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13.3 内 能
人教版九年级全册 第十三章 内 能
01
物理观念
知道内能的概念和单位；
知道改变内能的两种方式。。
02
科学思维
会用类比的方法建立内能的概念，能简单描述温度和内能的关系。
03
科学探究
通过探究找到改变物体内能的两种方法；
用所学知识解释一些内能增加或减少的实例。
04
科学态度
与责任
通过探究，使学生体验探究的过程，激发学生主动学习的兴趣。
通过演示实验使学生养成观察能力，并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系。
学习目标
问题
装着开水的暖水瓶，有时瓶塞会弹起来。推动瓶塞的能量来自哪里？
分子动能
运动的分子也同样具有动能
构成物质的分子在不停地做热运动，温度越高，分子热运动的速度越大，它们的动能也就越大。
运动的足球具有动能
一、内能
分子势能
由于分子之间存在类似弹簧形变时的相互作用力，所以分子也具有势能。这种势能叫作分子势能
自由下落的苹果和地球相互吸引具有重力势能
被压缩的弹簧各部分相互排斥而具有弹性势能
相互排斥和吸引的分子具有势能
一、内能
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：焦耳（J）
内能是不同于机械能的另一种形式的能：
飞在空中的足球，具有动能和重力势能，同时还具有内能。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。
一、内能
对内能的理解
一切物体在任何情况下都具有内能（一切物体的分子都在永不停息地做无规则运动，且分子间都存在着相互作用的引力和斥力）；
炽热的铁水具有内能
冰冷的冰块，温度虽然低，但是其中的水分子仍然在做热运动，所以也具有内能
一、内能
内能具有不可测量性。
机械能和内能的比较
项目 内能（永不为零） 机械能（可以为零）
区别 定义 构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和 物体所具有的动能和势能的总和
影响因素 物体的温度、质量、状态 物体的质量、速度、高度或弹性形变的程度
研究对象 微观世界的大量分子 宏观世界的所有物体
存在条件 永远存在 物体在运动时、被举高时、发生弹性形变时具有
联系 1.具有机械能的物体，同时一定具有内能，但是具有内能的物体不一定具有机械能。 2.物体的内能和机械能可以互转化。 一、内能
影响内能大小的因素
请同学们结合分子动理论的初步知识及动能和势能大小的影响因素，讨论并交流影响物体内能大小的因素有哪些？
一、内能
判断：
温度越高，内能越大。
①内能大小与温度有关
温度越高分子运动越剧烈
半杯水
一杯水
②内能大小与质量有关
③内能大小与状态有关
冰熔化成水
总结：内能的影响因素有
质量、温度、物态、体积、种类。
同一物体温度越高，内能越大。
如果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。
热传递：温度不同的物体相互接触，低温物体吸收热量、内能增加、温度升高；高温物体放出热量、内能减少、温度降低。
放出热量
吸收热量
二、热传递和内能的改变
热传递可以改变物体的内能
热传递的三种方式
对热传递的认识 热传递的条件 温度差（不是内能差）
热传递的方向 高温物体→低温物体
热传递的过程 高温物体放出热量，内能减少，温度降低。
低温物体吸收热量，内能增加，温度升高。
热传递的结果 末温相同（热平衡）
热传递的实质 能量的转移，能量的形式并未发生改变
二、热传递和内能的改变
热传导
热对流
热辐射
请同学们掌心相对，快速搓手，然后把手放在脸颊上，会有什么感觉？
做功也可以改变物体的内能
分析：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。
二、热传递和内能的改变
演示
做功改变空气的内能
1.如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉把活塞迅速压下去，观察发生的现象。
在上述实验中，通过什么途径改变了玻璃筒和烧瓶内空气的内能
二、热传递和内能的改变
实验1分析：是因为活塞压缩气体做功，使空气的内能增加，温度升高，达到脱脂棉的燃点。
实验2分析：当瓶塞跳飞出时，是瓶内水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气遇冷，液化成小液滴，于是就观察到“白雾”这种现象。
对物体做功，物体内能增大，机械能转化为内能
