2019-2020年高二物理 7.5 内能学案 新人教版选修3-3
学习目标： 1、知道分子热运动动能跟温度有关。知道温度是分子热运动平均动能的标志 2、知道什么是分子势能，改变分子间的距离必须克服分子力做功。知道分子
势能跟物体体积有关
3、知道什么是内能，知道物体的内能跟温度和体积有关 4、能够区别内能和机械能
重点难点： 重点和难点是理解分子势能随分子间距离变化的势能曲线 学习方法： 自主学习，合作完成、教师讲解
学习过程：
【导读】阅读教材P14-16，完成下列任务
1、 分子的动能是指 2、 物体中热运动的速率大小不一，在热现象的 ，我们关心的是组成系统的大量分子整体表
现出来的热学性质，因而重要的不是系统中某个分子的动能大小，而是所有分子的动能的平均值。这个平均值叫做
3、扩散现象和布朗运动表明，温度升高时， ，因而可以得出结论：一种物质温度升高时分子热运动的平均动能 。物质的 是分子热运动的 标志。
4、回顾必修2中学过的势能概念：
5、分子间存在着分子力，而且分子之间一定的距离，因此分子组成的系统也具有 6、当分子间的力对分子做正功时，分子势能 ，当分子间的力对分子做负功，或说克服分子力做功时，分子势能 。
7、当分子间的距离为r0时，合力为0。当r＞r0时合力表现为引力，这时要增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随分子间的距离增大而 。当分子间的距离r＜r0时合力表现为斥力，这时要减小分子间的距离，必须克服 做功，因此随着分子间距离的减小分子势能 。
【小结】分子势能在分子间处于什么位置时分子势能最小？ 【补充说明】
① 由于分子距离变化，在宏观表现为物体体积的变化，所以微观的分子势能变化对应于
宏观的体积变化。但是同样是物体体积增大，有时体现为分子势能增大（在r＞r0范
围内），有时体现为分子势能减小（在r＜r0范围内）。
②分子势能与物体体积有关，但不能简单理解为物体体积越大，分子势能越大；体积越小，分子势能越小。如：0C的水变成的0C冰后，体积变大，但分子势能减少。所以一般说来，物体体积变化了，其对应的分子势能也将变化。具体怎样变化关键要看在变化过程中分子力做正功还是做负功。
8、 叫做物体的内能。组成任何物体的分子都在做着无规则的热运动，所以 。决定物体内能的因素是：
9、谈谈你对内能和机械能的区别
选讲※【典例】气体内能是所有气体分子热运动动能和势能的总和，其大小与气体的状态有关，分子热运动的平均动能与分子间势能分别取决于气体的（ ） A、温度和体积.
B、体积和压强
C、温度和压强
D、压强和温度
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【典例1】当物体的温度升高时，下列说法中正确的是（ ） A、每个分子的温度都升高 B、每个分子的热运动都加剧 C、每个分子的动能都增大 D、物体分子的平均动能增大.
【导练1】对于20C的水和20C的水银，下列说法正确的是（ ） A、两种物体的分子平均动能相同. B、水银分子的平均动能比水分子的大 C、两种物体分子的平均速率相同
D、水银分子的平均速率比水分子的平均速率小.
【典例2】设r=r0时分子间作用力为零，则在一个分子从远处以某一动能向另一个分子靠近的过程中，下列说法正确的是（ ）
A、r＞r0时，分子力做正功，动能不断增大，势能减小. B、r=r0时，动能最大，势能最小.
C、r＜r0时，分子力做负功，动能减小，势能增大. D、以上均不对
【导练2】下列说法正确的是（ ）
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A、温度低的物体内能小
B、温度低的物体分子运动的平均速率小
C、物体做加速运动是速度越来越大，物体内的分子平均动能也越来越大 D、物体体积改变，内能可能不变.
【导练3】关于物体的内能，下列说法正确的是（ ） A、水分子的内能比冰分子的内能大 B、物体所处的位置越高分子势能越大
C、一定质量的0C的水结成的0C冰，内能一定减少.
