初中物理《内能》教案 教学设计1

初中物理《内能》教案教学设计1 【学习目标】

1．了解内能的概念，了解温度与内能的关系；

2．通过实验和事例知道改变内能的两种方法；

3．了解什么是热传递，发生热传递时物体内能的改变情况；了解热量的概念，以及物体吸、放热量与内能改变的关系；

4．知道做功改变物体内能的具体做法．

【基础知识精讲】

本节知识是关于一种与机械能形式不同的能量——内能的知识，其中的知识点比较多，你可要认真学习啊！

1．内能

我们在学习动能知识时，知道了运动的物体具有动能．类似地，由于物体内部的分子总在不停地做着无规则运动，所以分子也具有动能．

我们还知道，分子间有相互作用的引力和斥力，这种分子间的相互作用力使分子还具有势能．

我们把物体内部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．其单位为焦耳．

2．影响内能大小的因素

因为物质都是由分子组成的，分子的运动是不会停止的，而且分子间的作用力也必然存在，因此，一切物体不论温度高低，都具有内

能．

物体不论处于什么状态（固态、液态或者气态），都具有内能．例如冰、水、水蒸气都具有内能．物体不论温度高低，都具有内能．但对同一物体来说，温度越高，分子热运动越剧烈，内能越大．当物体的温度降低时，内能会减小．因此我们说，影响内能大小的因素是温度．

3．机械能与内能

机械能与内能是不同形式的能量．我们来分析一下．

机械能包括动能和势能，它们的相关因素有速度、质量、高度、弹性形变，它们影响动能或势能的大小．这些因素都是物体外观或是整体的外在因素，属于看得见的宏观条件，因此我们在分析物体的机械能时，都是看它整体情况，所以我们说，机械能与整个物体的机械运动情况有关．

内能的大小与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用情况有关，是看不见的微观因素．因此分析物体的内能时，要看物体内部分子的情况．所以，内能是不同于机械能的另一种形式的能．4．内能的改变

你可能要问：既然物体温度的变化就能引起其内能的变化，那么要改变物体的内能有哪些办法？

下面我们先来做个探究：

给你一根粗铁丝，你能用几种方法使它的温度升高从而内能增加？

你会用手捂住粗铁丝，使它的温度升高，内能增加吗？（办法一）或者你会用手不断地搓粗铁丝，使它的温度升高，内能增加吗？（办法二）

或者你不断地弯折粗铁丝，使它的温度升高，内能增加吗？（办法三）

或者你会找来一盏酒精灯，给它加热，使它的温度升高，内能增加吗？（办法四）

…

你可能还会想出很多种办法，都可以使粗铁丝的温度升高，内能增加．但从根本上说，这些改变内能的方法有两个：一个是热传递，办法一和办法四就属于此类；另一个办法是做功，办法二和办法三属于此类．我们分别来学习一下．

（1）热传递可以改变物体的内能

先来做个简单的实验：把你的一只手放在玻璃板上，过一会儿，你的手会有什么感觉？与另一只没有放到玻璃板上的手比较一下，是不是这只手变凉了？类似的例子在日常生活中随处可见，这种现象就属于热传递．

①热传递的定义

使温度不同的物体互相接触，低温物体温度升高，高温物体温度降低，这个过程叫做热传递．

在热传递过程中，高温物体温度降低，内能减小，叫做放出了热量；低温物体温度升高，内能增加，叫做吸收了热量．物体放出或吸

收的热量越多，它的内能改变越大．

日常生活中用热传递来改变内能的例子有很多．例如，冬天人们取暖时，可以抱一个热水袋，等热水袋渐渐凉下来时，人的体温会因为吸收热量而升高；为使发热的汽车发动机降温，人们采用以冷水吸收其热量的方法．

