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1、
第2節(jié) 內(nèi)能
方式一 【實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入】
圖13-2-1
演示實(shí)驗(yàn):用自行車車胎氣嘴自制瓶塞,演示氣體膨脹對外做功(瓶內(nèi)加入少量酒精,5 mL左右即可,相當(dāng)于常用的一次性注射器的最大吸入量),或者用多媒體設(shè)備播放該實(shí)驗(yàn)視頻。啟發(fā)學(xué)生猜想可能會發(fā)生什么現(xiàn)象,過程中注意觀察,是否與自己想象的情形相同。
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,教師適時(shí)導(dǎo)入新課:如何來解釋這種奇妙的現(xiàn)象呢?學(xué)完本節(jié)的知識后,不難找到答案。板書課題:內(nèi)能。
方式二 【情景導(dǎo)入】
多媒體展示有關(guān)人類對“熱”充滿渴望的圖片(旨在說明人類對“熱”的認(rèn)知過程)。
圖13-2-2
設(shè)問:熱是一種能量嗎?如果是,那它能做功嗎?
方
2、式三 【問題導(dǎo)入】
多媒體播放相關(guān)的視頻或圖片(邊放邊問):
圖13-2-3
導(dǎo)入語:冬天手冷時(shí)為什么搓手能取暖?為什么從滑梯上滑下時(shí)臀部有灼熱感?鉆木為什么可以取火?
認(rèn)真學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容,我們自然可以找到答案。
1.溫度、熱量、內(nèi)能的區(qū)別
溫度
熱量
內(nèi)能
定義
宏觀:表示物體的冷熱程度。
微觀:反映了物體內(nèi)大量分子無規(guī)則運(yùn)動的劇烈程度
在熱傳遞過程中,傳遞能量的多少
構(gòu)成物體的所有分子,其熱運(yùn)動的動能與分子勢能的總和(注意是“所有分子”)
表述
只能說“是”“降低”“升高”;不能說“吸收”“放出”
只能說“吸收”“放出”;不能說
3、“具有”“含有”
只能說“有”“具有”“增大”“減小”
性質(zhì)
狀態(tài)量
過程量
狀態(tài)量
辨析
物體溫度升高,內(nèi)能增加,不一定吸熱
物體吸收熱量,內(nèi)能增加,不一定升溫
物體內(nèi)能增加,不一定升溫
物體內(nèi)能增加,不一定吸熱
示例
鉆木取火,摩擦生熱,搓手
晶體熔化,水沸騰
晶體熔化,水沸騰
鉆木取火,摩擦生熱,搓手
2.講解內(nèi)能時(shí)可以借用的圖片(詳見光盤內(nèi)容)
對于圖13-2-4中兩只企鵝的對話,你有什么看法?
圖13-2-4
3.教學(xué)片斷:內(nèi)能改變方式的教學(xué)
提出問題:怎樣才能使一根鐵絲溫度升高、內(nèi)能增加?看看誰的辦法多。
小組討論:用火燒鐵絲;用力彎折
4、;放在太陽下曬;放在熱水中燙;在地上或墻上摩擦……
歸類總結(jié):方法有兩種:(1)熱傳遞(①用火燒鐵絲,②放在太陽下曬,③放在熱水中燙);(2)做功(①用力彎折,②在地上或墻上摩擦)。
[考點(diǎn)小說] 熱學(xué)及能量板塊中考必考,而其中內(nèi)能和內(nèi)能的改變常常與熱機(jī)結(jié)合進(jìn)行綜合考查,是該部分知識的高頻考點(diǎn),一般以選擇題、填空題的形式呈現(xiàn)。
1.壓縮氣體做功,氣體內(nèi)能增大
[源起教材P9] 演示
圖13.2-5 做功改變物體的內(nèi)能
1.如圖13.2-5甲,在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉,把活塞迅速壓下去,觀察發(fā)生的現(xiàn)象。
2.如圖13.2-5乙,燒瓶(或可樂瓶)內(nèi)
5、盛少量水。給瓶內(nèi)打氣,當(dāng)瓶塞跳出時(shí),觀察瓶內(nèi)的變化。
在上述實(shí)驗(yàn)中,通過什么途徑改變了玻璃筒和燒瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能?
