資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第十章 機械能、內能及其轉化
10.2 內能（2）
教學目標：
1.物理觀念：
（1）了解內能的概念，知道任何一個物體都具有內能。能簡單描述溫度和內能的關系。
（2）知道熱量的概念及單位。
（3）結合實例分析，知道熱傳遞是改變物體內能的一種方式，是內能的轉移過程。
（4）知道做功可以使物體內能增加或減少的一些事例。
2.科學思維：
會根據分子動理論用類比的方法建立內能的概念。
3.科學探究：
通過演示壓縮空氣做功、氣體膨脹做功，分析做功可以改變氣體的內能。
4.科學態度與責任：
了解用熱傳遞和做功改變物體內能的方法在生產、生活中的應用，會應用相關知識解釋一些現象。
教學重點：內能、熱量概念的建立，知道改變物體內能的兩種途徑。
教學難點：用類比的方法建立內能的概念
教學課時：1課時
教學用具：壓縮空氣引火儀、試管、水、軟木塞、酒精燈、鐵架臺、電火花發生器、密閉金屬容器、汽油、軟木塞
教學互動設計：
1、 創設情景，導入新課
2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛星發射中心點火發射。飛行乘組由航天員湯洪波、唐勝杰和江新林組成，湯洪波擔任指令長。湯洪波參加過神舟十二號載人飛行任務，唐勝杰和江新林都是首次飛行。
2023年12月21日21時35分，經過約7.5小時的出艙活動，神舟十七號航天員湯洪波、唐勝杰、江新林密切協同，在空間站機械臂和地面科研人員的配合支持下，完成了天和核心艙太陽翼修復試驗等既定任務 ，出艙活動取得圓滿成功。
我國首位重返空間站的航天員湯洪波時隔兩年再度漫步太空，航天員唐勝杰成為我國目前為止執行出艙任務年齡最小的航天員。
火箭發射過程中，其尾部炙熱的火焰具有的能量屬于什么能？
二、新課講授，師生互動
（一）物體的內能
物體由于運動具有動能。
受重力的物體舉高后具有重力勢能。
發生彈性形變的物體具有彈性勢能。
物體做機械運動具有機械能。
與宏觀物體由于運動具有動能類似，分子由于熱運動而具有的能叫作分子動能；與發生彈性形變的物體具有彈性勢能類似，分子之間由于存在相互作用力而具有的能叫作分子勢能。
物體內所有分子的分子動能與分子勢能的總和叫作物體的內能(inner energy) 。
觀察與思考
如圖所示，在一厚玻璃管中放一塊蓬松的硝化棉，快速壓下玻璃管上端的活塞時，可以看到硝化棉燃燒起來。
如圖所示，在一個試管里裝一些水，用軟木塞塞緊。用酒精燈對試管加熱，等水沸騰后，可以看到蒸汽把軟木塞頂跑。
如圖所示，在金屬容器中滴入數滴汽油，形成汽油蒸氣和空氣的混合氣體。用橡皮塞塞住容器口后，利用電火花點火，可以看到橡皮塞被頂跑。
（二）改變物體的內能的方式
根據這些現象，分析物體的內能發生了怎樣的變化，內能改變的方式都是什么，能的形式發生了哪些變化。
硝化棉能夠燃燒，表明管內空氣溫度已升高到硝化棉的燃點。管內空氣溫度升高，表明管內空氣分子的運動變得激烈了，氣體的內能增加了。管內空氣的內能增加，是因為壓下活塞時，外界對它做了功，活塞的機械能轉化為氣體的內能。
生活經驗告訴我們，兩個溫度不同的物體互相接觸時，溫度低的物體要升溫。這時，我們說低溫物體從高溫物體吸熱，高溫物體向低溫物體放熱。物體吸收或放出熱的多少， 叫作熱量(heat) 。
高溫的火放出熱量 低溫的腳吸收熱量
在如圖所示的實驗中，點燃的酒精燈把熱量傳給了水，使水的溫度升高，水的內能增加。隨著水的溫度不斷升高，水的內能不斷增加。當水沸騰后，液態的水變成水蒸氣，蒸汽的分子運動更加激烈，分子間距離增大，從而體積膨脹，把軟木塞頂跑。在這一過程中，先是酒精燈的火焰把熱量傳給試管中的水，水的內能增加，直至汽化為水蒸氣；然后是水蒸氣對軟木塞做功，把它的內能轉化為軟木塞的機械能。
酒精燃燒釋放熱量，傳給了水，水的內能增加。水沸騰后，液態的水變成水蒸氣，蒸汽體積膨脹，把軟木塞頂跑。在這一過程中，先是酒精燈的火焰把熱量傳給試管中的水，水的內能增加，直至汽化為水蒸氣；然后是水蒸氣對軟木塞做功，把它的內能轉化為軟木塞的機械能。
在如圖所示的實驗中，電火花點火，使容器中的汽油蒸氣和空氣的混合氣體發生化學反應，化學反應釋放出的熱量使反應物內能迅速增加，成為高溫高壓氣體，氣體膨脹把橡皮塞頂跑。在這一過程中，先是化學反應熱(即化學能)變為高溫高壓氣體的內能，然后是氣體對橡皮塞做功，把它的內能轉化為橡皮塞的機械能。
