內(nèi)能教案高中

高考物理考點(diǎn)物體的內(nèi)能溫標(biāo)復(fù)習(xí)。

第二課時(shí)物體的內(nèi)能溫標(biāo)

【教學(xué)要求】
1．知道物體的內(nèi)能的概念，了解物體的內(nèi)能與宏觀物理量間的關(guān)系。
2．知道兩種溫標(biāo)以及它們間的換算關(guān)系。
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、內(nèi)能
1．分子的平均動(dòng)能：物體內(nèi)分子動(dòng)能的平均值叫分子平均動(dòng)能．是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志．溫度越高，分子平均動(dòng)能．
2．分子勢(shì)能：由分子間的相互作用和決定的能量叫分子勢(shì)能．分子勢(shì)能的大小與物體的體積有關(guān)：①當(dāng)分子間的距離rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間的距離增大而增大；②當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨分子間的距離減小而增大；③r＝r0時(shí)，分子勢(shì)能最小．
3．物體的內(nèi)能：物體內(nèi)所有分子的
的總和叫物體的內(nèi)能．
4．改變物體的內(nèi)能的兩種方式是
和．
二、溫度(T或t)
1．兩種意義：宏觀上表示物體的；微觀上標(biāo)志物體內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)的.它是物體分子的標(biāo)志．
2．兩種溫標(biāo)
攝氏溫標(biāo)：?jiǎn)挝弧妫?個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，水的冰點(diǎn)作為，沸點(diǎn)作為．
熱力學(xué)溫標(biāo)T：?jiǎn)挝籏．把作為0K．絕對(duì)零度(0K)是的極限，只能接近不能達(dá)到．
兩種溫標(biāo)的關(guān)系：每1度表示的冷熱差別，兩種溫標(biāo)是相同的，只是不同，所以二者關(guān)系為式：T＝t+273(K)，△T＝△t
知識(shí)點(diǎn)一對(duì)分子動(dòng)能的理解
分子動(dòng)能是指單個(gè)分子的動(dòng)能，但分子是無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的，因此各個(gè)分子的動(dòng)能不盡相同，所以單個(gè)分子動(dòng)能沒(méi)有意義，對(duì)大量的分子的動(dòng)能才有意義。分子的平均動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的平均值，溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。物體內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)能是所有分子動(dòng)能的總和，也等于分子平均動(dòng)能與分子總數(shù)的乘積。
【應(yīng)用1】當(dāng)物體溫度升高時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（）
A．每個(gè)分子的溫度都升高
B．每個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)都加劇
C．每個(gè)分子的動(dòng)能都增大
D．物體分子的平均動(dòng)能增大
導(dǎo)示:溫度是物體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，不代表個(gè)別分子的情況，所以溫度升高后，只能說(shuō)物體的分子平均動(dòng)能增大，而對(duì)個(gè)別分子的一些說(shuō)法都是無(wú)意義的。答案D正確。
當(dāng)溫度一定是，物體內(nèi)分子動(dòng)能的分布呈正態(tài)分布，即分子動(dòng)能大的和小的數(shù)目較少，而處于中間某定值的分子數(shù)目較多。這個(gè)中間值與物體的溫度有關(guān)。
知識(shí)點(diǎn)二對(duì)分子勢(shì)能的理解
由分子間的相互作用和相對(duì)位置決定的能量叫分子勢(shì)能。分子力做正功，分子勢(shì)能減少，分子力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。在平衡位置時(shí)(r=r0),分子勢(shì)能最小.分子勢(shì)能的大小跟物體的體積有關(guān)系．
【應(yīng)用2】（07蘇州調(diào)研）如圖所示，甲分子固定在坐標(biāo)原點(diǎn)O，乙分子位于x軸上，縱軸表示分子間的相互作用力，甲分子對(duì)乙分子的作用力與兩分子間距離的關(guān)系如圖中曲線所示，F(xiàn)＞0為斥力，F(xiàn)＜0為引力，a、b、c、d為x軸上四個(gè)特定的位置，現(xiàn)把乙分子從a處由靜止釋放，則（）
A．乙分子由a到c的過(guò)程中，分子勢(shì)能先減小后增大
B．乙分子由a到d的過(guò)程中，分子勢(shì)能一直增加
C．乙分子從a到b做加速運(yùn)動(dòng)，由b到c做減速運(yùn)動(dòng)
D．乙分子由a到c做加速運(yùn)動(dòng)，到c時(shí)速度最大
導(dǎo)示:乙分子由a向甲分子運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到c之前一直為引力，分子力做正功，分子勢(shì)能減少，速度增大，再靠近乙分子的過(guò)程中，分子間表現(xiàn)為斥力，分子力做負(fù)功，速度又要減小。故D正確。
知識(shí)點(diǎn)三物體內(nèi)能的決定因素
物體內(nèi)能的決定因素是依據(jù)物體內(nèi)能的定義：物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和。所以物體的內(nèi)能與物體的溫度、體積、物態(tài)和物質(zhì)的量有關(guān)。又可分為微觀決定因素：分子勢(shì)能、分子平均動(dòng)能、分子的數(shù)目。宏觀因素：體積、溫度、物質(zhì)的量。
【應(yīng)用3】判斷下列說(shuō)法，正確的是（）
A．溫度高的物體，內(nèi)能不一定大
B．同樣質(zhì)量的水100℃時(shí)的內(nèi)能比60℃時(shí)大
C．內(nèi)能相同的物體，溫度一定相同
D．物體速度增大，則分子平均動(dòng)能增大，內(nèi)能也增大
導(dǎo)示:根據(jù)內(nèi)能的決定因素可知，A選項(xiàng)正確。物體的速度與分子熱運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)，故選A。
分子的平均動(dòng)能由溫度惟一決定，個(gè)別分子的動(dòng)能是沒(méi)有意義的。分子勢(shì)能是由物體體積決定的，具有相對(duì)性。物體的內(nèi)能則由分子平均動(dòng)能、總分子勢(shì)能、分子數(shù)目共同決定。
知識(shí)點(diǎn)四溫標(biāo)間的換算
熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫標(biāo)之間的換算關(guān)系為：T=t+273.15，溫度每升高1C，在熱力學(xué)溫標(biāo)中就升高1K，在量值上是相等的，只不過(guò)是規(guī)定的零起點(diǎn)不同而已。
【應(yīng)用4】關(guān)于熱力學(xué)溫標(biāo)的正確說(shuō)法是（）
A．—33C=240K
B．熱力學(xué)溫標(biāo)零度為—273C，叫絕對(duì)零度
C．?dāng)z氏溫度與熱力學(xué)溫度都可以取負(fù)值
D．溫度由tC升高到2tC，對(duì)應(yīng)的熱力學(xué)溫度升高了273K+t
導(dǎo)示:在熱力學(xué)溫標(biāo)中，273.15近似地認(rèn)為是273，根據(jù)換算，AD正確，熱力學(xué)溫標(biāo)零度為—273C，叫絕對(duì)零度是一種正常的說(shuō)法，但攝氏溫度中有負(fù)值，熱力學(xué)溫度中是沒(méi)有負(fù)值的。故選ABD。
