目錄
正文
第一篇：內能教案
內能
教學目標
1．知識與技能
●瞭解內能的概念，能簡單描述温度和內能的關係．
●知道熱傳遞過程中，物體吸收(放出)熱量，温度升高(降低)，內能改變．●瞭解熱量的概念，熱量的單位是焦耳．
●知道做功可以使物體內能增加和減少的一些事例．
2．過程與方法
●通過探究找到改變物體內能的多種方法．
●通過演示實驗説明做功可以使物體內能增加和減少．
●通過學生查找資料，瞭解地球的“温室效應”．
3．情感態度與價值觀
●通過探究，使學生體驗探究的過程，激發學生主動學習的興趣．
●通過演示實驗，培養學生的觀察能力，並使學生通過實驗理解做功與內
能變化的關係．
●鼓勵學生自己查找資料，培養學生自學的能力．
教學重點與難點
重點：探究改變物體內能的多種方法．
難點：內能與温度有關．
教學課時：1時
教學過程：
引入新課
分子動理論告訴我們，分子永不停息地無規則運動着。那麼公司也同一切運動物體具有動能一樣，也具有動能。分子動理論還告訴我們：分子之間有相互作用力。這又使分子具有勢能。
新課教學
(1)物體的內能：物體內部所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。物體內部的每一個分子都在運動，都受分子作用力，但每單個分子的動能和勢能，不是物體的內能。內能是指物體所有分子無規則運動的動能和勢能的總和。內能也不同於機械能。物體的動能跟物體的速度有關，物體的重力勢能跟物體被舉起的高度有關。一個鋼球是否運動，是否被舉高，這隻能影響鋼球的機械能，並不是能改變鋼球內分子無規則運動的動能和勢能。那麼物體的內能跟什麼有關呢？
(2)內能的變化：物體內能既然是物體內部所有分子無規則運動的動能和勢能的總和，那麼當分子運動加劇時，物體的內能也就增大。上節課我們曾進過：物體的温度升高，其內部分子的無規則運動加劇。科學的論斷，必須要有證據，在物理學中，通常是用實驗來證實論斷的。今天我們同樣用實驗來證實上面的論斷。
實驗演示：取三隻燒杯，分別倒入冷水、温水和熱水，然後分別向三隻杯內緩慢地滴入幾滴墨汁，觀察比較三隻杯內墨擴散的快慢。
實驗結果表明：温度越高，擴散過程越快。擴散得快，説明分子無規則運動的速度大，即分子無規則運動激烈。
因此：物體的內能跟温度有關。温度升高時，物體的內能增加。温度降低時，物體的內能減小。正是由於內能跟温度有關，人們常常把物體的內能叫做熱能，把物體內部大量分子的無規則運動叫做熱運動。
(3)一切物體都有內能。這是因為物體內的分子永不停息地無規則運動着。熾熱的鐵水，温度很高，分子運動激烈，它具有內能。冰冷的冰塊，温度雖低，其內部分子仍在做無規則運動，它也具有內能。
(4)內能和機械能
通過機械能和內能的對比，進一步幫助學生理解內能概念。分析在水平光滑桌上滑動的木塊具有什麼能。
首先木塊有勢能，也有動能棗統稱為機械能。機械能與整個物體的機械運動情況有關。
木塊內部的分子做無規則運動，且分子間有作用力，木塊有內能。內能與物體內部分子的勢運動和分子間的相互作用有關。
小結
(1)內能不是單個分子具有的，而是所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和。
(2)內能所指的動能是所有分子做無規則熱運動的動能的總和。這種無規則的熱運動，是分子在物體內部自身不停的“分子運動”，而不是隨着物體整體一起所做的運動。物體作為整體運動所具有的動能是機械能不是內能。
(3)內能所指的分子勢能是分子間相互作用使分子具有的勢能。作為物體整體跟地球的相互作用而具有的重力勢能是機械能，不是內能。
所以內能是不同於機械能的另一種形式的能量。
板書設計
第二節內能
一、物體的內能：物體內部所有分子熱運動的動能與分子勢能的總和．
1．內能不同於機械能
2．一切(運動、靜止、高温、低温)物體都有內能
3．內能與温度的關係
二、改變物體內能的方法：
1．熱傳遞熱量：傳遞內能的多少
2．做功
第二篇：內能教案
內能教案
【教學目標】
1. 知識與技能
瞭解內能的概念，能簡單描述温度和內能的關係。
知道熱傳遞可以改變內能。
知道在熱傳遞過程中，所傳遞內能的多少叫做熱量，熱量的單位是焦耳。
知道做功可以使物體內能增加和減少的一些事例。
