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课题 1.2 内能和热量
教科版 九年级物理上册
制作 高文超
教学目标
1.物理观念：
（1）知道分子运动的快慢与温度的关系；
（2）了解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系；
（3）知道人类改变和利用内能的两种方式；
（4）了解热量的概念；从能量转化的角度认识燃料的热值。
教学目标
2.科学思维：
（1）会根据分子动理论用类比的方法建立内能的概念。类比已知认识到宏观能量（机械能和势能），认识物体内的微观能量——内能——分子动能和分子势能之和。
（2）用能量的观点认识燃料这一人类目前利用得最广泛、最重要的能源。从能的转化角度认识燃料的燃烧过程。
（3）通过实例认识做功过程、热传递过程都是改变物体内能的过程。
教学目标
3.科学探究：
通过实验探究，温度对扩散的影响，让笔杆热起来得出结论并作出解释。
4.科学态度与责任：
（1）认识内能及内能的改变与人类的生活、生产息息相关，具有普遍性，提高利用内能服务人类社会的意识。
（2）认识使用燃料的价值，知道合理使用不同燃料对节约能源、保护环境的重要性。
教学目标
教学重点
一切物体都具有内能；内能改变的两种方式是做功和热传递；燃料的热值。
教学难点
温度、内能、热量三个基本热学概念的联系。
新知导入
2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。约10分钟后，神舟十六号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，航天员乘组状态良好，发射取得圆满成功。
新知导入
这次任务是我国载人航天工程进入空间站应用与发展阶段的首次载人飞行任务，也是第一次有科学家加入航天员乘组。
新知导入
“神十六”乘组中，首次包含航天驾驶员、航天飞行工程师、载荷专家三个航天员类型，同时也是航天飞行工程师和载荷专家的首次飞行。其中载荷专家桂海潮是来自北京航空航天大学的一名教授，主要负责空间科学实验载荷的在轨操作。
新知导入
神舟十六号航天员乘组由景海鹏、朱杨柱、桂海潮3名航天员组成，其中景海鹏曾三次“飞天”，是一名资深的航天员。而另一名航天员桂海潮，也因北京航空航天大学教授的身份备受关注。
新知讲解
神舟十六号载人飞船发射成功
新知导入
神舟十六号载人飞船的长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭燃料燃烧后产生的能量是什么能量？是什么能量转化为火箭的机械能？
新知导入
今天的天气晴间多云，最高气温37℃。”哇，真热！太阳向大地辐射着能量
太阳，向大地辐射着能量
新知讲解
一、温度与热运动
宏观现象中包含着许多微观的信息。对于扩散现象的探究，可以帮助呢了解分子世界的一些奥秘。
冷水
热水
开始时
冷水
热水
10分钟后
新知讲解
实验探究 温度对扩散的影响
把两滴蓝墨水分别同时滴入盛有冷水和热水的两个玻璃杯中，比较两杯水中墨水的扩散的快慢，你能得出什么结论？
冷水
热水
开始时
冷水
热水
10分钟后
新知讲解
一、温度与热运动
现象：热水中墨水扩散快
冷水
热水
10分钟后
结论：温度高，扩散快
温度表示物体的冷热程度。物体的温度越高，扩散越快，说明构成物质的大量分子做无规则运动越剧烈。
新知讲解
一、温度与热运动
也就是说，温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度。因此，人们把物体内部的大量分子做无规则运动叫做热运动（thermal motion）。
温度与热运动
新知讲解
一、温度与热运动
这些热谱图显示人体各部位的温度差异，间接说明人体不同部位分子热运动情况是不同的。
新知讲解
二、物体的内能
运动的物体具有动能，运动的分子也同样具有动能。
运动的汽车具有动能，运动的分子也具有动能。
新知讲解
二、物体的内能
我们知道，运动的物体具有动能，运动的分子也同样具有动能。
运动的足球具有动能，运动的分子也具有动能。
新知讲解
二、物体的内能
运动的物体具有动能，运动的分子同样具有动能。
伸缩的弹簧具有弹性势能。分子间有存在着引力和斥力，分子间存在着分子势能。
物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和，叫做物体的内能（internal energy）。
新知讲解
二、物体的内能
内能是储存在物体内部的能量。一切物体都有内能。同一物体，温度越高，物体内分子运动越剧烈，分子动能越大，内能也会越大。例如，一杯水的温度由10℃升高到20℃，那么这杯水的内能一定也增加了。
新知讲解
二、物体的内能
内能还跟物体内部分子多少、种类、结构、状态等因素有关。内能的改变会影响物体内部分子的运动及结构的变化，从而引起热膨胀、熔化、凝固、蒸发等各种热现象。
新知讲解
讨论交流 南极的冰山有内能吗？
关于冰山内能的对话
