第十三章内能

1第十三章内能第1节分子热运动【学习目标】1、知道物质是由分子组成的，一切物质的分子都在不停地做无规则的运动；2、能识别扩散现象，并能用分子热运动的观点进行解释；3、知道分子热运动的快慢与温度的关系；4、知道分子之间存在相互作用力；【学习过程】一、了解分子运动论自然界存在着各种热现象：物体温度的变化，物质状态的变化，物体热胀冷缩的现象等。这些热现象的解释，都涉及到热现象的本质是什么？这也是人类长期探索的问题，直到17世纪和18世纪期间，人们才开始认识到热现象是由物质内部大量微粒的运动引起的，这种认识逐渐发展成为一种科学理论：分子运动论。到19世纪建立了能量的概念，人们又逐渐认识到与热现象相联系的能量——内能，用分子运动论和内能的观点，可以解释很多热现象。分子运动论主要内容为：1、物质是由大量的分子、原子构成的；2、物质内的分子在不停地做热运动；3、分子之间存在引力和斥力。二、探究学习：扩散现象猜想：打开香皂盒闻到香味，说明香气的分子发生了。下面我们再来通过讨论实验来体会分子是运动的。往盛有水的烧杯中，滴入红墨水，过一会儿，观察到现象。上面的实验是一种扩散现象。即不同的物质在接触时彼此进入对方的现象，叫做扩散。在我们日常生活中，扩散现象很常见。请举出几个例子，看谁观察得细致。通过所举例子我们可以看出扩散能发生在体和体之间、体和体之间。科学家们把磨得很光的铅片和金片紧压在一起，在室温下放置5年后再将它们切开，可以看到它们互相渗入约1mm深。这说明扩散也可以在体和体之间发生。在一个烧杯中装半杯热水，另一个同样的烧杯中装等量的凉水。用滴管分别在两个杯底注入一滴墨水，比较两杯中墨水的扩散现象有什么不同。2想想议议：1）一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。2）分子的运动跟温度有关。一切物质的分子都在不停地做无规则的运动。由于分子的运动跟温度有关，所以这种无规则的运动叫做分子的热运动。2、分子间的作用力这是一个铅块，我们知道它是由组成的，组成它的分子在不停地运动着，那么为什么铅块没有飞散开?是什么原因使它们聚合在一起呢?（学生讨论）是分子间的引力作用使铅分子聚合在一起的。[演示实验]将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，如图（a）两块铅就会结合起来，下面吊一个重物都不能把它们分开。这个实验表明。分子间的引力使得固体和液体能保持一定的体积，那么，我想把粉笔压缩得短一些，容易做到吗?为什么?（学生讨论）因为分子之间还存在另一种作用力——斥力。正是由于斥力的存在，使得分子已经离得很近的固体和液体很难进一步被压缩。分子之间既有引力又有斥力，这就好像被弹簧连着的小球。当分子间的距离很小时，作用力表现为斥力；当分子间的距离稍大时，作用力表现为引力。如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱，可以忽略。三、课堂收获：四、自我检测：1、下列现象中不能说明一切物体里的分子都在做无规则运动的是：A、SARS病毒可以通过飞沫传播B、像一杯水中滴入红墨水，过一会儿整杯水都红了C、把磨得很光的铅片和金板长久紧压在一起，金板中渗有铅，铅板中渗有金D、配制过氧乙酸消毒液时，能闻到刺鼻的气味2、下列现象能用分子动理论解释的是：A、沙尘暴来临时，漫天沙尘B、“八月桂花遍地香”时，到处都能闻到桂花的芳香3C、扫地时，室内尘土飞扬D、把两块表面平滑干净的铅块压紧，一段时间后不容易把它们拉开3、下列说法中正确的是：A、物体运动的越快，它的分子的无规则运动也越快B、液体凝固成固体后，分子的无规则运动就停止了C、固体被压缩到分子之间无间隙才不能被压缩D、温度越高，分子的无规则运动越剧烈4、下列现象中，支持分子间存在引力的证据是：A、两块表面平滑干净的铅块相互紧压后会黏在一起B、固体和液体很难被压缩C、磁铁能吸引大头针D、破镜不能重圆5、劣质的装修材料含有超标的甲醛等有毒有机物。用它们装修房屋，会造成室内环境污染，这表明。用胶粘剂可以把装修板粘在一起，这说明。6、分子看不见、摸不着，不好研究，但我们可以通过墨水的扩散现象来认识它（从宏观现象揭示微观本质）。将墨水分别滴入冷水和热水中，通过观察现象可知：温度越高，过程越快，这说明温度越高，。五、拓展如图（b）所示，把一块表面干净的玻璃板挂在弹簧测力计下面，手持弹簧测力计上端，把玻璃板放到刚好和一盆水的水面接触，再慢慢向上提弹簧测力计，观察到玻璃板未离开水面时的弹簧测力计的示数比离开水面后的示数大，请用我们学过的物理知识解释这种现象。4第二节内能【教学目标】1.知道内能的初步概念及内能跟温度的关系.2.知道做功和热传递都可以改变物体的内能.3.培养学生的观察能力、思维能力和分析归纳问题的能力.【重点与难点】内能概念;改变内能的两种方式.【教学过程】引入新课分子动理论告诉我们，分子永不停息地无规则运动着。那么分子也同一切运动物体具有动能一样，也具有动能。分子动理论还告诉我们：分子之间有相互作用力。这又使分子具有势能。新课教学一、内能(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？(2)内能的变化：物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和，那么当分子运动加剧时，物体的内能也就增大。上节课我们曾进过：物体的温度升高，其内部分子的无规则运动加剧。科学的论断，必须要有证据，在物理学中，通常是用实验来证实论断的。今天我们同样用实验来证实上面的论断。