機械能增加,二、物體內能的變更1.熱傳遞變更物體內能:【小組探討】一根火柴,如何讓上面的火藥燃燒?學生甲:和高溫物體接觸,比如與火爐中的炭、燒紅的金屬塊等接觸.學生乙:放在酒精燈火焰的上方.學生丙:放在太陽光下凸透鏡或凹面鏡的焦點處.【老師分析】火藥能被點燃,說明溫度上升、內能增加,達到了燃點.甲、乙、丙三位學生其實分別是用了熱傳遞中的傳導、對流、輻射使火藥的溫度上升、內能增加的.在這個過程中內能從溫度高的物體轉移給溫度低的物體.【結論】用熱傳遞的方式變更物體的內能,其實質是內能從一個物體轉移給另一個物體,能的形式沒有變.【拓展延長】在不同物體之間或者同一物體的不同部分之間存在溫度差,就會發生熱傳遞現象.發生熱傳遞時,熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體,或者從物體的高溫部分傳遞到物體的低溫部分,直到溫度相同為止.熱量是在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少.物體汲取熱量,溫度上升,內能增大;物體放出熱量,溫度降低,內能減小.[過渡語]除了熱傳遞,還有別的方式可以變更物體的內能嗎?2.做功變更物體內能:【演示試驗】在“空氣壓縮引火儀”的厚管中,放入黃豆大小的硝化棉,用力把活塞快速壓下去,可見硝化棉猛烈燃燒,發出光明的光,冒出白煙,如圖所示.【師生分析】壓縮空氣→對空氣做功→空氣內能增加→溫度上升→達到硝化棉的燃點燃燒.這個過程中,人消耗機械能,活塞壓縮空氣做功,使空氣內能增加,溫度上升,達到硝化棉燃點而燃燒.【結論】做功也可以變更物體的內能,其實質是內能和其他形式的能之間相互轉化,能的形式發生了變更.(1)做功增加內能:【學生試驗】①兩手合在一起用力搓,說出感覺.②出示一根鐵絲,讓甲同學分別摸一下說出感覺,然后請乙同學快速來回彎折十幾次,再讓甲同學摸一下,說出感覺.【現象】①手掌漸漸變得發熱;②鐵絲變熱.【歸納總結】外界對物體做功,物體內能增加.(2)做功減小內能:【演示試驗】燒瓶內裝入少量水,用塞子塞住,一個抽、打兩用氣筒用一根橡皮管穿過塞子與燒瓶連通.請一個同學快速地向燒瓶內打氣,一會兒塞子就被沖開.【現象】燒瓶內出現白霧.【分析】氣體膨脹對外做功,溫度降低,內能減小.【歸納總結】物體對外界做功,內能削減.3.變更內能的效果是等效的:【演示試驗】出示兩根相同的鐵絲,一根請甲同學快速來回彎折十幾次,另一根請乙同學在酒精燈火焰上烤十幾秒,請三至五名同學用手分別觸摸,然后推斷說出哪根是彎折造成的溫度上升,哪根是加熱造成的溫度上升.師:這兩根鐵絲溫度都上升了,假如沒有看到內能變更的過程,你能否推斷出它是通過做功還是熱傳遞的方式使它的內能增加的呢?【歸納總結】做功和熱傳遞對變更物體的內能是等效的,所以無法推斷.【拓展延長】變更物體內能的兩種方法:做功和熱傳遞.這兩種方法對于變更物體的內能是等效的.物體對外做功,物體的內能減小;外界對物體做功,物體的內能增大.做功變更物體的內能,是把其他形式的能轉化為內能,而熱傳遞變更物體的內能,沒有涉及能量的轉化,只是能量的轉移.一、內能的定義物體內部全部分子熱運動的動能與分子勢能的總和,叫做物體的內能.二、變更物體內能的兩種方法1.熱傳遞.2.做功.三、內能變更多少的量度1.熱傳遞變更內能時:用傳遞熱量的多少來量度.2.做功變更內能時:用做功的多少來量度.3.做功和熱傳遞對變更物體內能是等效的.1.關于物體的內能,下列說法中錯誤的是 ()A.物體的內能是不能變更的B.熱傳遞可以變更物體的內能C.做功可以變更物體的內能D.內能是物體全部分子動能和分子勢能的總和解析:物體溫度降低(或上升)時,內部分子運動變緩慢(或猛烈),所以內能削減(或增加),A錯誤;變更物體內能的方式有做功和熱傳遞,B,C正確;內能是物體內部全部分子動能和分子勢能的總和,一切物體都具有內能,D正確.故選A.2.0℃的冰全部熔化成0℃的水,體積將變小,比較這塊0℃的冰和熔化成0A.它們的內能相等B.0C.0D.無法確定解析:0℃的水和0℃的冰,溫度相同,分子動能相同,體積不同,說明分子勢能不相等,所以內能不相等,A錯誤;冰熔化成水時要吸熱,所以0℃的水具有較多的內能,B錯誤,C正確3.列車通過時,鐵軌的溫度會上升,表明它的內能(選填“增加”或“削減”),這是通過方式變更物體內能的(選填“做功”或“熱傳遞”).

