物理九年级全册第2节 内能优质课件ppt

设计说明

本节课主要介绍了内能的概念、内能的大小与温度的关系、改变内能的方法、热量的概念。本节是在分子动理论的基础上，具体说明内能是物体内部的能量，与机械能相比，内能不直观、更抽象，学生难以直接接受和理解，所以在教学中应利用学生已学过的机械能中动能和势能作类比建立内能的概念，应用学生已有的知识和经验学习新的知识，这比较符合学生的认知水平。然后从学过的分子动理论和内能的概念出发，得出内能的普遍性及内能与温度的关系，从学生大量的生活经验出发，引导得出改变物体内能的方法，使学生感受到物理与现实生活的密切联系，激发学生学好物理、服务社会的理想。教学过程可分为三个阶段，第一阶段认识内能的概念；第二阶段通过生活事例归纳出改变物体内能的方法；第三阶段认识热量的概念。

教学目标

【知识与技能】

1.会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。

2.知道热传递可以改变物体的内能。

3.知道热量的概念和单位。

4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。

【过程与方法】

通过观察和实验，理解通过直接感知的宏观现象，推测无法直接感知的微观机理的科学研究方法。

【情感态度和价值观】

通过发现生活实例来解释所学知识，感受科学就在身边，强化STS的要求。

重点难点

教学重点

内能、热量概念的建立，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。

教学方法

1.转换法

许多看不见、摸不着的问题我们无法直接研究，可以通过转换成能够看得见、摸得着的问题来研究，这种方法称为转换法。这种方法本节主要体现在：内能的变化非常抽象，但我们可以转换成温度的变化来研究。

2.类比法

本节在学习内能的概念时，为了更好地理解分子动能与分子势能，教材将分子动能与飞行的足球具有的动能相类比，将分子势能与拉伸的弹簧具有的弹性势能相类比。

教具、学具

学生：每组粗铁丝两根、打火机一个、砂纸一张、热水袋、小毛巾等。

教师：压缩空气引火器、无色玻璃瓶、橡皮塞、打气筒、多媒体设备。

授课时数

2课时

第一课时 内能

教学过程

回顾思考

1.分子动理论的内容有哪些？

2.                    叫做扩散。扩散现象表明了                                。

3.扩散的快慢与        有关。

导入新课

本节课的导入主要通过多媒体播放2020年5月5号长征五号B运载火箭搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验在我国文昌航天发射场点火升空视频，利用视频来激发学生的学习兴趣，同时也让学生为我国有这样先进的科学技术而自豪，再通过教师的提问进行导入，具体过程如下：

播放飞船发射视频。

师：飞船发射时，为什么要携带大量的燃料？火箭利用哪种能量作动力升空呢？

学生进行猜想并回答。

师：火箭就是利用燃料燃烧后获得的内能获得动力升空的。这一节课，我们具体学习有关内能的知识。

讲授新课

一、内能

1.通过类比法引入内能的概念

师：哪些物体具有动能？它们的共同特征是什么？

生：运动的汽车、奔跑的马、飞行的小鸟等都具有动能，它们的共同特征是都在运动。

(幻灯片打出)

图13-2-1

师：从图中可知，运动的足球具有动能，根据分子动理论可知，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，那么运动的分子有动能吗？

生：有。

师：分子由于做无规则运动而具有的动能叫分子动能。

师：哪些物体具有重力势能？它们的共同特征是什么？

生：空中飞行的飞机、吊在空中的电灯、举高的重锤等都有重力势能，它们的共同特征是物体都在高处。

师：哪些物体具有弹性势能？它们的共同特征是什么？

生：拉伸与压缩的弹簧、张开的弓、拉伸的橡皮筋等都有弹性势能，它们的共同特征是物体都发生了弹性形变。

(幻灯片打出)

图13-2-2

师：如图13-2-2所示，下落的苹果，发生弹性形变的弹簧具有势能，具有重力势能的物体是因为物体和地球之间存在着力的作用，且它们之间又有距离，具有弹性势能的物体是因为物体发生弹性形变，存在着力的作用，且发生弹性形变的物体的每一部分之间也有距离的变化，根据分子动理论可知，分子之间也存在着相互作用力，且分子间存在着间隙，那么分子之间有势能吗？

