高中物理人教版選修33教案《熱和內(nèi)能》

高中物理人教版選修3-3教課方案《熱和內(nèi)能》高中物理人教版選修3-3教課方案《熱和內(nèi)能》/高中物理人教版選修3-3教課方案《熱和內(nèi)能》熱和內(nèi)能目標(biāo)導(dǎo)航1．知道熱傳達(dá)的三種方式。2．理解熱傳達(dá)是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方式。3．知道傳達(dá)的熱量與內(nèi)能變化的關(guān)系。4．知道熱傳達(dá)與做功對(duì)改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等效的。誘思導(dǎo)學(xué)1．熱傳達(dá)①熱量從高溫物體傳達(dá)到低溫物體，或從物體的高溫部分傳達(dá)到低溫部分，叫做熱傳達(dá)。②熱傳達(dá)的三種方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流和熱輻射。2．熱傳達(dá)的實(shí)質(zhì)：熱傳達(dá)實(shí)質(zhì)上傳達(dá)的是能量，結(jié)果是改變了系統(tǒng)的內(nèi)能。傳達(dá)能量的多少用熱量來(lái)量度。3．傳達(dá)的熱量與內(nèi)能改變的關(guān)系①在單純熱傳達(dá)中，系統(tǒng)從外界吸取多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就增加多少。即U=Q吸②在單純熱傳達(dá)中，系統(tǒng)向外界放出多少熱量，系統(tǒng)的內(nèi)能就減少多少。即Q放=-U4．熱傳達(dá)擁有方向性，熱量從高溫物體傳達(dá)到低溫物體，或從物體的高溫部分傳達(dá)到低溫部分，不會(huì)自覺(jué)的從低溫物體傳達(dá)到高溫物體或從物體的低溫部分傳達(dá)到高溫部分。5．改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳達(dá)。做功和熱傳達(dá)都能改變系統(tǒng)的內(nèi)能，這兩種方式是等效的，都能引起系統(tǒng)內(nèi)能的改變，但是它們還是有重要區(qū)其余。做功是系統(tǒng)內(nèi)能與其余形式的能之間發(fā)生轉(zhuǎn)變，而熱傳達(dá)可是不相同物體（或物體不相同部分）之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。典例研究例1若是鐵絲的溫度高升了，則（）A.鐵絲必然吸取了熱量B.鐵絲必然放出了熱量C.外界可能對(duì)鐵絲做功D.外界必然對(duì)鐵絲做功剖析：做功和熱傳達(dá)對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的，溫度高升可能是做功，也可能是熱傳達(dá)。故C正確。答案：C友情提示：鐵絲的溫度高升從結(jié)果我們無(wú)法判斷是哪一種方式改變了內(nèi)能，由于做功和熱傳達(dá)對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的。例2以下關(guān)于熱量的說(shuō)法，正確的選項(xiàng)是（）溫度高的物體含有的熱量多內(nèi)能多的物體含有的熱量多熱量、功和內(nèi)能的單位相同熱量和功都是過(guò)程量，而內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量剖析：熱量和功都是過(guò)程量，而內(nèi)能是一個(gè)狀態(tài)量，因此不能夠說(shuō)溫度高的物體含有的熱量多，內(nèi)能多的物體含有的熱量多；熱量、功和內(nèi)能的單位相同都是焦耳。選C、D答案：C、D友情提示：注意區(qū)分狀態(tài)量與過(guò)程量的不相同特點(diǎn)例3有一個(gè)10m高的瀑布，水流在瀑布頂端時(shí)速度為2m/s，在瀑布底與巖石的撞擊過(guò)程中，有10%的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成水的內(nèi)能，請(qǐng)問(wèn)水的溫度上升了多少攝氏度？已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，g取10m/s2.解：依照機(jī)械能守恒定律知，當(dāng)水流到達(dá)瀑布底時(shí)的動(dòng)能水吸取熱量與溫度變化滿足關(guān)系由題意知，有10%的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成水的內(nèi)能，因此代入數(shù)據(jù)得：t2.4103℃友情提示：搞清能量轉(zhuǎn)變的物理情況及轉(zhuǎn)變過(guò)程中的數(shù)量關(guān)系，進(jìn)而由能量守恒定律來(lái)列方程求解。課后問(wèn)題與練習(xí)點(diǎn)擊1．解：（1）內(nèi)能增加（2）內(nèi)能減少2．解：設(shè)增加的內(nèi)能為E1由能量守恒定律有：

