初中物理人教版九年级全册第2节 内能导学案

这是一份初中物理人教版九年级全册第2节 内能导学案，共12页。


备课笔记
课外拓展：
詹姆斯·普雷斯科特·焦耳（James Presctt Jule，1818年12月24—1889年10月11日），出生于曼彻斯特近郊的沙弗特，英国皇家学会会员，英国物理学家.
由于他在热学、热力学和电学方面的贡献，皇家学会授予他最高荣誉的科普利奖章（Cpley Medal）.后人为了纪念他，把能量或功的单位命名为“焦耳”，简称“焦”；并用焦耳姓氏的第一个字母“J”来标记热量以及“功”的物理量.
焦耳在研究热的本质时，发现了热和功之间的转化关系，并由此得到了能量守恒定律，最终发展出了热力学第一定律.国际单位制导出单位中，能量的单位——焦耳，就是以他的名字命名.
环节2 课堂教学展示
备课笔记
小组问题探讨：
1.内能与机械能有关吗？
2.物体在什么情况下具有内能？
特别提醒：
内能的绝对量不能测量，内能的改变量可以测量.一般只研究内能的改变量.
知识拓展：
备课笔记
特别提醒：
1.由于物体内能与诸多因素有关，有些因素用宏观手段是无法测量的，所以要计算出某一个物体所具有的内能是不可能的，不同物质构成的质量相同的物体之间的内能大小也往往无法比较.事实上，对我们生活、生产实践有意义的只是同一物体在不同情况下内能的改变量.
2.内能也叫做热能，这是一种通俗说法.
3.一切物体，不论温度高低，都具有内能.
备课笔记
小组问题探讨：
1.改变物体内能的方式有哪些？
2.不同的方式可以同等程度地改变物体的内能吗？
知识拓展：
热传递发生的条件：不同物体之间或物体的不同部分之间存在温度差.
小组问题讨论：
热传递和做功改变物体内能时效果是相同的吗？他们的实质相同吗？
易错点拨：
外界对物体做功，物体的内能可能增加，不发生热传递时，物体对外做功，自身的内能减少.
小组问题讨论：
内能、热量和温度的区别和联系是什么？
知识点拨：
做功与热传递在改变物体的内能上是等效的.用做功的方式来改变物体的内能，实质是其他形式的能和内能间的转化；用热传递的方式改变物体的内能，实质是内能在物体间的转移.
环节3 课后反馈总结
布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.
课题
内能
课型
新授课
教学目标
知识与技能
1.了解内能的概念，知道内能是分子动能和分子势能的总和.
2.理解并能简单描述温度和内能的关系.
3.能正确理解内能和机械能的区别.
4.知道热传递可以改变物体的内能.
5.知道热传递过程中，所传递内能的多少叫做热量，热量的单位是焦耳.
6.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些生活事例.
过程与方法
通过演示实验说明温度和内能之间的关系.
2.通过观察、实验、探究找到改变物体内能的两种方法.
3.通过演示实验说明做功与物体内能的变化关系.
4.学会用类比的方法研究问题.
情感、态度与价值观
1.通过探究使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣.
2.通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验理解做功和内能变化的关系.
3.通过分析、对比,学会用类比的方法研究问题.培养学生良好的科学态度和实事求是精神，帮助学生树立勇攀科学高峰的理想和志向.
教学重点
内能概念的建立，改变物体内能的方法
教具准备
教师：多媒体课件、压缩空气引火仪、塑料瓶（带塞子）、打气筒、乙醚、脱脂棉等
学生：铁丝、铁锤、砂纸、火柴、保温水瓶（盛有热水）等
教学难点
正确理解内能与温度的关系，热量的概念，做功和热传递的比较
教学课时
2课时
课前预习
1.内能的概念：分子由于不停地做 热运动 而具有的动能叫做分子动能.分子之间由于存在类似弹簧形变时的相互 作用力 而具有的势能叫做分子势能.构成物体的所有分子，其 热运动的动能 与 分子势能 的总和叫做物体的内能.
2.内能的单位和影响因素：内能的单位是 焦耳（J） ，各种形式能量的单位都是焦耳 .物体的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.一切物体都具有内能，当物体的温度升高时，内能 增加 ；温度降低时，内能 减少 .
