13.2 內(nèi)能（導(dǎo)學(xué)案）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【教師版】

第2節(jié)內(nèi)能（導(dǎo)學(xué)案）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.會用類比的方法建立內(nèi)能的概念，能簡單描述溫度和內(nèi)能的關(guān)系。2.知道熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能。3.知道熱量的概念和單位。4.知道做功可以使物體內(nèi)能增加或減少的一些實(shí)例?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】1.內(nèi)能、熱量概念的建立。2.改變物體內(nèi)能的兩種途徑?！緦W(xué)習(xí)難點(diǎn)】用類比的方法建立內(nèi)能的概念?！咀灾黝A(yù)習(xí)】閱讀教材，完成以下問題：1.內(nèi)能的概念：分子由于不停地做熱運(yùn)動而具有的動能叫做分子動能；分子之間由于存在類似彈簧形變時的相互作用力而具有的勢能叫做分子勢能。構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和叫做物體的內(nèi)能。內(nèi)能的單位是焦耳（J），各種形式能量的單位都是焦耳。2.內(nèi)能的影響因素：物體的內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子之間的相互作用情況有關(guān)。一切物體都具有內(nèi)能，當(dāng)物體的溫度升高時，內(nèi)能增加；溫度降低時，內(nèi)能減少。此外，物體的內(nèi)能還與物體的質(zhì)量、狀態(tài)等因素都有關(guān)。3.熱傳遞改變物體的內(nèi)能：在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。發(fā)生熱傳遞時，高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少；低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加。4.做功改變物體的內(nèi)能：對物體做功，物體的內(nèi)能會增加；物體對外做功，物體的內(nèi)能會減少.【合作探究】探究一、內(nèi)能1.分子具有動能與勢能（1）分子動能【想一想】運(yùn)動的物體（如籃球、車輛等）具有動能；物體內(nèi)的分子在做熱運(yùn)動，是否也具有能量？【結(jié)論】運(yùn)動的分子也具有動能，叫作分子動能。（2）分子勢能【想一想】一根被壓縮的彈簧各部分互相排斥，被拉伸的彈簧各部分互相吸引，具有彈性勢能。分子間既相互吸引又相互排斥，是否也具有能量？【結(jié)論】分子間也具有勢能，叫作分子勢能。2.內(nèi)能（1）構(gòu)成物體的所有分子，其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。（2）內(nèi)能的單位是焦（J）。（3）飛在空中的足球，具有重力勢能；足球在空中飛行，還具有動能?？罩羞\(yùn)動的足球除了整體具有機(jī)械能外，同時還具有內(nèi)能。機(jī)械能與整個物體的機(jī)械運(yùn)動情況有關(guān)，而內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子之間的相互作用情況有關(guān)，內(nèi)能是不同于機(jī)械能的另一種形式的能。（4）一切物體，不論溫度高低，都具有內(nèi)能。炙熱的鐵水具有內(nèi)能；冰冷的冰塊，溫度雖然低，其中的水分子仍然在做熱運(yùn)動，所以也具有內(nèi)能。3.影響內(nèi)能大小的因素【想想議議】物體內(nèi)能的大小與哪些因素有關(guān)？（1）內(nèi)能大小與溫度的關(guān)系對一杯水加熱時，水的溫度越高，水內(nèi)部分子運(yùn)動越劇烈，內(nèi)能越大。反之，溫度越低，內(nèi)能越小.（2）內(nèi)能大小與質(zhì)量的關(guān)系【想一想】溫度相同、質(zhì)量不同的水，內(nèi)能相同嗎？為什么？【分析】溫度相同、質(zhì)量不同的水，質(zhì)量越大，水分子數(shù)目越多（多/少），所以分子動能和勢能的總和也會越大，即水的內(nèi)能也越大。所以在溫度相同、狀態(tài)相同時，物質(zhì)的質(zhì)量越大，內(nèi)能越大。