通過對上述實驗的觀察與思考，我們可以得出如下結論。
1.做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式：外界對物體做功，或者物體從外界吸收熱量，物體的內能增加。反之，物體的內能將減少。
通過對上述實驗的觀察與思考，我們可以得出如下結論。
1.做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式：外界對物體做功，或者物體從外界吸收熱量，物體的內能增加。反之，物體的內能將減少。
2.不同形式的能量(如內能和機械能、化學能和內能)之間可以互相轉化。
例 如圖所示，在試管內裝適量水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，橡膠塞被推出，管口出現大量“白氣”。下列說法正確的是（ ）
A.管口出現的“白氣”是水蒸氣
B.水蒸氣推出橡膠塞導致水蒸氣內能增加
C.水被加熱的過程中，其內能是通過做功的方式改變的
D.水蒸氣推出橡膠塞的過程中，橡膠塞的動能是由水蒸氣的內能轉化來的
解析 如圖所示，酒精通過燃燒將化學能轉化為火焰的內能，傳遞給試管內的水，水吸收熱量，水內能增加，溫度升高，液態水汽化為水蒸氣，水蒸氣膨脹推動橡膠塞做功，水蒸氣的內能轉化為橡膠塞的動能，同時水蒸氣內能減少，溫度下降，水蒸氣液化成小水滴“白氣”。所以，“水蒸氣推出橡膠塞的過程中，橡膠塞的動能是由水蒸氣的內能轉化來的”說法正確。答案應選“D”。
三、總結反思，超越自我
1.物體的內能：物體內所有分子動能和分子勢能的總和，叫物體的內能。內能、熱量、功的單位都是焦耳（J）。
2.改變內能的方式：做功和熱傳遞。
不同形式的能量（如內能和機械能、化學能和內能）之間可以互相轉化。
在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少叫做熱量。
高溫物體放出熱量，內能減少；低溫物體吸收熱量，內能增加。
外界對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少。
四、板書設計，整合提升
1.物體的內能：物體內所有分子動能和分子勢能的總和，叫物體的內能。內能、熱量、功的單位都是焦耳（J）。
2.改變內能的方式：做功和熱傳遞。
不同形式的能量（如內能和機械能、化學能和內能）之間可以互相轉化。
在熱傳遞過程中，物體吸收或放出熱的多少叫做熱量。
高溫物體放出熱量，內能減少；低溫物體吸收熱量，內能增加。
外界對物體做功，物體的內能增加；物體對外界做功，物體的內能減少。
五、大海揚帆，嘗試遠航
1. 下列說法不正確的是（ ）
A.分子由于熱運動而具有的能叫作分子動能
B.分子之間由于存在相互作用力而具有的能叫作分子勢能
C. 物體內所有分子動能和分子勢能的總和叫作物體的內能
D. 靜止的物體的內能為零
2．下列生活情景中，通過熱傳遞改變物體內能的是（ ）
A．用熱水袋取暖
B．從滑梯上滑下，臀部發熱
C．鉆木取火
D．用打氣筒給自行車胎打氣，氣筒壁發熱
3．下列生活實例中，通過做功改變物體內能的是( )。
A.冬天人們常用雙手互相摩擦取暖
B.把冰塊放在鮮榨的果汁里，喝果汁時感覺很涼快
C.利用太陽能熱水器“燒水”
D.摩托車發動機發動一段時間后，排氣管熱得發燙
4．關于物體的內能，下列說法正確的是( )。
A.物體運動得越快，內能越大
B.物體被舉得越高，內能越大
C.物體的溫度升高，內能變大
D.南極的冰山溫度很低，沒有內能
5．下列情景屬于做功改變物體內能的是（ ）
A.冰棒在口中熔化
B.冬天曬太陽暖和
C.反復彎折鐵絲，鐵絲發熱
D.手腕輕度扭傷用冰袋冷敷
參考答案1.D；2.A；3.A；4.C；5.C。
六、作業：P13.T2
課外作業P13.T3、T4。
P13-14閱讀材料 地源熱泵
教學反思：
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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