2.過程與方法：
通過探究找到改變物體內能的兩種方法。
通過演示實驗説明做功可以使物體內能增加和減少。
通過學生查找資料，瞭解地球的“温室效應”。
3.情感態度與價值觀：
通過探究，使學生體驗探究的過程，激發學生主動學習的興趣。通過演示實驗培養學生的觀察能力，並使學生通過實驗理解做功與內能變化的關係。
鼓勵學生自己查找資料，培養學生自學的能力。
【教學重點】
內能、熱量概念的建立，改變物體內能的方法
【教學難點】做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的
【教學準備】演示實驗：空氣壓縮器 打氣筒礦泉水瓶帶導管的塞子酒精燈鐵絲等
【教學方法】啟發式教學法, 講授法,實驗演示法, 閲讀法,科學探究法
【教學過程】
（一）引入新課
我們知道做機械運動的物體具有機械能，那麼熱現象發生過程中，也有相應的能量變化。另一方面，我們又知道熱現象是大量分子做無規律熱運動產生的。那麼熱運動的能量與大量的無規律運動有什麼關係呢？這是今天學習的問題。
（二）講授新課
一、內能
1．分子的動能、温度
物體內大量分子不停息地做無規則熱運動，對於每個分子來説都有無規則運動的動能。
我們知道，温度這個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動動能大小的標誌，這是温度的微觀含義。
2．分子勢能
分子間存在着相互作用力，因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。
3．物體的內能
（1）物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。一切物體都是由不停地做無規則熱運動並且相互作用着的分子組成，因此任何物體都是有內能的。
課堂討論題：下列各個實例中，比較物體的內能大小，並説明理由。
①一塊鐵由15℃升高到55℃，比較內能。
②質量是1kg50℃的鐵塊與質量是0.1kg50℃的鐵塊，比較內能。③質量是1kg100℃的水與質量是1kg100℃的水蒸氣，比較內能。
（2）物體機械運動對應着機械能，熱運動對應着內能。任何物體都具有內能，同時還可以具有機械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內能，還具有機械能——動能和重力勢能。
提問學生：一輛汽車的車廂內有一氣瓶氧氣，當汽車以 60km/h行駛起來後，氣瓶內氧氣的內能是否增加？
通過此問題，讓學生認識內能是所有分子熱運動動能和分子勢能之總和，而不是分子定向移動的動能。另一方面，物體機械能增加，內能不一定增加。
二、物體的內能改變的兩種方式
1、熱傳遞可改變物體的內能
【演示】點燃酒精燈，將鐵絲的一端放在酒精燈的火焰上灼燒，讓一名同學手握鐵絲的另一端，一會就覺得發燙． 此實驗説明：熱量從鐵絲的一端傳遞到另一端，這一端的温度升高了，內能增加了物體的內能改變了. 請同學舉出那些生活例子利用的是熱傳遞來改變內能放在太陽下曬；放在熱水中燙。結論:熱傳遞可以改變物體的內能。
熱傳遞過程中傳遞的能量的多少叫熱量，用q表示，單位也是焦耳。 熱傳遞使物體的內能發生改變的時候，內能的改變是用熱量來量度
的．物體吸收了多少熱量，物體的內能就增加多少；物體放出了多少熱量，物體的內能就減少多少．通過前面的探究，對物體內能的改變，學生有了一定的感性認識。熱傳遞改變物體的內能，學生比較容易理解，熱傳遞的實質就是內能從高温物體轉移到低温物體。要使學生了解熱量的概念，通過熱傳遞的方式來改變內能，內能改變的多少不能用功來量度，而要用熱量來量度，並介紹熱量的國際單位也是焦耳。
2、 做功可以改變內能：生活體會――冬天時手很冷，經常通過搓手以取暖；用鋸條鋸木板時，用手摸一下鋸條，會覺得很燙；野外生存中取火的一種方法是鑽木取火，等等。
【演示】空氣引燃壓縮儀．用力猛壓活塞，會看到硝棉花燃燒起來。 結論：對物體做功，可以使物體的內能增加
