初中九年级初三物理 第十二章机械能和内能1.docx
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初中九年级初三物理第十二章机械能和内能1
第十二章机械能和内能
（1）
第十二章机械能和内能
教学内容分析：
本章内容研究从能的角度研究物理问题，不仅在学习上给学生以知识、研究方法上开拓新的领域，而且生活中也给学生带来新的解决问题的思路。
能量的研究是结果量的研究。
从能的意义，到能的转化转移，再到能的守恒。
逐步对学生的哲学思想的完善的同时，同样对学生处理生活中的问题也有着深远的意义。
本章内容从能量的定义到理论的完善，到生活的应用，自成体系。
特别是应用部分，贴近生活，激发学习兴趣的同时，给学生以恍然大悟的感觉。
教学对象分析：
九年级的学生学习物理已经有了自己的学习方法，但是，到此章以前，学生学习的内容主要还是基础部分，对于结果量的研究，相对比较浅显，容易掌握。
教学方法分析：
1、针对重点，采用实验法，并将实验要求定位于经历实验过程及现象观察。
2、针对难点：
采用实验法、讨论法等教学方法，并开展分析讨论，最后结合课件讲解。
教学目标：
【知识与技能】：
（1）知道机械能、内能及相互转化的理论知识
（2）知道比热容、热值的意义及应用（3）了解热机的知识。
【过程与方法】：
通过实验突出理论的得出过程、通过多媒体配合突破难点。
【情感、态度与价值观】：
（1）观察、实验以及探究的学习活动，培养学生合作学习的能力和尊重客观事实、实事求是的科学态度。
（2）通过探究性物理学习活动，使学生获得成功的愉悦，乐于参与物理学习活动。
章节：
12、1动能、势能、机械能
目标要求：
1、知道功和能的关系
2、知道机械能的知识及应用
知识部分：
一、动能
物体能够做功，它就具有能。
能反映了物体做功的本领。
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
让学生列举身边物体具有动能的例子。
根据学生举出的实例，及时鼓励、肯定，并归纳总结。
1．科学探究：
动能大小的影响因素
猜想：
可能与物体的运动速度和物体的质量或者是物体的重有关系
实验设计：
运用控制变量法
（1）让同一个小车从不同的高度由静止开始滑下，撞击同一个物体，通过比较物体在水平面上滑过的距离，来比较物体具有的能量的多少？
附注：
小车运动到水平面上时，速度的大小相同吗？
木块被撞后移动的距离相同吗？
实验操作：
收集证据：
讨论论证：
实验结论：
质量相同的小车，速度越大，动能越大，对外做功的本领也越大。
推广应用验证：
例如：
同一个乒乓球，用手轻抛撞到脸上，感觉不是很疼，而球拍打出快速的球撞到脸上，却感觉很疼。
其原因就是质量相同乒乓球，速度越快，动能越大，对外做功的本领就越大，人就感觉越疼。
（2）让不同的小车分别从相同的高度由静止开始滑下，撞击同一个物体，通过比较物体在水平面上滑过的距离，来比较物体具有的能量的多少？
试验操作阶段：
改变小车的质量，让它们从同一高度由静止开始下滑。
收集实验证据：
讨论：
注意：
A、质量不同的小车从一个斜坡的同一高度释放，运动到水平面时速度大小相等。
此实验可以先把水平面上的木块移去，让两个小车同时下滑，仔细观察，可以发现两个小车的运动情况是一样的。
B、提醒学生有关“控制变量法”的应用。
实验结论：
速度相同的小车，质量越大，动能越大，对外做功的本领也越大。
推广应用验证：
例如：
同样速度抛过来的篮球和铅球，人们都敢去接篮球，却对铅球避之不及。
其原因就是速度相同篮球和铅球，质量越大，动能越大，对外做功的本领就越大，对人的伤害就越严重。
结合生活实际，想一想，还有哪些事例能够说明上述结论？
二、势能