生：有。

师：由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，分子间具有的势能，叫做分子势能。

师：什么是机械能？

生：动能和势能统称为机械能。

师：物体所具有的动能和势能的总和等于物体的机械能。分子间既有分子动能，又有分子势能，那么，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。

注意：内能是所有分子动能和势能的总和，谈单个分子的内能没有意义。

师：内能的单位是焦耳(J)，各种形式能量的单位都是焦耳。

2.内能和机械能的区别

(1)阅读教材第7页第3自然段，思考下列问题：

①机械能与什么因素有关？内能与什么因素有关？

②内能与机械能是同一种形式的能吗？

③物体的机械能可以为零吗？举例说明。

④物体的内能可以为零吗？说出你判断的依据。

(2)教师检查自学情况。

①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。

②物体的机械能可以为零，如放在水平地面上静止的足球，由于静止而没有动能，由于没在高处而没有重力势能，所以足球机械能为零。

③物体的内能不可能为零。因为根据分子动理论，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，没有静止的分子，所以分子动能不可能为零。同样，分子间存在着作用力使分子势能不可能为零，所以物体的内能不可能为零。

教师总结：一切物体在任何情况下都具有内能。

3.内能大小与温度的关系

(幻灯片打出)

冰冷的冰块　　　　炙热的火焰

图13-2-3

师：冰冷的冰块和炙热的火焰都有内能吗？

(教师引导学生从分子动理论并结合内能的影响因素上回答)

分析：冰冷的冰块虽然温度很低，但其内部的分子仍在做无规则运动，所以它具有内能。炙热的火焰，温度很高，分子运动很剧烈，当然具有内能。

师：给冰冷的冰块加热，冰块的内能如何变化？

分析：给冰块加热→冰块的温度升高→分子的无规则运动越剧烈→分子动能越大→组成这个物体的所有分子的动能总和增加→这个物体的内能增加。

结论：一切物体，不论温度高低，都具有内能。内能与温度有关，物体温度降低时，内能减少，物体温度升高时，内能增加。

教师补充：内能除和温度有关外，还和物体的质量、体积和物态有关。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例1  下列关于内能的说法，正确的是(    )

A.0 ℃的冰块内能为零

B.温度低的物体一定比温度高的物体内能小

C.运动的物体一定比静止的物体内能大

D.物体的温度升高，内能一定增加

解析：一切物体都有内能，A选项错误；影响内能大小的因素除了温度以外，还有物体的质量、体积和物态，所以在其他因素不确定的情况下，只凭温度无法比较内能的大小，B选项错误；内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，而与整个物体的运动情况无关，C选项错误；物体的温度升高，内部分子运动加剧，内能一定增加，D选项正确。  

答案：D

例2  四个相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图13-2-4所示。关于四个烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是(    )

图13-2-4

A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能

B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能

C.a烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能

D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能

解析：从图中知，a与b、c与d烧杯中水的质量相同，a与c、b与d烧杯中水的温度相同，所以d烧杯中水的内能比c烧杯中水的内能大，d烧杯中水的内能比b烧杯中水的内能大，c烧杯中水的内能比a烧杯中水的内能大，b烧杯中水的内能比a烧杯中水的内能大，故选D。 

答案：D

【跟踪训练】

1.下列关于内能的说法中正确的是(  D  )

A.静止的物体没有内能

B.0 ℃以下的物体没有内能

C.内能和机械能是同一种形式的能量

D.内能与物体的温度有关

2.下列说法中正确的是(  D  )

A.静止在地面上的冰块无内能

B.空中飞行的飞机比地面上静止的火车的内能大

C.动能大的物体内能一定大

D.自然界中任何状态下处于任何位置的物体都有内能

二、物体内能的改变

从上面的分析可知，物体的内能是可变的，那么同学们把准备好的铁丝拿出来，请大家想办法让你手中的铁丝的内能改变，可以边想边试，同学之间可以交流，尽可能想出更多的办法来。