4.改变物体内能的方法有两种： 热传递 和 做功 ，这两种方法在改变内能上是等效的.
5.热传递改变物体的内能：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 .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 .
课前预习
6.做功改变物体的内能：对物体做功，物体的内能会 增加 ；物体对外做功，则物体本身的内能会 减少 .
巩固复习
教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
新课导入
教师用多媒体播放嫦娥二号奔月动画视频，让学生观察、思考与交流.利用学生的感官来激发学生的求知欲，迅速进入课题思考，同时也让学生为祖国成就而自豪.
待学生看完后，教师提问：嫦娥二号发射、进入月球轨道三次制动，依靠什么能量做动力呢？
学生思考、讨论，发表各自的看法.
教师对学生进行启发、引导：靠的是燃料燃烧产生高温高压的燃气推动火箭做功，把卫星送上月球.燃气为什么有这么大的能量呢？这种能量有什么特点？它与前面学习的电能、机械能有何不同呢？大家通过这节课的学习后，你就会明白.好，下面我们开始探究学习.
进
行
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课
内能
1.内能的概念
教师可先复习动能和势能的相关知识，指出运动的物体因运动而具有动能，高处的物体因受重力而具有重力势能，发生弹性形变的物体因有弹力而具有弹性势能.教师向学生展示教材P7图13.2-1、图13.2-2，引导学生类比分析.
师 我们知道宏观物体运动时具有动能，那么微观物体分子具有什么能呢？
生：分子在永不停息地做无规则运动，一切运动的物体都具有动能，那么分子也具有动能.
师 真棒！运动的分子具有动能，那么它的动能大小与什么因素有关？
生：上节课讲的扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，分子的运动跟温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，分子具有的动能也就越大.
师 同学们说得很好，我们知道弹簧发生弹性形变时具有势能，而分子间有相互作用力，相互吸引或排斥的分子会不会也有势能呢？
生：相互吸引或排斥的分子应该也具有势能.
师同学们说得对，我们知道宏观物体的动能和势能统称为机械能，而微观物体的分子动能与分子势能的总和，我们叫做内能，下面我们就一起来认识内能.
板书：物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和叫做物体的内能.
师 请同学们思考：是不是一切物体都具有内能？
学生认真思考并积极讨论.（有的回答是，有的回答不一定）
师 大家不要着急，要想弄明白这个问题，我们先看教材P8的图片13.2-3，然后分析这幅图中的铁水和冰具有能量吗？为什么具有？
生1：炽热的铁水，温度很高，分子运动很剧烈，它具有内能.
生2：冰山上冰冷的冰块，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.
进
行
新
课
教师鼓励学生，并进行总结和板书.
板书：一切物体内部的分子都在做无规则运动，那么一切物体都具有内能.
【例1】下列有关物体内能的说法中，正确的是（ ）
A.0℃的物体没有内能B.内能是物体内部一部分分子做无规则运动所具有的能
C.内能是物体具有的动能和势能的总和
D.一切物体都有内能
解析：内能是物体内部所有分子的分子动能和分子势能的总和，一切物体在任何时刻任何温度下都具有内能，故选D.
答案：D
2. 内能和机械能的区别
师 请同学们思考内能和机械能有什么区别.
生1：机械能是宏观物体具有的，看得见，能直观感受到.而内能是微观分子具有的，看不见，只能借助它表现出来的现象感知；
生2：分子总是在永不停息地运动，因此，内能应该每时每刻，不论何种状态都具有；但物体的机械能不是每时每刻都有.
教师鼓励学生的回答，并进行总结：内能与机械能是两种不同形式的能，内能是与分子运动相对应的能量，是物体内部分子动能与分子势能之和，是与物体内部分子数、温度、分子间距离有关的能量.机械能是与整个物体的机械运动相对应的能量，是物体动能与势能之和，是由物体质量、整个运动状态和相对位置决定的能量.
板书：（1）内能和机械能是两种不同形式的能，不能混淆.
（2）一切物体都具有内能，但并不是所有物体都具有机械能，如在水平地面上静止的石头便没有机械能.