物体对外做功，物体内能减小，内能转化为机械能
做功改变物体内能的实质是机械能和内能之间的相互转化
2.如图乙所示，在烧瓶内盛少量水，并盖紧瓶塞。向瓶内打气，当瓶塞跳起时，观察瓶内的变化。
热传递和做功对物体内能的改变是等效的
对一个物体加热或者做功，就是使能量“流入”了物体的内部，物体的内能増加。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。
二、热传递和内能的改变
温度变化：同一物体温度升高，说明其内能增大；温度降低说明其内能减小。
观察冰熔化的温度—时间图像可知，AB段是冰吸热温度升高过程，内能增加。
BC段是冰吸热熔化过程，内能增加，温度不变。
拓展知识
物态变化：晶体的熔化和凝固过程及液体的沸腾过程中，虽然温度保持不变，但物体的内能发生了改变，因为物态发生了变化（内能增加或减小时，温度不一定升高或降低）。
物体内能改变的宏观表现：
拓展知识
温度、内能、热量三者的辨析：
同一物体温度升高内能一定增加，但不一定吸收了热量；
其他条件不变时，同一物体吸收热量内能增加，但温度不一定升高。
同一物体温度降低内能一定减小，但不一定放出了热量；
其他条件不变时，同一物体放出热量内能减小，但温度不一定降低。
课堂小结
内能
内能
定义：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和
单位：焦（J）
影响内能大小的因素：物体温度、质量、状态
改变内能的两种方法
热传递：实质是内能的转移。物体吸收热量、内能增加；放出热量、内能减少。
做功：实质是内能与其它能的转化。外界对物体做功，内能增加；物体对外做功，内能减小。
等效性：热传递和做功改变物体的内能是等效的。
1、张老师在火车站乘电梯时随自动扶梯匀速上行，他所携带的背包的重力势能增大，背包的内能是否也增大 为什么 他坐在高铁内将书放在小桌板上，列车启动后的一段时间内车速越来越快，书的动能增大，它的内能是否也增大 为什么
练习与应用-----------------------------------------
解析：
背包的内能不变。因为在上行过程中，张老师对背包做功，做的功增加了背包的重力势能，并没有增加背包的内能。
书的内能不变，因为列车启动后，列车对书做功，做的功增加了书的动能，但并没有增加书的内能。
内能由温度，物态和分子运动决定。
2、在以下过程中，小孩，火箭箭体和子弹的内能是在增大还是在减小 机械能是在增大还是在减小
(1)小孩在滑梯上匀速滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦后温度升高
(2)火箭在从地面向上发射的过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高。
(3)子弹击中一块木板，子弹温度升高
练习与应用-----------------------------------------
解析：
(1)小孩在滑梯上匀速滑下的过程中，臀部与滑梯摩擦，将一部分机械能转化为内能，故小孩的机械能减少，内能增加；
(2)火箭从地面向上发射过程中，火箭外壳和大气摩擦后温度越来越高，其内能增大。火箭上升的过程中，速度增大，高度增大，所以动能和重力势能都变大，机械能变大；
(3)飞行的子弹，击中一块木板后，克服摩擦做功，将一部分机械能转化为内能，故子弹的机械能减少，内能增加。
3、请说明"烤火取暖"和"钻木取火"分别通过什么方式改变物体的内能。
练习与应用-----------------------------------------
解析：
烤火取暖时，手吸收热量，内能增大，温度升高，是通过热传递改变物体内能；
钻木取火是克服摩擦做功，内能增大，温度升高，机械能转化为内能，是通过做功改变物体内能。
4、把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，然后用指尖感觉钉帽温度的变化，并解释发生这种变化的原因。(操作时要注意安全!)
练习与应用-----------------------------------------
解析：
解释原因：摩擦过程中，钉帽与硬纸板之间产生摩擦力，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。内能增加导致钉帽温度升高。当手指接触钉帽时，由于钉帽温度高于手指，发生热传递，手指感受到温度变化。
结论：摩擦可以产生热量，这是机械能转化为内能的体现。
下 课
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