《第2节 内能 第2课时》示范课教学设计【初中物理人教版九年级】

第2节内能
第2课时
教学目标
1．知道做功和热传递都可以改变物体的内能。

2．知道热量的概念和单位。

教学重难点
教学重点
建立热量的概念。

教学难点
区分内能、温度、热量的关系。

教学用具
铁丝、带活塞的厚玻璃筒、带塞子的烧瓶、打气筒、水、硝化棉、多媒体课件等。

相关资源
【情境引入】《金属切削过程中通过做功的方式改变物体的内能》视频资源、【教学实验】《压缩空气做功》视频资源、【教学实验】《气体膨胀对外做功》视频资源、【知识解析】《物体内能的改变——热传递》视频资源、【知识解析】《物体内能的改变——做功》视频资源、【知识探究】《判断物体内能改变的方式》h5资源、【活动设计】《探究暖水瓶的保温原理》图片资源、【知识解析】《做功与热传递改变物体内能辨析》图片资源、【知识解析】《热传递改变物体内能的方式辨析》图片资源、《饮料加冰块通过热传递改变内能》图片资源、《暖风机通过对流的方式改变物体内能》图片资源、《晒被子时通过热辐射改变物体的内能》图片资源等。

教学过程
引入新课
【课堂引入】《金属切削过程中通过做功的方式改变物体的内能》。

（此图为《金属切削过程中通过做功的方式改变物体的内能》视频资源截图）切削金属时，有火星迸出。

这表明金属的温度升高了，即金属的内能增加了。

你知道这个过程中内能是怎么增加的吗？
讲授新课
【活动设计】一根粗铁丝，我们能通过哪些方法使它的温度升高，内能增加？
学生讨论并回答，可以用很多的方法：用火焰加热；太阳晒；用手搓；用手捂；在地上摩擦；用锤子不断敲击；反复弯折……你能将这些方法分类吗？说说你分类的原则是什么？
学生讨论并回答，用火烧，太阳晒，用手捂这三个方法用温度更高的物体使铁丝温度升高。

用手搓，在地上摩擦，用锤敲，反复弯折这四种方法使铁丝温度升高的过程，都伴随着运动——做功。

教师指出，前三种方法我们称为热传递。

1．热传递改变内能
相互接触的物体存在温度差时，低温物体温度升高，高温物体温度降低，直到没有温度差，这个过程叫热传递。

（1）条件：不同物体之间或同一物体的不同部分存在温度差，就会发生热传递。

（2）高温物体放热，内能减少，温度降低；低温物体吸热，内能增加，温度升高。

内能从高温物体向低温物体传递。

（3）热传递的本质：内能从一个物体转移到另一个物体。

2．热量
（1）定义：在热传递中，传递能量的多少叫做热量。

（2）单位：焦耳（J）。

（3）物体吸收热量时内能增加，放出热量时内能减少。

（4）热量反映的是热传递过程中内能的变化量，只能用“吸收”或“放出”描述，不能用“具有”或“含有”等词描述。

（5）热传递中转移的是热量，不是温度。

播放图片《饮料加冰块通过热传递改变内能》、《暖风机通过对流的方式改变物体内能》、《晒被子时通过热辐射改变物体的内能》。

《饮料加冰块通过热传递改变内能》是通过热传导的方式传递热量，《暖风机通过对流的方式改变物体内能》是通过对流的方式传递热量，《晒被子时通过热辐射改变物体的内能》是通过热辐射的方式传递热量，传导、对流、辐射是热传递的3种方式。

热传递改变物体内能的方式有热传导、对流、热辐射。

那么，它们之间有什么区别呢？
热传导时，物体内各部分的物质不发生移动；对流时，物体内各部分物质之间会流动，对流主要发生在气体或液体中；热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。

