初中科学浙教版九年级上册第5节 物体的内能优秀课后测评

物体的内能

一、教学目标

1、知道分子在永不停息的作无规则运动，热运动的剧烈程度与温度有关，并且具有动能；知道分子之间存在作用力，并且有势能。

 2、知道物体的内能是物体内部所有分子的动能和势能的总和，知道物体内能有关的意义。

3、能区别物体的内能和机械能这两种不同形式的能量。

4．使学生知道做功可以改变物体内能的一些事例；知道可以用功来量度内能的改变。

    5．了解内能和热量的区别和联系。

6．能用做功和内能改变的关系来解释摩擦生热等常见的物理现象，

二、教学重点难点

   重  点：  改变内能的方式：做功、热传递和内能改变的关系。

   难  点：  用做功和内能改变的关系来解释摩擦生热等常见的物理现象；热传递和内能改变的关系。

三、教学器材准备    

空气压缩引火仪，水蒸气受热膨胀演示器，不同条件下内能转化的装置，打气筒等。

四、课堂教与学互动设计

[创设情境，导入新课]

一、引入新课

  演示：墨水注射在水中的扩散

  问：同学们在刚才演示的实验中看到了什么？

  生：墨水在水中慢慢散开来了。

  二、新课教学

师：对的，象这样两种物质相互接触时彼此进入对方的现象叫扩散现象。除了老师刚才演示的扩散现象 以外，同学们在日常生活中还接触过哪些类似的扩散现象？

  生：炒菜时可闻到菜的香味……

      打开酒坛子可闻到酒味……

      ……

  师总结：实际上扩散现象在气体、液体、固体中都存在，只不过在固体中进行的慢一些，时间长一些，如将平滑的铜板与铝板紧压在一起，几年后，可以发现各自的表面找到了对方的成份。为什么会产生扩散现象呢？

  生讨论：物体内部的分子在做永不停息的运动。（七年级下已学过）

  师：准确地说，扩散现象说明物体内部的大量分子都在永不停息地做无规则运动，而且这种运动与温度有关，下面就请大家利用身边的器具来探究物体内部大量分子无规则运动的激烈程度与温度的关系。

  （生开始实验，师提示指导：分子运动的激烈程度即扩散的快慢，所以虽然分子看不见，可通过扩散的快慢来推知分子运动的激烈程度。）

  生做完实验总结：温度越高，分子无规则运动越激烈。

  师顺势下定义：正因为分子无规则运动与温度有关，所以把物体内部的大量分子的永不停息的无规则运动叫分子的热运动。

  强调：大量分子、永不停息、无规则运动

  思考与讨论：为什么水能保持一定的体积，又难以被压缩？

              铁丝为什么不仅有一定体积还有一定形状，且很难被拉断又很难被压缩呢？

  师总结：大量分子能聚集在一起形成固体或液体，说明分子之间存在吸引力，难以被压缩是因为分子之间又存在着排斥力。

  展示：两个铝块压紧相吸

  展示：弹簧球模型---用弹簧连着两只乒乓球模拟分子间的作用力，当弹簧处于自由状态时，模拟分子间引力等于斥力；当弹簧处于压缩状态时，主要表现为斥力；当弹簧处于拉长状态时，主要表现为引力。

  师述：分子之间的作用力与弹簧球之间的作用力相似。而且作用力的大小与距离有关，但当分子间的相距很远时，分子之间就几乎没有作用力了。

  师问：根据三态分子示意图谁能说说固体分子扩散最慢

  生：因为固体分子间距小

      因为固体分子引力大

     （教师应给予鼓励）

  回忆：关于机械能。

  生：机械能由动能和势能组成，动能是物体运动时具有的能，势能是物体被举高或发生弹性形变时具有的能。

  师：那么和运动着的物体一样，做无规则运动的分子应具有动能，分子间存在着作用力，因此分子间还具有势能。我们将大量分子无规则运动所具有的动能和分子之间的势能的总和叫物体的内能。既然物体的内能由分子的动能和分子的势能组成，那么物体的内能大小与什么因素有关呢？