【演示實驗】氣體對外做功實驗 用打氣筒向瓶內打氣，當瓶塞跳起時，在瓶內出現白霧。解釋：瓶內的氣體推動瓶塞做功時，內能減少，温度降低,使水蒸氣凝成小水滴。結論：物體對外做功，本身的內能就會減少。小結：從能的轉化看，通過做功改變物體的內能，實質上是其他形式的能與物體內能相互轉化的過程。功可以用來度量內能改變的多少。 小結：改變物體的內能有兩種方法：做功和熱傳遞。兩種方法對改變物體的內能是等效的，但本質上有所區別。
討論：有一個裝有鐵屑的燒瓶，可以用什麼方法使鐵屑的內能增加？
[練習]：
1.為什麼用氣筒給自行車打完氣後，摸一下氣筒外的外壁，會變熱？ 當我們給充足氣的輪胎放氣時，能看到在氣門芯附近有一些小水珠，能解釋這種現象產生的原因嗎？
2.關於物體的內能，下列説法正確的是（ ）
a．相同質量的兩種物體，升高相同的温度，內能增量一定相同 b．一定量0℃的水結成0℃的冰，內能一定減少 c．一定量氣體體積增大，但既不吸熱也不放熱，內能一定減少 d．一定量氣體吸收熱量而保持體積不變，內能一定減少
3.金屬製成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物，有可能使氣缸中柴油達到燃點的過程是（）
a．迅速向裏推活塞b．迅速向外拉活塞c．緩慢向裏推活塞
d．緩慢向外技活塞
4.指出下列事例中改變物體內能的方式()
a 冷天用熱水取熱,人體感到熱和 .b比中,從竿的頂端滑到底端時手感到發熱 c 密封的空氣被壓縮時温度變高 d 火爐上烤餅子,餅子變熱 e 用挫刀挫鐵塊,鐵塊變熱 f 把火燒熱的工件放到冷水中,工件會變涼下來
【板書設計】
一．內能
1. 內能定義:分子由於運動而具有的動能和勢能之和
2. 物體內能的大小與物體的温度有關
二.改變內能的方式
1. 做功 2. 熱傳遞:
三.熱量
1. 定義:熱傳遞過程中傳遞的內能的多少 2. 單位:焦耳 符號: j 3. 熱量、温度、內能的區別
第三篇：13.2內能教案
國中物理教案（人教版）--杜光亮
§13.2內能
一、教學目標
1．瞭解內能的概念，能簡單描述內能和温度的關係
2．知道熱傳遞可以改變物體的內能一些實例
3．知道熱量的概念及單位
4．知道做功可以改變物體的內能及一些實例
二、教學重點
1．內能概念
2．改變內能的兩種方式
三、教學難點
1．內能概念
2．改變內能的兩種方式
3．熱量的概念及理解
四、教具
冷、熱水，細鐵絲，鐵沙紙，火機等。
五、教學教程設計
第一課時
（一）導入新課
複習提問：
（1）分子動理論的基本內容是什麼？（學生回答）
（2）什麼是動能、分子勢能？大小跟什麼因素有關？（學生回答）
（二）內能
1．什麼是內能？
問題1：運動籃球具有什麼能？籃球由於運動而具有動能，一樣的道理，組成物質的分子也在不停的做無規則運動，也應該具有動能，稱為分子動能。
問題2：彈簧被壓縮或被拉伸時具有什麼能？彈簧由於發生彈性形變而具有彈性勢能，彈簧被壓縮時合力向外，分子間被壓縮時合力也是向外的，所以分子間也具有分子勢能；彈簧被拉伸時合力向裏，分子間被拉伸時合力也是向裏的，此時分子也具有分子勢能。
結論：物體內部分子具有分子動能和分子勢能，物理學中，將物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫物體的內能。
強調：
（1）物體的內能是指物體內所有分子具有的能量，而不是指單個分子具有的能量；
（2）一切物體任何時候都具有內能。
2．內能的影響因素
引入：判定物體機械能的變化需要看動能和勢能，一樣的道理，判定物體內能變化就需要看分子動能和分子勢能的變化。
問題1：一杯開水和桶開水誰的內能更大？説明質量越大，內能越大。
問題2：一杯開水和同樣的一杯温水，誰的內能更大？説明温度越高，內能越大。 問題3：兩個物體温度和質量一樣，內能一定一樣嗎？
演示：盛有等量熱水和冷水的兩燒杯中（後面襯以白紙，以便同學們觀察比較）分
第 1 頁 共 4 頁 1
別滴入一滴紅墨水，觀察紅墨水的擴散情況。
問題：看到什麼現象？現象説明什麼？
分析：温度高→擴散快→分子運動快→分子動能大→內能大；温度低→擴散慢→分子運動慢→分子動能小→內能小。
結論1：物體温度升高，內能增加；温度降低，內能減少。
結論2：內能與質量、温度、體積和狀態有關。
3．內能的單位：焦耳。
練習：
（1）温度越高的物體，內能一定越大？（強調：對於一個確定的物體，温度越高內能一定越大）