3. 内能的影响因素
师 内能大小可能与什么因素有关？请大家积极发言.
生1：与温度有关，物质温度发生变化时，分子运动速度快慢也会变化，所以物体内能也会变化.
生2：与质量有关，对同一物质而言，质量越大，物体内部分子数目越多，所以分子动能和势能也大，内能也大.
生3：与状态有关，当物质的状态发生变化，分子间距离也会发生变化，则分子间相互作用力的强弱也会变化.所以分子间势能发生变化，内能也变化.
教师鼓励学生的回答，并进行总结和板书.
板书：
（1）内能与温度有关，同一物体，温度越高，内能越大，温度越低，内能越小.
（2）内能还与物体的体积（或质量、状态）有关，同种物质，温度相同时，体积（质量）越大，内能越大.
【例2】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ）
A.物体的质量越大，内能越小
B.物体举得越高，内能越大
C.物体运动得越快，内能越大
D.物体温度越高，内能越大
解析：在分析物体内能大小时，应注意物体的内能与三个因素有关，即物体的质量、温度、状态，与物体的运动速度和举起的高度无关，物体的速度和举起的高度影响的是机械能，而机械能与内能是两种不同形式的能；对于同一物体，温度越高，内能越大.同种物质，温度相同，状态不变时，质量越大，内能越大，故选D.
进
行
新
课
答案：D
物体内能的改变
1.热传递
师 我们已经认识了内能，知道了内能与温度的变化关系，知道了内能的影响因素，下面请同学们观看两个实验，想想老师是通过什么方式改变物体的内能的.
实验1：把一根粗铁丝，在酒精灯上加热，铁丝温度升高，内能增加.
实验2：教师引导两名同学上讲台，演示两手互搓实验，发现手互搓后变热，温度升高，内能增加.
师 改变物体的温度可以改变物体的内能.那么改变物体内能的方法有哪些呢？请同学们思考如何使一根粗铁丝的温度升高，内能增加.大家可以通过交流、讨论、动手做实验的方式进行探究.然后看看谁想出的办法多.
学生根据生活经验，提出各种猜想，并思考、设计实验进行探究.
教师巡视，了解情况.学生发表各自探究后的意见.
教师收集、整理并点评使铁丝的温度升高、内能增加的办法：
①可以用锤子敲打铁丝；②用砂纸摩擦铁丝；③用开水烫；④点燃火柴加热；
⑤反复弯折铁丝等等.
教师引导学生对上述方法进行分类归纳，并说出分类依据.
生：①②⑤属于外力做功；③④属于给它加热.
师 同学们说得很正确，①②⑤是通过“做功”的方式改变内能，而③④的“加热”其实是使温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低.这个过程叫做热传递.热传递过程中内能如何变化呢？
生：发生热传递时，高温物体内能减少，低温物体内能增加.
板书：热传递可以改变物体的内能，发生热传递时，高温物体内能减少，温度降低；低温物体内能增加，温度升高，当两个物体温度相同时，热传递停止.
2.热量的概念
师 请同学们再想想，如何能使一杯开水的内能减少呢？
生1：把开水杯放入冷水中浸泡一会儿.
生2：在开水杯中放入冰块.
生3：把开水杯放进冰箱中一会儿……
师 同学们说得很对，下面我们一起来认识热量.
板书：在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量.
师 请同学们试着用热量来解释开水温度降低过程中内能的变化.
生：开水温度降低，放出热量，内能减少；而冷水、冰块周围的气体、冰箱中的气体吸收热量，温度升高，内能增加.
教师点评学生的回答，并进行总结：物体吸收或放出的热量越多，它的内能改变越大.
【例3】 下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是（ ）
A.物体温度升高，一定吸收了热量
B.物体放出热量时，温度一定降低
C.物体温度升高，内能一定增加
D.物体内能增加时，温度一定升高
解析：改变物体内能的方式有做功和热传递，它们在改变物体的内能上是等效的.物体温度升高可能是对物体做了功，也可能是物体吸收了热量，所以A选项错误；
进
行
新
课
当晶体在熔化和凝固时，分别吸收和放出热量，而温度保持不变，所以B、D选项错误；物体的温度升高，其内部分子的动能增加，所以内能一定增加，因此C选项正确.
