九年级科学上册 第三章第45节动能和势能 物体的内能 浙江版.docx

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九年级科学上册第三章第45节动能和势能物体的内能浙江版

九年级科学上册第三章第4-5节动能和势能物体的内能浙江版

【本讲教育信息】

一.教学内容：

动能和势能、物体的内能

二.重点、难点：

了解动能的概念及影响动能大小的因素。

了解势能的概念及影响势能大小的因素。

了解机械能守恒。

理解做功和热传递是改变内能的两种方法及其方法的实质和等效性。

内能的概念。

应用改变内能的两种方法分析实例：

气温随高度的增大而降低的现象。

教学过程：

一.“能”是什么？

能的概念跟前面学过的功的概念有密切联系。

一个物体能做功，我们就说它具有能。

能的形式是多种多样的。

今天，我们学习最常见的一种形式的能——机械能。

1）运动物体能做功。

就具有动能

动能的大小跟哪些因素有关呢

钢球把平面上的木块推得越远，做的功就越多，这是因为阻碍木块运动的摩擦力是一定的，推得越远说明克服摩擦力做的功越多，表示钢球推木块前具有的动能越大。

然后做同一个钢球从不同高度滚下的实验，从不同高度滚下的钢球的速度不同，得出：

钢球速度越大，动能越大的结论；最后做质量不同的钢球从同一高度滚下的实验，引导学生观察得出：

不同质量的钢球从同一高度滚下的速度是相同的，从而得出：

质量越大，动能越大。

总结：

运动物体的动能，与物体质量和运动速度两个因素有关。

质量相同时，速度越大，动能越大；速度相同时，质量越大，动能越大。

动能由质量和速度两个因素决定，且是随任一因素增大而增大的。

因此在比较物体的动能大小时：

①当一个量相等，另一个较大时，则动能较大。

②当两个量都较大时，动能亦较大。

③当一个量较大，另一个量较小，则无法判断动能的大小。

2）被举高的物体具有能量

例如，举高的重锤落下来打桩，拦河坝把水位升高，水流下来可以冲动水轮机等

如果不把重锤举高，重锤就不能把木桩打入地里做功；如果没有重力作用，铁锤就不会落下来。

因此被举高的物体具有的能量叫做重力势能。

重力势能的大小与哪些因素有关呢？

由重锤打桩得出：

物体的质量越大，举得越高，重力势能就越大。

发生弹性形变的物体具有弹性势能

弹性形变越大，弹性势能就越大

3）动能和势能可以互相转化，如果没有摩擦阻力则动能和势能的转化过程中，机械能的总量保持不变

（1）在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。

（2）动能的增减变化，要以速度增减来判断。

（3）重力势能的增减变化，要以物体离地面高度的增减变化来判断。

（4）判断弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化。

二.1.物质内部大量粒子在做无规则运动——热运动。

2.温度越高，粒子的无规则运动（热运动）越剧烈。

内能：

物体内部大量做热运动的粒子所具有的能。

无论是高温物体还是低温物体，都具有内能。

物体的温度升高，内能增大，温度降低，内能减小。

区别：

内能与机械能。

1）内能与机械能是两种不同形式的能量。

2）一切物体都有内能，内能与物体内部的分子热运动以及分子间的相互作用情况有关，内能大小与温度有关。

而机械能则决定于整个物体的机械运动情况，与物体的运动速度和高度等有关。

三.做功可以改变内能

1.克服摩擦做功、压缩气体做功

（1）克服摩擦做功：

（如图所示）可以看到U型管中的墨水左降右升。

（2）压缩气体做功：

实验时看到棉花燃烧起来。

解释：

（1）在摩擦生热的过程中，克服摩擦做了功，使物体的内能增大，温度升高；

（2）活塞压缩空气做功，使空气内能增大温度升高，达到棉花的燃点使棉花燃烧。

（摩擦和压缩气体都可以说是对物体做了功）

结论：

对物体做功，可以使物体的内能增加。

演示实验：

气体对外做功实验

（1）生活例子：

开啤酒瓶，观察瓶口发生的现象。

（2）如图所示，加热试管中的液体，沸腾时，可以看到塞子被冲出。

解释：

瓶内的气体推动瓶塞做功时，内能减少，温度降低，使水蒸气凝成小水滴。

结论：

物体对外做功，本身的内能就会减少。

小结：

从能的转化看，通过做功改变物体的内能，实质上是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。

功可以用来度量内能改变的多少。

联系与应用：

（1）为什么气温随高度的增大而降低？

——地面附近密度较小的空气吸收太阳辐射膨胀而上升，推挤周围空气对外做功，内能减小，温度降低；当上层气团因放出热量温度降低而下沉时，气团收缩，外界空气挤压气团，对气团做功，使气团的内能增大，温度升高。

