高中物理人教版 (新課標(biāo))選修35 內(nèi)能教案-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

課題：§9.4 內(nèi)能教學(xué)目的： 1、知道什么是分子的動(dòng)能，知道溫度是物體分子的平均動(dòng)能的標(biāo)志 2、知道什么是分子的勢能，了解決定分子勢能的微觀因素和宏觀因素 3、掌握物體內(nèi)能的概念，知道內(nèi)能和那些宏觀因素有關(guān) 4、了解改變內(nèi)能的兩種方式教學(xué)重點(diǎn)：物體的內(nèi)能，決定內(nèi)能的宏觀因素教學(xué)難點(diǎn)：分子勢能變化和分子力、分子間距的關(guān)系教學(xué)過程：每種運(yùn)動(dòng)形式對應(yīng)著一種能。例如機(jī)械運(yùn)動(dòng)對應(yīng)著機(jī)械能，電荷的運(yùn)動(dòng)對應(yīng)著電能……。構(gòu)成物體的大量分子在永不停息地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種分子熱運(yùn)動(dòng)所對應(yīng)的能量就是我們今天要學(xué)的物體的內(nèi)能。一、分子的動(dòng)能、溫度做熱運(yùn)動(dòng)的分子具有動(dòng)能，但由于分子運(yùn)動(dòng)的速率有大有小，各個(gè)分子的動(dòng)能并不相同。在研究熱現(xiàn)象中人們所關(guān)心的不是個(gè)別分子的情況，而是大量分子表現(xiàn)出來的集體行為，因而我們引入一個(gè)新的概念。 ⒈分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能：物體中所有分子動(dòng)能的平均值。我們知道，分子熱運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)，溫度越高，運(yùn)動(dòng)越激烈，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能就越大。所以，溫度的高低直接反映了物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的情況，物體溫度的升高和降低標(biāo)志著物體內(nèi)部的分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的增加和減小。所以—— ⒉溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志。事實(shí)證明，分子的平均動(dòng)能只由溫度決定。初中階段我們定義溫度表示物體的冷熱程度，冷的物體溫度低，熱的物體溫度高。這是大家對溫度的感性認(rèn)識(shí)，那么溫度的高低是由什么來決定的呢？溫度的本質(zhì)是什么呢？溫度是由系統(tǒng)內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)來決定的物理量，溫度越高，分子作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)程度越激烈。所以從本質(zhì)上來講，溫度標(biāo)志者物體內(nèi)部大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。強(qiáng)調(diào)： ⑴溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志，不是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能的標(biāo)志。分子的動(dòng)能 = 物體所含分子數(shù)×分子的平均動(dòng)能。 ⑵溫度是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)，含有統(tǒng)計(jì)的意義，對于單個(gè)分子溫度沒有意義。 ⑶不同物體，如果溫度相同，則分子的平均動(dòng)能相同。但由于不同物質(zhì)分子的質(zhì)量不同，所以分子運(yùn)動(dòng)的平均速度大小不同。 ⑷分子的平均動(dòng)能和物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)。由于分子間有相互作用力，所以當(dāng)改變分子間距離時(shí)，分子力將要做功，做功必然要伴隨著能量的變化。所以，分子間也存在著由分子間的相對位置決定的勢能。分子間的勢能和彈性勢能類似。二、分子的勢能 ⒈定義：由分子間相互作用力和相對位置所決定的勢能叫分子勢能。分子的勢能與分子間的距離有關(guān)系，分子間距離 r 發(fā)生變化，會(huì)引起分子勢能發(fā)生變化，分子間距離變化的宏觀體現(xiàn)是物體的體積變化。所以，物體體積發(fā)生變化也就決定了分子勢能的變化。 ⒊分子的勢能由物體的體積決定。注意：不能簡單的理解分子勢能隨物體的體積的增大而增大或隨體積的增大而減小。例：同質(zhì)量的0℃的冰和0℃的水相比，0℃的冰比0℃的水的體積大，但0℃的冰的分子勢能卻比0℃的水的分子勢能小。