高中物理第二册物体的内能、热量

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第四节物体的内能●从容说课本节内容较多，主要讲述了分子热运动平均动能及其和温度的关系；分子势能和体积的关系；物体的内能及其改变的两种方式．在本节中出现了新的形式的能量——内能,这也是整个物理学中贯穿的能量这个主线的体现，在这儿大家容易混淆分子动能与势能和机械能中动能和势能的特点,在教学中要予以重视．再就是宏观的温度、体积去表征微观的分子平均动能、分子势能的思维方式更是需要值得让大家理解并受到启发,这对开拓大家的思维显然是有好处的．另外，热量的概念也容易使大家产生“歧"意,因此,在本节也应加以区分．综上所述，该节内容有多且“乱”的特点，因此，教学中应动用各种方法、手段加以理解．据教材地位和特点,本节课的教学目标定位如下:1．知道分子热运动的平均动能、势能的影响因素，并能在实际问题中加以应用．2．能从能量的观点认识问题并去应用分析问题．3．能学会用类比的方法来学习知识、分析问题．4．能用宏观世界的规律去与微观世界的特点相联系，体会联系的观点以及透过现象看本质的思维方式．本节课的教学重点定位于对分子的平均动能、分子势能、内能及其影响因素的理解．本节课的教学难点定位于对分子势能的理解上以及做功和热传递对改变内能的等效性认识．本节课采取提出问题→分析问题→类比引入→解决问题→自学探究→师生互动释疑的方法来学习该节内容．本节课的教学程序如下:复习回顾→引入课题（提出问题)→互动自学探究→教师点拨→解决问题→类比归纳小结.●教学目标一、知识目标１。知道分子热运动的动能跟温度有关，知道温度是分子热运动平均动能的标志。2.知道什么是分子的势能,知道改变分子间的距离必须克服分子力做功，因而分子势能发生变化，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。了解内能改变的两种方式及量变。5．知道做功和热传递对改变物体内能是等效的。二、能力目标1.培养学生综合宏观量来分析微观量的方法和能力。2。会判断物体是否改变，会比较物体内能的多少，会鉴别改变物体内能的两种方式。三、德育目标1。通过分子势能和弹性势能的类比来培养学生用类比方法来分析问题.2．通过做功和热传递对改变物体内能的等效性的分析,使学生学会从不同角度来分析同一个问题。●教学重点1.分子势能及分子势能与体积的关系。2．物体的内能及其影响因素.3．内能改变的两种方式及量度。●教学难点1．分子势能跟物体体积的关系.2．做功和热传递对改变内能的等效性。●教学方法问题解决法、互动探究式、类比学习法。●教学用具投影仪、投影片、压缩空气点火仪、柴油机点火原理CAI课件、气体做功和内能变化演示仪.●课时安排1课时●教学过程（一）学习目标1．知道分子热运动的平均动能和分子势能及其影响因素.2．知道内能的改变方式及其等效性。3．能够用类比的方法学习分子势能的变化规律。（二)学法指导本节课同学们可以应用提出问题、互动探究、类比讨论、解决问题的方法进行。［学习目标完成过程]一、复习引入[复习］请同学们根据以下练习题目复习回顾相关内容。［投影]关于分子间的相互作用力（1）分子间同时存在着引力和斥力，实际表现出来的是分子引力和斥力的_______，我们把它叫做_______.(合力分子力)（2)分子力随分子间距变化的关系:(r0表示引力和斥力相等垢间距）r=r0,F引________F斥,分子力表现为__________;r〈r0，F引________F斥，分子力表现为__________；r>r0，F引________F斥，分子力表现为________,若r〉10r0,则分子力为________.(=零〈斥力〉引力零）［引入]既然分子之间存在着相互作用力,那么，当分子间距发生变化时,分子力就会做功，同时伴随着能量的转化。具体情况如何呢?这节课我们就来探讨这方面的问题.［板书］物体的内能、热量二、新课教学(一）分子动能[投影]导学提纲分子动能的定义。分子平均动能的含义、决定因素.分子动能的决定因素。