12．1　认识内能【教学目标】一、知识与技能1．了解内能概念，知道任何一个物体都具有内能．2．知道温度与内能之间的关系．3．知道热传递是改变物体内能的一种方式，是内能的转移．4．知道做功是改变物体内能的另一种方式，是能量的转化．二、过程与方法1．利用类比、分析、总结的方法得出内能的概念．2．通过探究、观察、实验找到改变物体内能的两种方式．三、情感、态度与价值观1．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．2．通过演示实验培养学生的观察能力，并使学生通过实验改变物体内能的两种方法．3．通过分析、类比，学会用类比的方法研究问题．培养良好的科学态度和求实精神，帮助学生树立勇攀科学高峰的理想和志向．【教学重点】1．内能概念的建立．2．改变物体内能的方式．【教学难点】正确理解内能的概念．┃教学过程设计┃教学过程设计意图一、新课引入用多媒体展示并讲解：1.1994年7月7日至22日曾发生苏维克一利维9号彗星与木星的连续撞击，在木星的表面形成了许多相当于地球大小的“伤疤”，并且产生了巨大的火球，瞬间产生的高温可达30000℃，如此巨大的能量是从哪里来的？你能解释这种现象吗？2.“神舟七号”载人飞船完成各项任务后，在返回的过程中，返回舱进人大气层将通过一段黑障区．这段时间飞船将“烧成”一个大火球，而返回舱内的宇航员和设备则安然无恙．同学们，你知道返回舱为什么烧起来？这些能量又来自哪里？通过本节的学习，相信你一定能找到答案.感受生活中的物理知识，激发探索科学的求知欲.二、新课教学(一)什么是内能1.教师讲解：请同学们回忆以前学过的分子动理论的内容有哪些.学生讨论交流后回答：物体是由大量的分子组成的，分子在不停地做无规则的运动，分子之间存在着相互作用的引力和斥力.提出问题：我们已经知道分子动理论的内容，那么分子有能量吗？教师讲解：下面我们介绍一种学习方法——类比法.类比法是将未知事物与已知事物进行比较，根据它们的相同或相似，推测未知事物也可能有某种相似的属性，,这是科学研究的一种重要方法.教师用多媒体课件同学们展示图12－1－1中的几幅图，启发学生利用此方法进行类比.待学生回答后，师生共同类比结果：(1)如图(a)所示，运动的篮球具有动能→构成物质的分子在永不停息地做无规则的运动，所以运动的分子也具有动能，叫做分子动能.(2)如图(b)所示，自由下落的苹果和地球互相吸引具有势能→由于分子有距离，也有相互吸引作用，互相吸引的分子也具有势能，叫做分子势能.(3)如图(c)所示，被压缩的弹簧各部分相互排斥而具有势能→构成物体的分子之间也有相互排斥的作用，互相排斥的分子之间也具有势能.师生共同小结：构成物质的分子也具有动能和势能.2.物体内能的多少与什么因素有关呢？教师用多媒体课件向同学们展示如图12－1－2所示的装置，启发学生思考并回答此问题.实验研究：如图12－1－2所示，把分别盛有冷水和热水的两个玻璃杯放在桌面上，小心地在每杯中滴入两滴墨水，不要搅动杯中的水，观察两杯水中墨水的扩散过程，哪杯水中的墨水扩散得快.观察现象：滴入热水中的墨水扩散得快.分析讨论：实验表明，温度越高，扩散过程越快，这说明温度越高，分子无规则运动的速度越快，即分子无规则运动越剧烈，由于分子无规则运动的速度跟温度有关，因此物体的内能也跟温度有关.探究总结：(1)在物理学中，我们把物体内所有分子的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能.(2)物体的内能与温度有关，一个物体温度越高，内能越大.(3)内能是能量的一种形式，各种形式的能量的单位都是焦耳.3.理解内能的注意事项：(1)内能是指物体的内能，不是分子的内能，培养锻炼学生的类比思维　通过演示实验让学生直观感受分子地运动，培养学生分析、总结归纳的能力.,更不能说是个别分子和少数分子所具有的能，而是物体内部所有分子共同具有的动能和势能的总和，所以单纯考虑一个分子的动能和势能是没有现实意义的.(2)一切物体在任何情况下都具有内能，根据分子动理论可知，一切物体中的分子都在永不停息地做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体处于何种状态，是何形状、体积多大，温度是高是低都是如此．因此，一切物体在任何情况下都具有内能，也就是说，内能是一切物体都具有的一种形式的能量，例如60℃的水具有内能，降低到0℃的水仍具有内能，在－20℃时结成了冰仍然具有内能，只是对于同样的水而言，温度降低时其内能减少了而已.(3)内能具有不可测量性，即不能准确知道一个物体的内能的具体数值.(4)正确理解温度与物体内能的关系：内能与温度的对应关系一定要考虑物态，就是说同一物体且物体状态不发生改变时，温度越高，对应着物体内分子做无规则运动的程度越剧烈，每个分子的平均分子动能越大，所有分子的分子动能的和——内能也就越大．晶体在熔化或凝固时，分子动能尽管不变，但物态在改变，物态对应着分子间距离的大小，而分子间相对距离与分子势能有关，分子势能变了，物体的内能也随着改变，所以晶体熔化时，吸收热量，内能在增加，但温度并不升高，因为温度是分子动能的标志.4.