E＝

Ek=2mv2-0

①E＝cm

t

②①②聯(lián)立并代入數(shù)值得：t=123℃基礎(chǔ)訓(xùn)練1．下面關(guān)于機(jī)械能和內(nèi)能的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )機(jī)械能大的物體，內(nèi)能必然也大物體做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度越大，物體內(nèi)部分子平均動(dòng)能必然增大物體降溫時(shí)，其機(jī)械能必然減少D.摩擦生熱是機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)變2．以下現(xiàn)象中，哪些是經(jīng)過(guò)熱傳達(dá)的方式改變物體內(nèi)能的（）打開電燈開關(guān)，燈絲的溫度高升，內(nèi)能增加夏天喝冰鎮(zhèn)汽水來(lái)解暑C.冬天搓搓手，會(huì)感覺(jué)到手變得暖和起來(lái)D.太陽(yáng)能熱水器在陽(yáng)光照射下，水的溫度逐漸高升3．做功和熱傳達(dá)是等效的，這里指的是（）它們能使物體改變相同的溫度它們能使物體增加相同的熱量它們能使物體改變相同的內(nèi)能它們實(shí)質(zhì)上是相同的4．關(guān)于物體的內(nèi)能，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是（）物體的內(nèi)能是由物體的狀態(tài)（溫度和體積）決定的物體的內(nèi)能就是物體里所有分子的動(dòng)能的總和C.物體內(nèi)能的大小能夠用物體吸熱和放熱的多少來(lái)量度D.做功和熱傳達(dá)，對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的5．關(guān)于熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是（）熱量、功、內(nèi)能三個(gè)量的物理意義是等同的熱量和功兩者可作為物體內(nèi)能的量度C.熱量、功和內(nèi)能的國(guó)際單位都相同D.熱量和功是由過(guò)程決定的，而內(nèi)能是由物體的狀態(tài)決定的多維鏈接1．熱傳達(dá)的三種形式：①熱傳導(dǎo)：不借助于物質(zhì)的宏觀搬動(dòng)，而靠分子、原子等粒子的熱運(yùn)動(dòng)，使能量由高溫物體（或物體的高溫部分）向低溫物體（或物體的低溫部分）傳達(dá)的過(guò)程，這種過(guò)程在氣體、液體和固體中都能發(fā)生。②熱對(duì)流：流體依賴宏觀流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)熱傳達(dá)的過(guò)程，在對(duì)流過(guò)程中陪同著大量分子的定向運(yùn)動(dòng)。熱對(duì)流又分自然對(duì)流和強(qiáng)迫對(duì)流。自然對(duì)流——當(dāng)流體內(nèi)部存在溫度梯度，進(jìn)而出現(xiàn)密度梯度時(shí)，高溫處流體的密度—般小于低溫處（水在0～4oC時(shí)的失態(tài)膨脹現(xiàn)象除外），這時(shí)若是流體的密度由小到大對(duì)應(yīng)空間地址的由低到高，在重力作用下，流體便開始作宏觀的定向流動(dòng)，密度小處溫度較高的流體向上運(yùn)動(dòng)，而溫度低處密度較大的流體填充過(guò)來(lái)，行成了流體的對(duì)流，進(jìn)而使能量從高溫處向低溫處傳達(dá)。強(qiáng)迫對(duì)流——靠外來(lái)的作用使流體在高溫處與低溫處之間作循環(huán)流動(dòng)而傳達(dá)熱量的過(guò)程，比方制冷系統(tǒng)內(nèi)工作物質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)就是靠壓縮機(jī)的工作強(qiáng)迫實(shí)現(xiàn)的。③熱輻射：不依賴于物質(zhì)的接觸而由熱源自己的溫度作用借助電磁波傳達(dá)能量的方式。溫度的高低決定著輻射的強(qiáng)弱。溫度較低時(shí)，主要以不能見(jiàn)的紅外線進(jìn)行輻射，溫度較高時(shí)，熱輻射最強(qiáng)的成分在可見(jiàn)光區(qū)。如太陽(yáng)就是經(jīng)過(guò)熱輻射的形式將熱經(jīng)宇宙空間傳給地球的。2．正確理解物體的內(nèi)能物體內(nèi)所有分子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和叫物體的內(nèi)能。①?gòu)奈⒂^角度看，由于分子的平均動(dòng)能與分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度有關(guān)，分子勢(shì)能與分子距離有關(guān)，因此物體的內(nèi)能與分子熱運(yùn)動(dòng)的激烈程度和距離有關(guān)；需要注意的是：物體的內(nèi)能不是指單個(gè)分子的動(dòng)能和勢(shì)能之和，因此物體的內(nèi)能還與物體內(nèi)的分子數(shù)有關(guān)，分子數(shù)量越多，物體的內(nèi)能越大。②從宏觀角度看，由于分子的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，分子勢(shì)能與物體的體積有關(guān)，因此物體的內(nèi)能與物體的溫度和體積有關(guān)，別的，物體內(nèi)的分子數(shù)取決于物質(zhì)的摩爾數(shù)，因此物體的內(nèi)能還跟摩爾數(shù)有關(guān)。③內(nèi)能與機(jī)械能的差異：內(nèi)能與機(jī)械能是兩種不相同形式的能量。內(nèi)能是由物體內(nèi)大量分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子間的相對(duì)地址決定的能量，這與物體的溫度、體積等因素有關(guān)，而機(jī)械能是由物體做機(jī)械運(yùn)動(dòng)和物體的形變決定的能量，它是對(duì)宏觀物體整體來(lái)說(shuō)的，物體擁有內(nèi)能的同時(shí)又能夠擁有機(jī)械能。一個(gè)靜止在地面上的物體，若是以地面為零勢(shì)能面，那么物體的機(jī)械能為零，但是這個(gè)物體內(nèi)的分子卻向來(lái)處在永不暫停的熱運(yùn)動(dòng)中，因此它的內(nèi)能絕不為零，內(nèi)能和機(jī)械能在必然的條件下能夠相互轉(zhuǎn)變。3．熱量、功和內(nèi)能之間的關(guān)系內(nèi)能是由系統(tǒng)的狀態(tài)決定的。狀態(tài)確定了，系統(tǒng)的內(nèi)能也隨之確定，要使內(nèi)能改變，能夠經(jīng)過(guò)做功和熱傳達(dá)兩種物理過(guò)程來(lái)完成，功和熱量都是過(guò)程量，兩者對(duì)改變系統(tǒng)的內(nèi)能是