類型一內(nèi)能、熱量、機(jī)械能的比較
對(duì)于同一物體，機(jī)械能由物體的狀態(tài)和位置決定，內(nèi)能則與物體的溫度、體積、物質(zhì)的量有關(guān)，與物體宏觀的機(jī)械運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。熱量則是物體之間內(nèi)能轉(zhuǎn)移的一種量度。
【例1】關(guān)于機(jī)械能、內(nèi)能、熱量的說(shuō)法正確的是（）
A．機(jī)械能大的物體，內(nèi)能多，熱量也多
B．物體機(jī)械能損失時(shí)，內(nèi)能可以增加
C．物體機(jī)械能可以為零，內(nèi)能也可以為零
D．物體溫度不變，沒(méi)有熱量傳遞
導(dǎo)示:物體的機(jī)械能大，與內(nèi)能無(wú)關(guān)，而熱量則是熱傳遞過(guò)程中量度內(nèi)能轉(zhuǎn)移的物理量，A錯(cuò)。機(jī)械能損失了，有可能就轉(zhuǎn)化為該物體的內(nèi)能了，內(nèi)能可能增加，B對(duì)。物體的機(jī)械能可能為零，而內(nèi)能為零是不可能的，C錯(cuò)。物體溫度不變的過(guò)程中，也有可能有熱傳遞，如對(duì)物體做了功，要保持溫度不變，必有熱傳遞過(guò)程，D錯(cuò)。故選B。
能量是狀態(tài)量，物理中狀態(tài)量的還有：動(dòng)能、速度等，熱量和功一樣是過(guò)程量，過(guò)程量是在狀態(tài)量發(fā)生變化過(guò)程中的一種量度。
類型二能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的計(jì)算
輻射、熔解、汽化、液化、升華等物理過(guò)程中都伴隨著能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中往往涉及到有關(guān)能量計(jì)算問(wèn)題，能的轉(zhuǎn)化和守恒定律是該過(guò)程計(jì)算的依據(jù)。
【例2】(07揚(yáng)州期末)某校研究性學(xué)習(xí)小組為估測(cè)太陽(yáng)對(duì)地面的輻射功率，制作了一個(gè)半徑0.10m的0C的冰球，在環(huán)境溫度為0C時(shí)，用黑布把冰球包裹后懸吊在彈簧秤下放在太陽(yáng)光中。經(jīng)過(guò)40min后彈簧秤的示數(shù)減少了3.5N。已知冰的熔化熱λ＝3.35×105J/kg，請(qǐng)你幫助這個(gè)小組估算太陽(yáng)光垂直照射在每平方米面積上的輻射功率(冰的熔化熱是指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下1kg0C的冰熔化成0C的水所吸收的熱量。設(shè)冰融化成水后，全部滴離黑布包著的冰球。g＝10m/s2，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。
導(dǎo)示:太陽(yáng)光垂直照射時(shí)間t=2400s
面積＝m2
冰減少的質(zhì)量＝0.35kg
冰吸收的熱量J
由熱平衡方程
所以W/㎡
另外，在計(jì)算熱輻射時(shí)常用到一種模型：以輻射源為球心，從輻射源到吸熱物體的距離為半徑，作一個(gè)球面，看吸熱物體的吸熱面積，從而計(jì)算出吸熱物體所吸收的熱量。
類型二改變物體內(nèi)能的兩種方式
改變物體內(nèi)能有兩種方式，即做功和熱傳遞，并且這兩種方式對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的。
【例2】（07蘇錫常鎮(zhèn)一模）一定質(zhì)量的理想氣體，由初始狀態(tài)A開(kāi)始，按圖中的箭頭所示方向進(jìn)行狀態(tài)變化，最后又回到初始狀態(tài)A，即A→B→C→A，這一過(guò)程稱為一個(gè)循環(huán)，對(duì)氣體在該循環(huán)中的有關(guān)描述正確的是()
A．由A→B，氣體的分子平均動(dòng)能增大，吸收熱量
B．由B→C，氣體的分子數(shù)密度增大，內(nèi)能減小，吸收熱量
C．由C→A，氣體的內(nèi)能減小，放出熱量，外界對(duì)氣體做功
D．經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程后，氣體內(nèi)能可能減少，也可能增加
導(dǎo)示:由A→B，氣體溫度升高，氣體的分子平均動(dòng)能增大，同時(shí)體積增大，氣體要對(duì)外做功，所以要吸收熱量，A正確。由B→C，氣體體積不變，氣體的分子數(shù)密度不變，溫度降低，內(nèi)能減小，B錯(cuò)。由C→A，溫度降低，氣體的內(nèi)能減小，體積減小，外界對(duì)氣體做功，必放出熱量，C正確。經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)過(guò)程后，氣體又回到了原來(lái)狀態(tài)，氣體內(nèi)能不變，D錯(cuò)。故選AC。
物體內(nèi)能改變的兩種方式中，要分清是由哪種情況而產(chǎn)生的，對(duì)內(nèi)能改變是增加還是減小往往是解題的關(guān)鍵。
1．下列關(guān)于分子的動(dòng)能，正確的是()
A．物體運(yùn)動(dòng)速度大，物體內(nèi)分子的動(dòng)能一定大
B．溫度升高，物體內(nèi)每個(gè)分子動(dòng)能都增大
C．溫度降低，物體內(nèi)分子平均動(dòng)能一定減小
D．物體內(nèi)分子的平均動(dòng)能與物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的速度大小無(wú)關(guān)
2．關(guān)于分子勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是()
A．外力對(duì)物體做正功，分子勢(shì)能增大
B．分子力做正功，分子勢(shì)能增大
C．物體體積增大，分子勢(shì)能增大
D．理想氣體分子勢(shì)能為零
3．(07高考理綜北京卷)為研究影響家用保溫瓶保溫效果的因素，某位同學(xué)在保溫瓶中灌入熱水，先測(cè)量初始水溫，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后再測(cè)量末態(tài)水溫。改變實(shí)驗(yàn)條件，先后共做了6次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表：
序號(hào)瓶?jī)?nèi)水量（mL）初始水溫（℃）時(shí)間（h）末態(tài)水溫（℃）
1100091478
2100098874
3150091480
41500981075
5200091482
62000981277
下列研究方案中符合控制變量方法的是()
A．若研究瓶?jī)?nèi)水量與保溫效果的關(guān)系，可用第1、3、5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
B．若研究瓶?jī)?nèi)水量與保溫效果的關(guān)系，可用第2、4、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
C．若研究初始水溫與保溫效果的關(guān)系，可用第1、2、3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
D．若研究保溫時(shí)間與保溫效果的關(guān)系，可用第4、5、6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
4．（07南京檢測(cè)）固定的水平氣缸內(nèi)由活塞B封閉著一定量的氣體，氣體分子之間的相互作用力可以忽略．假設(shè)氣缸壁的導(dǎo)熱性能很好，環(huán)境的溫度保持不變．若用外力F將活塞B緩慢地向右拉動(dòng)，如圖所示，則在拉動(dòng)活塞的過(guò)程中，關(guān)于氣缸內(nèi)氣體的下列結(jié)論，其中正確的是（）
A．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能減小
B．氣體對(duì)外做功，氣體內(nèi)能不變
C．外界對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能不變
D．氣體從外界吸熱，氣體內(nèi)能不變

