1.3 温度与内能 教案 (2)

1.3
温度与内能
教案
★新课标要求
（一）知识与技能
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．能够区别内能和机械能。
（二）过程与方法
通过分子势能和弹性势能的类比，培养学生用类比方法分析问题的能力。
（三）情感、态度与价值观
培养学生综合宏观量来分析微观量的方法和能力。
★教学重点
1．分子势能及分子势能与体积的关系。
2．物体的内能及其跟物体体积的关系。
★教学难点
分子势能跟物体体积的关系。
★教学方法
讲述法，分析归纳法，类比法
★教学用具：
投影仪、投影片
★教学过程
（－）引入新课
教师：（提问）1、分子力指的是什么？
2、分子力随分子距离的变化有什么规律？
学生：（思考并回答）
1、分子力指的是分子间引力和斥力的合力。
2、当r=r0时，分子引力等于斥力，分子力等于零。
3、分子间引力和斥力都随r的增大而减小，且斥力比引力减小得快，分子力表现为引力。分子间引力和斥力都随r的减小而增大，且斥力比引力增大得快，分子力表现为斥力。
教师：既然分子间存在力的作用，当分子间距离变化时，分子力要做功，而做功的过程就是能量转化的过程，本节课我们来学习有关的能量。
（二）进行新课
1．分子动能
教师：据分子动理论，组成物体的分子不停地做无规则运动，那么做热运动的分子也具有动能。而物体里分子运动的速率各不相同，有的大，有的小，所以各个分子的动能并不相同。由于碰撞的结果，各个分子的动能还会发生变化。
而在热现象的研究中，我们所关心的不是每个分子的动能，而是物体里所有分子的动能的平均值。
［板书］物体里所有分子的动能的平均值，叫做分子热运动的平均动能。
教师：当温度升高时，物体分子的运动如何变化？当温度降低时，物体分子的运动如何变化？
［总结］温度升高，物体分子的热运动加剧，分子热运动的平均动能也增加，温度越高，分子热运动的平均动能越大。
温度越低，分子热运动的平均动能越小。
［板书］温度是物体分子热运动的平均动能的标志。
［强化训练］
关于分子动能，下列说法中正确的是
A．温度相同时，不同物体的分子平均动能相同
B．温度相同时，不同物体的分子平均速率相同
C．温度相同时，只有同种物体的分子平均动能才相等
D．温度升高时，物体中所有分子的动能都增大
参考答案：A
2．分子势能
教师：［引导学生回忆］
（1）重力做正功时，重力势能如何改变？重力做负功时，重力势能如何改变？
（2）弹力做正功时，弹性势能如何改变？弹力做负功时，弹性势能如何改变？
学生：讨论并回答。
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。
教师：（总结）
在分析势能如何变化时，主要是看有关的力做功情况如何？如果有关力做正功，则势能减小，有关的力做负功，则势能增大。
［类比分析分子势能的变化］
由于重物和地球间存在相互作用力，弹簧与物体间存在相互作用力，由它们的相对位置决定的能，称为势能。这就是重力势能或弹性势能。
同样在分子间存在相互作用力，所以分子间具有它们的相对位置决定的势能，这就是分子势能！
教师：引导学生猜想：分子势能的变化与什么有关？
学生：分子势能的变化一定和分子力做功有一定的联系。
教师：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，分子力做功情况如何？分子势能如何变化？
学生：分子间的距离r大于r0的时候，分子间的相互作用表现为引力，要增大分子间的距离，分子引力做负功，所以分子势能随着分子间距离的增大而增大。如果分子间距离变小，分子引力做正功，所以分子势能随分子间的减小而减小。
教师：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，分子力做功情况如何？分子势能如何变化？
学生：分子间的距离r小于r0时，分子间的相互作用力表现为斥力，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离的增大而减小；如果分子间距离变小，分子斥力做负功，所以分子势能增大，分子势能随分子间距的减小而增大。
教师：（引导学生完成教材17页的“思考与讨论”。
教师：（总结）物体的体积变化时，分子间的距离将发生变化，分子势能随之改变。因此分子势能与物体的体积有关。