例1 [梅州中考] 如圖13-2-5所示,在一個配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉,用力把活塞迅速下壓,棉花就會立即燃燒。根據(jù)該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,下列結(jié)論正確的是( )
A.棉花燃燒過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.活塞下壓過程中,氣體的內(nèi)能減小
C.氣體容易被壓縮,是因?yàn)闅怏w分子間距離較小
D.活塞下壓過程是熱傳遞改變物體的內(nèi)能
[答案] A
6、
圖13-2-5
2.氣體膨脹對外做功,本身內(nèi)能減小
[源起教材P9]
圖13.2-5乙,瓶內(nèi)水上方存在著無色透明、無法看到的水蒸氣;當(dāng)塞子跳起來時(shí),可以看到瓶內(nèi)出現(xiàn)白霧,說明水蒸氣液化成了可以看到的小水滴。在這個過程中,氣體膨脹對外做功,溫度降低,內(nèi)能減小。
例2 [泰安中考] 如圖13-2-6所示實(shí)驗(yàn),試管口木塞沖出過程( )
A.試管口出現(xiàn)的白霧是水蒸氣
B.試管口出現(xiàn)
7、白霧說明水蒸氣內(nèi)能增加
C.能量轉(zhuǎn)化情況與鉆木取火能量轉(zhuǎn)化相同
D.水蒸氣對木塞做功,水蒸氣的內(nèi)能減少
圖13-2-6
[答案] D
材料一——熱量與生命
你是否發(fā)現(xiàn),即使我們喝下大量冰鎮(zhèn)飲料或在熱水浴池中泡上很長時(shí)間,我們的
8、體溫也不會有多大變化。身體放熱或吸熱時(shí),體溫為什么不降低或升高呢?
原來,在人和一些動物的下丘腦中(位于大腦皮層下面),有一個負(fù)責(zé)保持體溫不變的“調(diào)節(jié)器”。當(dāng)喝下冰鎮(zhèn)飲料后,胃壁溫度降低,胃部神經(jīng)將涼的感覺信號傳給了下丘腦,它立即發(fā)出指令加快血液循環(huán),把大量熱量帶到胃壁,保持了胃的正常溫度。當(dāng)外界溫度降低時(shí),下丘腦立即發(fā)出指令,加快新陳代謝多產(chǎn)生熱量,還發(fā)出指令使毛孔收縮,減少散熱,以保持正常體溫。
然而,下丘腦的調(diào)節(jié)功能是有限度的。若外界溫度過低,新陳代謝產(chǎn)生的熱量將補(bǔ)償不了由于身體表面蒸發(fā)、傳導(dǎo)和呼吸引起的熱量損失,于是體溫下降,嚴(yán)重時(shí)就會造成死亡。因此,人在冬天要穿上棉衣御寒;生活在
9、寒冷環(huán)境中的動物都有厚厚的毛皮,一只北極熊,不必加快新陳代謝的速度,就能在-50 ℃的環(huán)境中舒舒服服地過日子。
當(dāng)外界溫度較高時(shí),人和動物就要向外界加快散熱以保持體溫。例如,人在熱水浴時(shí),下丘腦發(fā)出指令加快皮膚的血液循環(huán),大量出汗散熱,同時(shí)加快呼吸,使熱量隨氣體和水分一同排出,從而有效地防止了人體溫度的上升。有的動物沒有汗腺,向外散發(fā)熱量就有些困難了,狗就是這種動物之一。夏天狗總是張著嘴、伸著舌頭,它就是靠伸長的舌頭蒸發(fā)水分來散發(fā)熱量的。
應(yīng)用物理學(xué)概念和規(guī)律來研究生命運(yùn)動,已經(jīng)形成一門新的交叉學(xué)科——生物物理學(xué)。
材料二——溫室效應(yīng)的危害
①全球變暖:溫室氣體濃度的增加會減少紅外線輻
10、射到太空外,地球的氣候因此需要轉(zhuǎn)變來使吸取和釋放輻射的量達(dá)到新的平衡。這轉(zhuǎn)變包括“全球性”的地球表面及大氣低層變暖,因?yàn)檫@樣可以將過剩的輻射排放出外。雖然如此,地球表面溫度的少許上升也可能會引發(fā)其他的變動。
②地球上的病蟲害增加:溫室效應(yīng)可使史前致命病毒威脅人類,美國科學(xué)家發(fā)出警告,由于全球氣溫上升令北極冰層熔化,被冰封十幾萬年的史前致命病毒可能會重見天日,導(dǎo)致全球陷入疫癥恐慌,人類生命受到嚴(yán)重威脅。
圖13-2-7
③海平面上升:假若“全球變暖”正在發(fā)生,有兩種過程會導(dǎo)致海平面升高。第一種是海水受熱膨脹令海平面上升。第二種是冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊熔化使海洋水分增加。預(yù)期由19
11、00年至2100年地球的平均海平面上升幅度介于0.09 m和0.88 m之間。
④氣候反常:氣候反常、極端天氣多是全球性溫室效應(yīng)后果之一,是因?yàn)槎趸歼@種溫室氣體濃度增加,使熱量不能散發(fā)到外太空,使地球變成一個保溫瓶,而且還是不斷加溫的保溫瓶。全球溫度升高,使得南北極冰川大量熔化,海平面上升,導(dǎo)致海嘯、臺風(fēng)、夏天非常熱、冬天非常冷,以致氣候反常,極端天氣多。
⑤土地沙漠化:土地沙漠化是一個全球性的環(huán)境問題。沙漠化使生物界的生存空間不斷縮小,已引起科學(xué)界和各國政府的高度重視。氣候變冷和構(gòu)造活動變?nèi)跏巧衬闹饕?,人類活動加速了沙漠化的進(jìn)程。中國科學(xué)家對羅布泊的科學(xué)考察提供了不可辯駁的證
12、據(jù)。
⑥缺氧:溫室氣體的摩爾質(zhì)量都大于氧氣,當(dāng)世界各國把地球內(nèi)部所有的能源都開采出來使用,然后地球上最終的環(huán)境狀態(tài)就和在10億年前的情況差不多了,屆時(shí)不光是野生動物呼吸不到氧氣,甚至連人類也是無法生存的。
詳見光盤內(nèi)容
1. 在學(xué)習(xí)了內(nèi)能的知識后,幾位同學(xué)對于內(nèi)能的知識提出了下列說法,正確的是( ?。?
