人教版高二物理《改变内能的两种方式》教案
一、教学目标
1.了解内能改变的两种方式:做功、热传递.
2.知道内能的变化可以分别由功和热量来量度.
3.知道做功和热传递对改变物体内能是等效的.
二、重点难点
重点:理解并掌握改变物体内能的两种方式.
难点:对做功和热传递等效性的理解.
三、教与学
教学过程:
我们知道,任何物体都具有内能,对给定的物体其内能跟温度和体积有关,温度和体积的变化导致物体的内能变化,那么通过怎样的物理过程来达到物体内能的变化是我们所讨论的问题.
(-)做功可以改变物体的内能
【演示】在一个厚壁玻璃筒里放一块棉花,尽快压下活塞,可看到棉花燃烧起来.
1.外界对物体做功,物体的内能增加
【演示】厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针;另一端有一可移动的胶塞(用卡子卡住),用打气筒慢慢向容器内打气,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,实验时可以观察到,胶塞冲出容器后,温度计的'示数明显变小.
2.物体对外界做功,物体的内能减少.
(二)热传递可改变物体的内能
【演示】点燃酒精灯,将铁丝的一端放在酒精灯的火焰上灼烧,让一名同学手握铁丝的另一端,一会就觉得发烫.
此实验说明:热量从铁丝的一端传递到另一端,这一端的温度升高了,内能增加了.
1.热传递:没有做功而使内能改变的物理过程叫做热传递.
做功使物体内能发生改变的时候,内能的改变就用功数值来量度.外界对物体做多少功,物体的内能就增加多少;物体对外界做多少功,物体的内能就减少多少.
热传递使物体的内能发生改变的时候,内能的改变是用热量来量度的.物体吸收了多少热量,物体的内能就增加多少;物体放出了多少热量,物体的内能就减少多少.
2.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的.
3.做功和热传递在本质上是不同的.
做功使物体的内能改变,是其他形式的能量和内能之间的转化(不同形式能量间的转化)
热传递使物体的内能改变,是物体间内能的转移(同种形式能量的转移)
【例1】金属制成的气缸中装有柴油与空气的混合物,有可能使气缸中柴油达到燃点的过程是()
A.迅速向里推活塞
B.迅速向外拉活塞
C.缓慢向里推活塞
D.缓慢向外技活塞
【解析】物体内能的改变有两种方式,做功和热传递,而且两者是等效的.迅速向里推活塞,外界对气体做功,而且没来得及进行充分热交换,内能增加温度升高,如果达到燃点即点燃,故A正确.迅速向外拉活塞气体对外做功,内能减小,温度降低,故B错.缓慢向里推活塞,外界对气体做功,但由于缓慢推,可充分进行热交换无法确定温度情况,故C错.同理D错.正确答案是A.
【例2】关于物体的内能,下列说法正确的是()
A.相同质量的两种物体,升高相同的温度,内能增量一定相同
B.一定量0℃的水结成0℃的冰,内能一定减少
C.一定量气体体积增大,但既不吸热也不放热,内能一定减少
D.一定量气体吸收热量而保持体积不变,内能一定减少
【解析】内能是物体内所有分子的动能和相互作用的势能之和.相同质量的两种物体,分子数不同,初始温度及分子间相互作用都不尽相同,升高相同的温度时,内能增量不一定相同,选项A不正确.
0℃的水结成0℃的冰,既放出热量,又增大体积对外做功,因此,其内能一定减少,选项B正确.
一定量气体经历绝热膨胀过程,对外做功,气体的内能一定减少,选项C正确。
一定量气体吸收热量而体积不变,气体不对外做功,内能一定增加而不可能减少,选项D错误.
综上所述,本题正确答案为B、C.
【例3】一铜块和一铁块,质量相等,铜块的温度 比铁块的温度 高,当它们接触在一起时,如果不和外界交换能量,则()
A.从两者开始接触到热平衡的整个过程中,铜块内能的减少量等于铁块内能的增加量
B.在两者达到热平衡以前的任意一段时间内,铜块内能的减少量不等于铁块内能的增加量.
C.达到热平衡时,铜块的温度
D.达到热平衡时,两者的温度相等
【解析】一个系统在热交换的过程中,如果不与外界发生热交换,温度高的物体放出的热量等于温度低的物体吸收的热量,直至温度相等,不再发生热交换为止.而热量是热传递过程中内能的变化量,所以选项A和D都正确,选项B错误.根据热平衡方程 ,解得 ,由此可知选项C是错误的.该题正确答案是A、D.
两个物体相接触,能够发生热传递的前提条件是两者之间存在温度差,热传递过程中内能转移的量可用热量采量度,热传递的最终结果是两者温度相等.
【例4】请指出热量与内能、热量与温度的主要区别
【解析】(l)"热量是在热传递过程中物体内能改变的量度".这个热量的定义反映了热量与内能的内在联系.但是,内能与热量又是两个本质不同的物理吴,不能混为一谈.内能是"状态量",一个物体在一定的状态下具有一定的内能;而热量是"过程量",它是在热传递过程中用来量度物体内能改变多少的物理量.离开热传递的物理过程,谈热量的多少是毫无意义的,我们只能说:"在某一热传递的过程中申物体吸收了多少热量,乙物体放出了多少热量",而绝不能说"某物体在某一状态下具有多少热量".
(2)热量和温度也不能混为一谈,温度是"状态全",热量是"过程量",它们之间的联系只表现在热传递的过程,绝不能认为"温度越高的物体含有的热量越多".
【小结】做功和热传递是改变物体内能的两个物理过程.它们在改变物体内能上等效.但本质不同.物体内能的变化由功和热量来量度.
教案点评:
本节重点掌握改变物体内能的两种方式.教案围绕这些重点,对做功、热传递及做功和热传递对改变物体内能是等效的等知识点进行讲解,由浅入深,思路明确,同时结合实验演示和例题讲解,合理使用此教案可以达到较好的教学效果.
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