内能和机械能的区别和联系：(1)相同点：①内能和机械能都属于能量，它们具有相同的单位；②机械能是物体的动能与势能的总和，内能是物体内所有的分子动能与分子势能的总和.(2)区别：机械能和内能是两种不同形式的能量．①决定能量的因素不同．内能与物体内部分子热运动和分子间的相互作用力情况有关，而机械能与整个物体的机械运动情况有关．②研究对象不同．内能研究的对象是物体内的大量分子，是对微观世界的描述，机械能研究的对象是整个物体，是对宏观世界的描述．③机械能可以为零，内能不能为零．例如，静止在地面上的篮球，它的机械能为零，但它仍然具有内能，也就是说，物体可以没有机械能，但不能没有内能.教师导入：物体的内能有多有少，改变物体的温度可以改变物体的内能．那么改变物体内能有哪些方法呢？(二)怎样改变物体的内能[活动1]用做功的方式改变物体的内能1.教师指导：请同学们观察下列实验现象，分析讨论后总结.(1)如图12－1－3(a)所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，发现棉花燃烧起来.(2)如图12－1－3(b)所示，冬天手冷的时候，两手互相搓搓就暖和了.(3)如图12－1－3(c)所示，人从滑梯上滑下时，臀部会有灼热的感觉.让学生亲身体验科学探究的过程，培养学生联系生活实际，善于发现生活中的物理现象的习惯.,师生共同小结：通过以上实验现象可知，外界对物体做功，物体的内能会增加，温度会升高.2.请同学们再来观察下面的实验，分别讨论后进行总结.演示实验：拿一个大口的厚玻璃瓶，瓶内装入少量的水，用塞子塞紧，在瓶内水上方的空气中由于水的蒸发而产生一定量的水蒸气，通过塞子上的孔用打气机往瓶里打气，观察当塞子从瓶口跳起来时容器中有什么现象发生.实验现象：当塞子跳起来时，可以看到容器中出现了大量的白雾.师生共同小结：这是因为瓶内空气膨胀推动塞子做功时，内能减小，温度降低，使水蒸气遇冷液化成小水滴，形成了雾，此实验现象表明：物体对外做功，物体的内能会减少，温度会降低.3.探究总结：做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能会增加；物体对外做功，物体的内能会减小.4.对做功可以改变物体的内能的理解：用做功的方法可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能会增大．如：压缩气体做功时，气体温度升高、内能增加；但需要注意的是，对物体做功，物体的内能不一定都增加．比如：把一杠铃从低处举到高处，克服了杠铃的重力做功，此时杠铃的重力势能增加，但内能不变．物体对外做功，物体内能减小．比如：气体膨胀做功时，内能减小，温度降低．内能的改变可用功来量度，用做功的方式来改变物体的内能，是能量的转化过程，做功越多内能变化越大.教师导入：通过学习我们知道，做功可以改变物体的内能，那么还有没有其他的方法呢？[活动2]用热传递的方法改变物体的内能1.让学生阅读教材活动2内容，教师用多媒体展示下列问题，让学生讨论后回答.(1)发生热传递的条件是什么？(2)热传递有哪几种方式？(3)热传递的方向怎样？(4)热传递改变内能的实质是什么？(5)教材图12－5所示的三种情况各是通过热传递的哪种方式来改变物体内能的？(6)你能举出生活中用热传递来改变物体内能的事例吗？请列举三个.学生回答后，师生共同总结：培养学生分析总结能力.问题式引入，,(1)发生热传递的条件是两物体或同一物体的不同部分之间存在着温度差.(2)热传递有传导、对流和辐射三种方式.(3)热传递的方向是热从高温物体传到低温物体，或由物体的高温部分传到低温部分.(4)用热传递来改变物体内能的实质是一个物体的一部分内能转移给另一个物体，或者内能从同一物体的高温部分转移到低温部分，实际上是内能的转移.(5)图(a)是通过热传导使水的内能增加的；图(b)是通过热对流使水的内能增加的；图(c)是通过热辐射使水的内能增加的.(6)①晒太阳感到暖和；②用蒸笼熘冷馒头；③感冒发烧，用冷毛巾敷额头；④冬天用手摸户外的金属时感到冷.2.让学生阅读教材“想一想”，然后进行合作探究、交流后回答：实验方案：(1)倒入热水，使水的内能增加.(2)用“热得快”通电加热，使水的内能增加.实验结论：如果只知道水的温度升高，而没有看到改变内能方式的过程，我们将无法判断用的是哪种方式．这说明做功和热传递对于改变物体的内能是等效的.激发学生兴趣.┃教学小结┃【板书设计】12．1　认识内能一、内能1．把物体内所有的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能．2．物体的内能与温度有关，一个物体温度越高，内能越大3．内能的单位：焦耳(J)二、改变物体内能的方法1．做功可以改变物体的内能．2．热传递可以改变物体的内能．【教学反思】本节从分子动理论这一知识点谈起，用类比法得出内能的概念，学生还是比较容易接受的．对于内能和温度的关系可由分子的运动速度和温度的关系得出，大部分学生比较容易理解．通过“活动1”和“活动2”能真正体验到做功和热传递可改变物体的内能．对于“做功和热传递对于改变物体的内能是等效的”这一内容的教学，遇到了一定的困难，教学时还需注意引导，以求取得较好的教学效果．,