參考答案：1．CD2．CD3．A
4．BD
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延伸閱讀

物理教案物體的內(nèi)能

教學(xué)目標(biāo)
（1）知道什么是物體的內(nèi)能
（2）知道物體內(nèi)能的組成
（3）知道分子動(dòng)能和分子勢(shì)能與哪些因素有關(guān)

教學(xué)建議

教材分析
分析一：教材先由所學(xué)知識(shí)推出分子動(dòng)能的存在，并說(shuō)明分子動(dòng)能與溫度的關(guān)系，再又分子力說(shuō)明分子勢(shì)能的存在，最后總結(jié)出內(nèi)能的概念

分析二：分子勢(shì)能在微觀上與分子間距離有關(guān)（宏觀上表現(xiàn)為體積），當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，此時(shí)增大分子間距離，分子力作負(fù)功，分子勢(shì)能增加；當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子力為斥力，此時(shí)減小距離，分子力還是做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；由此可見(jiàn)分子間距離等于平衡距離時(shí)分子勢(shì)能最小，但不一定為零，因?yàn)榉肿觿?shì)能是相對(duì)的．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如上圖所示．分子勢(shì)能可與彈性勢(shì)能對(duì)比學(xué)習(xí)，分子相距平衡距離時(shí)相當(dāng)于彈簧的平衡位置，但對(duì)比學(xué)習(xí)時(shí)，也要注意兩者的區(qū)別．
分析三：比較兩物體內(nèi)能大小，需要考慮到分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能和分子總個(gè)數(shù)．分子平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，溫度越低，分子平均動(dòng)能越小．分子勢(shì)能與分子間距離（宏觀上表現(xiàn)為體積）有關(guān)，分子間距離改變（宏觀上表現(xiàn)為體積改變），分子勢(shì)能改變，但分子勢(shì)能與分子間距離（體積）的關(guān)系比較復(fù)雜：分子間距離增大，分子勢(shì)能可能增大，也可能減小，即體積增大，分子勢(shì)能可能增大，也可能減?。虼宋覀儾荒軉螐捏w積的改變上判斷分子勢(shì)能如何改變，而是往往要視具體情況而定．
分析四：機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于同一物體，機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)高度決定的，而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和聚集狀態(tài)決定．例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機(jī)械能不變，而內(nèi)能發(fā)生了改變．

教法建議
建議一：在分析物體內(nèi)能時(shí)要充分利用前三節(jié)所學(xué)分子動(dòng)理論的基本觀點(diǎn)，由舊有知識(shí)推導(dǎo)出新知識(shí)．
建議二：在講分子勢(shì)能時(shí)，最好能與彈簧的彈性勢(shì)能進(jìn)行類比學(xué)習(xí)．
建議三：在區(qū)分機(jī)械能與內(nèi)能時(shí)，最好能舉例說(shuō)明．

--方案

教學(xué)重點(diǎn)：內(nèi)能的組成，分子動(dòng)能和分子勢(shì)能分別與哪些因素有關(guān)．
教學(xué)難點(diǎn)：分子勢(shì)能
一、分子動(dòng)能
溫度是分子平均動(dòng)能的標(biāo)志，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈，分子平均動(dòng)能越大．分子平均速度和平均動(dòng)能是一個(gè)宏觀統(tǒng)計(jì)概念，溫度越高，分子平均動(dòng)能越大，但并不是所有分子動(dòng)能都增大，個(gè)別分子動(dòng)能還有可能減?。?br> 二、分子勢(shì)能
由分子間作用力決定的一種能量，與分子間距離有關(guān)，宏觀上表現(xiàn)出與物體體積有關(guān)．
當(dāng)分子間距離大于平衡距離時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，此時(shí)增大分子間距離，分子力作負(fù)功，分子勢(shì)能增加；當(dāng)分子間距離小于平衡距離時(shí)，分子力為斥力，此時(shí)減小距離，分子力還是做負(fù)功，分子勢(shì)能增加；由此可見(jiàn)分子間距離等于平衡距離時(shí)分子勢(shì)能最小，但不一定為零，因?yàn)榉肿觿?shì)能是相對(duì)的．分子勢(shì)能與分子間距離的關(guān)系如圖所示．

三、物體的內(nèi)能
物體內(nèi)所有分子的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫內(nèi)能．
例1：相同質(zhì)量的0℃水與0℃的冰相比較
A、它們的分子平均動(dòng)能相等
B、水的分子勢(shì)能比冰的分子勢(shì)能大
C、水的分子勢(shì)能比冰的分子勢(shì)能小
D、水的內(nèi)能比冰的內(nèi)能多
答案：ABD
評(píng)析：質(zhì)量相同的水和冰，它們的分子個(gè)數(shù)相等；溫度相等，所以分子平均動(dòng)能相等，因此它們總的分子動(dòng)能相等．由水結(jié)成冰，需要釋放能量，所以相同質(zhì)量、溫度的水比冰內(nèi)能多，由于它們總的分子動(dòng)能相等，所以水比冰的分子勢(shì)能大．本題很容易誤認(rèn)為水結(jié)成冰，體積增大，所以內(nèi)能增大．
機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別，對(duì)于同一物體，機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)高度決定的，而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)和聚集狀態(tài)決定．例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高，其機(jī)械能不變，而內(nèi)能發(fā)生了改變．
例2：下面有關(guān)機(jī)械能和內(nèi)能的說(shuō)法中正確的是
A、機(jī)械能大的物體，內(nèi)能一定也大
B、物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大，物體內(nèi)分子平均動(dòng)能必增大
C、物體降溫時(shí)，其機(jī)械能必減少
D、摩擦生熱是機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
答案：D
評(píng)析：對(duì)于機(jī)械能和內(nèi)能，它們是兩種完全不同的形式的能，需要從概念上對(duì)它們進(jìn)行區(qū)分．
四、作業(yè)

探究活動(dòng)
題目：怎樣測(cè)量阿伏加德羅常數(shù)
組織：分組
方案：查閱資料，設(shè)計(jì)原理，實(shí)際操作
評(píng)價(jià)：方案的可行性、科學(xué)性、可操作性

高考物理考點(diǎn)復(fù)習(xí)