我们这里年平均气温是-25 ℃ ，这里的冰山肯定没有内能了。
不会，物体都是由分子构成的，冰山中分子也在做热运动，所以冰山也具有内能。
新知讲解
讨论交流 南极的冰山有内能吗？
关于冰山内能的对话
南极是世界上最冷的地方，对小企鹅的对话，你有什么看法？
一切物体都是由分子组成的，分在不停的做无规则运动，分子具有动能，分子间有相互作用力，分子具有势能，分子动能与势能的总和就是物体的内能。冰山有内能。
新知讲解
三、改变内能的方式
内能，是能量的一种形式。它可以从火堆传过来，也可以由你双手摩擦产生，还可以来自通电的电热器
内能是能量的一种形式
新知讲解
实验探究 让笔杆热起来
拿一支铅笔，你怎样让笔杆热起来？试一试，你有几种方法？
和同学进行交流，统计所有的方法，并进行归纳分类。
方法一：放在太阳下晒
方法二：与手摩擦
方法三：
让笔杆热起来
新知讲解
三、改变内能的方式
改变物体的内能，可以归纳为两种方式：一是以内能的形式从一个物体直接传递，叫做热传递（heat transfer）。
用火烧水——热传递
烤火取暖——热传递
新知讲解
三、改变内能的方式
以内能的形式从一个物体直接传递，叫做热传递（heat transfer）。
热传递
高温火
低温人
内能转移
高温火
高温水
内能转移
热传递
新知讲解
三、改变内能的方式
改变物体的内能，可以归纳为两种方式：一是以内能的形式从一个物体直接传递，叫做热传递（heat transfer）。在热传递过程中，转移内能的多少叫做热量（heat）。另一种是从其他形式的能量转化为内能或内能转化为其他形式的能量，叫做做功（do word）。
新知讲解
三、改变内能的方式
热传递
高温火
低温人
内能转移
高温火
低温水
内能转移
热传递
高温物体
放出热量，内能减少
低温物体
吸收热量，内能减少
内能转移
热传递
新知讲解
讨论交流 气体的内能
气体破裂瞬间，气体内气体体积增大，对外做功，温度降低，气体的内能怎样变化？对照如图所示的结果，你有什么看法？
应用温度——压强传感器可以探究气球破裂瞬间球内气体温度和压强的变化
气球破裂瞬间球内气体温度、压强的变化
新知讲解
三、改变内能的方式
改变物体的内能的两种方式：
1.热传递：内能的转移。吸收热量，内能增加；放出热量，内能减少。
2.做功：内能的转化。物体对外界做功，本身内能减少，气体膨胀做功；外界对物体做功，物体内能增加，摩擦生热。
新知讲解
三、改变内能的方式
燃气内能减少
做功
火药燃气
碎纸
内能转化
活塞
气体
内能转化
做功
气体内能增大
新知讲解
三、改变内能的方式
热传递
低温物体，吸收热量，内能增加
高温物体，放出热量，内能减少
内能转移
做功
外界对物体做功，内能增加，机械能转化内能
物体对外界做功，内能减少，内能转化机械能
我们可以用功来度量内能的改变。由于内能可以方便地转移或与其他形式的能量相互转化，因此为人类所广泛利用。
新知讲解
三、改变内能的方式
怎样改变和利用物体的内能
（a）在古代，人类学会了钻木取火的方法
（b）通过炼钢炉加热，改变其内能，可使铁熔化
（c）地下蕰藏着丰富的地热资源，世界上大约有20多个国家使用地热取暖或发电
新知讲解
四、燃烧 放出热量
秋天的晚上，同学们在野外宿营、围坐在一堆熊熊燃烧的篝火旁，欢笑，唱歌
篝火
新知讲解
四、燃烧 放出热量
在篝火旁，我们为什么会感到温暖？
从微观上看，篝火周围空气分子的热运动变得剧烈了。
这意味着空气内能增加了，这些能量是从哪里来的呢？
新知讲解
四、燃烧 放出热量
燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。在现代社会，人类所用的大部分能量来自各种燃料的燃烧。
炒菜，利用燃料的燃烧，将燃料的化学能转化为内能
新知讲解
讨论交流 认识燃料
燃料的种类很多，木材是燃料。煤、汽油、柴油和天然气是很好的燃料。你还知道哪些燃料？和同学们交流。
柴油
新知讲解
讨论交流 认识燃料
根据你的经验，相等质量的不同燃料，燃烧时放出的热量相同吗？
不同燃料的成分不同，贮存的化学能也不同。相同质量的不同燃料在燃烧时放出的热量是不同的。
柴油
新知讲解
四、燃烧 放出热量
为了描述燃料的燃烧特性，我们把燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫做这种燃料的热值（heat value）。用符号q表示，即
热值q的单位：J/kg
热量Q的单位：J
质量m的单位：kg
新知讲解
四、燃烧 放出热量
热值的意义：
1.同种燃料完全燃烧时放出的热量跟它的质量成正比 。
2.相同质量的不同燃料，在完全燃烧时放出的热量并不相等。
燃料燃烧放出的热量跟什么因素有关？
燃料燃烧放出的热量跟燃料的质量和种类有关。
新知讲解
一些常见燃料的热值 ╳107J/kg
燃料名称 热值 燃料名称 热值
干木柴 约1.2 无烟煤 约3.4
烟煤 约2.9 煤油 4.6
酒精 3.0 汽油 4.6
焦炭 3.0 氢气 14.3
柴油 4.3 人工煤气107J/m3 0.8~1.9