1．弹性势能
物体由于弹性形变而具有的能，叫弹性势能。
科学探究：
物体所具有的弹性势能的大小与哪些因素有关系。
试验探索阶段：
制作一把弹弓，用小纸团作“子弹”。
分别将两个相同的“子弹”用弹弓射出，一次将橡皮筋拉伸较小，一次将橡皮筋拉伸较大。
比较两次子弹射出的距离，并分析原因。
实验表明：
发生弹性形变的橡皮筋能对“子弹”做功，；一次它具有弹性势能。
在一定限度内，形变越大，形变物体的弹性势能就越大。
让学生了列举生活中的实例说明并解释弹性势能。
小结：
发生弹性形变的物体，能对其他物体做功，它具有弹性势能。
2．重力势能
物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
探究：
物体所具有的重力势能的大小与哪些因素有关系。
猜想：
物体所具有的重力势能的大小可能与物体的质量或者是物体的重有关系，还有可能与物体的被举高的高度有关系？
设计实验验证：
引导学生用科学的方法进行探究实验。
利用控制变量法
即同一木块时，改变高度，
同一高度时，换用不同的木块。
如图所示，要用所给器材将小桌打入沙中。
实验现象：
实验结论：
物体的重力势能与物体的质量和被举起的高度有关，质量越大，高度越大，物体所具有的重力势能就越大。
让学生了列举生活中的实例说明并解释重力势能。
三、动能和势能的转化
在物理学中，我们将动能和势能统称为机械能。
一个物体可以同时具有动能和势能。
比如，天空中飞行的飞机，掷出的铅球等等。
大量的事实说明，动能和势能可以相互转化。
例：
骑自行车下破时，人不蹬脚踏板，车速会越来越快，是因为车的高度降低，重力势能减小，转化为动能了。
以一定初始速度压向弹簧小球，在弹簧压缩的过程中，小球的速度越来越慢，是因为弹簧发生了形变，弹性势能增大了，需要部分动能转化为弹性势能。
教师部分：
1、组织活动：
2、提供活动器材：
3、帮助学生记录分析
学生部分：
1、学生实验操作，记录分析
2、学生总结规律
3、学生练习巩固
课堂巩固练习：
1.一个物体如果具有了对别的物体 的本领，我们就说这个物体具有能量，或者说具有 。
2.一个物体具有的能越多，那么这个物体对别的物体做功本领就 。
3.物体由于运动而具有的能，叫 。
物体的动能大小与物体的 和物体运动的 都有关系，物体的 越大， 越快，这个物体的动能就越 。
4. 物体由于被 而具有的能叫重力势能。
物体的 越大，被举起得越 ，那么这个物体的重力势能越 。
5. 物体由于发生 而具有的能，叫弹性势能。
根据你的生活经验，请你作做出猜想：
物体具有的弹性势能的大小可能与 有关。
6．体积相同的铜块和铁块，从同一高度沿光滑的斜面滑下，下列说法正确的是（）
A．在顶端势能一样多，底端铜块的动能大于铁块的动能
B．与铁块相比铜块在顶端势能少，到底端动能也少
C．与铜块相比铁块在顶端势能少，到底端动能也少
D．两金属块在顶端势能不一样，到底端动能一样
7．跳伞运动员在空中匀速下落，则（）
A．势能减少，机械能减少B．势能减少，动能增加
C．势能减少，机械能不变D．动能不变，机械能不变
8．小明和小华一起到紫金山上登高，在山顶他们看到一块突兀的大石头。
小明说，这尬巨大的石头，处在这么高的山上，它一定具有很大的重力势能。
小华听了，不以为然。
好认为，这块石头根本没有被举高，因此应该说这块石头不具有重力势能。
学过了机械能的有关知识，你怎样看待他们的观点呢？
请阐述如下。
9．在学习势能知识时,小明同学猜想物体的重力势能的大小可能与以下三个因素有关：
①物体高度,②物体质量大小,
③物体所处地理位置.为了证明自己的猜想，首先决定对因素①进行验证.他把橡皮泥平铺在水平面上,让1个小球从不同高度自由下落,记录结果如表所示.
