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第十二章 内能与热机
12.1 认 识 内 能
1.说出内能的概念和改变内能的两种方法,说出影响内能的因素。
2.重点:列举做功和热传递可以使物体内能增加和减少的一些事例。
3.通过感受探究的过程,激发主动学习的兴趣。
1.通过回忆前面动能和势能的概念,类比说明内能的概念,要认真观察给出的图片,通过图片体会内能的普遍性。
2.从合作探究1和合作探究2中学会改变内能的两种方法。
3.合作探究要明确改变谁的内能,在做合作探究2时,放入的易燃物不要太多,在压活塞时要迅速。
·导学建议·
1.本节先通过回忆动能、势能知识,引出内能,再通过对课本预习,让学生联想分子具有动能,也具有势能。在初步建立分子的动能和势能的概念的基础上,再定义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。
2.通过知识点二中3、4所提出的小实验了解改变物体内能的方式有两种:一是热传递;二是做功。学生有了一定的感性认识就比较容易理解,热传递的实质就是内能从高温物体转移到低温物体。再通过压缩空气点火实验和气体膨胀做功内能减少的实验,加深对做功可以改变内能的理解。
什么是内能
1.(1)在水平面上高速运动的小汽车,它具有 动 能;校门口新搬来了一个卖臭豆腐的小摊,同学们远远地就能闻到臭豆腐的味道,这是由于分子在 永不停息地做无规则运动 ,所以运动的臭豆腐分子同样具有 动 能;臭豆腐经烧烤后,温度升高,分子无规则运动的 速度增大 ,分子的动能 增大 。
动
永不停息地做无规则运动
动
速度增大
增
大
被举高的物体由于和地球之间存在着引力,所以被举高的物体具有 重力 势能,物体内部分子之间也存在着相互作用力,所以分子之间也存在着 势 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。
重力
势
动能
分子势能
内
(2)如图所示,物体内部的分子始终在无规则地运动着,所以分子具有 动能 ;
动能
(4)下列三幅图片中的物体都具有 内能 。对于同一物体来说,温度越高,分子热运动越 剧烈 ,内能 越大 ;当物体温度降低时,内能会 减少 。
内能
剧烈
越大
减少
(3)动能和势能的单位都是 J ,内能的单位也是 J 。
J
J
怎样改变物体的内能
2.许多事例表明, 做功 和 热传递 都可以改变物体的内能,这两种方式对于改变物体的内能是 等效的 。
3.同学们用力搓手,手有什么感觉?这说明了什么?
答 手感到热;说明克服摩擦力做功可以使手的温度升高,内能增大。
做功
热传递
等效的
4.把冰块放在手心,有什么感觉?手心的内能如何变化?
答 手心感到凉,说明手心的温度降低,内能和温度有关,手心的内能减少。
5.通过热传递的方法可以改变内能,热传递有 热传导 、 热对流 和 热辐射 三种方式。
6.热传递的条件是 物体的温度不同 ;传递方向是从 高温物体 传递给 低温物体 。 传递内能的多少 是热量,它的单位是 J 。一杯热咖啡冷却一段时间后,咖啡的内能 减小 ,这是通过 热传递 的方式改变咖啡的内能。
热传导
热
对流
热辐射
物体的温度不同
高温
物体
低温物体
传递内能的多少
J
减
小
热传递
认识内能
1.在分别盛有冷水和热水的两个玻璃杯中各滴入一滴墨水。
观察到的现象是 热水 杯中的墨水扩散得快。
实验说明:温度越高,扩散过程越 快 ,热运动越 剧烈。
结论:物体的内能和 温度 有关,一个物体温度升高时,它的内能会 增加 ;一个物体温度降低时,它的内能会 减小 。
热水
快
剧烈
温度
增加
减
小
内能的改变
2.根据如图所示的实验回答下列问题:
(1)该实验的研究对象是什么?
答 是空气,而不是棉花。
(2)为什么要放入蘸了乙醚的棉花?
答 空气温度升高无法直接观察到,这是用转换法显示空气温度升高。
答 空气温度升高无法直接观察到,
这是用转换法显示空气温度升高。
(3)实验现象是什么?
答 棉花着火燃烧。
(4)实验说明了什么?
答 对物体做功,可以增加物体的内能。
答 棉花着火燃烧。
答 对物体做功,可以增加物体的内能。
3.图示是探究改变物体内能的实验:瓶子里装有一些水,用力打气,在瓶塞未跳起前,瓶内气体的内能将 增加 ,原因是 压缩瓶内气体做功(或对物体做功) ,内能增加;继续打气,当瓶塞跳起时,观察现象,得出结论。
增加
压缩瓶内气体做功(或对物体做功)
(1)出现什么现象?
答 瓶塞被冲出,瓶内有白雾产生。
(2)瓶塞跳起说明了什么?
答 说明瓶内气体对外做功。
(3)出现水雾是什么现象? 水雾说明了什么问题?
答 液化。水蒸气液化放热,表明瓶内气体的内能减少了。
答 说明瓶内气体对外做功。
答 液化。水蒸气液化放热,表明瓶内气体的内能减少了。
4.如何使一根铁丝烫手?
(1)用手来回地弯折铁丝。原理: 做功可以改变物体的内能 。
(2)在酒精灯上灼烧。原理: 热传递可以改变物体的内能 。
归纳:改变内能的方法有 做功和热传递 ,它们在改变物体的内能上是等效的。
做功可以改变物体的内
能
热传递可以改变物体的内能
做功和热传递
你知道内能的大小与哪些因素有关?
答 内能的大小和物体的物质种类、温度、分子数、状态等有关。