三、物體的內(nèi)能 ⒈定義：物體中所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢能的總和。 ⒉物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積有關(guān)系。 ⒊說明： ⑴一切物體都是由永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子組成，所以任何物體都有內(nèi)能，物體的內(nèi)能不會(huì)為零。 ⑵和討論重力勢能一樣，我們能確定的只是內(nèi)能的變化。要測得系統(tǒng)某一狀態(tài)內(nèi)能的絕對值是不可能的，只有在標(biāo)準(zhǔn)參考態(tài)的內(nèi)能值確定后，才能得到相對于標(biāo)準(zhǔn)參考態(tài)的某狀態(tài)的內(nèi)能值。 ⑶內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別：物體的內(nèi)能是與物體分子的熱運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的，而機(jī)械能是與物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)的，內(nèi)能與機(jī)械能之間無聯(lián)系。注意： ⑶內(nèi)能與熱量的區(qū)別： ①內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，系統(tǒng)狀態(tài)確定，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定。一個(gè)物體在不同的狀態(tài)下具有不同的內(nèi)能。 ②熱量是一個(gè)過程量，他表示由于熱傳遞而引起的變化過程中的轉(zhuǎn)移的能量，即內(nèi)能的改變量。如果沒有熱傳遞，就無所謂熱量，但此時(shí)物體有一定的內(nèi)能。所以我們只能說“某物體在某溫度時(shí)具有多少內(nèi)能”，但不能說“某物體在某溫度時(shí)具有多少熱量”。四、改變內(nèi)能的兩種方式 ⒈做功可以改變物體的內(nèi)能 ⑴外界對物體做功，物體的內(nèi)能增加。實(shí)例1：在一個(gè)厚壁玻璃筒里放一塊棉花，迅速壓下活塞，可以看到棉花燃燒起來．分析：壓縮氣體做功．氣體的內(nèi)能增加，即消耗了人體的化學(xué)能轉(zhuǎn)化了內(nèi)能．棉花溫度升高燃燒起來。實(shí)例2：摩擦生熱。 ⑵物體對外界做功，物體的內(nèi)能減少。實(shí)例3：厚壁容器的一端通過膠塞插進(jìn)一只靈敏溫度計(jì)和一根氣針；另一端有一可移動(dòng)的膠塞（用卡子卡住），用打氣筒慢慢向容器內(nèi)打氣，增大容器內(nèi)的壓強(qiáng)．當(dāng)容器內(nèi)的壓強(qiáng)增大到一定程度時(shí)，讀出靈敏溫度計(jì)的示數(shù)，打開卡子，讓氣體沖開膠塞后，再讀出該溫度計(jì)的示數(shù)．實(shí)驗(yàn)時(shí)可以觀察到，膠塞沖出容器后，溫度計(jì)的示數(shù)明顯變?。?分析：氣體對外做功，內(nèi)能減少，即氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成膠塞的機(jī)械能．空氣迅速膨脹使溫度降低的實(shí)驗(yàn)在實(shí)際中有很多應(yīng)用，如空調(diào)機(jī)、電冰箱和熱機(jī)都是利用這個(gè)道理工作的。總結(jié)：做功改變物體的內(nèi)能的過程是其他形式的能與內(nèi)能相互轉(zhuǎn)化的過程。外界對物體做多少功，物體的內(nèi)能就增加多少；物體對外界做多少功，物體的內(nèi)能就減少多少。做功改變物體的內(nèi)能過程中，內(nèi)能變化的多少用做功的數(shù)值來量度。 ⒉熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能熱傳遞有輻射、傳導(dǎo)、對流三種方式，請舉出熱傳遞使物體內(nèi)能變化的實(shí)例。熱傳遞改變物體內(nèi)能的過程是物體間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移過程。物體吸收多少熱量，物體的內(nèi)能就增加多少，物體放出多少熱量，物體的內(nèi)能就減少多少。熱傳遞改變物體的內(nèi)能過程中，內(nèi)能變化的多少用熱量來量度。 ⒊改變物體內(nèi)能的物理過程有兩種：做功和熱傳遞 ⒋做功與熱傳遞的區(qū)別和聯(lián)系 ⑴區(qū)別：做功改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能與其他形式的能相互轉(zhuǎn)化的過程；熱傳遞改變物體的內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是熱能的轉(zhuǎn)移過程。 ⑵聯(lián)系：從改變內(nèi)能的結(jié)果來看，做功和熱傳遞是等效的。注意：做功與熱量都是物體內(nèi)能變化的量度。作業(yè)布置：閱讀教材

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