九年级物理全册第13章内能学案(新版)新人教版

第十三章内能

13．1 分子热运动

【学习目标】

1．知道物质是由分子、原子构成的。知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

2．知道分子之间存在着相互作用力。

3．能识别扩散现象，并能用分子运动论的观点进行解释。

【重点难点】

1．知道一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。

2．分子之间存在着相互作用力。

学习内容一：

1．物质的构成。

2．分子热运动。

学习指导：阅读课本P2－P4文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。

【自学检测】

1．常见的物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的。一般分子的直径只有百亿分之几米。人们通常用10－10_m为单位来量度分子。电子显微镜可以帮助我们观察到分子。

2．不同的物质在互相接触时彼此进入对方的现象，叫扩散。

3．扩散现象可以发生在固体、液体、气体之间。

4．由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则运动叫做分子的热运动。

【合作探究】教师巡视指导。

1．花开了，为什么我们可以闻到花的香味？

(1)猜想：可能是因为构成花朵的某些物质进入了我们的鼻子，所以我们才能闻到香味。

(2)在生活中，还有哪些运动与这种情况相似，请大家讨论后举例。

答：饭菜的香味，鞭炮燃放后的硝烟味等。

(3)上述这些现象有什么共同特征？

答：进入鼻子的物质很小很小，肉眼无法看到。

2．这些味道我们只能闻到，无法看到，但人们可以通过物体的一些宏观表现来推断这些运动，观察演示实验13.1－2，

(1)想一想：在这个实验中，为什么要把空气放在上面的瓶子中，而把二氧化氮气放在下方？如果反过来放，会对实验结果造成什么影响？

答：二氧化氮的密度比空气大，如果把它放在上面，可能是因为它密度大于空气才降到下面的瓶子中。不能得到正确的结论。

(2)老师演示实验，提醒同学们观察实验现象，这个现象说明了什么？

答：瓶子内的气体混到一起，最后颜色变得均匀。这个现象说明分子是运动的。

3．给学生展示图13.1－3的液体扩散实验。分别展示开始时到30天后的硫酸铜溶液，大家看到了什么现象，这个现象说明了什么？

答：30天后的溶液界面的界线变得模糊了，这说明无色的清水和蓝色的硫酸铜溶液彼此进入到了对方，混为一体。

4．固体分子之间能否发生类似的现象，请同学们举例。

答：在堆有煤的墙角，墙面会发黑，用小刀刮开墙面，发现里面也会变黑。

5．回顾上面的问题2－4，这些现象说明了什么？

答：这些现象说明了气体、液体、固体在相互接触后，都能彼此进入到对方内部，这种现象叫扩散现象。

扩散现象表明：A.一切物质的分子都在不停地做无规则的运动B.分子之间有间隙。

6．我们在水中加糖，水会变甜也是一种扩散现象，为了让水更快的变甜，我们会怎么做？

答：搅拌，用热水等。

7．完成课本P4的演示，这二个现象说明了什么？

答：这说明温度越高，扩散进行得越快。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

灰尘在空中飞扬，是不是扩散现象？

答：扩散现象是在分子层面进行的，发生扩散的物质微粒我们用肉眼是无法看到，我们只能从宏观的表现来推断物质的微观运动情况，这种方法叫推理法。空气中的灰尘飞扬，肉眼可见，不是扩散现象。

【即时练习】

1．完成课本P6第2题。

答：有益：在炒菜时，放盐后，菜会变咸；有害：只要有一个人吸烟，整个房间都弥漫着烟味。

2．下列现象中不属于扩散现象的是 ( B )

A. 糖块溶于水中，尝到甜味

B．汽车驶过沙漠地带，沙土飞扬

C．走过不卫生的公厕，闻到臭味

D．往湖中排放有毒的化学废料，整片湖受到污染

学习内容二：分子间的作用力。

学习指导：阅读课本P4－P5文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。

【自学检测】

1．分子之间的引力使得固体液体分子不至于散开，因而固体和液体能保持一定的体积。

2．压缩固体和液体很困难，是因为分子之间还存在着斥力。

3．分子间既有引力又有斥力，当分子之间的距离变小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离变大时，作用力又表现为引力。如果分子间的距离过大，作用力变得十分微弱，可以忽略。

4．分子动理论的三项内容：①.物质是由分子、原子构成；

②.物质内的分子在不停地做热运动；③.分子之存在着引力_和斥力。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．观察书本P4的演示13.1－4，这个实验说明了什么？