②热量

在上面的学习中，我们一再提到一个词“热量”，那么，究竟什么是热量？

在热传递过程中，传递内能的多少叫做热量．它的单位是焦耳．关于对热量定义的理解，要说明的是：热量是在热传递过程中产生的，如果两物体间不发生热传递，那么就无热量而言．因此，我们说热量是一个过程量，即是伴随某个过程而产生的．举个例子来类比一下：你去市场买菜，拿了10元钱，看作是你的“内能”，买了2斤芸豆需要花4元钱，那么在交换钱与物品时，你把4元钱给了售货员，那么这4元钱就相当于在热传递过程中的热量，因为它是伴随着这种商品交易过程而产生的．假如没有了这种买卖过程，你不花这4元钱，那是不会有“热量”的．虽然这个比喻不是很恰当，但是可以帮你理解这个“过程量”的含义．

③热传递的实质

从能量的观点来看，热传递实质上就是能量从高温物体传到低温物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的过程．简单地说就是能量的转移．

（2）做功可以改变物体的内能

冬天取暖时，你还可以用另外一种方式：搓手，通过两只手摩擦，使其温度升高，内能增加．这种方法就属于做功．

图15-4

做功是怎样改变物体的内能的？你想了解具体的过程吗？我们来看如下实验：

如图15-4所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，会有什么现象发生？

当我们迅速且有力地把活塞压下去时，蘸有乙醚的棉花会燃烧．这是因为玻璃筒内的空气被压缩时内能增大，温度升高而燃烧．如图15-5所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气．给瓶内打气，当瓶塞跳出时，瓶内会有什么变化？为什么？

图15-5

如果你进行了这个实验，你会看到：在瓶塞跳起的瞬间同时瓶内出现水雾．

瓶内原有的水蒸气是无色透明的，看不见．瓶内出现白雾，说明水蒸气液化，变成了小水滴．这是由于空气推动塞子做功，内能减小，温度降低，造成了水蒸气的液化现象．

通过以上两个实验，你能总结出做功改变物体内能的两个过程吗？图15-4实验说明：对物体做功时其内能增加．图15-5实验说明：物体对外做功时，其内能减小，这就是做功改变物体内能的具体做法．既然热传递的实质是能量的转移，那么做功的实质是什么？

做功时，要消耗或产生其他形式的能量．例如，摩擦物体使物体发热是消耗了机械能；热水瓶中的开水会将瓶盖顶起，是产生了机械能．所以，做功的实质是内能和其他形式的能相互转化的过程．（3）做功和热传递在改变物体内能上是等效的

现在我们已经知道了：做功和热传递都可以使物体的内能增大或是减小．那么我问你：一根锯条的温度升高，内能增加，你能肯定是用哪种方法来改变了锯条的内能吗？是由于摩擦，还是由于放在火上烤了一会儿，无法确定吧？如果没有看见内能改变的过程，我们是无法根据结果来判断内能改变的原因的，只是这两种方法都可以达到相同的效果．因此，我们说做功和热传递在改变物体的内能上是等效的．

【学习方法指导】

用等效法学习内能改变

在学习电学知识时，我们可通过几个电阻的连接方式求出电路中的总电阻．例如，R1和R2串联在电路中时，它们对电流的阻碍作用相

当于一个阻值为（R1+R2）的电阻在电路中的阻碍作用，或者说R1和R2串联的电阻等效于阻值为（R1+R2）的大电阻．

我们的这种研究方法为“等效法”，利用这种方法在解决问题时，就可以根据不同的情况、条件，将问题等效地转化成容易解决的形式．一个物体的内能发生了改变，我们无法确定它是以什么形式来改变的，因为做功和热传递在改变物体内能上是等效的．反之，我们也可以利用等效法来处理问题，当物体的内能要改变时，如果根据身边的条件用热传递的方法不易实现，则我们就可以等效地用做功的方法去实现相同的目的．

等效法在现实生活中也有着广泛的应用，如各种货币之间的等效兑换等．

你再想一想，在学习物理及日常生活中我们还在哪些问题上曾经运用过这种方法？