D、相同质量的两个同种物体，运动物体的内能一定大于静止物体的内能 小结
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2019-2020年高二物理 交变电流 电磁场和电磁波复习教案
一、正弦交变电流
O1 1. 正弦交变电流的产生
当闭合线圈由中性面位置（图中O1O2位置）开始在匀强磁场中匀速转动时，ω 线圈中产生的感应电动势随时间而变的函数是正弦函数：e=Emsinωt，其中Em=nBSω。这就是正弦交变电流。 2.交变电流的有效值 O2 交变电流的有效值是根据电流的热效应规定的：让交流和直流通过相同阻
值的电阻，如果它们在相同的时间内产生的热量相等，就把这一直流的数值叫做这一交流的有效值。
⑴只有正弦交变电流的有效值才一定是最大值的/2倍。
⑵通常所说的交变电流的电流、电压；交流电表的读数；交流电器的额定电压、额定电流；保险丝的熔断电流等都指有效值。（电容器的耐压值是交流的最大值。）
B 3.正弦交变电流的最大值、有效值、瞬时值和平均值
正弦交变电流的电动势、电压和电流都有最大值、有效值、瞬时值和平均值的区别。以电动势为例：最大值用Em表示，有效值用E表示，瞬时值用e表示，平均值用表示。它们的关系为：E=Em/，e=Emsinωt。平均值不常用，必要时要用法拉第电磁感应定律直接求：。特别要注意，有效值和平均值是不同的两个物理量，千万不可混淆。
生活中用的市电电压为220V，其最大值为220V=311V（有时写为310V），频率为50HZ，所以其电压即时值的表达式为u=311sin314tV。
例1. 交流发电机的转子由B∥S的位置开始匀速转动，与它并联的电压表的示数为14.1V，那么当线圈转过30°时交流电压的瞬时值为＿＿V。
解：电压表的示数为交流电压的有效值，由此可知最大值为Um=U=20V。而转过30°时刻的瞬时值为u=Umcos30°=17.3V。
i/A 例2. 通过某电阻的周期性交变电流的图象如右。求该交流电的有
3 效值I。
o 0.2 0.3 t/s 解：该交流周期为T=0.3s，前t1=0.2s为恒定电流I1=3A，后t2=0.1s 0.5 0.6 为恒定电流I2= -6A，因此这一个周期内电流做的功可以求出来，根据有效值的定义，设有效值为I，根据定义有： -6 222
IRT=I1Rt1+ I2Rt2 带入数据计算得：I=3A
例3. 交流发电机转子有n匝线圈，每匝线圈所围面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，匀速转动的角速度为ω，线圈内电阻为r，外电路电阻为R。当线圈由图中实线位置匀速转动90°到达虚线位置过程中，求：⑴通过R的电荷量q为多少？⑵R上产生电热QR为多少？⑶外力做的功W为多少？
解：⑴按照电流的定义I=q/t，计算电荷量q应该用电流的平均值：即
q?It,而I?En??nBSnBS，这里电流和电动势都必须要??,?q?????R?rtR?rtR?rR?r用平均值，不能用有效值、最大值或瞬时值。
⑵求电热应该用有效值，先求总电热Q，再按照内外电阻之比求R上产生的电热QR。
?E2?nBS?????n2B2S2R??n2B2S2R。这Q?I(R?r)t????,QR?Q?2R?r2?2?R?r?2?4?R?r?R?r4?R?r?22里的电流必须要用有效值，不能用平均值、最大值或瞬时值。
⑶根据能量守恒，外力做功的过程是机械能向电能转化的过程，电流通过电阻，又将电能转化为内能，即放出电热。因此W=Q 。一定要学会用能量转化和守恒定律来分析功和能。
例4. 左图所示是某种型号的电热毯的电路图，电热毯接在交变电源上，通过装置P使加在电热丝上的电压的波形如右图所示。此时接在电热丝两端的交流电压表的读数为 A.110V B.156V C.220V u/V D..311V 311 u V 解：从u-t图象看出，每个周期的前半周期是
-2
t/10s 正弦图形，其有效值为220V；后半周期电压12345 为零。根据有效值的定义， ，得U=156V，选
B。
4.理想变压器
理想变压器的两个基本公式是：⑴ ，即对同一变压器的任意两个线圈，都有电压和匝数成正比。⑵P入=P出，即无论有几个副线圈在工作，变压器的输入功率总等于所有输出功率之和。 需要特别引起注意的是：
⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：
⑵变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。
例5. 理想变压器初级线圈和两个次级线圈的匝数分别为n1=1760匝、n2=288匝、n3=8000匝，电源电压为U1=220V。n2上连接的灯泡的实际功率为36W，测得初级线圈的电流为I1=0.3A，求通过n3的负载R的电流I3。 n2 L