第二課時(shí)單元知識(shí)整合
1．布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象說(shuō)明了分子永不停息地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，布朗運(yùn)動(dòng)并不是分子的運(yùn)動(dòng)，而是分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的反映。
2．分子間的引力和斥力都隨分子間距離的增大而減小，隨分子間的距離的減小而增大，但斥力比引力變化得快；當(dāng)10r0rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為引力，當(dāng)rr0時(shí)，分子力表現(xiàn)為斥力。
3．物體的內(nèi)能是所有分子做熱運(yùn)動(dòng)的分子動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志，物體的內(nèi)能與溫度、體積和分子數(shù)有關(guān)。
4．當(dāng)r=r0時(shí)，分子勢(shì)能最小，當(dāng)10r0rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨r的增大而增大，當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能隨r的增大而減小。
5．改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞；它們對(duì)改變物體內(nèi)能是等效的，但做功是能量的轉(zhuǎn)化，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移。
6．熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式為△U＝W+Q。熱力學(xué)第二定律告訴我們不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來(lái)做功，而不引起其他變化；或者說(shuō)不可能使熱量由低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，所以說(shuō)第二類永動(dòng)機(jī)不可能制成。
7．一定質(zhì)量的氣體的壓強(qiáng)，在宏觀上取決于溫度和體積，在微觀上取決于平均動(dòng)能和分子密度。
8．液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì)。
9．液晶一方面像液體具有流動(dòng)性，另一方面又像晶體在特定方向比較整齊，具有各向異性。
1．構(gòu)建理想化模型
(1)計(jì)算分子大小和分子間距時(shí)構(gòu)建“球模型”和“立方體”模型。
(2)研究分子間的相互作用力時(shí)構(gòu)建“彈簧模型”。
(3)研究氣體的狀態(tài)變化時(shí)構(gòu)建“理想氣體模型”。
2．單分子油膜法測(cè)分子直徑，其中還包括“數(shù)格子”的估算方法(有些參考書(shū)稱之為“填補(bǔ)法”)。
3．假設(shè)法：如在研究第一類永動(dòng)機(jī)和第二類永動(dòng)機(jī)時(shí)可假?zèng)]它的存在，推出與已知的定律或規(guī)律相矛盾的結(jié)論。
4．統(tǒng)計(jì)法：研究氣體的熱運(yùn)動(dòng)，可以從統(tǒng)計(jì)的角度研究氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。
5．能量守恒法：能量守恒不僅是一種規(guī)律，而且是研究物理問(wèn)題的一種重要方法。
6．與NA有關(guān)的計(jì)算的基本思路：
知識(shí)點(diǎn)一分子大小的估算
分子大小估算方法，是根據(jù)題目中給出的條件或情景進(jìn)行的，其中阿伏加德羅常數(shù)是聯(lián)系宏觀與微觀量的橋梁。
【例1】已知水銀的密度=1.36104kg/m3,摩爾質(zhì)量為=200.610-3kg/mol,求:1cm3水銀中含有的原子數(shù)為多少個(gè)?并估算水銀原子的直徑.
導(dǎo)示:
得:d=3.6×10-10m
估算分子大小時(shí)有兩種模型，對(duì)固體和液體，一般用球模型，對(duì)氣體估算分子間距離時(shí)用立方體模型。
知識(shí)點(diǎn)二氣體分子運(yùn)動(dòng)論
氣體的壓強(qiáng)是由大量分子與容器壁碰撞而產(chǎn)生的，從微觀角度看，它與單位體積內(nèi)的分子數(shù)目有關(guān)，與分子運(yùn)動(dòng)的平均速度有關(guān)。在宏觀上看，它與氣體的體積、氣體的溫度有關(guān)。
【例2】（07理綜）如圖所示，質(zhì)量為m的活塞將一定質(zhì)量的氣體封閉在氣缸內(nèi)，活塞與氣缸之間無(wú)摩擦。a態(tài)是氣缸放在冰水混合物中氣體達(dá)到的平衡狀態(tài)，b態(tài)是氣缸從容器中移出后，在室溫（270C）中達(dá)到的平衡狀態(tài)。氣體從a態(tài)變化到b態(tài)的過(guò)程中大氣壓強(qiáng)保持不變。若忽略氣體分子之間的勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是（）
A、與b態(tài)相比，a態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)撞擊活塞的個(gè)數(shù)較多
B、與a態(tài)相比，b態(tài)的氣體分子在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)活塞的沖量較大
C、在相同時(shí)間內(nèi)，a、b兩態(tài)的氣體分子對(duì)活塞的沖量相等
D、從a態(tài)到b態(tài)，氣體的內(nèi)能增加，外界對(duì)氣體做功，氣體對(duì)外界釋放了熱量
導(dǎo)示:由于兩種狀態(tài)下壓強(qiáng)相等,所以在單位時(shí)間單位面積里氣體分子對(duì)活塞的總沖量肯定相等;由于b狀態(tài)的溫度比a狀態(tài)的溫度要高,所以分子的平均動(dòng)量增大,因?yàn)榭倹_量保持不變,所以b狀態(tài)單位時(shí)間內(nèi)沖擊活塞的分子數(shù)肯定比a狀態(tài)要少.故選AC。
知識(shí)點(diǎn)三制冷原理