1.学生分组实验

(1)教师提出问题：怎样使一段铁丝的温度升高？

(2)学生展示自己的实验方法：

①用打火机去烧铁丝；

②把铁丝放在热水袋上，用热水袋去捂热铁丝；

③把铁丝反复弯折，铁丝温度也会升高；

④用砂纸去反复摩擦铁丝，铁丝温度也会升高；

……

(3)学生进行实验。(提醒学生注意安全)

(4)教师进行总结：

用打火机去烧铁丝或用热水袋去捂铁丝，都是用热传递的方式使铁丝的温度升高，内能增加的，反复弯折铁丝和用砂纸反复摩擦铁丝，都是对铁丝做功，也会使铁丝的温度升高，内能增加。

(5)得出结论：改变物体内能有两种方式：热传递和做功，且在改变物体的内能上是等效的。

2.演示实验：压缩气体做功改变物体的内能

演示教材第9页图13.2-5两个实验，学生认真观察现象并思考教材上的问题：

(1)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，观察到的现象是硝化棉会着火，这是因为活塞压缩空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，硝化棉燃烧。

总结：对物体做功→温度升高→内能增加。

(2)烧瓶内装有少量的水，水的上方有水蒸气，塞紧瓶塞，用打气筒向瓶内打气，当塞子从瓶口跳起时，观察到瓶口附近有“白雾”出现，这是因为瓶内空气推动活塞做功时内能转化为机械能，温度降低，水蒸气液化成小水滴。

总结：物体对外做功→温度降低→内能减少。

(3)分析得出：做功能够改变物体的内能。

3.小结

(1)热传递改变内能

①物体吸热→温度升高→内能增加。

②物体放热→温度降低→内能减少。

③热传递改变内能的实质是能量的转移。

内能发生转移

(2)做功改变内能

①对物体做功→温度升高→内能增加→机械能转化为内能。

②物体对外做功→温度降低→内能减少→内能转化为机械能。

③做功改变内能的实质是能量的转化。

(3)热传递和做功在改变物体的内能上是等效的。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例3　改变物体内能的方式有两种。图13-2-5甲说明：        可以改变物体的内能；图乙说明：        可以改变物体的内能。

甲：放入冰箱的食物温度降低　　乙：迅速压下活塞使引火仪内空

气温度升高

图13-2-5

解析：做功和热传递是改变物体内能的两种方式，两者在改变物体的内能上虽然是等效的，但又有本质的区别。做功是将其他形式的能转化为内能；热传递是高温物体把内能传给低温物体，是内能的转移；题图甲中，冰箱与食物间发生了内能的转移，内能的改变方式是热传递；题图乙中，迅速压下活塞使空气温度升高，将机械能转化为内能，是用做功的方式改变物体的内能。

答案：热传递  做功

例4  飞船在返回地面通过大气层的飞行中，下列说法中不正确的是

(    )

A.飞船的机械能保持不变

B.飞船的一部分机械能转化为内能

C.飞船的势能越来越小

D.飞船的外表温度会升高

解析：飞船在返回地面通过大气层的飞行中，要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，其机械能变小，而内能增加，外表温度升高，能量的总量不变，B、D选项正确，A选项不正确；飞船的高度越来越小，因此其势能越来越小，C选项正确，因此应选A。 

答案：A

【跟踪训练】

1.下列事例中，属于做功改变物体内能的是(  B  )

A.冬天晒太阳感觉暖和

B.冬天两手互相摩擦，手感觉暖和

C.冬天围着火炉烤火感觉暖和

D.冬天在暖气房里感觉暖和

2.小明在参观科技馆时看到了一种新型的“旋转焊接”技术。如图13-2-6所示，不旋转的铝件在强大压力作用下顶住高速旋转的铜件，通过  做功   的方式使两者接触处温度急剧升高，内能增大，这样铜和铝接触处的分子相互渗透，由于分子间存在 引  力的作用，从而使两者紧密结合在一起。