[结合导学提纲进行分组讨论学习]［抽查学生代表给全班同学解决导学提纲的问题，同组的同学给以补充，其他同学提问][针对大家的问题，互动学习解答，教师点拨］附：学生可能提出的问题：分子平均动能增加，是否每个分子的动能都增加？分子的总动能与分子平均动能的关系？即分子动能的决定因素是什么?我们是否会去关心一个分子的动能？[教师进行点拨和小结]A．由于分子的无规则运动，类比宏观物体的动能（Ek=mv2），引入分子动能（分子因为不停地做无规则运动而具有的能量).B．因为分子的大量性，我们并不关心单个分子动能的大小及变化,这也因为它的运动的无规则性使我们难以确定。但我们可以从大量分子的运动中找出规律，也就是关心的是大量分子的平均动能，结合分子的热运动特点（温度越高，运动越剧烈）,可以得出温度是分子平均动能的标志，只要温度相同，不管什么物质，其分子运动的剧烈程度相同，也即分子的平均动能一样。C．分子的总动能由其定义可知为Ek=n=n′NA，由此可得分子总动能的大小取决于物质的摩尔数和温度。（二）分子势能［投影］导学提纲分子势能的定义分子势能的变化规律分子势能的变化所对应的宏观量。[结合导学提纲进行自学]-—阅读课本[抽查学生代表描述1、3两个问题］[教师点拨］A．分子间具有的由它们的相对位置决定的势能，我们叫分子势能，类比于重力势能，弹性势能．B．当分子间距变化时，分子相对位置变化，故分子势能随着变化，而宏观体现是物体体积发生变化．因此说分子势能跟体积有关系．体积变化分子势能变化．[分组讨论］分子势能的变化规律．［教师点拨］类比思考：1．重力做正功时,重力势能如何改变?重力做负功时，重力势能又如何变化？2．弹力做正功时，弹性势能如何变化?弹力做负功时，弹性势能又如何改变？[抽查归纳］重力做正功时，重力势能减小，重力做负功时，重力势能增大；弹力做正功时,弹性势能减小，弹力做负功时，弹性势能增大．可见,在分析势能的变化规律时，要从对应作用力的做功情况着手.如果对应作用力做正功,则势能减小；如果对应的作用力做负功，则势能增大．[类比]重力势能重力弹性势能弹力分子势能分子力[归纳]分子势能的变化跟分子力做功有关．具体如何呢？［投影思考题］当分子间距r>r0时，分子力表现为什么力？此时如果分子间距增大,分子力做功情况如何?分子势能如何变化?如果分子间距变小呢?[学生讨论后分组总结］当分子间距r〉r0时，分子力表现为引力，如图．要增大分子间的距离，就要克服分子间的引力做功,即分子引力做负功，分子势能要增大．如果减小分子间的距离，那么分子引力做正功,所以分子势能减小．总之，当r>r0时，分子势能随着r的增大而增大，随着r的减小而减小．［投影思考题]当分子间距r<r0时，分子力表现为什么力？此时如果分子间距增大，分子力做功情况如何?分子势能如何变化?如果分子间距变小呢?[学生讨论后回答］当分子间距r〈r0时，分子问的相互作用力表现为斥力，如图．要增大分子间的距离，分子斥力做正功，所以分子势能随分子间距的增大而减小；如果分子间距减小,就要克服分子斥力做功，即分子斥力做负功，分子势能增大．［教师点拔小结］当r>r0时，随r的减小,分子力做正功，分子势能减小．当r<r0时,随着r的减小，分子力做负功，分子势能增加．当r=r0时，分子势能最小，但不等于零．这主要是一般两分子距离无限远处（此时分子间作用力可忽略不计)作为零势能点．这样的话,由上面的分析就可以得出在r=r0时，分子势能不为零，而是一个负值．［投影］Ep—r图．(三）物体的内能[投影］导学提纲1．何为物体的内能?2．内能与哪些宏观量有关？3．改变物体内能的方法有哪些？［结合导学提纲进行学习］［抽查学生代表解答上述问题，大家可以互相补充，并提出新的问题］上述问题都较简单，结合已有知识点稍加归纳即可得出，教师不必多讲．[投影]1．物体内所有分子的动能和势能之和,叫做物体的热力学能，也叫内能．2．对同一物质来说(n同),内能跟温度和体积有关．3．做功和热传递都可以改变物体的内能．［深入理解做功对内能的改变][说明］气体分子间距较大，可以忽略分子力，也就是讨论其内能时，可以不考虑分子势能．从宏观角度考虑，温度的变化就可以反映物体内能的变化．［实验一]装置:按课文图11-9组装仪器，组装好以后，迅速压下活塞．