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第十三章 内能
第3节 内能
课前准备
学习目标
1.理解内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
2.知道做功和热传递可以改变物体的内能。
3.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。
课前准备
教学分析
学习重点 ：知道改变物体内能的两种方式及这两种方式在生活中的应用。
学习难点 ：对内能概念的理解。
学习方法 ：通过观察、讨论、实例列举学习本节的内容。
相关准备：烧杯、酒精灯、火柴、压缩空气引火器、硝化棉、烧瓶、打气筒、导管、橡皮塞、冰水、热水、蓝墨水、铁丝。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
想一想
“装有热水的暖水瓶瓶盖突然弹起”
是什么神奇的力量将这个瓶塞给“推”了出来？
这节课我们就来解释这个现象。
互动新授
一、内能
当我们举起一个重物时，这个重物的什么能量发生了变化，是增加了还是减少了，若是增加了，多出的能量来自哪里？
重物的重力势能增加，机械能增加，增加的机械能来自人对重物做功。这个过程人将自己的一部分能量转化给了重物，使得重物的机械能增加。
互动新授
下面我们用火来加热一个静止的物体，物体的机械能是否变化？
物体的机械能并没有变化。
实验探究
互动新授
就像上面我们举的例子，人对重物做了功，重物的机械能增加。物体从火上吸收能量，它的能量也一定增加，但它的机械能没有变化，那么它的什么能量增加了呢？
我们知道物体由于运动而具有的能量叫作动能。而构成物体的大量分子也都在做永不停息的无规则运动（分子动理论），这些分子当然也具有动能。
互动新授
当我们给物体加热，构成物体的大量分子吸收了外界的能量后，分子的运动速度变大，分子的动能变大，分子无规则运动的激烈程度变大，宏观表现出来的就是物体的温度升高。
互动新授
下面请两位同学如教材图13.3-2所示水平拉动弹簧。
实验探究
互动新授
当弹簧被拉长后，弹性势能变大。分子间的作用力类似弹簧形变时的相互作用力，即分子之间也具有势能，这种势能我们称之为分子势能。当我们加热一个物体，不仅仅是使得构成物体的大量分子的动能变大，同时也会使得分子的分子势能变大。
互动新授
大家回忆一下，在八年级学习“物态变化”时，曾学习过晶体（例如：冰）熔化时吸收热量，但温度不变，那么品体吸收的热量转化为了什么能量呢？
晶体熔化时吸收了热量，但温度不变，说明构成晶体的分子的动能不变。那么晶体吸收的能量必然转化为分子的势能，即晶体在熔化或液体在沸腾时吸收的热量，都是使得构成物质的分子的分子势能变大。
互动新授
总结：通过上面的学习我们知道了，分子具有动能，也具有势能。我们把构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫作物体的内能。内能的单位也是焦耳（J），简称焦。各种形式能量的单位都是焦耳。
互动新授
空中飞行的足球具有动能和势能，其统称为机械能。除此之外足球还具有内能，因为足球是由大量分子构成的，这些分子具有动能和分子势能，所以足球也具有内能。
若这个足球落到地面上，足球的机械能如何变化？内能如何变化？
互动新授
足球落地后停下，足球的重力势能变为零，动能变为零，机械能变为零。但其内能不会变为零。因为机械能与整个物体的机械运动情况有关，而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。内能是不同于机械能的另一种形式的能。
互动新授
例如：一块静止在地面上“烧红的铁块”，其机械能为零，但因为其温度很高，所以其内能很大。而在空中飞行的雪球，其因为温度很低，内能很小，但因为其具有一定的高度和速度，所以其机械能可能很大。
互动新授
注意：一切物体，不论温度高低，都具有内能。炙热的铁水，温度很高具有内能；冰冷的冰块，温度很低也具有内能。只是具有内能的大小不同。只要是物质，那它一定是由分子构成的，而且这些分子一定都在做永不停息的热运动，所以一切物质都具有内能。
互动新授
二、物体内能的改变
如何使手的内能增大？如何点燃火柴？如何使一根铁丝温度升高从而使其内能增加？
请根据生活经验和所学知识进行思考。
通过上述问题的讨论和思考，可以总结出两种改变内能的方式：热传递和做功。
互动新授
1.热传递
取出一根铁丝，把铁丝的一端放在酒精灯火焰上烧，请这位同学触摸另一端后告诉其他同学自己的感受，得出热传递、热量的概念，并理解温度、内能、热量三者间的差别。
在发生热传递过程中，传递能量的多少叫作热量。高温物体放出热量，内能减少；低温物体吸收热量，内能增加。
生活中有哪些利用热传递的例子？
示例：烧水时炉火给壶和水加热、晴天晒被子、用热水洗脚、冬天用嘴向手上呵气取暖等等。
互动新授
2.做功
动手在地上摩擦铁丝、弯折铁丝后再触摸，感觉有点热，讨论这种方式与上述热传递的方式使铁丝温度升高，内能增加有什么不同。再结合教材图13.3-4思考，回答图下方文字所提出的问题。
互动新授
外界对物体做功，机械能转化为内能，物体的内能增加，温度升高。
互动新授
实验一：
压缩空气引火。如图为压缩空气引火器，抽出活塞，在厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，注意观察筒里的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧。
实验探究
互动新授
压缩空气引火实验视频
实验探究
互动新授
实验中是什么原因导致了筒内温度升高？这是通过什么途径改变了玻璃筒内空气的内能？请运用刚才的结论来解释现象。
活塞向下运动，压缩筒内空气做功，使空气体积变小，内能增加，温度升高，达到脱脂棉的燃点。这说明对物体做功，物体内能增加，温度升高。
互动新授
实验二：空气膨胀致冷。结合图乙，在烧瓶内倒入一些温水，并盖紧瓶塞。向瓶内打气，注意观察瓶内出现的现象，当瓶塞跳起时，瓶内会出现白雾。思考：瓶内上方存在着无色透明的水蒸气，当瓶塞跳起时瓶内为什么会出现白雾？
实验探究
互动新授
空气膨胀致冷实验
实验探究
互动新授
瓶内出现白雾，是瓶内水蒸气液化成了小水滴，说明瓶塞跳起时，瓶内的温度降低，即空气的内能减小，瓶塞被空气推动，说明空气对瓶塞做了功。实验表明，空气膨胀对外做功，内能减少，温度降低。
做功和热传递在改变物体内能上是等效的。热传递是内能的转移，即内能从高温物体转移到低温物体上，或从同一物体的高温部分转移到低温部分；做功是内能的转化，机械能和内能的转化是通过做功实现的。
【例】 下列现象中，通过热传递来改变内能的是（ ）

巩固拓展
A
课堂小结
1.内能是构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和。
2.机械能与整个物体的机械运动情况有关，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。
3.改变物体内能的方式有做功和热传递，而做功和热传递在改变内能上是等效的。

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