高二物理人教版選修33 7.5內(nèi)能教案

1、.內(nèi)能重/難點(diǎn)重點(diǎn)：使學(xué)生掌握三個(gè)概念分子平均動(dòng)能、分子勢(shì)能、物體內(nèi)能，掌握兩個(gè)物理規(guī)律溫度與分子平均動(dòng)能關(guān)系、分子勢(shì)能與分子之間間隔 關(guān)系。難點(diǎn)：區(qū)分溫度、內(nèi)能兩個(gè)物理量是教學(xué)上的一個(gè)難點(diǎn)；分子勢(shì)能隨分子間間隔 變化的勢(shì)能曲線是教學(xué)上的另一難點(diǎn)。重/難點(diǎn)分析 重點(diǎn)分析：溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度，而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，這是溫度的微觀含義。難點(diǎn)分析：一個(gè)確定的物體，分子總數(shù)是固定的，那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量溫度和體積決定的。假如不是確定的物體，那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。分子間間隔 以為數(shù)值基準(zhǔn)，r不管減小或增大，分子勢(shì)能都

2、增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)。假如分子間間隔 是無限遠(yuǎn)時(shí)，取分子勢(shì)能為零值，分子間間隔 從無限遠(yuǎn)逐漸減少至以前過程，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，而且間隔 減少，分子引力做正功，分子勢(shì)能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間間隔 到達(dá)以后再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間間隔 減小過程中，抑制斥力做功，使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零，甚至為正值。打破策略1分子的動(dòng)能、溫度物體內(nèi)大量分子不停息地做無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)，對(duì)于每個(gè)分子來說都有無規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。由于物體內(nèi)各個(gè)分子的速率大小不同，因此，各個(gè)分子的動(dòng)能大小不同。由于熱現(xiàn)象是大量分子無規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，所以研究

3、個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能是沒有意義的。而研究大量分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，需要將所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的平均值求出來，這個(gè)平均值叫做分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。學(xué)習(xí)布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象時(shí)，我們知道布朗運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散現(xiàn)象都與溫度有關(guān)系，溫度越高，布朗運(yùn)動(dòng)越劇烈，擴(kuò)散也加快。按照分子動(dòng)理論，這說明溫度升高后分子無規(guī)那么運(yùn)動(dòng)加劇。用上述分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能來說明，就是溫度升高，分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大。假如溫度降低，說明分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能減小。因此從分子動(dòng)理論觀點(diǎn)來看，溫度是物體分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能的標(biāo)志?！皹?biāo)志的含義是指物體溫度升高或降低，表示了物體內(nèi)部大量分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能增大或減小。溫度不變，就表示了分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)

4、能不變。其他宏觀物理量如時(shí)間、質(zhì)量、物質(zhì)種類都不是分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的標(biāo)志。但是，溫度不是直接等于分子的平均動(dòng)能。另一方面，溫度只與物體內(nèi)大量分子熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)意義上的平均動(dòng)能相對(duì)應(yīng)，對(duì)于個(gè)別分子或幾十個(gè)、幾百個(gè)分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能大小與溫度是沒有關(guān)系的。我們知道，溫度這個(gè)物理量在宏觀上的意義是表示物體冷熱程度，而它又是大量分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的標(biāo)志，這是溫度的微觀含義。2分子勢(shì)能分子間存在著互相作用力，因此分子間具有由它們的相對(duì)位置決定的勢(shì)能，這就是分子勢(shì)能。假如分子間間隔 約為數(shù)量級(jí)時(shí)，分子的作用力的合力為零，此間隔 為。當(dāng)分子間隔 小于時(shí)，分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，要減小分子間的間隔 必須抑

5、制斥力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間間隔 的減小而增大。這種情形與彈簧被壓縮時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖表1中彈簧壓縮，彈性勢(shì)能增大。假如分子間間隔 大于時(shí)，分子間的互相作用表現(xiàn)為引力，要增大分子間的間隔 必須抑制引力做功，因此，分子勢(shì)能隨分子間的間隔 增大而增大。這種情況與彈簧被拉伸時(shí)彈性勢(shì)能增大是相似的。如圖表1中彈簧拉伸，增大。從以上兩種情況綜合分析，分子間間隔 以為數(shù)值基準(zhǔn)，r不管減小或增大，分子勢(shì)能都增大。所以說，分子在平衡位置處是分子勢(shì)能最低點(diǎn)。假如分子間間隔 是無限遠(yuǎn)時(shí)，取分子勢(shì)能為零值，分子間間隔 從無限遠(yuǎn)逐漸減少至以前過程，分子間的作用力表現(xiàn)為引力，而且間隔 減少，分子引力做正

6、功，分子勢(shì)能不斷減小，其數(shù)值將比零還小為負(fù)值。當(dāng)分子間間隔 到達(dá)以后再減小，分子作用力表現(xiàn)為斥力，在分子間間隔 減小過程中，抑制斥力做功，使分子勢(shì)能增大。其數(shù)值將從負(fù)值逐漸變大至零，甚至為正值。既然分子勢(shì)能的大小與分子間間隔 有關(guān)，那么在宏觀上什么物理量能反映分子勢(shì)能的大小變化情況呢？假如對(duì)于確定的物體，它的體積變化，直接反映了分子間的間隔 ，也就反映了分子間的勢(shì)能變化。所以分子勢(shì)能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。3物體的內(nèi)能1物體中所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī)那么熱運(yùn)動(dòng)并且互相作用著的分子組成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。提問學(xué)生：宏觀量中

7、哪些物理量是分子熱運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能和分子勢(shì)能的標(biāo)志？根據(jù)學(xué)生的答復(fù)，引導(dǎo)到一個(gè)確定的物體，分子總數(shù)是固定的，那么這物體的內(nèi)能大小是由宏觀量溫度和體積決定的。假如不是確定的物體，那么物體的內(nèi)能大小是由質(zhì)量、溫度、體積和物態(tài)來決定。2物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著機(jī)械能，熱運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)著內(nèi)能。任何物體都具有內(nèi)能，同時(shí)還可以具有機(jī)械能。例如在空中飛行的炮彈，除了具有內(nèi)能，還具有機(jī)械能動(dòng)能和重力勢(shì)能。例1. 一輛汽車的車廂內(nèi)有一氣瓶氧氣，當(dāng)汽車以 60km/h行駛起來后，氣瓶?jī)?nèi)氧氣的內(nèi)能是否增加？解析：通過此問題，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)內(nèi)能是所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能之總和，而不是分子定向挪動(dòng)的動(dòng)能。另一方面，物體機(jī)械能增加，內(nèi)能不一定增加。打破反思這節(jié)課是概念性很強(qiáng)的課，又不是從物理實(shí)