（1）该同学依据判断重力势能的大小；
（2）本实验的结论是_________________________________；
（3）若想对因素②进行验证，请你帮他设计应如何去做，简要写出实验步骤
_______________________________________________________________________________
10．如图所示，使钢球从斜面上部滚至底端时，撞到一个小木块，能将木块撞出一段距离，放在同一水平面上，相同位置的木块被撞得越远，表示钢球的动能越大。
现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪一次木块被推得更远。
已知不同质量的物体从同一高度的斜面静止自由滚下，到达底端时其速度是一样的，回答以下问题：
（1）设计本实验的目的是为了研究。
（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了。
（3）此实验得出的结论是。
（4）下表给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据，分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是
章节：
12、2内能热传递
目标要求：
1、知道内能知识，了解热传递知识
知识部分：
一、内能
1．内能的概念
物体就具有动能。
地球上的物体被举起一定高度后，受到地球的吸引，具有重力势能。
被压缩的弹簧，相互之间存在斥力，具有弹性势能。
在微观世界中，分子也是具有质量的，这些微粒在永不停息地做着无规则的运动，所以分子具有动能。
而分子间也存在着引力和斥力，因此，也具有势能。
附注：
物体内部大量分子的无规则运动叫热运动。
在物理学中，我们把物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫物体的内能。
物体的内能由两部分组成，一是动能，二是势能。
由于分子的无规则运动是永不停息的，分子间的作用力也是始终存在的，所以任何一个物体都具有内能。
无论是熔化了的高温铁水，还是极地低温的冰山，以及我们常温状态下的一切物体，都是具有内能的。
2．内能与温度的关系
演示实验：
分别向盛有冷水、温水和热水的三个玻璃杯中各滴入一滴红墨水，过几分钟之后，将会看到什么现象？
现象：
杯子中的水会渐渐变红，冷水中变化最慢，热水中变化最快。
附注：
不同的物质相互接触时，会发生彼此进土对方的现象，物理学上把这种想象叫做扩散。
气体、液体和固体的扩散现象都是分子运动引起的。
试验表明，温度越高，扩散过程越快。
这说明温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，分子运动越剧烈，它的动能就越大。
所以，当物体的温度升高时，物体内所有分子的动能的总和就增加，物体的内能就增大。
错误观点：
物体内能大，则温度一定高。
如沸腾时内能增加，但温度不升高。
3．改变内能的一种方式
例：
冬天手冷，握住热水袋，过一会儿手就暖和了，温度升高，内能增加；发烧时，用冷毛巾敷在额头上，一段时间后可以退烧，温度降低，内能减少。
思考：
以上过程中，人体所获得或减少的内能是通过什么途径转移的？
附注：
当物体或者物体的不同部分之间存在温度差时，就会发生热传递。
热传递时，能量从高温处转移到低温处，直至温度相同。
（即：
发生热传递的前提是要有温差）
热的传递方式有三种：
热的辐射（太阳光的照射）、热的对流（水的沸腾）、热的传导（一端在火焰上灼烧的铁钉）
小结：
热传递是改变物体内能的一种方式。
（实质是能量的转移）
思考：
列举出生活中一些通过热传递来改变内能的实例？
有没有其它的方法能改变物体的内能？
注意：
