最新人教版物理九年級(jí)第13 章第 2 節(jié)內(nèi)能教案教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)與技能1. 了解內(nèi)能的概念 , 能簡(jiǎn)單描述溫度與內(nèi)能的關(guān)系。2. 能區(qū)別物體的內(nèi)能和機(jī)械能。3. 知道做功和熱傳遞在改變物體內(nèi)能上是等效的, 知道兩者的區(qū)別。（二）過(guò)程與方法通過(guò)演示實(shí)驗(yàn), 感知分子動(dòng)能與勢(shì)能。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)探究 , 使學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程, 激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。教學(xué)重點(diǎn)：1. 對(duì)內(nèi)能概念的理解。2. 做功和熱傳遞都能改變物體的內(nèi)能。教學(xué)難點(diǎn)：內(nèi)能與溫度變化的關(guān)系。教學(xué)方法：以實(shí)驗(yàn)探究為主的綜合啟發(fā)式教學(xué)。教學(xué)用具：足球、彈簧、冰塊等。教學(xué)過(guò)程：（一）引入新課我們知道做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體具有機(jī)械能 , 那么熱現(xiàn)象發(fā)生過(guò)程中 , 也有相應(yīng)的能量變化。另一方面 , 我們又知道熱現(xiàn)象是大量分子做無(wú)規(guī)律熱運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。那么熱運(yùn)動(dòng)的能量與大量的無(wú)規(guī)律運(yùn)動(dòng)有什么關(guān)系呢？這是今天學(xué)習(xí)的問(wèn)題。（二）新課教學(xué)1分子的動(dòng)能、溫度物體內(nèi)大量分子不停息地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng), 對(duì)于每個(gè)分子來(lái)說(shuō)都有無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。由于物體內(nèi)各個(gè)分子的速率大小不同, 因此 , 各個(gè)分子的動(dòng)能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的結(jié)果, 所以研究個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒(méi)有意義的。而研究大量分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 , 需要將所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值求出來(lái), 這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。學(xué)習(xí)擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí), 我們知道擴(kuò)散現(xiàn)象與溫度有關(guān)系, 溫度越高 , 分子運(yùn)動(dòng)越激烈, 擴(kuò)散也加快。依照分子動(dòng)理論, 這說(shuō)明溫度升高后分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)加劇。用上述分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能來(lái)說(shuō)明 , 就是溫度升高, 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。如果溫度降低, 說(shuō)明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小。因此從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來(lái)看, 溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志?！皹?biāo)志”的含義是指物體溫度升高或降低, 表示了物體內(nèi)部大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變, 就表示了分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能不變。其他宏觀物理量如時(shí)間、質(zhì)量、物質(zhì)種類(lèi)都不是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。但是, 溫度不是直接等于分子的平均動(dòng)能。另一方面 , 溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng), 對(duì)于個(gè)別分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒(méi)有關(guān)系的。我們知道 , 溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度, 而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志, 這是溫度的微觀含義。2分子勢(shì)能分子間存在著相互作用力, 因此分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能, 這就是分子勢(shì)能。1 / 4如果分子間距離約為10-10 m數(shù)量級(jí)時(shí) , 分子的作用力的合力為零, 此距離為r 0。當(dāng)分子距離小于r 0 時(shí) , 分子間的作用力表現(xiàn)為斥力, 要減小分子間的距離必須克服斥力做功 , 因此 , 分子勢(shì)能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖1 中彈簧壓縮 , 彈性勢(shì)能Ep 增大。如果分子間距離大于r 0 時(shí) , 分子間的相互作用表現(xiàn)為引力, 要增大分子間的距離必須克服引力做功 , 因此 , 分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖1 中彈簧拉伸 ,Ep 增大。從以上兩種情況綜合分析, 分子間距離以r 0 為數(shù)值基準(zhǔn) ,r不論減小或增大, 分子勢(shì)能都增大。所以說(shuō), 分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)。如果分子間距離是無(wú)限遠(yuǎn)時(shí), 取分子勢(shì)能為零值 , 分子間距離從無(wú)限遠(yuǎn)逐漸減少至r 0 以前過(guò)程 , 分子間的作用力表現(xiàn)為引力, 而且距離減少 , 分子引力做正功, 分子勢(shì)能不斷減小, 其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間距離到達(dá)r 0 以后再減小 , 分子作用力表現(xiàn)為斥力, 在分子間距離減小過(guò)程中, 克服斥力做功 , 使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零, 甚至為正值。