现象：棉花燃烧起来分析：这是由于迅速压下活塞时，空气的温度升高,达到了硝化棉的燃烧点，所以棉花燃烧起来了．结论：外力对空气做功,使空气的内能增加，温度升高．[多媒体课件模拟柴油机的点火过程］柴油机在压缩冲程中,气缸内的空气被压缩,温度升高，使喷入气缸内的雾状柴油燃烧，这就是柴油机的点火原理．[实验二］装置:按课文图ll一10组装仪器．步骤：用打气简向容器内慢慢打气，增大容器内的压强，当容器内的压强增大到一定程度时，读出灵敏温度计的示数，打开卡子,让气体冲开胶塞后,再读出该温度计的示数．现象：胶塞冲出容器出口，温度计的示数明显变小．分析：从实验现象我们得到：空气在膨胀时对外做功,内能减少，温度降低．[录像］介绍热机的工作原理热机气缸内高温高压的气体膨胀时对外做功,气体的内能减少，温度降低．［点拨小结]结论：外力对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功,内能减少．[设疑探究］1．就物体的内能变化来说，功和热量等效吗？2．从使物体内能发生变化的方式来说，功和热量有什么区别？［学生探究][讨论互释］［教师点拨和小结]1．就物体的内能变化来说，功和热量是等效的，也就是说做功和热传递两种方式对内能的改变等效。当一个物体的内能变化时,如不知其原因，无法确定是哪种方式导致内能变化.2．从使物体内能变化的方式来说，做功伴随着能量的转化，而热传递是内能互相传递，这也是二者的区别。［探究活动]能否说一个物体具有一定量的热量?[学生探究］［教师点拨］热量是一个过程量,它体现了内能的转移．因此不能说一个物体具有多少热量．（四）拓展应用1．甲、乙两个分子相距较远(此时它们之间的分子力可以忽略），设甲固定不动，在乙逐渐向甲靠近直到不能再靠近的过程中,关于分子势能变化情况的下列说法，正确的是()A．不断增大B．不断减小C．先增大后减小D．先减小后增大参考答案：从分子问的作用力与分子间的距离的关系知道：当r>r0时，分子间表现为引力；当r<r0时，分子间表现为斥力;当分子间距离r〉10r0时,分子间的作用力十分小,可以忽略．所以当乙从较远处向甲尽量靠近的过程中，分子先是对乙做正功，后是做负功．而由做功与分子势能变化的关系又知道：若分子力做正功,分子势能减小;若分子力做负功，分子势能增加．因此，当乙尽量向甲靠近的过程中，分子势能是先减小后增大．所以该题正确选项为D．2．以下说法正确的是（）A．机械能为零，内能不为零是可能的B．温度相同，质量相同的物体具有相同的内能C．温度越高，物体的内能越大D．O℃的冰的内能比等质量的O℃的水的内能大参考答案：A．正确．因为机械能可以为零，但内能是分子动能和分子势能的总和，而分子动能又是分子无规则运动引起的．所以分子动能不可能为零，那么物体的内能当然也不可能为零．B．不正确。因为物体的内能由物体的温度和体积来决定．C．不正确．原因同上．D．由于O℃的冰的体积比O℃的水大，温度相同,有的同学错认为D正确．实际上有较为复杂的反常膨胀的现象，我们用体积来讨论其内能是不适合的，可以从能量角度来讨论，因为O℃的冰融化为O℃的水要吸收热量或对它做功，所以有其他形式的能转化为内能转移给冰，所以0℃的水的内能比等质量的O℃的冰的内能大．该题正确选项为A三、小结请同学以提纲的形式归纳本节内容体系．[抽查展示]［投影]小结本节主要内容四、作业1．课本练习四．2．习题B组l、2．3．预习下一节．4．思考题:分子的平均动能增加，是所有分子的动能都增加了吗？(否,只是动能大的分子个数增多）六、本节优化训练设计1。关于温度，以下说法正确的是A。温度是物体分子速度大小的量度B.湿度是物体分子运动动能大小的量度C.温度是物体分子平均动能的标志D。物体内能越大，温度一定越高２.0℃的冰和0℃的水相比较A.水分子热运动平均动能大B。冰分子势运动平均动能大C。二者分子热运动平均动能一样大D。因为冰和水的质量未知,所以无法比较分子热运动的平均动能的大小.3.用Ｆ表示两分子间的作用力，EＰ表示分子间具有的势能，在两个分子之间的距离由r０变为１０r0的过程中。A。Ｆ不断增大，ＥＰ不断增大B。Ｆ先增大后减小，ＥＰ不断增大C.Ｆ不断增大