答：这个实验说明了铅分子之间存在着引力。

2．动手做一做：

拿出准备好的注射器，拧下针头，拉开活塞，用大拇指堵住针头的一端，用力压活塞，有什么感觉？将活塞中的空气换成水和细盐，再做一做，有什么感觉？

3．讨论一下产生这些感觉的原因。

4．如果用力拉活塞，有什么感觉。为什么感觉与挤压的时候不同？

5．想一想：分子间的作用力什么时候表现为引力？什么时候表现为斥力？

答：物质被压缩时，分子间的距离小于正常距离，就表现为斥力；物质被拉长时，分子间的距离大于正常距离时，则表现为引力。

6．分子间如果距离过远，它们之间还存在作用力吗？

答：如果分子间的距离过远，它们之间的作用力变得十分微弱，可以忽略。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

冬天，二只刺猬要相互取暖，它们挨得太近，会扎伤对方，离得太远，又达不到取暖的效果，这二只刺猬尝试了很多次，终于找到了最佳的取暖位置——能最大限度的取暖，又不扎伤对方。构成物质的分子，相邻的二个分子的位置就像二只取暖的刺猬，在不受到外力的作用时，它们之间的位置是最佳位置，即平衡位置。如果压缩它们，它们离得太近，就彼此排斥，分子间的作用力表现为斥力；如果拉开它们，离得较远，又会彼此吸引，分子间的作用力表现为引力。

【即时练习】

1．完成课本P6第4题。

答：示数变大，因为分子之间存在着引力，水分子会吸引玻璃。

2．完成课本P6第5题。

【当堂练习】见训练案基础部分

13．2 内能

【学习目标】

1．了解内能的概念，能简单描述温度与内能的关系。

2．知道热传递可以改变物体的内能。

3．知道在热传递的过程中，所传递内能的多少叫热量，热量的单位是焦耳。

4．知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例。

【重点难点】

1．了解内能的概念，知道温度与内能的关系。

2．改变内能的方法并能解释相关的现象。

学习内容一：内能

学习指导：阅读课本P7－P8文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。

【自学检测】

1．运动的物体具有动能，运动的分子也具有动能。物质的分子温度越高，分子运动得越快，分子具有的动能也越大。

2．分子间存在相互作用力，所以分子也具有势能，这种势能叫分子势能。

3．构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

4．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。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．请学生演示实验：(展示图片)注意：实验有一定危险性，不要将瓶口对准人。

(1)在一个矿泉水瓶中装一些水，拧上瓶盖，不要拧太紧，用手挤压转动瓶子，轻推瓶盖，会看到什么现象？为什么会产生这种现象？试解释。

答：瓶塞会弹出去，是因为瓶内的空气对瓶塞做了功。

(2)瓶内的空气能对瓶盖做功，说明瓶内的空气具有能量，这种能量是一种什么能量，它与机械能有什么不同？

答：这种能量叫做内能。

2．阅读课本相关内容，弄清什么是内能。

答：运动的物体具有动能，运动的分子具有分子动能，弹性形变具有势能，互相吸引或排斥的分子具有分子势能。构成物体的所有分子的热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。

3．看书本图13.2－1与图13.2－2，想一想：运动的足球具有的动能，与足球内部分子运动具有的动能是一回事吗？

答：足球具有动能是由于足球做机械运动才具有的，是宏观上的；而分子的动能是分子热运动形成的，是微观上的，它们是不同形式的能。

4．回顾一下影响机械能的因素。想一想：内能受什么因素影响？

答：内能包括分子热运动具有的动能与分子间由于作用力而具有的势能两部分。温度越高，分子运动得越快，分子热运动的动能就越大；分子间的作用力也越大，分子间的势能越大。所以内能与温度有关。

5．是否一切物体都具有内能，在任何温度下的物体都具有内能？

答：一切物体都是由分子构成的，在任何温度下分子都在永不停息地做无规则的热运动，所以一切物体，在任何温度下都具有内能。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

1．在绝对零度，分子也在不停地运动，只不过运动的速度较慢，所以一切物体在任何温度下都具有内能。温度越高，内能越大。

2．内能除了与温度有关，还与分子的数量有关。同样二杯温度相同的水，质量较大的那一杯具有的内能较多。

【即时练习】

小明发现静止在桌面上的茶杯里有自己未喝完的水。他想杯子静止在桌面上，那么杯内水的动能为零，可杯内水的内能是否也为零呢？

答：内能包括由于分子的热运动的动能和分子间的相互作用具有的势能的总和，杯子内的水没有进行机械运动，但在水的内部，水分子在不停地做无规则的热运动，水分子间由于存在分子间力的作用，还具有势能，所以杯内的水具有内能。

学习内容二：物体内能的改变。

学习指导：阅读课本P8－P9文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。

【自学检测】

1．改变物体内能的方式：做功、热传递。

2．在热传递的过程中，传递能量的多少叫热量，热量的单位是焦耳。

3．物体吸收热量，内能增加，放出热量，内能减少。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．动手做一做：在寒冷的冬天，手很冷，有那些取暖方式？

答：搓手、对手“哈气”