答案：C
3.利用做功的方式改变物体的内能
师 再请大家思考一个问题，冬天，我们感觉手很冷时，为了让手变得温暖，你通常有哪些做法？
生：（踊跃回答）双手来回搓；往手上哈气，握着热水袋、暖炉；晒太阳；烤火；
劳动；跑步……
教师点评学生的回答，并予以肯定.
师 对物体做功，物体的内能增加.在我们用气筒不断给自行车车胎打气的过程中，你能感觉气筒壁的温度有什么变化？
生：气筒壁温度升高了.
师 好，下面我们来做一个实验.（教师演示压缩空气引火仪的实验，帮助学生进一步理解做功可以改变物体的内能.）
实验分两步进行，为便于比较，第一步中厚玻璃筒内先不放易燃物，直接压缩筒内空气.
师提问：筒内空气的温度、内能有无变化.实验说明了什么？
学生可能会感到困惑：空气内能增加与否怎么能看得见？
教师接着演示第二步：将易燃物硝化棉放入厚玻璃筒内，并压缩筒内空气.（要求学生仔细观察，发现硝化棉燃烧起来）
师接着提问：（1）研究对象是什么？（2）为什么放入硝化棉？
生：（1）研究对象是空气，而不是硝化棉.（2）放入棉花的目的是利用转换法显示空气温度升高.
教师总结：这个实验说明空气的温度升高了，内能增加了.对物体做功，会使物体的内能增大.
师 对物体做功，会使物体的内能增大，那反之，如果物体对外做功，内能有何变化？好，请同学们看下面的实验.（师演示：教材P9“演示”中的实验2.）
提示：用饮料瓶代替大口玻璃瓶进行实验（更安全，现象更明显）.
学生观察后，教师提问：观察到的现象有哪些？瓶盖跳起说明了什么？出现水雾是什么现象？说明了什么？水雾起了什么作用？
学生思考、交流、讨论.发表各自看法.
教师点评：压缩气体时，瓶内气体温度升高，内能增加，热空气将热量传递给水，使水的温度升高.瓶内气体推动塞子做功时，内能减少，水蒸气放热液化形成“白气”（小水滴）.这个实验说明了物体对外做功时，内能减少.
板书：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体内能减少.
师 同学们，内能与我们的生活息息相关，我们时时刻刻、无处不在地与内能打交道，我们在生产、生活中利用内能.内能利用得好时能给我们人类带来好处，利用得不好时也会给我们带来危害.请大家阅读教材P9“科学世界——地球的温室效应”短文.并请大家思考“地球的温室效应”是怎么回事？我们有什么想法？
学生积极思考并发言.
【例4】 下列所描述的场景中，属于利用热传递改变物体内能的是（ ）
A.冬天人们搓手取暖
B.小孩从滑梯上滑下时臀部感受到热
C.加剧的温室效应使得多年的积雪融化了
D.古代的人钻木取火
解析：改变物体内能的方法有两种，即做功和热传递.加剧的温室效应使气候变暖，多年的积雪由于吸热而融化，这是热传递使雪内能增加的结果，而其他三项都是摩擦做功使物体的内能增加.故正确选项为C.
答案：C
教学板书
课堂小结
同学们，我们通过这节课的学习，不仅收获了不少知识，更重要的是学会了两种研究问题的方法——“类比法”和“转换法”.我们通过把内能与机械能进行类比，大家知道了内能是分子动能和分子势能的总和.而且还知道了影响内能的因素.我们通过转换法，知道了内能改变的两种方法：做功和热传递.更重要的是明白了内能与我们的生产、生活息息相关，我们在不知不觉地利用它.大家深深体会到，物理是一门有趣有用的科学.只要大家平时多关注生活、留心观察身边的现象，勤于思考，就会轻松地学好物理.好，谢谢大家！
教
材
习
题
解
答
想想议议（P7）
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？
解：推动瓶塞的能量来自瓶内压缩气体的内能.因为暖水瓶中的开水不断汽化，使瓶内气体的密度不断增大（相当于压缩的气体），瓶内气体压强增大，当瓶内气体压强作用在瓶塞上产生向上的压力，大于瓶塞的重力和大气给瓶塞向下的压力时，瓶内压缩的气体就会推开瓶塞，对瓶塞做功，瓶内压缩气体的内能减小，压缩气体的内能转化为瓶塞的机械能.