  （学生展开讨论）

  生：与温度有关，因为温度越高，分子热运动越快，分子动能就越大，所以物体内能越大……

      与分子的多少有关，因为分子越多，分子动能和势能的总和越大，所以物体内能越大……

      ……

  师补充：大家分析的没错，其实还与物体的体积有关，因为当体积发生变化时，分子间的相互作用力发生变化，从而使分子的势能发生变化，那么物体内能也要发生变化。总体上说，物体的内能与物体的温度、体积、质量（分子数越多，质量越大）有关。

  师：我们在学习内能时，同时还应注意两点：①物体内能是描述物体内部大量分子热运动时的能量，包括动能和势能，对单个分子研究没有意义。②一切物体都具有内能，不论温度高低，物体内部分子的无规则运动永不停息，即内能总是会存在。

  师问：那么物体的内能和机械能一样吗？

  生思考作答：不一样。

  师：那具体有什么不同呢？

生：它们形式不同，而且机械能是可以为零的，但内不可为零，

  师总结并举例：浮在洋面上的冰川具有什么能？

  生：没有运动，没有被举高，所以机械能为零，但内能是有的。

  师：那么空中飞行的子弹应既具有机械能，又具有内能。

[合作交流，探究新知]

    （一）做功可以改变物体的内能

    物体的内能跟物体的温度有关，温度越高，物体的内能越大。当物体的温度发生变化时，它的内能就发生相应的变化。如何改变物体的温度，同学们能够结合生活实际举出了许多的事例。今天我们先研究一种改变内能的方法——做功。

1、对物体做功，物体的内能会增大。

(1)探究活动：压缩空气发热实验。

    (出示)  空气压缩引火仪，简单介绍它的构造。取一块浸过乙醚的棉花（也可用火柴头代替），放入玻璃筒底。将活塞涂上少许蓖麻油(起润滑和密封作用)，放人玻璃筒的上口。要提醒学生注意观察筒内棉花的变化。迅速地压下活塞的一瞬间，可看到棉花燃烧发出的火光。

    (2)分析实验现象。

    组织学生讨论：实验现象说明了什么?从燃烧的条件：可燃物、温度达到着火点、有助燃物三者缺一不可展开讨论，从而得出压缩空气做功，消耗了机械能，使空气内能增大，温度升高引起棉花燃烧。

    (3)生活事例：事实上，当我们注意观察周围事物，就会发现许多做功改变物体内能的事例，由学生举例并分析：例如，给自行车轮胎打气时，打气筒也会变热，这也是由于压缩空气的缘故。用其他的方法对物体做功，也能使物体的内能增加，最典型的是摩擦生热，如冬天搓双手取暖，古人的“钻木取火”等。

    (4)归纳学生所举事例，得出结论：  外界对物体做功，物体的内能就会增大。

    同学们所举的事例都是做功使物体的内能增加，做功能不能使物体的内能减小呢?

 2．物体对外做功时，本身的内能会减小。

    (1)探究活动：水蒸气膨胀对外做功，水蒸气的内能怎样变化？

    按照课本图5．1．6所示，课前组装好仪器，在瓶内装入少量的水。实验时提醒学生注意观察：软木塞会出现什么现象？试管中有什么现象出现？

(2)组织学生讨论并分析现象：软木塞跳起是由于高温高压的水蒸气膨胀对软木塞做功，从而使水蒸气的内能减小，温度就降低，水蒸气就液化成小水珠，就是我们看到的有雾产生。在这个过程中水蒸气减少的内能转变为软木塞获得的动能。

(3)常见事例：水沸腾时，茶壶盖被水蒸气顶起，就是水蒸气膨胀对外做功，使自己的内能减少，瓦特从这一现象中得到启发发明了蒸汽机；汽车中的汽油机、柴油机是由于汽油、柴油的燃烧使燃料的化学能转化为气体的内能，气体内能的释放，对外做功，从而使汽车移动。