A.曉華:熾熱的鐵水具有內(nèi)能,冰冷的鐵塊也具有內(nèi)能
B.曉峰:運(yùn)動速度大的物體內(nèi)能大
C.曉玲:物體的內(nèi)能與溫度無關(guān)
D.曉平:物體對外做功其內(nèi)能一定增大
2. 溫度、熱量和內(nèi)能三個物理量遇到了一起,下列關(guān)于它們的說法正確的是( )
A.溫度高的物體含有的熱量比溫度低的物體
13、多
B.熱量總是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞
C.內(nèi)能少的物體也可能將能量傳給內(nèi)能多的物體
D.物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),只要溫度不變,物體的內(nèi)能就一定不變
3. 如圖所示是模擬點(diǎn)火爆炸裝置,當(dāng)撳動電火花發(fā)生器的按鈕時(shí),我們可以看到上面的盒蓋將_________,同時(shí)聽到“砰”的一聲響.在此過程中,燃?xì)獾腳________能減少,轉(zhuǎn)化為_________的_________能.
4. 通過課本中的實(shí)驗(yàn)探究,同學(xué)們知道了做功可以改變物體的內(nèi)能,具體地說:對物體做功,物體的內(nèi)能會增加.那么“物體對外做功,物體的內(nèi)能會減少嗎”?嚴(yán)小明同學(xué)對這個猜想設(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn):用酒精燈加熱試管中的
14、水,使水沸騰,他看到了水蒸氣將木塞沖開,并冒“白氣“,這充分說明了水蒸氣_________,水蒸氣內(nèi)能_________,溫度_________.在這個過程中_________能轉(zhuǎn)化為_________能.實(shí)驗(yàn)說明:_________,從而驗(yàn)證了小明的猜想是_________(選填“正確”或“錯誤”)的.
5. 位于蕪湖市的“神山鑄劍”遺址極富傳奇色彩,相傳春秋時(shí)干將在此設(shè)爐造劍,三年成劍,鋒利無比.干將造劍主要是利用了金屬具有良好的_________(選填“彈性”、“硬度”或“延展性”),可鍛打成劍.當(dāng)年的“淬劍池”如今仍位于山顛,淬劍是指將熾熱的金屬劍迅速與冷水接觸,以增加其硬度.淬劍過
15、程中,金屬劍的內(nèi)能_________?(選填“增大”或“減小”),這主要是通過_________方式改變了金屬劍的內(nèi)能.
6. 某物理實(shí)踐小組的同學(xué)為了研究不同顏色的物體的吸熱本領(lǐng),他們把質(zhì)量、溫度都相同的水分別倒入兩個相同的玻璃瓶中,用白紙和黑紙分別將瓶子包起來后放在太陽光下照射,每隔3min測一次瓶中水的溫度,收集的數(shù)據(jù)如下:
日照時(shí)間/min
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
白紙瓶水溫/℃
23
24
25
25
26
27
27
28
29
29
30
黑紙瓶水溫/℃
23
25
26
27
28
16、
29
30
31
32
33
34
在這一過程中,水的內(nèi)能_________(選填“增加”或“減少”),內(nèi)能變化的方式是_________.對上述數(shù)據(jù)分析,得到的結(jié)論是_________.