比如，用铁锅炒菜，是通过热传导的方式将菜加热的。

暖风机是通过对流的方式将热量传到整个房间的。

晒被子是通过热辐射的方式增加被子的内能的。

【活动设计】《探究暖水瓶的保温原理》。

请同学们分别从热传递的三种方式分别分析暖水瓶的保温原理。

3．做功改变内能
在使铁丝温度升高的过程中，用手搓、在地上摩擦、用锤敲、反复弯折这四种方法使铁
丝温度升高的过程，都伴随着对铁丝的做功，因此这是通过做功改变物体的内能。

【教学实验】《压缩空气做功》。

（此图为《压缩空气做功》视频资源截图）
棉花燃烧起来，是因为温度达到硝化棉的燃点，可见，是活塞压缩空气做功，使空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，使棉花燃烧起来。

在这个过程中活塞的机械能转化成空气的内能。

通过实验我们可以知道：外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高。

【教学实验】《气体膨胀对外做功》视频资源。

（此图为《气体膨胀对外做功》视频资源截图）
在玻璃瓶内放一些水，给瓶内打气，当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，这是为什么？
学生讨论，当塞子跳起来时，瓶内出现白雾，这说明水蒸气液化成了小水滴。

在这个过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低。

通过这个实验我们可以知道：物体对外做功，物体的内能会减少，温度会降低。

做功改变物体的内能，其实质是内能和其他形式的能之间的相互转化，能的形式改变。

4．做功和热传递在改变内能上有何区别？
教师提问：手的温度升高了，它的内能增大，你能判断是哪种方式改变了手的内能吗？学生讨论并回答，光凭手的温度升高，内能增大，不能判断出是哪种方法改变了手的内能，可能是暖水袋和手之间的热传递，也可能是搓手做功改变的手的内能。

可见做功和热传递对改变物体的内能是等效的。

做功和热传递都可以改变物体的内能。

那么，它们之间有什么区别呢？
首先，能量的转换形式不同。

做功一般会发生其他形式的能（一般是机械能）与内能之间的转换，而热传递只是内能的转移。

其次，发生的条件不同。

热传递只能从高低物体传向低温物体。

要用做功的方式改变物体的内能，必定要发生力的作用，并且这个力还要做功。

外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，内能减小。

再次，方式方法不同。

热传递的方式有热传导、对流、热辐射。

做功改变物体的内能只有一个方式，那就是有力的作用，且这个力还要做功。

如锻打生热、摩擦生热均是做功改变物体内能的实例。

热传递改变物体内能的方式有热传导、对流、热辐射。

那么，它们之间有什么区别呢？
热传导时，物体内各部分的物质不发生移动；对流时，物体内各部分物质之间会流动，对流主要发生在气体或液体中；热辐射不需要介质，如太阳的光和热就是通过热辐射的方式传到地球的。

比如，用铁锅炒菜，是通过热传导的方式将菜加热的。

暖风机是通过对流的方式将热量传到整个房间的。

晒被子是通过热辐射的方式增加被子的内能的。

【知识探究】《判断物体内能改变的方式》h5资源
（此图为《判断物体内能改变的方式》h5资源截图）
典型例题
例1 下列现象中，利用内能做功的是（）
A．冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了
B．刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
D．盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了
A、B选项都是通过做功增加了物体的内能，是机械能转化为内能，故A、B错；Ｄ选项则属于通过热传递改变物体内能，，D错；Ｃ选项是通过火箭内燃料燃烧获得内能，内能再转化为机械能，是利用内能做功，C对。

答案：C
例2 关于热量，下列说法正确的是（）
A．热水比冷水含有的热量高
B．一大桶水比一小桶水含有的热量多
C．一个物体内能越多，它具有的热量就越多
D．同一物体，在相同物态下，温度越高内能越大
解析：热量只存在于热传递或热交换过程中，是过程量，不是状态量，不能说含有或者具有热量。

故A、B、C错；内能与温度有关，同一物体的温度越高，内能就越大，故D正确。

答案：D。

课堂小结
改变内能的两种方式：做功和热传递。

热传递有3种方式：传导、对流和辐射。

做功和热传递在改变内能上是等效的。