解析:列車通過時,車輪和鐵軌之間相互摩擦,要克服摩擦做功,使鐵軌的內能增大,溫度上升,是通過做功的方式變更物體內能的.【答案】增加做功4.如圖所示,裝有汽油的油桶放在烈日下溫度會(選填“上升”或“降低”),這是通過的方式使其內能增加,具有肯定的危急性,為了平安,油桶應存放在陰涼干燥處.

解析:油桶放在烈日下溫度會上升,這是通過熱傳遞的方法使其內能增加的,具有肯定的危急性,為了平安,油桶應存放在陰涼干燥處.【答案】上升熱傳遞一、物體的內能1.概念:物體內部全部分子熱運動的動能與分子勢能的總和.2.內能與溫度的關系:溫度越高,內能越大;溫度越低,內能越小.二、變更物體內能的方法1.熱傳遞:高溫物體放出熱量,內能削減;低溫物體汲取熱量,內能增加.2.做功:外界對物體做功,物體內能增加;物體對外界做功,物體內能削減.一、教材作業【必做題】教材第10頁動手動腦學物理的1,2,3題【選做題】教材第10頁動手動腦學物理的4題二、課后作業【基礎鞏固】1.做功和熱傳遞在變更物體的內能上是等效的,下列屬于做功變更物體內能的是 ()A.用煤爐燒水、做飯B.棉被被太陽曬熱了C.鉆木取火D.鐵匠把燒紅的鐵塊浸入水中使鐵塊變冷2.關于物體的內能,下列說法正確的是 ()A.物體內能增加,肯定要從外界汲取熱量B.在相同物態下,同一物體溫度上升,它的內能肯定會增加C.溫度為0D.溫度相等的1kg水和3.2013年上海科技活動節推出了一項節能環保、可調整室溫的江水源熱泵技術.如圖所示是其夏天工作時的流程,當江水循環到冷凝器時,利用江水與冷凝器存在的溫度差,通過的方式帶走室內熱量,從而實現降溫.

4.空氣中的二氧化碳、甲烷、水汽等物質能讓太陽發出的熱順當地通過到達地球,但卻阻礙地表反射的熱散發到大氣層外,大氣的這種保暖作用,就像玻璃溫室一樣,這種現象稱做效應,而城市的平均氣溫要比四周的鄉村高一些,就像一個個“熱島”分布于鄉村之中,這種現象稱為,它給城市和鄉村的環境帶來了不利的影響.

【實力提升】5.如圖所示,在空可樂瓶內滴一滴酒精,用裝有氣門芯的橡皮塞塞緊瓶口,再用打氣筒通過氣門芯向瓶內打氣.當瓶內氣壓達到足夠大時,塞子將從瓶口沖出,且原來透亮的瓶內充溢了白霧,這一試驗現象表明 ()A.氣體對外界做功,瓶內溫度上升,內能削減B.外界對氣體做功,瓶內溫度上升,內能增加C.氣體對外界做功,瓶內溫度降低,內能削減D.外界對氣體做功,瓶內溫度降低,內能增加6.物理學中“熱”的含義許多,有溫度、熱量、內能等,那么“加熱”“熔化吸熱”等中的“熱”是指;“熱水”“熱膨脹”“物體變熱”等中的“熱”是指;“太陽能集熱箱”“熱機”等中的“熱”是指.

7.在須要保溫的時候,就要盡可能防止熱傳遞的三種方式發生.保溫瓶上玻璃和軟木塞都是熱的,防止發生,夾層里的空氣抽得特別淡薄,瓶口又蓋著塞子,防止發生,保溫瓶膽上鍍銀的光亮表面可以防止發生,所以保溫瓶能起到保溫的作用.

【拓展探究】8.小明和小芳為了探討泡沫塑料和棉絮的保溫性能好壞,兩人設計并做了一個試驗.他們用這兩種材料分別包著裝有熱水的密閉燒瓶,讓它們自然冷卻,利用溫度計和計時器定時測量兩燒瓶中的水溫隨時間變更的狀況.(1)為了保證明驗的精確性,試驗前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外,還應考慮影響水溫變更的其他因素,即保持燒瓶相同、水的初溫相同、環境因素相同和相同;

(2)依據安排操作,小明和小芳同學把試驗測得的時間與溫度數據填在下列表格中:時間t/min泡沫塑料組水溫T1/℃棉絮組水溫T2/℃08080106456205543305032404128………15021201802020分析上表數據可知:他們試驗時的室內溫度是℃;經過40min后,泡沫塑料包的燒瓶水溫降低了℃;而棉絮包的燒瓶水溫降低了℃.由此可以得出的試驗結論是:;

(3)除了采納相同時間內視察水降低的溫度來比較這兩種材料的保溫性能外,依據上表數據你還可以采納來比較這兩種材料的保溫性能.