动手动脑学物理（P10）
1.请分析在以下过程中，冰粒、火箭箭体和子弹的内能是在增大还是减小？机械能在增大还是减小？
教
材
习
题
解
答
（1）云中形成的冰粒在下落中，温度渐渐升高变成了雨滴.
（2）火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高.
（3）子弹击中一块木板，温度升高.
解：（1）冰粒内能增大，机械能减小；（2）火箭箭体内能增大，机械能增大；（3）子弹内能增大，机械能减小.【解析】（1）冰粒在下落过程中，克服空气阻力做功，一部分机械能转化为内能，因而冰粒的机械能减小，内能增大；（2）火箭在升空过程中，速度增大、高度升高，所以机械能增大，同时克服摩擦做功，箭体温度升高，内能增大，这些都是消耗了燃料的化学能转化而来的；（3）子弹击中木板后，速度减小，机械能减小，温度升高说明内能增大.
2.用物体内能改变的方式说明“炙手可热”和“钻木取火”的含义.
解：“炙手可热”：手放在火焰上，通过热传递的方式使手的内能增大，温度升高；“钻木取火”：克服摩擦对木头做功，使木头内能增大，温度升高而燃烧.
3.生活中有时通过加强热传递直接利用内能，有时又通过阻碍热传递防止内能转移.请你各举两个实例.
解：加强热传递直接利用内能：烧开水、晒太阳等；阻碍热传递防止内能转移：用热水瓶装开水保温、冬天穿棉衣保暖等.
4.把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用手感觉图钉温度的变化，并解释这种变化.
解：图钉的温度升高了，因为克服摩擦对图钉做功，机械能转化为内能，使图钉内能增大，温度升高.
难
题
解
答
【例5】小明和小刚为一件事争论起来.小明说：“零摄氏度的水和零摄氏度的冰的温度是一样的，因此，它们的内能是一样的.”小刚说：“不对，它们的内能是不一样的.”你认为他俩谁说得对？说出你的理由.
解析：内能与物体内部分子的热运动和分子之间的作用情况有关，即与物体的温度、质量、状态、体积有关.注意题目中的隐含条件是水和冰的质量相等.
答案：小刚说得对.因为温度和质量相同的水和冰，一个是液态，一个是固态，体积也不一样，所以它们的内能不一样.
【例6】冬天手冷时，用嘴向手上“哈气”（即缓慢地吹气），手会感到暖和.若用劲向手上快速“吹气”，手不但不会暖和，反会觉得更冷.都是从嘴里出来的“气”，为什么会有不同的感觉呢？
解析：本题涉及改变物体内能的方法和影响蒸发快慢的因素，还要明白哈气和吹气的区别.
答案：冬天手觉得冷时，向手上“哈气”是从口中哈出气体中的水蒸气液化时放热，放出的热量通过热传递被手吸收了，手的内能增加，手会感到暖和.若使劲儿向手吹气，则是加快手表面空气流动，使手表面的水分蒸发加快，水分蒸发时从手上吸热，所以手不但不会暖和，反会觉得更冷.
备课笔记
思想方法：
对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的想象去认识或用易测量的物理量间接测量.
教学反思
1.本节课教师首先用类比的方法，让学生联想分子具有动能和势能，在初步给出分子的动能和势能的基础上，建立内能的概念.
2.探究实验及小组讨论来完成本节重要教学内容，在教给学生学习方法的同时，让他们体验到成功的喜悦，加深他们对物理这门学科的感情，师生共同走进这一神奇的物理殿堂.
3.构建宽容和谐的教学氛围.在理解改变内能的方法时，教师要求学生联系自己平时利用取暖的做法，体会改变内能的方法.这种事例贴近学生生活，不仅调动了学生学习的主动性，更重要的是收到了很好的教学效果，师生互动参与教与学.
4.在帮助学生理解热量的概念时，可以把热量、温度、内能作比较，找出它们之间的联系和区别，这样使学生达到较深入的理解热量概念的目的.
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结