（2）为什么用气筒给自行车打完气后，摸一下气筒的外壁，会变热？

当我们给充足气的轮胎放气时，能看到在气门芯附近有一些小水珠，能解释这种现象产生的原因吗？

2.热传递可以改变内能

1）热传递也可以改变物体的内能。

2）从能的转化看，热传递实质上是内能从高

温物体传递到低温物体，或从同一物体的

高温部分传递到低温部分的过程。

3）在热传递中，传递的能量的多少叫做热量，用Q表示。

4）物体从外界吸收多少热量，内能就增加多少；物体向外界放出多少热量，内能就减少多少，热量是物体内能转移的量度。

5）单位：

功、能、热量的单位都是焦耳。

讨论：

有一个装有铁屑的烧瓶，可以用什么方法使铁屑的内能增加？

小结：

改变物体的内能有两种方法：

做功和热传递。

两种方法对改变物体的内能是等效的，但本质上有所区别。

四.燃料的热值

燃烧是贮存在燃料中化学能转化为内能的过程。

燃料的种类和常用燃料

固体燃料：

如木柴、煤等。

液体燃料：

如汽油、柴油。

气体燃料：

如煤气、天然气、氢气。

【猜测】放热的多少与什么有关？

与燃料种类、燃料多少、能量损失……

【验证1】放热的多少与燃料种类的关系。

假设：

取相同质量（1千克），能量没有损失（完全燃烧），比较放热的多少。

引入概念：

我们把1千克某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。

单位：

焦/千克

读表：

了解常用燃料的热值

提问：

热值是燃料的特性，不同的燃料的热值一般不同。

烟煤的燃烧值是多少？

解释其意义。

要求学生答出：

烟煤的燃烧值是2.9×107焦/千克。

它表示1千克烟煤完全燃烧放出的热量约是2.9×107焦。

教师：

燃料的热值是以完全燃烧来定义的。

“完全”二字不省略，也不可用“充分燃烧”来代替，否则在质量相同条件下，燃料燃烧放出热量的多少就无法比较。

燃料完全燃烧放出热量的计算：

已知烟煤的热值是2.9×107焦/千克，求3千克烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦。

解：

烟煤燃烧值：

2.9×107焦/千克

1千克烟煤完全燃烧放出的热量的2.9×107焦/千克。

2千克烟煤完全燃烧放出的热量是2.9×107焦×2=5.8×107焦。

3千克烟煤完全燃烧放出的热量是：

2.9×107焦×3=8.7×107焦。

总结；燃料完全燃烧放出热量的计算公式。

燃料完全燃烧放出的热量=燃料的燃烧值×燃料的质量。

燃料热值的单位是焦/千克。

质量的单位是千克，热量的单位是焦。

思考：

为什么火箭选用液态氢做燃料？

分析：

在常见的燃料中，氢是最好的燃料。

理由有三：

燃烧完全相同质量的燃料，氢放出的热量最多；燃烧产物无污染；原料取之方便，可循环使用。

【典型例题】

1.高山上有一块大石头，稳稳地待在那里，它有没有能量?

有什么能量?

解析：

从机械能和热能的角度分析，稳稳地只表示没有动能

答案：

有能量，势能热能

2.在空中飞行的球，它具有的重力势能是5焦，具有的动能是4焦，这只球具有的总机械能是多少?

解析：

动能和势能合称机械能

答案：

9焦

3.在同一高度铅球和棒球具有的重力势能不相等，若使它们的重力势能相等，可采取哪些方法?

