第3节内能(导学案)
【学习目标】
1.会用类比的方法建立内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。
2.知道热传递可以改变物体的内能。
3.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些实例。
【学习重点】
1.内能概念的建立。2.改变物体内能的两种途径。
【学习难点】用类比的方法建立内能的概念。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1.内能的概念
分子由于不停地做热运动而具有的动能叫做;分子之间由于存在类似弹簧形变时的相互作用力而具有的势能叫作。构成物体的所有分子,其热运动的与的总和叫作物体的内能。内能的单位是,各种形式能量的单位都是焦耳。
2.内能的影响因素
物体的内能与物体内部分子的运动和分子之间的相互情况有关。一切物体都具有内能,当物体的温度升高时,内能;温度降低时,内能。此外,物体的内能还与物体的质量、等因素有关。
3.改变内能的两种途径
(1)热传递改变物体的内能:在热传递过程中,高温物体放出热量,内能;低温物体吸收热量,内能。
(2)做功改变物体的内能:对物体做功,物体的内能会;物体对外做功,物体的内能会。
【课堂探究】
探究一、内能
1.分子具有动能与势能
(1)分子动能
【想一想】运动的物体(如篮球、人等)具有能;物体内的分子在做热运动,是否也具有能量?
【分析与结论】运动的物体具有动能,运动的分子也同样具有。构成物质的分子在不停地做热运动,温度越高,分子热运动的速度越大,它们的动能也就越。
(2)分子势能
【想一想】一根被压缩的弹簧各部分互相排斥,被拉伸的弹簧各部分互相吸引,具有能。分子间既相互吸引又相互排斥,是否也具有能量?
【结论】分子间也具有势能,叫作。
2.内能
(1)概念:构成物体的所有分子,其热运动的与分子的总和,叫作物体的内能。
(2)单位:(J)。
(3)内能是不同于机械能的另一种形式的能
飞在空中的足球,具有机械能(即动能和重力势能),同时还具有内能。机械能与整个物体的机械运动情况有关,而内能与物体内部分子的热运动和分子之间的相互作用情况有关,内能是不同于机械能的另一种形式的能。
(4)一切物体都具有内能
炙热的铁水具有内能;冰冷的冰块,温度虽然低,但其中的水分子仍然在做热运动,也具有内能。
3.影响内能大小的因素
【想想议议】物体内能的大小与哪些因素有关?
(1)内能大小与温度的关系
对一杯水加热时,水的温度越高,水内部分子的运动越,内能就越。反之,温度越低,内能越小。
(2)内能大小与质量的关系
【想一想】温度相同、质量不同的水,内能相同吗?为什么?
【分析】温度相同、质量不同的水,质量越大,水分子数目越,所以分子动能和势能的总和也会越大,即水的内能也。所以在温度相同、状态相同时,物质的质量越大,内能。
(3)内能大小与状态(体积)的关系
【想一想】一块0℃的冰熔化成0℃的水时内能是否改变?
【分析】一块0℃的冰熔化成0℃的水时,要热量,水的体积变小,表明分子间的距离变小,所以作用力变,水的内能变。可见物体的内能跟物体的(体积)有关。
【结论】物体的内能跟物体的、、等因素有关。
4.内能与机械能的区别
内能
机械能
概念
物体内部所有分子动能
与分子势能的总和
物体所具有的动能
和势能的总和
影响因素
物体的温度、
质量、状态等
物体的质量、速度、
高度(或形变程度)
研究对象
微观世界的大量
宏观世界的所有物体
存在条件
永远存在
运动或在高处或
发生弹性形变
【例题1】关于静止在水平地面上的足球的能量,下列说法中正确的是()
A.因为足球静止,所以足球的分子动能为零
B.因为足球在水平地面上,所以足球的分子势能为零
C.如果足球运动起来,足球的内能要增加
D.如果足球的温度升高,足球的内能要增加
【例题2】甲、乙、丙为同种物质,已知甲的温度为10℃,乙的温度为0℃,丙的温度为10℃。以下说法中正确的是()
A.乙的内能为零
B.丙的内能有可能大于甲的内能
C.甲的内能最大
D.若甲和乙的内能相同,则它们之间不会发生热传递
探究二、热传递和内能的改变
1.热传递改变物体的内能
【提问】寒冷的冬天,为什么人们喜欢抱热水袋?人从热水袋中得到了什么?
【分析】这