物體的內(nèi)能 教學設(shè)計
演示壓縮空氣,硝化棉燃燒。說明外力壓縮空氣過程,對氣體做功,使氣體的內(nèi)能增加,溫度升高到棉花的燃點而使其燃燒。以上實例說明做功可以改變物體的內(nèi)能。(2)在爐灶上燒熱水,火爐烤熱周圍物體,這些物體溫度升高內(nèi)能增加。這些實例說明依靠熱傳遞方式也可以使物體的內(nèi)能改變。物體吸收熱量,內(nèi)能增加。物體放出熱量,物體的內(nèi)能減少。如果傳遞給物體的熱量用q表示,物體內(nèi)能的變化量是δe,那么,q=δe。熱量的計算公式有:q=mcδt,q=ml,q=mλ(后面的兩個公式分別是物質(zhì)熔解和汽化時熱量的計算式)。熱量的單位是焦耳,過去的單位是卡。所以做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式。(3)做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。一杯水可以用加熱的方法(即熱傳遞方式)傳遞給它一定的熱量,使它從某一溫度升高到另一溫度。這過程中這杯水的內(nèi)能有一定量的變化。也可以采取做功的方式,比如用攪拌器在水中不斷攪拌,也可以使這杯水從相同的初溫度升高到同一高溫度,這樣,水的內(nèi)能會有相同的變化量。兩種方式不同,得到的結(jié)果是相同的。除非事先知道,否則我們無法區(qū)別是哪種方式使這杯水的內(nèi)能增加的。因此,做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的。(4)雖然做功和熱傳遞對改變物體的內(nèi)能是等效的,但是這兩種方式的物理過程有本質(zhì)的區(qū)別。做功使物體內(nèi)能改變的過程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。而熱傳遞的過程只是物體之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移,沒有能量形式的轉(zhuǎn)化。課上練習:1.判斷下面各結(jié)論是否正確?(1)溫度高的物體,內(nèi)能不一定大。(2)同樣質(zhì)量的水在100℃時的內(nèi)能比60℃時的內(nèi)能大。(3)內(nèi)能大的物體,溫度一定高。(4)內(nèi)能相同的物體,溫度一定相同。(5)熱傳遞過程一定是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞熱量。(6)溫度高的物體,含有的熱量多,或者說內(nèi)能大的物體含有的熱量多。(7)摩擦鐵絲發(fā)熱,說明功可以轉(zhuǎn)化為熱量。答案:(1)、(2)是對的。2.在標準大氣壓下,100℃的水吸收熱量變成同溫度的水蒸氣的過程,下面的說法是否正確?(1)分子熱運動的平均動能不變,因而物體的內(nèi)能不變。(2)分子的平均動能增加,因而物體的內(nèi)能增加。(3)所吸收的熱量等于物體內(nèi)能的增加量。(4)分子的內(nèi)能不變。答案:以上四個結(jié)論都不對。(三)課堂小結(jié)(1)這節(jié)課上新建立了三個物理概念:分子熱運動的平均動能、分子勢能、內(nèi)能。要知道這三個概念的確切含義,更為重要的是能夠區(qū)分溫度、內(nèi)能、熱量,知道內(nèi)能與機械能的區(qū)別和聯(lián)系。(2)要掌握三個物理規(guī)律:分子熱運動的平均動能與溫度的關(guān)系、分子間的相互作用力與分子間距離的關(guān)系、做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變上的關(guān)系。(四)說明這節(jié)課是概念性很強的課,又不是從物理實驗或物理現(xiàn)象直接得出結(jié)論的課。對于概念要知道引入的目的、確切含義、與其他概念的區(qū)別和聯(lián)系。所以課上要講分子熱運動平均動能、內(nèi)能、熱量等概念的意義,并且要通過實際例題,讓學生通過判斷、推理來加深對這些概念的認識