解析：

这里高度相等了，要重力势能相等，必须还有一个因素，质量相等

答案：

使它们质量一样

4.说明下列物体具有什么形式的机械能：

①在海上行驶的轮船；

②高空中云彩里的小冰粒；

③空中飞行的子弹；

④拉长的弹弓橡皮条。

分析：

从动能和势能的影响因素分析有没有具有动能和势能

答案：

①动能②动能和势能③动能和势能④势能

5.分析物体间能量的转化：

电风扇通电转动，→；

自行车刹车时，→；

用煤气灶加热水，→；

装得满满的一壶水烧开时，茶壶盖不断跳动，能→能；

分析：

各种能量之间的转化，电能和热能机械能的转化

答案：

1.电能机械能2.机械能热能3.化学能热能4.热能机械能

6.判断：

A.冰水混合物的温度是0℃，所以没有内能。

（×）

B.任何物体都具有内能和机械能。

（×）

C.甲物体比乙物体的温度高，则甲比乙的内能大。

（×）

D.物体不一定都有内能。

（×）

E.某物体温度升高，它的内能一定增大。

（√）

F.物体不对外界做功，外界也不对物体做功，物体的内能一定不变。

（×）

G.一个物体不吸热也不放热，它的温度一定不变。

（×）

H.物体温度升高，一定是从外界吸收了热量。

（×）

I.只有一个物体不能发生热传递。

（×）

J.热量从热量多的物体向热量少的物体传递。

（×）

7.“乐满地主题乐园”里有个极刺激的游乐项目：

蹦极。

游乐者系上弹性牵索从高处跳下，利用牵索产生的弹力作用使自己在空中几番升降后静止。

那么游乐者在其中的下降过程中（）

A.重力势能一直在减小B.动能一直在增大

C.重力势能一直在增大D.机械能保持不变

解析：

动能和势能的相互转化的分析，看高度和速度以及质量的变化，下降高度变小，速度变大，后来静止，因为机械能转化成了热能

答案：

A

8.一个小朋友从滑梯上匀速滑下来的过程中，下列说法正确的是（）

A.动能减小，重力势能减小，机械能减小

B.动能减小，重力势能增大，机械能减小

C.动能不变，重力势能减小，机械能减小

D.动能不变，重力势能减小，机械能不变

解析：

动能和势能的相互转化的分析，看高度和速度以及质量的变化，下降高度变小，速度不变，动能不变，机械能变小，势能变小

答案：

C

9.甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上。

图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。

请回答以下问题：

（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与　　　　　　　的关系；设计乙实验的目的是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受　　　　　　　的关系。

（2）甲实验是通过木块被推动　　　　　　的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙试验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：