（2）物體温度不變時，內能一定不變？（總結：內能發生改變時，可以表現為温度發改變也可表現為體積改變。）
（三）改變內能的方式
問題：出示一根鐵絲，如何讓細鐵絲的温度升高？
方法1：將鐵絲彎折
1．做功可以改變物體內能
問題1：內能是否增加？
問題2：增加的內能從何而來？機械能。
問題3：通過何種方式使內能增加了？人通過做功將機械能轉化為內能。
強調：
（1）內能的改變可以用做功來量度，對物體做功越多，物體內能增加得越多，反之，物體對外做功越多，物體內能減少得越多。所以在做功改變物體內能過程中，可以用做功的多少來量度內能改變的多少；
（2）做功改變內能的實質：利用做功的方法改變物體的內能，實質上是兩種不同形式的能量通過做功而實現的相互轉化，即機械能或其它形式的能轉化為內能。
方法2：和温度更高的物體接觸
2．熱傳遞可以改變物體的內能
問題1：內能是否增加？
問題2：增加的內能從何而來？温度更高的物體。
問題3：通過何種方式使內能增加了？能量從高温物體傳到了低温物體的過程稱為熱傳遞。
問題4：同一物體一端温度高，一端温度低，可以發生熱傳遞嗎？能量從同一物體的高温部分傳到低温部分的過程也稱為熱傳遞。
問題5：是不是任何物體相互接觸都會發生熱傳遞？
結論1：發生熱傳遞條件是兩個物體具有温度差，且只能從高温物體轉移到低温物體，説明熱傳遞具有方向性。
問題6：熱傳遞什麼時候結束？熱傳遞的最終結果是熱平衡，即發生熱傳遞的物體，最後温度相等，達到平衡，只要發生熱傳遞的物體充分接觸，末温一定相等。
問題7：在暗處將手變暖了，是那種方式使內能增加了？
結論2：做功和熱傳遞在改變內能上是等效的。
強調：做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的，但兩者的實質不同，做功是能量的轉化，即其它形式的能轉化為內能，熱傳遞是同種能量的轉移，即內能從一個物體轉移到另一個物體上。
練習：判定內能改變方式？
（1）燒熱的工件放入冷水中；
（2）冬天利用熱水袋取暖；
（3）冬天常搓手；
（4）從滑梯滑下時臀部感覺；
（5）火柴擦燃。
（四）熱量
引入：用熱水袋取暖時，熱水袋的內能轉移到了人的手上，熱水袋的內能減少，温度降低；手的內能增加，温度升高。不考慮損失時，熱水袋減少的內能就等於手增加的內能。
1．定義：在熱傳遞過程中，傳遞能量的少叫做熱量，用q表示。
2．單位：焦耳。
強調：
（1）在熱傳遞過程中，高温物體放出了熱量，內能減少，温度降低；低温物體吸收熱量，內能增大，温度升高；
（2）物體本身沒有熱量，不能説某個物體具有多少熱量，更不能比較兩個物體熱量的大小，只有發生了熱傳遞過程，有了內能的轉移，才能討論熱量問題；
（3）熱量是在熱傳遞過程中內能轉移的數量，熱傳遞的方向是從高温物體轉移到低温物體，內能轉移的多少叫熱量，所以熱量是一個過程量，所以我們不能説“某物體含有或具有多少熱量”；
（4）熱量的大小與物體內能的多少，物體温度的高低沒有關係。
練習：
（1）對物體加熱，物體温度一定升高？
（2）物體吸收熱量，內能一定增加？
（3）物體的温度越高，所含的熱量越多？
（4）熱量總是從內能大的物體向內能小的物體傳遞？
六、板書設計
§13.2內能
一、內能
1．定義：物體的所有分子，其熱運動的分子動能和分子勢能的總和
2．一切物體在任何時候都具有內能
3．單位：焦耳
4．內能與質量、温度、體積及狀態有關
二、改變內能的方式
1．做功
（1）實質：內能機械能
（2）對物體做功，內能增加：機械能內能
物體對外做功，內能減少：內能機械能
2．熱傳遞
（1）條件：存在温度差
（2）實質：內能（e）
高温物體（部分）低温物體（部分）
（q放）轉移（q吸）
即：高温物體温度降低內能減少，低温物體温度升高內能增加
（3）熱量（△e）：在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少
3．熱傳遞和做功在改變內能上是等效的
第四篇：13.2內能(教案)
盛池鄉初級中學九年級物理教學設計設計人：龍濤
§13.2內能
【教學目標】
（一）知識與技能
1、瞭解內能的概念，能簡單描述温度和內能的關係．
2、知道熱傳遞過程中，物體吸收(放出)熱量，温度升高(降低)，內能改變．