【例3】電冰箱是一種制冷機(jī),是用機(jī)械的方法制造人工低溫的裝置.一般電冰箱使用氟里昂作為制冷劑.壓縮機(jī)工作時(shí),強(qiáng)迫制冷劑在電冰箱內(nèi)外的管道中不斷循環(huán),那么,下列說(shuō)法中正確的是（）
A.冰箱內(nèi)的管道中,制冷劑迅速膨脹并吸收熱量
B.冰箱外的管道中,制冷劑迅速膨脹并放出熱量
C.冰箱內(nèi)的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并吸收熱量
D.冰箱外的管道中,制冷劑被劇烈壓縮并放出熱量.
導(dǎo)示:熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫?zé)嵩匆葡蚋邷責(zé)嵩?要實(shí)現(xiàn)這種逆向傳熱,需要外界做功.氣態(tài)的制冷劑在壓縮機(jī)中經(jīng)壓縮成高溫氣體,送入冷凝器,將熱量傳給空氣或水,同時(shí)制冷劑液化成液態(tài),再通過(guò)膨脹閥或毛細(xì)管進(jìn)行節(jié)流減壓膨脹后,進(jìn)入箱內(nèi)蒸發(fā)器,液態(tài)制冷劑在低壓下可以在較低溫度下蒸發(fā)為氣體,在蒸發(fā)過(guò)程中制冷劑吸熱,使周圍溫度降低,產(chǎn)生低溫環(huán)境,蒸發(fā)后氣態(tài)的制冷劑再送入壓縮機(jī),這樣周而復(fù)始,由外界(壓縮機(jī))做功,系統(tǒng)(制冷劑)從低溫?zé)嵩?蒸發(fā)器)吸熱,把熱量傳到高溫?zé)嵩?冷凝器),從而在冰箱內(nèi)產(chǎn)生低于室溫的溫度.根據(jù)前面的分析可知AD正確。
應(yīng)理解熱力學(xué)定律和氣體狀態(tài)變化的特點(diǎn)。
知識(shí)點(diǎn)四氣體的實(shí)際問(wèn)題
氣體的實(shí)際問(wèn)題，與日常生活聯(lián)系密切，氣體分子數(shù)目、氣體壓強(qiáng)計(jì)算時(shí)要抓住被研究的對(duì)象，進(jìn)行模型化處理。
【例4】（07年山東卷）某壓力鍋結(jié)構(gòu)如圖所示。蓋好密封鍋蓋，將壓力閥套在出氣孔上，給壓力鍋加熱，當(dāng)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)，氣體就把壓力閥頂起。假定在壓力閥被頂起時(shí)，停止加熱。
（1）若此時(shí)鍋內(nèi)氣體的體積為V，摩爾體積為V0，阿伏加德羅常數(shù)為NA，寫出鍋內(nèi)氣體分子數(shù)的估算表達(dá)式。
（2）假定在一次放氣過(guò)程中，鍋內(nèi)氣體對(duì)壓力閥及外界做功1J,并向外界釋放了2J的熱量。鍋內(nèi)原有氣體的內(nèi)能如何變化？變化了多少？
（3）已知大氣壓強(qiáng)P隨海拔高度H的變化滿足P=P0（1-αH），其中常數(shù)α＞0。結(jié)合氣體定律定性分析在不同的海拔高度使用壓力鍋，當(dāng)壓力閥被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體的溫度有何不同。
導(dǎo)示:（1）設(shè)鍋內(nèi)氣體分子數(shù)為n，
（2）根據(jù)熱力學(xué)第一定律，ΔE=W+Q=-3J
鍋內(nèi)氣體內(nèi)能減少，減少了3J
（3）由P=P0（1-αH）（其中α＞0）知，隨著海拔高度的增加，大氣壓強(qiáng)減??；
由P1=P+mg/S知，隨著海拔高度的增加，閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體壓強(qiáng)減??；
根據(jù)查理定律P1/T1=P2/T2
可知閥門被頂起時(shí)鍋內(nèi)氣體溫度隨著海拔高度的增加而降低。
知識(shí)點(diǎn)五氣體狀態(tài)參量的變化
氣體狀態(tài)參量的變化，涉及P、V、T三個(gè)物理量，分析物理過(guò)程中是否有不變的物理量，還是三個(gè)物理量都發(fā)生變化，選擇好研究的氣體對(duì)象后，根據(jù)氣體實(shí)驗(yàn)定律可理想氣體狀態(tài)方程列式求解。
【例5】(07寧夏卷)如圖所示，兩個(gè)可導(dǎo)熱的氣缸豎直放置，它們的底部都由一細(xì)管連通（忽略細(xì)管的容積）。兩氣缸各有一個(gè)活塞，質(zhì)量分別為m1和m2，活塞與氣缸無(wú)摩擦?；钊南路綖槔硐霘怏w，上方為真空。當(dāng)氣體處于平衡狀態(tài)時(shí)，兩活塞位于同一高度h。（已知m1＝3m，m2＝2m）
⑴在兩活塞上同時(shí)各放一質(zhì)量為m的物塊，求氣體再次達(dá)到平衡后兩活塞的高度差（假定環(huán)境溫度始終保持為T0）。
⑵在達(dá)到上一問(wèn)的終態(tài)后，環(huán)境溫度由T0緩慢上升到T，試問(wèn)在這個(gè)過(guò)程中，氣體對(duì)活塞做了多少功？氣體是吸收還是放出了熱量？（假定在氣體狀態(tài)變化過(guò)程中，兩物塊均不會(huì)碰到氣缸頂部）。
導(dǎo)示:⑴設(shè)左、右活塞的面積分別為A/和A，由于氣體處于平衡狀態(tài)，故兩活塞對(duì)氣體的壓強(qiáng)相等，即：
由此得：
在兩個(gè)活塞上各加一質(zhì)量為m的物塊后，右活塞降至氣缸底部，所有氣體都在左氣缸中。
在初態(tài)，氣體的壓強(qiáng)為，體積為；在末態(tài)，氣體壓強(qiáng)為，體積為（x為左活塞的高度）。由玻意耳－馬略特定律得：
解得：，即兩活塞的高度差為
⑵當(dāng)溫度由T0上升至T時(shí)，氣體的壓強(qiáng)始終為，設(shè)x/是溫度達(dá)到T時(shí)左活塞的高度，由蓋呂薩克定律得：
活塞對(duì)氣體做的功為：
在此過(guò)程中氣體吸收熱量
1．以下關(guān)于分子力的說(shuō)法,正確的是（）
A.分子間既存在引力也存在斥力
B.液體難被壓縮表明液體分子中分子力總是引力
C.氣體分子之間總沒(méi)有分子力的作用
D.擴(kuò)散現(xiàn)象表明分子間不存在引力
2．一個(gè)帶活塞氣缸內(nèi)盛有一定量的氣體,若此氣體的溫度隨其內(nèi)能的增大而升高,則
A.將熱量傳給氣體,其溫度必升高
B.壓縮氣體,其溫度必升高
C.壓縮氣體,同時(shí)氣體向外界放熱,其溫度必不變’
D.壓縮氣體,同時(shí)將熱量傳給氣體,其溫度必升高
3．封閉在玻璃玻璃容器內(nèi)的氣體,溫度升高時(shí),不發(fā)生改變的物理量有:()
A.分子動(dòng)能B.分子勢(shì)能C.氣體的壓強(qiáng)D.分子的密度E.氣體的狀態(tài)