回顾上节课的演示：取两只烧杯，分别倒入冷水和热水，然后分别向两只杯内缓慢地滴入几滴墨汁，观察比较两只杯内墨扩散的快慢。实验结果表明：温度越高，扩散过程越快。扩散得快，说明分子无规则运动的速度大，即分子无规则运动激烈。因此：物体的内能跟温度有关。温度升高时，物体的内能增加。温度降低时，物体5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。(3)一切物体都有内能。这是因为物体内的分子永不停息地无规则运动着。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。(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，也有动能棗统称为机械能。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。二、物体内能的改变出示一根火柴，问：如何让上面的火药燃着?学生甲：和高温物体接触，如与火炉中的炭、烧红的金属块等接触。学生乙：放在煤油灯罩的上方。学生丙：太阳光下放凸透镜或凹面镜的焦点处。学生丁：在火柴盒上擦划。学生戊：用纸包着,放在石头上用铁锤砸!教师分析：火药能被点燃,说明温度升高、内能增加，达到了燃点。甲、乙、丙三种情况其实分别是用了热传递中的传导、对流、辐射使火药的温度升高、内能增加的。在这个过程中内能从温度高的物体转移给温度低的物体。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。教师：显然，除了热传递，还有别的方式可以改变物体的内能。演示1：火柴在火柴盒上擦划、燃着，(纸包着，放在石头上用铁锤砸，可在课后做，但要强调注意安全！1~2根即可。)演示2：在“空气压缩引火仪”的厚管中，放入绿豆大小的硝化棉，用力把活塞迅速压下去，则可见其猛烈燃烧，发出明亮的光。师生分析:6压缩空→对空气做功→空气内能增加→温度升高→达到硝化棉的燃点燃烧。在这个过程中，人消耗机械能，使空气内能增加,即机械能转化为内能。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。学生实验：1、两手合在一起用力搓，说出感觉。2、出示一钢锯条，让甲同学摸一下说出感觉，然后请乙同学持锯条在木块上来回急速地摩擦20次，再让甲同学摸一下，说出感觉。启发归纳：外界对物体做功,物体内能增加。演示3：用“内能、机械能互变演示器”，向管中倒入少量乙醚，管上绕一圈，请一个同学迅速地来回拉动纱带，待一会儿，塞子就被冲开。引导学生分析:启发归纳：物体对外界做功，内能减少。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。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分子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。三、课题巩固练习1.在下列过程中,不靠热传递,然而使物体内能增加的是().A.冬天用力搓手,使其暖和B.火药燃气爆发使炮弹出膛7C.放在热汤中的铁勺,很快连勺把都变得烫手了D.灌开水后暖瓶塞跳出瓶口,再盖上去就跳不起来了2.我们发现一根锯条的温度升高了,则可以确定().A.一定是对它做了功B.一定是对它传了热C.可能对它做了功,也可能对它传了热D.不可能同时对它既做了功,又传了热3.下述哪个事例,属于人类对于”对物体做功,物体内能会增大”这一规律的应用().A.钻木取火B.太阳能热水器C.利用热水袋取暖D.车轴由于摩擦发热4.若外界对物体做功,物体的内能____;物体对外界做功,物体的内能____;若外界对物体传热,物体的内能____;物体对外界传热,物体的内能____5.用打气筒给自行车轮胎打气时,如果轮胎进气口堵塞,仍然用力向下压活塞,气筒壁温度就会____(选填:”升高”或”降低”),这是由于____使气筒内气体内能____的缘故.6.做功和热传递都可以改变物体的内能.从能量的观点看,____的实质是____能和____能之间的转化,____的实质是____能的转移第三节比热容教学目标：1、尝试用比热容解释简单的自然现象．2、能根据比热容进行简单的热量计算．3、了解比热容的概念，知道比热容是物质的一种属性．教学重点与难点重点：比热容的概念和热量有关计算．难点：理解比热容概念并能利用它解释有关现象．教学过程：一：自主探究：81、引入：引导学生阅读教材，在学生理解“水温度升高时吸收的热量和水的质量、温度升高的度数有关，水的质量越大，温度升高的度数越多，吸收的热量越多”的基础上，让学生讨论所有的物质，在质量相等、温度升高的度数也相等时，吸收的热量之间的关系。2、(1)演示实验：出示盛有等质量的水和煤油的两只烧杯，但我们明显地看出两者的体积不相同，这是为什么？（请学生回答）不同的物质其密度不同，密度是物质的属性。介绍电加热器（俗称：“热得快”），强调电加热器每一秒钟放出的热量是一定的，两个电加热器是相同的，在相同的时间里它们放出的热量也是相等的。请两名同学帮助观察温度计，并随时报告温度。实验结果：煤油温度升得快。这表明质量相等的水和煤油在温度升高的度数相同时，水吸的热量比煤油多。(2)比热容：教师指出：换用其他物质，重复上述实验，得到的结果是类似的。就是说，质量相等的不同物质，在温度升高的度数相同时，吸收的热量是不同的。这跟我们在测量物体质量时，遇到的情况相似；相同体积的不同物质，质量一般不相同。当时为表示物质的这一特性，引入了密度的概念棗某种物质单位体积的质量。那么，现在我们应该怎样表示上述实