3、瞭解熱量的概念，熱量的單位是焦耳．
4、知道做功可以使物體內能增加和減少的一些事例．
（二）過程與方法
1、通過探究找到改變物體內能的多種方法．
2、通過演示實驗説明做功可以使物體內能增加和減少．
3、通過學生課外閲讀，瞭解地球的“温室效應”．
（三）情感態度價值觀
1、通過探究，使學生體驗探究的過程，激發學(更多內容請訪問首頁：)生主動學習的興趣．
2、通過演示實驗，培養學生的觀察能力，並使學生通過實驗理解做功與內能變化的關係．
3、鼓勵學生自己查找資料，培養學生自學的能力．
【教學重點】
內能的概念、探究改變物體內能的多種方法．。
【教學難點】
內能與温度有關．
【課前準備】
燒杯,墨汁等。 多媒體課件。
【教學時間】 1課時
【教學過程】
（一）引入新課
創造情境：我們往熱水壺裝進開水，有時瓶塞會被彈出去，塞子的動能從何而來？
分子動理論告訴我們,分子永不停息地無規則運動着。那麼分子也同一切運動物體具有動能一樣,也具有動能。分子動理論還告訴我們:分子之間有相互作用力。這又使分子具有勢能。要詳細瞭解分子運動所具有的能，我們一起來進行今天的學習。
課題： 2、內能
（二）進行新課
1、物體的內能
引導：分子在不停地做無規則的熱運動，同一切運動的物體一樣，分子具有動能。分子間有相互作用力，所以分子間還有勢能。
第 1 頁
盛池鄉初級中學九年級物理教學設計設計人：龍濤
思考提問：
運動的分子是否具有動能？
相互吸引或者排斥的分子呢？
講述：物體温度越高，分子運動越快，分子的動能就越大，相互吸引或相互排斥的分子之間都存在分子勢能。
思考：與物體動能、勢能進行類比。
定義：物體內所有分子熱運動的動能和勢能的總和，叫做物體的內能。
一切物體都有內能。
2、內能的變化
體會：內能是一種不同於物體機械能的另一種形式的能量。
鐵水和冰都有內能嗎？
過渡：物體都有內能，那內能有什麼不同？
思考：可以比較一塊鐵和一杯水的內能哪個多？
歸納：同一個物體同種物態下，才可以比較它們的內能，比如一杯水在80度和20度時。温度越高，分子熱運動越劇烈，內能越大。
拓展：內能與之前所學的機械能有什麼不同？兩者區別和聯繫如何？
過渡：我們知道同種物體在同種狀態下，温度越高，內能越大？那怎樣能夠使鐵絲變熱？ 學生討論分析，找出不同方法：可以對鐵絲傳熱，也可以對鐵絲施力
講述：熱傳遞與熱量的概念
目的讓學生明白“熱量”是個過程量
過渡：除了熱傳遞外，還有另外一種途徑也可以改變物體的內能；
多媒體展示：做功改變內能的例子，
學生思考：為什麼會有圖中現象出現
多媒體展示：乙醚被壓縮燃燒的視頻。為什麼瓶中的棉花燃燒起來了？
講述：空氣推動皮塞時內能改變。觀察到的“白霧”説明了什麼？
觀察得出：外界對物體做功，物體內能增大，温度升高。
物體對外界做功，其內能減少，温度降低，水蒸氣發生了液化
歸納：通過上述兩種現象，得知做功可以改變物體的內能。
3、温室效應
指導閲讀：地球的温室效應
閲讀&觀看，分析交流温室效應成因、危害和相關措施
（三）學習小結
1、物體的內能
(1)定義 (2)一切物體都具有內能 (3)內能與温度的關係
第 2 頁
盛池鄉初級中學九年級物理教學設計設計人：龍濤
2、改變物體內能的方法
(1)熱傳遞 （a）定義（b）條件 ★熱量
(2)做功（a）物體對外做功，內能減少（b）外界對物體做功，內能增大
★做功改變能的實質：內能與其他形式能的相互轉化
（四）課堂練習
關於內能，説法正確的是（）
a單個分子的動能和勢能的總和叫做內能
b一個物體動能和勢能的總和叫做內能
c物體內部所有分子熱運動的動能和分子是能的總和叫做內能
d物體的機械能加上物體內部所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和叫做內能
下列説法正確的是
a鋼水冷卻，温度降低，內能一定減少
b壓在一起的鉛片和金片幾年後剖開，切面互相滲透屬於擴散
c冬天用熱水袋取暖，人體感到温暖，是用做功的方法改變物體的內能
d和平號空間站退役後墜入大氣層與空氣摩擦生熱，是用熱傳遞的方法改變內能
冬天雙手探入熱水中，覺得暖和，是通過（）方式（）內能
解釋下列“熱”字含義
（1）天氣真熱（2）摩擦生熱（3）物體放熱（4）電爐很熱