分子勢(shì)能隨分子間距離r 的變化情況可以在圖2 的圖象中表現(xiàn)出來(lái)。從圖中看到分子間距離在r 0 處 , 分子勢(shì)能最小。既然分子勢(shì)能的大小與分子間距離有關(guān), 那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢(shì)能的大小變化情況呢？如果對(duì)于確定的物體, 它的體積變化, 直接反映了分子間的距離, 也就反映了分子間的勢(shì)能變化。所以分子勢(shì)能的大小變化可通過(guò)宏觀量體積來(lái)反映。3物體的內(nèi)能（ 1）物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和, 叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)并且相互作用著的分子組成, 因此任何物體都是有內(nèi)能的。提問(wèn)學(xué)生：宏觀量中哪些物理量是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能的標(biāo)志？根據(jù)學(xué)生的回答, 引導(dǎo)到一個(gè)確定的物體, 分子總數(shù)是固定的, 那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量溫度和體積決定的。如果不是確定的物體, 那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來(lái)決定。課堂討論題：下列各個(gè)實(shí)例中, 比較物體的內(nèi)能大小, 并說(shuō)明理由。2 / 4一塊鐵由15升高到55, 比較內(nèi)能。質(zhì)量是1kg,50 的鐵塊與質(zhì)量是0.1kg,50 的鐵塊 , 比較內(nèi)能。質(zhì)量是1kg,100 的水與質(zhì)量是1kg,100 的水蒸氣 , 比較內(nèi)能。（2）物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能, 熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能, 同時(shí)還可以具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮彈, 除了具有內(nèi)能, 還具有機(jī)械能動(dòng)能和重力勢(shì)能。提問(wèn)學(xué)生：一輛汽車(chē)的車(chē)廂內(nèi)有一氣瓶氧氣, 當(dāng)汽車(chē)以60km/h行駛起來(lái)后 , 氣瓶?jī)?nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？通過(guò)此問(wèn)題 , 讓學(xué)生認(rèn)識(shí)內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和, 而不是分子定向移動(dòng)的動(dòng)能。另一方面, 物體機(jī)械能增加, 內(nèi)能不一定增加。4.物體的內(nèi)能改變的兩種方式1）列舉鋸木頭和用砂輪磨刀具, 鋸條、木頭和刀具溫度升高, 說(shuō)明克服摩擦力做功, 可以使物體的內(nèi)能增加。如果外力對(duì)物體做功全部用于物體內(nèi)能改變的情況下, 外力做多少功,物體的內(nèi)能就改變多少。如果用W 表示外界對(duì)物體做的功, 用E 表示物體內(nèi)能的變化, 那么有 W= E。功的單位是焦耳, 內(nèi)能的單位也是焦耳。演示壓縮空氣, 硝化棉燃燒。說(shuō)明外力壓縮空氣過(guò)程, 對(duì)氣體做功 , 使氣體的內(nèi)能增加,溫度升高到棉花的燃點(diǎn)而使其燃燒。以上實(shí)例說(shuō)明做功可以改變物體的內(nèi)能。2）在爐灶上燒熱水, 火爐烤熱周?chē)矬w, 這些物體溫度升高內(nèi)能增加。這些實(shí)例說(shuō)明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內(nèi)能改變。物體吸收熱量, 內(nèi)能增加。物體放出熱量, 物體的內(nèi)能減少。如果傳遞給物體的熱量用Q表示 , 物體內(nèi)能的變化量是E, 那么 ,Q=E。熱量的單位是焦耳, 過(guò)去的單位是卡。所以做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。3）做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。一杯水可以用加熱的方法（即熱傳遞方式）傳遞給它一定的熱量, 使它從某一溫度升高到另一溫度。這過(guò)程中這杯水的內(nèi)能有一定量的變化。也可以采取做功的方式, 比如用攪拌器在水中不斷攪拌, 也可以使這杯水從相同的初溫度升高到同一高溫度, 這樣 , 水的內(nèi)能會(huì)有相同的變化量。兩種方式不同, 得到的結(jié)果是相同的。除非事先知道, 否則我們無(wú)法區(qū)別是哪種方式使這杯水的內(nèi)能增加的。因此 , 做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。4）雖然做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的, 但是這兩種方式的物理過(guò)程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過(guò)程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程。而熱傳遞的過(guò)程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移 , 沒(méi)有能量形式的轉(zhuǎn)化。（三）課堂小結(jié)同學(xué)們 , 你本節(jié)課都學(xué)會(huì)了什么？請(qǐng)同學(xué)們考慮一下。然后請(qǐng)一個(gè)學(xué)生總結(jié) , 大家認(rèn)真聽(tīng)著 , 最后老師補(bǔ)充。板書(shū)設(shè)計(jì)16.2內(nèi)能一、分子的動(dòng)能、溫度二、分子勢(shì)能三、物體的內(nèi)能四、物體的內(nèi)能改變的兩種方式布置作業(yè)一、下列過(guò)程中, 屬于通過(guò)熱傳遞改變物體內(nèi)能的是（）A.鉆木取火B(yǎng)鋸木頭時(shí) , 鋸片發(fā)熱C衛(wèi)星進(jìn)人大氣層時(shí)外殼發(fā)熱D熱水中放人冰塊, 水溫下降二、關(guān)于分子動(dòng)理論和內(nèi)能, 下列說(shuō)法正確的是（）A物體內(nèi)能增大, 溫度一定升高3 / 4B物體的溫度升高, 分子運(yùn)動(dòng)一定加劇C分子之間存在引力時(shí), 就沒(méi)有斥力D 0的冰沒(méi)有內(nèi)能三、“鉆木取火”是通過(guò)的方式改變木頭的內(nèi)能的；太陽(yáng)能熱水器是通過(guò)的方式改變水的內(nèi)能的。答案：一、 D二、 B三、做功熱傳遞4 / 4