图13-2-6

三、热量

1.师：提出问题：如果让一个高温物体和一个低温物体接触，会发生什么现象？

生：高温物体的温度会降低，低温物体的温度会升高。

师：高温物体的内能减少，低温物体的内能增加，内能从高温物体转移到低温物体，这是利用热传递的方式改变物体的内能。在热传递的过程中，传递能量的多少叫做热量。

2.阅读教材第8页第3自然段，思考下列问题：

(1)什么叫做热量？

(2)热量的单位是什么？

(3)物体吸收或放出热量，内能会如何改变？

3.检查学生自学情况

(1)在热传递过程中，传递能量的多少叫热量。

(2)热量的单位是焦耳(J)。

(3)物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。

4.教师进行总结、强调

(1)高温物体放出热量，内能减少，低温物体吸收热量，内能增加。

(2)热量是一个过程量，可以说“吸收热量”或“放出热量”，但不能说“物体具有或含有热量”。

(3)热传递的条件是存在温度差，如果温度相同，则不能发生热传递。

【规律总结】

1.内能和温度的关系

物体内能的变化，不一定引起温度的变化，这是由于物体内能变化的同时，有可能发生物态变化。物体在发生物态变化时内能变化了，温度有时变化有时却不变化，如晶体的熔化和凝固过程，还有液体沸腾过程，内能虽然发生了变化，但温度却保持不变。

温度的高低，标志着物体内部分子运动速度的快慢。因此，物体的温度升高，其内部分子无规则运动的平均速度增大，分子的动能增大，因此内能也增大；反之，温度降低，物体内能减小。因此，物体温度的变化，一定会引起内能的变化。

2.内能与热量的关系

物体的内能改变了，物体却不一定吸收或放出了热量，这是因为改变物体的内能有两种方式：做功和热传递，即物体的内能改变了，可能是由于物体吸收(或放出)了热量，也可能是对物体做了功(或物体对外做了功)。

热量是物体在热传递过程中内能变化的量度。物体吸收热量，内能增加，物体放出热量，内能减少。

3.热量与温度的关系

物体吸收或放出热量，温度不一定变化，这是因为物体在吸热或放热的同时，如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固)，温度却保持不变。

物体温度改变了，物体不一定要吸收或放出热量，也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了，温度改变了。

例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解)

例5  下列关于温度、内能和热量的描述中正确的是(    )

A.物体的温度不变，内能一定不变

B.做功和热传递都能改变物体的内能

C.温度高的物体含有的热量比温度低的物体多

D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递

解析：内能的多少与物体的质量、温度、体积、物态有关，温度不是决定物体内能大小的唯一因素，应考虑其他因素，故选项A错误；改变物体内能的两种方式：做功和热传递，且这两种方式在改变物体内能上是等效的，故选项B正确；热量不是状态量，不能说“含有”或者“具有”热量，故选项C错误；热传递的条件是有温度差，热传递的特点是高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热量从高温物体传给低温物体，但内能小的物体温度可能比内能大的物体温度高，因此热量也可能由内能小的物体传给内能大的物体，故选项D错误。   

答案：B

【跟踪训练】

1. 下列语句：①天气真热；②物体吸热；③摩擦生热；④热不可耐。其中“热”表示“温度”的是(  D  )

A.①②　　　　B.①③　　　　C.②③　　　　D.①④

2. 关于温度、热量、内能，以下说法正确的是(  C  )

A.物体的温度越高，所含的热量越多

B.0 ℃的冰没有内能

C.一个物体吸收热量时，温度不一定升高

D.对物体做功，物体的温度一定升高

课堂小结

1.构成物体的所有分子，其分子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，物体的温度越高，内能越大。

2.改变物体内能的途径有热传递和做功。它们在改变物体内能上是        等效的。

3.对物体做功，物体的内能增大；物体对外做功，物体的内能减小。

4.在热传递过程中，高温物体放出热量，温度降低，内能减小；低温物体吸收热量，温度升高，内能增大。

5.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。

板书设计

第2节  内能

一、物体的内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。

1.内能不同于机械能

2.一切(运动、静止、高温、低温)物体都有内能

3.内能与温度的关系

二、改变物体内能的方法：

1.热传递

2.做功

三、热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。

教学反思