5、下列現象中，由於做功使物體的內能發生改變的是（）
a 酒精塗在手背上覺得涼b把鐵釘訂進牆裏，鐵釘發熱
c水被太陽曬熱d燒紅的鐵塊放入冰水中，鐵塊温度降低
6、下列説法錯誤的是（）
a零度的物體沒有內能b內能和其它形式的能之間可以相互轉化
c物體間的內能可以轉移d一切物體都有內能
7、關於熱傳遞，説法正確的是（）
a熱傳遞是温度的傳遞b物體間存在着温度差，才能發生熱傳遞
c熱傳遞可以在任何情況下進行d物體的內能發生變化，一定是吸收或者放出了熱量
8、下列屬於利用內能的是（）
a用熱水袋取暖b冬天室內用暖機供暖
c內燃機使汽車行駛d用電熱水器加熱水
9、下列説法錯誤的是（）
a一切物體都有內能，物體的內能跟物體的温度有關
b一切物體的分子都在不停地做無規則運動
c物體的分子間即有引力又有斥力
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盛池鄉初級中學九年級物理教學設計設計人：龍濤
d當物體的温度為零度時，分子就停止運動了
10、炮彈裏火藥燃燒產生的高温高壓氣體炸開彈殼後温度降低，是用（）的方法減少了氣體的內能。食物放進冰箱後温度降低，是用（）熱傳遞的方法減少了食物的內能。
（五）佈置作業
課後1、2、4
（六）板書設計
第二節內能
1、物體的內能
(1)定義 (2)一切物體都具有內能 (3)內能與温度的關係
2、改變物體內能的方法
(1)熱傳遞 （a）定義（b）條件 ★熱量
(2)做功（a）物體對外做功，內能減少（b）外界對物體做功，內能增大
★做功改變能的實質：內能與其他形式能的相互轉化
第 4 頁
第五篇：高中物理 10.2《熱和內能》教案 新人教版選修3-3
熱和內能教案
一、教學目標
1．在物理知識方面要求：
（1）知道分子的動能，分子的平均動能，知道物體的温度是分子平均動能大小的標誌。
（2）知道分子的勢能跟物體的體積有關，知道分子勢能隨分子間距離變化而變化的定性規律。
（3）知道什麼是物體的內能，物體的內能與哪個宏觀量有關，能區別物體的內能和機械能。
（4）知道做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的，知道兩者的區別，瞭解熱功參量的意義。
2．在培養學生能力方面，這節課中要讓學生建立：分子動能、分子平均動能、分子勢能、
物體內能、熱量等五個以上物理概念，又要讓學生初步知道三個物理規律：温度與分子 平均動能關係，分子勢能與分子間距離關係，做功與熱傳遞在改變物體內能上的關係。因此， 教學中着重培養學生對物理概念和規律的理解能力。
3．滲透物理學方法的教育：在分子平均動能與温度關係的講授中，滲透統計的方法。在分
子間勢能與分子間距離的關係上和做功與熱傳遞關係上都要滲透歸納推理方法。
二、重點、難點分析
1．教學重點是使學生掌握三個概念（分子平均動能、分子勢能、物體內能），掌握三個物理規律（温度與分子平均動能關係、分子勢能與分子之間距離關係、熱傳遞與功的關係）。
2．區分温度、內能、熱量三個物理量是教學上的一個難點；分子勢能隨分子間距離變化的勢能曲線是教學上的另一難點。
三、教具
1．壓縮氣體做功，氣體內能增加的演示實驗：
圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。
2．幻燈及幻燈片，展示分子間勢能隨分子間距離變化而變化的曲線。
四、主要教學過程
（一）引入新課
我們知道做機械運動的物體具有機械能，那麼熱現象發生過程中，也有相應的能量變化。另一方面，我們又知道熱現象是大量分子做無規律熱運動產生的。那麼熱運動的能量與大量的無規律運動有什麼關係呢？這是今天學習的問題。
用心愛心專心
（二）教學過程的設計
1．分子的動能、温度 物體內大量分子不停息地做無規則熱運動，對於每個分子來説都有無規則運動的動能。由於物體內各個分子的速率大小不同，因此，各個分子的動能大小不同。由於熱現象是大量分子無規則運動的結果，所以研究個別分子運動的動能是沒有意義的。而研究大量分子熱運動的動能，需要將所有分子熱運動動能的平均值求出來，這個平均值叫做分子熱運動的平均動能。
