资源简介

课程基本信息
课题 内能
教学目标
物理观念：了解内能的概念，知道热传递和做功可以改变物体的内能。 科学思维：经历内能概念建立的过程，体会类比的方法在学习过程中的作用。 科学探究：通过观察和体验，归纳得出改变物体内能的两种方式，提升基于证据进行解释的能力。 科学态度与责任：通过生活中内能转移和转化的实例，了解物理学在生产生活中的应用。 教学重点：内能的概念,温度和内能的关系;改变内能的方式。 教学难点：内能概念的建立;温度、内能、热量概念的辨析。
实验教具准备：
学生实验器材准备：
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
5 min 引入 我们先来看一段视频——《嫦娥六号返回地球》 【播放视频】 嫦娥6号在返回地球的时候，究竟经历了怎样惊心动魄的过程？为什么又会出现这样的剧烈燃烧？我们学完了这节课，同学们就能够解释出其中的道理来了。 【温故知新】同学们你们还记得什么是机械能吗？在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。 【知识回顾】想一想，下列物体都具有什么能量？ 运动的保龄球具有______。拉伸的弹簧具有__________。
10 min 一、内能 我们举高一个苹果，即对苹果做功，会改变苹果的机械能。在热现象中，保持一个物体不动，对其加热或者做功(摩擦该物体),这个物体的能量会不会发生改变呢 如果有能量的改变，这种能量以什么形式存在呢 为了更好地回答这个问题，我们先来回顾一下刚刚的知识点。运动的保龄球它具有动能，我们试想：构成物质的分子之间也具有动能吗？我们知道一切物质的分子都在不停地做无规则运动，因为它一直是在运动的，所以分子也是具有动能的，这种动能叫做分子动能。 我们再来看，弹簧形变时是具有势能的，同学们想一想，构成物质的分子之间也具有势能吗？其实因为分子之间存在着类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子之间也是具有势能的，这种势能也可以称为分子势能。 我们一起来总结一下： 内能 概念：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。 单位：内能的单位是焦耳（J）。各种形式能量的单位都是焦耳。内能和机械能都是能量，它们有什么区别？ 我们来看一下这一组例子：在空中飞行的足球，它既具有高度又具有速度，所以有动能有重力势能，所以它具有机械能，有没有内能呢？我们试想：构成足球的所有分子都在不停地做无规则运动，所以有分子动能，分子间又存在着相互作用力，所以也有分子势能，也就是说它也具有内能，假设静止在地面的足球它没有速度了，它就没有动能，它如果以地面作为参照点的话，也就是说它也没有高度了，也就是没有重力势能，所以就没有机械能了。 我们再来看看它有没有内能？构成足球的这些分子还在不停地做无规则运动，并且相互之间还有作用力，所以它还是具有内能的。 所以我们就知道了内能是不同于机械能的另一种形式的能。 我们再来思考一下： 炙热的铁水很热，有内能吗？南极的冰山很冷，有内能吗？ 一切物体无论温度高低，其实都具有内能，因为分子一直在永不停息地做无规则运动。 那么内能的大小跟什么因素有关？探究影响内能大小的因素之前，我们先来回顾一下内能的概念，构成物体的所有分子其热运动的动能和分子势能的总和叫做内能。 【探究一】质量相同，温度不同的两杯水，谁的内能大？ 假设质量相同，温度不同的两杯水，谁的内能更大？我们来想：质量是相同的，也就是说分子个数是相同的，但现在温度不同，我们来想想上节课学的温度越高，分子会怎么样？温度越高，分子热运动的速度就越大，那速度越大，它们的动能也就越大了，这个物体的内能就越大了。 【探究二】温度相同，质量不同的两杯水，谁的内能大？ 温度相同，质量不同的两杯水，谁的内能大？我们知道：当物质的质量越大，也就是说它的分子个数就越多，分子个数越多，这个物体的内能就会怎么样？就会越大。到这里有同学可能会提出疑问，老师为什么分子个数越多，分子内能就越大呢？我们可以进行一个类比，比如说我们之前学到的机械能，它由动能和势能组成，其中动能的影响因素有速度和质量，而势能又分为了重力势能和弹性势能，重力势能的影响因素有高度和质量，弹性势能的影响因素是弹性形变。 现在我们研究的内能其实就是研究分子的内能，研究分子的话，同样的它由分子动能和分子势能组成。 分子动能能不能类比一下机械能当中的动能？它既跟速度有关，又跟分子个数有关，我们为什么不说质量了，因为质量是宏观上看到的，而现在研究的是分子是微观上的。分子势能其实也跟它的分子个数有关，跟重力势能是一样的。 除了分子个数，你想想分子势能主要是体现在它作用力上面，分子作用力是跟距离有关。 （此处板书机械能和内能的类比） 【探究三】质量相同，温度也是0℃的冰块和水，内能一样吗？ 这个时候同学们可能就会想了，同一物体它的物态改变了，冰熔化成水的过程中是怎样的？我们这个时候就会想到我们初二时候学到的晶体冰熔化成水的过程中AB这一段，我们知道熔化过程中，它是不断吸热，但是温度不变，它吸收热量，我们知道热量其实也是能量，吸收了热量自然内能就会增大，所以冰熔化成水的过程中需要吸收热量，这个物体的内能就会增大越大。 这个时候同学们就能够总结一下：影响内能大小的因素：有温度、质量和状态。 【巩固练习】
