第十三章 内能教案

重点难点 重点 内能、热量概念的建立，知道改变物体内能的两种途径。 难点 用类比的方法建立内能的概念。 ? 教学设计 1.教具准备 空气压缩引火仪、烧瓶、打气筒、自行车车胎、橡皮管、玻璃管、水、暖水瓶。 2.教学过程 复习机械能的知识。通过事例说明物体怎样才能具有动能、重力势能、弹性势能。要特别强调由于地球和地面上的物体相互吸引,才使地面上的物体具有重力势能。 引入新课 通过前面一节课的学习，我们已经知道了奔驰的汽车、起航的轮船、飞行的飞机等交通工具，它们都具有机械能，那它们的能量从何而来呢？ 生：来自汽油、柴油等燃料的燃烧。 师：汽油、柴油等燃料的燃烧所产生的能量是一种什么形式的能呢？今天我们将一起学习与此相关的知识 演示：从一个装满开水的暖水瓶中倒出一部分水，用软水塞塞紧，注意观察瓶塞。 推动瓶塞的能量来自哪里？ 水蒸气具有能量，这就是我们要研究的内能。 学生观察实验，思考问题。提出猜想，可能是来自于热水（或热的水蒸气）。 (1)物体的内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。物体内部的每一个分子都在运动,都受分子作用力,但每单个分子的动能和势能,不是物体的内能。内能是指物体所有分子无规则运动的动能和势能的总和。内能也不同于机械能。物体的动能跟物体的速度有关,物体的重力势能跟物体被举起的高度有关。一个钢球是否运动,是否被举高,这只能影响钢球的机械能,并不是能改变钢球内分子无规则运动的动能和势能。那么物体的内能跟什么有关呢? 请大家思考以下几个问题：⑴静止在水平面上的物体是否具有机械能?⑵是否具有内能? ⑶0℃的物体是否具有内能? 生：⑴静止在水平地面上的物体由于没有运动，所以没有动能，物体在水平地面上，高度为零，所以重力势能也为零，即物体没有机械能； ⑵静止在水平地面上的物体内含有的大量分子，分子在永不停息地做无规则运动，分子间有相互作用的引力和斥力，所以物体仍具有内能； ⑶物体的温度都是0℃，此时物体内的分子依然做无规则运动，所以仍具有内能。 师：由于一切物体都是由分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间又存在相互作用的引力和斥力，所以一切物体都具有内能。 师：物体具有能量，反映物体具有做功的本领。物体做功的本领有大小之分，所以物体具有的内能也有多少之分。影响物体内能大小的因素是什么？ 生：影响内能大小的因素：温度的高低、质量和体积的大小 师：如何通过实验和理论分析，验证内能的大小与温度的高低、质量和体积的大小有关？ 生：质量和体积大小相等的物体，温度越高，分子无规则运动的程度越剧烈，分子的动能越大，物体的内能就越大。 师：如何证明温度越高，分子无规则运动的程度越剧烈？我们可以在两个相同的烧杯中装入等量的冷水和热水，在冷水和热水中各滴入一滴墨水，观察墨水的扩散情况。 ［演示实验：墨水在冷水和热水中的扩散］ 师：墨水在哪个烧杯中扩散得快？试验说明了什么？ 生：墨水在热水中扩散得快。实验表明温度越高，分子的无规则运动就越剧烈，分子运动越剧烈，它的动能就越大。质量和体积相同的物体，温度越高，物体的内能就越大。 师：同一物体的温度升高时，物体内所有分子的动能的总和就增加，物体的内能就越大。温度降低时,物体的内能减小。正是由于内能跟温度有关,人们常常把物体的内能叫做热能,把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动。。炽热的铁水,温度很高,分子运动激烈,它具有内能。冰冷的冰块,温度虽低,其内部分子仍在做无规则运动,它也具有内能。 由此可知，我们可以通过提高温度的方式增加物体的内能。怎样使物体的温度升高呢？ 2．