用热传递的方式改变物体的内能，使一个物体的一部分内能转移到另一个物体，即内能在物体间转移。
内能改变的多少可用传递的热量来量度。
教师部分：
1、组织活动：
2、提供活动器材、素材：
学生部分：
1、学生类比分析总结
2、学生总结规律
3、学生练习巩固
课堂巩固练习：
1．“五一”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水。
吴昊同学提出了以下几种看法，（）
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏
②下山过程中，机械能不变
③下山过程中，重力对汽车不做功
④刹车过程中有部分机械能转化为内能
你认为这些看法中符合实际的是
A．①②④B．①④C．①③④D．①②③④
2．火箭将载人飞船“神舟6号”成功发射到太空．载人返回舱脱离飞船成功返回地球安全着陆．返回舱在穿越地球大气层疾速下降的过程中与空气剧烈摩擦，其表面温度急剧升高．这时，返回舱的（）
A．重力势能减少，机械能不变，内能增加
B．重力势能减少，动能增加，机械能增加
C．重力势能减少，机械能减少，内能增加
D．重力势能减少，机械能减少，内能不变
3．竖直向上抛出的篮球，离开手后会继续向上运动，若不考虑空气阻力，则在上升的过程中，篮球的（）
A．动能增大，重力势能增大
B．动能减少，重力势能增大
C．动能保持不变，重力势能保持不变
D．机械能保持不变
4．小明同学对“利用热传递改变物体内能”这一知识提出了如下三个问题，请你回答小明的提问：
（1）利用热传递如何使物体的内能增加？
请说出办法并举一实例。
（2）不利用热传递的方法能否改变物体的内能？
请说出办法，并举一实例。
（3）“利用热传递改变物体内能”与“影响蒸发快慢的因素”这两个知识相结合，可以有什么设想？
请你说出你的想法，并举一实例。
5．质量和温度相同的铜块和水，使它们分别放出相同的热量后，将痛快迅速投入水中后，他们的内能变化正确的是（ ）
A．铜块的内能减小，谁的内能增大
B．痛快地内能怎大，水的内能减小
C．铜块和水的内能都增大
D．铜块和水的内能都减小
章节：
12、3比热容
目标要求：
1、知道比热容的实验过程
2、利用比热容解决应用问题
知识部分：
四、物质的比热容
一、探究物质吸热的多少和物质的种类以及其它的量的关系：
内陆地区的新疆的吐鲁番盆地，盛产哈密瓜。
该地区的气候特点比较特殊，“早穿皮袄午穿纱，抱着火炉吃西瓜”说的就是这个地方。
内陆地区，一天之中，气温差别那么大，而沿海地区，一年之中温度差别却不太大。
同样的，海滩上，中午时，水中比较凉快，海边的沙滩上的沙子却比较热；早晚时，海滩上的沙子较凉，而海水却比较暖和。
1、提出问题：
（1）为什么内陆地区，一天之中，气温差别那么大，而沿海地区，一年之中温度差别却不太大？
（2）为什么海滩上，中午时，水中比较凉快，海边的沙滩上的沙子却比较热；早晚时，海滩上的沙子较凉，而海水却比较暖和。
2、提出猜想和假设：
内陆地区，干旱缺水。
沿海地区，水量比较多。
海滩上的沙子比较干燥。
综合各方面的情况，沙子和水相比，可能是沙子吸热升温和放热降温比水快的缘故。
3、设计实验：
取质量相同的干燥的沙子和水，分别给以相同的加热条件进行加热，在相同时间的情况下，来观察比较。
4、进行实验和收集证据：
（1）如图甲所示，将一定质量的沙装入易拉罐，放在石棉网上用酒精灯加热，并用搅拌棒不断搅拌．观察沙温度升高10℃和升高20℃所需要的时间，将数据填入表中．
（2）如图乙所示，将相同质量的水装入相同的易拉罐中加热，并用搅拌棒不断搅拌．观察水温度升高10℃和升高20℃所需要的时间，将数据填入下表．
物质种类
质量/kg
温度升高10℃所需要的时间/s
温度升高20℃所需要的时间/s
沙
水
进行实验时要注意三点：