參考答案
1．A2．D3．BD

物體的內(nèi)能

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第七章A物體的內(nèi)能
一、教學(xué)任務(wù)分析
物體的內(nèi)能是繼機(jī)械能之后學(xué)習(xí)的另一種形式的能。學(xué)習(xí)內(nèi)能既認(rèn)識(shí)了微觀世界的分子具有能量，也為以后學(xué)習(xí)能的轉(zhuǎn)化和能量守恒定律等知識(shí)奠定基礎(chǔ)。
學(xué)習(xí)物體的內(nèi)能需要以分子動(dòng)理論、物體的動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能等知識(shí)為基礎(chǔ)。
以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的討論，引入學(xué)習(xí)物體的內(nèi)能，以及物體的內(nèi)能與溫度、體積和狀態(tài)的關(guān)系。
通過(guò)DIS實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生知道“外力對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增加”，“物體對(duì)外做功，內(nèi)能減少”的變化規(guī)律。
通過(guò)“歷史回眸”，介紹焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究。
在學(xué)習(xí)分子勢(shì)能時(shí)，與重力做功、重力勢(shì)能變化類比，使學(xué)生體驗(yàn)“類比”的方法；在學(xué)習(xí)物體的內(nèi)能時(shí)，感受初步的統(tǒng)計(jì)規(guī)律概念；在研究做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化的過(guò)程中，感受“實(shí)驗(yàn)探究”的方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析、判斷、推理、歸納等能力；在學(xué)習(xí)焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究中，體驗(yàn)科學(xué)家在探究真理過(guò)程中的科學(xué)精神。
二、教學(xué)目標(biāo)
1．知識(shí)與技能
（1）知道分子的動(dòng)能，知道溫度是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。
（2）知道分子勢(shì)能，知道分子勢(shì)能跟物體的狀態(tài)和體積有關(guān)。
（3）知道物體的內(nèi)能。
（4）知道內(nèi)能變化的兩個(gè)途徑：做功和熱傳遞。知道做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
2．過(guò)程與方法
（1）通過(guò)學(xué)習(xí)分子勢(shì)能，認(rèn)識(shí)“類比”的科學(xué)方法。
（2）通過(guò)學(xué)習(xí)內(nèi)能的概念，感受統(tǒng)計(jì)規(guī)律的研究方法。
（3）通過(guò)研究做功使物體內(nèi)能發(fā)生變化的學(xué)習(xí)過(guò)程，認(rèn)識(shí)“實(shí)驗(yàn)探究”的方法。
3．情感、態(tài)度價(jià)值觀
（1）通過(guò)觀察和動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)樂(lè)于科學(xué)探究的情感。
（2）通過(guò)對(duì)焦耳的簡(jiǎn)單介紹，感悟科學(xué)家在探究真理過(guò)程中的科學(xué)精神。
三、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn)和難點(diǎn)：物體的內(nèi)能；內(nèi)能變化的兩個(gè)途徑。
四、教學(xué)資源
1、器材
（1）演示實(shí)驗(yàn)：
①分別裝有冷、熱水的杯子各一只，溫差電池、小電扇
②銅管、繩子、溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)。
③圓形玻璃筒、活塞、硝化棉。
（2）學(xué)生實(shí)驗(yàn)：
①燒杯兩只、紅墨水、冷、熱水。
②酒精燈、試管、試管夾、活塞。
2、課件：柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程flash課件。
五、教學(xué)設(shè)計(jì)思路
本設(shè)計(jì)內(nèi)容包括三個(gè)方面：一是物體的內(nèi)能；二是內(nèi)能變化的兩個(gè)途徑；三是做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
本設(shè)計(jì)的基本思路是：以實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情景，激發(fā)學(xué)生的好奇心。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的討論，引入學(xué)習(xí)物體的內(nèi)能，以及物體的內(nèi)能與溫度、體積和狀態(tài)的關(guān)系。通過(guò)結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行交流討論，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，得出改變物體內(nèi)能的兩個(gè)途徑。通過(guò)“歷史回眸”，介紹焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究，知道做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)和要突破難點(diǎn)是：物體的內(nèi)能和內(nèi)能變化的兩個(gè)途徑。方法是：以實(shí)驗(yàn)和分析為基礎(chǔ)，根據(jù)學(xué)生在初中和前階段學(xué)習(xí)時(shí)已經(jīng)掌握的知識(shí)，結(jié)合學(xué)生的親身體會(huì)，應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫(huà)演示對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析，掌握物體的內(nèi)能和內(nèi)能變化的兩個(gè)途徑，從而突出重點(diǎn)，并突破難點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)問(wèn)題討論、交流討論、實(shí)驗(yàn)研究、教師指導(dǎo)等多種教學(xué)策略的應(yīng)用，重視概念、規(guī)律的形成過(guò)程以及伴隨這一過(guò)程的科學(xué)方法的教育。通過(guò)學(xué)生主動(dòng)參與，培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、歸納概括的能力，使之感受“類比”、“實(shí)驗(yàn)探究”、“歸納推理”等科學(xué)方法；感悟科學(xué)家的探究精神，提高學(xué)習(xí)的興趣。
完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需1課時(shí)。
六、教學(xué)流程
1、教學(xué)流程圖
2、流程圖說(shuō)明
情景演示實(shí)驗(yàn)1
內(nèi)裝一定質(zhì)量、不同水溫的上、下兩只杯子，杯體上標(biāo)明水的溫度值。其中，上方的杯底有一塊半導(dǎo)體材料制成的溫差電池，電池兩極與一只小風(fēng)扇構(gòu)成回路。當(dāng)上下杯水的溫度不同時(shí)，風(fēng)扇會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。
設(shè)問(wèn)1：驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的能量來(lái)自何處？
活動(dòng)I學(xué)生實(shí)驗(yàn)1
取兩杯溫度不同、體積相同的清水，分別滴入一滴紅墨水，觀察發(fā)生的變化。
活動(dòng)II大家談
列舉內(nèi)能發(fā)生變化的實(shí)際事例。
設(shè)問(wèn)2：如何使內(nèi)能發(fā)生變化？
活動(dòng)III演示實(shí)驗(yàn)2DIS實(shí)驗(yàn)
用溫度傳感器研究摩擦與熱的關(guān)系。觀察溫度變化曲線，分析拉動(dòng)次數(shù)和對(duì)應(yīng)的溫度變化情況。
活動(dòng)Ⅳ演示實(shí)驗(yàn)3
演示壓縮空氣，硝化棉燃燒。
播放柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程的flash課件。
活動(dòng)V學(xué)生實(shí)驗(yàn)2
用酒精燈加熱試管中的水，沸騰時(shí)，可以看到活塞被沖出，試管壁上有小水珠生成。
活動(dòng)Ⅵ歷史回眸
介紹焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究。
3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察與討論，歸納得出物體內(nèi)能的概念，以及物體的內(nèi)能與溫度、體積和狀態(tài)的關(guān)系。
第二環(huán)節(jié)，通過(guò)DIS實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)的研究，認(rèn)識(shí)改變物體內(nèi)能的兩條途徑。
第三環(huán)節(jié)，通過(guò)“歷史回眸”，介紹焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究，知道做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。
七、教案示例
（一）情景引入:
1、觀察演示實(shí)驗(yàn)1，提出問(wèn)題
演示實(shí)驗(yàn)1：內(nèi)裝一定質(zhì)量、不同水溫的上、下兩只杯子，杯體上標(biāo)明水的溫度值。其中，上方的杯底有一塊半導(dǎo)體材料制成的溫差電池，電池兩極與一只小風(fēng)扇構(gòu)成回路。當(dāng)上下杯水的溫度不同時(shí)，風(fēng)扇會(huì)不停轉(zhuǎn)動(dòng)。
設(shè)問(wèn)1：驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)的能量來(lái)自何處？
2、導(dǎo)入新課
我們可以用這節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)來(lái)回答上面的問(wèn)題。
（二）物體的內(nèi)能
物體由大量分子組成，分子在不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。
1、分子動(dòng)能
學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：取兩杯溫度不同、體積相同的清水，分別滴入一滴紅墨水，觀察發(fā)生的變化。
結(jié)論：溫度越高，分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)（熱運(yùn)動(dòng)）越劇烈。
溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。
2、分子勢(shì)能
分子勢(shì)能隨分子間距離的變化而變化，分子勢(shì)能與物體的狀態(tài)和體積有關(guān)。
類比：重力做正功，重力勢(shì)能減少，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。
分子間作用力做正功，分子勢(shì)能減少，分子間作用力做負(fù)功，分子勢(shì)能增加。
3、物體的內(nèi)能
（1）熱現(xiàn)象是大量分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)，是大量分子運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
（2）內(nèi)能與溫度的區(qū)別。
溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，對(duì)于個(gè)別分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒(méi)有關(guān)系的。我們知道，溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度，而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，這是溫度的微觀含義。
（3）內(nèi)能與機(jī)械能的區(qū)別。
定義決定量值測(cè)量
內(nèi)能物體內(nèi)所有分子動(dòng)能和勢(shì)能之和由物體溫度、體積和狀態(tài)決定任何物體都有內(nèi)能，不為零無(wú)法測(cè)量
機(jī)械能物體的動(dòng)能，重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱跟宏觀運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，參照系和零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān)可以為零可測(cè)量
大家談：列舉內(nèi)能發(fā)生變化的實(shí)際事例。
設(shè)問(wèn)2：如何使物體的內(nèi)能發(fā)生變化？
（三）改變內(nèi)能的途徑
1、做功可以改變物體的內(nèi)能
（1）外界克服摩擦力做功，使物體的內(nèi)能增加。
演示實(shí)驗(yàn)2：用溫度傳感器研究摩擦與熱的關(guān)系。銅管內(nèi)插入溫度傳感器，拉動(dòng)繩子，觀察軟件界面上溫度變化曲線，分析拉動(dòng)次數(shù)和對(duì)應(yīng)的溫度變化情況。
結(jié)論：摩擦做功越多溫度升高越大，摩擦做功越快溫度升高越快?？朔Σ亮ψ龉Γ矬w溫度升高，內(nèi)能增加。
（2）壓縮氣體做功，氣體內(nèi)能增加。
演示實(shí)驗(yàn)3：活塞壓縮玻璃管內(nèi)的空氣，硝化棉燃燒。
結(jié)論：壓縮空氣做功，使空氣溫度升高，內(nèi)能增大，達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)使棉花燃燒。
播放柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程的flash課件，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)壓縮氣體做功可以使氣體內(nèi)能增加。
（3）氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少。
學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：用酒精燈加熱試管中的水，沸騰時(shí)，可以看到活塞被沖出，試管壁上有小水珠生成。
結(jié)論：試管內(nèi)的氣體推動(dòng)活塞做功時(shí)，氣體內(nèi)能減少，溫度降低，使試管內(nèi)水蒸氣液化成小水滴。
2、熱傳遞可以改變物體的內(nèi)能
（四）做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的
介紹“歷史回眸”欄目中焦耳對(duì)熱與功當(dāng)量關(guān)系的研究，知道做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的，感悟科學(xué)家的探究精神。