學習布朗運動和擴散現象時，我們知道布朗運動和擴散現象都與温度有關係，温度越高，布朗運動越激烈，擴散也加快。依照分子動理論，這説明温度升高後分子無規則運動加劇。用上述分子熱運動的平均動能來説明，就是温度升高，分子熱運動的平均動能增大。如果温度降低，説明分子熱運動的平均動能減小。因此從分子動理論觀點來看，温度是物體分子熱運動的平均動能的標誌。“標誌”的含義是指物體温度升高或降低，表示了物體內部大量分子熱運動的平均動能增大或減小。温度不變，就表示了分子熱運動的平均動能不變。其他宏觀物理量如時間、質量、物質種類都不是分子熱運動平均動能的標誌。但是，温度不是直接等於分子的平均動能。 另一方面，温度只與物體內大量分子熱運動的統計意義上的平均動能相對應，對於個別分子或幾十個、幾百個分子熱運動的動能大小與温度是沒有關係的。 我們知道，温度這個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動平均動能大小的標誌，這是温度的微觀含義。
2．分子勢能
分子間存在着相互作用力，因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。
如果分子間距離約為10m數量級時，分子的作用力的合力為零，此距離為r0。
當分子距離小於r0時，分子間的作用力表現為斥力，要減小分子間的距離必須克服斥力做功，因此，分子勢能隨分子間距離的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時彈性勢能增大是相似的。如圖1中彈簧壓縮，彈性勢能ep增大。
如果分子間距離大於r0時，分子間的相互作用表現為引力，要增大分子間的距離必須克服引力做功，因此，分子勢能隨分子間的距離增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時彈性勢能增大是相似的。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r0為數值基準，r不論減小或增大，分子勢能
-10
都增大。所以説，分子在平衡位置處是分子勢能最低點。如果分子間距離是無限遠時，取分子勢能為零值，分子間距離從無限遠逐漸減少至r0以前過程，分子間的作用力表現為引力，而且距離減少，分子引力做正功，分子勢能不斷減小，其數值將比零還小為負值。當分子間距離到達r0以後再減小，分子作用力表現為斥力，在分子間距離減小過程中，克服斥力做功，使分子勢能增大。其數值將從負值逐漸變大至零，甚至為正值。分子勢能隨分子間距離r的變化情況可以在圖2的圖象中表現出來。從圖中看到分子間距離在r0處，分子勢能最小。 既然分子勢能的大小與分子間距離有關，那麼在宏觀上什麼物理量能反映分子勢能的大小變化情況呢？如果對於確定的物體，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能變化。所以分子勢能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。
3．物體的內能
（1）物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內能。一切物體都是由不停地做無規則熱運動並且相互作用着的分子組成，因此任何物體都是有內能的。
提問學生：宏觀量中哪些物理量是分子熱運動的平均動能和分子勢能的標誌？
根據學生的回答，引導到一個確定的物體，分子總數是固定的，那麼這物體的內能大小是由宏觀量——温度和體積決定的。如果不是確定的物體，那麼物體的內能大小是由質量、温度、體積和物態來決定。
課堂討論題：下列各個實例中，比較物體的內能大小，並説明理由。 ①一塊鐵由15℃升高到55℃，比較內能。
②質量是1kg50℃的鐵塊與質量是0.1kg50℃的鐵塊，比較內能。
③質量是1kg100℃的水與質量是1kg100℃的水蒸氣，比較內能。
（2）物體機械運動對應着機械能，熱運動對應着內能。任何物體都具有內能，同時還可以具有機械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內能，還具有機械能——動能和重力勢能。 提問學生：一輛汽車的車廂內有一氣瓶氧氣，當汽車以 60km/h行駛起來後，氣瓶內氧氣的內能是否增加？
