人教版高二物理《改變內能的兩種方式》教案

　　一、教學目標

　　1.瞭解內能改變的兩種方式:做功、熱傳遞.

　　2.知道內能的變化可以分別由功和熱量來量度.

　　3.知道做功和熱傳遞對改變物體內能是等效的.

　　二、重點難點

　　重點:理解並掌握改變物體內能的兩種方式.

　　難點:對做功和熱傳遞等效性的理解.

　　三、教與學

　　教學過程:

　　我們知道,任何物體都具有內能,對給定的物體其內能跟溫度和體積有關,溫度和體積的變化導致物體的內能變化,那麼透過怎樣的物理過程來達到物體內能的變化是我們所討論的問題.

　　(-)做功可以改變物體的內能

　　【演示】在一個厚壁玻璃筒裡放一塊棉花,儘快壓下活塞,可看到棉花燃燒起來.

　　1.外界對物體做功,物體的內能增加

　　【演示】厚壁容器的一端透過膠塞插進一隻靈敏溫度計和一根氣針;另一端有一可移動的膠塞(用卡子卡住),用打氣筒慢慢向容器內打氣,增大容器內的壓強.當容器內的壓強增大到一定程度時,讀出靈敏溫度計的示數,開啟卡子,讓氣體衝開膠塞後,再讀出該溫度計的示數,實驗時可以觀察到,膠塞衝出容器後,溫度計的示數明顯變小.

　　2.物體對外界做功,物體的內能減少.

　　(二)熱傳遞可改變物體的內能

　　【演示】點燃酒精燈,將鐵絲的一端放在酒精燈的火焰上灼燒,讓一名同學手握鐵絲的另一端,一會就覺得發燙.

　　此實驗說明:熱量從鐵絲的一端傳遞到另一端,這一端的溫度升高了,內能增加了.

　　1.熱傳遞:沒有做功而使內能改變的物理過程叫做熱傳遞.

　　做功使物體內能發生改變的時候,內能的改變就用功數值來量度.外界對物體做多少功,物體的內能就增加多少;物體對外界做多少功,物體的內能就減少多少.

　　熱傳遞使物體的內能發生改變的時候,內能的改變是用熱量來量度的.物體吸收了多少熱量,物體的內能就增加多少;物體放出了多少熱量,物體的內能就減少多少.

　　2.做功和熱傳遞在改變物體的內能上是等效的.

　　3.做功和熱傳遞在本質上是不同的.

　　做功使物體的內能改變,是其他形式的能量和內能之間的轉化(不同形式能量間的轉化)

　　熱傳遞使物體的內能改變,是物體間內能的轉移(同種形式能量的轉移)

　　【例1】金屬製成的氣缸中裝有柴油與空氣的混合物,有可能使氣缸中柴油達到燃點的過程是()

　　A.迅速向裡推活塞

　　B.迅速向外拉活塞

　　C.緩慢向裡推活塞

　　D.緩慢向外技活塞

　　【解析】物體內能的改變有兩種方式,做功和熱傳遞,而且兩者是等效的.迅速向裡推活塞,外界對氣體做功,而且沒來得及進行充分熱交換,內能增加溫度升高,如果達到燃點即點燃,故A正確.迅速向外拉活塞氣體對外做功,內能減小,溫度降低,故B錯.緩慢向裡推活塞,外界對氣體做功,但由於緩慢推,可充分進行熱交換無法確定溫度情況,故C錯.同理D錯.正確答案是A.

　　【例2】關於物體的內能,下列說法正確的是()

　　A.相同質量的兩種物體,升高相同的溫度,內能增量一定相同

　　B.一定量0℃的水結成0℃的冰,內能一定減少

　　C.一定量氣體體積增大,但既不吸熱也不放熱,內能一定減少

　　D.一定量氣體吸收熱量而保持體積不變,內能一定減少

　　【解析】內能是物體內所有分子的動能和相互作用的勢能之和.相同質量的兩種物體,分子數不同,初始溫度及分子間相互作用都不盡相同,升高相同的溫度時,內能增量不一定相同,選項A不正確.

　　0℃的水結成0℃的.冰,既放出熱量,又增大體積對外做功,因此,其內能一定減少,選項B正確.

　　一定量氣體經歷絕熱膨脹過程,對外做功,氣體的內能一定減少,選項C正確。

　　一定量氣體吸收熱量而體積不變,氣體不對外做功,內能一定增加而不可能減少,選項D錯誤.

　　綜上所述,本題正確答案為B、C.

　　【例3】一銅塊和一鐵塊,質量相等,銅塊的溫度比鐵塊的溫度高,當它們接觸在一起時,如果不和外界交換能量,則()

　　A.從兩者開始接觸到熱平衡的整個過程中,銅塊內能的減少量等於鐵塊內能的增加量

　　B.在兩者達到熱平衡以前的任意一段時間內,銅塊內能的減少量不等於鐵塊內能的增加量.

　　C.達到熱平衡時,銅塊的溫度

　　D.達到熱平衡時,兩者的溫度相等

　　【解析】一個系統在熱交換的過程中,如果不與外界發生熱交換,溫度高的物體放出的熱量等於溫度低的物體吸收的熱量,直至溫度相等,不再發生熱交換為止.而熱量是熱傳遞過程中內能的變化量,所以選項A和D都正確,選項B錯誤.根據熱平衡方程 ,解得 ,由此可知選項C是錯誤的.該題正確答案是A、D.

　　兩個物體相接觸,能夠發生熱傳遞的前提條件是兩者之間存在溫度差,熱傳遞過程中內能轉移的量可用熱量採量度,熱傳遞的最終結果是兩者溫度相等.

　　【例4】請指出熱量與內能、熱量與溫度的主要區別

　　【解析】(l)"熱量是在熱傳遞過程中物體內能改變的量度".這個熱量的定義反映了熱量與內能的內在聯絡.但是,內能與熱量又是兩個本質不同的物理吳,不能混為一談.內能是"狀態量",一個物體在一定的狀態下具有一定的內能;而熱量是"過程量",它是在熱傳遞過程中用來量度物體內能改變多少的物理量.離開熱傳遞的物理過程,談熱量的多少是毫無意義的,我們只能說:"在某一熱傳遞的過程中申物體吸收了多少熱量,乙物體放出了多少熱量",而絕不能說"某物體在某一狀態下具有多少熱量".

　　(2)熱量和溫度也不能混為一談,溫度是"狀態全",熱量是"過程量",它們之間的聯絡只表現在熱傳遞的過程,絕不能認為"溫度越高的物體含有的熱量越多".

　　【小結】做功和熱傳遞是改變物體內能的兩個物理過程.它們在改變物體內能上等效.但本質不同.物體內能的變化由功和熱量來量度.

　　教案點評:

　　本節重點掌握改變物體內能的兩種方式.教案圍繞這些重點,對做功、熱傳遞及做功和熱傳遞對改變物體內能是等效的等知識點進行講解,由淺入深,思路明確,同時結合實驗演示和例題講解,合理使用此教案可以達到較好的教學效果.