（五）應(yīng)用
回顧新課導(dǎo)入時(shí)創(chuàng)設(shè)的情景，解釋小風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的原因：上下兩個(gè)杯子的水溫相同時(shí)，風(fēng)扇沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)兩個(gè)杯子水溫相差較大時(shí)，風(fēng)扇在很快轉(zhuǎn)動(dòng)。實(shí)際上是利用溫差來(lái)發(fā)電，從而使馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在一定條件下物體的內(nèi)能可以轉(zhuǎn)化為電能。
（六）總結(jié)（略）
（七）作業(yè)布置（略）

《物體的內(nèi)能》教案

《物體的內(nèi)能》教案

教學(xué)目標(biāo)：

1．通過(guò)分子運(yùn)動(dòng)模型和動(dòng)能、勢(shì)能的類比建構(gòu)內(nèi)能概念模型，通過(guò)對(duì)內(nèi)能大小因素影響的活動(dòng)，加深學(xué)生對(duì)內(nèi)能概念的理解。

2．通過(guò)學(xué)生加熱銅片上熱變色指甲油的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀的感受并理解熱傳遞的規(guī)律。通過(guò)摩擦雙手升溫的活動(dòng)、彎折鐵絲發(fā)熱活動(dòng)以及壓縮空氣引火儀的演示實(shí)驗(yàn)等讓學(xué)生歸納出對(duì)物體做功能使內(nèi)能增加的科學(xué)規(guī)律。通過(guò)氣體對(duì)外做功實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白物體對(duì)外做功內(nèi)能減少的科學(xué)規(guī)律。

3．通過(guò)讓學(xué)生回答生活中熱傳遞和摩擦生熱的例子，體會(huì)科學(xué)來(lái)自生活，服務(wù)于生活。

4．引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)步驟并用科學(xué)的方法來(lái)解釋進(jìn)行討論，提高學(xué)生的分析能力、培養(yǎng)孩子的合作精神、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

重點(diǎn)難點(diǎn)：

重點(diǎn)：內(nèi)能概念的理解、改變內(nèi)能的方法。

難點(diǎn)：內(nèi)能概念的建構(gòu)，對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的解釋。

教學(xué)過(guò)程：

老師活動(dòng)：學(xué)生活動(dòng)：設(shè)計(jì)意圖

引入：老師：同學(xué)們，老師今天帶來(lái)了一個(gè)有趣的玩具叫斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)一下它會(huì)慢慢停下來(lái)（用手輕輕撥動(dòng)）。

老師：這杯是開(kāi)水，現(xiàn)在把它放在開(kāi)水上，看它在不停的轉(zhuǎn)動(dòng)（用手輕輕撥動(dòng)）。它能不停的轉(zhuǎn)動(dòng)說(shuō)明有什么？

能量是來(lái)自哪里呢？

老師：開(kāi)水具什么能量呢？

老師：今天，我們一起來(lái)學(xué)習(xí)物體的內(nèi)能就是同學(xué)們說(shuō)的熱能(板書(shū)：物體的內(nèi)能)

新課展開(kāi)：老師：為了認(rèn)識(shí)內(nèi)能我們先來(lái)回顧一下曾經(jīng)學(xué)過(guò)有關(guān)分子運(yùn)動(dòng)的知識(shí)和機(jī)械能的知識(shí)。

老師：我們根據(jù)分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)看一下分子的動(dòng)態(tài)模型圖，類比一下飛行的子彈和拉伸或壓縮的彈簧（PPT上展示）

老師：我們來(lái)仔細(xì)觀察一下分子具備什么樣的能量？

追問(wèn)：為什么這樣認(rèn)為？

追問(wèn)：還有什么能？

追問(wèn)：為什么這樣認(rèn)為？

老師：回答很好（并用彈簧分子模型模型進(jìn)行類比）

定義：我們把物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和.（板書(shū)：總和）

介紹：在這里，“總和”這個(gè)詞非常關(guān)鍵，它揭示了內(nèi)能其實(shí)是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量，而不是一個(gè)分子的動(dòng)能或一對(duì)分子的勢(shì)能那么簡(jiǎn)單，這應(yīng)該就是內(nèi)能與機(jī)械能最本質(zhì)的區(qū)別。

老師：同學(xué)們，讀一下內(nèi)能的概念。

老師：在概念中找出關(guān)鍵詞，并說(shuō)明影響關(guān)鍵詞的大小的因素和對(duì)應(yīng)的宏觀量。

（板書(shū)：在動(dòng)能下打一箭頭寫上溫度）

（板書(shū)：在勢(shì)能下打一箭箭頭寫上狀態(tài)和體積）

老師：回答的很好，還有哪位同學(xué)找的關(guān)鍵詞呢？

（板書(shū)：在所有分子下打一箭頭寫上質(zhì)量）老師：考慮的很仔細(xì)，還有沒(méi)有同學(xué)找到其他的關(guān)鍵詞。

（板書(shū)：分子下打一箭頭寫上材料）

思考1：大氣層熱層溫度高達(dá)一千多攝氏度，可是在那里宇航員并不覺(jué)得熱。這是為什么？

材料：大氣層熱層空氣密度只及地面密度的千億分之一

思考2：為什么說(shuō)無(wú)論高溫物體還是低溫物體，都具有內(nèi)能。

過(guò)渡：我們?nèi)绾蝸?lái)改變物體內(nèi)能大小呢？

老師：我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，：銅片上涂的是熱變色指甲油，溫度低的時(shí)候是藍(lán)紫色，溫度高的是紅色。我們把沒(méi)有涂上指甲油的一端對(duì)著酒精燈加熱觀察現(xiàn)象。

老師：說(shuō)明熱傳遞方向是怎么樣的？

（板書(shū)：改變內(nèi)能：熱傳遞：高溫→低溫）（熱量）

老師：請(qǐng)同學(xué)們說(shuō)一說(shuō)生活中靠熱傳遞改變內(nèi)能的例子。

老師：請(qǐng)思考此時(shí)能量是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移過(guò)去的？

追問(wèn)：為什么？

過(guò)渡：除了熱傳遞還有沒(méi)有其他的方法改變內(nèi)能呢？

（板書(shū)：做功）

老師：能不能舉例說(shuō)明？

老師：能不能舉些摩擦生熱的例子？

老師：我們現(xiàn)在就體會(huì)一下，雙手摩擦內(nèi)能增加。

小結(jié)：外界對(duì)物體做功可以使物體內(nèi)能增加

（板書(shū)：做功：對(duì)內(nèi)增加）

老師：只要外界對(duì)物體做功不一定的摩擦的方式內(nèi)能都會(huì)增加。（演示實(shí)驗(yàn)空氣壓縮引火儀）我們觀察到什么？

老師：為什么老師壓縮空氣會(huì)使得硝化棉燃燒起來(lái)？

老師：我們摸一下鐵絲彎折的地方有什么感覺(jué)？

追問(wèn)：為什么會(huì)感覺(jué)熱？

過(guò)渡：物體對(duì)外做功又會(huì)怎么樣呢？（演示實(shí)驗(yàn)壓縮空氣對(duì)外做功）

老師：請(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察現(xiàn)象。說(shuō)一說(shuō)看到了什么？

老師：有白霧說(shuō)明了什么？

老師：為什么溫度會(huì)下降？

（做功：對(duì)外減少）

老師：做功的過(guò)程能量是發(fā)生的轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移？為什么？

老師：我們觀察了這整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程。同學(xué)們?cè)囍堰@個(gè)現(xiàn)象的利用科學(xué)原理來(lái)解釋說(shuō)明一下。