（1）一定要在烧杯下垫石棉网，以便用酒精灯加热时烧杯均匀受热，不至于损坏烧杯；
（2）在用搅拌捧搅拌沙子或水的过程中，不要用力太大，以免损坏烧杯或温度计；
（3）沙子受热时温度升高较快，一方面沙子要比较干燥而且要不断搅拌使其均匀受热，另一方面实验小组内的同学要互相配合及时记下相关数据．
5、分析与结论：
质量相等的沙和水升高相同温度时，沙比水需要的时间短；由此可知，升高相同温度时沙比水吸收的热量少．这说明：
质量相等的不同物质，在升高相同的温度时，吸收的热量不同．
分析实验所得到的结论需要推理，推理过程是：
实验前提：
如果加热方法完全相同，我们可以认为单位时间内相同质量物质吸收的热量也相同．
实验结果：
沙子和水升高相同温度，沙子比水需要时间短．推理：
升高相同温度沙吸收热量比水吸收热量少．
结论：
质量相等的沙子和水，在温度升高的度数相同时，吸收的热量不同．
因为质量相等的不同物质在温度升高的度数相同时，吸收的热量不同，所以才想到用单位质量的某种物质，温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量来描述物质的这个特性。
二、比热容：
用单位质量的某种物质，温度升高（降低）1℃吸收（放出）的热量来描述物质的这个特性。
为了描述这个特性，引入比热容。
比热容：
也是反映物质的属性的物理量。
（1）定义：
单位质量的某种物质，温度每升高或者降低1℃时，所吸收或者放出的热量叫做这种物质的比热容。
（2）计算公式：
C=Q/（m·Δt）
（3）单位：
焦耳/（千克·摄氏度）J/（kg·℃）
（4）物理意义：
水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），
表示的物理意义为：
质量为1kg的水温度每升高或者降低1℃时，所吸收或者放出的热量为4.2×103J。
3、比热容的应用：
利用比热容的知识解释生活中的物理现象。
因海洋和陆地受热不均匀而在海岸附近形成的一种有日变化的风系。
在基本气流微弱时，白天风从海上吹向陆地，夜晚风从陆地吹向海洋。
前者称为海风，后者称为陆风，合称为海陆风。
海陆风的水平范围可达几十公里，铅直高度达1～2公里，周期为一昼夜。
白天，地表受太阳辐射而增温，由于陆地土壤比热容比海水比热容小得多，陆地升温比海洋快得多，因此陆地上的气温显著地比附近海洋上的气温高。
陆地上空气柱因受热膨胀，在水平气压梯度力的作用下，上空的空气从陆地流向海洋，然后下沉至低空，又由海面流向陆地，再度上升，遂形成低层海风和铅直剖面上的海风环流。
海风从每天上午开始直到傍晚，风力以下午为最强。
日落以后，陆地降温比海洋快；到了夜间，海上气温高于陆地，就出现与白天相反的热力环流而形成低层陆风和铅直剖面上的陆风环流。
海陆的温差，白天大于夜晚，所以海风较陆风强。
如果海风被迫沿山坡上升，常产生云层。
在较大湖泊的湖陆交界地，也可产生和海陆风环流相似的湖陆风。
海风和湖风对沿岸居民都有消暑热的作用。
在较大的海岛上，白天的海风由四周向海岛辐合，夜间的陆风则由海岛向四周辐散。
因此，海岛上白天多雨，夜间多晴朗。
例如：
中国海南岛，降水强度在一天之内的最大值出现在下午海风辐合最强的时刻。
另外，据有关专家预测，我国目前最大的水电站-----三峡水电站建成后，三峡库区的气候会受到一定的影响，夏天的气温将比原来下降2℃左右，而冬天的气温将比原来升高2℃左右。
原因就是由于，三峡库区蓄水以后，相对而言，水量相对增加了很多，所以，导致比热容相对变大，在吸收相同的热量的情况下，温度变化变小了。
教师部分：
1、组织活动：
2、提供活动器材：
3、帮助学生记录分析
学生部分：
1、学生实验操作，记录分析
2、学生总结规律类比记忆
3、学生练习巩固
课堂巩固练习：
一、填空题
1．质量相等的水和煤油，升高相同的温度，吸收的热量多；若质量相等的水和煤油吸收了相等的热量，则的温度升得高。
