课题
第二节热力学能
课时
1课时(45min)总24课时
教学目标
知识技能目标:
了解改变热力学能的方法
理解改变热力学能的方法在生产、生活中的应用
(3)了解热力学能、热量和温度之间的关系
思政育人目标:
(1)了解永动机不可能制成的原因,培养失败不言弃的精神
(2)坚持绿水青山就是金山银山的理念,深怀对自然的敬畏之心,尊重自然、顺应自然、保护自然,为构建人与自然和谐共生的地球家园贡献自己的力量
教学重难点
教学重点:改变热力学能的方法,改变热力学能的方法在生产、生活中的应用
教学难点:热力学能、热量和温度之间的关系
教学方法
讲练结合法
教学用具
电脑、投影仪、多媒体课件、教材
教学过程
主要教学内容及步骤
设计意图
问题导入
(4min)
【教师】提出以下问题:
(1)运动着的篮球具有动能,运动着的分子是否也具有动能?
(2)苹果和地球相互作用具有势能,互相吸引的分子是否也具有势能?
(3)动能和势能构成了机械能,分子所具有的能量又该如何称呼呢?
【学生】思考、举手回答
通过问题导入的方法,引导学生主动思考,激发学生的学习兴趣
传授新知
(24min)
【教师】通过学生的回答引入要讲的知识
知识点热力学能
?【教师】讲解热力学能的相关概念
(一)分子动能
我们知道,运动的物体具有动能。同样,运动的分子也具有动能,这种动能叫分子动能。由于分子运动的无规则性,使得在某一时刻,物体内部各个分子的动能大小各异,即使是同一个分子,在不同时刻它的动能也不同。物体由大量分子组成,只研究其中某一个分子的动能是非常困难的,也是没有必要的。热现象研究的是所有分子运动的平均值,即分子平均动能,它是大量分子运动的宏观表现。
(二)分子势能
由分子间相对位置决定的能,叫作分子势能。分子力做正功时,分子势能减小;分子力做负功时,分子势能增大。当,即分子处于平衡位置时,分子势能最小。不论r从增大还是减小,分子势能都将增大。如果将r为无穷远时的分子势能看作零。
(三)热力学能的概念
物体内所有分子的动能和势能的总和,叫作物体的热力学能,也叫内能。分子都在不停地做无规则的热运动,因此一切物体都具有热力学能。物体的热力学能与物体的温度和体积有关。当物体的温度升高时,分子的动能增加,物体的热力学能也随之增加;当物体的体积改变时,分子的势能发生了变化,物体的热力学能也随之改变。
【课堂互动】
?【教师】提出以下问题:
物体的热力学能与物体的机械运动状态相关吗?为什么?
?【学生】聆听、思考、回答
?【教师】总结学生的回答
?【学生】聆听、理解、记笔记
知识点改变物体热力学能的方法
?【教师】讲解改变物体热力学能的方法
(一)做功改变物体的热力学能
通过做功,可以改变物体的热力学能。对物体做功,外界消耗机械能,机械能转化为热力学能;物体对外做功,外界获得机械能,热力学能转化为机械能。
?【教师】讲述做功改变热力学能的例子:
原始人利用木头与木头摩擦生热,产生火花,从而获得火源;人从长长的滑梯上滑下时,会感觉到因摩擦而产生的热量;手持打气筒给自行车打气时,会感觉到打气筒的外侧发热;冬天,站在寒风中的人通过搓手使手部产生热量等。
?【学生】聆听、理解
(二)热传递改变物体的热力学能
热量从温度高的物体传到温度低的物体,或者从物体的高温部分传到低温部分,这种现象叫作热传递。热传递也可以改变物体的热力学能,其传递方式有三种,即热对流、热传导和热辐射。
1.热对流
液体或气体中较热部分和较冷部分通过循环流动使温度趋于均匀的过程,叫作热对流。热对流是液体和气体热传递的特有方式,气体的热对流现象比液体明显。
2.热传导
热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一系统的现象,叫作热传导。固体主要通过热传导改变其热力学能。在气体或液体中,热传导过程往往和热对流同时发生。
3.热辐射
物体因自身的温度而具有向外发射能量的本领,这种热传递的方式叫作热辐射。热辐射虽然也是热传递的一种方式,但它和热传导、热对流不同,热辐射能不依靠介质把热量直接从一个系统传给另一个系统。
热辐射以电磁辐射的形式发出能量,温度越高,辐射越强。辐射的波长分布情况随温度而变,温度较低时,主要以不可见的红外光进行辐射;在500℃乃至更高的温度时,顺次发射可见光甚至紫外辐射。
在热传递过程中,高温的物体放热,温度降低,热力学能减少;低温的物体吸热,温度升高,热力学能增加。因此,用热传递的方法改变物体的热力学能,其本质是热力学能从一个物体转移到另一个物体,是热力学能的转移。
?【学生】聆听、理解、记笔记
知识点热力学能、热量和温度的关系
?【教师】讲解热力学能、热量和温度的关系