（3）內(nèi)能大小與狀態(tài)（體積）的關(guān)系【想一想】一塊0℃的冰熔化成0℃的水時內(nèi)能是否改變?【分析】因?yàn)?℃的冰熔化成0℃的水時，要吸收熱量，體積變小，分子間的距離變小，作用力變大，所以水的內(nèi)能變大?？梢娢矬w的內(nèi)能跟物體的狀態(tài)（體積）有關(guān).【結(jié)論】物體的內(nèi)能跟物體的溫度、質(zhì)量、狀態(tài)等因素有關(guān).4.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別內(nèi)能機(jī)械能概念物體內(nèi)部所有分子動能與分子勢能的總和物體所具有的動能和勢能的總和影響因素物體的溫度、體積、質(zhì)量、狀態(tài)等物體的質(zhì)量、速度、高度（或形變程度）研究對象微觀世界的大量分子宏觀世界的所有物體存在條件永遠(yuǎn)存在運(yùn)動或在高處或發(fā)生彈性形變【例題1】（多選）四只相同的燒杯中裝有水，水量及溫度如圖所示。關(guān)于四只燒杯中水的內(nèi)能的大小，下列判斷正確的是（）A．a(chǎn)燒杯中水的內(nèi)能大于b燒杯中水的內(nèi)能B．c燒杯中水的內(nèi)能大于d燒杯中水的內(nèi)能C．c燒杯中水的內(nèi)能大于a燒杯中水的內(nèi)能D．d燒杯中水的內(nèi)能大于c燒杯中水的內(nèi)能【答案】CD。【解析】選項A.a與b質(zhì)量相同，b的溫度高，所以b的內(nèi)能大，A錯誤；選項BD.c與d質(zhì)量相同，d的溫度高，所以d的內(nèi)能大，故B錯誤，D正確；選項C.c與a的溫度相同，c的質(zhì)量大，所以c的內(nèi)能大，故C正確。所以選CD。探究二、物體內(nèi)能的改變【想一想】寒冷的冬天，為什么人們喜歡抱熱水袋？人從熱水袋中得到了什么？【分析】這是因?yàn)榘l(fā)生了熱傳遞，熱水把內(nèi)能傳遞給人，人們獲得了內(nèi)能，而熱水減少了內(nèi)能。1.熱量（1）在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫熱量，單位是焦。（2）發(fā)生熱傳遞的一些實(shí)例：用火燒水做飯；冬天對手呵氣感到暖和；棉被太陽曬得暖呼等.2.熱傳遞改變物體的內(nèi)能（1）發(fā)生熱傳遞時，低溫物體吸收熱量，內(nèi)能增加；高溫物體放出熱量，內(nèi)能減少。物體吸收或放出的熱量越多，它的內(nèi)能改變越大。（2）熱傳遞的過程：實(shí)質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)移的過程。內(nèi)能從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移?？梢姛醾鬟f可以改變物體的內(nèi)能。3.做功改變物體的內(nèi)能【思考】除了熱傳遞外，還有什么途徑可以改變物體的內(nèi)能？（1）實(shí)例分析：人從滑梯下滑時的情景。【分析】人從滑梯下滑時屁股有點(diǎn)發(fā)燙，說明摩擦可以產(chǎn)生熱，這部分內(nèi)能是哪里來的呢？很明顯這部分內(nèi)能并不是熱傳遞得到的。原來，人下滑時要克服摩擦力做功，把一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。可見，做功也可以改變物體的內(nèi)能。（2）演示實(shí)驗(yàn)①如圖所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，把活塞迅速壓下去，觀察發(fā)生的現(xiàn)象?！痉治觥棵藁〞紵饋?，是因?yàn)榛钊麎嚎s氣體做功，使空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)?？梢妼ξ矬w做功，可以增大物體的內(nèi)能。②如圖所示，燒瓶（或可樂瓶）內(nèi)盛少量水。給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳出時，觀察瓶內(nèi)的變化。在上述實(shí)驗(yàn)中，通過什么途徑改變了玻璃筒和燒瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能？【分析】圖中瓶內(nèi)水上方存在著無色透明、無法看到的水蒸氣；當(dāng)塞子跳起來時，可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧，說明水蒸氣液化成了可以看到的小水滴。在這個過程中，氣體膨脹對外做功，溫度降低，內(nèi)能減小?？