2．它们分别是怎么改变内能的？

答：搓手——对手做功；对手“哈气”——热传递

3．看书本图13.2－4的第二个图，此人有什么感觉？为什么会这样？

答：他的臀部发热，因为在下滑的过程，要克服摩擦做功，臀部的内能增加，温度升高。

4．学生观察老师做关于图甲13.2－5的演示实验，会发生什么现象？

答：会看到火光

5．讨论并尝试解答。

答：向下压活塞，活塞对筒内的空气做功，空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的着火点，开始燃烧，产生火光。

6．这个现象说明了什么？

答：这个现象说明，对物体做功，物体的内能增加，温度升高。

7．老师做关于图13.2－6的实验，观察会发生什么现象？这个现象说明了什么？讨论后回答。

答：瓶内有“白雾”产生。瓶内气体对瓶塞做功，内能减少，温度降低，瓶内水蒸汽遇冷液化，形成“白雾”。

这个现象说明，物体对外界做功，物体的内能减少，温度降低。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

1．在发生热传递的过程中，热量从一个物体转移到另一个物体，温度高的物体放出热量，内能减少，温度降低，温度低的物体吸收热量，内能增加，温度增加。

2．热量只有在发生热传递的过程中才有意义，它是一个过程量。我们不能单纯地说一个物体具有多少热量，也不能说一个物体具有多少内能。

3．物体内能增加，温度不一定会升高。例如：冰在熔化过程中，要吸收热量，内能增加，但温度不变。

4．物体内能减少，温度不一定会降低。例如：水在结冰的过程，内能减少，但温度保持不变。

【即时练习】

完成课后习题、2、3、4题。

【当堂练习】见训练案基础部分

13．3 比热容

第1课时初探比热容

【学习目标】

1．了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性。

2．尝试用比热容解释简单的自然现象。

【重点难点】

了解比热容的概念。

学习内容一：比热容

学习指导：阅读课本P11－P12文字内容与插图，基本概念、定义用红笔作上记号。

【自学检测】

1．不同的物质，在质量相等，升高的温度相同时，吸收的热量是不同的。

2．一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容。比热容用符号c表示，它的单位是焦每千克摄氏度。符号是J/(㎏·℃)。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．将一千克的水和一千克的食用油的温度分别提高50℃，加热的时间是否相同？

猜想：加热时间不相同。

2．请大家设计实验验证这个猜想。

(1)在实验中应该控制哪些量相同？

答：质量相同，初温相同。用同样的加热器来加热。

(2)让哪些量不同？

答：让物质的种类不同。

(3)怎样比较物质吸收的热量的多少？

答：通过比较加热时间来比较物质吸收的热量，加热的时间越长，说明吸收的热量越多。我们可以采用酒精灯或电加热器来加热，为了保证加热器放热的速度相同，一般使用电加热器。

(4)请小组讨论后，给出本组实验方案。

3．交流设计方案，根据实验条件的可能和器材的准备情况确定实验方案。

方案一：相同质量的不同物质，吸收相同的热量，看哪一个的温度升高得多；

方案二：相同质量的不同物质，升高相同的温度，看哪一个吸收的热量多。

以小组为单位，选定方案一，完成P11图13.3－1和13.3－2的实验，请学生观察，设计表格并记录实验数据。

4.分析数据：相同质量的水和食用油，吸收相同的热量，哪种物质升高的温度多？升温快的物质吸收热量的本领是强还是弱？

5．请同学们以小组为单位完成方案二。再分析数据，得出结论。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

1．物质吸收热量的本领也可以理解为物质“储存”热量的本领。

2．开始的温度叫初温，结束时的温度叫末温。升高的温度指的是初温与末温的温度差。

3．不同的物质，质量相同，吸收相同的热量，温度升得慢的吸收热量的本领比较强。不同的物质，质量相同，升高同样的温度，加热时间长的吸收热量的本领比较强。

4．在本实验中，水和食用油在吸收热量的同时，还在对外散热，所以实验的结果可能存在一定的误差，是允许的。为减少误差，尽量采用绝热性能好的容器来进行实验。

【即时练习】

在方案二的实验中，对水和用油加热，我们发现，质量相同的水和食用油，升高相同的温度，水需要加热的时间更长，这说明水需要吸收更多的热量，即水的储存热量的本领更强。

学习内容二：了解常见物质的比热容，利用比热容的知识解释一些常见现象。

学习指导：阅读课本P12文字内容与插图，分析小资料中数据，注意这些数据之间存在的规律。

【自学检测】

1．水的比热容是4.2×103J/(㎏·℃)。它的物理意义是：质量是1千克的水，温度升

高1℃，需要吸收的热量是4.2×103J。

2．单位质量的某种物质，温度升高1℃所吸收的热量与它温度降低1℃所放出的热量，在数值上是相等的。

3．质量相同的不同物质，吸收或放出同样的热量时，比热容大的物质温度变化小，因此，比热容大的物质对温度有很好的调节作用。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．分析小资料中的数据，你能得出哪些结论？(回顾八年级声学中关于声速小资料的归纳方法)