提示：（PPT）

1.變化的原因是什么變化的結(jié)果是什么？

2.是直接變化還是間接一連串的變化？

3.找出變化的關(guān)鍵詞。

4.根據(jù)它們之間的關(guān)系，用簡(jiǎn)潔的科學(xué)性的語(yǔ)言串接起來(lái)。

課堂小結(jié)：

課內(nèi)作業(yè)：（見(jiàn)課件課學(xué)案）

學(xué)生：由于慣性還能轉(zhuǎn)動(dòng)。

學(xué)生：說(shuō)明有能量。

學(xué)生：說(shuō)明有動(dòng)能。

學(xué)生：來(lái)自開(kāi)水。

學(xué)生：開(kāi)水有熱能

學(xué)生:完成任務(wù)單一：并回答提問(wèn)

任務(wù)一：知識(shí)儲(chǔ)備

1、物質(zhì)是由大量的組成的，分子間有。

2、分子在做永不停息的，越高分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。

3、分子間不僅存在力，而且還存在力。

任務(wù)二：認(rèn)識(shí)內(nèi)能

學(xué)生：具有動(dòng)能。

學(xué)生：分子一直在運(yùn)動(dòng)（板書(shū)：動(dòng)能）。

學(xué)生：具有勢(shì)能。

學(xué)生：分子間存在引力和斥力(板書(shū)：勢(shì)能)

學(xué)生：當(dāng)分子距離近的時(shí)候斥力大于引力，當(dāng)分子距離遠(yuǎn)的時(shí)候引力大于斥力。

學(xué)生：完成任務(wù)二,并回答問(wèn)題

思考：影響內(nèi)能大小的因素

學(xué)生：我找到的關(guān)鍵詞是分子動(dòng)能，影響分子能的因素是分子運(yùn)動(dòng)的快慢，對(duì)應(yīng)宏觀量是溫度。

學(xué)生：我找的關(guān)鍵詞是分子勢(shì)能，影響分子勢(shì)能的因素是的分子間的引力和斥力，與分子間的距離有關(guān)，對(duì)應(yīng)的宏觀量是狀態(tài)和體積。

學(xué)生：我找到的關(guān)鍵詞是所有分子，影響因素是分子的數(shù)量，對(duì)應(yīng)的宏觀量是質(zhì)量。

學(xué)生：我找的是分子，影響因素是分子的種類，對(duì)應(yīng)的宏觀量是材料。

思考討論后，學(xué)生：由于那里分子的密度極低，雖然分子熱運(yùn)動(dòng)很劇烈，但是數(shù)量太少太少，所以內(nèi)能非常非常的小，以至于人們并不感覺(jué)熱。

學(xué)生：因?yàn)榉肿釉谟啦煌Ｏ⒌淖鰺徇\(yùn)動(dòng)，分子始終有動(dòng)能和勢(shì)能，所以我們說(shuō)低溫物體也具有內(nèi)能。

任務(wù)三：改變內(nèi)能

（學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用試管夾夾住銅片放在酒精燈上加熱）

學(xué)生：我看到熱變色指甲油慢慢從高溫部位紅過(guò)來(lái)。

學(xué)生：熱量從高溫物體傳到低溫物體，從物體的高溫部分傳到物體的低溫部分。

學(xué)生：煮飯、燒開(kāi)水、用熱水袋暖手……

學(xué)生：是轉(zhuǎn)移過(guò)去的。

學(xué)生：因?yàn)槭峭环N能，都是內(nèi)能，一個(gè)增加一個(gè)減少。

學(xué)生：做功

學(xué)生：鉆木取火

學(xué)生：滑滑梯屁股發(fā)燙、雙手摩擦?xí)杏X(jué)暖、流星……

學(xué)生活動(dòng)：摩擦雙手生熱

學(xué)生：我們看到引火儀里的東西燃燒了。

學(xué)生：因?yàn)橥饨鐚?duì)物體做功使得內(nèi)能增加，當(dāng)硝化棉溫度達(dá)到著火點(diǎn)于是就燃燒起來(lái)。

學(xué)生活動(dòng)：多次彎折鐵絲

學(xué)生：感覺(jué)有點(diǎn)發(fā)熱

學(xué)生：因?yàn)閷?duì)鐵絲做功，鐵絲的內(nèi)能增加。

學(xué)生：我們看到老師打氣后，吸濾瓶的瓶塞“嘭”的飛起來(lái)，看到瓶子里出現(xiàn)了大量的白霧。

學(xué)生：說(shuō)明溫度下降水蒸氣液化。

學(xué)生：氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少。

學(xué)生：發(fā)生的轉(zhuǎn)化，因?yàn)樽兂闪瞬煌问降哪堋?/p>

學(xué)生小組討論。

學(xué)生：變化的原因是老師在打氣，結(jié)果是瓶子里出現(xiàn)了大量白霧。

學(xué)生：是一連串的變化。

學(xué)生：打氣→氣壓差→瓶蓋跳起→氣體對(duì)外做功→氣體溫度降低→瓶?jī)?nèi)氣體液化→白霧。

學(xué)生：不停打氣，瓶?jī)?nèi)氣壓大于大氣壓，由于氣壓差塞子向外飛出，此時(shí)氣體對(duì)外做功，內(nèi)能減少，溫度下降，瓶?jī)?nèi)的水蒸氣遇冷對(duì)外放熱液化成小水滴。所以就看到這樣的現(xiàn)象。

學(xué)生：……

激趣激疑引入。對(duì)內(nèi)能的學(xué)習(xí)充滿期待。

為構(gòu)建內(nèi)能概念模型進(jìn)行知識(shí)的回顧和鋪墊。

通過(guò)對(duì)分子模型的分析得出內(nèi)能的定義。

通過(guò)對(duì)內(nèi)能尋找內(nèi)地大小的因素使得與宏觀現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)系。進(jìn)一步建構(gòu)起內(nèi)能的概念。

理解內(nèi)能大小不是單單由溫度的高低引起的。

通過(guò)創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生明白什么是熱傳遞以及熱傳遞的規(guī)律。

體會(huì)熱傳遞對(duì)生活中的作用。

引導(dǎo)學(xué)生熱傳遞屬于能量轉(zhuǎn)移。

體會(huì)摩擦做功內(nèi)能增加過(guò)程。

通過(guò)大量外界對(duì)物體做功使得內(nèi)能增加，這種歸納的思維方式。

引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

引導(dǎo)學(xué)生回答做功是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。

對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的解釋進(jìn)行方法指導(dǎo)。

反思:通過(guò)紅墨水分別在熱水、冷水中擴(kuò)散的快慢不同，回顧了初一所學(xué)的知識(shí)：構(gòu)成物質(zhì)的分子在永不停息地做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，而且這種運(yùn)動(dòng)的快慢與溫度有關(guān)，所以稱為分子的熱運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)比子彈的運(yùn)動(dòng)與分子的運(yùn)動(dòng)得出運(yùn)動(dòng)著的分子也具有動(dòng)能；通過(guò)對(duì)比形變的彈簧與相互作用的分子得出分子也具有勢(shì)能。最后確定物質(zhì)內(nèi)部所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。為了明確物體內(nèi)能的影響因素（前面學(xué)生已經(jīng)確定溫度越高，物體的內(nèi)能越大）,通過(guò)對(duì)分子模型的分析得出內(nèi)能的定義。用彈簧分子模型模型進(jìn)行類比,對(duì)內(nèi)能尋找內(nèi)地大小的因素使得與宏觀現(xiàn)象進(jìn)行聯(lián)系。進(jìn)一步建構(gòu)起內(nèi)能的概念。