【答案與解析】1.C[解析:煤爐燒水、做飯是通過熱傳遞的方式變更物體內能的,A錯誤;棉被被太陽曬熱是通過熱傳遞的方式變更物體內能的,B錯誤;鉆木取火,利用了摩擦生熱,是通過做功的方式變更物體內能的,C正確;鐵塊在水中變冷是通過熱傳遞的方式變更鐵塊內能的,D錯誤.故選C.]2.B[解析:物體的內能增加,可能是由于外界對其做了功,A錯誤;在相同物態下,同一物體溫度上升,它的內能肯定增加,B正確;任何溫度的物體都具有內能,溫度為0℃的物體也有內能,C錯誤;1kg水和100g水的溫度相等,但分子數目不等,所以內能不同,D3.熱傳遞[解析:江水和冷凝器之間存在溫度差,熱量從高溫物體傳遞給低溫物體,發生熱傳遞.]4.溫室熱島效應[解析:空氣中的二氧化碳等物質能讓太陽的熱順當地通過到達地球,但卻阻礙地表反射的熱散發到大氣層外,這種保暖作用就像玻璃溫室一樣,稱做溫室效應.城市平均氣溫要比四周鄉村高一些,這就是熱島效應.]5.C[解析:霧是小液滴,它是由酒精蒸氣液化形成的.其詳細過程是:瓶內的氣體壓強增大到肯定程度,對瓶塞做功,將瓶塞打出,氣體對外界做功,氣體的內能削減,溫度降低,瓶中的酒精蒸氣遇冷液化形成白霧.故選C.]6.熱量溫度內能[解析:“加熱”“熔化吸熱”是在熱傳遞過程中的“熱”,是指熱量;“熱水”“熱膨脹”“物體變熱”等中的“熱”表示物體的冷熱程度,是指溫度;“太陽能集熱箱”“熱機”等中的“熱”是能量轉化過程中的熱,是指內能.]7.不良導體熱傳導對流熱輻射[解析:保溫瓶上玻璃和軟木塞都是熱的不良導體,能防止發生熱傳遞.夾層里的空氣抽得特別淡薄,瓶口又蓋著塞子,防止發生對流.保溫瓶膽上鍍銀的光亮表面可以防止發生熱輻射,所以保溫瓶能起到保溫的作用.]8.(1)熱水的質量(2)203952泡沫塑料的保溫性能比棉絮的好(3)讓兩瓶水降低相同的溫度,比較所用的時間[解析:(1)依據限制變量法,除了限制燒瓶、水的初溫、環境因素外,還要保持熱水的質量也要相同;(2)由表中的數據可知,最終水的溫度和室溫相同,所以室溫為20℃,經過40分鐘,泡沫塑料包的燒瓶的熱水溫度從80℃降到41℃,降低了39℃;而棉絮包的燒瓶的熱水從80℃降到28℃,降低了52做試驗時,課堂氣氛簡潔活躍,但是學生興奮點全在做試驗上,對于設置的問題往往思索不足.為了能吸引學生參加,變問題“過度”開放為“適度”開放,可以在每個大問題下面設置幾個小問題,用問題串的形式將它們緊湊地聯系在一起.比如在做空氣壓縮引火儀的試驗時,可以這樣設置問題:1.棉花燃燒說明棉花的溫度發生了怎樣的變更?2.棉花的內能如何變更?3.是用怎樣的方式使其內能發生變更的?4.變更的內能從何而來?5.能量如何轉化?這樣設計問題,削減了問題的寬泛性,每一步都不難回答,學生解決起來就有的放矢,從而大大增加了提問的有效性.動手動腦學物理(教材第10頁)1.(1)冰粒的內能增大,機械能減小;(2)火箭的內能增大,機械能增大;(3)子彈的內能增加,機械能減小.2.提示:“炙手可熱”是通過熱傳遞的方式,使手的內能增加,溫度上升;“鉆木取火”是克服摩擦做功,把機械能轉化為內能,從而使木頭的內能增加,溫度上升,達到木頭的燃點而使木頭燃燒.3.通過加強熱傳遞干脆利用內能的實例:煤氣灶燒飯,太陽能熱水器,生火取暖等;通過阻礙熱傳遞防止內能轉移的實例:暖水瓶,木質鍋把手等.4.自己做一下,會對“摩擦生熱”有一個感性的相識,摩擦后的圖釘變熱,是因為通過克服摩擦做功,機械能轉化為內能.1.