梢姡矬w對外做功，內(nèi)能減小.結(jié)論：外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加；物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少。（3）生活及自然界中利用做功改變內(nèi)能的現(xiàn)象①冬天人們搓手感到暖和；②從滑梯下滑時屁股有點(diǎn)發(fā)燙；③汽車急剎車時，輪胎克服地面間的摩擦做功，內(nèi)能增加，溫度升高，輪胎表面被燒焦；④流星穿越大氣層時，克服空氣阻力做功，內(nèi)能增加，溫度太高，達(dá)到流星燃點(diǎn)，流星燃燒?！纠}2】如圖的實(shí)驗(yàn)或事例都揭示了一定的物理知識，關(guān)于它們的說法正確的是（）A．甲圖中，使小孩臀部發(fā)熱是通過熱傳遞的方式來實(shí)現(xiàn)的B．乙圖中，人搓手發(fā)熱說明物體對外做功，內(nèi)能增大C．丙圖鉆木取火過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．丁圖中水蒸氣將塞子沖出的過程中，水蒸氣通過做功的方式使自己內(nèi)能增大【答案】C.【例題3】如圖所示，在燒瓶內(nèi)盛少量水。給瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳起來時，可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)了____，說明水蒸氣_______（填物態(tài)變化名稱）成了可以看到的小水滴。在這個過程中，氣體膨脹對外_____，溫度______內(nèi)能______?！敬鸢浮堪嘴F，液化，做功，降低，減少.【解析】給瓶內(nèi)打氣，瓶內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高，氣體膨脹，使瓶塞跳起來，同時高溫的水蒸氣遇冷液化為小水滴，就是我們看到瓶內(nèi)出現(xiàn)了白霧，說明水蒸氣發(fā)生了液化。在上述過程中，氣體膨脹對瓶塞，使得瓶內(nèi)氣體溫度降低，內(nèi)能減少。探究三、溫度、熱量與內(nèi)能1.溫度、熱量與內(nèi)能（1）溫度溫度表示物體的冷熱程度。是一個狀態(tài)量，一個物體在某一時刻對應(yīng)一定的溫度。描述溫度時，一般說“物體的溫度高或低、是多少、降低或升高了多少“等。例如：夏天天氣熱，這個“熱”表示溫度.（2）內(nèi)能內(nèi)能表示物體內(nèi)部所有分子做無規(guī)則運(yùn)動的動能和分子勢能的總和。是一個狀態(tài)量，所有物體都有內(nèi)能。描述物體的內(nèi)能一般說“物體具有內(nèi)能、改變了內(nèi)能、傳遞了內(nèi)能等”。例如：“摩擦生熱”，表示克服摩擦力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以這個“熱”表示內(nèi)能.（3）熱量熱量表示熱傳遞過程中傳遞內(nèi)能的多少。熱量是一個過程量，只有發(fā)生熱傳遞時，才能用熱量來量度內(nèi)能的變化量（物體吸收或放出的能量的多少）。不發(fā)生熱傳遞，講熱量就沒有意義。描述熱量時，只能說物體“吸收、放出”熱量，不能講“物體具有熱量”。2.溫度與熱量（1）物體吸收熱量，溫度不一定變化（選填“一定”或“不一定”）。晶體熔化時，吸收熱量，溫度不變。晶體凝固時，放出熱量，溫度不變。（2）物體溫度變化時，不一定要吸收或放出熱量。物體溫度降低，可能是物體對外界做功。物體溫度升高，可能是外界對物體做功。3.溫度與內(nèi)能（1）物體溫度變化時，內(nèi)能一定變化（選填“一定”或“不一定”）。物體溫度降低，內(nèi)能減少；物體溫度升高，內(nèi)能增加。（2）物體內(nèi)能變化時，溫度不一定變化。晶體熔化時，吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變。晶體凝固時，放出熱量，內(nèi)能減少，溫度不變。4.熱量與內(nèi)能（1）物體吸熱或放熱，一定會引起內(nèi)能的變化（選填“一定”或“不一定”）。物體吸收熱量，內(nèi)能增加。物體放出熱量，內(nèi)能減少。（2）物體內(nèi)能改變，不一定是由于物體吸收或放出熱量。物體內(nèi)能增加，可能是外界對物體做功。物體內(nèi)能減少，可能是物體對外界做功?！纠}4】關(guān)于溫度、熱量、內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．溫度高的物體比溫度低的物體內(nèi)能大B．