⑷得出结论：  物体对外做功，物体的内能减小。

3、内能的改变可用做功来量度。做功能改变物体的内能，实质上是机械能与内能之间的相互转化。

启下： 同学们还记得小学时学过的热传递吗？通过热传递能否改变物体的内能呢？

 （二）热传递可以改变物体的内能

    1．热传递

 [热传递的知识在小学科学中已有所涉及，课前可预先准备有关热传递的知识，课堂上以小组提问、解答、汇报的形式展开]

 列举热传递的具体事例，如夏天喝饮料使人凉爽，冬天在炉火边取暖，引导学生复习热传递有关知识并能认识热传递的实质，边回顾边探讨下列问题：

(1)还记得热传递的含义吗？

指热从高温物体传到低温物体，或者从物体的高温部分传到低温部分；  

(2)要发生热传递必须具备什么条件？

存在温度差，热传递一直进行到温度相同(热平衡)为止；

(3) 热传递过程中，传递的是温度吗？是内能吗？

热传递过程中，高温物体温度降低，内能减少，低温物体温度升高，内能增加；

热传递的实质是内能的转移，内能从高温物体转移到低温物体或者从物体的高温部分转移到低温部分；传递的是内能，不是温度；

⑷热传递的具体方式有哪几种？各有什么特点？

热传导、对流和热辐射；[多媒体播放：热传递实验]

热传导：热从物体温度较高的部分沿着物体传到温度较低的部分，叫做传导。热传导是固体中热传递的主要方式.

找一找：我们周围的物质，哪些是优良的导热体？哪些是不良的导热体？

花岗岩、大理石、各种金属都是优良导热体，金属中最善于传热的是银，其次是铜和铝。瓷、纸、塑料、木头、玻璃、皮革等都是不良导热体。最不善于传热的是羊毛、羽毛、毛皮、棉花、石棉、软木和其他松软的物质。液体中、，除了水银以外，都不善于传热，气体比液体更不善于传热。

对流：靠液体或气体的流动来传热的方式叫做对流。对流是液体和气体中热传递的主要方式，气体的对流现象比液体更明显。

想一想：烧开水时，热源为什么要在下方？夏天，为什么把冰放在鱼的上方可保鲜？

有利于密度大的冷空气下降，密度小的热空气上升，形成对流。另外，对着液体或气体吹风，可使对流加快。[多媒体播放：对流演示实验]

想一想：海陆风是怎样形成的？

辐射：因自身的温度，以可见光、不可见光的形式向外发射能量的现象；用辐射方式传递热，不需要任何介质，因此，辐射可以在真空中进行。地球上得到太阳的热，就是太阳通过辐射的方式传来的。物体温度越高，对外的热辐射越强。

    一般情况下，热传递的三种方式往往是同时进行的。

    练一练：下列事例中，热传递的主要方式是哪种?

 (1)炉子上烧水使整壶水都变热。             [对流]

     (2)夏天喝饮料，把冰块放人饮料中降温。     [传导]

     (3)冬天在炉子旁取暖。                     [辐射]

     (4)把金属勺放在热汤中，勺把会烫手。       [传导]

  2．热量

  热传递过程中所传递的能量叫做热量。（这个定义强调热量是传递过程中的能量，不在热传递过程中的能量不能叫热量。比如，可以说一壶水具有多少能量，不能说一壶水具有多少热量。一壶开水在降温过程中，可以说经热传递给周围环境多少热量。一块冰熔化成水，可以说在这个过程中吸收了多少热量，这就是说热量是一个过程量）。热传递过程实质是内能转移的过程，而热量是热传递过程中能量转换的一种量度。

