高中物理人教版 (新课标)选修35 内能教案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 内能教案

课题：§9.4 内能 教学目的： 1、知道什么是分子的动能，知道温度是物体分子的平均动能的标志 2、知道什么是分子的势能，了解决定分子势能的微观因素和宏观因素 3、掌握物体内能的概念，知道内能和那些宏观因素有关 4、了解改变内能的两种方式 教学重点：物体的内能，决定内能的宏观因素 教学难点：分子势能变化和分子力、分子间距的关系 教学过程： 每种运动形式对应着一种能。例如机械运动对应着机械能，电荷的运动对应着电能……。构成物体的大量分子在永不停息地做无规则运动，这种分子热运动所对应的能量就是我们今天要学的物体的内能。 一、分子的动能、温度 做热运动的分子具有动能，但由于分子运动的速率有大有小，各个分子的动能并不相同。在研究热现象中人们所关心的不是个别分子的情况，而是大量分子表现出来的集体行为，因而我们引入一个新的概念。 ⒈分子热运动的平均动能：物体中所有分子动能的平均值。 我们知道，分子热运动与温度有关，温度越高，运动越激烈，分子热运动的平均动能就越大。所以，温度的高低直接反映了物体内部分子热运动的情况，物体温度的升高和降低标志着物体内部的分子热运动的平均动能的增加和减小。所以—— ⒉温度是物体分子热运动的平均动能的标志。事实证明，分子的平均动能只由温度决定。 初中阶段我们定义温度表示物体的冷热程度，冷的物体温度低，热的物体温度高。这是大家对温度的感性认识，那么温度的高低是由什么来决定的呢？温度的本质是什么呢？ 温度是由系统内部热运动的状态来决定的物理量，温度越高，分子作无规则的运动程度越激烈。所以从本质上来讲，温度标志者物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度。 强调： ⑴温度是物体分子热运动的平均动能的标志，不是物体分子热运动的动能的标志。分子的动能 = 物体所含分子数×分子的平均动能。 ⑵温度是大量分子热运动的集体表现，含有统计的意义，对于单个分子温度没有意义。 ⑶不同物体，如果温度相同，则分子的平均动能相同。但由于不同物质分子的质量不同，所以分子运动的平均速度大小不同。 ⑷分子的平均动能和物体做机械运动的速度无关。 由于分子间有相互作用力，所以当改变分子间距离时，分子力将要做功，做功必然要伴随着能量的变化。所以，分子间也存在着由分子间的相对位置决定的势能。分子间的势能和弹性势能类似。 二、分子的势能 ⒈定义：由分子间相互作用力和相对位置所决定的势能叫分子势能。 分子的势能与分子间的距离有关系，分子间距离 r 发生变化，会引起分子势能发生变化，分子间距离变化的宏观体现是物体的体积变化。所以，物体体积发生变化也就决定了分子势能的变化。 ⒊分子的势能由物体的体积决定。 注意：不能简单的理解分子势能随物体的体积的增大而增大或随体积的增大而减小。 例：同质量的0℃的冰和0℃的水相比，0℃的冰比0℃的水的体积大，但0℃的冰的分子势能却比0℃的水的分子势能小。 三、物体的内能 ⒈定义：物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和。 ⒉物体的内能与物体的温度、体积有关系。 ⒊说明： ⑴一切物体都是由永不停息的做无规则运动的分子组成，所以任何物体都有内能，物体的内能不会为零。 ⑵和讨论重力势能一样，我们能确定的只是内能的变化。要测得系统某一状态内能的绝对值是不可能的，只有在标准参考态的内能值确定后，才能得到相对于标准参考态的某状态的内能值。 ⑶内能与机械能的区别：物体的内能是与物体分子的热运动相对应的，而机械能是与物体的机械运动相对应的，内能与机械能之间无联系。 注意： ⑶内能与热量的区别： ①内能是一个状态量，系统状态确定，系统的内能也随之确定。一个物体在不同的状态下具有不同的内能。 ②热量是一个过程量，他表示由于热传递而引起的变化过程中的转移的能量，即内能的改变量。 如果没有热传递，就无所谓热量，但此时物体有一定的内能。所以我们只能说“某物体在某温度时具有多少内能”，但不能说“某物体在某温度时具有多少热量”。 四、改变内能的两种方式 ⒈做功可以改变物体的内能 ⑴外界对物体做功，物体的内能增加。 实例1：在一个厚壁玻璃筒里放一块棉花，迅速压下活塞，可以看到棉花燃烧起来． 分析：压缩气体做功．气体的内能增加，即消耗了人体的化学能转化了内能．棉花温度升高燃烧起来。 实例2：摩擦生热。 ⑵物体对外界做功，物体的内能减少。 实例3：厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针；另一端有一可移动的胶塞（用卡子卡住），用打气筒慢慢向容器内打气，增大容器内的压强．当容器内的压强增大到一定程度时，读出灵敏温度计的示数，打开卡子，让气体冲开胶塞后，再读出该温度计的示数．实验时可以观察到，胶塞冲出容器后，温度计的示数明显变小． 分析：气体对外做功，内能减少，即气体的内能转化成胶塞的机械能． 空气迅速膨胀使温度降低的实验在实际中有很多应用，如空调机、电冰箱和热机都是利用这个道理工作的。 总结：做功改变物体的内能的过程是其他形式的能与内能相互转化的过程。外界对物体做多少功，物体的内能就增加多少；物体对外界做多少功，物体的内能就减少多少。做功改变物体的内能过程中，内能变化的多少用做功的数值来量度。 ⒉热传递可以改变物体的内能 热传递有辐射、传导、对流三种方式，请举出热传递使物体内能变化的实例。 热传递改变物体内能的过程是物体间内能的转移过程。物体吸收多少热量，物体的内能就增加多少，物体放出多少热量，物体的内能就减少多少。热传递改变物体的内能过程中，内能变化的多少用热量来量度。 ⒊改变物体内能的物理过程有两种：做功和热传递 ⒋做功与热传递的区别和联系 ⑴区别：做功改变物体的内能的实质是内能与其他形式的能相互转化的过程；热传递改变物体的内能的实质是热能的转移过程。 ⑵联系：从改变内能的结果来看，做功和热传递是等效的。 注意：做功与热量都是物体内能变化的量度。 作业布置：阅读教材