2．物体内部和的总和叫做物体的内能。
物体温度升高，必定增加，因而这个物体的内能。
3．食物放进冰箱后温度降低，是用________的方法减少了食物的内能。
4．在分别盛有冷水和热水的杯中各滴入一滴红墨水，可以看到墨水在中扩散得快，由此说明分子运动的快慢与有关系。
5．牛奶最好在低温环境中存放，否则容易变质。
一只纸盒内装有0.25㎏的牛奶，放入电冰箱前的温度为25℃；放入电冰箱的冷藏室后，牛奶的温度降低到5℃。
已知牛奶的比热容为4.0×103J/（㎏·℃）。
在这过程中，牛奶放出的热量为J。
6．太阳能热水器具有安全、节能、经济和环保等优点，当它吸收太阳能后，水的温度将会，水的内能（选填“减少”、“不变”或“增加”），这是通过的方法改变了它的内能。
某太阳能热水器盛有l00kg的水，若水温由20℃升高到70℃，则水箱里的水吸收了J的热量。
〔c水＝4.2×103J/（Kg•℃）〕
二、选择题
7．关于比热容、温度和热量，下列说法K正确的是（）
A．物体的温度越高，放出的热量越多.
B．比热容大的物体把热量传给比热容小的物体.
C．某种物质的比热容大小跟物体吸收热量的多少、质量、温度变化都有关系.
D．物体吸收的热量与物体的比热容、质量的大小和温度的变化量都有关系.
8．下列事例中，利用热传递改变物体内能的是（）
A．用大气筒打气，气筒壁发热B．用锯锯木板，锯条发热
C．冬天对手哈气，手的温度升高D．冬天两手互相搓搓．觉得暖和
9．下列说法中正确的是（）
A．物体的运动速度越大，分子的动能的总和越大.
B．物体的运动速度越大，物体的动能越大，分子的动能的总和也越大.
C．静止的物体没有动能，也无内能.
D．静止的物体没有动能，但具有内能.
10．下列说法中正确的是（）
A．物体吸收热量，没有对外做功，内能一定增加.
B．物体吸收热量，温度一定升高.
C．甲物体的温度比乙物体的温度高，甲物体的内能一定比乙物体的内能多.
D．物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量.
11．有甲、乙两物体，它们的质量之比是3：
1，吸收的热量之比是2：
1。
如果升高的
温度之比是5：
3，则甲、乙两物质的比热容之比是（）
A．10：
1.B．1：
10.C．2：
5.D．5：
2.
三、解答题
12．近年来各城市建设突飞猛进，但也给环境带来了负面影响，“热岛效应”越来越明显。
某中学“环境研究小组”经过调查研究，结合所学的物理知识，提出了一个“人工湖缓解热岛效应方案”。
若该湖设计蓄水总体积为1х104m3，水面面积为4.2х103m2。
在夏季每天高温阶段，湖面从周围环境的吸热能力为2х107J/m2。
（1）请你就以上短文提一个与物理知识有关的问题，并简单解释。
问题：
解释：
（2）在高温时段，湖水温度平均升高多少℃？
13.有一种型号的太阳能热水器，它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约1.25m2，能将接收的太阳能的40％转化为水的内能。
该电热水器铭牌见下表：
（1）晴天时，每年6月份，连云港地区向着阳光的地方平均每1m2的面积在1h内得到的太阳能为4.2×106J。
如果太阳能热水器装满水，热水器每天接收太阳能的时间以10h计算，，那么可以将初温为30℃的水加热到多少摄氏度?
[水的比热容c=4.2×103J／（kg·℃）]
（2）与其它形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？
（写出两点即可）
型号EWH—80B
容量125L
外型尺寸
842mm×463mm×415mm
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