5 min 二、热传递和内能的改变 【思考】给你一段铁丝，让这段铁丝内能增大的办法有哪些？ 用火烧 2．太阳晒 3．用手焐（wù） 4．用手搓 5．在地上摩擦 6．用锤子敲击 7．反复弯折 将这些方法分类，说说你分类的原则是什么？ 其实我们能够把它分成两类，第一类是用火烧，太阳晒和用手捂，第二类就是红色这些用手搓在地上摩擦，用锤子敲击反复弯折。 我们分类的原则是什么？我们先看一下第一类，用温度更高的物体使铁丝温度升高，比如说火，而太阳手它的温度都比铁丝要高这种这个例子把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，而冷水会变热，这是因为在此过程中发生了热传递。 把烧热的工件放到冷水中，工件会凉下来，而冷水会变热，这是因为在此过程中发生了热传递。高温物体它将热量传递给了低温物体，最终的结果高温物体放出热量导致内能减少，而低温物体吸收热量导致内能增加，也就是说热传递是可以改变物体的内能的，热传递的实质是什么呢？实质是能量的转移，它其实是将热量从高温物体传递到低温物体上去了。 同学们能不能思考一下热传递它的条件是什么条件可以发生热传递？条件就是物体间有温度差，也就是说一个是高温的，是低温的。 好，接着我们再来想一想生活中还有哪些关于热传递的实例？ 烤肉、火锅、电热毯、地暖、烧水、晒太阳、降温、冰敷。
12 min 三、做功和内能的改变 除了热传递，还有什么途径可以改变物体的内能？ 我们来看后面的例子。用手搓在地上摩擦，用锤子敲击，反复弯折，这些都是伴随着一些动作的。我们来看，随着温度升高的过程，但是往往伴随着一些运动，比如说搓摩擦、敲击弯折等等这些，我们把这个过程称为做功，有没有具体的例子？ 我们来看一看。冬天人们经常搓手，这是为什么有同学可能会说？因为摩擦可以生热。再来看滑梯下滑的时候会有什么样的感觉？会感觉屁股有点烫，为什么？因为这个时候屁股跟滑梯之间有摩擦，那也就是说摩擦可以产生热， 同学们思考一下，这部分的内能从哪里来的？ 钻木取火其实就是人类最早掌握的取火方式之一，早在原始社会它就为人类带来了火种，而钻木取火其实就是通过了做功的方式，将机械能转化为内能的。我们来看一看，当钻木的时候，其实就是摩擦时物体克服摩擦力做了功，这部分内能是物体克服摩擦力做功转化而来的，有没有其他的做功的形式也可以改变物体的内能呢？ 我们来看第一个实验： 【实验演示】做功改变空气的内能 看完了实验以后，同学们我们一起来总结一下刚刚看到的现象，当迅速下压活塞时，活塞对桶内的气体做功了，这个时候什么转化为什么了？当活塞下压的时候，活塞的机械能就转化为了气体的内能，桶内气体内能就会增加，桶内的气体温度也随之会升高，从而达到硝化棉的燃点。 硝化棉就燃烧了，其实这是外界对物体做功，所谓的外界就是空气以外的对空气做功，现在空气内能增大，温度就自然会升高，那注意现在我们新教材当中就已经不用硝化棉了，我们现在用的是脱脂棉，硝化棉就比较危险，所以我们用的是新的一个材料。 我们再来看第二组实验： 【实验演示】做功改变空气的内能 我们把刚刚观察到的现象再描述一次：向瓶内打气的时候，什么推动了什么做功？瓶内气体推动了瓶塞做功，然后内能就转化为了机械能。空气的内能转化为了瓶塞的机械能瓶塞就飞出去了，然后瓶内的气体的内能就会减少瓶内气体的温度降低，这个时候我们知道当气体温度降低的时候，水蒸气遇冷会怎么样？遇冷就会液化成小水滴。瓶塞弹开的时候瓶内就会出现白气了，这个白气其实就是我们所谓的小水珠。我们来总结一下，现在是瓶内的气体对外做功，我们就可以总结为物体对外做功，物体的内能减小，温度就会降低。 我们来总结一下，改变内能的方法有两个，第一个叫做热传递，第二个叫做做功。对一个物体加热或者做功就是使能量流入了物体的内部物体的内能，从而增加能量，通过这种方式被储存起来。反过来物体也可以对外放热或者做功，从而释放内能。 学到这里，相信同学们已经能够解释为什么嫦娥六号在返回地球时会出现燃烧现象了？ 嫦娥六号从月球返回地球时，速度非常快。当它高速冲进地球大气层时，返回器表面会与空气发生剧烈摩擦。物体克服摩擦力做功时，机械能会转化为内能，使物体温度升高（可达 2000℃以上），看起来就像 “燃烧” 一样。
5 min 巩固练习 【巩固练习】
3 min 拓展提升 【巩固练习】
1 min 课堂小结
1 min 作业布置

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