想一想：冬天穿羽绒衣觉得非常暖和。有人说，这是因为羽绒内的热量特别多，有人说它的内能特别大。这些说法对吗？为什么？

（三）探究活动：不同条件下内能的转化

1、按照课本图5.1.8所示，课前组装好器材，介绍各种器材的名称及用途；明确探究的目的；

2、接通电源通电若干分钟，观察并记下水升高的温度△t1。

3、切断电源，倒去杯中已升温的清水，换成与原先质量和初温相同的水，滴入蓝黑墨水，使通电时几乎不透光；

4、接通电源，通电相同时间，观察并记下水升高的温度△t2。

思考与讨论：1、两次实验中，能量是怎样转化的？

（电能转化为电磁辐射，再转化为水的内能；）

2、比较△t1与△t2,并解释它们大小不同的原因；

结论：电流通过灯泡所做的电功通过光辐射和热辐射放出相同的能量，由于物体吸收辐射能的本领跟物体的颜色、透光性这些条件有关，在不同条件下转化为物体的内能是不同的。

  （四）做功和热传递对改变物体的内能是等效的

[多媒体播放]：  一根铁丝变热温度上升了，可以是用火烤使其内能增加，也可以不断弯折通过做功使其内能增加，

说明做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但我们无法从其温度上升判断出其内能的增加依靠的是做功还是热传递。做功和热传递这两种方式虽然对改变物体内能是等效的，但本质还是有区别的。“做功”属于能量的转化：热传递属于能量的转移，因此，认为”做功”和“热传递”是一样的说法是错误的。

  练一练：说出以下现象中改变物体内能的方式，

(1)用打气筒打气时，筒壁发热。                 [活塞压缩气体做功]

(2)从滑梯上滑下时，臀部会有灼热的感觉。       [克服摩擦做功]

(3)双手互相搓。感觉暖和。                     [克服摩擦做功]

(4)用电水壶煮外水。                           [电流做功]

（五）功、内能、热量采用相同的单位：焦耳(J)，简称焦。

     通过做功改变物体内能时，可以用功来量度内能的改变；用热传递改变物体内能时，可用物体放出热量和吸收热量的多少来量度。热量和功都可以用来量度物体内能的改变，所用的单位也应该相同都是焦耳  。

（六）功、内能和热量的区别

内能是物体的状态量，一个物体处于一定状态就对应着一个确定的内能。热量是热传递过程中内能转移的多少，即内能的改变量，热量是一个过程量。我们只能说物体有多少内能而不能说物体有多少热量，说一个物体有多少热量是没有意义的。内能和热量的区别就如同机械能和机械功，前者是物体的状态量，后者是一个过程量，我们只能说物体有多少机械能而不能说物体有多少功。   

想一想 内能和热量这两个概念有什么不同？内能和机械能的区别是什么？

    练一练

   1、热传递的方式有     、     和      。 其中能在真空中传播热，不需要依赖媒质的是            ；靠液体、气体的流动来传递热的是           。

   2、改变物体内能的方法有     和            。

3、在下列过程中，利用热传递改变物体内能的是    (  )

      A、钻木取火        B 、用锯锯木板，锯条发热

      C、用热水袋取暖    D、两手互相搓搓，觉得暖和

4、下列实例中属于机械能转化为内能的是    (  )

      A、点燃的火箭飞向太空         B、陨石坠人地球大气层成为流星

      C、广场上的石凳被晒得发烫     D、气缸里的活塞在燃气推动下运动

5、下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是  （  ）

 A、冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷      B、闭合开关后，灯泡发光

C、烧水时，水蒸气顶起壶盖                    D、给电动白行车的蓄电池充电

6、下列说法中正确的是    （  ）

 A、0℃的物体也具有内能                     B、运动速度大的物体内能大

C、物体的内能与温度无关                     D、 物体对外做功其内能一定增大

本节课我们学到了什么？

    1．做功可以改变物体的内能。对物体做功，物体的内能会增大；物体对外做功时，本身的内能会减小：内能的改变可用做功来量度。做功改变物体内能的实质是机械能与内能之间的相耳转化。

    2．热传递可以改变物体的内能，物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减少。内能的改变也可用热量来量度。热传递的实质是内能的转移．内能从高温物体转移到低温物体或者从物体的高温部分转移到低温部分。

    3．做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

 课外同步作业：

1、  小资料[关于“卡”]、阅读、视窗[冷冻原子]可由学生课外阅读、分析、相互探讨。

2、  作业本作业。