物理教案之《物體的內(nèi)能》
教學(xué)目標(biāo)
(1)知道什么是物體的內(nèi)能
(2)知道物體內(nèi)能的組成
(3)知道分子動能和分子勢能與哪些因素有關(guān)
教材分析
分析一:教材先由所學(xué)知識推出分子動能的存在,并說明分子動能與溫度的關(guān)系,再又分子力說明分子勢能的存在,最后總結(jié)出內(nèi)能的概念
分析二:分子勢能在微觀上與分子間距離有關(guān)(宏觀上表現(xiàn)為體積),當(dāng)分子間距離大于平衡距離時,分子力表現(xiàn)為引力,此時增大分子間距離,分子力作負(fù)功,分子勢能增加;當(dāng)分子間距離小于平衡距離時,分子力為斥力,此時減小距離,分子力還是做負(fù)功,分子勢能增加;由此可見分子間距離等于平衡距離時分子勢能最小,但不一定為零,因?yàn)榉肿觿菽苁窍鄬Φ。分子勢能與分子間距離的關(guān)系如上圖所示。分子勢能可與彈性勢能對比學(xué)習(xí),分子相距平衡距離時相當(dāng)于彈簧的平衡位置,但對比學(xué)習(xí)時,也要注意兩者的區(qū)別。
分析三:比較兩物體內(nèi)能大小,需要考慮到分子平均動能、分子勢能和分子總個數(shù)。分子平均動能與溫度有關(guān),溫度越高,分子平均動能越大,溫度越低,分子平均動能越小。分子勢能與分子間距離(宏觀上表現(xiàn)為體積)有關(guān),分子間距離改變(宏觀上表現(xiàn)為體積改變),分子勢能改變,但分子勢能與分子間距離(體積)的關(guān)系比較復(fù)雜:分子間距離增大,分子勢能可能增大,也可能減小,即體積增大,分子勢能可能增大,也可能減小。因此我們不能單從體積的改變上判斷分子勢能如何改變,而是往往要視具體情況而定。
分析四:機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別,對于同一物體,機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動速度和相對高度決定的,而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動和聚集狀態(tài)決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高,其機(jī)械能不變,而內(nèi)能發(fā)生了改變。
教法建議
建議一:在分析物體內(nèi)能時要充分利用前三節(jié)所學(xué)分子動理論的基本觀點(diǎn),由舊有知識推導(dǎo)出新知識。
建議二:在講分子勢能時,最好能與彈簧的彈性勢能進(jìn)行類比學(xué)習(xí)。
建議三:在區(qū)分機(jī)械能與內(nèi)能時,最好能舉例說明。
教學(xué)重點(diǎn):內(nèi)能的組成,分子動能和分子勢能分別與哪些因素有關(guān)。
教學(xué)難點(diǎn):分子勢能
一、分子動能
溫度是分子平均動能的標(biāo)志,溫度越高,分子運(yùn)動越劇烈,分子平均動能越大。分子平均速度和平均動能是一個宏觀統(tǒng)計(jì)概念,溫度越高,分子平均動能越大,但并不是所有分子動能都增大,個別分子動能還有可能減小。
二、分子勢能
由分子間作用力決定的一種能量,與分子間距離有關(guān),宏觀上表現(xiàn)出與物體體積有關(guān)。
當(dāng)分子間距離大于平衡距離時,分子力表現(xiàn)為引力,此時增大分子間距離,分子力作負(fù)功,分子勢能增加;當(dāng)分子間距離小于平衡距離時,分子力為斥力,此時減小距離,分子力還是做負(fù)功,分子勢能增加;由此可見分子間距離等于平衡距離時分子勢能最小,但不一定為零,因?yàn)榉肿觿菽苁窍鄬Φ。分子勢能與分子間距離的關(guān)系如圖所示。
三、物體的內(nèi)能
物體內(nèi)所有分子的動能和分子勢能的總和叫內(nèi)能。
例1:相同質(zhì)量的0℃水與0℃的冰相比較
A、它們的分子平均動能相等
B、水的分子勢能比冰的分子勢能大
C、水的分子勢能比冰的分子勢能小
D、水的內(nèi)能比冰的.內(nèi)能多
答案:ABD
評析:質(zhì)量相同的水和冰,它們的分子個數(shù)相等;溫度相等,所以分子平均動能相等,因此它們總的分子動能相等。由水結(jié)成冰,需要釋放能量,所以相同質(zhì)量、溫度的水比冰內(nèi)能多,由于它們總的分子動能相等,所以水比冰的分子勢能大。本題很容易誤認(rèn)為水結(jié)成冰,體積增大,所以內(nèi)能增大。
機(jī)械能與內(nèi)能有著本質(zhì)的區(qū)別,對于同一物體,機(jī)械能是由其宏觀運(yùn)動速度和相對高度決定的,而內(nèi)能是由物體內(nèi)部分子無規(guī)則運(yùn)動和聚集狀態(tài)決定。例如放在桌面上靜止的木塊溫度升高,其機(jī)械能不變,而內(nèi)能發(fā)生了改變。
例2:下面有關(guān)機(jī)械能和內(nèi)能的說法中正確的是
A、機(jī)械能大的物體,內(nèi)能一定也大
B、物體做加速運(yùn)動時,其運(yùn)動速度越來越大,物體內(nèi)分子平均動能必增大
C、物體降溫時,其機(jī)械能必減少
D、摩擦生熱是機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
答案:D
評析:對于機(jī)械能和內(nèi)能,它們是兩種完全不同的形式的能,需要從概念上對它們進(jìn)行區(qū)分。
四、作業(yè)
探究活動
題目:怎樣測量阿伏加德羅常數(shù)
組織:分組
方案:查閱資料,設(shè)計(jì)原理,實(shí)際操作
評價:方案的可行性、科學(xué)性、可操作性
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