通過此問題，讓學生認識內能是所有分子熱運動動能和分子勢能之總和，而不是分子定向移動的動能。另一方面，物體機械能增加，內能不一定增加。
4．物體的內能改變的兩種方式
（1）列舉鋸木頭和用砂輪磨刀具，鋸條、木頭和刀具温度升高，説明克服摩擦力做功，可以使物體的內能增加。如果外力對物體做功全部用於物體內能改變的情況下，外力做多少功，物體的內能就改變多少。如果用w表示外界對物體做的功，用δe表示物體內能的變化，那
麼有w=δe。功的單位是焦耳，內能的單位也是焦耳。
演示壓縮空氣，硝化棉燃燒。説明外力壓縮空氣過程，對氣體做功，使氣體的內能增加，温度升高到棉花的燃點而使其燃燒。
以上實例説明做功可以改變物體的內能。
（2）在爐灶上燒熱水，火爐烤熱周圍物體，這些物體温度升高內能增加。這些實例説明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內能改變。物體吸收熱量，內能增加。物體放出熱量，物體的內能減少。如果傳遞給物體的熱量用q表示，物體內能的變化量是δe，那麼，q=δe。 熱量的計算公式有：q=mcδt，q=ml，q=mλ（後面的兩個公式分別是物質熔解和汽化時熱量的計算式）。熱量的單位是焦耳，過去的單位是卡。
所以做功和熱傳遞是改變物體內能的兩種方式。
（3）做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的。
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，使它從某一温度升高到另一温度。這過程中這杯水的內能有一定量的變化。也可以採取做功的方式，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温度升高到同一高温度，這樣，水的內能會有相同的變化量。兩種方式不同，得到的結果是相同的。除非事先知道，否則我們無法區別是哪種方式使這杯水的內能增加的。
因此，做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的。
（4）雖然做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的，但是這兩種方式的物理過程有本質的區別。做功使物體內能改變的過程是機械能轉化為內能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內能的轉移，沒有能量形式的轉化。
課上練習：
1．判斷下面各結論是否正確？
（1）温度高的物體，內能不一定大。
（2）同樣質量的水在100℃時的內能比60℃時的內能大。
（3）內能大的物體，温度一定高。
（4）內能相同的物體，温度一定相同。
（5）熱傳遞過程一定是從內能大的物體向內能小的物體傳遞熱量。
（6）温度高的物體，含有的熱量多，或者説內能大的物體含有的熱量多。
（7）摩擦鐵絲髮熱，説明功可以轉化為熱量。
參考答案：（1）、（2）是對的。
2．在標準大氣壓下，100℃的水吸收熱量變成同温度的水蒸氣的過程，下面的説法是否正確？
（1）分子熱運動的平均動能不變，因而物體的內能不變。
（2）分子的平均動能增加，因而物體的內能增加。
（3）所吸收的熱量等於物體內能的增加量。
（4）分子的內能不變。
參考答案：以上四個結論都不對。
（三）課堂小結
（1）這節課上新建立了三個物理概念：分子熱運動的平均動能、分子勢能、內能。要知道這三個概念的確切含義，更為重要的是能夠區分温度、內能、熱量，知道內能與機械能的區別和聯繫。
（2）要掌握三個物理規律：分子熱運動的平均動能與温度的關係、分子間的相互作用力與分子間距離的關係、做功與熱傳遞在使物體內能改變上的關係。
（四）説明
這節課是概念性很強的課，又不是從物理實驗或物理現象直接得出結論的課。對於概念要知道引入的目的、確切含義、與其他概念的區別和聯繫。所以課上要講分子熱運動平均動能、內能、熱量等概念的意義，並且要通過實際例題，讓學生通過判斷、推理來加深對這些概念的認識
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