04物体的内能热量正式版.docx

04 物体的内能 热量 教学目的 1．了解组成物质的分子具有动能及势能，并且了解分子平均动能和分子势能 都与哪些因素有关。 2．理解物体的内能以及物体内能由物体的状态所决定。 3．通过实例和演示实验，使学生认识做功和热传递是改变物体内能的两个物理过程。 4．了解做功和热传递就改变内能的效果来说虽然是等效的，但它们之间是有 本质区别的。 教学重点 物体的内能是一个重要的概念，是本章教学的一个重点。学生只有正确理解物体的内能才能理解做功和热传递及物体内能的变化关系。 教学难点 分子势能 教具 热功互换器、压缩空气引火仪。 教学过程 一、复习提问 什么样的能是势能？弹性势能的大小与弹簧的形变关系怎样？ 二、新课教学 1．分子动能 1）组成物质的分子总在不停地运动着，所以运动着的分子具有动能，叫做分子动能。 2）启发性提问： 根据你对布朗运动实验的观察， 分子运动有什么样的特点？应答：分子运动是杂乱无章的，在同一时刻，同一物体内的分子运动方向不相 同，分子的运动速率也不相同。 教师分析分子速率分布特点——在同一时刻有的分子速率大，有的分子速率小，从大量分子总体来看，速率很大和速率很小的分子是少数，大多数分子是中等大小的速率。 教帅进一步指出：由于分子速率不同，所以每个分子的动能也不同。对于热现象的研究来说，每个分子的动能是毫无意义的，而有意义的是物体内所有分子动能的平均值，此平均值叫做分子的平均动能。 3）要学生讨论研究。 用分子动理论的观点，分析冷、热水的区别。 讨论结论应是：组成冷、热水的大量分子的速率各不相同，则其动能也各不相 同，但就冷水总体来说分子的平均动能小于热水的分子平均动能。 教师指出：由此可见，温度是物体分子平均动能的标志。 2．分子势能 1）根据复习提问的回答（地面上的物体与地球之间有相互作用力；发生了形变的弹簧各部分间存在着相互作用力，因此在它们的相对位置发生变化时，它们之间便具有势能）说明分子间也存在着相互作用力，所以分子也具有由它们相对位置所决定的能，称之为分子势能。 2）分子势能与分子间距离的关系。 提问：分子力与分子间距离有什么关系？ 应答：当 r=r 0时， F=0， r＜ r0时， F为斥力， r＞r 0时， F为引力。 教师指出：由于分子间既有引力又有斥力，好象弹簧形变有伸长或压缩两种情 况，因此分子势能与分子间距离也分两种情况。 ①当 r＞ r0时， F为引力，分子势能随着 r的增大而增加。此种情况与弹簧被拉长 弹性势能的增加很相似。 ②当 rr 0时， F为斥力，分子势能随着 r的减小而增加。此种情况与弹簧被压缩 时弹性势能的增加很相似。 小结：分子势能随着分子间距离变化而变化，而组成物体的大量分子间距离若增大（减小）则宏观表现为物体体积增大（减小）。可见分子势能跟物体体积有关。 物体的内能 教师指出：物体里所有的分子动能和势能的总和叫做物体的内能。由此可知一 切物体都具有内能。 ①物体的内能是由它的状态决定的（状态是指温度、体积、物态等）。 提问：对于质量相等、温度都是 100℃的水和水蒸气来说它们的内能相同吗？ 应答，质量相等意味着它们的分子数相同，温度相等意味着它们的平均动能相 同，但由于水蒸气分子间平均距离比水分子间平均距离大得多， 分子势能也大得多，因而质量相等的水蒸气的内能比水大。 ②物体的状态发生变化时，物体的内能也随着变化。 举例说明： 当水沸腾时， 水的温度保持不变， 所供给的大量能用于把分子拉开，增大了分子势能，因而增大了物体的内能，当水汽凝结时，分子动能没有明显变化，但分子靠得更紧密了，分子势能便减小了，因此物体的内能减小了。 ③物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。 a．静止在地面上的物体以地球为参照物，物体的机械能等于 0，但物体内部的 分子仍然在不停地运动着和相互作用着，物体的内能永远不能为 0。 b．物体在具有一定的内能时，也可以具有一定的机械能。如飞行的子弹。 C．不能把物体的机械能和物体的内能混淆。只要物体的温度、体积、物态不 变，不论物体的机械能怎样变化其内能仍保持不变。反之，尽管物体的内能在变化，它的机械能可以保持不变。 学生讨论题： ①静止在光滑水平地面上的木箱具有什么能？若木箱沿光滑水平地面加速运 动，木箱具有什么能？此时木箱的内能与静止时相比较变化了没有？ ②质量相等而温度不相等的两杯水， 哪一杯水具有较大的内能？温度相同而质量不等的两杯水，哪一杯水具有较大的内能？ 改变内能的两种方式 1．教师以实例说明物体的内能是可以改变的。如将一铁钉在火上烧，铁钉的 温度升高了，其内能也随着增加了。因为物体受热时膨胀，使分子间距加大，分子势能增加，同时分子运动加快，使得物体内分子平均动能增加。 又如将一杯水放在室内，水温逐渐降低，物体的内能减小了。 演示：