在理想情况下，运动的物体如果　　　　　　，将永远作匀速直线运动。

（3）两个实验都涉及到同一种物理方法，叫　　　　　　　　　。

解析：

此实验，研究动能大小与什么因素有关，动能大小与速度和质量有关系，两个变量，要注意控制变量研究。

答案：

（1）速度，表面

（2）距离没有受到阻力（3）控制变量法

【模拟试题】（答题时间：

60分钟）

1.一个铁球静止放在水平桌面上，另一个体积相同的木球在水平桌面上作匀速直线运动，如图，那么（）

A.木球的重力势能等于铁球重力势能

B.木球的动能大于铁球的动能

C.木球的机械能一定大于铁球的机械能

D.木球的机械能一定小于铁球的机械能

2.一只乒乓球从空中自由下落到地面后，又弹跳起来，乒乓球的动能何时最大？

（）

A.球刚落下时B.球下落了一半路程时

C.球刚与地面接触时D.球返回原下落点时

3.人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行，卫星在远地点向近地点运动时（）

A.势能减小，动能减小，速度越来越小

B.势能减小，动能增大，速度越来越大

C.势能增大，动能减小，速度越来越小

D.势能增大，动能增大，速度越来越大

4.下列说法中正确的是（）

A.物体的温度升高，它的内能一定增加

B.物体的温度升高，它一定吸收了热量

C.物体吸收了热量，它的温度一定升高

D.温度高的物体，具有的热量一定多

5.下列关于内能说法中正确的是（）

A.物体运动速度越大，内能越大

B.温度高的物体一定比温度低的物体内能大

C.静止的物体没有动能，但有内能

D.内能和温度有关，所以0℃的水没有内能

6.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗量分别为：

木柴约200kg，烟煤约80kg，液化石油气约30kg，煤气约60kg。

这四种燃料中哪一种燃料的热值最高（）

A.液化石油气B.煤气

C.烟煤D.木柴

7.关于热量、温度、内能之间的关系，下列说法正确的是（）

A.物体温度升高，内能一定增加

B.物体吸收热量，温度一定升高

C.物体温度不变，一定没有吸热

D.物体温度升高，一定吸收热量

8.关于内能的改变，以下说法中正确的是（）

A.只有做功才能改变物体的内能

B.只有热传递才能改变物体的内能

C.做功和热传递都能改变物体的内能

D.做功和热传递对改变物体的内能的效果是不同的

9.下列实例中，属于用热传递的方法改变物体内能的是（）

A.地球外的石块，坠入地球的大气层，成为流星

B.凉鸡蛋泡在热水中，温度升高

C.两手相互摩擦，手心发热

D.锯木头时，锯条变得烫手

10.关于温度、热量和内能的说法中，正确的是（）

A.物体温度升高，内能增加

B.物体温度升高，内能减小

C.晶体在熔化过程中，吸收热量但内能保持不变

D.温度高的物体含有的热量一定比温度低的物体含有的热量多

11.下面的例子中，属于物体的内能转化为机械能的是（）

A.流星与空气摩擦生热发光

B.用火炉加热壶中的水

C.两手相摩擦手心变热

D.气体膨胀做功，把管口的软木塞推出

12.发生热传递的条件是（）

A.两个物体密度不同

B.两个物体的比热不同

C.两个物体具有温度差

D.两个物体的热量不同

13.关于热量和热传递，下列说法中正确的是（）

A.温度高的物体含有的热量一定多

B.比热大的物体含有的热量一定多

C.热总是从含有热量多的物体传递到含有热量少的物体

D.热总是从温度高的物体传向温度低的物体

14.用铁锤敲打铁钉，铁钉温度升高是因为铁锤（）

A.把温度传递给铁钉B.把热量传递给铁钉

C.把内能传递给铁钉D.对铁钉作了功

15.下列说法中正确的是（）

A.只要物体吸收了热量，温度就一定会升高

B.只要物体的温度升高，物体就一定吸热

C.只要物体温度不变，就没有吸热或放热

D.物体温度升高，它的内能就增加

16.下列过程，哪一个是通过热传递增加物体内能的？

（）

A.火车经过后，铁轨的温度升高

B.压缩筒内空气，使乙醚达到着火点

C.铁片在室外被太阳晒热

D.流星在空气中高速下落，发出光和热

17.若一物体放出热量，那么它的温度将（）

A.一定降低B.一定不变C.可能不变D.可能升高

18.骑自行车快速上坡时，要用力蹬脚蹬子，这样做的目的是　　　车速，使车子具有相当大的　　　　能。

19.李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。

从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的和。

20.小李与小张体重相同，小李沿楼梯从一楼走到八楼，小张乘电梯从一楼到八楼，小李的重力势能应该小张的重力势能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。

21.物理课上，同学们观察了下图所示的实验：

用细线将一金属小球悬挂起来，把小球拉到一定的高度（此时细线偏离竖直方向的角度为α，小球离开最低位置的距离为S），然后释放，小球将左右摆动。

此实验说明：

______________________________。

22.下图是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上。

请回答以下问题：

（1）设计实验的目的是研究钢球动能的大小与　　　　　的关系；

（2）实验是通过木块被推动　　　　　的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小。

23.小明把驱蚊片放到电驱蚊器的发热板上，通电一段时间后，整个房间里就能闻到驱蚊片的气味，这种现象说明大量分子在做________运动。

如果驱蚊片不加热，在房间里就很难闻到驱蚊片的气味，可见，______越高，这种现象就越明显。

24.下列现象中利用做功改变物体内能的是____________，其余是通过_________方式改变物体的内能。

（1）冬天人们用双手反复摩擦取暖

（2）在古代人类钻木取火

（3）冬天人们用嘴对着双手“呵气”取暖

（4）把烧红的铁块放到冷水中冷水变热

（5）晒太阳时会感到很热

（6）用锤子反复打击一块铁片它的温度会升高

（7）多次弯折一根铁丝弯折处会发烫

25.改变物体内能的方法有____________和_____________。

26.把墨水分别滴到热水和冷水中，可以看到热水变色比冷水变色快，这一现象表明_________。

27.我们把物体里大量分子的无规则运动叫做____________。

一个物体的温度升高，它的内能______（填“减少”“增加”或“不变”）。

28.使用锯条锯木时，锯条的温度升高，内能（热能）增加，这主要是通过______使锯条的内能增加。

【试题答案】

1.B2.C3.B4.A5.C6.A

7.A8.C9.B10.A11.D12.C

13.D14.D15.D16.C17.C

18.增加动

19.动能势能

20.“等于”

21.动能和势能可以相互转化

22.速度距离

23.无规则温度

24.

（1）

（2）（6）（7）热传递

25.做功热传递

26.温度越高分子运动越剧烈

27.热运动增加

28.做功