［强化训练］
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.分子势能不断增大B.分子势能不断减小
C.分子势能先增大后减小D.分子势能先减小后增大
参考答案：从分子间的作用力与分子间的距离的关系知道：当分子间距离大于r0时，分子间表现为引力，当分子间距离小于r0时，分子间表现为斥力，当分子间距离大于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，后是分子力对乙做负功或者乙克服分子力做功，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。
答案：D
3．内能
［投影］阅读思考题
（1）什么是物体的内能？
（2）物体的内能与哪些因素有关？有什么关系？
［学生阅读课文有关内容］
［教师总结］
（1）物体内所有分子做热运动的动能和分子势能的总和，叫做物体的内能。
（2）一切物体都是由不停地做无规则热运动且相互作用着的分子组成的，所以任何物体都具有内能。
（3）物体的内能跟物体的温度和体积都有关系，温度变化时，分子的动能发生变化，因而物体的内能发生变化；体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。
物体的内能还与物体所含的分子数有关。因为内能是物体所有分子动能和分子势能的总和。
［讨论］
内能与机械能的区别：内能是由大量分子的热运动和分子间的相对位置所决定的能，机械能是物体做机械运动和物体形变所决定的能，物体可以具有内能的同时又具有机械能。
物体的机械能在一定的条件下可以等于零，但物体的内能不可能等于零，这是因为组成物体的分子在永不停息地做无规则的热运动，分子之间彼此有相互作用。
［强化训练］
1．下列叙述中正确的是
A．物体的内能与物体的温度有关，与物体的体积无关
B．物体的温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈
C．物体体积改变，内能可能不变
D．物体被压缩时，内能可能减少
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内能
C．温度越高，物体的内能越大
D．０℃的冰的内能比等质量的0℃的水内能大
参考答案：
1．由于物体所属不具体，因此，判断时首先考虑到一般物体（固体、液体、非理想气体），还要考虑到特殊物体（理想气体），其次，要根据一般物体和理想气体的内能关系，分别判知，A错，B、C、D正确
2．A正确，因为机械能为零，但内能不能为零；
Ｂ不正确，因为物体的内能由物体的温度、体积、物态等因素决定；
Ｃ也不正确，原因同上；
Ｄ由于０℃的冰的体积比０℃的水大，温度相同，有的同学错认为Ｄ正确，实际上水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，我们可以从能量角度来讨论。因为0℃的冰熔化为0℃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或内能转移给冰，所以0℃的水的内能比等质量的０℃的冰的内能大，所以Ｄ不正确。
答案：A
（三）课堂总结、点评
本节课我们学习了以下内容：
1．温度是分子平均动能的标志
①温度是大量分子无规则热运动的宏观表现，含有统计的意义，对于个别分子，温度是没有意义的。
②同一温度下，不同物质的分子平均动能都相同，但是由于不同物质分子的质量不尽相同，所以分子运动的平均速度大小不尽相同。
2．分子势能
①组成物质的分子间存在相互作用力，分子间具有由它们的相对位置决定的势能，这种势能叫分子势能。
②影响分子势能大小的因素：
分子势能的大小与分子间的距离有关，即与物体的体积有关，分子势能的变化与分子间的距离发生变化时分子力做正功还是负功有关。
势能的大小与物体间距离的关系有一个共同的规律：不论是重力势能、弹性势能、分子势能，还是以后要学习的电势能，当它们之间的距离发生变化时，它们之间的相互作用力如果是做正功，势能都要减小，如果是做负功，势能都要增大。
3．内能
①物体内所有分子的动能和势能之和叫内能。
②内能跟物体的温度和体积有关，还与物体内所含的分子数有关。