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第十三章　内能与热机
第一节　物体的内能
【2022年版课标要求】
1.了解内能。
2.知道自然界和生活中简单的热现象。
3.了解热量。
【重点难点】
重点:探究改变物体内能的多种方法。
难点:内能与温度有关。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件、空气压缩器、细铁丝、温度计,三只烧杯、冷水、温水和热水。
【教学设计】
【情境引入】
我们都知道,运动的物体具有动能,高处的物体具有势能,能够燃烧的物体具有化学能……这些宏观的物体都具有一定形式的能。那么,微观的粒子是否也有能量呢
【新课教学】
一、内能(热能)
视频:红墨水扩散(学生回顾以前所学的相关知识)。
——说明温度越高,粒子的无规则运动(热运动)越剧烈。
内能:物体内部大量做热运动的粒子所具有的能。
举例说明物体的内能,并强调它的特点。
一切物体都有内能,内能的大小与温度有关。温度越高,内能越大,0 ℃以下的冰也具有内能。
二、做功可以改变内能
引入:生活体会——冬天时手很冷,经常通过搓手以取暖;用锯条锯木板时,用手摸一下锯条,会觉得很烫;野外生存中取火的一种方法是钻木取火,等等。
演示实验:克服摩擦做功、压缩气体做功
克服摩擦做功:(如图所示)可以看到U形管中的红墨水左降右升。
压缩气体做功:实验时看到棉花燃烧起来。
解释:1.在摩擦生热的过程中,克服摩擦做了功,使物体的内能增大,温度升高。
2.活塞压缩空气做功,使空气内能增大温度升高,达到棉花的燃点使棉花燃烧。
(摩擦和压缩气体都可以说是对物体做了功)
结论:对物体做功,可以使物体的内能增加。
演示实验:气体对外做功实验
(1)生活例子:开啤酒瓶,观察瓶口发生的现象。
(2)如图所示,加热试管中的液体,沸腾时,可以看到塞子被冲出。
解释:瓶内的气体推动瓶塞做功时,内能减少,温度降低,使水蒸气凝成小水滴。
结论:物体对外做功,本身的内能就会减少。
小结:从能的转化看,通过做功改变物体的内能,实质上是其他形式的能与物体内能相互转化的过程。功可以用来度量内能改变的多少。
三、联系与应用
1.为什么气温随高度的增大而降低
地面附近密度较小的空气吸收太阳辐射膨胀而上升,推挤周围空气对外做功,内能减小,温度降低;当上层气团因放出热量温度降低而下沉时,气团收缩,外界空气挤压气团,对气团做功,使气团的内能增大,温度升高。
2.为什么用气筒给自行车打完气后,摸一下气筒外的外壁,会变热
3.当我们给充足气的轮胎放气时,能看到在气门芯附近有一些小水珠,能解释这种现象产生的原因吗
四、热传递可以改变内能
复习回顾:什么是热传递 它有哪几种形式
热传递:使能量从高温物体传到低温物体或者从同一物体的高温部分传到低温部分的现象。
传导——热量通过接触物体由高温部分向低温部分传递
对流——通过液体或气体(流体)自身的流动由高温部分向低温部分传递
辐射——热量不通过物体媒介,直接由高温物体发射到低温物体的传递
演示实验:热传递可以改变内能
设疑:将会看到什么现象 小图钉为什么会掉下来 金属棒的内能为什么会增大
金属棒上各部分是不是同时达到相同的温度 为什么
结论:热传递可以改变物体的内能
热传递过程中传递的能量的多少叫热量,用Q表示,单位也是焦耳。
思考:用所学的知识解释下列图中发生的现象
讨论:有一个装有铁屑的烧瓶,可以用什么方法使铁屑的内能增加
小结:改变物体的内能有两种方法:做功和热传递。两种方法对改变物体的内能是等效的,但本质上有所区别。
【板书设计】
第一节　物体的内能
一、物体的内能:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和
1.内能不同于机械能。
2.一切(运动、静止、高温、低温)物体都有内能。
3.内能与温度的关系。
二、改变物体内能的方法
1.热传递。
2.做功。
三、热量:传递内能的多少
1.定义:物体通过热传递的方式所改变的内能。
2.单位:焦耳,符号:J。
3.热量、温度、内能的区别。

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