【趣味鏈接】
內(nèi)能是指物體內(nèi)部所包含的總能量,包括分子的動能(即分子無規(guī)則熱運(yùn)動動能)和分子的勢能(即分子間相互作用能)、分子內(nèi)的能量、原子內(nèi)的能量、原子核內(nèi)的能量等.在熱學(xué)中,由于在熱運(yùn)動中上述后三項(xiàng)能量不發(fā)生變化,所以內(nèi)能一般指前兩項(xiàng).由于分子的動能跟溫度有關(guān),分子的勢能跟分子間的距離有關(guān),所以物體的內(nèi)能跟溫度、體積都有關(guān)系.
【拓寬延伸】
慢慢壓縮針筒里的氣體,加熱針筒里的氣體
17、,氣體內(nèi)能中哪部分發(fā)生變化?金屬塊在受熱膨脹時(shí),金屬塊內(nèi)能中哪些部分發(fā)生變化?
1.A
解析:因?yàn)槿魏挝矬w任何溫度都有內(nèi)能,故熾熱的鐵水具有內(nèi)能,冰冷的鐵塊也具有內(nèi)能,故A說法正確,符合題意;內(nèi)能與物體內(nèi)部分子的熱運(yùn)動和分子間的相互作用情況有關(guān),而與整個物體的速度無關(guān),故B說法錯誤;物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),C說法錯誤;物體對外做功,內(nèi)能減小,D說法錯誤.故選A.
2.C
解析:熱量不是狀態(tài)量,不能說含有或者具有熱量.故A不正確.熱傳遞發(fā)生的條件是:有溫度差;熱傳遞的特點(diǎn)是:高溫物體放出熱量,低溫物體吸收熱量,熱量從高溫物體傳給低溫物體,但內(nèi)能小的物體溫度可能比內(nèi)能大的物體高,
18、因此熱量也可能由內(nèi)能小的物體傳給內(nèi)能大的物體.故B不正確.內(nèi)能少的物體也可能將能量傳給內(nèi)能多的物體,能量是從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體.故C正確。物體的內(nèi)能與溫度有關(guān),同時(shí),內(nèi)能的大小還與質(zhì)量和體積有關(guān).故D不正確.故選C.
3.飛出去 內(nèi) 盒蓋 機(jī)械
解析:當(dāng)撳動電火花發(fā)生器的按鈕時(shí),酒精會燃燒,酒精燃燒后產(chǎn)生的高溫高壓的燃?xì)怏w積膨脹,對外做功,燃?xì)獾膬?nèi)能減少,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為盒蓋的機(jī)械能,使盒蓋飛出去.
4.對木塞做功 減小 降低 內(nèi) 機(jī)械 物體對外做功,內(nèi)能減小 正確
解析:做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式.對物體做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能增加;物體對外做功,內(nèi)能
19、轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,內(nèi)能減?。运魵鈱δ救龉Γ魵鈨?nèi)能減小,溫度降低,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.實(shí)驗(yàn)說明:物體對外做功,物體的內(nèi)能減少.小明的猜想是正確的.
5. 延展性 減小 熱傳遞
解析:(1)干將造劍主要是利用了金屬具有良好的延展性.(2)熾熱的金屬劍迅速與冷水接觸,金屬劍和冷水之間存在溫度差,兩者之間發(fā)生熱傳遞,金屬劍放出熱量,溫度降低,冷水吸收熱量,溫度升高.金屬劍的溫度降低,內(nèi)能減?。?
6. 增加 熱傳遞 黑色物體比白色物體吸熱本領(lǐng)強(qiáng)
解析:(1)由記錄的數(shù)據(jù)可見,水的溫度在升高,因此水的內(nèi)能增加;(2)水的溫度升高是由太陽光照射引起的,因此是熱傳遞導(dǎo)致了水的內(nèi)能增加;(3)由數(shù)據(jù)可見,黑紙瓶水溫升高的快,說明黑色比白色吸熱本領(lǐng)強(qiáng).
7.思維點(diǎn)睛:慢慢壓縮針筒里的氣體,分子勢能會發(fā)生變化.加熱針筒里的氣體,分子動能會發(fā)生變化.金屬塊在受熱膨脹時(shí),金屬塊內(nèi)分子勢能和分子動能都會隨著發(fā)生變化.
解析:慢慢壓縮針筒里的氣體,氣體的體積會發(fā)生變化,分子間的距離會減小,分子的勢能跟分子間的距離有關(guān),因此分子勢能會發(fā)生變化.加熱針筒里的氣體,氣體的溫度會升高,由于分子的動能跟溫度有關(guān),因此分子動能會發(fā)生變化.金屬塊在受熱膨脹時(shí),金屬塊的溫度和體積都發(fā)生變化,因此分子勢能和分子動能都會隨著發(fā)生變化.
7