答：(1)不同的物质，比热容一般不同。

(2)同种物质，状态不同，比热容也会不同。比如水和冰。

(3)一般来说，金属的比热容远小于非金属。

2．想一想：夏天，我们在水边玩耍的时候，脚踩在沙子上有什么感觉？踩在水中有什么感觉？为什么有不同的感觉？阅读P13图13.3－3的图片与相关内容，想一下怎么回答。

3．拓展性问题：我们大部分地区是亚热带季风气候，在海边，白天与夜晚的风向是否相同，请回家上网查阅资料后回答。

答：因为陆地基本上是沙石构成的，比热容小于水，白天温度升得快，热空气上升，海洋升温慢，海洋上方的冷空气流过来补充，所以，白天风从海洋吹向陆地，在晚上，陆地降温快，海洋降温慢，风又会从陆地吹向海洋。

4．阅读“想想议议”，思考：在夏天，在室内洒水可以降温，这是利用了什么？现在我们很多同学家中有小汽车，打开小汽车的前盖，会看到一个大水箱(展示散热器图片)，水箱起什么作用？里面装的是什么液体？为什么要装这种液体？如果是在北方，在冬天很冷的情况下，能否只装这种液体，如果不能，应该怎么解决？

5．扩展性实验。阅读P13图13.3－4了解利用温度传感器和计算机来探究不同物质比热容的方法。

【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

水的比热容大，等质量的水和其它物质相比，吸收同样多的热量，水的温度升得慢，吸热或致冷效果好。降低同样多的温度，水放出的热量比较多，取暖效果较好。

【即时练习】

1．在温度计的玻璃泡中，需要对温度更加敏感(比热容小的)的物质来做为显示液，所以一般采用比热容小的液态金属——水银作为介质。

2．完成课本P14第1、2题。

【当堂练习】见训练案基础部分

第2课时热量的计算

【学习目标】

热量的计算

【重点难点】

推导并利用比热容的公式解决相关的热量计算问题。

学习内容一：热量的计算

学习指导：阅读课本P14文字内容，尝试推导比热容的计算公式。

【自学检测】

1．比热容在数值上等于质量是1 kg的某种物质温度升高或(降低)1 ℃所吸收或(放出)的热量。

2．铝的比热容是0.88×103J/(kg ℃)．它的物理意义是质量是1_kg的铝块温度升高(或降低)1_℃时吸收或(放出)的热量为_0.88×103J。

【合作探究】教师巡视辅导。

1．阅读P14“想想议议”，回答所提出的问题。

质量是1 kg的铝块温度升高1℃时吸收的热量是 0.88×103J，

质量是2 kg的铝块温度升高1℃时吸收的热量是0.88×103×2J；

质量是2 kg的铝块温度从30℃升高到100 ℃，吸收的热量是0.88×103×2×(100℃－30℃)J。

2．如果我们用Q吸代表物质吸收的热量，c代表比热容，m代表物质的质量，t0代表物质的初温，t代表物质的末温，则利用比热容计算物体吸收热量的公式应该怎么写？

答：Q吸＝cm(t－t0)

3．利用这个公式尝试解答问题1的后二问，注意格式。

4．如果物质放出热量，则公式应该怎么写：

答：Q放＝cm(t0－t)

5．一壶质量为1 kg的水，温度从100 ℃自然冷却到20 ℃，在此过程中，这壶水放出多少J的热量？(c水＝4.2×103J/(kg· ℃)。

答：Q放＝c水m(t0－t)＝4.2×103J/(kg· ℃)×1 kg×(100 ℃－20 ℃)＝3.36×105J 【展示交流】教师掌握情况。

【精讲点拨】

1．在物理学中也可以用Δt来表示温度差，所以这两个公式也可以写成Q吸＝cmΔt，Q 放＝

cmΔt

2．应用公式Q吸＝cmΔt，Q放＝cmΔt及其变形式c＝

Q

mΔt

、m＝

Q

cΔt

、Δt＝

Q

cm

、

Δt＝t－t0(Δt＝t0－t)可以计算物质的比较容、质量、初温、末温等。

3．在应用这些公式计算时，所有的单位都要换算成国际单位后才能计算。

【即时练习】

1．请学生板演P15第4、5题。

2．一锅炉把3 t的水加热到100 ℃，需要吸收的热量为1.008×109 J，求水的初温为多少℃？

答：20℃

3．甲、乙两物体的比热容之比为2∶3，吸收热量之比为3∶1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为( A )

A．9∶2 B．2∶9 C．1∶2 D．2∶1

【当堂练习】见训练案基础部分