木炭 3.4 天然气107J/m3 0.9~4.5
新知讲解
四、燃烧 放出热量
1.燃料完全燃烧时放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫做这种燃料的热值。
2.热值的符号q ， 其单位：J/kg或J/m3
3.木炭的热值为3.4×107J/kg的含义:
表示1kg的木炭在完全燃烧时放出的热量为3.4×107J。
天然气气的热值为4.5×107J/m3，表示1m3的天然气在完全燃烧时所放出的热量为4.5×107J
4.氢气的热值最大。
新知讲解
请从右表中查出天然气单位热值（取中间值）说出它表示的是什么意思。一个三口之家使用天然气做饭、洗澡，月消耗30m3，相当与完全燃烧多少千克干木柴？
解析：天然气取q1=3.0╳107J/m3，干木柴q2=1.2 ╳107J/kg。完全燃烧释放的热量Q=Vq1=30m3 ╳ 3 ╳ 107J/m3=9 ╳108J，
需要干木柴==75kg。
讨论交流 使用燃料
新知讲解
讨论交流 使用燃料
2023年8月1日
读数为36.637m3
2023年7月1日
读数为6.637m3
7月份消耗天然气体积
V=36.637m3-6.637m3=30m3。
新知讲解
事实上，对于实验“让笔杆热起来”中的笔杆，如果你没有看见内能改变的过程，根据结果，你能判断它内能增大的原因吗？是由于放在火上烘烤，还是由于用手摩擦？显然，这是不可能的。热传递和做功在改变物体内能上是等效的。因此，功、热量和内能应该有相同的单位，都是焦耳。
课堂练习
1.下列说法不正确的是（ ）
A. 温度表示物体的冷热程度
B. 构成物体的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
C. 内能只跟物体内部分子多少有关
D. 物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动
C
课堂练习
2.下列生活情景中，通过热传递改变物体内能的是 （ ）
A．搓手暖和
B．从滑梯上滑下，臀部发热
C．钻木取火
D．晒太阳暖和
D
课堂练习
3.下列情景属于做功改变物体内能的是（ ）
A.冰棒在口中熔化
B.冬天晒太阳暖和
C.反复弯折铁丝，铁丝发热
D.手腕轻度扭伤用冰袋冷敷
C
课堂练习
4.关于燃料的热值，说法正确的是（ ）
A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料，热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D. 燃料完全燃烧时热值大
A
课堂练习
5.将一瓶热值为3×107J/kg的酒精用去一半，剩下半瓶酒精的密度、热值（ ）
A. 密度、热值变为原来的一半
B. 密度不变、热值为原来的一半
C. 密度为原来的一半、热值不变
D. 密度、热值都不变
D
课堂总结
1.温度与热运动：温度越高，扩散越快，大量分子运动越剧烈。物体内大量分子的无规则运动叫做热运动。
2.物体的内能：物体内所有分子无规则运动的动能和分子相互作用的势能的总和，叫物体的内能。内能与分子多少、种类、结构、状态有关。内能、热量、功的单位都是焦耳（J）。
3.改变内能的方式：做功和热传递。其效果相等。
内能可以转移或与其他形式能量相互转化。
在热传递过程中，转移内能的多少叫做热量。
高温物体放热，内能减少；低温物体吸热，内能增大。
4.燃烧，放出热量。燃烧，燃料的化学能转化为内能。燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫做燃料的热值。热值是燃料的特性，与燃料的种类有关。
公式： = / ，单位：J/kg或J/m3。
板书设计
1.温度与热运动：温度越高，扩散越快，大量分子运动越剧烈。物体内大量分子的无规则运动叫做热运动。
2.物体的内能：物体内所有分子无规则运动的动能和分子相互作用的势能的总和，叫物体的内能。内能与分子多少、种类、结构、状态有关。内能、热量、功的单位都是焦耳（J）。
3.改变内能的方式：做功和热传递。其效果相等。
内能可以转移或与其他形式能量相互转化。
在热传递过程中，转移内能的多少叫做热量。
高温物体放热，内能减少；低温物体吸热，内能增大。
4.燃烧，放出热量。燃烧，燃料的化学能转化为内能。燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料的质量m的比，叫做燃料的热值。热值是燃料的特性，与燃料的种类有关。
公式： = / ，单位：J/kg或J/m3。
作业布置
1.课堂作业P12.T1
2.家庭作业P12.T2、T3。
P12 家庭实验室 沙子变热的原因
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com)
中小学教育资源网站
兼职招聘：
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