一杯水的內(nèi)能比一桶水的內(nèi)能小C．物體吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加D．水放出熱量凝固成冰過程中，溫度不變，內(nèi)能減小【答案】D.【解析】A．影響內(nèi)能大小的因素除了溫度以外，還有物體的質(zhì)量、體積和狀態(tài)。只憑溫度高低，無法比較內(nèi)能的大小，A錯誤；C．晶體熔化時吸收熱量，內(nèi)能增加，溫度不變，C錯誤；D．水凝固成冰的過程中，放出熱量，內(nèi)能減小，溫度不變，D正確。所以選D.【精講點(diǎn)撥】1.內(nèi)能是指物體內(nèi)部大量分子所具有的內(nèi)能，而不是單個分子的內(nèi)能，一切物體無論溫度高低都具有內(nèi)能。2.內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別：機(jī)械能是描述宏觀物體具有的能量，與物體質(zhì)量、高度、速度等有關(guān)；而內(nèi)能是描述微觀物體（分子）具有的能量，與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子間的相互作用情況有關(guān)。3.做功和熱傳遞對內(nèi)能改變的效果是等效的。一個物體的溫度升高，內(nèi)能變大，可能是熱傳遞，也可能是外界對物體做了功?！練w納整理】內(nèi)能內(nèi)能①熱傳遞——實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移.用熱量來量度內(nèi)能的變化量.②做功——內(nèi)能與其它能的轉(zhuǎn)化.用功來量度內(nèi)能的變化量.熱傳遞和做功改變物體的內(nèi)能是等效的.①物體內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和，叫物體的內(nèi)能；單位是焦.②一個物體溫度升高時，它的內(nèi)能就增加；一個物體溫度降低時，它的內(nèi)能就減少.③影響內(nèi)能大小的因素：物體溫度、質(zhì)量、狀態(tài).內(nèi)能【課堂練習(xí)】1．仔細(xì)觀察圖中甲、乙兩杯水。下列說法正確的是（）A．甲杯中水的內(nèi)能多B．乙杯中水的內(nèi)能多C．甲杯和乙杯中水的內(nèi)能一樣多D．無法判斷【答案】B.【解析】由圖可知，甲和乙杯中水的質(zhì)量相同，但乙杯中水的溫度高于甲杯，因?yàn)樵谫|(zhì)量相同的情況下，物體的溫度越高，物體的內(nèi)能越大，所以乙杯中水的內(nèi)能大，故B正確，ACD錯誤。故選B．2.在下圖中，屬于熱傳遞改變內(nèi)能的是（）ABCDABCDA．兩手相互摩擦能發(fā)熱 B．用火給水壺里的水加熱C．鋸木頭鋸子發(fā)燙 D．壓縮空氣引火【答案】B?！窘馕觥緼CD.兩手相互摩擦能發(fā)熱，木頭鋸子發(fā)燙，壓縮空氣引火，這些是做功改變物體的內(nèi)能，故ACD不符合題意；B.用火給水加熱，是熱傳遞改變物體的內(nèi)能，故B符合題意。所以選B.3.關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（）A．物體溫度升高，一定是吸收了熱量B．物體吸收熱量，溫度一定升高C．0℃的冰塊，內(nèi)能一定不為零D．溫度高的物體含有的熱量多【答案】C?！窘馕觥緼．物體溫度升高，內(nèi)能增加，可能是吸收了熱量，也可能是外界對物體做了功，故A錯誤.B．物體吸收熱量，溫度不一定升高；例如，晶體熔化過程和液體沸騰過程，物質(zhì)不斷吸收熱量，但是溫度不變，故B錯誤.C．一切物體都具有內(nèi)能，0℃的冰塊，內(nèi)能一定不為零，故C正確.D．由于熱量是一個過程量，不能說物體含有多少熱量，故D錯誤.所以選C。4.如圖1所示，在氣缸A中密封有壓縮空氣，B是一個被銷釘K鎖住的活塞，C是一支溫度計。若活塞與氣缸壁間沒有摩擦，當(dāng)把銷釘拔出后，活塞向_____（填“左”或“右”）運(yùn)動，氣缸A內(nèi)氣體對外做功，溫度計的示數(shù)________。【答案】右，減小.【解析】由題意可知，若活塞與氣缸壁間沒有摩擦，當(dāng)把銷釘拔出后，活塞向右運(yùn)動，氣缸A內(nèi)氣體對外做功，內(nèi)能減小，溫度減小，溫度計的示數(shù)減小。圖1圖2圖1圖25.如圖2所示，試管內(nèi)裝有水，用塞子塞緊試管口，用酒精燈加熱試管底部，一段時間后，塞子從試管口被管內(nèi)氣體推出，試管口附近伴隨有白霧出現(xiàn)，這是因?yàn)樵嚬軆?nèi)的氣體對塞子______時，將管內(nèi)氣體的__