n1 解：由于两个次级线圈都在工作，所以不能用I∝1/n，而应该用
220V
P1=P2+P3和U∝n。由U∝n可求得U2=36V，U3=1000V；由U1I1=U2I2+U3I3和
n3 R
I2=1A可得I3=0.03A。
例6. 在变电站里，经常要用交流电表去监测电网上的强电流，所用的器材叫电流互感器。如下所示的四个图中，能正确反应其工作原理的是
A. B. C. D.
解：电流互感器要把大电流变为小电流，因此原线圈的匝数少，副线圈的匝数多。监测每相的电流必须将原线圈串联在火线中。选A。
5.远距离输电
D1 r D2
I1 I1/ I r I2 I2/
n1 n1/ n2 n2/ ~
R
一定要画出远距离输电的示意图来，包括发电机、两台变压器、输电线等效电阻和负载电阻。并按照规范在图中标出相应的物理量符号。一般设两个变压器的初、次级线圈的匝数分
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别为、n1、n1 n2、n2，相应的电压、电流、功率也应该采用相应的符号来表示。从图中应该看
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出功率之间的关系是：P1=P1，P2=P2，P1=Pr=P2。电压之间的关系是：
?I2n2?I1n1U1n1U2n2?,?,I1??Ir?I2。可见其?,?,U1??Ur?U2。电流之间的关系是：
?n2I1?n1I2?U2?n2?U1?n1中电流之间的关系最简单，中只要知道一个，另两个总和它相等。因此求输电线上的电流往往是这类问题的突破口。
输电线上的功率损失和电压损失也是需要特别注意的。分析和计算时都必须用，而不能用。 特别重要的是要会分析输电线上的功率损失，由此得出的结论： ⑴减少输电线功率损失的途径是提高输电电压或增大输电导线的横截面积。两者相比，当然选择前者。⑵若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材和水泥，还能少占用土地。
例7. 学校有一台应急备用发电机，内阻为r=1Ω，升压变压器匝数比为1∶4，降压变压器的匝数比为4∶1，输电线的总电阻为R=4Ω，
~ 全校22个教室，每个教室用“220V，40W”的灯6盏，要求所有灯都
正常发光，则：⑴发电机的输出功率多大？⑵发电机的电动势多大？⑶输电线上损耗的电功率多大？
解：⑴所有灯都正常工作的总功率为22×6×40=5280W，用电器总电流为A，输电线上的电
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流A，降压变压器上：U2=4U2=880V，输电线上的电压损失为：Ur=IRR=24V ，因此升压变压器的
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输出电压为U1=UR+U2=904V，输入电压为U1=U1/4=226V，输入电流为I1=4I1=24A，所以发电机输出功率为P出=U1I1=5424W
⑵发电机的电动势E=U1+I1r=250V
2
⑶输电线上损耗的电功率PR=IRR=144W
例8. 在远距离输电时，要考虑尽量减少输电线上的功率损失。有一个坑口电站，输送的电功率为P=500kW，当使用U=5kV的电压输电时，测得安装在输电线路起点和终点处的两只电度表一昼夜示数相差4800度。求：⑴这时的输电效率η和输电线的总电阻r。⑵若想使输电效率提高到98%，又不改变输电线，那么电站应使用多高的电压向外输电？
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解；⑴由于输送功率为P=500kW，一昼夜输送电能E=Pt=1xx度，终点得到的电能E=7200
2019-2020年高二物理 7.5 内能学案 新人教版选修3-3