热传递——改变内能的一种方式 师：有一根铁丝，你能通过哪些方法使它的温度升高？即使它的内能增加。 生：A、放在太阳下晒；B、在石头上摩擦；C、放在热水中烫；D、放在火上烧；E、用锤子敲；F、放在手中捂；G、用力反复弯折…… 师：我们把当物体或物体的不同部分之间存在温度差时，能量就会从高温处移到低温处，直至温度相同的现象叫热传递。 通过热传递的方式可以改变物体的内能。热传递——改变内能的一种方式。除热传递外，还有其他方式如摩擦、敲打等做功的方式改变物体的内能。 改变内能的两种方式：热传递和做功。（板书：改变内能的两种方式：热传递和做功） 3．热量 师：将金属汤匙放在热水中 ⑴热传递的方式改变物体的内能 金属汤匙：吸收热量，内能增加；热水：放出热量，内能减少 ⑵热传递过程中，是内能的转移 师：热传递方式可以改变物体的内能，物理学中，把物体在热传递过程中转移能量的多少叫做热量。用符号Q表示，热量的单位与能量相同，也是J。 ⑶在热传递过程中，内能改变的多少可用传递的热量来量度 (4)内能和机械能 通过机械能和内能的对比,进一步帮助学生理解内能概念。分析在水平光滑桌上滑动的木块具有什么能。 首先木块有势能,也有动能枣统称为机械能。机械能与整个物体的机械运动情况有关。 木块内部的分子做无规则运动,且分子间有作用力,木块有内能。内能与物体内部分子的势运动和分子间的相互作用有关。 4.小结 (1)内能不是单个分子具有的,而是所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和。 (2)内能所指的动能是所有分子做无规则热运动的动能的总和。这种无规则的热运动,是分子在物体内部自身不停的“分子运动”,而不是随着物体整体一起所做的运动。物体作为整体运动所具有的动能是机械能不是内能。 (3)内能所指的分子势能是分子间相互作用使分子具有的势能。作为物体整体跟地球的相互作用而具有的重力势能是机械能,不是内能。 所以内能是不同于机械能的另一种形式的能量。 2.内能跟温度的关系(板书) 温度高→扩散快→分子运动快→分子动能大→内能大; 温度低→扩散慢→分子运动慢→分子动能小→内能小。 小结:物体温度升高,内能增加;温度降低,内能减少。(板书) 3.改变内能的方式(板书) 结论:用热传递的方式可以改变物体的内能,其实质是一个物体的内能转移给另一个物体,能的形式没变.(板书) 结论:做功也可以改变内能,其实质是内能和其它形式的能之间转化,能的形式发生了变化.(板书) 思考:出示钢锯条,问:如果只知道这根钢锯条温度升高了,而没有看到内能改变的过程,能否判断是通过做功还是通过热传递的方式使它的内能增加的. 教师分析点拔: 做功和热传递对改变物体的内能是等效的,所以无法判断 内能的概念比较抽象，学生难于直接接受和理解。在课堂小结 教学中可以结合机械能的知识，可用对比的方法，物体由于运动而具有动能，分子也在不停地做无规则运动，所以分子也具有动能；弹簧被压缩或拉伸时具有弹性势能，分子间也存在相互作用的引力和斥力，所以分子间也存在分子势能。内能的大小与温度有关，可以通过物体温度的变化来反映内能的变化。内能改变有两种方法：做功和热传递，这两种改变内能的方法在生活中经常使用到，只是没有上升到理论层面，可以给出生活中常见的内能改变，对内能改变方法进行分类，从而总结出内能改变的两种方法。热传递中转移能量的多少就是热量，它是一个过程量，反映内能的变化量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述，热传递改变内能是能量的转移。做功改变物体内能涉及两个方面，对物体做功和物体对外做功，通过实验来证明做功可以改变物体的内能，其中采用了转化的方法，如压缩空气使其内能增大，转化为棉花的燃烧等。做功改变物体的内能是能量的转化。